全 文 ：第７卷第３期
２００９年５月
生 物 加 工 过 程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．７Ｎｏ．３
Ｍａｙ２００９
收稿日期：２００８－０７－１８
基金项目：天津市科委资助项目（０５ＹＦＪＭＪＣ１２６００）
作者简介：许 博（１９８２—），女，天津人，硕士研究生，研究方向：工农业废弃物的处理及综合利用；王 昶（联系人），教授，博士生导师，
Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｃ８８＠１６３．ｃｏｍ
棉花秸秆催化热解特性及动力学的研究
许 博，王 昶，郝庆兰，贾青竹，李桂菊，王 瑶
（天津科技大学 材料科学与化学工程学院，天津 ３００４５７）
摘 要：通过热重分析实验观察Ｋ２ＣＯ３、ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２和 ＺｎＣｌ２６种无机催化剂对棉花秸秆热解催化效果的
影响。Ｋ２ＣＯ３、ＫＯＨ处理过的棉花秆与纯棉花秆相比热解发生在较低的温度范围，而ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２和 ＺｎＣｌ２处理
过的棉花秆热解发生在较高的温度范围。碱性催化剂 Ｋ２ＣＯ３、ＫＯＨ降低了棉花秸秆的最大质量损失率，而 ＫＣｌ、
ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２和 ＺｎＣｌ２却增大了棉花秸秆的最大质量损失率。应用 Ｏｚａｗａ动力学模型得到动力学参数，棉花秸秆在
热解主要阶段可由一段一级反应过程描述，升温速率１０Ｋ／ｍｉｎ时活化能值ＥＡ的范围是 ３５～６６ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子自
然对数的范围是４～１２。
关键词：催化热解；生物质；质量损失；动力学
中图分类号：ＴＱ３５１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２００９）０３－００２１－０６
Ｃａｔａｌｙｔｉｃｐｙｒｏｌｓｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｃｏｔｔｏｎｓｔａｌｋ
ＸＵＢｏ，ＷＡＮＧＣｈａｎｇ，ＨＡＯＱｉｎｇｌａｎ，ＪＩＡＱｉｎｇｚｈｕ，ＬＩＧｕｉｊｕ，ＷＡＮＧＹａｏ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４５７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｓｉｘｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，Ｋ２ＣＯ３，ＫＯＨ，ＫＣｌ，ＮａＣｌ，ＭｇＣｌ２ａｎｄＺｎＣｌ２ｗｅｒｅｉｎ
ｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｏｎｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｂｙｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｃ
ｃｕｒｅｄａｔｌｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｓｔｈｅｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｗａｓｔｒｅａｔｅｄｂｙＫ２ＣＯ３ｏｒＫＯＨ，ｗｈｅｒｅａｓｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｓａｍ
ｐｌｅｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈＫＣｌ，ＮａＣｌ，ＭｇＣｌ２ｏｒＺｎＣｌ２ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚｅｄａｔｈｉｇｈｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｔｈｅｕｎ
