【摘要】：生物質(zhì)熱裂解是一種能夠?qū)崿F(xiàn)生物質(zhì)全面利用的制取液體燃料的技術(shù),在國(guó)內(nèi)外都備受關(guān)注。截止目前國(guó)內(nèi)外在生物質(zhì)熱裂解工藝?yán)蒙嫌龅降闹饕獑栴}仍是所制取的生物油品質(zhì)的復(fù)雜和不穩(wěn)定性,從而限制了該技術(shù)的高效規(guī)�；瘧�(yīng)用。究其根本原因是缺乏對(duì)生物質(zhì)熱裂解機(jī)理的深入了解和研究,尤其是對(duì)生物質(zhì)三大組分之一的木質(zhì)素的理化性質(zhì)以及熱裂解機(jī)理缺乏深入的研究。本文依托相關(guān)國(guó)家項(xiàng)目,對(duì)木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及熱裂解機(jī)理進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。 從闊葉木的代表性樹種水曲柳和針葉木的代表性樹種樟子松中提取對(duì)應(yīng)的磨木木質(zhì)素(MWL)和Kalson木質(zhì)素,并通過元素分析、1H-NMR波譜分析和FTIR壓片分析來掌握不同種木質(zhì)素的微觀結(jié)構(gòu)特征,分析了不同種木質(zhì)素在元素組成,官能團(tuán)含量等方面的差異變化。水曲柳MWL中的芳香環(huán)來源于愈瘡木基和紫丁香基兩種結(jié)構(gòu)單元,顯示出典型的闊葉木木質(zhì)素的特征；而樟子松MWL中的芳香環(huán)全部來自于愈瘡木基單元。水曲柳MWL的甲氧基含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于樟子松MWL。 在熱重-紅外聯(lián)用分析儀上對(duì)比分析了幾種不同木質(zhì)素的熱裂解行為,發(fā)現(xiàn)其存在明顯的差異,并得出各種主要產(chǎn)物的生成機(jī)理。在小型機(jī)理試驗(yàn)裝置上對(duì)不同種磨木木質(zhì)素開展了快速熱裂解試驗(yàn)。水曲柳MWL熱裂解獲得了較高的生物油產(chǎn)量,而樟子松MWL熱裂解的焦炭產(chǎn)量較高。生物油中醇類的產(chǎn)量可以用于大致地估計(jì)木質(zhì)素的甲氧基含量,愈瘡木酚和紫丁香酚的含量可以用于判斷木質(zhì)素的種類。 為了研究木質(zhì)素等組分間的熱裂解影響機(jī)理,選取四種典型配比合成生物質(zhì),并在TG-FTIR分析儀上開展了熱裂解動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)物析出研究,同時(shí)在小型的快速熱解機(jī)理試驗(yàn)臺(tái)上展開了試驗(yàn)。為了研究木質(zhì)素等組分間的熱裂解影響機(jī)理,選取四種典型配比合成生物質(zhì),并在TG-FTIR分析儀上開展了熱裂解動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)物分析,同時(shí)在小型的快速熱解機(jī)理試驗(yàn)臺(tái)上展開了試驗(yàn)。木質(zhì)素等組分之間的相互影響使得生物油的產(chǎn)量降低,而氣體和焦炭的產(chǎn)量增加。纖維素和半纖維素抑制了木質(zhì)素?zé)崃呀鉄N類氣體的生成。生物油成分分析表明木質(zhì)素對(duì)纖維素?zé)峤膺^程中左旋葡聚糖以及3,4-阿卓糖等產(chǎn)物的生成影響較弱,而半纖維素對(duì)纖維素的裂解產(chǎn)物析出影響較大。木質(zhì)素強(qiáng)烈地抑制了半纖維素?zé)崃呀膺^程中乙酸和糠醛的生成,纖維素對(duì)于半纖維素產(chǎn)物的生成有正面的影響。纖維素或半纖維素的存在強(qiáng)烈地促進(jìn)了木質(zhì)素?zé)崃呀膺^程中酚類物質(zhì)的生成。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TK6
【圖文】：

浙江大學(xué)碩1學(xué)位論文木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的典型鍵結(jié)合如圖2.3所示。木質(zhì)素中2/3的苯基是以丙烷單元與醚鍵聯(lián)接的，其余是碳鍵聯(lián)接的。不同基型中的醚鍵的連接方式是不樣的，木質(zhì)素中主要是芳基甘油一p一芳醚鍵，也稱為p一。一4醚鍵，約占70%[28】。/恢飯C Con、11占島今娜·澎書 OHOHOHOH Qgc}支)可岌秒中一。0O資綺日CCCI!we人、心0.C圖2.3木質(zhì)素基本的鍵型木質(zhì)素是聚酚類的三維網(wǎng)狀高分子化合物，不同于蛋白質(zhì)、多糖、核酸等天然高分子，后者的有規(guī)則結(jié)構(gòu)可用化學(xué)式來表示，而木質(zhì)素只能用結(jié)構(gòu)模型來表達(dá)，這種結(jié)構(gòu)模型所描述的也只是木質(zhì)素大分子被切出的可代表平均分子的一部分，或只是按測(cè)定結(jié)果平均出來的一種假定結(jié)構(gòu)。圖2.4是木質(zhì)素的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型[28]。圖2.4一種典型的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)模型木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中有復(fù)雜的官能團(tuán)

天然高分子，后者的有規(guī)則結(jié)構(gòu)可用化學(xué)式來表示，而木質(zhì)素只能用結(jié)構(gòu)模型來表達(dá)，這種結(jié)構(gòu)模型所描述的也只是木質(zhì)素大分子被切出的可代表平均分子的一部分，或只是按測(cè)定結(jié)果平均出來的一種假定結(jié)構(gòu)。圖2.4是木質(zhì)素的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型[28]。圖2.4一種典型的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)模型木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中有復(fù)雜的官能團(tuán)，其分布與種類有關(guān)，也與提取分離方法有關(guān)。

木質(zhì)素都具有較高的氧含量，四種木質(zhì)素中氧含量均超過了30%。同時(shí)樟子松木質(zhì)素比水曲柳木質(zhì)素具有相對(duì)較低的O/C比和H/C比值。相比于軟木(樟子松)，水曲柳硬木(水曲柳)中有較多的紫丁香基的存在，使得水曲柳中甲氧基含量高于樟子松。這也導(dǎo)致了兩者含碳量的差別。3.4.2.木質(zhì)素的紅外光譜分析本文用KBr壓片法檢測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，壓片試驗(yàn)的分析采用的儀器是NicoletNETxus670型傅立葉變換紅外光譜儀，光譜范圍為27，000一15cm一‘;分辨率為4cm一’，掃描次數(shù)設(shè)定為120，掃描速度為0.6829，紅外光譜范圍為400一4000cm一，，分辨率設(shè)為4。m一‘，掃描次數(shù)為36。圖4.2示出了樟子松(Pine)和水曲柳(Ash)的Kalson木質(zhì)素(KL)和磨木木質(zhì)素(MwL)的紅外譜圖，著重對(duì)比分析了光譜范圍700一2000cm一’內(nèi)的譜線和特征峰的差異變化。

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本文編號(hào)：2787240