大型海藻绿潮浒苔的热解特性及其催化热解研究

以海洋生物质绿潮浒苔为研究对象，并以玉米秸秆(草类生物质)和锯末(木质类生物质)为对比研究对象，采用热重分析得到三种生物质的热解特性。研究结果表明，与玉米秸秆和锯末等典型陆生生物质相比，浒苔的热稳定性最低。采用Coats-Redfern法分别计算该三种生物质的动力学参数，并得到了较可能的几个反应机理函数以及各自活化能数值。并以碳酸钠作为催化剂，用热重分析法分析了三种生物质的热解过程以及催化剂在不同浓度下对其热解效果的影响。其结果表明，Na2CO3能显著降低三种生物质的初始热解温度和最大失重速率所对应的温度。从对初始热解温度和最大失重速率所对应温度的降低程度而言，Na2CO3对陆生生物质锯末和玉米秸秆的催化效果优于对海洋生物质浒苔的催化效果。

生物质热解是指生物质在完全缺氧或有限氧供给的条件下，通过热化学转化，生成气体(CO、CO2、H2、CH4 等)、固体(焦炭也称生物质半焦)和液体(生物油)产物的过程。热解是废弃生物质资源化利用的一种重要工艺，通过热解将生物质转变为生物油是利用生物质的一个主要方向。但是，生物质热解是一个非常复杂的反应过程，热解温度、生物质原料特性、催化剂、热解压力、升温速率和气相滞留期等因素都会从不同层面影响生物质的热解过程、产物组成及比例[1] [2]。

其中，催化剂不仅可以降低挥发分的初析温度，而且还会影响热解产物的组成，使产物中气体含量增加，液体含量减少，适合于以热解气为目的产物的热解过程[3] [4]。鉴于此特性，所探讨的催化剂就不再是严格意义上的催化剂。而且不同催化剂对不同生物质的催化效果不同[5]-[8]。目前常用的催化剂有：沸石分子筛HZSM-5、强碱(NaOH)、碱金属碳酸盐(Na2CO3)、碱金属盐酸盐(NaCl、KCl)、碱金属硅酸盐(Na2SiO3)、金属氧化物(Al2O3、TiO2) [6] [7]等。目前已经对陆生生物质的催化作用有了较多的研究，但是对海洋生物质的相关研究却很少，相关研究越来越引起人们的重视。

本文首先分析了三种生物质的热解特性以及海洋生物质与陆生生物质热解特性的差异，然后利用几