ｔｒｅａｔｅｄｂｉｏｍａｓｓ．ＴｈｅｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｂａｓｉｃｃａｔａｌｙｓｔｓＫＯＨｏｒＫ２ＣＯ３ｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｏｎｔｈｅ
ｃｏｎｔｒａｒｙ，ｔｈｅｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓｒａｔｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｓｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈＮａＣｌ，ＭｇＣｌ２，ＫＣｌｏｒＺｎＣｌ２ｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｉｎ
ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｋｉｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍＯｚａｗａｍｅｔｈｏｄｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｍａｊｏｒｐｙｒｏｌｙｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｃａｎｂｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂｙｏｎｅｓｔｅｐｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒａｎｇｅｏｆａｃｔｉｖｅｅｎｅｒｇｙｗａｓ３５ｋＪ／ｍｏｌｔｏ６６
ｋＪ／ｍｏｌ，ｔｈｅｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆａｃｔｏｒｗａｓ４ｔｏ１２．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｔａｌｙｔｉｃｐｙｒｏｌｙｓｉｓ；ｂｉｏｍａｓｓ；ｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓ；ｋｉｎｅｔｉｃｓ
随着全球经济的快速发展，化石燃料日趋减
少，寻找新的能源替代品已迫在眉睫。生物质，无
论是糖类作物、淀粉类作物或是纤维素类物质，都
为现在主要来源于石油的有机燃料和化学产品提
供了独特的资源［１］，它的有效利用受到世界各国的
关注。２００５年，我国生产棉花５７１１４万 ｔ［２］，棉花秆
产量约１７００万 ｔ，基本都被焚烧，造成了环境污染。
为了提高生物质热解目标产物的产率、降低操作费
用、增加生物质与一次能源的竞争力，开发用于生
物质原料热解的高效催化剂势在必行。
然而，热解是一个非常复杂的过程，易受到生
物质的结构、水分、内在矿物质、升温速率，反应形
态和催化剂等诸多因素的影响。由于生物质多种
多样，因此有不同的组成和结构，不同种类的生物
质热解需要不同的催化剂来达到最优的过程，通过
添加适宜的催化剂得到期望的产品产率。许多研
究认为适宜的催化剂是可以通过实验得到的［３－６］。
本实验通过热分析研究６种无机催化剂（Ｋ２ＣＯ３、
ＫＯＨ、ＫＣｌ、ＮａＣｌ２、ＭｇＣｌ２和 ＺｎＣｌ２）在相同的条件下
对棉花秸秆的催化效果。另外，通过建立动力学
模型为将来生物质转换的研究提供最佳的反应
条件。
１ 材料与方法
１１ 实验物料的制备
棉花秸秆原生物质（以下简称 ＣＳ）：本实验用
原料为天津市蓟县 ２００７年种植的棉花摘除后剩
余的秸秆。为减少水分对热解实验的影响，首先
对棉花秸秆进行风干、粉碎、过筛（物料选取粒径
均在０２５～１ｍｍ），然后在真空烘箱中以１０５℃
恒温２ｈ，备用。
分别称取６种无机催化剂１ｇ，配制成质量分数
为４％的溶液，将１ｇ试样置于该溶液中，通过微波振
