木质素热解的TG-FTIR实验研究
发布时间：2021-06-07 14:22
木质素作为生物质的一种重要组成部分，是一种可再生能源，具有储量丰富、再生速度快等优点，但因其化学结构复杂且热稳定性较高，一直未对其进行有效的开发利用。本论文采用热重红外联用仪（TG-FTIR）及傅里叶红外光谱分析仪对木质素的热解过程进行研究，得到木质素的热失重过程及热解过程气相产物的析出规律，从而推测官能团与气相产物析出的关联关系，同时研究了升温速率、不同掺混比及碱金属盐添加等因素对木质素热解过程及气体产物的影响。木质素的TG-FTIR实验研究结果表明：木质素热解过程DTG曲线出现两个明显的失重峰，升温至900℃范围内失重率为53%。在气相产物的红外谱图中，发现木质素热解的主要气相产物为CO、CO2、CH4及一些有机碳水化合物。CO2呈现两个析出峰：低温段（250450℃）、高温段（650750℃）。低温段CO2的生成主要是由于羰基C=O和醚键C-O的断裂。而CO在350450℃有少量气体产生，主要源于醚键的断裂，在大于600℃大量生成，主要是二芳基醚的分解。CH4的析出则集中在300600℃区间内...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 生物质资源特点及化学组成
1.2.1 生物质资源及特点
1.2.2 生物质的化学组成
1.3 木质素及其化学结构研究现状
1.3.1 木质素资源的利用现状
1.3.2 木质素的化学结构
1.3.3 木质素热裂解研究进展
1.3.4 纤维素与半纤维素热裂解研究进展
1.4 课题研究的主要内容及方法
第2章 实验仪器与实验方法
2.1 实验样品及实验方法
2.1.1 实验样品及分析
2.1.2 生物质化学组成测定
2.1.3 焦样制备
2.2 实验仪器及操作
2.2.1 热重红外联用仪
2.2.2 傅里叶红外光谱分析
2.3 实验目的及方案
2.4 本章小结
第3章 木质素热解过程中气相产物的释放特性
3.1 木质素单独热解的热重分析
3.2 木质素热解气相产物的 FTIR 分析
3.2.1 气相产物三维红外分析
3.2.2 气相产物的释放特性
3.3 木质素半焦结构的演化
3.3.1 木质素半焦的制备
3.3.2 木质素 FTIR 分析
3.3.3 木质素半焦表面官能团演化规律
3.4 本章小结
第4章 木质素热解的 TG-FTIR 分析
4.1 升温速率对木质素热解的影响
4.1.1 升温速率的影响
4.1.2 升温速率对气相产物析出的影响
4.2 碱金属盐对木质素热解的影响
4.2.1 碱金属盐的影响
4.2.2 碱金属盐对气相产物析出的影响
4.3 纤维素掺混比对木质素热解的影响
4.3.1 纤维素掺混比的影响
4.3.2 纤维素掺混比对气相产物析出的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素与木质素共热解试验及动力学分析[J]. 金湓,李宝霞. 化工进展. 2013(02)
[2]木质素慢速热解机理[J]. 程辉,余剑,姚梅琴,许光文. 化工学报. 2013(05)
[3]木质素酚醛树脂的研究进展[J]. 张学科,刘文俊,朱明华,张宝友,孟令君,项凤影,高悦. 植物研究. 2012(06)
[4]植物半纤维素结构研究进展[J]. 余紫苹,彭红,林妲,阮榕生,王娜,胡铮,刘玉环,张锦胜. 高分子通报. 2011(06)
[5]酸水解木质素的结构及热解产物分析[J]. 张斌,武书彬,阴秀丽,吴创之,邱泽晶,马隆龙. 太阳能学报. 2011(01)
[6]生物质半纤维素稀酸水解反应[J]. 金强,张红漫,严立石,黄和. 化学进展. 2010(04)
[7]碱金属盐对生物质三组分热解的影响[J]. 杨海平,陈汉平,杜胜磊,陈应泉,王贤华,张世红. 中国电机工程学报. 2009(17)
[8]稻草和玉米秆热解气体产物的释放特性及形成机理[J]. 付鹏,胡松,孙路石,向军,陈巧巧,杨涛,张军营. 中国电机工程学报. 2009(02)
[9]纤维素热裂解过程中活性纤维素的生成和演变机理[J]. 刘倩,王树荣,王凯歌,郭秀娟,骆仲泱,岑可法. 物理化学学报. 2008(11)
[10]工业碱木素热裂解特性研究[J]. 武书彬,向冰莲,刘江燕,郭伊丽,孙润仓. 北京林业大学学报. 2008(05)
博士论文
[1]半纤维素—壳聚糖基生物功能材料研究及其应用[D]. 吴述平.武汉大学 2014
[2]纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D]. 黄金保.重庆大学 2010
