【正文】 據(jù)如下： 表 328 900℃ 條件下 各坩堝所加填料量 單位 (g) 坩堝 編號(hào) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 鋸末 KMnO4 表 329 以鋸末為燃料 KMnO4 為催化劑 900℃ 煅燒數(shù)據(jù) 坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 對(duì)鋸末、 KMnO4， 900℃ 煅燒前后質(zhì)量變化量之和與混合樣煅燒前后質(zhì)量變化量進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)如下： 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 19 表 330 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 (g) 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 330 可以看出催化劑的加入有助于生物質(zhì)燃料的燃燒，使生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。在 天平一端懸掛 著一根位于吸引線圈中的磁棒，能通過自動(dòng)調(diào)節(jié)線圈電流 使 天平梁保持平衡態(tài)，吸引線圈中的電流變化與樣品的重量變化成正比，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)得到 TG 曲線。可見， 催化劑 MnO2 的添加提高了 鋸末 的燃燒速度， 縮短了燃燒時(shí)間， 降 低了著火溫度， 使 鋸末 的燃燒過程更集中。 高穩(wěn)定度 X射線源 ： 提供測(cè)量所需的 X射線 ， 改變 X射線管陽(yáng)極靶材質(zhì)可改變 X射線的波長(zhǎng) ， 調(diào)節(jié)陽(yáng)極電壓可控 制 X射線源的強(qiáng)度。 167。根據(jù)圖中各衍射 峰位置的顯示可推斷，其中除了含有 MnO2 以外，還可能含有 Mn、 gammaMnOepsilonMnO2。 對(duì)其 XRD 圖譜進(jìn)行分析，黑色代表樣品，藍(lán)色代表 Mn3O4，紅色代表MnO，可推斷其中含有 Mn3O4 及半穩(wěn)定狀態(tài)的 MnO。 建議 (1)論文從宏觀上得出合適的生物質(zhì)催化燃燒的催化劑和燃燒工藝，對(duì)催化機(jī)理進(jìn)行了初步的探討，但是燃燒過程尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究。 黑色代表 2 號(hào)樣，紅色代表 3 號(hào)樣，可以看出 3 號(hào)樣的峰較 2 號(hào)樣寬，說明 2 號(hào)樣煅燒的比較充分。 167。 本 試驗(yàn) 采用的是 D8 X 射線衍射儀， D8 X 射線衍射儀是當(dāng)今世界上最先進(jìn) 的 X 射線衍射儀系統(tǒng)，它設(shè)計(jì)精密，硬件軟件功能齊全，能靈活地適應(yīng)粉末，薄膜及完全晶體的各種微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定，分析和研究任務(wù)。 X射線衍射儀的較確切的名稱是多晶 X射線衍射儀或稱粉末 X射線衍射儀 ， 運(yùn)用它可以獲得分析對(duì)象的粉末 X射線衍射圖譜。min，最大燃燒速率及其對(duì)應(yīng)溫度分別為 mg/mg 圖 31 電磁式微量熱天平示意圖 1梁 2支架 3感應(yīng)線 4磁鐵 5平衡砝碼盤 6光源 7擋板 8光電管 9微電流放大器 10加熱器 11樣品盤 12熱電偶 熱重 試驗(yàn) 儀器主要由記錄天平、爐子、程序控溫裝置、記錄儀器和支撐器等幾個(gè)部分組成 [21]，其中最主要的組成部分是記錄天平，它基本上與一臺(tái)優(yōu)質(zhì)的分析天平相同，如準(zhǔn)確度、重現(xiàn)性、抗震性能、反應(yīng)性、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固程度以及適應(yīng)環(huán)境溫度變化的能力等都有較高的要求。分別 稱量其煅燒前 后總質(zhì)量，做三組平行試驗(yàn) 。分別稱量 其煅燒前 后總質(zhì)量，做三組平行試驗(yàn)。 采用三組平行試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的方法，編號(hào)為 3 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料，編號(hào)為 7 的坩堝均裝同一催化劑，編號(hào)為 1 12 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料與催化劑的混合物。 與催化劑混合燃燒時(shí)，其燃燒過程能夠維持一段時(shí)間。 Sugita等 [19]研究了稻殼灰活性與其煅燒溫度之間的關(guān)系以及工程上的可行性 ， 并提出了一種制備高活性稻殼灰的新方法 —— 兩段煅燒法 ， 以避免燒結(jié)。 美國(guó)得克薩斯大學(xué)的 Sami[13]綜述了生物質(zhì)與煤混燒的特性 ,混燒時(shí) NOX、SOX排放量較低 ， 并有效地降低了 CO2的排放量。 但是， 由于受經(jīng)濟(jì)因素的限制 ， 生物質(zhì)燃料的利用程度并不高。主要含有碳、氫、氧及少量的氮、硫等元素。 生物質(zhì)資源量巨大 ， 年產(chǎn)量約 1460億噸。 初步熱失重分析原理 ........................................................ 8 167。以鋸末為生物質(zhì)燃料， 添加 MnO2 能顯著改善生物質(zhì)燃料的燃燒性能 ，降低生物 質(zhì)燃料的著火溫度，提高生物質(zhì)燃料的燃燒速度，使生物質(zhì)燃料的燃燒過程更集中 。 