荡５ｈ，过滤并用１０ｍＬ去离子水进行冲洗，去除颗粒
之间的水溶液，最后置于烘箱先在９８℃干燥１０ｈ，
然后在１０５℃真空烘箱中干燥２ｈ。棉花秸秆的工
业和元素分析见表１，化学分析特性见表２。
表１ 棉花秸秆的工业和元素分析
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｔｏｎｓｔａｌｋａｎａｌｙｓｉｓ ％
工业分析
ｗ（水分） ｗ（灰分） ｗ（挥发分） ｗ（固碳）
８４１ １７５ ６７９７ ２１８７
元素分析
ｗ（Ｃ） ｗ（Ｈ） ｗ（Ｏ） ｗ（Ｎ） ｗ（Ｓ）
４４５８ ５４６ ３９４３ ０２３ ０１４
表２ 棉花秸秆的化学分析特性
Ｔａｂｌｅ２ Ｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋ ％
ｗ（提取物）
［ｍ（苯）／
ｍ（甲烷）＝２］
ｗ（半纤维素） ｗ（纤维素） ｗ（木质素）
１８５８ ４３０１ ２２８２ １５５９
１２ 操作条件
本实验使用热分析仪（Ｑ５０ＴＧＡ，Ａｍｅｒｉｃａ）对棉
花秸秆的热解特性进行分析。取试样１０ｍｇ，置于热
天平的托盘内，选择４个不同升温速度，从室温升至
到８５０℃进行热解实验，自动记录热解过程的质量
变化，可以得到连续热重（ＴＧ）记录曲线和微分质
量损失热解（ＤＴＧ）曲线。热天平的操作条件：Ｎ２为
载气，气体流量速率为６０ｍＬ／ｍｉｎ。每次实验都重
复２次，确认过程再现性。
２ 结果与讨论
２１ 升温速率对热解特性的影响
图１和图２为经质量分数４％ＫＯＨ处理过的棉
花秸秆在不同升温速率（１０、２０、３０、４０Ｋ／ｍｉｎ）下的
ＴＧ曲线和ＤＴＧ曲线的对比图。图１中曲线所对应
的升温速率由左向右按由慢到快的顺序排列。从
图１可以看出：随升温速率的升高，质量损失曲线向
温度高侧移动，即在达到相同的质量损失的情况
下，所需的热解温度也越高。在相同的温度下，升
温速率越低，热解越充分。这是由于随着升温速率
增加，试样颗粒达到热解所需温度的时间变短，从
而反应程度降低。同时升温速率影响到测点与试
样、外层试样与内部试样间的传热温差和温度梯
度，产生传热滞后效应，从而导致热滞后现象加重，
致使曲线向高温侧移动。由图２可见，随着升温速
率的增大，达到最大质量损失速率所对应的温度向
高温区域偏移，而且随着升温速率的增大，最大质
量损失速率呈递减规律。
图１ ＫＯＨ处理过的棉花秸秆不同升温速率ＴＧ曲线
Ｆｉｇ．１ ＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈＫＯＨｉｎ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅ
２２ 催化剂对热解温度的影响
图３表示碱性催化剂处理的棉花秸秆的 ＤＴＧ
曲线，由图３可知，随着热解温度的不断增加，试样
２２ 生 物 加 工 过 程 第７卷
图２ ＫＯＨ处理过的棉花秸秆不同升温速率ＤＴＧ曲线
Ｆｉｇ．２ ＤＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈＫＯＨｉｎ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅ
中的挥发分释放速率变化规律相同，都存在一个最大
的质量损失速率。随着温度的升高，试样的质量损失
速率不断增加，直至最大质量损失速率后又呈现出下
降趋势。这反映了构成生物质的化学基团的化学构
造不同，对热解的影响不同。由表２可知，棉花秸秆
中的半纤维素和纤维素总质量分数高达６５８３％，其
中半纤维素热解主要集中在２５０～３４０℃范围，纤维
素的热解主要集中在３００～４００℃范围。因此，２５０～
４００℃是棉花秸秆热解的主要阶段，这与文献［７］报
道的结果一致。由图３可知，被碱性催化剂处理过的
棉花秸秆在较低的温度范围热解，最大质量损失速率
时温度变化符合ＫＯＨ、Ｋ２ＣＯ３、棉花秸秆的递减规律，
与催化剂的碱性顺序保持一致。这是由碱性催化剂
在浸渍过程中的溶胀作用所致，棉花秸秆试样吸收碱
性溶液后，其体积变大但不失其表观均匀性，分子间
的内聚力减少，固体变软，而且纤维素结构中糖甙键
开始断裂，一些Ｃ—Ｏ键和Ｃ—Ｃ键也开始断裂，并产生
