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1 生物质、生物质能的概念生物质：自然界中有生命的，可以生长的各种有机物质，包括动物、植物和微生物。
生物质能：由太阳能转化而来的以化学能形式储存在生物质中的能量。
2 生物质的种类和资源种类1）农业生物质资源：农作物（包括能源植物）、农业生产废弃物、农业加工业废弃物等2）林业生物质资源：森林生长和林业生产过程中所提供的生物质资源3）畜禽粪便：畜禽排泄物的统称4）生活污水和工业有机废水：农村和城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成5）城市固体有机废弃物：主要由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾等固体有机废弃物组成，成份复杂。
资源特点1）资源分布十分广泛，远比石油丰富，可以不断再生。
2）城市内燃机车辆使用从生物质资源提取或生产出的乙醇、液态氢时，有利于保护环境。
3）开发生物质能源，可以促进经济发展，提高就业机会，具有经济与社会的双重效益。
4）在贫瘠的或者被侵蚀的土地上种植能源作物或者植被，可以改善土壤、生态环境，提高土壤利用度。
3 生物质能转换技术有哪些类型？1）直接燃烧技术：最普通的生物质能转化技术，即燃料中可燃成份和氧化剂（一般是空气中的氧气）发生氧化反应的化学反应过程，在反应过程中强烈析出热量，并使燃烧产物的温度升高。
2）生物转换技术：用微生物发酵方法将生物质能转化为燃料物质的技术，通常生产的液体燃料为乙醇，气体燃料为沼气，并伴有二氧化碳产生。
3）热化学转换技术：在加热条件下，用热化学手段将生物质能转换成燃料物质的技术。
常用的方法有气化法、热裂解法和高压液化法。
4）其他转换技术：生物质压缩成型技术，生物柴油，生物质制氢。
第二章生物质能资源与能源植物1 生物质能资源有何特点(1)可再生(2)普遍、易取(3)可储存和运输(4)挥发组分高，炭活性高，易燃(5)环保(6)是能量密度较低的低品位能源.2 生物质化学组成的主要成分有哪些？(1)纤维素(2)半纤维素(3)木质素(4)淀粉(5)蛋白质(6)其他有机成分(有机物)(7)其他无机成分(无机物)3 生物质的元素分析成分有哪些？C H O N S P K 灰分等4 生物质组成成分的工业分析成分有那些？水分挥发分灰分固定碳5 生物质的物理特性和热性质主要包括：1、粒度，形状和粒度分布2、密度和堆积密度3、摩擦和流动特性角4、比热容5、导热性6 能源植物：能源植物通常包括速生薪炭林，含糖或淀粉植物，能榨油或产油的植物，可供厌氧发酵用的藻类和其他植物等。
热解木材制备生物质炭的研究随着全球环保理念的不断强化，越来越多的人开始关注如何有效利用可再生资源，其中生物质资源作为一种可再生、可持续的能源资源，受到了越来越广泛的关注。
而生物质炭作为生物质资源转化的一种重要产物，其应用越来越广泛。
本文将着重介绍热解木材制备生物质炭的研究。
一、热解木材制备生物质炭的原理热解木材制备生物质炭是将木材在高温下分解成含碳化合物的一种工艺。
热解过程中，木材内部的水分、挥发性有机物等物质会逸出，留下的主要是纤维素和木质素等有机物质，这些有机物质经过热解后，逐渐转变为含碳的物质。
通过控制热解温度、时间和气氛等条件，可以调控生物质炭的物理和化学性质。
二、热解木材制备生物质炭的工艺流程热解木材制备生物质炭的工艺流程包括木材预处理、热解反应和生物质炭后处理等环节。
具体来说，其工艺流程如下：1.木材的预处理。
包括去皮、切割、预干燥等过程，目的是让木材表面的杂质、树皮、树脂等挥发物质和水分等挥发出去，使木材内部的有机物质得到充分暴露。
