低温マイクロ波支援によるウィローウッド燃料排出量の削減補助熱炭化

我々のグループでは、微細な塵の前駆体の柳バイオマスを枯渇させるために低温マイクロ波処理を施しました。これは、クリーン燃焼のためにバイオマスをアップグレードし、それによって国のバイオマス燃料の可能性を高めるのに役立ちます。マイクロ波は、原子炉の体積全体の水分子を励起するので、均一かつ高速なバイオマス加熱を可能にします。

水は中間マイクロ波溶性溶媒であり、より高い反応温度に達するためには、有機酸のような触媒剤を添加しなければならない。乾燥後、カッティングミルを使用して柳の木材チップを切断します。木材チップを遠心ミルに入れ、0.12ミリメートルの粒径に粉砕します。

50ミリリットルのPTFE反応容器に500ミリグラムの原料をヘラで移す。10ミリリットルの脱塩水を加えます。反応容器キャップをねじ込み、キャップの圧力バルブがキャップブリムと同じレベルになるようにします。

850ワットの電子レンジと2,455メガヘルツのマグネトロン周波数を選択してください。電子レンジに原材料を入れた12個の反応容器を入れ、オーブンを閉じます。150、170、または185°Cの温度プログラムを設定します。

各プログラムの新しい原材料で電子レンジを起動します。プログラムが完了したら、反応容器を取り外して冷却し、再活性化させます。その後、煙の食器棚の下にそれらを転送し、ゆっくりと内側の圧力を解放するために蓋を緩めます。

船を開きます。各反応容器に2回蒸留した水の35ミリリットルを加え、混ぜて振ります。各容器から遠心分離機シリンダーに溶液を注ぎ、1,714倍gで10分間注ぎます。

プロセス水は別の管に排出され、pHおよびGC-MS分析のためにマイナス5度の摂氏で凍結保存される。残りのバイオコールペレットをマイナス5度で数時間凍らせます。その後、バイオコールペレットを取り出し、摂氏105度で24時間乾燥させます。

その後、バイオコールペレットを秤量し、MAHCによって誘導される重量損失を計算する。まず、20の空のセラミック料理を個別に計量します。各料理に1グラムのサンプルを加えます。

各温度処理から、乾燥原料で5皿、乾燥したMAHCバイオコールで5皿を用意します。オープンセラミック皿をマフル炉に入れ、炉を閉じます。マッフル炉の温度プログラムをプログラムし、プログラムを開始します。

プログラムが完了したら、マフレ炉を摂氏105度まで冷却します。次いで、炉を開き、シリカゲルからなる乾燥剤を充填したデシケータにセラミック皿を移す。デシケータを閉じて、真空ポンプの助けを借りて、真空乾燥します。

24時間の冷却後にセラミック皿を取り出します。灰を含むセラミック皿の重量を量り、空のセラミック皿の重量を減らすことによって灰の重量を計算します。定義された発熱量が46、479ジュール/グラムのプラスチックサンプルバッグでは、1グラムのグルコースで満たされます。

サンプルバッグをカロリメータ爆弾の燃焼るつぼに入れます。ピペットを使用して、爆弾の底に2回脱イオンした水を5ミリリットル加え、爆弾をねじ込みます。爆弾を熱量計に入れ、カロリーメーターを閉じます。

熱量計で、サンプルの重量を1グラム入力し、設定をサンプルバッグ法に変更します。次に、カロリーメータを開始します。測定が完了したら、爆弾を取り出し、逆さまにして、ゆっくりと1分間振ります。

爆弾を緩め、2回脱塩した水を使用してサンプルを体積フラスコに洗い流します。量が50ミリリットルに達するまで爆弾を数回すすい。各MAHCバイオコールと原料で5回、カロリメータ測定を繰り返します。

カロリメーター爆弾で処理した後、5ミリリットルの溶液を50ミリリットルの体積フラスコに移し、45ミリリットルの2回の脱塩水を加えて混合します。イオンクロマトグラフのキャリブレーション後、サンプル吸引チューブをフラスコに挿入し、サンプルの約3ミリリットルをシリンジを事前列に引き込みます。分析の実行を開始します。

誘導プラズマ光発光分光分析を行うために、まず乾燥原料またはMAHCバイオコールの400ミリグラムをヘラで50ミリリットルのPTFE反応容器に移す。69%硝酸の3ミリリットルと35%塩酸の9ミリリットルを追加します。反応容器キャップをねじ込み、キャップ内の圧力バルブがキャップブリムと同じレベルになるようにします。

電子レンジで加熱するサンプルの反応容器を入れ、オーブンを閉じます。有機材料の完全な劣化のための温度プログラムをプログラムし、電子レンジを開始します。プログラムが完了したら、反応容器を取り除きます。

彼らが冷却し、再活性化することを許可します。煙の食器棚の下で、容器の中の圧力を解放し、それらを開きます。サンプルを50ミリリットルの球根シリンダーに注ぎ、反応容器を2回脱イオンした水で十分に洗い流し、球根シリンダーに移します。

シリンダーを2回脱イオンした水で50ミリリットルのマークに上げ、すべてのサンプルの希釈を確実にします。150マイクロメートルのメッシュフィルターペーパーを上部に置いた漏斗で、サンプルをフィルター処理します。濾液を50ミリリットルの円錐状遠心分離管に移します。

標準サンプルを含むバイアルをICP-OESの自動注入器にロードし、キャリブレーションを実行します。次に、原料またはバイオコールサンプルをICP-OESの自動注入器にロードし、同じパラメータでICP-OES分析を実行します。ICP-OES分析の後、標準サンプルから得られたキャリブレーション曲線に基づいてソフトウェアから元素濃度を取得します。

元素分析の結果、酸素-炭素対水素炭素比が高く、原材料の値のばらつきが高いことが明らかになった。MAHC処理により、マイクロ波反応器の均質化による値変動が減少しました。水素-炭素比は摂氏150度で低下した。

酸素と炭素の比率は摂氏170度で減少し、さらに摂氏185度で減少した。温度は茶色の色を増加させ、プロセス水は芳香族環の増加によって引き起こされる同じ傾向を示した。異なる要素は、処理された水に異なる温度依存浸出を示しています。

塩素とカリウムは摂氏150度で処理水に集中的に移され、硫黄、マグネシウム、バリウム、カルシウム、ナトリウム、亜鉛、マンガン、ストロンチウムは摂氏170度で最も高い枯渇率を示した。バイオコール中の銀とリチウム濃度のみで、さらに減少率を示した。窒素は、MAHC処理の影響を全く受けなかった。

この方法は、処理されたバイオマスからの微細な試験前駆体の枯渇を可能にし、そうでなければ実現不可能なバイオマスを燃焼のためにアップグレードする。この物質を異なるバイオマスに適用することで、燃料のアップグレード技術は、まだ燃焼に使用されていない多くの潜在的な燃料原料に移すことができる。マイクロ波内の温度が制御しやすいため、マイクロ波支援の水熱炭化を利用したさらなる研究により、バイオマス水熱炭化の初期段階での反応工程を明らかにすることができる。