一些新的产物和低分子量的挥发性化合物。
图３ 碱性催化剂处理的棉花秸秆ＤＴＧ曲线
Ｆｉｇ．３ ＤＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｔｒｅａｔｅｄ
ｗｉｔｈｂａｓｉｃｃａｔａｌｙｓｔ
由几种氯化物处理过的棉花秸秆却在较高的
温度范围热解。由图４可知，最大质量损失速率时
温度变化符合ＭｇＣｌ２、ＺｎＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣＳ的递减规
律，由ＫＣｌ和ＮａＣｌ处理过的试样最大质量损失速率
时的温度比 ＣＳ试样略低，但是却显现出很大的质
量损失速率。这是由于碱性金属离子更容易与半
纤维素和纤维素中的羟基结合，从而降低了半纤维
素、纤维素的内部结合力［３］。ＫＯＨ可以和纤维素中
的羟基反应，如式（１）所示。
ＣｅｌＯＨ＋ＫＯＨ→［ＣｅｌＯ—Ｋ＋］＋Ｈ２Ｏ （１）
由图４可知，ＫＣｌ处理过的试样的最大质量损失
速率发生在３２１℃，而 ＮａＣｌ处理过的试样的最大质
量损失速率发生在３２５℃，而且由ＫＣｌ处理过的试样
的最大质量损失速率也大于ＮａＣｌ处理过的试样。这
是由于碱性金属离子Ｋ＋的活性要强于Ｎａ＋。
图４ 氯化物催化剂处理的棉花秸秆ＤＴＧ曲线
Ｆｉｇ．４ ＤＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｔｒｅａｔｅｄ
ｗｉｔｈｃｈｌｏｒｉｄｃａｔａｌｙｓｔ
２３ 催化剂对热解质量损失率的影响
被催化剂处理过的棉花秸秆与 ＣＳ试样质量损
失曲线都表现出相似的趋势。其中半纤维素热解主
要集中在２５０～３４０℃范围，纤维素的热解主要集中
在３００～４００℃范围。由ＴＧ曲线可以看出：秸秆类生
物质只有在被加热到２５０℃以后，其组分才会发生较
快的热分解，形成较大的质量损失；温度范围分布在
２５０～４００℃之间质量损失明显，在此温度区挥发性
物质约占整个温度区挥发性物质的７０％～８０％。由
于纤维素主要热分解区域在３００～４００℃，热解后碳
量较少，热解速率很快。由图 ５和图 ６可以看出，
４００℃以后曲线趋于平缓，由于木质素含碳量比纤维
素和半纤维素高，而氧含量少，表现出热解过程中可
以断裂的碳氧键少，所以分解速率明显下降，但是分
解仍在进行，一直到终温８５０℃，其试样在热解温度
高于４００℃以后，由于半纤维素和纤维素的热分解基
本结束，而木质素较难热解，木质素的热解虽然跨越
整个热解过程，但质量损失的变化量较少，此阶段仅
３２ 第３期 许 博等：棉花秸秆催化热解特性及动力学的研究
有１０％，因此，秸秆类生物质热重分析曲线（ＴＧ）曲线
在高温区趋于平缓。由图５和６可知，在４００℃之前，
即棉花秸秆的主要热解阶段。碱性催化剂 Ｋ２ＣＯ３，
ＫＯＨ降低了棉花秸秆主要热解阶段的质量损失率，
而ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２和 ＺｎＣｌ２却增大了棉花秸秆主要
热解阶段的质量损失率。由图５可知，４００℃以后，
催化剂的碱性越强对棉花秸秆的抑制作用越强。碱
性催化剂将会抑制木质素的热解研究结果与
Ｓｔｅｎｓｅｎｇ等［８］的研究相一致。
图５ 碱性催化剂处理的棉花秸秆ＴＧ曲线
Ｆｉｇ．５ ＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｔｒｅａｔｅｄ
ｗｉｔｈｂａｓｉｃｃａｔａｌｙｓｔ
图６ 氯化物催化剂处理的棉花秸秆ＴＧ曲线
Ｆｉｇ．６ ＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈ
ｃｈｌｏｒｉｄｃａｔａｌｙｓｔ
２４ 动力学模型的建立
由于秸秆类生物质由纤维素、半纤维素、木质
素等主要的有机大分子组成，其成分结构复杂多
元，热解反应比较复杂，热解的反应速度是升温速
率、加热温度及热解产物的函数，热解过程包括许
多串行和并行的化学过程，反应过程较为复杂，根
据化学反应中的质量守恒定律、Ａｒｈｒｎｉｕｓ方程以及
微商法，国内外许多专家学者都对热解过程进行了
理论研究，并得出了多种动力学模型［９－１１］。质量损
