發(fā)布時間：2017-05-21 10:17

  本文關鍵詞：滸苔熱液化制備生物油的基礎研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前，能源和環(huán)境問題是全球關注的焦點問題。隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境惡化問題的日趨嚴重，開發(fā)潔凈的新能源成為了21世紀全球緊迫的課題。在眾多的新能源中，生物質(zhì)能源由于可再生、低污染等優(yōu)點成為了當今新能源領域研究的熱點。近年來，藻類因其光合作用效率高、環(huán)境適應能力強、生長周期短、生物產(chǎn)量高等獨特的優(yōu)勢引起了人們的關注。 藻類生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用途徑主要包括生物轉(zhuǎn)換、熱化學轉(zhuǎn)化和其他轉(zhuǎn)換技術，而熱化學轉(zhuǎn)換包括氣化、熱解和直接液化三種技術。直接液化技術因原料勿需干燥，可獲得品質(zhì)較高的液體燃料，因而受到了人們的重視。本文以青島近岸海域出現(xiàn)的滸苔為原料，研究其直接液化轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。 首先考察了滸苔的水熱液化過程，結果表明：液化溫度、液化時間、料液比和Na_2CO_3的加入顯著影響生物油的產(chǎn)率和殘渣收率。料液比為1.2:10（g/mL），Na_2CO_3加入量為滸苔質(zhì)量的5%，，300℃下液化30min時，生物油產(chǎn)率達23.6%；氣體產(chǎn)物主要成分為CO_2，此外還含有少量CO、H_2和烷烴；生物油的主要組分為長鏈烷烴類化合物和醛、酮、羧酸類化合物，生物油的C元素含量高達75.32%，O元素含量為13.36%，熱值達31.62MJ·Kg~(-1)；滸苔水熱液化分解過程表明，200℃液化時滸苔中的有機質(zhì)已開始分解，300℃液化60min可使其中的有機質(zhì)分解完全。 以乙醇（95%）作溶劑研究滸苔熱液化的過程，研究結果表明，料液比為1.0:10（g/mL），不加催化劑，220℃下液化15min時，生物油產(chǎn)率即可達44.8%；氣體產(chǎn)物的主要成分相比于水熱液化時更為復雜，但主要成分還是CO_2；所得生物油的主要分成為單糖類化合物和乙酯類化合物，故其O含量高達23.32%；液化溫度顯著影響生物油的熱值，生物油的熱值隨液化溫度的升高而提高，200℃液化時生物油的熱值為19.07MJ·Kg~(-1)，260℃液化時生物油的熱值增加至29.10MJ·Kg~(-1)。 為了提高滸苔熱液化效率和所得生物油品質(zhì)，制備了固體酸SO_4~(2-)/Fe_2O_3催化劑，用以滸苔乙醇（95%）熱液化過程。研究結果表明，該固體酸的加入可以顯著促進滸苔的分解和生物油產(chǎn)率及熱值的提高，220℃液化15min，固體酸SO_4~(2-)/Fe_2O_3加入量為1%時，生物油產(chǎn)率為48.5%、殘渣收率為35.0%、生物油熱值為22.80MJ·Kg~(-1)，相比于未加催化劑時生物油產(chǎn)率和熱值分別提高了8.3%和9.7%，而殘渣收率則降低了14.0%；生物油組分分析表明，固體酸SO_4~(2-)/Fe_2O_3可以促進熱液化過程中酯化反應的進行，使所得生物油中酯類化合物的含量顯著增加。以FeSO_4·7H_2O焙燒制備固體酸SO_4~(2-)/Fe_2O_3時，焙燒溫度和焙燒時間顯著影響固體酸表面的酸量和酸強度，500℃焙燒5h制備的固體酸催化活性最高。
【關鍵詞】：滸苔 水熱液化 生物油 乙醇 SO_4~(2-)/Fe_2O_3e2O3
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TE667
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 文獻綜述12-31
• 1.1 引言12-13
• 1.2 生物質(zhì)能簡介13-16
• 1.2.1 國內(nèi)外生物質(zhì)能發(fā)展利用現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 藻類生物質(zhì)能14-16
• 1.3 藻類生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術16-29
• 1.3.1 生物轉(zhuǎn)換技術17-18
• 1.3.2 熱化學轉(zhuǎn)換技術18-26
• 1.3.3 其他轉(zhuǎn)換技術26-29
• 1.4 選題依據(jù)、研究目的和內(nèi)容29-31
