本研究以保护环境,发展生物质能利用技术为背景,采用加热蒸馏的方法,深入研究生物质焦油及其不同温度段馏分的组成成分和热动力学特性,为生物质焦油在化学工业和能源方面的开发利用提供参考。组成成分分析采用色谱—质谱联用分析技术,得到生物质焦油及其馏分的组成成分;热动力学特性采用综合热分析仪进行研究,通过测定不同气氛和不同升温速率的热重曲线、微商热重曲线和差热曲线,定性分析生物质焦油及其馏分的蒸发和燃烧等特性,并定量求解热动力学参数。 (1) 生物质焦油存在高水分、高含氧量、高挥发量、中热值、水分挥发后达到一定温度可以着火燃烧、燃烧后剩余灰分较少的低硫燃料。但由于其高水分高含氧量,而且有一些杂质存在,需要将其进行净化处理和改性后才能作为燃料油使用。生物质焦油的化学组成表明它的主要组分是苯酚类和芳烃类,将对生物质焦油在燃料和化学工业原料方面的应用具有重要的指导意义。 (2) 生物质焦油150℃以下上层馏分和150℃～210℃馏分含有多种有用的有机化合物,部分化合物的含量较明显,经济价值很高,具有一定的分离提纯价值。其热动力学特性表明它们的性质接近柴油,热值高,密度和运动粘度接近或略高于0号柴油,具有石油代用燃料的利用价值。但是它们的闪点比柴油高,适宜用于装有预燃装置的柴油机。 (3) 生物质焦油150℃以下下层馏分的主要含量为羧酸类和酚类物质等多种有机化合物,具有较高的综合利用潜力。用生物质焦油制取燃料油时得到的这些不可燃馏分,可以回收有用的有机化合物或与木醋液一起加工利用,避免造成生物质焦油的二次污染和资源浪费。 (4) 生物质焦油210℃以上馏分主要组成成分为碳数目较高的直链烷烃或其衍生物,氧含量低。它具有较好的燃烧特性,但是因其粘度较大,在对燃料粘度要求不高的燃烧器中才可以应用。 (5) 蒸馏后残余的生物质炭的碳含量很高,灰分含量低,可直接用做固体燃料。由于其具有密度小和疏松多孔的特点,加工后还可成为很好的吸附材料。 为了简化操作过程,蒸馏的温度范围可以设为150℃以下和150℃～210℃,可以得到150℃以下馏分的上下层、150℃～210℃馏分和生物质炭四种产品。本试验为生物质焦油的进一步加工利用提供了必要的科学指导和实用参考价值。 文中还建议要加强生物质焦油的收集、管理和深加工工艺的研究,以使生物质焦油的综合利用产生社会、经济和环境效益。