基于微波热解的木质素增值化利用研究
发布时间：2022-01-27 13:21
近年来,我国的农业总产值稳步上升,由此产生的农业废弃物也大量增加,而农业废弃物的有效利用程度仍然很低。由于木质素具有天然的高分子结构和反应活性低的特点,木质素作为农业废弃物中主要组分之一,一定程度上阻碍了农业废弃物的资源化应用进程。因此,通过微波热解木质素制备生物油的方法为农业废弃物的有效利用提供了一条可行的路径。本文通过微波热解木质素来制备生物燃料,并对所制备的生物燃料进行性能表征和实验验证,旨在探索新的生物燃料制备的方法,实现木质素的增值化利用,从而提高农业废弃物的有效利用,缓解化石资源带来的压力。本文主要包括以下三个部分。首先,对不同类型的ZSM-5分子筛催化剂进行了改性与表征,并研究了改性后的ZSM-5分子筛催化剂以及不同硅铝比改性ZSM-5分子筛催化剂对木质素微波热解产物产率和选择性的影响。由催化剂的表征结果可知,硅铝比为46的ZSM-5分子筛催化剂经过渡金属改性后结构得以改善,且经过渡金属Co改性后的Co/ZSM-5催化剂的酸性最低,表明其具有很好的催化特性。木质素微波催化热解结果表明,ZSM-5、Co/ZSM-5和Ni/ZSM-5催化剂（Si/Al=46）使生物油的产量得...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素微波催化热解实验装置图
（c）图 2.2 X 射线衍射分析过渡金属（Co、Ni）对 ZSM-5 分子筛催化剂改性的影响 ( (a) Si/Al=27;(b) Si/Al=46; (c) Si/Al=81)Fig.2.2 XRD patterns of different transition metal oxides (Co, Ni) modified ZSM-5 catalystswith different ratio of silica to aluminum: ((a) Si/Al=27; (b) Si/Al=46; (c) Si/Al=81)2.2.2 扫描电镜（SEM）分析扫描电镜（SEM）分析了 ZSM-5 分子筛催化剂和不同过渡金属（Co、Ni）同晶取代的 ZSM-5 分子筛催化剂（Si/Al=46）的形貌特征，如图 2.3 所示。从图 2.3 中可以看出，ZSM-5 分子筛催化剂的晶体形貌由大的不规则多晶附聚物和 1-2 微米尺寸的单个晶体团聚物组成，过渡金属（Co、Ni）同晶取代的Co/ZSM-5 和 Ni/ZSM-5 分子筛催化剂也显示出了不规则多晶附聚物和单个晶体团聚物组成，这表明改性后的分子筛催化剂与未经处理的 ZSM-5 分子筛催化剂为相同尺寸的材料。此外，改性后的分子筛催化剂中的主要晶体颗粒及其附聚
16（c）图 2.3 过渡金属改性分子筛催化剂的扫描电镜(SEM)分析: (a) ZSM-5; (b) Co/ZSM-5; (c)Ni/ZSM-5 (Si/Al=46)Fig.2.3 SEM images of zeolite catalyst and transition metal modified zeolites with Si/AI=46:(a) ZSM-5; (b) Co/ZSM-5; (c) Ni/ZSM-5(Si/Al=46)2.2.3 酸量（NH3-TPD）分析根据 ZSM-5 分子筛催化剂的 XRD 和 SEM 分析结果，对 ZSM-5（Si/Al=46）展开进一步的研究，采用程序升温脱附（TPD）技术来进一步表征催化剂的复杂性，结果如图 2.4 所示。由图可知，ZSM-5 分子筛催化剂的 NH3脱附峰的第一个峰出现在 160-290℃的温度范围内，第二个峰出现在 440-520℃的温度范围内，存在双峰表示有两种不同的酸位。其中高峰是典型的 Lewis 酸位，低峰是
【参考文献】：
期刊论文
[1]麦草碱木质素闪速热解油的制备[J]. 王思纯,李颖,李伟,刘守新. 广东化工. 2017(13)
