农作物秸秆热值和纤维素含量分析.pdf

author
0 minutes, 14 seconds Read

化学与生物工程2016Chemistry&Bioengineering67基金项目:国家自然科学基金(21503150)、渭南师范大学自然科学基金(14YKS001)、渭南师范大学特色学科项目收稿日期:20160310 作者简介:李亚丽(1965-) ,女,陕西渭南人,教授,从事高分子复合材料研究,Email化学与生物工程,20166770。农作物秸秆热值及纤维素含量分析 李亚丽,刘(渭南师范学院化学与环境学院)陕西渭南大学714099):对小麦、玉米、棉花等常见农作物秸秆进行碱处理、热重分析和热值测定,采用硝酸乙醇法测定其纤维素含量。 结果表明,棉秆粉的热值最高,其次是麦秆粉。 、玉米秸秆粉最低; 小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆的纤维素含量分别为37.91%。 经过NaOH溶液处理后,纤维素含量有不同程度的增加。 处理和综合利用提供了一定的参考。 关键词:农作物秸秆; 热值; 硝酸乙醇法; 纤维素含量; 碱处理。 秸秆粉、小麦秸秆粉、玉米秆粉经10%NaOH溶液处理后,这些秸秆中的纤维素含量均有所增加,且增加幅度依次为麦秸秆、玉米秆、棉花秸秆。 本研究为农作物秸秆的预处理和综合利用提供参考。 关键词 目前,我国每年有70%以上的农作物秸秆被用作燃料或直接在田间焚烧,破坏了生态平衡,造成环境污染。

 

近年来,农作物秸秆的开发利用引起了广泛关注。 利用秸秆中丰富的天然植物纤维素作为制备高吸水性树脂的原料。 具有生物降解性、耐盐性好、防霉性能突出等优点。 天然纤维素的高值化利用提供了一条新途径。 碱处理是植物纤维素原料常用且有效的化学预处理方法。 植物纤维素的碱解处理是利用碱性溶液能溶解木质素和半纤维素的特性,破坏纤维素、木质素和半纤维素之间的紧密结构,降低植物纤维素原料的聚合度和结晶度。 同时,可以引起植物纤维素原料的溶胀,提高水解效率。 笔者对小麦、玉米、棉花等几种常见农作物秸秆进行了热重分析和热值测定,并通过硝酸乙醇法测定了其纤维素含量。 他们对比分析了碱处理前后秸秆中纤维素含量的变化,为今后的研究提供指导。 为制备纤维素高吸水性树脂的原料选择以及秸秆的综合利用提供了一定的参考。 实验1.1 材料、试剂和仪器 李亚丽等:农作物秸秆热值和纤维素含量分析/2016 小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆,陕西省渭南市。 Al2O3NaOH和无水乙醇均为分析纯。 ZRY2P高温综合热分析仪,上海精密科学仪器有限公司; MJ02多功能破碎机,上海普恒信息科技有限公司; 标准检验筛(40HH2数显恒温水浴锅,常州国华电器有限公司;TDL802B离心机,上海安亭科学仪器厂;WLS立式充氧器,南京大学应用物理研究所;SHR15B燃烧热实验装置,南京桑立电子器材厂。

1.2 方法 1.2.1 秸秆预处理 将玉米秸、小麦秸、棉花秸洗净晾干,切成1cm左右的小段,95℃干燥10小时。 粉碎、筛出40~60目样品,置于干燥处。 1.2.2 秸秆碱处理:将秸秆粉在95℃下干燥2小时,冷却至室温,质量恒定后,精密称取样品30g,置于三颈圆底烧瓶中,加入360mL质量分数为10%(gmL)的10%NaOH。 将溶液在95℃水浴中搅拌并加碱煮沸2小时,离心,用热蒸馏水洗涤至中性,95℃干燥,得到碱处理样品。 1.2.3 秸秆粉的热重分析。 取碱处理后的样品,干燥至恒重。 采用高温综合热分析仪对小麦秸秆粉8.80 mg、棉秸秆粉9.55 mg、玉米秸秆粉6.40 mg进行热重分析。 加热范围设置为50~700℃,加热速率为10min-11.2.4。 秸秆粉热值测定时,准确称取苯甲酸标准样品压制成片,在燃烧热实验装置中标定,计算热量计的水当量。 然后取碱处理后的秸秆粉干燥至恒重,装入胶囊中,利用燃烧热实验装置对空胶囊、小麦秸秆粉、玉米秸秆粉的燃烧热进行测量和分析。棉草粉。 秸秆粉的热值按下式计算:(m 胶囊Q 胶囊+m 秸秆Q 秸秆,m 秸秆为胶囊和秸秆粉的质量,Q 秸秆为胶囊和秸秆粉的定容燃烧热,为样品燃烧前后的水温值, 1.2 .5 秸秆粉纤维素含量的测定 在植物细胞壁中,纤维素分子形成纤维丝,嵌在半纤维素和木质素之间,形成网状结构,使其难以来水解纤维素。

