SO42--TI-MCM-41催化水解生物質(zhì)及其動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、中圖分類號(hào)Q魚(yú)箜：12UDC28碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q三三密級(jí)公玨S042／TiMCM41催化水解生物質(zhì)及其動(dòng)力學(xué)研究BiomasshydrolysisbyusingS042／TiMCM41ascatalystandthestudyofkinetics作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：論文答辯日期迦縫f≥l鐘馨化學(xué)工程與技術(shù)化學(xué)工程化學(xué)化工學(xué)院蔣崇文副教授答辯委員會(huì)主席中南大學(xué)2014年5月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘

2、要S042／TiMCM41催化水解生物質(zhì)及其動(dòng)力學(xué)研究摘要：生物質(zhì)是自然界可再生的巨大能源寶庫(kù)，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)資源已成為世界可再生能源研究的熱點(diǎn)。固體酸催化劑易與產(chǎn)物分離、能回收重復(fù)利用和催化活性高等特點(diǎn)，用來(lái)催化水解生物質(zhì)獲取平臺(tái)化合物是生物質(zhì)能源化利用的重要方法。生物質(zhì)催化水解動(dòng)力學(xué)方面的研究較多，但涉及其固液非均相反應(yīng)本質(zhì)的動(dòng)力學(xué)研究較少。本文以CTAB為模板劑、硅酸鈉為硅源、硫酸鈦為鈦源，制備了一種S042／TiMCM41介孔分

3、子篩，并通過(guò)XRD、BET、TEM等表征手段證實(shí)了其介孔結(jié)構(gòu)，以其為固體酸催化劑，催化水解纖維素及半纖維素，并分別研究了其宏觀水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。對(duì)于纖維素水解過(guò)程，根據(jù)其固液非均相反應(yīng)本質(zhì)，對(duì)纖維素顆粒采用縮粒模型原理及高分子降解機(jī)理，建立了一種改進(jìn)型的動(dòng)力學(xué)模型。經(jīng)擬合對(duì)比，結(jié)果證實(shí)本文所提出的動(dòng)力學(xué)模型與本文的實(shí)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)相吻合，另外與公開(kāi)文獻(xiàn)中提供的固體酸催化纖維素水解動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)比較，結(jié)果表明本文所提出的模型具有良好的普適性。對(duì)于

4、半纖維素水解過(guò)程，根據(jù)高分子降解機(jī)理，提出了一項(xiàng)類似的動(dòng)力學(xué)模型，同樣能與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，引證公開(kāi)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)表明本文所使用的催化劑對(duì)水解纖維素和半纖維素具有良好的催化性能。根據(jù)本文所提出的生物質(zhì)水解動(dòng)力學(xué)模型，以纖維素水解過(guò)程為例，模擬了理想條件下，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置在間歇反應(yīng)及連續(xù)反應(yīng)的中各工藝條件對(duì)反應(yīng)程度的影響，并得出5羥甲基糠醛產(chǎn)出最高的優(yōu)化工藝條件：進(jìn)出料流率為00046L／min，投料液固比為O03004，反應(yīng)溫度為473—48