[2]烘焙预处理对秸秆热解产物品质及能量分布的影响[J]. 陈登宇,张鸿儒,刘栋,陈勇. 太阳能学报. 2017(02)
[3]Two-step fast microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production using microwave absorbent and HZSM-5 catalyst[J]. Bo Zhang,Zhaoping Zhong,Qinglong Xie,Shiyu Liu,Roger Ruan. Journal of Environmental Sciences. 2016(07)
[4]促进生物炭工业生产与土地利用推动21世纪农业“黑色革命”——生物炭在土壤改良与修复中的作用[J]. 毛建华,赵伯居. 天津农业科学. 2016(01)
[5]生物炭吸附重金属的研究进展[J]. 林雪原,荆延德,巩晨,何振立. 环境污染与防治. 2014(05)
[6]生物质微波热解影响因素的研究[J]. 赵延兵,王鑫,佟明友. 当代化工. 2013(05)
[7]自由落下床中生物质与煤共热解的协同效应对焦油组成的影响[J]. 魏立纲,张丽,徐绍平. 燃料化学学报. 2012(05)
[8]ZSM-5分子筛在低碳烷烃脱氢中的催化应用[J]. 胥月兵,陆江银,钟梅,王吉德. 化学进展. 2008(05)
[9]生物质热解油气化制备合成气的研究[J]. 李理,阴秀丽,吴创之,马隆龙,周肇秋. 可再生能源. 2007(01)
博士论文
[1]基于补氢/脱氧的玉米秸秆催化热解制油和油品提质研究[D]. 张波.东南大学 2016
[2]生物质热解气分级冷凝机制及其产物的应用研究[D]. 隋海清.华中科技大学 2016
[3]生物质快速热解制备化学品研究[D]. 郑燕.中国科学技术大学 2016
[4]干燥和烘焙预处理制备高品质生物质原料的基础研究[D]. 陈登宇.中国科学技术大学 2013
[5]白桦木质素生物合成酶基因分离及遗传转化的研究[D]. 刘雪梅.东北林业大学 2005
硕士论文
[1]木质素快速热解催化重整制备芳香烃的研究[D]. 赵静.东南大学 2016
[2]生物质三组分混合热解特性及液化产物分析[D]. 焦丽华.江苏大学 2016
[3]Ni-W-B非晶态催化剂的制备及其对生物油加氢脱氧性能研究[D]. 乔治强.湘潭大学 2015
[4]生物质热转化制备可燃气的实验研究[D]. 许涛.华中科技大学 2012
本文编号：3612556
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素微波催化热解实验装置图
（c）图 2.2 X 射线衍射分析过渡金属（Co、Ni）对 ZSM-5 分子筛催化剂改性的影响 ( (a) Si/Al=27;(b) Si/Al=46; (c) Si/Al=81)Fig.2.2 XRD patterns of different transition metal oxides (Co, Ni) modified ZSM-5 catalystswith different ratio of silica to aluminum: ((a) Si/Al=27; (b) Si/Al=46; (c) Si/Al=81)2.2.2 扫描电镜（SEM）分析扫描电镜（SEM）分析了 ZSM-5 分子筛催化剂和不同过渡金属（Co、Ni）同晶取代的 ZSM-5 分子筛催化剂（Si/Al=46）的形貌特征，如图 2.3 所示。从图 2.3 中可以看出，ZSM-5 分子筛催化剂的晶体形貌由大的不规则多晶附聚物和 1-2 微米尺寸的单个晶体团聚物组成，过渡金属（Co、Ni）同晶取代的Co/ZSM-5 和 Ni/ZSM-5 分子筛催化剂也显示出了不规则多晶附聚物和单个晶体团聚物组成，这表明改性后的分子筛催化剂与未经处理的 ZSM-5 分子筛催化剂为相同尺寸的材料。此外，改性后的分子筛催化剂中的主要晶体颗粒及其附聚
