리 웨이 징 1,2,3강 양 1,2,3, 아름다운 음과1,2,3
(광저우 에너지 연구소, 중국 과학원, 광저우 510640, 중국 2. 신 재생 에너지 연구소의 연구원, 광저우 510640, 중국, 광동성, 새로운 에너지와 재생 에너지 연구 개발 및 응용 프로그램의 3 중점 실험실, 510640 광저우)
개요 : 최근에 개발 등 깨끗 재생하여 매스 연탄은 또한 강화 된 종이의 형성 메커니즘을 연구 입자 '고체 다리'사이의 결합 모드 성형시 리그닌의 열 전이 특성을 설명한다. 본딩 및 조건, 원료 성분 성형 파라미터 등의 역할이 제안 배합 성형법, 원료의 열 전이 특성 및 구조의 리그닌 유형 '고체 다리'및 형태의 구성 상태의 구조 및 작용기 영향 화학 결합의 변화는 생체 물질의 기준을 형성하는기구의기구 심층 연구를 형성하는 주 방향이어야한다.
0 머리말
매스 성형 기술은 성형 된, 조밀 한 처리에 의해 소정의 온도 및 압력 분산의 각종 비 임업 잔기 소정 형상을 의미 바이오 기술의 효과적인 사용 중 하나이다 연료 제품 기술의 다양한 [1]입자를 재배 열하 성형 공정은 소성 유동 단계 및 밀도가 증가 기계적 변형을 거칠 동안 성형의 고유 및 외부 파라미터에 의해 영향을받는 연료 공급 원료의 화학 조성의 품질 [2]도 1이 메커니즘과 함께 입자 형성기구와, 동력 발전 성형 공정 및 조건, 방법 바인딩 입자 리그닌 결합의 역할과 피드 컴포넌트 다른 성형 파라미터 향후 연구 방향이 제안 매스와 소개 참고 문헌
1 성형 공정
재료 변형 이유에 따라 과정을 성형, 네 단계로 나눌 수 [3-5]주원료의 간극을 극복하기 위해도 2 벌크 상에 도시 된 바와 같이, 공급 공기는 어느 정도 제외 압력 및 변형이 큰 변형이 얻어 질 수있는 작은 증분의 선형 압력이 증가한다. B는 압력 변형 과도 단계, 압력 증가, 작은 입자로 나누어 큰 입자이고, 탄성 지배적 입자 내부 공간이 채워질 변형 지수. (C)가 압축 단계 인 원료를 소성 주로 입자를 변형 파손 또는 변형이 슬립 발생 수직 주응력 방향 입자가 충분히 밀접하게 결합 방식에 의해, 연신 상기 주응력 입자 박형화에 평행 한 방향이, 연료, 압력, 및 관련 소재의 기본 형태에 대해 밀접하게 맞는 소성 변형된다. . D 전이 단계 인 원료는 소성 변형 및 이완 현상 스트레스 크리프 주원료의 탄성 변형에 점성, 점성, 탄성이고, 압력은 상당히 감소한다.
2 입자 조합
칼리얀 등 [6]연탄의 입자 사이의 결합은 두 개의 이론들이 제안 같이 요약된다 : ① 충분히 근접 입자 간의 매력적인 성형 공정을 결합하여, 또는 내부 마찰에 의해 발생 된 정전 인력에 의한 입자들 사이의 입자가 서로 결합 할 수있다. 입자 사이의 거리가 0.1 ㎛ 미만인 경우, 입자들 사이의 주요 매력은 반 데르 아 이성구 바인딩. ② '고체 다리'구조가 결합 된 입자 사이이다.
