為應(yīng)對(duì)世界范圍內(nèi)的能源需求增長(zhǎng)、化石燃料成本增長(zhǎng)、全球氣候變暖等問題,開發(fā)利用清潔可再生的生物質(zhì)能源是全球亟待解決的高度優(yōu)先事項(xiàng)。但生物質(zhì)組分復(fù)雜,熱解產(chǎn)物生物油品質(zhì)低,限制了生物質(zhì)能的開發(fā)利用。采用酸預(yù)處理技術(shù)能夠改變生物質(zhì)中的化學(xué)組成,改善生物質(zhì)特性。本研究在傳統(tǒng)的酸預(yù)處理基礎(chǔ)上增加超聲波輔助技術(shù),旨在提高生物質(zhì)化學(xué)預(yù)處理效率,從而獲得高質(zhì)量且富含高附加值化學(xué)品的生物油,為優(yōu)化熱裂解預(yù)處理工藝提供理論依據(jù)。論文以松木（油松）為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,選用不同酸濃度、處理時(shí)間、超聲波振幅三個(gè)變量對(duì)松木進(jìn)行預(yù)處理。首先通過Py-GC/MS研究超聲波協(xié)助酸預(yù)處理前后松木樣品的熱解產(chǎn)物組分,探究預(yù)處理對(duì)快速熱裂解產(chǎn)物分布的影響,從而優(yōu)化生物質(zhì)原料預(yù)處理?xiàng)l件;其次利用元素分析、化學(xué)組分分析、結(jié)晶度分析、電鏡和紅外光譜法等表征手段探討超聲波協(xié)助酸預(yù)處理對(duì)松木原料理化性質(zhì)的影響;最后通過熱重分析研究生物質(zhì)快速熱裂解的影響特性。主要得到以下結(jié)論:（1）為使松木原料完全裂解產(chǎn)出高含量左旋葡聚糖產(chǎn)物,通過Py-GC/MS對(duì)不同變量預(yù)處理后的松木樣品進(jìn)行熱解反應(yīng)。根據(jù)其產(chǎn)物情況,得出采用100%振幅的超聲波協(xié)助1%濃... 

【文章來(lái)源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)主要類型（引自李豪杰，2011）

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文7反應(yīng)條件可調(diào)控三種熱裂解產(chǎn)物比例。一般來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)熱裂解可分為低溫慢速熱解、中溫快速熱解和高溫閃速熱解。詳細(xì)分類如表1-1所示。表1-1熱解分類(引自陳登宇，2013)Table1-1Pyrolysiscategories(citedfrom陳登宇,2013)熱解方式升溫速率熱解溫度停留時(shí)間主要產(chǎn)物低溫慢速熱解緩慢500℃＞10min生物質(zhì)炭中溫快速熱解1000℃/s500-650℃＜2s生物油高溫閃速熱解快700-1100℃＜1s可燃?xì)怏w低溫慢速熱解：熱解溫度不超過500℃，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，較長(zhǎng)的滯留期可最大限度增加生物質(zhì)炭的產(chǎn)率（35-40%）；中溫快速熱解：較短的滯留期可使產(chǎn)物快速冷凝，從而獲得生物油（產(chǎn)率約60-70%）；高溫閃速熱解：熱解溫度在700-1100℃范圍內(nèi)，高溫和較快的反應(yīng)速率以及超短滯留期可提高氣體產(chǎn)率（Luetal.,2009）。通過控制熱解反應(yīng)條件，可在較大范圍內(nèi)調(diào)整熱裂解產(chǎn)物分布比例，以獲取所需產(chǎn)物的最大產(chǎn)率。將最大限度調(diào)試熱裂解反應(yīng)條件，生物油產(chǎn)率可達(dá)70wt%以上（劉榮厚等，1997）。圖1-3生物油的應(yīng)用途徑（引自劉榮厚等，2011）Figure1-3Applicationsforbio-oil（citedfrom劉榮厚etal.,2013）生物油是生物質(zhì)熱解的重點(diǎn)研究產(chǎn)物，是初級(jí)的熱裂解產(chǎn)品，其組成非常復(fù)雜，含有脫水糖、醇、醛、酚、酸類及其它有機(jī)物，并且含水量大、含氧量高、黏度大、酸性強(qiáng)、熱值低、熱穩(wěn)定性差，阻礙其進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用。目前生物油直接作為鍋爐、燃?xì)馔钙降仍O(shè)備的燃料使用，或進(jìn)一步處理精制提純用于生產(chǎn)燃料油品和高附加值化學(xué)品等，如圖1-3所示�？扇�?xì)怏w（主要成分以CO2、CO、H2為主）根據(jù)其熱值的高低，可直接用于燃料燃燒，或者與高熱值氣體混合用于民用燃?xì)饣蚬I(yè)燃?xì)�。生物質(zhì)炭可直接作為