16（c）图 2.3 过渡金属改性分子筛催化剂的扫描电镜(SEM)分析: (a) ZSM-5; (b) Co/ZSM-5; (c)Ni/ZSM-5 (Si/Al=46)Fig.2.3 SEM images of zeolite catalyst and transition metal modified zeolites with Si/AI=46:(a) ZSM-5; (b) Co/ZSM-5; (c) Ni/ZSM-5(Si/Al=46)2.2.3 酸量（NH3-TPD）分析根据 ZSM-5 分子筛催化剂的 XRD 和 SEM 分析结果，对 ZSM-5（Si/Al=46）展开进一步的研究，采用程序升温脱附（TPD）技术来进一步表征催化剂的复杂性，结果如图 2.4 所示。由图可知，ZSM-5 分子筛催化剂的 NH3脱附峰的第一个峰出现在 160-290℃的温度范围内，第二个峰出现在 440-520℃的温度范围内，存在双峰表示有两种不同的酸位。其中高峰是典型的 Lewis 酸位，低峰是
【参考文献】：
期刊论文
[1]麦草碱木质素闪速热解油的制备[J]. 王思纯,李颖,李伟,刘守新. 广东化工. 2017(13)
[2]烘焙预处理对秸秆热解产物品质及能量分布的影响[J]. 陈登宇,张鸿儒,刘栋,陈勇. 太阳能学报. 2017(02)
[3]Two-step fast microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production using microwave absorbent and HZSM-5 catalyst[J]. Bo Zhang,Zhaoping Zhong,Qinglong Xie,Shiyu Liu,Roger Ruan. Journal of Environmental Sciences. 2016(07)
[4]促进生物炭工业生产与土地利用推动21世纪农业“黑色革命”——生物炭在土壤改良与修复中的作用[J]. 毛建华,赵伯居. 天津农业科学. 2016(01)
[5]生物炭吸附重金属的研究进展[J]. 林雪原,荆延德,巩晨,何振立. 环境污染与防治. 2014(05)
[6]生物质微波热解影响因素的研究[J]. 赵延兵,王鑫,佟明友. 当代化工. 2013(05)
[7]自由落下床中生物质与煤共热解的协同效应对焦油组成的影响[J]. 魏立纲,张丽,徐绍平. 燃料化学学报. 2012(05)
[8]ZSM-5分子筛在低碳烷烃脱氢中的催化应用[J]. 胥月兵,陆江银,钟梅,王吉德. 化学进展. 2008(05)
[9]生物质热解油气化制备合成气的研究[J]. 李理,阴秀丽,吴创之,马隆龙,周肇秋. 可再生能源. 2007(01)
博士论文
[1]基于补氢/脱氧的玉米秸秆催化热解制油和油品提质研究[D]. 张波.东南大学 2016
[2]生物质热解气分级冷凝机制及其产物的应用研究[D]. 隋海清.华中科技大学 2016
[3]生物质快速热解制备化学品研究[D]. 郑燕.中国科学技术大学 2016
[4]干燥和烘焙预处理制备高品质生物质原料的基础研究[D]. 陈登宇.中国科学技术大学 2013
[5]白桦木质素生物合成酶基因分离及遗传转化的研究[D]. 刘雪梅.东北林业大学 2005
硕士论文
[1]木质素快速热解催化重整制备芳香烃的研究[D]. 赵静.东南大学 2016
[2]生物质三组分混合热解特性及液化产物分析[D]. 焦丽华.江苏大学 2016
[3]Ni-W-B非晶态催化剂的制备及其对生物油加氢脱氧性能研究[D]. 乔治强.湘潭大学 2015
[4]生物质热转化制备可燃气的实验研究[D]. 许涛.华中科技大学 2012
本文编号：3612556
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3612556.html
