基于TG-FTIR研究海藻與稻殼共熱解協(xié)同耦合機理

胡亞敏，王　爽，王　謙，林驍馳，徐姍楠

（1.江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，廣東廣州510300）

基于TG-FTIR研究海藻與稻殼共熱解協(xié)同耦合機理

胡亞敏1，王爽1，王謙1，林驍馳1，徐姍楠2

（1.江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，廣東廣州510300）

為了研究大型海藻與木質(zhì)類生物質(zhì)的混合熱解機理，基于熱重-紅外聯(lián)用（TG-FTIR）技術(shù)，對條滸苔、稻殼及條滸苔+稻殼混合物（質(zhì)量比為1∶1）進行熱解試驗.通過樣品的微觀結(jié)構(gòu)分析可知，條滸苔主要成分為硫酸多糖、蛋白質(zhì)等.通過熱解熱重試驗研究可知，在樣品的主要揮發(fā)分析出階段，海藻表現(xiàn)為放熱反應(yīng)，其與稻殼共熱解時也為放熱，說明混合熱解實現(xiàn)了能量的耦合；混合后熱失重速率試驗值相對理論疊加值有所提高，說明混合熱解使各組分之間產(chǎn)生協(xié)同反應(yīng).通過在線紅外光譜分析熱解過程中的氣體產(chǎn)物，可知條滸苔和稻殼在混合熱解速率最大時羰基＝C O和＝S O析出峰增強，并產(chǎn)生伸縮振動的醚鍵C—O—C的特征峰.最后采用Coats-Redfern積分法對熱解過程進行動力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)混合后反應(yīng)的活化能降低，使得熱解更易進行.

海藻生物質(zhì)；混合熱解；動力學(xué)分析；TG-FTIR技術(shù)；協(xié)同反應(yīng)

doi∶10.3969/j.issn.1671-7775.2015.06.020

隨著人口的增加和經(jīng)濟的快速增長，能源危機問題愈加突出，由化石燃料燃燒所引起的環(huán)境問題也愈加嚴(yán)重.而生物質(zhì)能源由于其可再生性和CO2零排放等優(yōu)點引起了越來越多的關(guān)注.其中熱解是生物質(zhì)能源利用的一種主要方法，有很多學(xué)者對生物質(zhì)的熱解機理及熱解后的產(chǎn)物進行了研究［1-4］，研究發(fā)現(xiàn)樣品組分的不同分布決定了熱解特性與熱解產(chǎn)物的差異.但是目前對生物質(zhì)能源的研究主要集中在陸生生物質(zhì)，實際上，大型海藻類植物也是一種很有前景的生物質(zhì)能源，因而將海藻作為一種生物質(zhì)能源開發(fā)研究十分有價值.Du Zhenyi等［5］和K.Anastasakis等［6］對海藻及其主要成分（碳水化合物、脂類和蛋白質(zhì)）采用Py-GC/MS等技術(shù)進行熱解特性研究［4-6］，研究表明海藻熱解的主要揮發(fā)分析出階段會出現(xiàn)特殊的放熱現(xiàn)象.考慮到海藻與木質(zhì)類生物質(zhì)兩者共熱解時可能存在能量耦合作用，本研究中把海藻類生物質(zhì)條滸苔（EN）與木質(zhì)類陸生植物稻殼（HU）進行混合，采用熱重-紅外聯(lián)用分析儀進行熱解過程研究，分析其熱解特性、熱解過程中揮發(fā)性氣體成分及相應(yīng)的動力學(xué)規(guī)律.

1 試 驗

1.1原 料

條滸苔屬于大型藻類，廣泛分布于海洋中，原料資源非常豐富［7］.將條滸苔和稻殼干燥后，存儲在冷卻干燥環(huán)境中.經(jīng)磨粉機處理，使粒徑為0.1S～0.45 mm.最后把條滸苔與稻殼進行質(zhì)量比為1∶1的充分混合，依據(jù)GB 476—91，GB 212—91，GB/T 213—1996，其工業(yè)分析和元素分析如表1所示.

