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文檔簡介
1、玉米秸稈年產(chǎn)量巨大,目前全國很多地方均存在秸稈焚燒等造成污染的現(xiàn)象。這一方面影響了大氣質(zhì)量,造成PM2.5的升高,危害了人民的生活健康,另一方面也是對玉米秸稈這一生物質(zhì)資源的浪費(fèi)。玉米秸稈中含有大量的可再生資源,如木質(zhì)素、纖維素以及半纖維素。目前,國內(nèi)外已有大量研究,針對如何利用玉米秸稈,實現(xiàn)生物質(zhì)固廢的資源化利用。但是在玉米秸稈中,木質(zhì)素與纖維素和半纖維素等組分相互聯(lián)系復(fù)雜緊密,使得從玉米秸稈中獲取單一組分變得困難,進(jìn)而影響玉米秸稈高
2、值化轉(zhuǎn)化的發(fā)展。采用物理化學(xué)的方法確實可以破壞玉米秸稈的內(nèi)部結(jié)構(gòu),有利于后續(xù)工藝中對于玉米秸稈中可用組分的利用;然而這些方法大多工藝條件嚴(yán)苛,這些方法的使用同時會造成二次污染。
基于降低工藝能耗、減少工藝污染以及提升生物質(zhì)材料加工效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量的考慮,依據(jù)綠色化學(xué)的理念,本文在玉米秸稈處理加工工藝的研究中,設(shè)計合成了負(fù)載型固體堿催化劑;通過研究和優(yōu)化固體催化方法,開發(fā)了合理的玉米秸稈分級蒸煮的預(yù)處理工藝;構(gòu)建了理化性質(zhì)完備
3、的離子液體溶劑體系,以此為基礎(chǔ)研究提取預(yù)處理后玉米秸稈中的纖維素,其中主要研究成果如下:
?。?)以介孔材料γ-Al2O3和SBA-15為載體,通過不同負(fù)載手段實現(xiàn)了MgO在載體材料上的負(fù)載,并通過 X射線粉末衍射等表征手段,分析了所制備催化劑的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。確定了負(fù)載型固體堿催化劑的最佳制備方法是負(fù)壓浸漬法,其制備過程的最優(yōu)工藝參數(shù)如下:MgO負(fù)載量為20%;煅燒溫度為500℃;煅燒時間為6h;催化劑載體選擇SBA-15介孔
4、分子篩。
?。?)利用所制備的負(fù)載型固體堿催化劑,通過高溫蒸煮反應(yīng),催化玉米秸稈中各組分的降解,并考察各種反應(yīng)條件對玉米秸稈預(yù)處理效果的影響。通過使用紅外光譜儀、固體超導(dǎo)核磁等大型儀器,對經(jīng)過預(yù)處理的玉米秸稈進(jìn)行表征分析,研究了其理化性質(zhì),分析了其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化;對玉米秸稈的降解產(chǎn)物進(jìn)行了檢測分析,推測玉米秸稈的內(nèi)部組分在催化過程中的可能反應(yīng)路徑。設(shè)計了玉米秸稈的分級蒸煮工藝。其中,設(shè)定一級蒸煮溫度為170℃,設(shè)定蒸煮時間為60
5、min;二級蒸煮反應(yīng)中,設(shè)定反應(yīng)溫度170℃、反應(yīng)時間300min,添加10%的負(fù)載型固體堿催化劑MgO/SBA-15。一級蒸煮后玉米秸稈中半纖維素含量大幅減少;二級蒸煮反應(yīng)中,木質(zhì)素發(fā)生了明顯的降解反應(yīng),蒸煮后得到的玉米秸稈富含纖維素成分。
(3)構(gòu)建了[AMIM]Cl/DMSO和[AMIM]Cl/DMI兩種離子液體溶劑體系,研究了溫度等客觀條件對離子液體溶劑體系理化性質(zhì)的影響,以及溶劑體系對于纖維素的溶解效果。研究了80℃
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