生物改性木质纤维素的热重分析和热解动力学研究

发布时间：2020-10-10 01:12

　　 利用木屑、秸秆等木质纤维素原料热解转化为生物质能和生物基产品是生物炼制研究的发展方向。生物预处理能通过改性木质纤维素促进生物质热解,但改性木质纤维素的热解性质和热解动力学特征尚不清楚。本文在研究白腐菌Echinodontium taxodii 2538生物预处理对毛竹热解性质影响的基础上,拟通过酶-温和酸解木质素(EMAL)的热解参数来修饰平行三组分模型,并将该修饰模型应用于白腐菌Pleurotus sp.CCD3改性麦秆木质纤维素热解动力学的研究,旨在系统阐明生物改性木质纤维素的热解动力学及预处理的影响机理。主要研究结论如下:1.利用热重分析研究了白腐菌Echinodontium taxodii 2538预处理对毛竹热解性质的影响。结果表明,白腐菌E.taxodii 2538能选择性降解和改性毛竹木质素组分,并降低毛竹提取物组分对热解的负面影响,从而有效促进毛竹热解。利用传统平行三组分模型分析表明,预处理后毛竹木质纤维素最大热解速率的提升与木质素、半纤维素组分活化能的降低及纤维素组分的富集有关。2.利用酶-温和酸解法提取获得毛竹木质素,基于EMAL的热解动力学分析,建立了一个修饰平行三组分模型。通过新模型分析发现,白腐菌E.taxodii 2538在预处理过程中将毛竹木质素中高活化能的难降解组分改性为低活化能的易降解组分,并通过去木质化提高毛竹纤维素组分含量,从而使热解更容易。与传统平行三组分模型相比,修饰平行三组分模型能更准确地预测生物预处理过程中去木质化程度,反映木质纤维素热解的真实规律。3.进一步采用修饰平行三组分模型研究预处理条件对Pleurotus sp.CCD3改性麦秆木质纤维素热解动力学的影响。结果证明该模型具有广泛适用性。动力学分析表明,白腐菌Pleurotus sp.CCD3也可以通过改性木质素及富集纤维素来增强麦秆木质纤维素的热解,而预处理过程中添加Mn2+能进一步促进麦秆的去木质化和木质素改性,从而增强木质纤维素的热解效率。本文首次建立的修饰平行三组分模型能够更加真实地反映木质纤维素热解的规律,系统阐明白腐菌改性木质纤维素的热解性质和动力学特征,可为生物预处理在生物质热解中的应用提供理论基础和科学依据。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TK6
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 生物质热解技术
    1.2 预处理在生物质热解中的应用
    1.3 生物质热解动力学研究
    1.4 课题思路、研究路线及内容
2 生物改性毛竹木质纤维素的热重分析
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
3 生物改性毛竹木质纤维素的热解动力学模型研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
4 生物改性麦秆木质纤维素的热解动力学模型研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 本研究的创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
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本文编号：2834496