稻秸秆化学成份分析及研究

第１６卷第１期　２０１０年２月　燃烧科学与技术　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｂ１．１６　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０ｌ０　

稻类秸秆高温炭化焦炭的特性研究　

刚　，一，刘继驰　，金保升　，左　武　，王　强　

（１．东南大学能源与环境学院，南京２１００９６；　

浙江大学能源清洁利用国家重点实验室，杭州３１００２７）　

摘要：利用自制的高温炭化试验装置在不同最终炭化温度下制备稻秆和稻壳焦炭，研究了稻秆和稻壳焦炭电阻率　

的变化规律，分析稻秆和稻壳焦炭微观形态、化学成分、官能团分布等与电阻率之间的依变关系．当最终炭化温度从　

４００℃升高到１　４００℃时，稻秆和稻壳焦炭的电阻率分别从。。减小到０．４０　Ｑ・ｃｍ和从ｏｏ减小到１．４９　Ｑ・ｃｍ．在　９００℃以上时，焦炭微观结构与温度关系不大，而随秸秆种类不同而差异较大；稻秆焦炭外表面为层叠的不规则薄片；　稻壳焦炭外表面为规律排列的瘤状凸起结构，这使得其在一定压力下难以紧密压实，增大了体积电阻率．对焦炭中的　

特征官能团分析表明，随着温度的升高，焦炭中Ｃ＝Ｃ峰值增加，而ｃ—Ｏ键、ｏ—Ｈ键的特征峰值减小，另外，当最终炭　

化温度从９００℃升高到１　４００℃时，稻壳焦炭中的Ｃ／Ｏ原子数比从２１升高到６９５，两者相互呼应．　

关键词：稻类秸秆；电阻率；焦炭特性　

中图分类号：ＴＫ６　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６—８７４０（２０１０）０１—０００１—０４　

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｒｉｃｅ　Ｓｔｒａｗ　ａｎｄ　Ｈｕｌｌ　Ｃｈａｒｃｏａｌ　ｂｙ　

Ｈｉｇｈ—Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ　

ＸＩＡＯ　Ｇａｎｇ　，ＬＩＵ　Ｊｉ—ｃｈｉ　，ＪＩＮ　Ｂａｏ．ｓｈｅｎｇ　，ＺＵＯ　Ｗｕ　，ＷＡＮＧ　Ｑｉａｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｌｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１００２７，Ｃｈｉｎａ）　

秸秆制浆可行性研究报告

秸秆是指水稻、小麦、玉米等作物收割后余下的植物秸秆，是农作物的副产品。由于秸秆数量庞大、造成污染和浪费资源的问题日益突出，对秸秆进行综合利用是当前亟待解决的问题。其中，秸秆制浆是一种将秸秆作为原料，通过一系列的工艺流程将其转化为浆料的技术。本研究旨在探讨秸秆制浆的可行性，并对其技术、经济、环境等方面进行深入分析。

二、秸秆制浆技术概述

秸秆制浆技术是一种将秸秆进行化学处理和物理操作，最终得到浆料的过程。主要包括秸秆的预处理、化学浆化、机械碎解、浆料的提取等步骤。其中，化学浆化是将秸秆中的纤维素和木质素等成分进行有效分离的关键步骤，而机械碎解则是将化学浆化后的秸秆进行细化处理，使之成为可用于造纸和纤维板行业的浆料。

秸秆制浆技术的优势在于可以有效利用农作物秸秆资源，减少对木材资源的依赖，降低浆料生产的成本，同时还能减少农作物秸秆的露天焚烧和堆放，从而减轻环境污染和资源浪费问题。然而，秸秆制浆技术也存在着一系列的挑战，包括原料收集和储存问题、化学浆化及机械碎解工艺的改进等。

三、秸秆制浆技术的发展现状

近年来，国内外对于秸秆制浆技术的研究逐渐受到关注。在国内，各地农村秸秆资源丰富，但对其的综合利用程度较低。然而，一些省份开始尝试利用秸秆制浆技术，例如湖北省、湖南省等地建设了秸秆制浆厂，示范出了一定的经济效益。同时，国外一些发达国家也在秸秆制浆技术上进行了大量的研究及应用，如加拿大、澳大利亚等。

秸秆制浆技术的发展现状虽取得了一定的进展，但在工艺技术、设备技术、市场推广等方面依然存在较大挑战。本研究将从技术、经济、环境等方面对秸秆制浆技术的可行性进行深入分析。

四、秸秆制浆技术的技术可行性分析

1. 秸秆原料的可获得性

秸秆是一种易于获得的农作物副产品，其资源分布广泛、数量庞大，是农作物的生产副产品。因此，秸秆原料的可获得性是秸秆制浆技术的一个重要优势。在我国，农村地区的秸秆积累较为严重，大量秸秆无法得到有效利用，造成了资源浪费和环境污染。因此，在资源丰富的地区建设秸秆制浆厂，可有效解决秸秆的回收利用，并创造良好的经济效益。