未經(jīng)煅燒的 MnO2 中可能含有 Mn、 gamma MnO epsilon MnO2。 以 MnO2 為催化劑的初步熱失重分析 ............................. 9 167。 生物質(zhì) 能 利用方式有 五 種 ： 一是熱利用 ， 主要是用于農(nóng)村柴灶提供生活能源和生物質(zhì)工業(yè)鍋爐提供蒸汽 ； 二是燃?xì)饫?， 主 要是利用生物質(zhì)能源產(chǎn)生沼氣、 生物質(zhì)氣化集中供氣 ， 主要是農(nóng)村用 ， 進(jìn)一步的發(fā)展方向是生物質(zhì)制氫 ； 三是生物質(zhì)發(fā)電 ， 主要包括沼氣發(fā)電、 生物質(zhì)氣化發(fā)電和直接燃燒發(fā)電 ； 四是液體燃料 ， 主要包括燃料乙醇、 生物柴油 ， 進(jìn)一步的發(fā)展方向是通過熱化學(xué)的方式氣化生產(chǎn)合成氣 ， 再用合成氣合成柴油或含氧燃料 (甲醇和DME等 )； 五是固體 燃料 ， 因?yàn)樯镔|(zhì)能的能量密度比較低 ， 不便于運(yùn) 輸 ，提高其密度具有現(xiàn)實(shí)意義。 其中易燃部分主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。 以粉末狀的生物質(zhì)燃料 ， 如谷殼、 鋸末等為例 ， 由于常規(guī)的燃燒方式以空氣為氧化劑 ， 燃盡性能差 ， 以致 大量被浪費(fèi) [11]。此外 ， 混燒還能降低燃料消耗、減少化學(xué)組分對(duì)水和土壤的污染。 167。以 KMnO4 為催化劑時(shí)燃燒 劇烈 ， 持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)， 說明 KMnO4 被分解，釋放出氧氣 ， 起到助燃的作用。分別將編號(hào) 10， 11 和 12 的坩堝作為一組。 采用三組平行試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的方法，編號(hào)為 3 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料，編號(hào)為 7 的坩堝均裝同一催 化劑，編號(hào)為 1 12 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料與催化劑的混合物。 采用三組平行試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的方法，編號(hào)為 3 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料，編號(hào)為 7 的坩堝均裝同一催化劑，編號(hào)為 1 12 的坩堝均裝生物質(zhì)燃料與催化劑的混合物。 記錄天平根 據(jù)動(dòng)作方式可以分為兩大類：偏轉(zhuǎn)型和指零型，無論哪種方式都是將測(cè)量到的重量變化用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器變成與重量變化成比例的電信號(hào)，并可以將得到的連續(xù)記錄轉(zhuǎn)換成其他方式，如原始數(shù)據(jù)的微分、積分、對(duì)數(shù)或者其他函數(shù)等，用來對(duì) 試驗(yàn) 的多方面熱分析。min 和 321℃ ；添加 催化劑MnO2 后， 鋸末 的燃燒主要集中發(fā)生在 212315℃ 之間，整個(gè)熱解 燃燒過程平均速 率 mg/mg只要樣品是可以制成粉末的固態(tài)樣品或者是能夠加工出一處小平面的塊狀樣品，都可 以用它進(jìn)行分析測(cè)定。步進(jìn)馬達(dá)加光學(xué)編碼器確保測(cè)角儀快速而準(zhǔn)確定位，入射及衍射光路的各種附件均安 裝在高 精度導(dǎo)軌上。 物相分析 試驗(yàn) (1)取未經(jīng)煅燒的試劑 MnO2 研磨后做樣品，在 X 射線衍射儀的樣品板上壓片后，裝入樣品位置進(jìn)行衍射分析。而 2 號(hào)樣與 3 號(hào)樣的煅燒溫度同為 900℃，所以可以推斷，當(dāng) MnO2 以催化劑的形式與生物質(zhì)燃料共燃時(shí)，其自身的燃燒相對(duì)于其單獨(dú)燃燒時(shí)更充分，其還原產(chǎn)物均為 Mn3O4。 (2)與燃燒工藝配套的燃燒裝置有待于研制。其 X 射線衍射圖譜如圖 39 所示。 對(duì)其 XRD 圖譜進(jìn)行分析，黑色代表樣品，紅色代表 MnO2，藍(lán)色代表Mn，綠色代表 gammaMnO2，紫紅色代表 epsilonMnO2。 陶瓷 X 光管為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)尺寸具有壽命長(zhǎng)，焦斑位置穩(wěn)定的 特點(diǎn)，閃爍記數(shù)器具有時(shí)間分辨率高，計(jì)數(shù)損失小，線形范圍大的特點(diǎn) ， GOEBEI 鏡的應(yīng)用帶來了衍射應(yīng)用的技術(shù)革命。 X射線衍射儀的形式多種多樣 ， 用途各異 ， 但其基本構(gòu)成很相似 ,圖 34為 X射線衍射儀的基本構(gòu)造原理圖 ， 主要部件包括 4部分 [25]。min。 爐體是熱重分析儀的主要部分，承載樣品的坩堝置于支 撐架上，樣品的重量變化用扭轉(zhuǎn)式微電天平來測(cè)量，當(dāng)試樣因分解作用 或 化學(xué)反應(yīng)發(fā)生重量變化時(shí)，天平梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，梁中心的紐帶同時(shí)被拉緊，光電檢測(cè)元件的偏轉(zhuǎn)輸出變大，導(dǎo)致吸引線圈中電流的改變。