• 1.4.1 選題依據(jù)與研究目的29
• 1.4.2 研究內(nèi)容29-31
• 第2章 實驗部分31-38
• 2.1 實驗藥品和儀器31-32
• 2.2 滸苔基本物化性質(zhì)分析方法32-34
• 2.2.1 工業(yè)分析32
• 2.2.2 元素分析32
• 2.2.3 組分分析32-34
• 2.3 滸苔熱液化過程34-36
• 2.3.1 滸苔的采集及處理34
• 2.3.2 滸苔水熱液化過程34-35
• 2.3.3 滸苔乙醇溶劑熱液化過程35-36
• 2.4 表征方法36-38
• 2.4.1 傅立葉紅外變換光譜分析（FT-IR）36
• 2.4.2 氣相色譜分析（GC）36
• 2.4.3 氣相-質(zhì)譜連用分析（GC-MS）36
• 2.4.4 X 射線衍射分析（XRD）36-37
• 2.4.5 掃描電子顯微鏡分析（SEM）37
• 2.4.6 元素分析37
• 2.4.7 熱值分析37
• 2.4.8 氨氣程序升溫吸附分析（NH_3-TPD）37-38
• 第3章 滸苔水熱液化過程研究38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 滸苔基本物化性質(zhì)分析38-39
• 3.2.1 工業(yè)分析結果38
• 3.2.2 元素分析結果38-39
• 3.2.3 組分分析結果39
• 3.3 液化條件對滸苔水熱液化的影響39-43
• 3.3.1 液化溫度對滸苔水熱液化的影響39-40
• 3.3.2 液化時間對滸苔水熱液化的影響40-41
• 3.3.3 料液比對滸苔水熱液化的影響41-42
• 3.3.4 催化劑 Na_2CO_3對滸苔水熱液化的影響42-43
• 3.4 滸苔水熱液化產(chǎn)物性質(zhì)分析43-51
• 3.4.1 滸苔水熱液化氣體產(chǎn)物分析43
• 3.4.2 滸苔水熱液化所得生物油分析43-46
• 3.4.3 滸苔水熱液化所得殘渣分析46-51
• 3.5 本章小結51-53
• 第4章 滸苔乙醇溶劑熱液化過程研究53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 液化條件對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響53-56
• 4.2.1 液化溫度對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響53-54
• 4.2.2 液化時間對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響54-55
• 4.2.3 料液比對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響55
• 4.2.4 堿性催化劑對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響55-56
• 4.3 滸苔乙醇溶劑熱液化產(chǎn)物性質(zhì)分析56-64
• 4.3.1 滸苔乙醇溶劑熱液化氣體產(chǎn)物分析56-57
• 4.3.2 滸苔乙醇溶劑熱液化所得生物油分析57-61
• 4.3.3 滸苔乙醇溶劑熱液化所得殘渣分析61-64
• 4.4 本章小結64-66
• 第5章 固體酸 SO_4~(2-)/Fe_2O_3在滸苔乙醇溶劑熱液化中的應用66-75
• 5.1 引言66
• 5.2 固體酸 SO_4~(2-)/Fe_2O_3催化劑的制備及表征66-69
• 5.2.1 催化劑的制備66
• 5.2.2 催化劑的物相分析66-67
• 5.2.3 催化劑的表面酸性分析67-69
• 5.3 催化劑制備條件對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響69-70
• 5.3.1 催化劑焙燒溫度對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響69-70
• 5.3.2 催化劑焙燒時間對滸苔乙醇溶劑熱液化的影響70
• 5.4 液化條件對熱液化的影響70-72
• 5.4.1 液化溫度對熱液化的影響70-71
• 5.4.2 液化時間對熱液化的影響71-72
• 5.5 生物油性質(zhì)分析72-74
• 5.5.1 FT-IR 分析72
• 5.5.2 GC-MS 分析72-74
• 5.6 本章小結74-75
• 第6章 結論與建議75-77
• 6.1 結論75-76
• 6.2 建議76-77
• 參考文獻77-87
• 個人簡歷87-88
• 論文發(fā)表情況88-89
• 致謝89-90

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