蘆蒿秸稈微波裂解產(chǎn)炭工藝的研究

劉豪志 朱靈慧 劉穎燃 宋家興

摘 要：通過微波裂解蘆蒿秸稈制備焦炭，采用四因素四水平正交實(shí)驗(yàn)分析，找到使得產(chǎn)炭率這一指標(biāo)最高的最佳實(shí)驗(yàn)條件，以及四種因素的影響主次順序和顯著性分析，即裂解功率、裂解溫度、蘆蒿秸稈尺寸、以及蘆蒿秸稈含水率對(duì)微波裂解蘆蒿秸稈產(chǎn)炭率的影響程度的大小。

關(guān)鍵詞：蘆蒿秸稈；微波裂解；產(chǎn)炭率；正交試驗(yàn)

在很多領(lǐng)域，微波裂解作為一種新型的熱解方式已經(jīng)得到廣泛熟練的應(yīng)用。微波加熱優(yōu)勢在于從物質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱。作為一種新型的熱解技術(shù)可以使得蘆蒿秸稈在微波裂解后得到炭，而炭可以既可以作為燃料，同時(shí)也可以進(jìn)一步加工得到性能優(yōu)異的吸附劑活性炭?；钚蕴康挠猛緲O其之廣泛，涉及食品、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)廢棄物在微波裂解領(lǐng)域制備焦炭進(jìn)而得到活性炭具有極其可觀的前景。江南地帶盛產(chǎn)蘆蒿，由于蘆蒿的食用部位有限，所以大量的老化蘆蒿秸稈被剩下，同時(shí)經(jīng)測得蘆蒿秸稈的纖維素成分很高，所以難以粉碎，用其他方法處理比較不方便，并且纖維素含量越高，熱解速率越快，所以用蘆蒿秸稈作為原材料微波裂解制備炭，具有遠(yuǎn)景。

一、試驗(yàn)部分

1.實(shí)驗(yàn)材料及其試驗(yàn)設(shè)備。選用八卦洲蘆蒿秸稈作為實(shí)驗(yàn)材料，采用自然風(fēng)干的方式，風(fēng)干不同的天數(shù)獲取不同的含水率。試驗(yàn)設(shè)備包括：JHF-3S-2L-01高溫微波裂解爐、干燥箱、粉碎機(jī)等。

2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)。根據(jù)微波裂解相關(guān)文獻(xiàn)，TIan Y等人做的關(guān)于功率對(duì)生物油產(chǎn)率影響，我們選取裂解功率、裂解溫度、蘆蒿秸稈含水率以及蘆蒿秸稈尺寸這四個(gè)因素作為正交實(shí)驗(yàn)因素，以產(chǎn)炭率為指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。表1是正交實(shí)驗(yàn)因素水平表。

二、試驗(yàn)結(jié)果與討論

1.正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)因素以及實(shí)驗(yàn)水平下試驗(yàn)得到如下結(jié)果，如表2所示。

注：KA表A因素某水平的產(chǎn)炭率指標(biāo)和；R表示某因素水平指標(biāo)和極差。實(shí)驗(yàn)組1，5，9，13，產(chǎn)炭率是0，原因可能是微波功率較低，未達(dá)到裂解溫度。

方差分析：列出誤差分析表，如表4所示。

三、結(jié)語

微波裂解蘆蒿秸稈產(chǎn)炭具有長遠(yuǎn)的研究意義，本次實(shí)驗(yàn)通過正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到，影響因素的主次順序是功率、含水率、尺寸、溫度。最佳實(shí)驗(yàn)組合是A2B2C1D4，最佳條件下的最高產(chǎn)炭率是36.9%。但是方差分析F檢驗(yàn)結(jié)果顯示，因素對(duì)指標(biāo)的影響不顯著，原因可能是靈敏度不高，實(shí)驗(yàn)誤差大。實(shí)驗(yàn)設(shè)定存在漏洞但是同樣也在前任的方法上有所進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬益琴，王應(yīng)寬等.生物質(zhì)微波裂解研究的進(jìn)展.農(nóng)機(jī)化研究，2010年3月，第3期.

[2]張慧，王質(zhì)彬等.淺談微波裂解技術(shù)在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2011年，第11期.

[3]F.Motasemi，Muhammad T.Afzal. Renewable and Sustainable Energy Reviews.Journal homepage：www.elsevier.com/locate/rser.

[4]王宇迪，陳智超，Roger Ruan，林向陽，等.微波裂解柚子皮制備活性炭的研究.《可再生資源》2014年第4期.

作者簡介：劉豪志（1995-8），男 ，漢族， 湖北 ，本科 ，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè) ，研究方向：微波技術(shù) 。