함께 확산 입자들 사이의 접촉은 가교 결합 된 입자의 주 모드와 같은 "고체 브리지"구조체를 형성 하였다. KALIYAN 다른 연구는 옥수수 것을 증명을 형성하는 경우에 의한 화학 반응, 결정화 또는 응고 물질 또는 첨가제의 일부를 피드 및 스위치 그래스와 리그닌, 설탕, 전분, 단백질, 지방 자체가 연화 또는 변형을 형성 할 수있다 "고체 브리지"구조체. 홍콩 외 [7]이 연구는 톱밥을 만드는 동안 쓰레기 래퍼 섬유를 첨가하면 기계적 내구성이 우수한 '단단한 다리'구조를 만들 수 있음을 확인했습니다.
KONG 등 [8]스트로우의 추가 연구는 줄기, 잎, 고무,도 3에 도시 된 추가 톱밥 쌀을 형성 밀 섬유 나일론 4 종류, 볏짚이 잎, 고무 입자의 실제 품질을 향상 볏짚, 잎, 고무 등의 촉매 역할을하는 것으로 입자가 효과적으로 입자 부정적인 영향의 품질을 개선하기 위해, '단단한 브리지 "구조체. 밀짚, 나일론 속 소수성 물질을 형성하기 위해 서로 얽혀 수 중에서 톱밥, 친수성 물질에 속한다.
3 리그닌 결합 효과
3.1 열 전이 특성
바이오 매스는 열적 특성 전이는 유리 전이 온도 (Tg) 유리 전이 온도의 온도를 용융하면 플라스틱 상태 천이에 유리 상태의 중합체 연화점을 의미 지칭 천연 중합체이다. 중합체하여 상이한 분자량 및 모노머 조성 장쇄 구조체가 유리 전이 온도 범위 내에서 발생하는, 중합체 용융 온도의 중요한 특성은 중합체를 의미한다. 액체 특성 고체에서 열 전이 온도는 리그닌을 변경할 , 응집력과 보조 결합으로 형성된 공유 결합되기 때문에, 유리 전이 상태 아래 성형 온도 중에 전시 높은 기계적 강도, 유리 전이 상태 이상의 온도 ;. 탄성률이 중요한 역할을 리그닌 분자 회전 또는 변위의 일부는 점차적으로 분자 열 팽창 운동, 증가 된 이동성,보다 큰 점도 [9]리그닌의 유리 전이 온도는 공급원에 달려 있으며 종류, 수분 함량 및 추출 과정과 관련이 있습니다 [10-11]스텔에 외 [12]연구는 더 아세틸 기, 메톡시기 및 페놀 성 수산기 구조 경재 리그닌 구조 소량보다 적은 연질의 유리 전이 온도가 있다는 것을 나타낸다 [12]스텔에 외 [13]연구하여 형상 입자 밀과 보리 짚, 유리 전이 온도. 8 %의 수분 함량, 밀짚, 53 ℃, 63 ℃, 유리 전이 온도이었다 헥산 짚, 유리 전이 온도로 추출한 후 다음 상술 한 (30 ℃) (100 ℃.] C) 낮은 입자 밀도와 강도, 큰 축 방향 연장과 비교.
칼리얀 등 [14]습기는 플라스틱 제, 리그닌로서 작용할 수 있기 때문에, 옥수수 여물 및 시차 주사 열량계 (DSC로 측정)를 표 1에 나타낸 결과를 이용하여 다양한 물 아래 지팽이의 유리 전이 온도의 측정은, 물은 온도가 감소 유리 전이 증가였다 - 리그닌 분자 사이의 리그닌 - 수소 결합은 리그닌 - 물 결합으로 대체됩니다. [15]사용시 DSC 온도 변조 시차 주사 열량계 (TMDSC), 열 기계적 방법 (TMA) 및 유량계 (유변학 의해)으로 세 산업에게 리그닌의 유리 전이 온도를 시험 하였다. DSC 직접 테스트 시료 온도 프로그램하는 DSC 곡선은 따라서도 4에 도시 된 큰 오차에 기인하여 물의 증발을 발생하는 넓은 흡열 피크이며, 샘플 기록을 예열 제거하면서 수분을 증발 예열해야 , 리그닌 성분이 온도에 더 민감한 동안, 예비 열처리 온도는 120 ℃에 도달하여 열분해가 일어나 구조적 변화를 일으킨다. [16]일본어 리그닌 메탄올 불용 성분 (MI), 메탄올 용해성 리그닌 비교하여 표 2에 나타낸 바와 같이. 이것은 예열 처리 온도가 90 ℃의 결과를 행한다 종료된다 발견 하였다 (MS)이 덜 응축 포함 유리 전이 온도가 낮은 구조.