当样品用浓硝酸和乙醇处理时,大量的半纤维素被水解、氧化和溶解; 木质素经过硝化和部分氧化,生成硝化木质素和氧化木质素,溶解在乙醇中。 由于纤维素本身不易水解,乙醇介质可以减少硝酸对纤维素的水解和氧化,从而在不破坏纤维素的情况下尽可能去除植物秸秆中的木质素和半纤维素成分。 硝酸与乙醇混合溶液配制:在通风橱中,将200mL无水乙醇放入500mL烧杯中,量取50mL浓硝酸,缓慢分10次加入到无水乙醇中,边加边搅拌,混匀,放置装在棕色试剂瓶中备用。 )纤维素含量的测定:准确称取干秸秆粉样品1.0000gm,置于100mL锥形瓶中,加入25mL酸性乙醇混合物,在100℃沸水浴中回流1小时,离心。 加入25mL硝酸乙醇混合物,将整个混合物转移至锥形瓶中,重复上述操作直至纤维素变白色。 用热蒸馏水洗涤至中性,再用无水乙醇洗涤数次,转移至坩埚中,待无水乙醇蒸发,105%干燥至恒重,称量质量(m1); 然后在马弗炉中于一定温度下加热 焙烧至恒重,称量质量(m2)并计算: 纤维素含量 m1-m2m0100% 结果与讨论 2. 13 种农作物秸秆粉的热重曲线(图 1)麦秆粉、棉秆粉、玉米秸秆粉的热重曲线李亚丽等:作物秸秆热值及纤维素含量分析/2016表明,麦秆粉、棉秆粉、玉米秸秆粉经焙烧后品质保持恒定的温度为490530℃。

因此,确定该农作物秸秆粉的焙烧温度。 2、23种农作物秸秆粉、苯甲酸标准样品的热值及农作物秸秆粉的雷诺温度修正图如图所示。 农作物秸秆粉热值的实验值和文献值列于表中:苯甲酸、小麦秸秆粉、棉花秸秆粉、玉米秸秆粉的雷诺温度修正图 图2 雷诺温度修正图苯甲酸 Tab. 09.62 文献值 17795 18015 17042 研究表明,秸秆的热值与秸秆中的纤维素和木材含量有关。 纤维素和木质素的含量呈正相关,即纤维素和木质素的含量越高,热值越高。 实验测得棉秆粉的热值最高,小麦秸秆粉次之,玉米秸秆粉最低。 该农作物秸秆粉的热值与文献报道一致。 由于秸秆的热值与纤维素和木质素的含量呈正相关,因此农作物秸秆粉热值的测定可为不同秸秆中纤维素含量的测定提供一定的依据。 2. 33种农作物秸秆粉的纤维素含量(表) 研究发现,不同植物秸秆的内部微观结构不同,不同植物在生长过程中的糖化率也不同,因此33种农作物秸秆粉的纤维素和半纤维素含量不同的植物秸秆也不同。 小麦秸秆粉 38.55 37.73 37.46 37.91 玉米秸秆粉 47.70 47.61 46.82 47.38 棉秆粉 45.35 43.54 42.10 43.66 秸秆粉纤维素含量最高,棉秆粉次之,小麦秸秆粉次之 秸秆粉纤维素含量最低内容。

2.4 碱处理前后农作物秸秆粉中纤维素含量比较(从表中可以看出,同一农作物秸秆粉碱处理前后纤维素含量存在显着差异,这主要是由于不同基因的基因所致)秸秆种类不同,纤维素的沉积方式和细胞骨架也不同,从而使纤维素的含量和结晶度不同,经碱处理后,小麦秸秆粉、玉米秸秆粉、棉花秸秆粉的纤维素含量为较碱处理前提高了近0.5倍。不同类型秸秆相同条件下,碱处理前后麦草粉纤维素含量增长速率不同,碱处理后麦草粉纤维素含量增长速率最高。碱处理。

Similar Posts