竹柳堿木素水熱轉(zhuǎn)化研究.pdf

1、隨著人類生態(tài)文明的建設(shè)，環(huán)境保護(hù)越來越受到我們的重視。原有舊能源釋放出大量的二氧化碳、微塵和少量的氮硫化合物，這些釋放物破壞了大氣質(zhì)量，損害了人類的健康生活。因此，本文針對這一問題，立足造紙行業(yè)的污染特點(diǎn)，尋找一種可以替代舊能源體系的新能源。本文利用核磁和紅外光譜表征了黑液堿木素的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，研究了黑液堿木素水熱轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和添加四種催化劑的黑液堿木素水熱轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)物生物油分析結(jié)果表明堿木素降解產(chǎn)物主要是各種酚類化合物。
　　本研究

2、主要內(nèi)容包括：⑴沒有添加催化劑的堿木素水熱轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，研究了產(chǎn)物分布與實(shí)驗(yàn)變量反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間的內(nèi)在聯(lián)系。堿木素水熱降解產(chǎn)物包含苯酚、愈創(chuàng)木酚、紫丁香酚、香草醛、3-甲氧基-1，2-苯二酚、3，5-二甲氧基-4-苯甲醇、2-甲氧基-4-丙基苯酚、3-羥基-4-甲氧基苯基乙酮。反應(yīng)溫度從280℃到330℃，反應(yīng)時間30 min-70 min。結(jié)果表明，堿木素降解產(chǎn)物生物油得率的最佳反應(yīng)溫度是300℃，最優(yōu)反應(yīng)時間是60 min，生物油得率

3、93％。此外，添加乙醇作為溶劑的反應(yīng)，隨著乙醇用量的增長，生物油得率曲線直線下降。由生物油各種組分定量分析可知，從反應(yīng)溫度上看，愈創(chuàng)木酚、苯酚、紫丁香酚定量值在310℃取最優(yōu)值。3-甲氧基-1，2-苯二酚定量值隨溫度升高變化范圍很小。從反應(yīng)時間上看，苯酚和3-甲氧基-1，2-苯二酚含量隨時間的延長變化幅度很小，兩者數(shù)值基本固定在0.20 mg/g。愈創(chuàng)木酚和紫丁香酚最佳定量值在60 min，前者含量值是1.7908 mg/g，后者含量值

4、是2.0237 mg/g。由生物碳紅外分析可知，溫度變化對生物碳官能團(tuán)結(jié)構(gòu)沒有影響，但隨反應(yīng)時間的延長，生物碳中各種苯環(huán)化合物含量增加。⑵添加催化劑Pt/C，堿木素降解產(chǎn)物組分中含有堿木素苯環(huán)結(jié)構(gòu)被氧化斷裂生成的小分子量的3-呋喃甲醛以及沒有添加催化劑的堿木素水熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。對產(chǎn)物定量分析可知，5-甲基-2-呋喃甲醛在220℃時沒有檢測到，之后含量保持在0.06mg/g基本不變。苯酚在220℃時定量值是0.0470 mg/g，在250℃之

5、后，含量穩(wěn)定在0.15 mg/g左右。愈創(chuàng)木酚含量與實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度正相關(guān)，在280℃時最佳值是0.3932 mg/g。隨著反應(yīng)溫度的增加，紫丁香酚含量也逐步增加，在280℃時達(dá)到最大值0.50mg/g。⑶添加催化劑Pd/C，堿木素降解產(chǎn)物組分與添加催化劑Pt/C降解產(chǎn)物組分相似。由產(chǎn)物的定量分析可知，隨著反應(yīng)溫度的升高，愈創(chuàng)木酚含量先增加后減少，在280℃時取得最大值3.37 mg/g，之后其含量減少。紫丁香酚在實(shí)驗(yàn)中含量一直很高，300

6、℃時達(dá)到最大值21.26 mg/g。4-羥基-3，5-二甲氧基苯甲醛含量和4-羥基-3，5-二甲氧基苯乙酮含量隨著反應(yīng)溫度的增加先增加后降低，4-羥基-3，5-二甲氧基苯甲醛含量在260℃時達(dá)到最大值7.46mg/g，4-羥基-3，5-二甲氧基苯乙酮含量在280℃時有最大值是3.85 mg/g。⑷添加催化劑Pd-Ru/C，堿木素降解產(chǎn)物組分與沒有添加催化劑的水熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)物相似。由產(chǎn)物定量分析可得，紫丁香酚和愈創(chuàng)木酚含量隨著溫度的增加而

7、增加，紫丁香酚在300℃時達(dá)到最大值19.70 mg/g，愈創(chuàng)木酚在300℃時達(dá)到最大值5.54 mg/g。隨著反應(yīng)溫度的增加，4-羥基-3，5-二甲氧基苯甲醛含量先增加后降低，最優(yōu)反應(yīng)溫度是280℃。4-羥基-3，5-二甲氧基苯乙酮含量與反應(yīng)溫度之間沒有有規(guī)律的聯(lián)系。⑸添加催化劑Pt/Al2O3，堿木素降解產(chǎn)物組分和沒有添加催化劑的水熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)物相似。由產(chǎn)物定量分析可知，紫丁香酚和愈創(chuàng)木酚含量隨著反應(yīng)溫度的升高逐漸升高，愈創(chuàng)木酚含量