3.2 리그닌 접합 효과
프로세스 성형 상승 전이 열 경화성 접착제 필러 효과로부터 리그닌은 미생물 자체의 주성분이 결합의 역할 인 [17-18]70 ~ 110 ℃의 시점에서, 리그닌 용융 상태 표시, 200 ~ 300 ℃에서 소정의 점도가 연화되기 시작 점도가 증가한다.이 때, 압력, 원료 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 분자들을 통해 서로를 끌어 당기고 결합 성형[19-20].
3.3 리그닌 구조
STELTE 등 [9]즉, 특정 수산기 페놀 성 수산기가 풍부한 수소 결합을 형성하기 쉽고, 입자의 기계적 강도가 증가하고, 형성하는 결합을 촉진. 유칼립투스 단단한 나무 톱밥 리그닌 함량 또는 U.S. 재생 에너지 연구소 데이터베이스에 따라 (이하, 유칼립투스 26.91 %가, 리그닌 함유 하드 톱밥 23.87 % ~ 28.55 %)을하지만, 유칼립투스 나무 조각을 형성 실제 높은 에너지, 낮은 밀도와 강도를 형성 한 후.이 아마 28.16 %의 리그닌입니다 ~ 포함 톱밥 때문에 유칼립투스 나무 조각 라일락의 리그닌 기반 구조 단위, 목재 우드 리그닌과 guaiac 우드 기반 구조 단위 [21], 리그닌 기반 구조 단위 리그닌 결합 지수는 guaiac 우드 기반 구조 단위보다 낮습니다. 성형 효과는 상당히 다릅니다[13].
4 가지 화학 성분
바이오 매스는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 복잡한 구조를 가지고 있으며, 추출물과 재 [22-23]. 성형 공정의 각기 다른 구성 요소는 그림 5와 같이 서로 다른 역할을합니다. 상이한 유형의 바이오 매스 조성 및 상이한 성형 어려움 및 구조의 효과는 상당히 다릅니다[24].
4.1 셀룰로오스
셀룰로오스는 (C, 고도로 정렬 된 선형 중합체를 형성 수천 D- 글루코스 수백 연결된 β-1,4 결합 인 글리코 셀로 비오스의 최소 반복 단위 6H10O5)n식물 세포에서 셀룰로오스는 결정질 및 비결정질 영역을 모두 갖는 비정질 섬유로 둘러싸인 결정질 미세 섬유를 형성합니다 [25]이 바인더로서 성형 될 수 있지만, 가열 후의 유연해질 수 있도록 수소 결합의 셀룰로오스 결정 구조 풍부. 연료 유사한 필라멘트 '철근의 역할에서 수소 결합에 의해 연결 연료된다 "골격". 단일 셀룰로오스 분말 성형의 특성을 연구하기 Jiangen 첸 등의 "26"은 입자가 29 %의 압력을 14 %의 품질, 수분 함량을 향상시킬 수있는 일정 범위의 압력 및 온도 내의 수분 함량을 증가였다 3 ~ 4kN, 최고의 성형 온도는 100 ℃입니다.
4.2 헤미셀룰로오스
헤미셀룰로오스는 β-1,4 배당체로 중합체 쇄가 비정질 형상의 형태를 갖는 폴리 사카 라이드로 만들어진 몸체 단당류 및 경목 헤미셀룰로오스 백본 크실 로스 단위 본 단쇄의 다른 유형에서 중합 결합이 함께 분지 쇄 β -1,2- 글리코 시드 결합에 의해 결합 및 메틸 4-O- 그룹은 글루 쿠 론산으로 이루어진. 이하 헤미셀룰로오스 백본 코르크를 들어 아세틸, 그러나 기본 접속 체인 아라 비노 프라노오스 사슬 성형 공정은 헤미셀룰로오스의 가수 분해 압력과 가압 결합 효과로 리그닌으로 분해되어 바인더 역할을합니다.
