《表4 水洗法获得的碳烟中KCl含量对比》

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《热解温度与碱金属对生物质热解碳烟氧化活性的影响》

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碳烟的氧化活性主要受碳烟内部结构、粒径及其混合的杂质灰分的影响，这些因素随生成温度变化从而影响碳烟的氧化活性。由上文对碳烟特性的表征可见，随着热解温度的升高，麦秆碳烟和木屑碳烟越来越趋向于“石墨化”，可使碳烟的氧化活性降低；碳烟粒径变小，可使碳烟的氧化活性提高；灰分对碳烟活性的影响需具体讨论。木屑碳烟随生成温度的升高其氧化活性增强，说明相比碳烟本身内部结构的影响，粒径对木屑碳烟活性的影响起决定性的作用。木屑碳烟的活性变化趋势和Santiago、Qin、Trubetskaya、Wiinikka等的研究结果[9-12]一致，但麦秆碳烟的氧化活性随温度的升高而变差。在Trubetskaya等的研究中，麦秆、苜蓿杆等草本生物质热解碳烟活性的变化趋势和木本植物并无差别[11]，这可能和麦秆中灰分含量有关。本文中的麦秆灰分含量高，近10%（文献[16]中麦秆灰分为4.1%）。Trubetskaya等研究了生物质中钾盐对碳烟CO2气化活性的影响，结果表明钾盐可促进碳烟的气化活性，由于其原料中Cl元素的含量很低，因此碳烟中的钾盐主要以KOH、KCl、KHCO3和K2CO3形式存在；XPS结果表明，钾并未与碳烟形成K—O—C结构[11]。作者将钾的催化作用主要归因于K2CO3对C的氧化作用。在本文中，原料的Cl-含量很高，K+首先和Cl-结合形成KCl。采用离子色谱（IC）对麦秆碳烟水洗液中的K+和Cl-的含量进行测定，根据单位质量碳烟中K+的质量分数（wK+）和Cl-的质量分数（wCl-）之比n(K+/Cl-）为1∶1，定量计算颗粒物中KCl的质量分数（w′KCl），结果见表4。将结果与通过热重分析所得KCl的质量分数（表4中的wKCl）比较，可见两者差别不大，证明碳烟样品中的K大部分是以KCl的形式存在，剩余的K以相对高沸点的硅铝酸盐的形式存在。XRD和热重分析也可以证明这一点。去除麦秆碳烟颗粒中的KCl颗粒，发现碳烟的氧化活性变差，说明KCl对碳烟的氧化活性同样具有促进作用。Wang等对麦秆原料进行水洗，对比水洗麦秆碳烟和原麦秆碳烟的活性发现，水洗麦秆碳烟的活性降低，并且其将KCl等钾盐负载于碳烟颗粒上，发现负载了钾盐颗粒的碳烟具有更高的活性[25]。