白腐菌和褐腐菌预处理对桦木化学结构及热解特性影响的研究
发布时间：2021-06-18 17:22
随着能源危机及环境污染等问题愈发严重,寻找可替代能源迫在眉睫。生物质能具有分布广、储量大、可再生等优点,已受到国内外广泛的关注。利用快速热解技术能够将结构复杂的固体生物质转化为高附加值液体产物,是生物质高效利用的重要途径之一。然而,常规热解得到的液相产物存在成分复杂、目标产物含量低等问题,不利于分离提纯,经济性差。预处理能够改变生物质的化学组成和结构,提高其热解选择性。在众多预处理工艺中,生物预处理具有节能、环保等优点,应用前景广阔。白腐菌和褐腐菌能够选择性地降解生物质的化学组分,有助于提高热解选择性。为了系统研究白腐菌和褐腐菌预处理对木材热解特性的影响,本文选取了具有代表性的两种真菌白腐菌Ganoderma lucidum和褐腐菌Fomitopsispalustris为主要微生物,分别对桦木预处理0～16周,通过各种表征手段分析生物预处理对桦木化学结构及热解特性的影响。通过组分分析、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、固体核磁共振波谱（CP/MAS 13CNMR）实验,研究白腐菌和褐腐菌预处理对桦木化学结构的影响。研究结果发现,生物预处理显著改变了桦木的化学组成与...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素墓本结构单元I川Fig.l一IT、ebasicstructo花unitsorli助inll，]
１．３．２半纤维素热解的研究进展??半纤维素组分是由多种多糖构成的复杂结构单元。因此研宄多糖的热解行为??可近似看做半纤维素的热解特性变化。木聚糖作为半纤维素中含量最多的多聚糖，??主要由１，４＃－吡喃木糖基单元连接组成，常用作半纤维素模型化合物进行热解实??验分析［３１，３２］，其热解机理如图１－３所示。木聚糖快速热解后主要生成１，４－脱水－Ｄ－??吡喃木糖（ＡＤＸ）、ＦＦ以及乙酸（ＡＡ）等热解产物，其热解温度范围大概在??２２０？３１５?°Ｃ左右［１５，３１＿３３］。Ｗｅｒｎｅｒ等人［３４］研究多种多聚糖模型化合物（包括阿拉??伯糖、木聚糖、葡聚糖等）的热解特性，发现木聚糖热稳定性最低，最大失重峰??位于２４３?°Ｃ左右；此外，脱水糖类产物是多聚糖最典型的热解产物。然而，与??简单的多糖的热解相比，生物质自身的半纤维素或分离提纯的半纤维素热解机理??要复杂得多。因此，未来仍需对半纤维素热解行为进行更加深入的研宄。??
木质素热解的研究进展??由于木质素复杂的化学结构对热解产物的组成和产率有很大影响，因此需木质素的热分解特性，从而进一步实现木质素热解利用。木质素在快速热中涉及成千上万种复杂的化学反应途径，且极易受热解条件、催化剂、预法等因素影响。作为生物质三大组分中最稳定的组分，其初始热解温度一０?°Ｃ左右，热解温度区间在１６０－９００?°Ｃ之间，主要热解产物包括苯酚、酚、紫丁香酚和ＢＴＸ等，这些酚类衍生物在化工、医疗、食品等方面具的用途［１９］。??木质素可能的热解反应机理如图１－４所示。木质素在低温区（２５０？３５０?°Ｃ解反应活性较低，由于木质素侧链醚键灸０－４、《－０－４是木质素所有连接弱的，在此温度下极易发生裂解反应生成酚类产物［３５，３６］。在中温０？５５０?°Ｃ）木质素甲氧基－０ＣＨ３会发生脱甲基反应，生成苯酚、１，２－苯二酚基－１，２－苯二酚和４－甲基－１，２－苯二醇等单分子挥发性酚类产物，其侧链又生成甲醇、乙酸等小分子热解产物［８１。在高温热解条件下（５５０？７５０?°Ｃ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素结构及热解特性[J]. 陈磊,陈汉平,陆强,宋扬,丁学杰,王贤华,杨海平. 化工学报. 2014(09)
[2]室温离子液体溶解和分离木质纤维素[J]. 郑勇,轩小朋,许爱荣,郭蒙,王键吉. 化学进展. 2009(09)
