【摘要】：生物質(zhì)具有可再生性、環(huán)境友好性與資源豐富等特點,開發(fā)利用生物質(zhì)能具有重要意義。生物質(zhì)通過熱解可以獲得具有重要用途的生物油,為了克服生物油存在含氧量高、酸性強等問題,本文進行了甲酸鈣預(yù)處理生物質(zhì)三組分及生物質(zhì)的熱解實驗,研究甲酸鈣預(yù)處理對生物質(zhì)熱解特性的影響。首先,以生物質(zhì)三組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)與4種生物質(zhì)(玉米稈、稻稈、麥稈與木屑)為原料,對其進行甲酸鈣預(yù)處理,通過傅里葉紅外分析方法,研究甲酸鈣預(yù)處理對其官能團結(jié)構(gòu)的影響。傅里葉紅外分析顯示生物質(zhì)具有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的綜合特征。經(jīng)甲酸鈣預(yù)處理后,表征β糖苷鍵和C-OH官能團的振動吸收峰減弱,乙�；倌軋F消失,纖維素和半纖維素的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響,木質(zhì)素苯環(huán)結(jié)構(gòu)基本未受影響；而且甲酸鈣預(yù)處理生物質(zhì)中出現(xiàn)明顯的羧酸根官能團。其次,在管式爐上進行了甲酸鈣預(yù)處理纖維素、半纖維素和木質(zhì)素樣品的熱解實驗,考察甲酸鈣預(yù)處理對三組分熱解特性的影響。結(jié)果顯示,在三組分的熱解產(chǎn)物中,纖維素的生物油產(chǎn)率最高,木質(zhì)素的半焦產(chǎn)率最高,三組分的最大生物油產(chǎn)率分別為0.613、0.395與0.373(g/g)。隨著溫度升高,三組分的半焦產(chǎn)物產(chǎn)率逐漸減少,氣體產(chǎn)率逐漸增加,生物油產(chǎn)率先增加后減少。甲酸鈣預(yù)處理使得三組分的半焦與氣體產(chǎn)率增加,生物油產(chǎn)率減少,最大生物油產(chǎn)率較原樣分別減少19.1%、6.1%與37.3%；并且甲酸鈣預(yù)處理未改變?nèi)M分熱解產(chǎn)物隨溫度的變化規(guī)律。甲酸鈣預(yù)處理抑制了纖維素生物油中左旋葡聚糖與糠醛的生成,促進了羥基丙酮和乙酸的產(chǎn)生：明顯減少了半纖維素生物油中乙酸、糠醛的含量,增加了環(huán)戊烯酮式等酮類物質(zhì)的含量,其生物油酸性也顯著減弱,pH值由1.1-1.4增加到4.2～4.7;導(dǎo)致木質(zhì)素生物油中苯酚含量增加,并且促進了脫甲氧基反應(yīng),使得甲氧基取代基苯酚含量下降較多。最后,在管式爐上進行了甲酸鈣預(yù)處理玉米稈、稻稈、麥稈和木屑樣品的熱解實驗,研究了甲酸鈣對生物質(zhì)熱解特性的影響。結(jié)果表明：4種生物質(zhì)中,木屑的生物油產(chǎn)率最大,達到0.496(g/g)；玉米稈生物油產(chǎn)率達到0.447(g/g),高于其它2種秸稈類生物質(zhì)。甲酸鈣預(yù)處理使得4種生物質(zhì)的半焦和氣體產(chǎn)率增加,生物油產(chǎn)率減少。相比于秸稈類生物質(zhì),木屑的生物油中含有糖類物質(zhì),且苯酚類物質(zhì)含量也較高。甲酸鈣預(yù)處理明顯減少了生物油中乙酸、丙酸、糠醛與左旋葡聚糖的含量,增加了羥基丙酮與環(huán)戊烯酮式等酮類物質(zhì)的含量。同時,甲酸鈣預(yù)處理明顯減弱了生物油的酸性,并且對秸稈類生物質(zhì)的改善作用更加明顯,其中木屑生物油pH值從4.1--4.3增加到5.6-5.8,麥稈從2.4-2.7增加到5.0～5.3。酸洗去灰后麥稈經(jīng)甲酸鈣預(yù)處理后所得生物油酸度進一步減弱。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK6

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本文編號：2617214