2.热解反应。
在一定的条件下进行热解反应，即将处理过的木材放入热解设备中加热，使其内部含有碳的有机物质转化为生物质炭。
3.生物质炭的后处理。
热解反应后，产生的生物质炭需要进行后处理，包括除渣、清洗、干燥、筛分等环节。
其中，筛分是关键的环节，通过控制筛孔的大小和数量，可以得到具有不同物理和化学性质的生物质炭。
三、热解木材制备生物质炭的影响因素1.热解温度。
热解温度是影响生物质炭产率和物化性质的关键因素，一般认为热解温度越高，则生物质炭的密实度、孔隙度等物理性质就越好，但过高的温度也会降低产率和炭质量。
2.热解时间。
热解时间是影响生物质炭产率和物化性质的另一个关键因素，一般认为热解时间较长则生物质炭产率较高，但对于炭质量的影响较小。
3.热解气氛。
热解气氛是影响生物质炭产率和化学性质的关键因素，热解时使用不同的气氛，可以促进或抑制不同的化学反应，从而影响生物质炭的化学性质。
木材热解和气化的研究进展学院：材料科学与艺术设计专业：林产化学加工工程姓名：靳久哲学号： 20122070171 木材热解热解是一种将生物质转化为高品位工业品、能源和化学品的高效转化技术[1]。
热解可以通过快速裂解把70%的生物质能转化为液体生物油，也可通过气化将75%的生物质能转化到可燃气体。
热解是在不向反应器内通入O2、H2O或空气的条件下，间接加热使木材发生热化学分解。
在人类文明的初期，热解已经得到利用。
在古埃及，通过木材的干馏来制取焦油和熏香或用于尸体防腐剂的焦木酸。
在18世纪木材热解生产焦炭是主要的工业，是在化石燃料被开发利用前，工业革命所利用的主要燃料。
在19世纪末20世纪初，木材干馏仍然用于生产可溶性焦炭、沥青、碳酸和一些非冷凝气体用于加热自用锅炉。
到20世纪30年代，由于石油工业的兴起和低价衍生产品的出现，木材干馏才逐渐衰落。
然而至今木柴热解制取焦炭仍广为采用[2]。
1.1快速热解液化快速热解是一种高温处理过程，它采用超高加热速率(102-104K/s)、超短产物停留时间(0.2-3.0s)及适中的裂解温度，使木材中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，使焦炭和产气降到最低限度, 通过热化学的方法，将原料直接裂解为粗油，最大限度获得液体产品(生物油)。
快速热解反应可概括为，木材经快速热解得到生物油、炭和气体[3]。
与传统的热解工艺相比，快速热解液化的必备特征包括: 1)非常高的加热和传热速率，因此通常要求进料粒度较细；2)气相反应温度约在500℃，蒸汽停留时间少于2s；3)对热解蒸汽采取骤冷处理[4]。
1.2催化热解目前，催化热解受到了国内外研究者的重视。
在秸秆中添加催化剂碳酸钠能使半纤维素的主要热解区间向低温区移动。
催化剂对木质素的影响最为显著，其DTG 曲线由无催化剂时的单峰变为一大一小两个峰，主要热解区间向低温区移动较大，转化率也有所提高[5]。
FundaAtes等[6]研究了不同催化剂对生物质快速热解的影响。
⽊材热解复习题填空题1.⽊材⼲馏按加热⽅式可分为：外热式和内热式两类。
2.粗⽊醋液澄清时，上层为澄清⽊醋液，下层为沉淀⽊焦油。
3.硬阔叶材由于⽐针叶材含有更多的⼄酰基和甲氧基，因此常被⽤作⽣产醋酸和甲醇的主要原料。
4.按加热终温的不同, ⽊材⼲馏可分为三种：900～1100℃为⾼温⼲馏，即焦化；700～900℃为中温⼲馏；500～600℃为低温⼲馏。
5.⽊炭按烧炭⼯艺的不同，⼜有⽩炭和⿊炭的区别。
