生物质微波热解制气研究进展( 四 ) 本文转自：科技导报随着“2

在污染物控制方面，有科研人员研究了添加剂对有害物质的污染控制机制。Mao等研究了微波辅助加热下温度和添加剂对糠醛渣热解产气中氮、硫、氯分布的影响，为有效控制污染物的生成提供了一定的参考依据。
对有害物质形成机理、分布规律及控制策略的认识匮乏，严重制约了生物质微波热解制气的安全高效发展，在后续工作中可以围绕以下几个方向开展相关研究：揭示氮、硫、氯等在微波热解生物质过程中的转化机理，明确微波场环境下相关因素对有害物质释放规律的影响，开展生物质微波热解过程中有害物质控制机制研究并提出有害物质前驱物向无害物质选择性转化的技术措施。
系统能耗的降低
微波在加热生物质过程中的能量损耗相对较大，而损耗主要集中在电能转换为电磁能及电磁能转换为热能2个关键环节。改善热解原料属性
在研究初期，就有部分学者提出加入微波吸收剂可以提高电磁能向热能的转换效率，降低能源需求和成本。
碳材料作为一类具有良好介电特性的物质，已在生物质微波热解领域得到充分研究和广泛应用。
Ellison等研究了生物炭的添加对磨碎木屑介电特性的影响，发现混合物的介电常数和介电损耗因子都会随着生物炭含量的增加呈现二次幂增长趋势。
Beneroso等的研究结果表明，加入吸波剂生物炭后的能量转化效率比未加入时高出近20倍，且随着温度的升高，这一差距还将继续拉大。
还有一些新材也被用作吸波剂来提升热解原料的介电特性。
Ellison等发现，膨润土是一种很好的生物质热解微波吸收剂，可大幅提高生物质等低损耗材料的电磁加热效率。
Liu等结合水热炭化技术成功地合成了一种新型的葡萄糖基碳核壳复合物BaFe12O19@C ，在热解原料中引入该复合物可以增强其介电损耗，进而提高原料的微波吸收性能及阻抗匹配性能。调控微波热解参数
大量研究都已证实物质的介电特性在很大程度上还取决于微波频率和热解温度等调控参数。
Salema等的研究证明了热解原料的介电特性受微波频率影响较大；Tripathi等发现油棕榈壳和棕榈壳生物炭这2种热解原料的介电特性受微波频率影响非常之大；Li等的实验研究则表明温度对热解原料介电性能具有显著影响。
为了进一步明确相关调控参数对介电特性的影响规律，科研人员对此进行了更深入的研究。
Salema等发现，介电特性随温度的升高呈现先降低后上升的趋势；Li等认为，高热解温度有利于提高介电损耗，主要是因为导电损耗和界面极化损耗都会随着热解温度的升高而逐渐增强；Mathiarasu等首次以卡兰种子为生物质原料，研究了不同频率下微波能转换为热能效率的影响，发现随频率增加逐渐增大，且在2.45 GHz时达到最大值。

文章图片

文章图片

卡兰种子损耗正切值与频率的关系
结论
目前，以可燃气体为目标产物的研究体系仍不完善，今后还需要对以下4个方面加强研究：
1）加快推进理论实验向工业应用研究转化。在后续研究中应当大量开展符合实际生产需求的中试试验，使其尽快实现大规模工业化应用。
2）基于实际样品开展焦油的转化与脱除研究。日后应以真实焦油样品为研究对象开展相关研究。此外，继续开发成本低廉、稳定性耐久性优良的催化剂仍是焦油转化与脱除技术未来发展的重要方向之一。