表1　原料的工業(yè)分析和元素分析

由工業(yè)分析可知∶海藻類生物質(zhì)灰分含量高于陸生生物質(zhì)，而揮發(fā)分含量則低于陸生生物質(zhì).又由于灰分幾乎不參加熱解反應(yīng)，而揮發(fā)分則有助于熱化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化，所以稻殼相對于條滸苔容易發(fā)生熱解.根據(jù)元素分析可得，海藻中的氮、硫元素含量明顯高于陸生生物質(zhì).上述分析結(jié)果表明海藻類生物質(zhì)的理化特性相較于木質(zhì)類生物質(zhì)存在差異.

1.2裝置與方法

采用Nicolet Nexus470智能傅里葉紅外光譜儀對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)進行紅外固體壓片法檢測，分辨率為2 cm-1，在4 000～400 cm-1使用一個汞鎘碲化物檢測器.為盡可能消除噪音，試驗時檢測器用液氮冷卻.樣品（條滸苔、稻殼）磨成粉末，與溴化鉀按0.5％～1.0％的質(zhì)量比充分混合研磨，壓制成直徑5 mm左右的薄片，干燥以備紅外分析.

TG-FTIR試驗采用TG209熱重分析儀（德國NETZSCH）和Vector22傅立葉紅外光譜儀（德國Bruker）相連，把約10 mg的樣品置于熱分析天平中，并通入高純度氮氣（99.99％）做為載流氣，保證及時將氣相產(chǎn)物帶走，可以有效地避免二次反應(yīng)對樣品瞬時失重帶來的影響，同時熱解釋放出來的氣體也由氮氣通過傳輸線帶入紅外光譜儀氣體檢測池，進行氣體成分分析.

試驗條件∶等升溫速率為20℃·min-1，溫度從40℃加熱到1 200℃，氮氣流量為100 mL·min-1.

2 結(jié)果分析

2.1海藻與稻殼的微觀結(jié)構(gòu)

紅外固體壓片法得到的結(jié)構(gòu)分析如圖1所示.

圖1　條滸苔和稻殼的微觀結(jié)構(gòu)分析

圖1條滸苔的微觀結(jié)構(gòu)中，1 240 cm-1處的硫酸基說明條滸苔中存在含硫物質(zhì).3 500～3 450 cm-1處的肽鍵CO—NH和1 656 cm-1處伸縮振動的酰胺中羰基＝C O、變角振動N—H，說明條滸苔中含有蛋白質(zhì).2 930 cm-1處的對稱或非對稱伸縮振動的C—H峰是總糖含量標(biāo)志.3 500～3 300 cm-1處的伸縮振動O—H峰和1 034 cm-1處的C—O—H對應(yīng)一些醇類物質(zhì).由于海藻類生物質(zhì)和陸生生物質(zhì)主要成分不同，稻殼的微觀結(jié)構(gòu)相較于條滸苔也表現(xiàn)出很大的差異.稻殼主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成.圖1稻殼的微觀結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)極微弱的硫酸基和肽鍵等峰，這說明稻殼中幾乎不存在含硫物質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分.2 930 cm-1處中等強度的C—H峰，說明稻殼中糖的總含量較高.吡喃糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特征鍵C—O—C的不對稱收縮振動及β-鍵的特征吸收峰也是稻殼中纖維素等多聚糖存在的體現(xiàn).

2.2熱解特性

2.2.1海藻、稻殼熱解過程

圖2為條滸苔、稻殼以及海藻與稻殼混合物熱解過程的TG和DTG曲線.

