1 實驗原料
原料煤粉選自四川仁壽的褐煤，生物質選用稻草、玉米秸稈、甘蔗秸稈和鋸末。稻草、玉米秸稈、甘蔗秸稈是較為常見的農作物廢棄物，鋸末是常見的木材加工廢棄物。生物質樣品及煙煤的工業分析數據見下表
| 水分Mml | 灰分Amg | 揮發分 | 空氣幹燥基固定碳 | |
| 煤 | 2.24 | 33.78 | 22.27 | 41.69 |
| 甘蔗 | 12.12 | 3.21 | 71.26 | 13.40 |
| 玉米 | 11.33 | 3.44 | 77.48 | 7.73 |
| 稻草 | 10.77 | 11.19 | 74.64 | 3.38 |
| 鋸末 | 16.60 | 0.50 | 72.32 | 10.56 |
2 實驗結果與討論
2.1 NaOH改性液濃度對型煤機械強度的影響
圖1是經16×40的倍數下顯微鏡拍攝的生物質的纖維圖片（以稻草為例）。由圖可以看出，NaOH改性液濃度為0%（即純水）時，秸稈結構完整，間隙很小；用1. 0%的NaOH溶液改性後，秸稈明顯軟化，但是細胞結構不明顯；用大於2.0%的NaOHrongyegaixinghou，shengwujieganjiegoupailiezhengqi，xibaojiegoumingxian，xianweisumingxianxishuipengzhang，zhiwuxibaojiandexiangqianwuzhiyuxibaobisongsan，youmingxiandejiegoukongxi。yong4%的NaOH溶液改性後的秸稈已有部分纖維結構遭到破壞，結構趨於模糊，結構空隙不明顯。
這主要是由於秸稈類生物質含有纖維素、半纖維素和木質素。半纖維素、纖(xian)維(wei)素(su)和(he)木(mu)質(zhi)素(su)之(zhi)間(jian)有(you)化(hua)學(xue)鍵(jian)結(jie)合(he)。纖(xian)維(wei)碳(tan)水(shui)化(hua)合(he)物(wu)中(zhong)的(de)糖(tang)類(lei)與(yu)木(mu)質(zhi)素(su)結(jie)構(gou)單(dan)元(yuan)形(xing)成(cheng)化(hua)學(xue)鍵(jian)，木(mu)質(zhi)素(su)聚(ju)合(he)物(wu)通(tong)過(guo)酯(zhi)鍵(jian)和(he)芳(fang)基(ji)醚(mi)鍵(jian)與(yu)纖(xian)維(wei)連(lian)接(jie)。當(dang)稻(dao)草(cao)在(zai)90℃經NaOH溶液處理改性後，堿液在該溫度下釋放出- OH，- OH首shou先xian進jin入ru生sheng物wu質zhi細xi胞bao壁bi的de木mu質zhi素su中zhong，破po壞huai木mu質zhi素su之zhi中zhong的de吡bi喃nan環huan，拆chai開kai與yu木mu質zhi素su相xiang互hu纏chan結jie的de纖xian維wei素su和he半ban纖xian維wei素su，解jie除chu了le木mu質zhi素su與yu半ban纖xian維wei素su的de空kong間jian立li體ti交jiao聯lian網wang狀zhuang結jie構gou，使shi生sheng物wu質zhi的de原yuan始shi彈dan性xing被bei破po壞huai掉diao，並bing產chan生sheng了le具ju有you粘zhan結jie作zuo用yong的de糖tang類lei以yi及ji果guo膠jiao、單寧等物質。通過生物質型煤的SEM圖如圖2所示可以看出生物質纖維在型煤中形成複雜的空間網狀結構，可以粘結大量煤粒。
實驗配製不同質量濃度的NaOH溶液，對4種生物質進行改性，在20MPa壓力下將其加工成型煤．測試其抗壓強度、跌落強度等各項物理指標。實驗數據見表2。
| 氫氧化鈉濃度 | 0% | 1% | 2% | 3% | 4% | |
| 型煤抗壓強度N/個 | 稻草秸稈型煤 | 632.1 | 1058.4 | 646.8 | 395.0 | 215.6 |
| 玉米秸稈型煤 | 494.9 | 891.8 | 700.7 | 573.3 | 328.3 | |
| 甘蔗秸稈型煤 | 200.9 | 622.3 | 641.9 | 573.3 | 480.2 | |
