生物质热溶残渣热解特性与产物调控机制研究：迈向高值化清洁生产之路

本文系统研究生物质热溶残渣（TD residues）的热解特性，通过固定床实验揭示温度（400-600℃）和升温速率（5-25℃/min）对生物炭（biochar）性能、三相产物分布及气体/生物油组成的调控规律。研究发现残渣低氧高碳特性利于优质生物炭制备，高温促进气体产率，快速升温通过强化解聚提升生物油（bio-oil）和可燃气体（CO/CH4/H2）生成，为生物质精炼残渣的高值资源化提供理论支撑。

　　

Highlight

材料与生物质残渣制备

本研究所用生物质原料来源如下：玉米芯（Cb）采集自青岛农村地区（图1(a)），浒苔（Ep）取自山东省青岛沿海区域（图1(b)），松木屑（Ps）来自山东省青岛某木材加工厂（图1(c)）。生物质热溶残渣（以下简称生物质残渣）源自Cb、Ep、Ps经热溶解处理后的固体残余物。

生物质残渣的物理化学性质

对Ps、Cb、Ep及其对应热溶残渣（PsR、CbR、EpR）进行元素分析、工业分析和高位热值（HHV）计算（采用杜隆公式）。如表1所示，原始生物质与热溶残渣间理化性质存在显著差异。三种残渣的氧含量大幅降低，碳含量显著提升（增幅21.29%–23.61%），导致其HHV较原始生物质明显提高。

结论

本研究为生物质精炼/提取行业残渣的资源化利用提供了关键见解。实验结果证明热溶处理残渣（CbR、EpR、PsR）与其原始生物质（Cb、Ep、Ps）在理化性质上存在显著差异。CbR、EpR和PsR特有的低氧含量、高碳含量及提升的高位热值，为通过热解制备高品质生物炭奠定了坚实基础。