圖2　TG和DTG曲線

隨著溫度的升高，試樣質(zhì)量逐漸減少，海藻、稻殼及其兩者混合物的熱解總體過程主要分為4個階段∶第1階段50～140℃，水分的析出，即干燥階段；第2階段140～175℃，為緩慢分解過程，有微量失重，主要是因為大分子物質(zhì)發(fā)生解聚過程及“玻璃化轉(zhuǎn)化”；第3階段175～520℃，熱解過程的主要階段，有揮發(fā)分大量析出；第4階段溫度高于520℃，熱重曲線變化比較緩慢，主要是一些殘留物的分解，生成焦炭和灰分，最終是無機灰分的揮發(fā)分解與熔融過程.由圖2a可知∶相同的外界條件下，條滸苔提前發(fā)生熱解，其主要熱解過程起始溫度為1S2℃，而稻殼為224℃；整個熱解過程中稻殼的失重比率較高，為70％左右，而條滸苔的失重率則為50％左右.圖2b中，條滸苔在熱解過程中，其DTG曲線中出現(xiàn)帶肩峰，第1個峰值（253℃處）明顯大于后者（33S℃處），第1個峰主要來自于易分解的氨基酸、脂肪酸、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等，而第2個肩峰則為少量的纖維素成分的熱解.同時發(fā)現(xiàn)稻殼的主要熱解峰和條滸苔的第2個肩峰的溫度區(qū)域幾乎重合，這是因為稻殼的主要熱解成分也為纖維素和半纖維素等［S］.

條滸苔和稻殼混合物的主要熱解過程起始溫度為207℃，在條滸苔和稻殼單獨熱解的起始溫度之間.其DTG曲線中也出現(xiàn)明顯的帶肩峰，且相對于條滸苔的單獨熱解帶肩峰右移.且從兩者單獨熱解的DTG曲線也可以看出，稻殼的最大熱解失重速率明顯大于條滸苔，這表明相對于蛋白質(zhì)、可溶性多糖等，纖維素的熱解失重速率比較大.因此，稻殼的加入可以使得條滸苔的熱解失重速率加快；而條滸苔的加入，使得混合物的熱解起始溫度降低，從而使熱解更容易進行.條滸苔、稻殼及其混合物的熱解特性參數(shù)見表2.3種原料DSC曲線如圖3所示.

表2　各試樣熱解特性參數(shù)

圖3　條滸苔、稻殼及其混合物的DSC曲線

圖3中，條滸苔在100～120℃出現(xiàn)的第1個峰為吸熱峰.這是由于水分的蒸發(fā)所引起的吸熱.條滸苔在大于130℃時表現(xiàn)為放熱效應(yīng)，并且在最大熱失重速率處對應(yīng)一個放熱峰，這說明它的主要熱解過程是一個放熱過程，而引起放熱的主要原因是脂類、蛋白質(zhì)和可溶性碳水化合物等有機物的分解［9］.但在稻殼的DSC曲線中，最大熱失重速率處對應(yīng)的是一個吸熱峰，這說明它的主要熱解過程是吸熱反應(yīng).之后出現(xiàn)的一個大的放熱峰是由于炭化反應(yīng)放出大量熱量［10］.條滸苔和稻殼經(jīng)混合后的主要熱解階段表現(xiàn)為放熱，且放熱值比較低.這表明兩者混合熱解的進行無需額外的熱源供給，所以條滸苔與稻殼的共熱解實現(xiàn)了能量耦合和過程的穩(wěn)定.

綜上，通過條滸苔吸放熱曲線可以得出，海藻類生物質(zhì)在主要熱解過程中表現(xiàn)為放熱.這是由于其主要成分是脂類、蛋白質(zhì)和可溶性多糖等，解聚需要較低的能量，且無機非金屬鹽等可以促進炭化過程的放熱.條滸苔和稻殼的混合熱解，能夠很好地使能量產(chǎn)生協(xié)同耦合效應(yīng)，從而減少外界能量供給.

2.2.2試驗與理論疊加計算對比

為進一步研究海藻和稻殼混合后的相互影響，從熱解失重速率角度出發(fā)，假設(shè)海藻與稻殼混合熱解時互不影響，則對單獨熱解時各溫度點的熱解失重速率進行理論疊加定量折算，公式如下∶

式中∶Dh和Dd分別為海藻和稻殼單獨熱解時各溫度點的熱解失重速率；D為理論折算后各溫度點的熱解失重速率；wh為混合物中海藻的質(zhì)量分數(shù)；wd為混合物中稻殼的質(zhì)量分數(shù).

