超临界乙醇系统提质木焦油的温度影响

木焦油是生物质热解气化过程中产生的副产物。超临界乙醇提质木焦油能够有效降低木焦油的分子量,有利于木焦油的进一步利用。以湖北鄂州生物质热解多联产示范基地的木焦油为原料,在高温高压反应釜上深入研究反应温度对超临界乙醇系统在氢气氛围下提质木焦油的影响,其中反应温度分别为280,300,320,340℃。采用气相色谱法以及气相色谱-质谱联用、液相色谱法对原料和热解产物进行分析。采用固定床模拟GC-MS气化室的实验,定义吹扫出去的成分为轻质油组分,残留的成分为重质油组分。结果表明,在超临界乙醇系统下,木焦油的绝大部分转化为液体产物,只有少量的固体与气体产物,其中反应温度为320℃时液体产率最高。从280℃到320℃,CO与CO_2的总含量所占比例逐渐降低;从320℃到340℃,其比例略有上升。固定床模拟GC-MS气化室实验数据表明,超临界乙醇系统对木焦油有明显的提质效果,提质后轻质组分明显增多。且反应温度对提质效果有明显的影响:从280℃到320℃,轻质油组分不断上升,重质油组分不断下降;而从320℃到340℃,轻质油组分下降,重质油组分上升。液相色谱分析结果表明提质后平均分子量和分散度均有下降:从280℃到320℃,分子量分布曲线不断变窄,大分子物质减少;从320℃到340℃,分子量分布曲线变宽,大分子物质增多。提质后的有机成分也发生了明显变化,结合GC-MS数据,反应温度为320℃时酚类物质含量最多,利于木焦油的进一步利用。     

离子液体催化文冠果种仁油超临界甲醇酯交换法制备生物柴油

利用[C4MIm]HSO4离子液体为催化剂,对其催化文冠果种仁油超临界甲醇酯交换法制备生物柴油进行了研究.考察了醇油摩尔比、反应温度、反应时间、反应压力、催化剂用量及催化剂重复使用对酯交换反应的影响.结果表明,在300℃,醇油摩尔比42∶1,反应时间25 min,反应压力11 MPa,催化剂用量为0.5wt％的优化工艺条件下,产物中甲酯收率可达92.33％,催化剂可重复多次使用.     

温度对马尾松热解产物产率和特性的影响

马尾松Pinus massoniana是中国重要的速生人工林树种。采用热化学转化法,可制取生物质燃气、生物质炭和生物油等高品质燃料。采用固定床热解反应器,开展了热解温度（400,500,600和700 ℃）对马尾松慢速热解过程产物产率和基本特性的影响研究。结果表明:随着反应温度的升高,气体产率逐渐增加,炭产率和生物油产率逐渐减少;在700 ℃时,可燃气的最高热值为12.11 MJN－1m－3,气体成分及其体积分数为二氧化碳CO2（24.00%）,一氧化碳CO（25.00%）,甲烷CH4（15.50%）,氢气H2（25.50%）和烃类气体CnHm（2n4）（0.97%）;炭的最高低位热值和比表面积分为31.8 MJkg－1和536.13 m2g－1;生物油中乙酸（5.30%）,1-羟基-2-丁酮（4.11%）,乙酰甲醇（8.46%）,苯酚（2.66%）和甲基苯酚（3.87%）的相对含量最高。图3表3参18     

基于酸催化的餐饮业废弃油脂与醇类酯化反应试验研究

为确定酸催化餐饮业废弃油脂(地沟油)与醇类酯化反应的最佳反应条件,以浓H2SO4为催化剂对其酯化反应进行了正交试验。结果表明:与甲醇的最佳反应条件为温度70℃,油醇摩尔比1∶40,浓H2SO4质量分数7%,反应时间6 h;级差分析表明影响产率的因素依次为,油醇摩尔比>反应时间>浓H2SO4质量分数>反应温度。与乙醇的最佳反应条件为温度80℃,油醇摩尔比1∶30,浓H2SO4质量分数5%,反应时间6 h;影响产率的因素依次为,油醇摩尔比>反应温度>浓H2SO4质量分数>反应时间。浓H2SO4作催化剂时甲醇和乙醇均可作为反应醇。考虑到甲醇具有很强的极性和活性,且价格较乙醇便宜,在实际生产中可选用甲醇作为反应物。     

