Low Temperature Hydrothermal Synthesis of Biochar from Green Algae and Its Combustion Performance
Abstract: The low temperature hydrothermal carbonization reaction of green algae was studied by combining with the low temperature hydrothermal carbonization technology. The hydrothermal carbon was prepared in the temperature range of 180?C - 240?C. The experimental results had been characterized in detail by oxygen bomb calorimeter, synchronous thermal analyzer and infrared spectrum analysis. The effects of reaction time, reaction temperature and salt concentration on hydrothermal carbonization and combustion were analyzed by studying the experimental conditions under the optimal calorific value. Results showed that algal carbonized, diversity and continental wooden biomass combustion process, and algae in the low temperature hydrothermal carbonization reaction of calorific value significantly increase, and comprehensive consideration of low temperature hydrothermal carbonization algae biomass to improve its calorific value is the best solution to time, salt concentration control in 8 - 10 h, around 0.05%, the reaction temperature is slightly greater than 240?C. It provides a reference for the further research in the field of clean biomass and is of great significance for the development of algal biomass combustion function.

1. 引言

1.1. 藻类生物质能及其利用现状

1.2. 低温水热炭化技术的优势及利用现状

1.3. 研究目的与意义

2. 实验材料与方法

2.1. 实验材料

2.2. 实验方法

2.2.1. 水热炭的制备方法及流程

2.2.2. 水热炭的制备条件优化

2.3. 样品分析方法

2.3.1. 热值的测定

2.3.2. 燃烧性能分析

2.3.3. 挥发分、灰分、固定碳的分析

$挥发分含量\left(\text{VS}\right)=\left({M}_{\text{1}}-{M}_{\text{2}}\right)/\left({M}_{\text{1}}-{M}_{0}\right)×\text{1}00%$

$灰分含量\left(\text{A}\right)=\left({M}_{\text{1}}-{M}_{\text{3}}\right)/\left({M}_{\text{1}}-{M}_{0}\right)×\text{1}00%$

$固定碳含量\left(\text{FC}\right)=\left(\text{1}00%-挥发分-灰分\right)×\text{1}00%$

3. 实验结果与讨论

3.1. 水热碳化实验条件的优化

3.2. 水热碳工业组成分析

3.3. 产物燃烧特性分析

3.4. 反应时间对燃烧特性的影响

3.5. 反应温度对燃烧特性的影响

3.6. 反应中铁盐浓度对燃烧特性的影响

4. 结论

1) 盐浓度的提高有利于生物质水热碳化反应盐浓度的提高，虽然有利于水热碳化，但不易过大。

2) 在不同温度条件下反应，发现温度的提高亦能够促进水热碳化过程中脱水、脱羧反应的进行，并且热值的变化与温度(t > 180˚C)变化呈正相关，可见温度提高有利于藻类的热值提升。

3) 在不同的水热时间下反应，反应时间的延长使水热碳化过程中脱水、脱羧进行地更加完全，但是当时间增加到一定的程度后，脱水、脱羧反应会达到平衡，因此反应温度的延长虽然有利于水热碳化，但不易过长。

Cite this paper: Xue, N. (2020) Low Temperature Hydrothermal Synthesis of Biochar from Green Algae and Its Combustion Performance. Open Access Library Journal, 7, 1-13. doi: 10.4236/oalib.1106898.
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