圖4為混合熱解時的實際試驗失重速率曲線與按比例折算后的理論曲線的對比圖.

圖4　混合物的熱失重速率試驗比較

由圖4可知，200～300℃為條滸苔和稻殼主要熱解過程的低溫段，混合物理論曲線和試驗曲線偏離較大，這說明其混合熱解特性不能簡單地認為是各組分熱解特性的疊加，且試驗的熱解失重速率在這一階段高于理論值，可能是由于在熱解過程中發(fā)生了某種催化反應(yīng)，具有協(xié)同作用.從以上分析可知，兩者的混合既促進了熱解，也實現(xiàn)了能量的耦合.

2.3FTIR紅外光譜

DTG曲線中的每個失重峰對應(yīng)一個FTIR光譜圖［9］，圖5-7分別是試樣在不同溫度熱解時釋放氣體的FTIR吸收光譜圖.

圖5　條滸苔熱解釋放氣體的FTIR

圖6　稻殼熱解釋放氣體的FTIR

圖7　混合物熱解釋放氣體的FTIR

圖5中，3 964～3 500 cm-1和1 S00～1 300 cm-1存在的強吸收峰為水蒸氣特征峰，主要是自由水和化合水的析出.而1 960～1 650 cm-1處的強吸收峰為羰基＝C O雙鍵伸縮振動，對應(yīng)各種酮類、醛類、羧酸類和醇類等大分子物質(zhì)；3 500～3 450 cm-1處伸縮振動的肽鍵CO—NH等，是由于條滸苔中蛋白質(zhì)發(fā)生劇烈熱解；1 550～1 4S5 cm-1處存在的伸縮振動N—H，是由于條滸苔中游離氨基酸；1 600 cm-1附近處存在（中等至弱）骨架振動的C＝ C和3 600～3 500 cm-1處存在的無締合的羧基中O—H的特征吸收峰，這是由于不飽和脂肪酸的熱解［10］；3 600～3 200 cm-1處伸縮振動的—OH基，2 920 cm-1處伸縮振動的C—H和1 400～1 000 cm-1彎曲振動的C—H峰及C—O，C—C振動吸收峰，說些特征峰的析出是由于條滸苔中的糖類物質(zhì)發(fā)生熱解.而在1 240 cm-1處存在硫酸基的吸收信號，表明多糖成分主要是硫酸多糖；1 470～1 430 cm-1存在弱的甲氧基O—CH3吸收峰，是由于某些脂類物質(zhì)發(fā)生了熱解.圖5e對應(yīng)的條滸苔在炭化階段紅外吸收光譜圖，主要是一些不凝氣體的釋放.如在2 375～2 250 cm-1處的CO2吸收峰，在2 120 cm-1處的CO吸收峰，在3 017 cm-1處甲烷的吸收峰.同時，此譜圖中，3 500～3 300 cm-1和4 029～3 6S2 cm-1處分別存在胺基—NH2和對稱彎曲的甲基C—H特征峰.

由圖6可知∶隨著溫度的升高，1 960～1 650 cm-1處的羰基＝C O特征峰不斷增強，并在熱解速率最大（33S℃）時達到最強.這說明在此溫度區(qū)間內(nèi)，酮、醛和羧酸類等大分子物質(zhì)不斷生成，且反應(yīng)越來越劇烈.譜圖中S99 cm-1附近存在較強的C—1基團頻率振動和環(huán)頻振動吸收峰，這是由于一些糖單元和β-糖苷鍵發(fā)生轉(zhuǎn)糖苷作用生成左旋葡聚糖和其他一些寡糖化合物成分［11］.1 741 cm-1是乙?；奈辗?，這表明揮發(fā)分氣體中有甲酸或者乙酸.譜圖中1 460 cm-1處伸縮振動的—CH2吸收峰，主要是由于稻殼中的纖維素及半纖維素物質(zhì)發(fā)生解聚反應(yīng)而產(chǎn)生，因為熱解將生成吡喃型葡萄糖和低分子氧化物.譜圖中1 632 cm-1處＝C C雙鍵和1 960～1 650 cm-1處的羰基＝C O特征峰，主要是由于左旋葡聚糖或糖基結(jié)構(gòu)的斷裂而產(chǎn)生.整個熱解反應(yīng)過程中，2 375～2 250 cm-1處一直存在強的CO2吸收峰.由于稻殼的含硫和含氮量很小，所以在熱解中未出現(xiàn)硫氧化物氣體和氨氣等.炭的熱分解主要是4 029～3 6S2 cm-1處對稱彎曲甲基C—H以及C—O鍵的斷裂［12］，逐漸形成石墨結(jié)構(gòu).