失过程中的热分解反应可以简化为
Ａ（固）→ Ｂ（固）＋Ｃ（气）
其反应方程式为
ｄα
ｄｔ＝ｋｆ（α） （２）
初始质量为ｍ０的试样在程序升温下发生分解反应
在某一时间 ｔ，质量变为 ｍ，其中 α＝
ｍ０－ｍ
ｍ０－ｍ∞
×
１００％。式中：α为分解程度；ｍ∞为不能分解的残余
物质量；ｋ是速率常数，服从 Ａｒｈｅｎｉｕｓ方程，ｋ＝Ａ·
ｅｘｐ（－Ｅ／ＲＴ）。
ｆ（α）的函数形式取决于反应类型或反应机制。一
般可假设函数与温度Ｔ和时间ｔ无关，只与分解程度α
有关。对于简单反应，可取ｆ（α）＝（１－α）ｎ，所以
ｄα
ｄｔ＝Ａｅｘｐ －
Ｅ( )ＲＴｆ（α） （３）
式中：Ａ是频率因子，ｍｉｎ－１；Ｅ是表观活化能，Ｊ／ｍｏｌ；
Ｒ是气体常数，Ｊ／（Ｋ·ｍｏｌ）。
将升温速率＝ｄＴｄｔ代入式（３）得
ｄα
ｄＴ＝
Ａ
ｅｘｐ（－ＥＲＴ）（１－α）
ｎ （４）
对式（３）用 ＣｏａｔｓＲｅｄｆｅｒｎ法［１２］进行处理，分离
变量积分整理并取近似值可得
ｌｎ［－ｌｎ（１－α）
Ｔ２
］＝ｌｎ［ＡＲ
Ｅ
（１－２ＲＴＥ）］－
Ｅ
ＲＴ
（ｎ＝１）
ｌｎ［１－（１－α）
ｎ
Ｔ２（１－ｎ）
］＝ｌｎ［ＡＲ
Ｅ
（１－２ＲＴＥ）］－
Ｅ
ＲＴ
（ｎ≠１）
试验结果表明，棉花秸秆可以用单段一级反应
过程来描述，２ＲＴ／Ｅ远小于１。
设－ｌｎ（１－α）＝ｇ（α），ｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］对１Ｔ作图
能得到一条直线，通过直线的斜率和截距可得 Ｅ、Ａ
值。充分利用以上实验数据，分别对相同的催化剂
而不同的升温速度情况下以及相同升温速度而不
同催化剂情况下棉花秸秆热解特性作图。
一般情况下研究者比较关心生物质在主要热
解区的反应特性，因此本文在求解动力学参数时也
主要考察这一阶段。ＤＴＧ曲线上没有多峰只有一
个清晰可分的单峰，所以在处理数据计算 Ｅ、Ａ值时
采用了一级动力学模型［１２］。图７表示的是不同升
温速率下ＫＯＨ处理过的棉花秸秆的 ｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］
与１／Ｔ相关图，与此相对应的 Ｅ、Ａ值表示在表 ３
中，分解的活化能随升温速度变化较小，反映了热
４２ 生 物 加 工 过 程 第７卷
解过程的相似变化规律。图８表示的是不同催化剂
处理棉花秸秆的 ｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］与 １／Ｔ相关图，由
ＣｏａｔｓＲｅｄｆｅｒｎ法求得的动力学参数Ｅ和ｌｎ（Ａ／ｍｉｎ－１）
表示在表 ４中，其活化能在 ３０～６７ｋＪ／ｍｏｌ之间，
ｌｎ（Ａ／ｍｉｎ－１）在３～１２之间。棉花秸秆在不同催化剂
作用下的热解动力学模型符合准一级动力学方程，为
实际工业化热解反应器的设计及热解气体的预算提
供了必要的基础数据。
图７ 不同升温速率下ＫＯＨ处理过的棉花
秸秆的ｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］与１／Ｔ相关性
Ｆｉｇ．７ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］ａｎｄ１／Ｔｆｏｒ
ＫＯＨｃａｔａｌｙｔｓｔｒｅａｔｅｄｃｏｔｏｎｓｔａｌｋｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅ
表３ 用ＣｏａｔｓＲｅｄｆｅｒｎ法求得不同升温速率生物质热解动
力学结果
Ｔａｂｌｅ３ ＲｅｓｕｌｔｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｐｙｒｏｌｙｓｉｓｋｉｎｅｔｉｃｗｉｔｈＣｏａｔｓ
Ｒｅｄｆｅｒｎｍｅｔｈｏｄｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅ
／
（Ｋ·ｍｉｎ－１）
Ｅ／
（ｋＪ·ｍｏｌ－１）ｌｎ（Ａ／ｍｉｎ
－１） Ｒ
１０ ４５９８ ７０８ ０９８７０
２０ ３５３８ ４６２ ０９９５９
３０ ３０２０ ３１０ ０９８７０
４０ ３００５ ４２３ ０９９５４
