生物质组分热裂解行为实验研究

发布时间：2020-08-01 12:53

【摘要】：生物质热裂解技术能够制取高品位液体燃料从而实现生物质资源的高效利用,因此对于该技术的研究备受国内外学者关注。然而热裂解制得的生物油成分复杂且性质不稳定导致其不能直接作为动力燃料使用,这同样也一定程度限制了热裂解技术的大规模工业化应用。其中一个重要的原因是缺乏对生物质热裂解机理的深入研究。本文依托相关科研项目,对于生物质三大组分热裂解固体产物的演变以及真实提取生物质三大组分热裂解行为进行了系统的研究。对于生物质热裂解的研究多从挥发分入手,而对固体产物的关注则不多。利用氙灯光照加热试验台研究了纤维素、半纤维素、木质素热裂解的固体产物的变化过程。采用元素分析、SEM、FTIR、XRD等分析方法观察三大组分热裂解各阶段固体产物。纤维素热裂解过程中,纤维素先部分解聚形成低聚纤维素,之后发生糖环开环与糖苷键断裂这一竞争反应。半纤维素热裂解过程中,半纤维素侧链首先发生分解,之后糖苷键被破坏,主链开始解聚,木糖单元较晚才发生反应。木质素热裂解主要发生侧链分解与主链解聚,木质素基本单元的破坏主要发生在最终焦炭形成过程中。不同生物质中各组分的组成和结构都不尽相同。使用白松提取真实纤维素进行热裂解行为的研究,采用元素分析、FTIR、XRD等分析方法探究其详细化学结构。纤维素是由葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成。真实提取的纤维素由于其分子量较大且含有丰富的晶状结构,其热稳定性好。纤维素热裂解主要生成左旋葡聚糖、5-HMF、1-羟基-2-丙酮、糠醛等。半纤维素的提取较为困难,因此关于真实提取半纤维素热裂解的研究较少。使用碱法提取白松半纤维素进行热裂解行为的研究。采用元素分析、FTIR、NMR等分析方法探究其详细化学结构并进行分析。软木半纤维素主要由β-1,4-葡甘露聚糖和β-1,4-木聚糖组成。从热裂解动力学以及热裂解产物分布两方面开展对提取半纤维素的热裂解行为的研究。其热裂解主要生成乙酸、5-HMF、糠醛、左旋葡聚糖、丙酮、1-羟基-2-丙酮等。针对生物质的另一重要组分——木质素,采用Bjorkman法提取白松磨木木质素(MWL)进行热裂解行为的研究。利用元素分析、FTIR、NMR等分析方法探究其详细化学结构。白松MWL的基本组成单元为愈创木基型单元,其侧链结构保存较好,具有较高的反应活性。MWL热裂解主要生成愈创木酚类和苯酚类产物。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6

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