圖7中，1 270～1 100 cm-1處出現(xiàn)一個強的吸收峰，而此峰在條滸苔和稻殼單獨熱解時未曾出現(xiàn).故此峰極有可能是由于條滸苔不飽和脂肪酸和稻殼半纖維素混合后發(fā)生反應(yīng)，從而生成伸縮振動的醚鍵C—O—C特征峰.且1 960～1 650 cm-1處的羰基＝C O析出峰和1 240 cm-1處伸縮振動的S＝ O特征峰均得到增強，可能是稻殼促進了其反應(yīng)的發(fā)生.1 741 cm-1處出現(xiàn)的乙酰基特征峰在稻殼單獨熱解（335℃）才產(chǎn)生，這是由于條滸苔的加入使得反應(yīng)提前.730～560 cm-1和2 375～2 250 cm-1處的CO2的紅外特征峰，是在1次反應(yīng)或1次揮發(fā)分發(fā)生2次裂解時產(chǎn)生［13］.且3 500～3 300 cm-1處的胺基—NH2特征峰，相對于單樣條滸苔的熱解提前析出.由34S℃的光譜圖可知，CO2（2 375～2 250 cm-1）的析出峰在兩者混合熱解時增強，可能是由于兩者組分之間發(fā)生了協(xié)同作用.而1 270～1 100 cm-1處醚鍵的特征峰幾乎消失，可能是因為混合物中的不飽和脂肪酸和半纖維素已基本分解完全.1 240 cm-1處＝S O特征峰也變得比較微弱，這說明可溶性硫酸多糖在此階段的分解已經(jīng)減弱.但乙?；鶆t一直發(fā)生斷裂，生成甲酸或乙酸. 1 960～1 650 cm-1處羰基＝C O析出峰也不斷減弱，這表明酮、醛、羧酸類等有機揮發(fā)性物質(zhì)的生成變得相對緩慢.

2.4熱解過程動力學(xué)分析

根據(jù)阿累尼烏斯定理和Coats-Redfern積分法進行熱解反應(yīng)機理的確定，依照熱重曲線，可按下式求出變化率α（即失重率）［14-15］∶

則分解速率為

根據(jù)阿累尼烏斯公式得

式中∶W0為起始重量；W為t時刻時未反應(yīng)的試樣重量；W∞為最終重量；ΔW為t時刻的失重量；ΔW∞為最大失重量；E為活化能，kJ·mol-1；K為速度常數(shù)；A為頻率因子，s-1；R為通用氣體常數(shù)，取值S.314 kJ·（kmol·K）-1；f（α）取決于反應(yīng)機理，令

由式（1）和（3）得

對式（6）兩邊采用Coats-Redfern積分，得

由表3可知，條滸苔在低溫區(qū)Zhuralev，Lesokin和TemPleman方程反應(yīng)模型線性擬合系數(shù)最高，而在高溫區(qū)熱解符合二級反應(yīng)方程.其活化能隨轉(zhuǎn)化率的增加呈遞減趨勢，且在低溫段活化能比較高，由于在此區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的高分子物質(zhì)，如酮、醛等.該過程需要消耗很大的能量，因此活化能比較大.而在高溫段，由于大量氣體的釋放，半焦縮聚形成焦炭，只需較小的能量.稻殼在整個階段都符合二級反應(yīng)方程，活化能比較低.海藻生物質(zhì)與稻殼混合后，在低溫段熱解機理為隨機成核和隨后增長，在高溫區(qū)間仍符合二級反應(yīng)方程，且整體平均活化能降低.說明由于兩者的混合熱解，只需要相對較少的能量就可以使反應(yīng)進行.