[3]生物质热解气化气相产物释放特性和焦结构演化行为研究[D]. 付鹏.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]木质素模型化合物热解的微观机理研究[D]. 黄晓露.重庆大学 2012
[2]木质素热裂解行为的试验研究[D]. 王凯歌.浙江大学 2010
[3]木质素催化热解转化轻质芳烃的研究[D]. 李崇武.天津科技大学 2006
本文编号：3216745
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 生物质资源特点及化学组成
1.2.1 生物质资源及特点
1.2.2 生物质的化学组成
1.3 木质素及其化学结构研究现状
1.3.1 木质素资源的利用现状
1.3.2 木质素的化学结构
1.3.3 木质素热裂解研究进展
1.3.4 纤维素与半纤维素热裂解研究进展
1.4 课题研究的主要内容及方法
第2章 实验仪器与实验方法
2.1 实验样品及实验方法
2.1.1 实验样品及分析
2.1.2 生物质化学组成测定
2.1.3 焦样制备
2.2 实验仪器及操作
2.2.1 热重红外联用仪
2.2.2 傅里叶红外光谱分析
2.3 实验目的及方案
2.4 本章小结
第3章 木质素热解过程中气相产物的释放特性
3.1 木质素单独热解的热重分析
3.2 木质素热解气相产物的 FTIR 分析
3.2.1 气相产物三维红外分析
3.2.2 气相产物的释放特性
3.3 木质素半焦结构的演化
3.3.1 木质素半焦的制备
3.3.2 木质素 FTIR 分析
3.3.3 木质素半焦表面官能团演化规律
3.4 本章小结
第4章 木质素热解的 TG-FTIR 分析
4.1 升温速率对木质素热解的影响
4.1.1 升温速率的影响
4.1.2 升温速率对气相产物析出的影响
4.2 碱金属盐对木质素热解的影响
4.2.1 碱金属盐的影响
4.2.2 碱金属盐对气相产物析出的影响
4.3 纤维素掺混比对木质素热解的影响
4.3.1 纤维素掺混比的影响
4.3.2 纤维素掺混比对气相产物析出的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素与木质素共热解试验及动力学分析[J]. 金湓,李宝霞. 化工进展. 2013(02)
[2]木质素慢速热解机理[J]. 程辉,余剑,姚梅琴,许光文. 化工学报. 2013(05)
[3]木质素酚醛树脂的研究进展[J]. 张学科,刘文俊,朱明华,张宝友,孟令君,项凤影,高悦. 植物研究. 2012(06)
[4]植物半纤维素结构研究进展[J]. 余紫苹,彭红,林妲,阮榕生,王娜,胡铮,刘玉环,张锦胜. 高分子通报. 2011(06)
[5]酸水解木质素的结构及热解产物分析[J]. 张斌,武书彬,阴秀丽,吴创之,邱泽晶,马隆龙. 太阳能学报. 2011(01)
[6]生物质半纤维素稀酸水解反应[J]. 金强,张红漫,严立石,黄和. 化学进展. 2010(04)
[7]碱金属盐对生物质三组分热解的影响[J]. 杨海平,陈汉平,杜胜磊,陈应泉,王贤华,张世红. 中国电机工程学报. 2009(17)
[8]稻草和玉米秆热解气体产物的释放特性及形成机理[J]. 付鹏,胡松,孙路石,向军,陈巧巧,杨涛,张军营. 中国电机工程学报. 2009(02)
[9]纤维素热裂解过程中活性纤维素的生成和演变机理[J]. 刘倩,王树荣,王凯歌,郭秀娟,骆仲泱,岑可法. 物理化学学报. 2008(11)
[10]工业碱木素热裂解特性研究[J]. 武书彬,向冰莲,刘江燕,郭伊丽,孙润仓. 北京林业大学学报. 2008(05)
博士论文
[1]半纤维素—壳聚糖基生物功能材料研究及其应用[D]. 吴述平.武汉大学 2014
[2]纤维素快速热解机理的分子模拟研究[D]. 黄金保.重庆大学 2010
[3]生物质热解气化气相产物释放特性和焦结构演化行为研究[D]. 付鹏.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]木质素模型化合物热解的微观机理研究[D]. 黄晓露.重庆大学 2012
[2]木质素热裂解行为的试验研究[D]. 王凯歌.浙江大学 2010
[3]木质素催化热解转化轻质芳烃的研究[D]. 李崇武.天津科技大学 2006
本文编号：3216745
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