【摘要】：常規(guī)生物質(zhì)熱解得到的生物油有機(jī)產(chǎn)物種類繁多,選擇性低,嚴(yán)重制約了其工業(yè)化應(yīng)用。適當(dāng)?shù)念A(yù)處理工藝可有助于生物質(zhì)熱解獲得特定高附加值產(chǎn)物。本論文探索研究了生物預(yù)處理對(duì)楊木選擇性熱解制備苯及其衍生物的影響,主要結(jié)果如下:1.自然降解對(duì)楊木熱解特性影響的研究為了探索自然降解過程中木材的熱解特征變化,以4種不用降解度的楊木為原料,通過TGA和Py-GC/MS研究了它們的熱解行為。結(jié)果表明,隨著降解度從0%提高到60%,半纖維素和纖維素的含量從22.2%和46.39%降低至11.77%和22.32%,木質(zhì)素和提取物的含量從23.9%和7.51%升高至至39.85%和26.06%。熱解過程主要發(fā)生在兩個(gè)階段。低降解度(不高于45%)對(duì)木材熱解影響很小,隨著自然降解程度的增加,熱解行為越來越接近磨木木質(zhì)素。楊木物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化,導(dǎo)致其活化能從91.37kJ/mol降低到74.08kJ/mol。在熱解生物油中,酮類、醛類、糖類和呋喃類產(chǎn)率的含量分別從15.67%、4.61%、8.31%和7.86%略微降低至12.52%、3.32%、7.90%和6.46%。而酸類的含量從19.03%明顯降至11.25%,酚類含量從22.52%顯著上升到35.97%。高降解度的木材可作為選擇性熱解生產(chǎn)酚類的原料。2.厭氧發(fā)酵對(duì)楊木熱解特性影響的研究對(duì)楊木鋸末進(jìn)行厭氧發(fā)酵預(yù)處理,考察了發(fā)酵時(shí)間對(duì)楊木鋸末熱解特性的影響。結(jié)果表明厭氧發(fā)酵預(yù)處理主要破壞了楊木鋸末中的綜纖維素,纖維素和半纖維素相對(duì)含量分別由54.05%和17.96%下降至51.29%和13.21%,木質(zhì)素的相對(duì)含量由26.58%提高至28.19%。經(jīng)厭氧發(fā)酵預(yù)處理后的楊木鋸末熱解主要酚類產(chǎn)物由苯酚變?yōu)猷彵蕉?尤其在熱解溫度為500℃時(shí),與未處理?xiàng)钅句從┫啾?預(yù)處理5天的楊木鋸末熱解酚類產(chǎn)物中鄰苯二酚的產(chǎn)率明顯提高,選擇性由3.07%提高至5.37%,這可能是由于預(yù)處理破壞了楊木中S型木質(zhì)素側(cè)鏈造成的。3.厭氧發(fā)酵對(duì)楊木催化熱解影響的研究對(duì)楊木鋸末進(jìn)行厭氧發(fā)酵預(yù)處理,考察了發(fā)酵時(shí)間對(duì)楊木鋸末催化熱解特性的影響。結(jié)果表明,厭氧發(fā)酵預(yù)處理可以提高楊木催化熱解液體產(chǎn)物的產(chǎn)率,尤其是預(yù)處理5天的楊木鋸末的產(chǎn)率明顯提高。預(yù)處理20天的楊木鋸末產(chǎn)物中芳香烴的相對(duì)含量高達(dá)37.9%,其中單環(huán)芳香烴的相對(duì)含量為26.5%,而且甲苯和二甲苯的相對(duì)含量較高,分別為10.4%和10.1%。研究從生物質(zhì)預(yù)處理角度為生物質(zhì)選擇性熱解制備芳香烴提供了思路。
【圖文】：

先脫羰基生成呋喃，然后在催化劑孔道內(nèi)形成環(huán)己烯和３，４－二甲基苯甲醛等中間逡逑產(chǎn)物，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷銦N。Ｍｕｌｌｅｎ等［１（）］基于研究結(jié)果，提出了綜纖維素催化熱逡逑解生成芳香烴的路徑如圖１－１所示。逡逑Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邐Ａｎｈ＞ｄｒｏｓｕｇａｒｓ逡逑Ｉ邋Ｘｉ逡逑Ａ邋—邋＾逡逑Ｈｖｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ．邋ｏｌｃｄｎｓ．邋ａｌｃｏｈｏｌｓ，邋ａｌｄｅｈｙｄｅｓ．邐＼邋ｎ邐＾逡逑ｋｅｔｏｎｅｓ．邋ｃａｒｂｏ＼＞ｌｉｃ邋ａｃｉｄｓ邋ａｎｄ邋ｓｏ邋ｏｎ邐一－逡逑Ｘ＞ｌａｎａ逡逑Ｃａｉａｌｙｓ．邐Ｆｕｒａｎｓ逡逑ＰＣ邋Ａｒｏｍａｎｃｓ逡逑ＭＣ邋Ａｒｏｎｗｉｉｃｓ逡逑圖１－１綜纖維素生成芳香烴機(jī)理圖［１Ｇ１逡逑１．２．１．２木質(zhì)素催化熱解生成芳香烴機(jī)理逡逑木質(zhì)素是由紫丁香基、愈創(chuàng)木基和對(duì)羥苯基三種苯基丙烷單體通過醚鍵和碳逡逑碳鍵連接形成的天然高分子化合物，因此木質(zhì)素中苯源豐富。目前，普遍認(rèn)可的逡逑木質(zhì)素?zé)峤鈾C(jī)理是自由基反應(yīng)［４］：熱解過程中，木質(zhì)素單體之間的氧橋鍵、碳碳逡逑鍵以及木質(zhì)素單體上的支鏈極容易受熱斷裂，首先生成酚類以及一些小分子有機(jī)逡逑物［１１］，，但這一過程中很少有芳香烴的形成；隨后含酚類物質(zhì)的熱解氣進(jìn)入催化逡逑劑孔道內(nèi)，轉(zhuǎn)化成芳香烴；木質(zhì)素單體上的支鏈斷裂生成的小分子物質(zhì)，在催化逡逑劑作用下

邐３９．８５邐１．６７邐２２．３２邐１．０５邐１１．７７邐０．６５邐７．３１逡逑２．３．２紅外分析逡逑紅外分析圖譜見圖２－１，圖譜中各個(gè)出峰位置并沒有明顯變化，這說明自逡逑然降解前后，原料中的官能團(tuán)種類并沒有明顯變化。對(duì)紅外圖譜進(jìn)行解析，結(jié)逡逑果見表２－２。其中強(qiáng)度有明顯變化的吸收峰如下：在１８７０？２０８０ｃｍ＿１處對(duì)應(yīng)的逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2615999