超聲波協(xié)助酸預(yù)處理對(duì)松木理化性質(zhì)及熱裂解特性的影響8燃料，或經(jīng)提質(zhì)加工制成活性炭、電極材料等高價(jià)值產(chǎn)品。近年來(lái),生物炭在土壤改良和污染控制與修復(fù)等方面應(yīng)用廣泛。如圖1-4所示為生物質(zhì)熱解的技術(shù)路線。圖1-4生物質(zhì)熱解技術(shù)路線（引自陳登宇，2013）Figure1-4Technicalrouteofbiomasspyrolysis（citedfrom陳登宇，2013）1.3.2生物質(zhì)熱裂解機(jī)理生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種化學(xué)成分組成。熱裂解加熱時(shí),隨著溫度的升高,生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素?zé)峤鉁囟燃盁峤馑俾什⒉灰恢拢ɡ詈澜埽?011）。如表1-2所示。表1-2生物質(zhì)熱解過程Table1-2Biomasspyrolysisprocess類型初步軟化溫度℃分解溫度℃主要產(chǎn)物纖維素200-400240-350揮發(fā)性產(chǎn)物半纖維素＜200200-260揮發(fā)性產(chǎn)物木質(zhì)素＜200280-550炭生物質(zhì)熱裂解技術(shù)是當(dāng)前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的有效方式，但初級(jí)熱裂解產(chǎn)物限制了生物質(zhì)能的充分利用。因此掌握生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)過程及熱解機(jī)理，對(duì)改善熱裂解產(chǎn)物性質(zhì)、改良熱裂解反應(yīng)器以及優(yōu)化熱解工藝具有重要的意義。由于生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及成分非常復(fù)雜，因此研究人員通常對(duì)生物質(zhì)中三大組分進(jìn)行分別研究，以掌握其各自的反應(yīng)機(jī)理。纖維素是一種高分子多聚糖，結(jié)構(gòu)單一，在自然界分布十分廣泛，且結(jié)構(gòu)單一，纖維素結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)，以鏈狀分子的排列形式劃分，纖維素結(jié)晶度是表征纖維素性質(zhì)的重要指標(biāo)。在生物質(zhì)各個(gè)組分中，纖維素含量最高，含量可達(dá)40%-80%（王樹榮等，2005）。因此，纖維素?zé)崃呀庠诤艽蟪潭壬象w現(xiàn)了生物質(zhì)整體的熱裂解規(guī)律。國(guó)內(nèi)外研究中，纖維素?zé)峤鈾C(jī)理的研究成果也最為豐富。許多學(xué)者通過研究纖維素?zé)峤鈾C(jī)理提出纖維素?zé)崃呀夥磻?yīng)動(dòng)力學(xué)模型,普遍認(rèn)可的是Broido-Shafizadeh模型（黃承潔等,2010；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]超聲化學(xué)法分離桉木中木聚糖類組分的研究[D]. 牛司鵬.齊魯工業(yè)大學(xué) 2019
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[3]生物質(zhì)熱解機(jī)理研究[D]. 李豪杰.重慶大學(xué) 2011
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