褐腐木材与酶解木质素热解行为比较

摘要

茯苓(Poria cocos)是一种褐腐食/药用菌，人工栽培常使用马尾松(Pinus massoniana)作为茯苓寄生段木。茯苓成熟后的马尾松受到茯苓褐腐菌的高度降解，常作为废弃物被丢弃或焚烧，造成环境污染和资源浪费。通过热化学转化技术将褐腐木材转化为能源或高附加值产品有利于减轻环境污染，促进废弃木材高值化利用。对马尾松健康材、马尾松高度褐腐材、酶解木质素进行了快速热解试验，采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)模型进行热解动力学分析，结合化学成分的变化分析比较褐腐材与酶解木质素的热解行为。结果表明，褐腐材中半纤维素和纤维素结晶区降解，木质素相对含量高达74.25%。褐腐材的快速热解初始温度、最大失重率温度低，残炭率高，与酶解木质素表现出相似的热解行为，且热解速率高于酶解木质素。随着转化率的增加，健康材的活化能最低且变化不明显，保持为200 kJ/mol以下，在热解第1、2阶段，褐腐材中残留的纤维素使其活化能略高于酶解木质素，在热解第3阶段，褐腐材的活化能显著提高，但低于酶解木质素。这可能是在较高的褐腐程度下，木质素结构被破坏所导致的。褐腐木材可用作填料以增加聚合物材料的热稳定性。此外，相较于酶解木质素，在制备生物炭等化学品时有利于减少能量消耗。

关键词

褐腐木材 / 木质素 / 热解 / 热解动力学 / 化学成分