微藻多糖催化热解过程氧元素的迁移转化规律研究

发布时间：2018-04-20 13:01

本文选题：小球藻多糖 + 热解　；参考：《青岛科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：微藻是一种良好的可再生能源,与化石燃料相比,具有能量高效化、可生物降解、资源丰富、安全环保的特点,通过热解可获得高品质的生物燃料或化学制品。然而,目前的研究主要针对热解产物和热解动力学,对藻类热解的途径及单组分的热解机制没有深入探索。因此,本文选用小球藻多糖为实验原料,系统研究了氧元素在热解过程中的迁移转化规律,主要研究内容及结论如下:首先,考察了不同热解温度(300°C、400°C、500°C、600°C)对多糖的产物收率及氧含量变化的影响。随后,结合傅里叶红外光谱(FT-IR)、气相色谱质谱联用(GC-MS)及热重红外联用(TG-FTIR)技术,推测了多糖热解机理。结果表明:随着温度的升高,固相收率逐渐降低,气相收率不断升高,液相收率呈现先增加后减小的趋势,500°C达到最大(38.8%)。物料中的氧元素逐渐向热解产物转移,600 oC达到最大值。其中气相含氧产物以CO2、CO为主,液相则以呋喃类物质为主。其次,以CaO为脱氧剂,在管式电阻炉内对小球藻多糖进行热解脱氧实验,并结合FT-IR对不同温度下添加CaO前后热解的焦炭进行了分析,考察了CaO脱氧剂的热解脱氧反应路径,研究CaO对藻类生物质热解脱氧作用的实质。结果表明,添加CaO降低了油品的含水率及含氧率,油品质量得到明显提高。CaO在热解脱氧过程中发挥了催化—反应的双重作用,CaO在热解脱氧过程中存在两种反应路径:一是通过Ca(OH)2的形式固定热解产物的水分子或羟基基团,降低热解产物的含水率;二是低温段形成有机钙盐,随温度的升高生成CaCO3,实现热解脱氧。最后,利用管式电阻炉内考察不同催化剂(HZSM-5、ZnCl2、H3PO4、Cu基载氧体)对小球藻多糖热解产物的影响,并重点考察了ZnCl2添加比例及催化温度对热解含氧化合物的影响。结果表明,催化剂的加入能选择性调控生物质热解产物的种类和含量,而ZnCl2的添加可以作为定向调控糠醛含量的有效途径。糠醛的相对含量随ZnCl2添加比例的增大而增加,随热解温度的增大先增加后减小,实验表明最适条件:500°C,ZnCl2添加量为18/100,液相收率为47%,糠醛的相对含量达到76.51%。
[Abstract]:In this paper , the effects of pyrolysis temperature ( 300 掳 C , 400 掳 C , 500 掳 C , 600 掳 C ) on the yield and oxygen content of polysaccharides were studied . The effects of ZnCl 2 , H _ 3PO _ 4 and Cu - based oxygen carrier on the pyrolysis products of Chlorella polysaccharide were studied . The effects of the addition ratio and the catalytic temperature on the pyrolysis of oxygen - containing compounds were investigated . The results showed that the addition of ZnCl _ 2 could selectively control the species and content of the biomass pyrolysis products . The relative content of furfural increased with the increase of the adding proportion of ZnCl _ 2 . The experimental results showed that the optimum conditions were 500 掳 C , 18 / 100 for ZnCI2 , 47 % for liquid phase and 76.51 % for furfural .

【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE667

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