| 鋸末型煤 | 53.9 | 171.5 | 166.6 | 98.0 | 63.7 | |
| 型煤跌落強度/% | 稻草秸稈型煤 | 44.48 | 93.56 | 39.59 | 38.83 | 22.43 |
| 玉米秸稈型煤 | 31.6 | 91.82 | 67.33 | 35.12 | 13.03 | |
| 甘蔗秸稈型煤 | 51..9 | 92.48 | 73.85 | 73.49 | 90.51 | |
| 鋸末型煤 | 0 | 1.78 | 2.1 | 1.24 | 1.36 |
生物質表麵的成分分析如圖3所示。對堿化後纖維的EDS能譜分析得出生物質表麵的鈉離子的質量百分比為1. 84%，這zhe表biao明ming在zai生sheng物wu質zhi幹gan燥zao過guo程cheng中zhong，鈉na離li子zi隨sui著zhe水shui分fen子zi的de脫tuo出chu吸xi附fu在zai聚ju合he物wu的de表biao麵mian。而er煤mei在zai破po碎sui加jia工gong過guo程cheng中zhong，一yi些xie橋qiao鍵jian或huo品pin格ge斷duan裂lie形xing成cheng不bu飽bao和he鍵jian，使shi煤mei粒li表biao麵mian產chan生sheng微wei弱ruo的de負fu電dian荷he，鈉na離li子zi與yu極ji性xing水shui分fen子zi被bei煤mei粒li吸xi附fu，使shi煤mei粒li與yu生sheng物wu質zhi之zhi間jian的de粘zhan結jie效xiao果guo增zeng強qiang。
隨著NaOH改性液濃度的增加，改性後秸稈的木質素分解更為完全，產生的粘性物質更多，型煤強度也更高。但當NaOH溶液濃度大於2.0%時shi，木mu質zhi素su分fen解jie程cheng度du進jin一yi步bu增zeng加jia，秸jie稈gan的de纖xian維wei結jie構gou被bei破po壞huai，粘zhan結jie效xiao果guo降jiang低di，使shi型xing煤mei的de跌die落luo強qiang度du和he抗kang壓ya強qiang度du都dou有you不bu同tong程cheng度du的de降jiang低di。由you此ci可ke以yi看kan出chu，不bu宜yi使shi用yong派pai度du太tai高gaoNaOH溶液來對生物質進行改性。實驗中NaOH溶液較適宜的濃度為1.0%
2.2生物質種類對型煤機械強度的影響
shengwuzhidegaixingchulishizhishijiejuemuzhisuwenti。yuanbenmuzhisushiburongyurenherongjide，jianyezhongmuzhisufashenglefenlihejiangjie，xuduowulixingzhigaibianle，rongjieduyesuizhegaibian，fenqiangjihuosuojidecunzai，shimuzhisunenggouzainongdeqiangjianrongyezhongyirongjie，jianyejiangjielexianweisuyumuzhisudefuhewu，rangxianweisuxishuipengzhang，shizhiwuxibaojiandexiangqianwuzhiyuxibaobisongsan。fenlihoudemuzhisubenshenjuyouzhanxing，rechulikeyijiasumeiyouzhanjienenglidebanxianweisudengkerongxingduotangdequchu，xianweisuzhongburongxingduotangfenzijianchanglianjiegouxianghujiaozhi，zhanjiemeifenkeli，tigaoxingmeideqiangdu。