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 表 325 600℃ 條件下 各坩堝所加填料量 單位 (g) 坩堝 編號(hào) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 鋸末 KMnO4 表 326 以鋸末為燃料 KMnO4 為催化劑 600℃ 煅燒數(shù)據(jù) 坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 對(duì)鋸末、 KMnO4， 600℃ 煅燒前后質(zhì)量變化量之和與混合樣煅燒前后質(zhì)量變化量進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)如下： 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 18 表 327 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 (g) 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 327 可以看出催化劑的加入有助于生物質(zhì)燃料的燃燒，使生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 14 表 315 900℃ 條件下 各坩堝所加填料量 單位 (g) 坩堝編號(hào) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 鋸末 Fe2O3 表 316 以鋸末為燃料 Fe2 O3 為催化劑 900℃ 煅燒數(shù)據(jù) 對(duì)鋸末、 Fe2O3， 900℃ 煅燒前后質(zhì)量變化量之和與混合樣煅燒前后質(zhì)量變化量進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)如下： 表 317 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 （ g） 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 317 可以看出催化劑的加入對(duì)生物質(zhì)燃料燃燒過程的影響不是很明顯，加入催化劑后生物質(zhì)燃料燃燒前后的質(zhì)量變化只比不加催化劑時(shí) 生物坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 15 質(zhì)燃料的質(zhì)量變化稍大 一點(diǎn)。 再在 900℃溫度條件下按照以上步驟做三組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 表 35 900℃ 條件下 各坩堝所加填料量 單位 (g) 坩堝編號(hào) 1 2 3 5 6 7 10 11 12 鋸末 MnO2 表 36 以鋸末為燃料 MnO2 為催化劑 900℃ 煅燒數(shù)據(jù) 坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 1 2 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 11 表 36（續(xù)） 坩堝編號(hào) 煅燒前總質(zhì)量 (g) 煅燒后總質(zhì)量 (g) 質(zhì)量變化量 (g) 3 5 6 7 10 11 12 對(duì)鋸末、 MnO2， 900℃ 煅燒前后質(zhì)量變化量之和與混合樣煅燒前后質(zhì)量變化量進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)如下： 表 37 純樣與混合 樣質(zhì)量變化 數(shù)據(jù)對(duì)比 坩堝編號(hào) 變化量 (g) 1+5 10 2+6 11 3+7 12 由表 37 同樣可以看出加入催化劑后生物質(zhì)燃料燃燒前后質(zhì)量變化大，說明加入催化劑使生物質(zhì)燃料燃燒的更充分。 167。 河南科 技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 6 第 2章 試 驗(yàn) 材料與方法 167。 國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)早在 1991年就進(jìn)行了生物質(zhì)燃料的流化床燃 燒技術(shù)研究 ； 浙江大學(xué)提出 了用于不同規(guī)模、各種爐型的生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)的生物質(zhì)利用轉(zhuǎn)化方案。 因此，研究生物質(zhì)燃料催化氧化燃燒技術(shù)十分必要。 特點(diǎn)是溫室氣體的零排放 (因?yàn)樗?們參與大氣中的碳循環(huán) )， 硫的含量很低 ， 因此 SOx的排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤和重油 。 我國(guó)每年僅農(nóng)作物秸稈 (稻稈、麥稈、 玉米稈等 )產(chǎn)量可達(dá) ， 人畜糞便 ， 薪柴年產(chǎn)量 (包括木材砍伐的廢棄物 )約為 [2]， 農(nóng)業(yè)加工殘余物 (稻殼、 蔗渣等 )約為 ， 城市生活垃圾污水中的有機(jī)物約為 億噸 ， 還有工業(yè)排放的大量有機(jī)廢料、 廢渣 ， 每年生物質(zhì)資源總量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約 2～ 4億噸 [3 ]。 以 KMnO4 為催化劑的初步熱失重分析 .........................17 167。當(dāng) MnO2 與生物質(zhì)燃料混合燃燒時(shí)，其自身的燃燒 程度相對(duì)其單獨(dú)燃燒時(shí)更充分 。 采用 X 射線衍射分析法， 對(duì) MnO2 未 燃燒 、單獨(dú)燃燒及作為催化劑 燃 燒 三種