基于TGA-GC-MS的葡萄糖及其衍生物熱解試驗(yàn)研究.pdf

1、利用熱解技術(shù)將纖維素類(lèi)生物質(zhì)高效制備生物燃料近年來(lái)成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。纖維素作為生物質(zhì)最主要的組成成分，其熱解特性很大程度上代表了生物質(zhì)整體熱解規(guī)律。然而由于纖維素?zé)峤膺^(guò)程中存在過(guò)多的中間產(chǎn)物及多相反應(yīng)，其熱解機(jī)理至今未能取得共識(shí)。本文以纖維素單體D-葡萄糖作為主要對(duì)象，研究其熱解特性，對(duì)于更好的理解纖維素類(lèi)生物質(zhì)的熱解機(jī)理有著十分重要的意義。
　　本文選取葡萄糖、左旋葡聚糖、羥甲基糠醛和果糖為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用熱重差熱分析儀（T

2、G-DTA）對(duì)樣品熱解過(guò)程的失重和熱流進(jìn)行檢測(cè)，探究各樣品的熱解階段與特性。利用氣體自動(dòng)進(jìn)樣裝置將不同溫度下的熱解揮發(fā)分輸入色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)分析，考察溫度對(duì)熱解產(chǎn)物分布的影響規(guī)律。
　　首先，對(duì)D-葡萄糖進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究。熱解初期，D-葡萄糖發(fā)生劇烈脫水反應(yīng)，接著發(fā)生初步裂解，生成水、糠醛、CO2等產(chǎn)物，其他中間產(chǎn)物會(huì)以液態(tài)形式存在于殘余物質(zhì)中。隨后進(jìn)入熱解主要階段，迅速失重，產(chǎn)物以糠醛、呋喃、甲基呋喃、甲

3、基呋喃甲醛等呋喃類(lèi)物質(zhì)和左旋葡萄糖酮為主。接著，進(jìn)入熱解末期，緩慢失重，生成大量芳香烴類(lèi)物質(zhì)，包括苯、甲苯、苯酚、甲基苯酚、苯并呋喃等，同時(shí)1,4：3,6-二脫水-β-D-吡喃葡萄糖也大量生成。在600℃熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)束階段，熱解產(chǎn)物僅以1,4：3,6-二脫水-β-D-吡喃葡萄糖為主。
　　隨后，對(duì)左旋葡聚糖和羥甲基糠醛進(jìn)行了熱解實(shí)驗(yàn)。兩者在吸熱融化為液態(tài)后，均會(huì)大量蒸發(fā)。接著在熱解主要階段快速失重，隨后在熱解反應(yīng)末期緩慢失重發(fā)生炭化

4、。左旋葡聚糖熱解產(chǎn)物以糠醛、左旋葡萄糖酮、2,5-呋喃二甲醛為主要，而羥甲基糠醛熱主要熱解產(chǎn)物為2,5-呋喃二甲醛、5-甲基-2-呋喃甲醛和糠醛。
　　最后，進(jìn)行了果糖的熱解實(shí)驗(yàn)，果糖熱解初期發(fā)生脫水反應(yīng)，隨后進(jìn)入熱解主要階段，產(chǎn)物包括糠醛、2,5-呋喃二甲醛、5-甲基-2-呋喃甲醛，在緩慢失重階段，則主要生成1-2-呋喃基-乙酮、2-甲基-呋喃和2,5-二甲基-呋喃。最后在高于400℃新生成甲苯、對(duì)二甲苯和2-甲基苯并呋喃為主的