论文部分内容阅读
在化石能源紧缺与环境问题告急的双重压力下,生物质资源的开发与利用受到全人类的关注和重视。水热转化是一种绿色、高效、有应用前景的生物质降解技术,而木质素的水热转化可以得到富含酚类化合物的液化产物,酚类化合物又是一种重要的化工原料。本论文以杉木酶解/温和酸水解木质素(EMAL)和杉木碱木质素为原料,探讨不同水热条件下两种杉木木质素水热解聚及其产物形成特性,为木质素实现转化为高附加值化学品与高品位液体燃料奠定理论基础。本文借助GC-MS、GC-FID、LC-HRMS、元素分析和FTIR等分析手段,探讨EMAL和碱木质素结构的差异,以及反应温度和保留时间对两种木质素水热解聚及其产物形成的影响。结果表明：EMAL热值比碱木质素要低,分子量比碱木素高。在250℃～350℃条件下,EMAL和碱木质素的液相产物得率、碳基转化率和能量转化率随温度升高先增后降,且在325℃时最高。此时,液相产物得率分别达40.38%、63.57%。碱木质素的液相产物分子量分布比EMAL低。水热转化过程中,木质素发生脱羰基、脱甲基以及脱烷基反应。当温度达到350℃时,木质素缩合、炭化严重。在0-60min的保留时间下,两种木质素反应后液相产物得率均在反应30min时达峰值。保留时间为60min时,碱木质素与EMAL的主要单酚类物质总收率最高分别为91.37、43.27 mg·g-1。反应后所得固相产物发生去氧化反应,能量密度得到提升。在反应60min时,固相产物中仍有木质素结构存在,不是完全意义上的焦炭。此外,本文还研究了木质素在甲酸/甲酸盐及Ru/C共催化条件下的水热解聚特性。结果表明：在甲酸及Ru/C的共催化体系中,碱木质素具有较好催化降解效果。且在甲酸添加量为0.8mol·L-1、350℃时有更高的单酚类物质得率。L1、L2与L3为碱木质素的三种不同分子级分,三者重均分子量分别为：16115、14218、11001。其中,L1的热值最高,含有羟基最多,对水热解聚反应液相产物的贡献最多,所得单酚类物质最多,可达112.71 mg·g-1。愈创木酚与4-甲基愈创木酚在所得单酚类物质中含量较多,最高可分别达35.38与35.52 mg·g-1。对木质素进行分级分离处理,有利于液化效率以及单酚类物质得率的进一步提高。