生物质具有可再生和碳中性的优点,其利用符合我国经济社会低碳发展的要求。生物质快速热裂解技术可将生物质转化为一种称之为生物油的初级液体燃料,该技术成为当今世界可再生能源发展领域中的前沿技术之一。生物油的组成非常复杂,稳定性差、腐蚀性强等特点导致生物油燃料特性较差,与常规化石燃油不互溶,难以直接高端利用。因此,生物油需经过精制改性才有可能替代柴油汽油等使用。本文针对生物油由多羟基化合物组成的特点,利用钨磷酸酸式铯盐为固体酸催化剂,首次在生物油的烯烃改性精制这个全新的领域中作了探索性研究,目的是将生物油转化成酸性低、疏水性强和热值高的含氧液态燃料；由于目前传统的生物油精制方法都还处在实验室研究阶段,还需要很长的时间才会有实质性的工业化成果出现,而钙基改性生物油(CEBs)的开发将生物油的高含酸量的劣势转变为优势,能将生物油的能源利用与工业用烟气脱硫脱硝剂集于一体,有可能成为未来煤炭清洁燃烧的一种主流技术,也将是实现生物油大规模工业化应用的最直接途径。本研究选用自制的蒙脱土K-10负载30% Cs2.5H0.5PW12O40(30% Cs2.5/K-10),和商业Amberlyst15为固体酸催化剂,采用C8烯烃(1-辛烯和2,4,4-三甲基戊烯)开展生物油的改性精制研究。双组分生物油模型化合物研究表明30%Cs2.5/K-10和Amberlyst15具有较高的催化活性和催化选择性,苯酚的烷基化反应可以和烯烃的乙酰化、水合等反应同步进行,分别生成烷基化苯酚、乙酸辛基酯和辛醇等,羟基丙酮和呋喃类等化合物易导致催化剂的失活。在生物油多组分模型混合物的烯烃改性研究中发现,烯烃水合生成相应的醇是主要反应,伴随着水合反应发生的为乙酸和甲醇的酯化反应；30% Cs2.5/K-10和Amberlyst 15在多组分模型化合物混合体系中都表现出较低的催化活性,Amberlyst 15在100℃左右和有水存在体系中分解丢失。生物油的烯烃改性精制研究发现只有生物油中的水在酸催化下与烯烃发生水合反应,这可以将生物油中不可燃的水转化成可燃的醇,没有其他组分参与烯烃的改性反应；由于生物油的热稳定性很差,酸催化精制过程中大量的缩聚反应伴随着烯烃水合反应的发生,这使得生物油经过双液相烯烃改性精制反应后含水量升高；生物油与1-辛烯在碳酸二乙酯溶液中实现的单液相精制反应效果明显好于无溶剂存在下的双液相精制效果,如100℃C时,单液相精制生物油含水量在1-辛烯和碳酸二乙酯的共同作用下下降了73.2%,热值提高了8.3%；提高温度有利生物油的烯烃改性精制；单液相改性的生物油可以作为燃油直接使用或代替纯的DEC作为含氧燃料添加剂使用；利用DEC分离分级生物油可以提高生物油的能源利用和提取化工产品相结合的经济可行性；大孔强酸酸性阳离子树脂Amberlyst 15在生物油中的催化活性要好于30% Cs2.5/K-10,但在使用过程中易发生溶胀而分解流失。钙基改性生物油(CEBs)可以直接应用于燃油锅炉,有研究表明CEBs煅烧过程析出的有机气体CnHm在合适的气氛下有明显的脱硝效果,而煅烧后形成的多孔CaO具有很高的活性,能够有效地脱除SO2气体,生产成本远低于工业用醋酸钙或醋酸钙镁等有机钙盐。本研究通过添加不同量的Ca(OH)2到生物油中得到不同性质的CEB,比较了CEBs与有机钙盐醋酸钙(CA)的煅烧分解特性,采用Coats-Redfern和Doyle两种积分方程对样品分解的动力学数据进行了估算,结论认为分别在pH为8和10两个条件下得到的CEB8和CEB10可以直接以液态的形式喷入燃煤炉膛,实现能源利用与脱硫脱硝剂的结合；CEBs的热分解过程与CA的很相似,可以分为四个阶段：第一阶段主要为样品中水分的丢失；第二阶段主要为CEBs中轻质组分的燃烧以及重质有机组分的炭化；第三阶段也就是有机钙盐的分解生成CaC03,伴随着一些炭化有机物的燃烧；第四个阶段主要就是CaC03分解生成CaO的过程；生物油中含有的碱金属元素可以加速CaC03的分解以及CaO的烧结,使得CEB的分解煅烧速率要快与CA。CEBs分解得到的多孔CaO的比表面积要小于CA分解得到的CaO,但前者孔隙率大于后者；CEBs煅烧后形成的多孔CaO的比表面积和孔隙率都随CEBs中钙含量的增加而下降。动力学数据表明样品热分解的第二、三个阶段的分解是以成核和核生长为控制步骤的A1机理进行的,多孔CaO的生成是这一机理最直接的证明；除CEB12外的样品的热分解第四阶段是以球形对称三维相界面反应为控制步骤的R3机理,由于CEB12含有很多未反应的Ca(OH)2,导致CEB12在该阶段的分解还是以成核和核生长为控制步骤的A1机理进行。