表3　各物質(zhì)動力學(xué)參數(shù)

3 結(jié) 論

1）試樣單獨熱解過程中，條滸苔熱解起始溫度較低，1S0℃左右揮發(fā)分開始析出，而稻殼最大熱失重速率則較高；通過差示掃描量熱分析可知，在熱解主要階段海藻表現(xiàn)為放熱，稻殼表現(xiàn)為吸熱，兩者混合后的主要熱解階段也表現(xiàn)為放熱，證明兩者具有協(xié)同效應(yīng)，實現(xiàn)了能量耦合和過程的穩(wěn)定.

2）根據(jù)海藻與稻殼混合物的熱失重速率試驗曲線和計算理論曲線對比可得，其在主要熱解階段失重速率得到提高.進一步證明共熱解并非簡單的組分熱解特性的疊加，而是產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)，使兩者相互促進.

3）通過熱重-紅外分析可知，在條滸苔和稻殼混合熱解失重速率最大時，由于兩者組分間的協(xié)同反應(yīng)，出現(xiàn)新的醚鍵C—O—C的特征峰，且羰基C＝ O和S＝ O特征峰增強.

4）條滸苔進行單獨熱解反應(yīng)時，動力學(xué)函數(shù)在低溫階段符合Zhuralev，Lesokin和TemPleman方程，在高溫階段符合二級反應(yīng)方程，而稻殼在整個熱解過程中均符合二級反應(yīng)方程；條滸苔和稻殼經(jīng)質(zhì)量比1∶1混合后，在低溫階段符合Avrami-Erofeev（n=1）方程，在高溫階段仍符合二級反應(yīng)方程機理函數(shù).通過動力學(xué)分析也可以看出，混合熱解活化能相對于海藻單獨熱解有所降低，證明了條滸苔與稻殼的混合熱解實現(xiàn)了能量的耦合作用.

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［1］Nakorn W，Taro S，Wiwut T.Pyrolysis behaviors of rice straw，rice husk，and corncob by TG-MS technique［J］. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2007，7S∶265-271.

［2］Veses A，Aznar M，LóPez JM，etal.Production of uP-graded bio-oils by biomass catalytic Pyrolysis in an auger reactor using low costmaterials［J］.Fuel，2015，141∶17-22.

［3］Adisak P.Bio-oil Production via fast Pyrolysis ofbiomass residues from cassava Plants in a fluidized-bed reactor［J］.Bioresource Technology，2011，102∶1959-1967.

［4］王立群，李偉振，宋 旭，等.生物質(zhì)與煤共氣化制取氫氣的試驗［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報∶自然科學(xué)版，2009，30（5）∶496-500. Wang Liqun，LiWeizhen，Song Xu，et al.ExPeriment of hydrogen Production from co-gasification of biomass and coal［J］.Journal of Jiangsu Uniuersity∶Natural Science Edition，2009，30（5）∶496-500.（in Chinese）

［5］Du Zhenyi，Hu Bing，Ma Xiaochen，etal.Catalytic Pyrolysis ofmicroalgae and their threemajor comPonents∶carbohydrates，Proteins，and liPids［J］.Bioresource Technology，2013，130∶777-7S2.

［6］Anastasakis K，Ross A B，Jones JM.Pyrolysis behaviour of the main carbohydrates of brown macro-algae［J］.Fuel，2011，90∶59S-607.

［7］Demirbas M F.Biofuels from algae for sustainable develoPment［J］.Applied Energy，2011，SS∶3473-34S0.

［S］Maddi B，Viamajala S，Varanasi S.ComParative study of Pyrolysis of algal biomass from natural lake blooms with lignocellulosic Biomass［J］.Bioresource Technology，2011，102∶1101S-11026.［9］Luo SuPeng，Bao Guirong，Wang Hua，et al.TG-DSCFTIR analysis of cyanobacteria Pyrolysis［J］.Physics Procedia，2012，33∶657-662.

