能源是经济与社会发展的基本动力, 随着全球经济发展以及世界人口的增长, 能源与环境的危机也日渐凸显。 所以开发可再生能源成为减碳和实现社会可持续发展的必然选择。 目前, 生物质因具有CO2零排放不会造成温室效应的特点, 被公认是一种优质的燃料。 但是生物质同时具有含氧量高和含碳量少的特点, 而碳含量对于生物质燃烧在释放能量方面具有积极的作用, 氧含量则起到负面作用。 所以生物质也存在不抗烧, 热值低等缺点。 本实验的目的是找到一种可以提高生物质碳含量和降低氧含量的方法。 糖类物质是生物质的重要组成部分, 本工作采用了不同浓度的盐酸、 硫酸和高氯酸分别与糖类物质在常温常压条件下进行碳化反应。 并通过X射线光电子能谱(XPS)、 元素分析和显微红外分析等方法对碳化残余物质进行表征, 结果发现样品的碳含量都有了明显的增加并且伴随着氧含量的下降。 同时, 通过滴定的方法发现各种酸都有少量的消耗, 可以用于循环利用, 减少酸污染。 值得提出的是, 本实验所有的反应都是在常温常压零能耗的条件下进行的, 这大大减少了其他能源的消耗, 减少环境危机。 所以本研究为可能改善生物质燃料燃烧的特性, 降低能源利用带来的环境污染和产生更高能量密度能源物质提供了新的机会。

快速检测生物质原料特性对生产高品质压缩成型燃料具有重要意义。 利用光谱技术建立松木、 杉木和棉杆三类农林生物质组分(水分、 灰分、 挥发分和固定碳)和热值预测模型。 相比原始光谱, 基于一阶导数光谱的偏最小二乘回归(PLS)模型预测精度较高。 灰分、 挥发分和水分PLS模型交叉校验决定系数(R2)分别为0.97, 0.94和0.90, 预测偏差比率(RPD)分别为6.57, 4.00和3.01。 固定碳和热值PLS模型精度一般, R2分别为0.85和0.87, RPD分别为2.55和2.73。 实验结果表明, 利用可见-近红外光谱技术完全可以替代传统工业分析方法, 从而实现农林生物质原料组分和热值的快速测定。