6.⽊炭按原料来分：果核炭、果壳炭、⽊屑炭、煤质炭、原⽊⽊炭、⽯油焦焦炭、⾻炭、⽵炭7.⽊炭按加⼯温度来分：低温炭、中温炭、⾼温炭8.⽊炭按来源来分：天然炭、⼈⼯炭9.⽊炭按加⼯⽅式来分：⼟窑炭、机制炭、塑炭第1章1.⽊材热解时可以得到固体、液体和⽓体三类初产物.2.根据⽊材热分解过程的温度变化和⽣成产物的情况等特征，可以把⽊材⼲馏过程⼤体上划分为下列⼲燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、煅烧阶段四个阶段。
3.⽊材⼲馏过程⼤体上划分为四个阶段，其中有⼲燥阶段、预炭化阶段、煅烧阶段三个阶段是吸热阶段，另外有炭化阶段是放热阶段。
4.阔叶材⼲馏时得到的粗⽊醋液澄清时分为两层，上层为澄清⽊醋液，下层为沉淀⽊焦油。
⽽醋酸是在澄清⽊醋液中，酚类物质是在沉淀⽊焦油中。
5.半纤维素是⽊材主要组分中最不稳定的部分，在225—325℃分解。
6.在⽊材热解过程中，三个主要组分最激烈热解的温度范围是：半纤维素为180~300℃，纤维素为240~400℃，⽊素为280~550℃。
7.⽊材炭化时得到的焦油量随⽊材的种类、热解的最终温度和升温速度，以及加热⽊材的⽅法⽽不同。
松⽊⽐阔叶材的焦油产量⾼；在550℃以下，焦油的产量随着热解最终温度的升⾼⽽增⼤，降低设备的总压⼒能增加焦油的产量。
第2章1.随着炭化温度的升⾼，⽊屑炭的得率降低，⽽固定碳含量却增加。
2.炭化的速度影响到炭化装置的⽣产率⼤⼩。
加快炭化速度，缩短炭化时间可以提⾼炭化装置的利⽤率。
木材的高温热处理技术木材是一种重要的可再生资源之一，木材的综合利用水平关系到全球经济及社会的可持续发展。
但近年来，天然林木材资源在世界范围内短缺，主要是木材资源转向了人工林。
由于人工林轮伐期短，木材中幼龄材所占比例较大，半纤维素和木素含量高，材质较差，起且密度低，尺寸稳定性及耐久性差，因而限制了其使用途径。
研究人员曾尝试各种办法来提高木材的尺寸稳定性，如在木材表面涂饰或粘贴贴面材料的外包法，而更多的是采用药剂浸注法，将木材的羟基封闭，从而减小木材的吸湿性，改善其尺寸稳定性。
然而，在最近20年，随着生活质量的提高，国外有各种报告，对使用化学药剂处理材的安全性提出质疑。
目前，美国和欧盟都在制定一些规定，在规定场合限制化学药剂处理木材的使用，尤其是操场、甲板、野餐桌、篱笆、天井家具、名胜风景及儿童容易接触到的场合。
欧盟将全面执行《关于限制经过砷防腐处理的木材进入市场的指令》，涵盖了出口木材与各种木制品。
类似的限制在日本和澳大利亚也都有规定。
各国严厉的保护条例，促进了安全及目标适应的研究与开发。
在各种处理技术中，非化学药剂处理的木材制品正在获得越来越广阔的市场空间，其中木材的超高温热处理技术也占据了重要的位置。
木材超高温热处理及工艺一般木材干燥中,温度<100度为常燥,100--150度为高温干燥,>150度为超高温干燥.木材的热处理就是利用木材在接近或高于200度的超高温低氧含量环境中,持续处理一定时间后,使木材中半纤维素降解,木材细胞壁中羟基减少,木材的吸湿性能下降,尺寸稳定性及耐生物破环性得到改善.因此,超高温热处理的木材被作为一个新型材料被广泛关注. 处理工艺对于材料的影响至关重要,如处理温度、处理时间、加热速率、木材树种、试件的重量与尺寸、初含水率等参数,都会影响产品的最终性能。
处理工艺的确定主要是依产品的使用目的，在吸水性能改善与力学性能降低之间优化，找到可接受的平衡点。
根据处理所使用介质不同，处理工艺主要分为三种。
植物原料热解基础1. 木材热解：在隔绝空气或通入少量空气的条件下，利用热分解的方式以木材或其他植物为原料制取各种生物质能源及各种化工产品的方法。
2. 木材热解工艺学包括（木材炭化及活性炭制造）、（木材干馏）、（植物能源气化和液化）等方面的生产与应用。
3. 木材热解过程及特征？答：木材热解过程分为四个阶段。
⑴干燥阶段特征：120~150℃；加热速度慢，主要蒸发的是水份，木材化学组成几乎不变。