4.3 리그닌
리그닌은 guaiacyl 상이한 삼차원 망상 구조의 폴리 페놀 물질 세 가지 모노머 함량을 갖는 방향족 히드 록시 화합물을 중합하여 얻어지는 phenylpropanoid 단량체 라일락 기.
더 많은 guaiac 목재 기반 구조 단위에서 코르크, 라일락 기반 구조 단위에 경재. 성형에 리긴 내용은 연구되었습니다 [27]VANDAM 외 [28]140 ℃ 이상의 온도는 리그닌 결합 강도를 증가시킬 수 있음을 발견, CASTELLANO 등 [29]그것은 핵심 요소가 높은 리그닌 함량, 재료 후 낮은 입자 추출물 함량이 더 나은 물리적 품질을 가진 형성 입자 품질의 시작 구성 요소 것으로 나타났습니다; LEHTIKANGAS'30 '껍질에서 발견되는 신선한 및 저장 후를, 수확 잔여 물의 원료, 높은 리그닌 함량을 가진 입자는 톱밥, 내구성이 우수합니다. [31]높은 리그닌 함량 있음은 더 나은 입자의 기계적 강도가 증가하고, 유리 전이 온도보다 높은 온도, 입자의 내부에 결합하고, 상기와 같은, 그러나 BRADFIELD [32]리그닌은 점성이있는 물질의 내부 강도가 약하다고 간주되며, 목재 중합체의 결정 구조의 특정 범위 내에서 결합에 역할을하지만, 그 함량은 임계 값을 초과하고, 결정 사이의 접착 물질의 과도한 축적을 감소시키고 과립의 강도와 내구성, WILSON [33]경질 목재와 연목에서는 리그닌 함량과 곡물 내구성 사이의 관계가 명확하지 않다는 것이 밝혀졌습니다.
4.4 녹말
D- 전분 특정 온도, 습도, 압력, 성형 가공한다. 실온에서 물, 분기없이 아밀로펙틴과 아밀로스에 불용성 분지와, 포도당 중합체, 시간 압축 작용 전분 페이스트 발생 윤활제 및 결합제 '34'등의 기능은, 연료가 몰드로부터 배출되는 현상 (비가역)는 두 가지 메커니즘이 존재 :. ① 온도 및 습도, 손상의 결정 구조의 영향에 따라, 젤라틴 화 전분을 촉진, ② 수상 프레스 공정에서, 전분 입자는 전단 및 압출에 의해 파괴되고, 전분 젤라틴 화도가 높을수록 접착 효과가 더 분명 해지고 연료의 기계적 강도가 커진다[35].
4.5 단백질
단백질의 결합을 개선하는 데 도움이 특정 온도 및 습도 조절시, 원료는 단백질 변성, 단백질, 지방 및 전분 나타낼 것이다 새로운 물질로 변환된다. 브릭스 등을 [36]연구, 원료의 단백질 함량을 높이고, 제품의 기계적 내구성을 향상시킬 수 있으며, 미 변성 단백질은 변성 된 단백질보다 제품의 물리적 품질을 향상시킬 수 있습니다. [37]충분한 천연 단백질을 포함하는 출발 물질이, 그 효과가 바인더로서 향상시킬 수있는 경우. SOKHANSANJ가 '38'과 같은, 원료 전분 및 셀룰로오스보다 단백질 함량이 제품의 더 나은 기계적 내구성을 얻을 만 원료를 포함 발견 최적 급수에만 셀룰로오스 대두, 밀, 보리 및 밀 단백질 및 다른 쌍으로부터 추출 된 최적의 수분이 20 %에 도달 할 수있는 원료의 8 % 내지 12 % 이상, 전분과 단백질 함량이다 포함 옥수수에서 단백질 추출을 촉진하는 역할을하는 것 [39]변성 된 단백질보다 조단백질이 첨가 전분에 비해 성형에 더 도움 즉, 단백질 및 전분의 성형 촉매 역할을 연구 여부 원료 전분 또는 젤라틴 화 전분, 더 촉진 조단백질 역할.
