Анализ продуктов низкотемпературного СВЧ-пиролиза торфа

Для увеличения эффективности и интенсивности обработки органического природного каустобиолита – торфа, был разработан макет лабораторного СВЧ-реактора с увеличенным объемом загрузки обрабатываемого материала. Модернизированная экспериментальная установка представляет собой СВЧ-реактор при пониженном давлении с постоянным газовым отводом пиролизных газов через ловушку с жидким азотом в газовый пробоотборник. Увеличение объема микроволнового реактора было достигнуто благодаря применению дополнительных систем транспортировки микроволнового излучения и специальной систепоглощения отраженной мощности из объема реактора. Реактор подключался к источнику микроволнового излучения (промышленный магнетрон) частотой 2,45 ГГц, полной мощностью 1 кВт. Длительность микроволнового облучения торфа в реакторе составляла 16 мин. В результате серии экспериментов были получены и проанализированы образцы трех фракций – твердой, жидкой и газообразной. Проведен сравнительный анализ продуктов низкотемпературного пиролиза верхового сфагнового торфа, полученных при нагреве, основанном на теплопередаче от стенок реактора (обычный термический нагрев), и нагреве СВЧ-излучением. Главное отличие между нагревом излучением и теплопередачей состоит в том, что в первом случае происходит повышение температуры по всему объему, а не только в зоне границы раздела фаз, что повышает интенсификацию и эффективность процесса. Это в особенности проявляется при нагреве твердых объектов, в которых отсутствует передача тепла конвекцией. Сравнение продуктов трех полученных фракций проводилось с использованием данных анализа газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием, а также по результатам элементного анализа. Исследование показало, что при микроволновом нагреве происходит более глубокое разрушение исходного субстрата – до углеродистого остатка и низкомолекулярных продуктов неорганической и органической природы. Кроме того, поверхность твердой фракции была исследована с помощью сканирующего электронного микроскопа; обнаружено наличие пористых структур с размерами пор от 5 до 7 мкм.

торф, микроволновый пиролиз, СВЧ-реактор, углеродистый остаток, низкомолекулярные продукты неорганической и органической природы, высокотехнологичная переработка торфа