图８ 不同催化剂处理棉花秸秆的ｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］与
１／Ｔ相关性
Ｆｉｇ．８ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌｎ［ｇ（α）／Ｔ２］ａｎｄ１／Ｔｆｏｒ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｔｓｔｒｅａｔｅｄｃｏｔｏｎｓｔａｌｋ
表４ 用ＣｏａｔｓＲｅｄｆｅｒｎ法求得不同催化剂生物质热解动力
学结果
Ｔａｂｌｅ４ ＲｅｓｕｌｔｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｐｙｒｏｌｙｓｉｓｋｉｎｅｔｉｃｗｉｔｈＣｏａｔｓ
Ｒｅｄｆｅｒｎｍｅｔｈｏｄｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｃａｔａｌｙｔｉｃｓ
试样
／
（Ｋ·ｍｉｎ－１）
Ｅ／
（ｋＪ·ｍｏｌ－１）ｌｎ（Ａ／ｍｉｎ
－１） Ｒ
ＣＳ １０ ４７１４ ７２８ ０９９９５
Ｋ２ＣＯ３ １０ ４７６０ ７５１ ０９８８２
ＫＣｌ １０ ６６９３ １１５７ ０９９２７
ＫＯＨ １０ ４５９８ ７０８ ０９８７０
ＭｇＣｌ２ １０ ３５４７ ４３１ ０９９０８
ＮａＣｌ １０ ５７８０ ９５６ ０９９０９
ＺｎＣｌ２ １０ ３９０９ ５２１ ０９９９２
３ 结 论
从６种催化剂处理过的棉花秸秆的热解分析曲
线可以看出：由于催化剂不同，棉花秸秆的热解行
为也有所不同。结论如下：
１）ＫＯＨ处理过的棉花秸秆在 １０、２０、３０、
４０℃／ｍｉｎ升温速率下热解，随着升温速率的增大，
试样的质量损失曲线向高温区移动，表示最大质量
损失速率的峰值随升温速率增加呈递减规律。
２）碱性催化剂使棉花秸秆热解发生在较低的
温度范围。最大质量损失速率时，碱性催化剂温度
变化规律符合ＫＯＨ、Ｋ２ＣＯ３、ＣＳ的递减规律，与催化
剂的碱性顺序保持一致；而氯化物催化剂使棉花秸
秆热解发生在较高的温度，温度变化规律符合
ＭｇＣｌ２、ＺｎＣｌ２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣＳ的递减规律。
３）碱性催化剂Ｋ２ＣＯ３、ＫＯＨ降低了棉花秸秆主要
热解阶段的质量损失率，而ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ２和ＺｎＣｌ２却
增大了棉花秸秆主要热解阶段的质量损失率。
４）通过Ｏｚａｗａ的动力学模型，得到未处理的棉
花秸秆和被催化剂处理过棉花秸秆的 ＥＡ的范围是
３５～６６ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子自然对数的范围是４～１２。
被ＫＯＨ处理过的棉花秸秆在不同的升温速率下ＥＡ
的范围是３０～４６ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子自然对数的范围
是３～８。
参考文献：
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国外动态
科学家发现可引发多种癌症的基因
英国科学家在最新１期英国《自然：遗传学》（ＮａｔｕｒｅＧｅｎｅｔｉｃｓ）杂志上发表论文说，他们发现了一种名为
ＵＴＸ的基因，其变异后能够引发多种癌症。
英国韦尔科姆基金会桑格研究所科学家说，位于Ｘ染色体上的ＵＴＸ基因与控制其他基因的开启与关闭
有关。在对患有某种肾癌的患者组织样本进行了大规模基因筛查后，科学家发现，变异的 ＵＴＸ基因可导致
癌症。当研究范围扩大到其他类型的癌症后，科学家又发现，这种变异的 ＵＴＸ基因对多发性骨髓瘤和食道
癌都起作用。
该项目的负责人之一安迪·富特雷尔说：“与很多癌症基因不同的是，变异的 ＵＴＸ基因似乎并不直接参
与细胞分裂或细胞死亡，而是影响细胞的基本调节，从而引发癌症。”
富特雷尔表示，除了特定的一种肾癌外，１０％的多发性骨髓瘤病例和约８％的食道癌病例与变异的ＵＴＸ
基因有关。
（朱宏阳）
６２ 生 物 加 工 过 程 第７卷