4.6 지방
세포벽은 천연 지방 압축 과정에서 압출되어 있기 때문에 내구성을 개선하기 위해 "고체 다리 '역할도, 지방 성형의 소량을 촉진하기 위해, 윤활제 역할을 주로 성형시 지방 원료. 그러나, 너무 많은 입자들 사이의 결합력을 감소시키는 다른 수용성 성분 (예를 들면, 리그닌 (lignin), 전분, 단백질 등)의 소수성 결합 효과를 억제 할 수있는 사이에있는 지방 입자 보낸 입자 간의 지방을 방해 결합, [30]. 원료 13 종의 접착 특성 CAVALCANTI'40 '전분, 단백질과 지방이 연구 한 결과 이상 6.5 %의 지방 함량은 제품의 내구성이 좋지 보여, 전분과 단백질의 결합 효과를 개선하는 데 도움이되지.
5 형성 매개 변수
5.1 압력
성형 압력은 급격 원료의 압력 범위를 넘어 초기 압력, 생성물의 실질적으로 선형 관계의 압력 및 밀도를 특정 범위로 압축 성형-, 제품 밀도 일 수있는 소정의 압력을받는 필요 조건이며 압력이 일정 값에 도달 한 후, 압력 증가와 제품의 밀도는 증가는 명확하지 않다 [41]우 카이 등 [42]이 연구는 링 몰드와 토크의 압축비가 지수 동안, 링 장치, 링 금형 재료 토크 지수 송비를 성형한다. STELTE 등 발견 [43]이 연구는 압력의 입자 길이 기하 급수적으로는, 높은 온도가 요구되는 압력을 감소시킬 수 있음을 발견했다.
5.2 습기
물은 성형시 제어하는 중요한 파라미터이다. TUMULURU [17]그 결과 물이 형성되는 입자들 사이의 접촉 면적을 유리 전이 온도를 저하하고 '고체 브리지 "구조체를 촉진 할 수 있음을 보여 주었다. 물이 천연 결합제 및 윤활제의 입자 사이의 박막을 형성 할 수분의 양에 의한 것이다 입자와 상호 작용 력 (반 데르 발스 힘) 사이에 큰 접촉 면적이 필름은 또한 재료와 몰드 사이 및 재료의 입자 사이의 마찰을 줄여 에너지 소비를 감소시킬 수있다[44-45].
여분의 물이 표면에 부착 된 입자를 흡수 할 수 없기 때문에 그러나 너무 많은 수분, 제품의 품질을 줄일 수, 입자가 쉽게 압축. 원료의 다른 최적의 수분 함량은 '46', 같은 필요는 없습니다보다 많거나 적은 최고의 가치, 제품 품질이 저하 될 것입니다 .LI 등등 [47]나무 껍질, 목재 칩, 알팔파 연탄은 약 8 %의 최적의 수분 함량을 찾을 수 있습니다.
만 [44]또한, 8 % - 12 %로 형성된 섬유 계 재료의 최적의 수분 함량을 밝혔다. OBEMBERGER 등 [48]연구는 볏짚의 수분 함량이 최고 품질의 제품입니다 것으로 나타났습니다. 지앙 양 등 12 %에 옥수수 줄기, 콩 밀짚, 갈대 및 기타 수분 함량 8 %의 밀도 사이의 관계를 연구하는 '24', 12 %의 수분 함량을 ~ 18 %가 더 적절합니다.