棉籽油制备生物柴油的工艺条件优化研究

以棉籽油与甲醇为原料,在催化剂(NaOH)的作用下,通过甲醇酯交换反应制备生物柴油。采用单因素和正交试验,考察醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间对生物柴油收率的影响。确定最佳反应条件为醇油比6:1,催化剂用量1.1%,反应温度55℃,反应时间55min。在此条件下,产率不低于95.89%。     

利用乙醇自催化法提取棉秆中的木质素

采用乙醇自催化法提取棉秆中的木质素,考察了乙醇浓度、反应温度、反应时间、棉秆-乙醇的固液比等因素对木质素产率的影响规律.确定了乙醇自催化法提取棉秆中木质素的最优提取条件为:乙醇浓度为75％,反应时间为3h,反应温度为200℃,棉秆-乙醇固液比为1g∶6mL.在此条件下所得木质素的产率最高,为47.0％.     

利用植物油生产优质可降解新能源——生物柴油的研究

研究了利用碱性催化剂催化食用大豆油转酯化反应生产生物柴油的工艺过程。详细研究了甲醇浓度、催化剂浓度、反应时间、温度、搅拌强度对生物柴油产率的影响 ,并对产物的成分进行了分析。结果表明 ,反应温度 5 0～ 6 0℃ ,碱性催化剂浓度为 1 0 % (wt% ) ,油醇的摩尔比为 1∶6 ,反应时间约 2 0min ,搅拌强度尽量 6 0 0r/min以上 ,反应的转化率最高可达到 93%。     

葵花油制备生物柴油的反应条件研究

以葵花油为原料、均相碱为催化剂,通过酯交换法制取生物柴油,并考察了不同催化剂使用、油醇摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度对生物柴油产率的影响。通过正交试验得出葵花油与甲醇酯交换反应的最优条件是油醇摩尔比为1∶6,甲醇钠催化剂用量为油重的1.5%,反应温度为70℃,反应时间为70 min。测定制得的生物柴油部分理化指标均符合GB/T20828—2007《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》国家标准。     

生物炭和乙醇改性生物炭对铜的吸附研究

为研究生物炭和乙醇改性生物炭的特性及其对铜的吸附能力,选取小麦秸秆为原料,在300、450、600℃条件下热解制备生物炭,用于研究乙醇改性生物炭的产油率、生物炭和乙醇改性生物炭的表面官能团变化、亲水性能及其对Cu~(2+)的吸附特性。结果表明:乙醇改性生物炭产油率随热解温度升高而增加。生物炭和乙醇改性生物炭不同温度接触角范围为122.6°~89.3°和96.0°~68.7°,乙醇改性生物炭亲水性明显高于未经改性生物炭。生物炭和改性生物炭对Cu~(2+)的吸附符合二级动力学模型,生物炭吸附速率常数达1.535 g·mg~(-1)·h~(-1),乙醇改性生物炭为1.073 g·mg~(-1)·h~(-1)。二者对Cu~(2+)的等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,生物炭和乙醇改性生物炭最大吸附量分别为44.3 mg·g-1和41.7 mg·g-1,说明使用乙醇萃取生物炭生物质油后,仍能保持90%左右的Cu~(2+)吸附效率。     

多金属氧酸盐α-K_7[SiW_9Co_3（OH_2）_3O_（37）]催化降解碱木质素

以keggin结构多金属氧酸盐α-K7[SiW9Co3(OH2)3O37]为催化剂,在乙醇-水溶液中降解麦草碱木质素,通过高效液相色谱和化学官能团测定等手段研究了多金属氧酸盐对麦草碱木质素相对分子质量和反应活性的影响.结果表明,降解后的木质素分散度增大,高相对分子质量部分的木质素质量分数减少,低相对分子质量部分的木质素质量分数增加.反应时间越长碱木质素降解的程度越高,其重均相对分子质量(mw)与数均相对分子质量(mn)最大可降低20.46%和43.27%;降解后木质素的酚羟基与总羟基质量分数均增加,其中总羟基质量分数比原料增加94.80%.     

