蘆蒿秸稈微波裂解產炭工藝的研究

劉豪志 朱靈慧 劉穎燃 宋家興

摘 要：通過微波裂解蘆蒿秸稈制備焦炭，采用四因素四水平正交實驗分析，找到使得產炭率這一指標最高的最佳實驗條件，以及四種因素的影響主次順序和顯著性分析，即裂解功率、裂解溫度、蘆蒿秸稈尺寸、以及蘆蒿秸稈含水率對微波裂解蘆蒿秸稈產炭率的影響程度的大小。

關鍵詞：蘆蒿秸稈；微波裂解；產炭率；正交試驗

在很多領域，微波裂解作為一種新型的熱解方式已經得到廣泛熟練的應用。微波加熱優勢在于從物質內外同時加熱。作為一種新型的熱解技術可以使得蘆蒿秸稈在微波裂解后得到炭，而炭可以既可以作為燃料，同時也可以進一步加工得到性能優異的吸附劑活性炭。活性炭的用途極其之廣泛，涉及食品、醫藥等多個領域，農業廢棄物在微波裂解領域制備焦炭進而得到活性炭具有極其可觀的前景。江南地帶盛產蘆蒿，由于蘆蒿的食用部位有限，所以大量的老化蘆蒿秸稈被剩下，同時經測得蘆蒿秸稈的纖維素成分很高，所以難以粉碎，用其他方法處理比較不方便，并且纖維素含量越高，熱解速率越快，所以用蘆蒿秸稈作為原材料微波裂解制備炭，具有遠景。

一、試驗部分

1.實驗材料及其試驗設備。選用八卦洲蘆蒿秸稈作為實驗材料，采用自然風干的方式，風干不同的天數獲取不同的含水率。試驗設備包括：JHF-3S-2L-01高溫微波裂解爐、干燥箱、粉碎機等。

2.試驗設計。根據微波裂解相關文獻，TIan Y等人做的關于功率對生物油產率影響，我們選取裂解功率、裂解溫度、蘆蒿秸稈含水率以及蘆蒿秸稈尺寸這四個因素作為正交實驗因素，以產炭率為指標設計正交試驗。表1是正交實驗因素水平表。

二、試驗結果與討論

1.正交實驗結果與分析

在設定好的實驗因素以及實驗水平下試驗得到如下結果，如表2所示。

注：KA表A因素某水平的產炭率指標和；R表示某因素水平指標和極差。實驗組1，5，9，13，產炭率是0，原因可能是微波功率較低，未達到裂解溫度。

方差分析：列出誤差分析表，如表4所示。

三、結語

微波裂解蘆蒿秸稈產炭具有長遠的研究意義，本次實驗通過正交試驗數據分析得到，影響因素的主次順序是功率、含水率、尺寸、溫度。最佳實驗組合是A2B2C1D4，最佳條件下的最高產炭率是36.9%。但是方差分析F檢驗結果顯示，因素對指標的影響不顯著，原因可能是靈敏度不高，實驗誤差大。實驗設定存在漏洞但是同樣也在前任的方法上有所進步。

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作者簡介：劉豪志（1995-8），男 ，漢族， 湖北 ，本科 ，南京農業大學農業機械化及其自動化專業 ，研究方向：微波技術 。