烟草业是贵州省的支柱产业。常年种植烤烟20万公顷左右，产量40万吨左右，约占全国烤烟总量的20%，是全国烤烟生产的第二大省。这就导致每年势必会有大量的烟草废弃物出现，而它们得不到高效利用就会造成资源浪费。近年来，大多数烟草废弃物的研究
都着重于提取烟碱、植物蛋白和茄尼醇，制备活性炭、堆肥和生物质类燃料等，而很少有关于烟草废弃物热解特性的研究。所以可以通过研究烟草废弃物热解特性，了解挥发分热解析出规律，使烟草废弃物能够得到广泛高效的利用，实现企业节能减排，达到废物资源化利用的目的，为特定行业的废弃物处理提供新的路径。文章以烟梗为主要研究对象，同时与烟杆、典型生物质玉米秸秆进行对比，采用热重分析方法研究不同粒径、不同温升速率下烟梗、烟杆及玉米秸秆的热失重曲线，分析其热解特性。
1 实验部分
1.1 采样
实验所用生物质样品是烟梗、烟杆和玉米秸秆,均采自清镇市。将采集来的样品在 105℃的鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)中干燥 2 小时，然后磨制成5 个实验样品，分别是：80 目烟梗、150 目烟梗、200 目烟梗、80 目烟杆、80 目玉米秸秆。
1.2 实验仪器及方法
本实验采用的是北京中惠普分析技术研究所的热分析系统。实验方法：取 12.5±0.5mg 的实验样品放入热天平坩埚中，在纯氮条件下以不同的升温速率进行实验，从室温升温到 900℃。升温速率分别设定为 5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min；保持载气流量为 40ml/min；保护气为氮气，保持其流量在 15ml/min。记录不同条件下 TG-DTG-DSC 曲线，通过曲线分析其热解过程。
图1烟梗热解TG-DTG-DSC曲线
2 实验结果分析
以 80 目烟梗在氮气 40 升温速率 5℃/min 的条件下的 TG-DTG曲线（图 1）进行分析，由 TG-DTG 曲线可看出烟梗主要经历了五个热失重阶段。初始失重阶段是从 20℃-118.8℃，该阶段 DTG 存在一个失重峰，主要发生水分的析出；第 II 个失重阶段是从 18.8℃-178.9℃，由于温度低于 200℃，所以该阶段主要归因于烟梗中低沸点化合物的析出；第 III 个失重阶段是从 178.9℃-339℃。此过程存在两个失重峰，主要是烟草中的大分子聚合物的热解，析出大量挥发分[4],失重最多的阶段，其质量损失百分比达到了 34.29%。第一个失重峰是在 178.9℃-260.6℃期间，主要是半纤维素的热解析出少量挥发分，第二个失重锋是在 260.6℃-339℃期间，这是由于纤维素的热解析出大量挥发分，最大失重峰峰值温度为 289.6℃；第 IV 个失重阶段是从 339℃-510℃，主要是因为高温使木质素热解，导致质量损失；第 V 个失重阶段是从 510℃-899.5℃，生物炭缓慢形成，产生炭的残留物。
烟杆残留质量百分比为 26.87%，烟梗残留质量百分比为 30.91%；而玉米秸秆的热解与烟梗热解曲线相比，失重过程只经历了三个热失重阶段，分别是水分的析出，半纤维素、纤维素热解析出挥发分和木质素高温热解阶段，残留质量百分比为24.76%。玉米秸秆在水分析出阶段的失重速率较慢；在半纤维素、纤维素析出挥发分时期，质量急剧失去；在最后的木质素高温热解阶段失重较缓慢。
烟梗、烟杆和玉米秸秆的 DTG 曲线峰值点对应的温度不同且挥发分析出的起始点和终止点也不同，这是由于不同生物质中半纤维素、纤维素和木质素的含量和矿物质含量不同。整个热失重过程DSC 曲线存在一个大的放热峰。烟梗残留质量百分比最多，其次是
烟杆，玉米秸秆是残留质量百分比最少的。这是由于烟梗含有较多的木质素，热解析出的挥发分较少；而玉米秸秆是高纤维素，低木质素生物质，在纤维素热解阶段质量急剧变化，大量析出挥发分导致最后残留质量百分比最少。
3 结束语
热重分析方法进行了以烟梗为主、烟杆和玉米秸秆为辅的热解实验，比较分析其热解特性，同时研究了不同升温速率及不同粒径对生物质热解的影响。根据实验分析，可以得到以下结论：
（1）烟梗和烟杆的热解主要经历了五个热失重阶段：水分析出，低沸点化合物的析出，纤维素和半纤维素热解析出挥发分，木质素高温热解，生物炭的形成。玉米秸秆则明显分为三个热失重阶段。由于不同生物质中半纤维素、纤维素和木质素的含量和矿物质含量不同导致它们峰值温度和挥发分析出的起始点和终止点不同。烟梗热解析出的挥发分较少，残留率多，热稳定性最好；而玉米秸秆大量析出挥发分，残留质量百分比最少。
（2）随着升温速率的提高，三种生物质的峰值温度均向高温区移动且最大失重速率增大，产生热滞后现象。即升温速率的提高会导致：挥发分析出困难，峰值向高温区移动，析出量增大。
（3）随着烟梗粒径的减小，炭的残留百分比呈逐渐减小趋势，峰值温度随粒径的减小向低温区移动，低温区热解持续时间较短。