用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究

利用餐饮业废弃油脂在甲醇气相进料情况下合成生物柴油,研究了反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量和反应时间的变化对合成生物柴油的影响。采用正交试验得出餐饮业废弃油脂酯交换的最佳反应条件为反应温度95℃,醇油摩尔比20∶1,催化剂(AR级浓硫酸)用量7%(占油重的7%,下同),反应时间14 h,在此反应条件下生物柴油产率可达到95%以上。     

玉米秆超临界乙醇解聚产物分析

[目的]研究玉米秆在超临界乙醇条件下的解聚产物。[方法]采用FTIR和GC/MS分析解聚产物。[结果]超临界乙醇解聚产物成分十分复杂,GC/MS分析鉴定出89种有机化合物,其中72种为含氧化合物,主要有酯、酚、醚、酮和醇等,还检测出少量烷烃、烯烃、芳烃、苯硫酚和含氮化合物,反映了解聚产物的高含氧量和低含氮硫量的特性。其中42.7%乙酯类可能是C12-C30的饱和脂肪酸、部分不饱和脂肪酸、邻苯二甲酸或苯丙酸等与乙醇酯化的结果;而22.9%的苯酚和苯二酚类物质、芳烃类及甲氧基苯类物质可能来源于木质素在超临界乙醇中的解聚作用。[结论]玉米秆的超临界乙醇解聚产物成分十分复杂,乙醇参与了玉米秆的超临界解聚反应。     

麦草碱木质素基环氧树脂的合成

以麦草碱木质素为原料,在碱性条件下,与环氧氯丙烷发生反应,生成木质素基环氧树脂,采用红外光谱对其结构进行定性分析,通过盐酸—丙酮测定环氧当量对其进行定量分析。考察了环氧氯丙烷的量,氢氧化钠的用量,反应温度和反应时间对环氧当量值的影响。单因素试验结果得出合成环氧树脂的条件为:环氧氯丙烷与碱木质素的质量比为12∶1,每克木质素用氢氧化钠(质量分数20%)5mL,反应温度80℃,反应时间3h。此时环氧值最大,为0.3623。     

热解温度对玉米秸秆生物炭稳定性的影响

为了探究热解温度对生物炭稳定性的影响,选用玉米秸秆作为生物质原料,分别在300、500、700℃条件下热解制备生物炭。利用元素分析仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征生物炭的结构和性质,采用H_2O_2和K_2Cr_2O_7氧化法测定生物炭的抗氧化能力。结果表明,生物炭的C含量随热解温度的升高而增加,H和O含量以及H/C和O/C之比则随热解温度的升高而降低,说明了生物炭的芳香化程度增加,稳定性增强。FTIR结果表明,随着热解温度的升高,生物炭中的—OH、C—O—C和—CH等不稳定性集团减少甚至消失。TGA分析表明,随着热解温度的增加,生物炭质量损失由42.9%降低至14.67%,其700℃制备生物炭热稳定性最强。H_2O_2和K_2Cr_2O_7抗氧化结果表明,500℃条件下制备的生物炭的碳损失量最低,分别为7.19%和6.02%,其抗氧化能力最强。     

生物质原料及炭化温度对生物炭产率与性质的影响

本研究以竹片、山核桃壳、水稻及油菜秸秆等4种生物质为原料,通过热重分析研究各生物质材料性质与热解特性及生物炭产率之间的关系;并在300～700 ℃下热解6 h制备生物炭,分析生物炭的元素组成及官能团结构。结果表明,在低温段（300～400 ℃）,生物质材料中的纤维素、木质素等组分对生物炭产率影响较明显,木质素含量高的材料产率较高;而400 ℃以上则是灰分含量对生物炭产率影响较大,水稻及油菜秸秆由于灰分含量高,其400 ℃以上的生物炭产率高于竹片及山核桃壳。随着炭化温度的升高,生物炭灰分含量增加,无灰基的碳含量增大,稳定性增强;仅水稻秸秆炭由于灰分含量较高,在高温（500～700 ℃）条件下仍有部分含氧官能团存在。综上,生物炭在一定温度下的产率取决于生物质材料来源,而生物炭的稳定性则主要由炭化温度决定,且温度越高,性质越稳定。     

