生物油中酚类物质的分离提质研究

发布时间：2020-06-16 04:06

【摘要】：生物质资源来源广泛,具有可再生和洁净等优点,可直接转化为液体燃料生物油。能量密度低的生物质可以通过热解液化技术转化为能量密度高的生物油,它有望取代传统的化石能源,而且还可以从生物油中得到许多有价值的化学产品,有效地提高了生物油的利用效率。生物油是一种经过快速冷凝得到的性质不稳定的产物,久置后还容易发生老化反应,极大地限制了其应用范围。所以生物油必须要经过精制改性,才有望实现大规模的应用。从生物油中分离提取化学品是一个重要的研究方向。第一章.主要介绍了当今世界能源发展现状与趋势,对生物质与生物质能的概况,以及生物质能开发的意义及应用前景做了归纳。通过对生物质种类以及一些生物质利用技术的介绍,详述了生物质能的发展历程。最后,对一些生物油的物理与化学精制方法,以及生物油的应用现状进行了讨论和比较。第二章.首先介绍了生物油的理化性质,改善生物油的品质是生物油得到高效利用的前提,接着对生物油的提质与升级改性技术做出综述。最后,介绍了生物油中的酚类物质和它们的应用,以及分离提取这些酚类物质的技术手段。第三章.主要研究了低温馏分(25-100-C)、中温馏分(100~-170-C)以及高温馏分(170-250"C)三种馏分的理化性质,结果表明高温馏分中确实存在大量的酚类物质(56%)。生物油含水量较高,约为24.7%,但其低温馏分约为2.34%,而中温馏分和高温馏分的水分含量更低分别为1.98%、0.77%；低温馏分的热值(16.3 MJ/kg)相比生物油(14.8 MJ/kg)增加得最为显著,说明低温馏分中含有更多的饱和化合物以及更少的含氧化合物,而高沸点的含氧化合物都存在于其它两种馏分中。第四章.主要研究讨论了Ca2+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe3+对生物油高温馏分中酚类的回收过程。Ca2+对高温馏分中的一些酚类是具有萃取效果的,但是萃取效果都不理想；Mg2+对高温馏分中的很多酚类物质都具有萃取效果,但是大多数萃取效果都不理想,唯独对4-乙基苯酚的萃取效果较好,相对峰面积超过了20%；A13+仅与个别的酚类物质发生络合反应,而且反应性能也很差,故而导致萃取效果也不太理想；Zn2+对高温馏分中的很多酚类物质都具有萃取效果,仅4-乙基邻苯二酚的相对峰面积超过了10%；Fe3+对高温馏分中的很多酚类物质都具有萃取效果,但是大多数萃取效果都不理想,但是对4-乙基苯酚的萃取效果也较好,相对峰面积超过了20%,但是萃取率并不高。第五章.主要研究讨论镁离子对于高温馏分中酚类物质的分离效果,并确定了一个最佳反应条件,即反应温度、反应时间和NaOH浓度分别为25℃、20min和2.5mol/L。在此条件下,实验对酚类物质具有较好的富集作用,虽然大部分酚类物质的相对含量都不高,但是对乙基苯酚的萃取率可达34.97%。然而,由于在不溶物形成的过程中混入了一些其它的蒸馏成分,导致了目标产物纯度不够高。虽然对乙基苯酚的萃取率相对于其它酚类较高,但是相比一些较成熟的技术,这种方法还需要进一步的研究与完善。第六章.全文总结与展望本文主要研究讨论了镁离子对于高温馏分中酚类物质的分离效果,并确定了一个最佳反应条件,即反应温度、反应时间和NaOH浓度分别为25℃、20min和2.5mol/L。在此条件下,实验对酚类物质具有较好的富集作用,虽然大部分的酚类物质的相对含量都不高,但是对乙基苯酚的萃取率可达34.97%。然而,目前这种方法仍然存在萃取目标产物纯度和萃取率不够高的问题,还需要进一步的研究。虽然Fe3+对高温馏分中的大多数酚类物质的分离萃取效果都不理想,而且萃取率也不高,但是对4-乙基苯酚的萃取效果也较好,相对峰面积超过了20%。所以Fe3+在萃取分离生物油中酚类物质方面还是具有一定的研究价值的,有待进一步研究讨论。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6;TQ243
【图文】：

原理图,生物质能,二氧化碳,原理

而且生物质还是特殊的能源补充物品另外，生物质还有Ｗ下几个将性（１）逡逑在生物质利用过程中，可Ｗ实现二氧化碳的零排放，这可极大减缓温室效应，逡逑还是一种可再生能源，生物质利用中Ｃ0２循环如图１．１所示ｔｗ；（巧生物质资源逡逑来源广阔，可Ｗ实现高产量，同时具有多种转化方式；（３）生物质是一种十分清逡逑洁的燃料，其中硫和氮含量较低，有害废气排放量很少，环保效果突出；（４）生逡逑物质较高的水含量，导致了其较低的热值；（５）生物质的能量密度较低，导致较逡逑难进行收集和运输，这也是限制了生物质商业化的原因之一。逡逑植物可Ｗ将太阳能转化成化学能并保存起来，它是生物质能量的来源，其过逡逑程如下：逡逑ＸＣ０２邋＋州邋２0邋—植物％邋合作用＿？邋Ｃｘ（Ｈ２0）ｙ邋＋邋Ｘ0２逦ｙ．ｉ）逡逑－－－垂＂’逡逑－－－晸可逦逡逑｛Ｃ＾§Ｊ逦＼邋Ｍｊｌｌ＊邋）逡逑Ｘ逦／逦Ｖ逦书；逡逑分‘汾卢逦－逦．逦逦逡逑巧＊Ｗｉｃｗ邋Ｉｆ＂}换ｗｉｍａｒｔｉ，邋Ｗ}0Ｗ~s巧逡逑图１．１生物质能利用二氧化碳的原理ｆ７３逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｂｉｏｍａｓｓ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｂｙ邋ｕｓｉｎｇ邋化ｅ邋ｐｒｉｎｄｐｌｅ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎ逡逑据统计，每年全世界所有植物通过光合作用固定碳得到的总能量约为逡逑３ｘｌ0２ｉｊ

生物油,稻壳

生物油常用的检测手段是ＧＣ－ＭＳ邋（气质联用）、ＨＰＬＣ－ＭＳ邋（液质联用）和逡逑ＦＴＩ艮（红外光谱分析）等，运用这些方法可检测出生物油中的大多数化合物。逡逑从稻壳生物油的ＧＣ－ＭＳ图（图２．１）中可Ｗ看出，生物油含有许多的组分，但逡逑１９逡逑

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