如圖4所suo示shi，鋸ju末mo的de跌die落luo強qiang度du和he抗kang壓ya強qiang度du要yao明ming顯xian低di於yu其qi他ta生sheng物wu質zhi型xing煤mei，這zhe主zhu要yao是shi由you於yu鋸ju末mo木mu化hua組zu織zhi中zhong，半ban纖xian維wei素su常chang通tong過guo羧suo基ji與yu木mu質zhi素su以yi酯zhi鍵jian連lian接jie。而er秸jie稈gan類lei禾he本ben科ke植zhi物wu的de細xi胞bao壁bi中zhong，木mu質zhi素su通tong過guo酯zhi鍵jian和he芳fang基ji-醚鍵與阿拉伯糖基和木糖基連接。細胞壁中大部分苯甲基醚鍵在木質素大分子側鏈的僅·位醚化，可被堿水解。因此鋸末的堿化降解程度相對較弱。
數(shu)據(ju)顯(xian)示(shi)，稻(dao)草(cao)秸(jie)稈(gan)型(xing)煤(mei)在(zai)實(shi)驗(yan)的(de)堿(jian)液(ye)濃(nong)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)和(he)跌(die)落(luo)強(qiang)度(du)要(yao)稍(shao)高(gao)於(yu)玉(yu)米(mi)秸(jie)稈(gan)和(he)甘(gan)蔗(zhe)秸(jie)稈(gan)製(zhi)備(bei)的(de)型(xing)煤(mei)。由(you)於(yu)生(sheng)物(wu)質(zhi)木(mu)質(zhi)素(su)分(fen)子(zi)之(zhi)間(jian)除(chu)了(le)結(jie)構(gou)單(dan)元(yuan)通(tong)過(guo)化(hua)學(xue)鍵(jian)聯(lian)結(jie)之(zhi)外(wai)還(hai)存(cun)在(zai)氫(qing)鍵(jian)作(zuo)用(yong)。Dawy‘圳等研究了稻稈堿木質素、玉米稈堿木質素和甘蔗渣木質素磺酸鹽這3種木質素的紅外光譜，發現這3種木質素的- OH伸縮振動峰依次向高波數的方向遷移：稻稈堿木質素( 3396cm-1)、玉米稈堿木質素（3409cm-1）、甘蔗渣木質素磺酸鹽(3446cm-1)。引yin起qi這zhe種zhong遷qian移yi的de原yuan因yin就jiu是shi甘gan蔗zhe木mu質zhi素su的de分fen子zi間jian氫qing鍵jian儂nong次ci低di於yu玉yu米mi稈gan堿jian木mu質zhi素su和he稻dao稈gan堿jian木mu質zhi索suo。因yin此ci堿jian化hua後hou的de稻dao草cao秸jie稈gan生sheng物wu質zhi的de粘zhan結jie作zuo用yong要yao優you於yu其qi他ta秸jie稈gan類lei生sheng物wu質zhi，原yuan料liao煤mei選xuan用yong稻dao草cao秸jie稈gan製zhi備bei生sheng物wu質zhi型xing煤mei較jiao宜yi。
3結 論
（1）實驗結果表明，采用NaOH改性溶液製得的生物質混合物可作為生物質型煤的粘結劑，NaOH改性溶液較適宜的濃度為1. 0%。
（2）改(gai)性(xing)後(hou)的(de)稻(dao)草(cao)秸(jie)稈(gan)所(suo)製(zhi)備(bei)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)的(de)抗(kang)壓(ya)強(qiang)度(du)和(he)跌(die)落(luo)強(qiang)度(du)相(xiang)對(dui)最(zui)好(hao)，適(shi)合(he)作(zuo)為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)粘(zhan)結(jie)劑(ji)，而(er)改(gai)性(xing)後(hou)的(de)鋸(ju)末(mo)不(bu)適(shi)宜(yi)作(zuo)為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)型(xing)煤(mei)粘(zhan)結(jie)劑(ji)。
（3）顯微結構分析表明，隨著NaOH溶液濃度的增大，秸稈降解程度增大，木質素和纖維素的分解增大，進一步說明改性後的生物質秸稈具有粘結作用。
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