[3]生物质能利用技术发展现状分析[J]. 吴创之,庄新姝,周肇秋,曹红梅. 中国能源. 2007(09)
博士论文
[1]木质生物质水热资源化利用过程机理研究[D]. 肖领平.北京林业大学 2014
[2]白腐菌预处理与酶解转化杨木研究[D]. 王伟.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]生物改性木质纤维素的热重分析和热解动力学研究[D]. 刘芳.华中科技大学 2015
本文编号：3237076
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质素墓本结构单元I川Fig.l一IT、ebasicstructo花unitsorli助inll，]
１．３．２半纤维素热解的研究进展??半纤维素组分是由多种多糖构成的复杂结构单元。因此研宄多糖的热解行为??可近似看做半纤维素的热解特性变化。木聚糖作为半纤维素中含量最多的多聚糖，??主要由１，４＃－吡喃木糖基单元连接组成，常用作半纤维素模型化合物进行热解实??验分析［３１，３２］，其热解机理如图１－３所示。木聚糖快速热解后主要生成１，４－脱水－Ｄ－??吡喃木糖（ＡＤＸ）、ＦＦ以及乙酸（ＡＡ）等热解产物，其热解温度范围大概在??２２０？３１５?°Ｃ左右［１５，３１＿３３］。Ｗｅｒｎｅｒ等人［３４］研究多种多聚糖模型化合物（包括阿拉??伯糖、木聚糖、葡聚糖等）的热解特性，发现木聚糖热稳定性最低，最大失重峰??位于２４３?°Ｃ左右；此外，脱水糖类产物是多聚糖最典型的热解产物。然而，与??简单的多糖的热解相比，生物质自身的半纤维素或分离提纯的半纤维素热解机理??要复杂得多。因此，未来仍需对半纤维素热解行为进行更加深入的研宄。??
木质素热解的研究进展??由于木质素复杂的化学结构对热解产物的组成和产率有很大影响，因此需木质素的热分解特性，从而进一步实现木质素热解利用。木质素在快速热中涉及成千上万种复杂的化学反应途径，且极易受热解条件、催化剂、预法等因素影响。作为生物质三大组分中最稳定的组分，其初始热解温度一０?°Ｃ左右，热解温度区间在１６０－９００?°Ｃ之间，主要热解产物包括苯酚、酚、紫丁香酚和ＢＴＸ等，这些酚类衍生物在化工、医疗、食品等方面具的用途［１９］。??木质素可能的热解反应机理如图１－４所示。木质素在低温区（２５０？３５０?°Ｃ解反应活性较低，由于木质素侧链醚键灸０－４、《－０－４是木质素所有连接弱的，在此温度下极易发生裂解反应生成酚类产物［３５，３６］。在中温０？５５０?°Ｃ）木质素甲氧基－０ＣＨ３会发生脱甲基反应，生成苯酚、１，２－苯二酚基－１，２－苯二酚和４－甲基－１，２－苯二醇等单分子挥发性酚类产物，其侧链又生成甲醇、乙酸等小分子热解产物［８１。在高温热解条件下（５５０？７５０?°Ｃ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素结构及热解特性[J]. 陈磊,陈汉平,陆强,宋扬,丁学杰,王贤华,杨海平. 化工学报. 2014(09)
[2]室温离子液体溶解和分离木质纤维素[J]. 郑勇,轩小朋,许爱荣,郭蒙,王键吉. 化学进展. 2009(09)
[3]生物质能利用技术发展现状分析[J]. 吴创之,庄新姝,周肇秋,曹红梅. 中国能源. 2007(09)
博士论文
[1]木质生物质水热资源化利用过程机理研究[D]. 肖领平.北京林业大学 2014
[2]白腐菌预处理与酶解转化杨木研究[D]. 王伟.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]生物改性木质纤维素的热重分析和热解动力学研究[D]. 刘芳.华中科技大学 2015
本文编号：3237076
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