5.3 입자 크기
입자 크기는 또한 요소 형성, 작은 입자 크기, 압축에 더 민감할수록 제품 품질 [49]입자 크기가 균일 한, 다양한 형태 학적 이상 입경 제품 밀도 될 것이며, 강도 저하, 표면 및 내부 크랙. 하루나 외 [50]농업, 목재 원료에 대한 실험을 형성하는 작은 께 입경 성형 입자보다 밀도 알았다. MANI가 3.2mm로 0.8로 자체가 점차 감소하여 분쇄, 실측치, 제품의 밀도가 커진다. 실제로, 섬유 또는 입자는 권선 저항 곡선과 꼬임 판을 가지고 있기 때문에, 응집시 좌우하는 '고체 다리'구조를 형성하고, 다양한 입자 형상 나은 제품 품질의 원료를 혼합 '6'하여 제품의 품질을 향상[44].
5.4 온도
몰딩. 때 최적의 성형 재료가 다른 실패 자체는 연질 및 압축이 용이하게 원료를 허용하면서 성형 공정, 재생 결합하는 역할을 리그닌 연화 온도를 증가시킬 수 있지만, 온도가 너무 높은 달리 심각한 탄화물 안된다 온도는 일반적으로 80 ~ 150 ℃ 인[51-53]. Wanggong 리앙 등 '54'옥수수 줄기를 이용하여 성형 특성 표면 법 반응 온도가 온도보다 높은 100 ℃ 인 경우, 수분 함량을 감소시키기 위해보다 낮은 100 ℃.] C 인 수분과 온도 사이의 상호 작용을 발견 하였다. 상기 수분 함량을 증가 에어콘, 비 에너지 소비는 유지 될 수있다 마찬가지로, 100 ℃에서 가장 적은 에너지 소비가 있습니다.
6 토론 및 제안
(1) 소정의 비율로 배합 성형, 다른 재료의 물리 화학적 성질의 차이를 이용하여 성형 기술을 배합, 상보 공급 성분이 입자 사이의 기계적 인터 로킹, 성형 성을 향상시키는 효과 향상된 특성을 달성하기 위해, 하나의 원료 액 효과적인 표준 요구 충족시킬 수 없다 기술 수단은 향후 연구의 주요 방향 중 하나 여야합니다.
(2) 다른 학자들은 서로 다른 원래 다른 연구 방법을 사용하여
물질의 열 전이 특성은, 조사 결과를 정확히하지 동일. 따라서, 연탄 생산, 적당한 온도 범위를 유지하는 에너지 소비를 감소시키기위한 이론적 토대를 제공 할 수있는 원료 심층 연구의 열적 특성을 변경시킬 필요가있다.
(3) 리그닌은 성형 공정에서 주된 역할을하지만 열 변형 후에 만 연화 및 결합 효과가있다. 상이한 원료 형성 공정에서의 리그닌 효과는 정확히 같지 않으며 성형시 리그닌 함량의 영향 작은 형성 리그닌 구조의 효과의 공통 이해, 따라서 어떤 수있다, 그 구조 및 콘텐츠 분류 연구 형성 상이한 물질의 영향에 열적 성질을 연구의 기반을 변경할 필요가 없다 원료의 제조 배치는, 성형 파라미터들의 적절한 세트 이론적 지침을 제공한다.
'고체 다리'의 구성 (4) 건설은 크게 제품의 품질을 향상시킬 수 있지만, 건설 기간 동안의 건설 및 현미경 형태학의 조건은이 분야의 연구는 입자와 개선 된 방식 사이의 바인딩 규명 할 수있다, 깊은 충분하지 않습니다 연료 품질은 방향을 나타냅니다.
(5) 개선 연탄 품질은 작용기 및 화학 결합의 성형 공정의 근본 원인 변경이다. 이러한 측면에서 현재 연구가 더의 기능 그룹과 화학 결합 방식의 활성화와 깨진 방법의 성형 공정의 부족에 대한 심층적 인 이해이다 마이크로 원근법은 리그닌 접합을 계시하고, 형성 메커니즘의 연구를위한 기초입니다.
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