［10］Wang Jun，Wang Guangce，Zhang Mingxu，et al.A comParative study of thermolysis characteristics of sea weed and fir wood［J］.Process Biochemistry，2006，41∶1SS3-1SS6.

［11］Liu Qian，Zhong ZhaoPing，Wang Shurong，et al.Interactions of biomass comPonents during Pyrolysis∶a TGFTIR study［J］.Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2011，90∶213-21S.

［12］Maschio G，KoufoPanos C，Lucchesi A.Pyrolysis，a Promising route for biomass utilization［J］.Bioresource Technology，1992，42（3）∶219-231.

［13］Meng Aihong，Zhou Hui，Qin Lin，et al.Quantitative and kinetic TG-FTIR investigation on three kinds of biomass Pyrolysis［J］.Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2013，104∶2S-37.

［14］LóPez-Gonzólez D，F(xiàn)ernandez-LoPez M，Valverde J L，et al.Kinetic analysis and thermal characterization of the microalgae combustion Process by thermal analysis cou-Pled to mass sPectrometry［J］.Applied Energy，2014，114∶227-237.

［15］Kim SS，Ly H V，Choi G H，et al.Pyrolysis characteristics and kinetics of the alga Saccharina jaPonica［J］. Bioresource Technology，2012，123∶445-451.

（責(zé)任編輯 趙 鷗）

TG-FTIR analysis of seaweed/rice husk blends during co-Pyrolysis

Hu Yamin1，Wang Shuang1，Wang Qian1，Lin Xiaochi1，Xu Shannan2
（1.School of Energy and Power Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China；2.Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources ExPloitation&Utilization，Ministry of Agriculture，South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Guangzhou，Guangdong 510300，China）

∶To investigate the Pyrolysismechanism of the mixture，the algae mixed with 1∶1 husk was investigated by TG-FTIR analysis.The results indicate that the EnteromorPha clathrate is mainly comPosed of sulfated Polysaccharides and Protein by micro-structure analysis.The main Pyrolysis of the EN is a sPecial exothermic Process by the differential scanning calorimetry analysis.The Pyrolysis of mixture is also exothermal Process，which illustrates that the co-Pyrolysis can activate the reaction to achieve energy couPling.The comParison of DTG and calculated curves of the mixture indicates that in the stage ofmain volatile gases emitting，the Pyrolysis rate is increased aftermixture.The results show that themixture feature is not a simPle suPerPosition of different comPonent but existing synergy effects. The FTIR analysis of volatile gases during Pyrolysis illuminates that due to the co-Pyrolysis of EN and HU，the intensities of C＝O and S＝ O PreciPitation Peaks are enhanced.According to the kinetic analysis by Coats-Redfern method，it is indicated that activation energy is decreased，and the Pyrolysisbecomes easier after themixture.

∶algae biomass；mixed Pyrolysis；kinetic analysis；TG-FTIR technique；concerted reaction

TK6

A

1671-7775（2015）06-0733-06

胡亞敏，王 爽，王 謙，等.基于TG-FTIR研究海藻與稻殼共熱解協(xié)同耦合機理［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報∶自然科學(xué)版，2015，36（6）∶733-73S，744.

2015-05-12

國家自然科學(xué)基金資助項目（5130607S）；中國博士后科學(xué)基金面上資助項目（2014M560401）；高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金資助項目（20133227120020）；廣東省公益研究與能力建設(shè)專項（2014A02021700S）；農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室開放基金資助項目（LSF2013-04）；江蘇省博士后科研資助計劃項目（1402217C）

胡亞敏（19S9—），女，河南商丘人，博士研究生（463475369@qq.com），主要從事生物質(zhì)能源的開發(fā)利用研究.

王 爽（19S3—），男，江蘇鎮(zhèn)江人，副教授（通信作者，alexjuven@ujs.edu.cn），主要從事生物質(zhì)能源的開發(fā)利用研究.