隨著化石能源的急劇消耗,全球環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,生物質(zhì)能源成為了能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。由于資源豐富、價(jià)格低廉、可再生,天然纖維素有望成為化石燃料的替代品。因此,對(duì)玉米秸稈制備生物燃料與5-羥甲基糠醛進(jìn)行了研究。首先一步法合成得到離子液體:1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲基鹽([DMIM][DMP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯鹽([EMIM][DEP])、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氫根([EMIM][HSO4])、1-乙基咪唑氯鹽([EMIM]Cl),以桑枝、甘蔗渣、玉米秸稈和纖維素為原料分別制備四種固體酸離子液體,紅外光譜、核磁對(duì)其分別進(jìn)行表征。通過超低混合酸模擬酶降解纖維素,對(duì)反應(yīng)的影響因素進(jìn)行了考察。最優(yōu)化的反應(yīng)條件是混合酸濃度0.1%,微波720W、180℃、3min,此時(shí)的轉(zhuǎn)化率可到達(dá)97.5%。對(duì)纖維素的超低酸降解的過程,進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬,結(jié)果是Maleic-HCl催化性能高于Maleic和Maleic-H2SO4。高溫有利于葡萄糖降解反應(yīng);低溫有利于纖維素降解成葡萄糖的反應(yīng)。四種固體酸離子液體為催化劑,催化軟脂酸與甲醇制備生物柴油,其中桑枝固體酸離子液體作為催化劑的生物柴油轉(zhuǎn)化率達(dá)到93.41%。以[DMIM][DMP]離子液體為介質(zhì),玉米秸稈為原料,通過纖維素酶的原位酶解和假絲酵母的原位發(fā)酵制備生物乙醇,最優(yōu)化條件是溫度為30℃,pH為5.0,反應(yīng)60h,乙醇產(chǎn)率達(dá)到60.375%。以離子液體1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲基鹽([DMIM]DMP)作為溶劑和反應(yīng)介質(zhì),研究超低濃度的混合酸(0.1%馬來酸與鹽酸)下催化纖維素轉(zhuǎn)化制備5-HMF。反應(yīng)時(shí)間9min,溫度240℃,微波功率720W,酸濃度0.1%,固液比1:50為最佳反應(yīng)條件,此條件下5-羥甲基糠醛的產(chǎn)率最高可達(dá)29.13%,轉(zhuǎn)化效率6.48mg/min。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TK6;O626.11
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 生物燃料
    1.2 木質(zhì)纖維素
        1.2.1 纖維素
        1.2.2 半纖維素
        1.2.3 木質(zhì)素
    1.3 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理與水解
        1.3.1 木質(zhì)纖維素的預(yù)處理
        1.3.2 木質(zhì)纖維素的水解
    1.4 離子液體
        1.4.1 離子液體預(yù)處理纖維素
        1.4.2 離子液體與纖維素酶耦合降解纖維素應(yīng)用
    1.5 生物柴油
        1.5.1 生物柴油國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.5.2 生物柴油制備方法
    1.6 5-羥甲基糠醛
    1.7 本論文的研究思路
        1.7.1 本論文研究背景
        1.7.2 本論文研究?jī)?nèi)容
第2章 離子液體的合成與表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 離子液體的合成
        2.2.2 固體酸離子液體的制備
        2.2.3 離子液體的紅外光譜表征
        2.2.4 離子液體的液體核磁氫譜表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 離子液體的紅外光譜表征
        2.3.2 固體酸離子液體的紅外光譜表征
        2.3.3 離子液體的液體核磁氫譜表征
    2.4 本章小結(jié)
第3章 超低酸混合模擬酶降解纖維素
    3.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.1.3 DNS配制
        3.1.4 實(shí)驗(yàn)儀器
    3.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        3.2.1 超低混合酸模擬酶降解纖維素
        3.2.2 纖維素降解微波溫度的選擇
        3.2.3 混合酸濃度的選擇
        3.2.4 纖維素降解微波時(shí)間的選擇
        3.2.5 纖維素降解微波功率的選擇
    3.3 實(shí)驗(yàn)分析方法
        3.3.1 DNS測(cè)定還原糖的原理
        3.3.2 DNS標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作
        3.3.3 紅外光譜分析
    3.4 纖維素降解動(dòng)力學(xué)模擬
        3.4.1 動(dòng)力學(xué)模型的建立
        3.4.2 纖維素的水解動(dòng)力學(xué)研究
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 纖維素降解微波溫度的選擇
        3.5.2 混合酸濃度的選擇
        3.5.3 纖維素降解微波時(shí)間的選擇
        3.5.4 纖維素降解微波功率的選擇
        3.5.5 紅外圖譜分析
        3.5.6 纖維素的水解動(dòng)力學(xué)研究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 生物柴油/生物乙醇的制備
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器
    4.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        4.2.1 脂肪酸的發(fā)酵
        4.2.2 生物柴油的制備
        4.2.3 生物乙醇的制備
        4.2.4 分析方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氣質(zhì)聯(lián)用
        4.3.2 氣相色譜儀
        4.3.3 原位酶解
    4.4 本章小結(jié)
第5章 超低濃度混合酸催化纖維素制羥甲基糠醛
    5.1 實(shí)驗(yàn)部分
        5.1.1 儀器與試劑
        5.1.2 纖維素的催化轉(zhuǎn)化的微波時(shí)間選擇
        5.1.3 纖維素的催化轉(zhuǎn)化的微波溫度選擇
        5.1.4 纖維素的催化轉(zhuǎn)化的微波功率選擇
        5.1.5 纖維素的催化轉(zhuǎn)化的酸濃度選擇
        5.1.6 纖維素與離子液體固液比選擇
    5.2 實(shí)驗(yàn)分析方法
        5.2.1 糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作
        5.2.2 動(dòng)力學(xué)研究
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 纖維素轉(zhuǎn)化HMF的催化機(jī)理
        5.3.2 微波時(shí)間對(duì)HMF產(chǎn)率的影響
        5.3.3 微波溫度對(duì)HMF產(chǎn)率的影響
        5.3.4 微波功率對(duì)HMF產(chǎn)率的影響
        5.3.5 混合酸濃度對(duì)HMF產(chǎn)率的影響
        5.3.6 反應(yīng)物固液比對(duì)HMF產(chǎn)率的影響
        5.3.7 動(dòng)力學(xué)研究
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2850644