⑵预炭化阶段特征：150~275℃；反应明显，木材化学组分开始变化。
不稳定组分半纤维素分解为 CO2、CO、少量醋酸。
* 第㈠、㈡阶段是吸热分解阶段⑶炭化阶段特征：275~450℃；木材急剧热分解，产生大量的分解产物。
产物含有醋酸、甲醇和木焦油。
此时 CO2生成量减少，而甲烷、乙烯等可燃气体增多，反应大量放热。
⑷煅烧阶段特征：450~500℃；此阶段对生成的木炭进行煅烧。
排除残留在木炭中的挥发物，提高固定炭含量。
* 第㈢、㈣阶段是吸热分解阶段。
4. 热解产物分为固、液、气三态。
固体产物——木炭（charcoal）液体产物——粗木醋液（crude pyroligneous acid ）气体产物——不凝性气体或木煤气（wood gas ）5. 木材经热分解处理后，釜内残留固体称木炭。
——常指炭化料。
6. 粗木醋液分为澄清时分为二层（澄清木醋液）和（沉淀木焦油）。
澄清木醋液：黄色~红棕色、烟焦气味；沉淀木焦油：黑色、粘稠油状液体。
7. 气体产物——木煤气:CO2、CO、CH4、C2H4和H2。
8. 纤维素的热分解分为几个阶段？答：(1)的蒸发与干燥阶段：100~150℃纤维素游离水和结晶水蒸发、氢键断裂、纤维素的热容量增加，发生相变，但纤维素的化学性质不变。
(2)葡萄糖基脱水阶段T>150 ℃;纤维素大分子中的葡萄糖发生β-O-4的醚键分解，生成左旋葡聚糖。
3)热裂解阶段T>240 ℃；纤维素热分解反应开始变得激烈起来，275 ℃进入放热反应阶段；热分解更激烈和复杂。
热解木质纤维的化学反应机理Introduction木材是生命力的象征。
它们是我们用手指触摸到的第一个可见的生物存在的产物，也是人类起初使用工具的基础。
随着时间的流逝，木材在各种方面被广泛应用，如建筑、家具和艺术品等。
尽管木材在自然界中无法永久保存，但通过热解木质纤维的化学反应，可以将木材转化为更为稳定的形式，以便延长其使用寿命。
Chapter 1: 热解木质纤维的概念热解是一种化学反应，它涉及使用高温将多种有机物分解为小分子化合物。
热解工艺被广泛用于纺织品、燃料和木材等行业。
热解木质纤维是一种利用木材的加工技术，可以将木材转化为腌制木材、木炭、木醋液等更为稳定的形式。
Chapter 2: 热解木质纤维的原理木材主要是由三种生物高分子纤维素、半纤维素和木质素组成。
这些高分子长链聚合物可以在高温下分解成极小的分子。
在热解过程中，木材中的高分子被加热以至于分解，释放出一系列的小分子产物。
其中，比较重要的产物是非结晶性纤维素和大量的低分子化合物，如甲醛、甲酚和醋酸等。
Chapter 3: 热解木质纤维的过程热解木质纤维的反应过程包括以下四个步骤：1. 除去木材的水分：加热木材，使其脱去水分，并开始分解半纤维素。
2. 半纤维素分解：木材中的半纤维素被分解成糖和二糖。
3. 纤维素分解：随着温度上升，高分子纤维素分解成小分子，释放出气体和液体。
4. 木质素分解：随着温度的继续上升，木质素和残留的纤维素和半纤维素被分解成碳和灰。
Chapter 4: 热解木质纤维的产物热解木质纤维的反应产生三个主要的化学产物：腌制木材、木醋液和木炭。
1. 腌制木材：经过热解处理的木材可以产生一种具有低水分含量和抗腐蚀性的新型木材。
2. 木醋液：热解过程中生成的蒸气可以冷凝为一种可以再生应用的有机酸——木醋液。
这个不仅是一种有机化学品，也经常用于制造耐火材料和高强度纤维。
3. 木炭：热解过程中的残留物在缺氧或低氧的环境下经过干燥和碳化会生成木炭，它被广泛使用于家庭加热和生产煤气和热水。
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