秸杆变燃料乙醇

秸杆是一种可再生的自然能源资源，也是可以“合理永续地利用自然资源”，它不仅能缓解商品能源的短缺和提供高效饲料，而且有利于农业科技的全面推行和生物质的综合利用，对农村经济可持续发展和生态环境的保护起到积极的作用。秸杆能源化工程，可以提高综合利用率，大幅度地提高能源的洁净质量，解决了秸杆过剩造成的随意焚烧问题，是实现经济、社会、能源、生态、环境协调发展的有效途径。

秸杆的主要成分是木质纤维素。是纤维素、半纤维素和木质素混合在一起的材料。用木质纤维素作为糖源生产燃料酒精，目前糖的利用和转化率还很低，通常只有百分之十几。在秸秆中纤维素、半纤维素和木质素通过共价键或非共价键紧密结合而成的木质纤维，占秸杆总重量的约70-90％左右。植物中三者各占的比例随不同来源的植物或植物的不同部分而有所区别，大概的比例数字为： 纤维素30-50%;半纤维素20-35%;木质素20-30%;灰份0-15%。其实纤维素的非结晶结构是很容易被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，后者是发酵乙醇的原料。

目前遭遇的主要问题是，纤维素的结晶结构难以被破坏，致使人们无法完成后续处理。纤维素和半纤维素被难以降解的木质素包裹，使得纤维素酶和半纤维素酶无法接触底物，这构成了木质纤维素利用的重大障碍。只有经过有效的预处理方法，破坏了木质纤维素的高级结构，实现纤维素酶和半纤维素酶对纤维素的可及性，才能使木质纤维素作为自然界里最大宗的资源，像淀粉一样被人和动物完全利用。

纤维素被纤维素酶水解的反应通常又称为糖化反应，水解的主要产物是单糖。植物细胞壁中，纤维素被半纤维素和木质素通过物理和化学作用所包裹，不利于纤维素酶对纤维素的进攻。木质素是由苯基丙烷聚合而成的一种非多糖物质。由芳香烃的衍生物以-C-C-键、-O-键纵横交联在一起，其侧链又与半纤维素以共价键结合，形成一个十分致密的网络结构，将纤维素紧紧包裹在里面。所以，要彻底降解纤维素，必须首先降解木质素。未经预处理的植物纤维原料的天然结构存在许多物理和化学的屏障作用，纤维素酶水解得率低，仅为10%～20%。

稻草的主要成分范文

稻草是指稻谷收割后的秸秆或残茎残秆，是稻谷的主要副产品之一、稻草的主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、灰分、水分等。

首先，稻草的主要成分是纤维素。纤维素是由众多葡萄糖分子通过β-1，4-糖苷键连接而成的聚合物，是植物细胞壁的重要组成部分。稻草中含有大量的纤维素，具有很高的纤维含量，可以达到70%以上。纤维素是一种难以降解的高聚物，不易被人体消化吸收。

其次，稻草的成分还包括半纤维素。半纤维素是由多种糖类分子通过β-1，4-糖苷键和β-1,3-糖苷键连接而成，如木聚糖、木葡聚糖等。半纤维素在稻草中含量较高，一般可达到15%左右。半纤维素在消化系统中具有一定的酸解作用，可以被消化酶分解为糖类，有助于人体对稻草的消化吸收。

第三，稻草中还含有一定量的木质素。木质素是一种存在于木材和植物组织中的天然有机化合物，主要由苯丙烯和其衍生物组成。稻草中的木质素含量相对较低，一般在5%左右。木质素具有很高的硬度和抗腐蚀性，能够提供一定的稳定性和耐久性。

此外，稻草中还含有一定数量的蛋白质。蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的高分子化合物，是构成生物体基本结构和功能的重要组成部分。稻草中的蛋白质含量相对较低，一般在2%左右。稻草的蛋白质含量虽然不高，但其中的氨基酸种类和比例较为完整，并含有一定的必需氨基酸，具备一定的营养价值。 最后，稻草中还含有灰分和水分。灰分是指植物在燃烧后残留下来的无机物，主要由矿物质组成。稻草中的灰分含量一般在15%以上。水分是稻草中的一种常见成分，在收割后可能含有不同的水分含量。

综上所述，稻草的主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、灰分和水分等。这些成分在不同比例下影响着稻草的性质和用途。稻草富含纤维素和半纤维素，是一种重要的纤维原料。通过加工利用，可以用于纸浆、纺织原料、饲料、造纸等方面，具有广泛的应用前景。同时，稻草还可以作为生物质能源的原料，进行发酵、燃烧等利用，具备环保和可持续发展的优势。