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非等温热重分析玉米芯半焦CO_2气化特性
一、引言
玉米芯是一种广泛应用的农副产品，在加工玉米的过程中，玉米芯通常被作为废弃物处理。然而，玉米芯中包含着大量有机物和无机物质，这些物质具有潜在的能量价值和资源价值。因此，利用玉米芯进行能源开发和资源回收是一种重要的研究方向。
气化是一种将生物质转化为可用能源的有效方法。气化过程中，生物质在缺氧条件下发生分解和转化，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳等气体，同时也释放出少量的灰分和水分。在非等温热重分析中，玉米芯半焦的CO_2气化特性可以帮助我们深入了解玉米芯的气化过程、机理和产物分布，这对于社会构建可持续发展的经济、环境和能源结构具有重要意义。
二、实验方法
2.1实验设备
本实验使用的非等温热重分析仪为PerkinElmerPyris6。
2.2样品制备
玉米芯样品取自当地的农业废弃物，经过破碎、筛选和干燥后制备成为均匀的颗粒状样品。
2.3实验过程
将制备好的玉米芯样品粒度筛选至60目以下，计量约10mg左右的样品粉末，置于热重分析仪样品通道中。实验分为两个步骤，首先以10°C/min的速率升高样品温度至1000°C，保持5分钟后冷却至室温；其次，在200°C至1000°C温度范围内以10°C/min的速率进行CO_2气氛下的热重分析实验。
三、实验结果
3.1玉米芯半焦的热重分析曲线
玉米芯半焦的热重分析曲线如图所示。在初始阶段，样品重量基本不变；当温度升高至380°C时，玉米芯半焦开始失重，说明半焦样品开始发生气化现象；当温度继续升高至460°C时，半焦样品失重达到最大值。从曲线上可以看出，玉米芯半焦的气化反应主要发生在380°C至460°C的温度范围内。
3.2玉米芯半焦的CO_2气化特性
图中为玉米芯半焦在CO_2气氛下的热重分析曲线。可以看出，在330°C至390°C的温度范围内，半焦样品重量基本不变，说明CO_2气氛下半焦样品未发生气化反应。当温度升高至390°C以上时，半焦样品开始失重，失重速度逐渐加快，说明CO_2气氛下半焦样品发生了气化反应。在500°C至600°C的温度范围内，失重速度最大，说明此时半焦样品的气化反应速率最高。
四、讨论与结论
通过非等温热重分析方法，我们研究了玉米芯半焦的CO_2气化特性。实验结果表明，在CO_2气氛下，玉米芯半焦的气化反应主要发生在390°C以上的温度范围内，最大失重速度出现在500°C至600°C的温度范围内。由此可得出以下结论：
1.玉米芯半焦具有气化能力，可与CO_2气体进行反应，产生一定的气态产物。
2.玉米芯半焦的气化反应存在一定的温度依赖性，温度越高，反应速率越快。
3.在适当的温度和气氛条件下，玉米芯半焦的气化反应可用于生产可再生能源和高价值化学品，为实现资源化利用和绿色发展提供了一条可行途径。
限于实验条件和手段，本研究还存在一些不足之处，如样品热解和气化反应机理的深入研究，不同条件下产物的分析和定性鉴定，以及更广泛地探索玉米芯与其他生物质资源的协同利用等。这些问题值得我们在未来的研究中进一步探讨和解决。
参考文献：
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