炭化条件对黑沙蒿生物炭产率的影响

【目的】研究炭化温度、炭化时间和升温速率对沙蒿制备生物炭产率的影响,为沙蒿生物炭的应用提供依据。【方法】通过无氧炭化法,研究不同炭化温度(300,400,500,600,700,800和900℃)、炭化时间(5,15,30,60,90和150min)和升温速率(50,100,150,200和250℃/h)对沙蒿生物炭产率的影响,用傅里叶变换红外光谱仪获得红外光谱图,并据此分析生物炭产率变化的原因。【结果】沙蒿生物炭的产率随着炭化温度升高、炭化时间延长和升温速率的增加而降低。温度从300℃升高至900℃时,生物炭产率降低了75.47%,其中由300℃升高至400℃时降幅最大,为31.90%。由红外光谱图可知,沙蒿生物炭中官能团较炭化前发生变化,主要是由于物料中纤维素或半纤维素、脂肪组分和木质素等组分发生分解和转化;600℃下,炭化时间从5min延长到150min时,生物炭产率降低了6.68%;升温速率从50℃/h增至250℃/h时,生物炭产率降低了5.34%,炭化时间延长和升温速率的升高使木质素在整个生物炭分子中的比例下降,从而使生物炭产率下降。【结论】生物炭产率与炭化温度、炭化时间和升温速率均呈负相关,且炭化温度能够最大程度地影响生物炭产率;造成生物炭产率降低的原因是物料中各组分在不同炭化条件下相继分解和转化。     

微波辅助制备棉籽油生物柴油的研究

[目的]确定微波辅助制备棉籽油生物柴油的最佳条件。[方法]以棉籽油为原料,在微波辅助条件下,将其与甲醇反应制备生物柴油;通过正交试验考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度等条件对酯交换反应的影响,确定最佳反应条件。[结果]影响酯交换反应的因素依次为醇油摩尔比〉催化剂用量〉反应温度〉反应时间;最佳工艺条件为醇油摩尔比7∶1,反应时间3min,反应温度50℃,催化剂用量为原料油质量的1.2%,此条件下生物柴油的得率可达95%以上;该试验所得生物柴油的主要质量指标达到了美国ASTMPS121-99生物柴油的质量标准。[结论]该研究确定了利用棉籽油制备生物柴油的最佳工艺。     

潲水油制备生物柴油工艺的研究

[目的]研究潲水油制备生物柴油的工艺。[方法]以潲水油为原料,研究在NaOH催化作用下与甲醇进行酯换反应制备生物柴油的工艺。[结果]该反应的最佳工艺条件为：醇油摩尔比为7∶1,催化剂用量为原料油质量的1.0%,反应温度为60℃,反应时间为90min;在此条件下原料转化率为86.9%。该生物柴油的主要成分含量高达95.71%。[结论]以潲水油为原料,经预处理后可以制备出性能良好的生物柴油产品。     

栀子油制备脂肪酸乙酯工艺的优化

以栀子油为原料,采用碱催化法进行乙酯化反应,采用单因素试验考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间对乙酯化反应产物羟基值的影响,并进一步设计响应面试验优化反应条件.结果表明,栀子油乙酯化的最佳工艺条件为醇油摩尔比6.7∶1,催化剂用量为栀子油质量的1.65％,反应温度75℃,反应时间2.5 h,在此工艺条件下乙酯化反应产物的羟基值为146.62 mg(KOH)/g.     

亚/超临界乙醇中玉米秸秆水提取物的反应机理研究

【目的】建立玉米秸秆水提取物在亚/超临界乙醇中反应后各集总组分之间的主要反应路径图,并考查反应过程中乙醇对产物的影响机理。【方法】用容量为1 L的间歇式反应试验装置,取玉米秸秆水溶性提取物在乙醇中进行反应,利用集总的方法将玉米秸秆水溶性有机物和产物归总为气体、易挥发物、轻油、重油、固体物(不溶于水和丙酮)5个集总组分,研究反应温度从140℃上升至300℃,及在300℃条件下反应过程中各集总组分的分布规律。【结果】玉米秸秆水溶性提取物在亚/超临界乙醇条件下,主要生成了挥发物、气体、固体物和重油,其中挥发物与固体物之间存在着可逆反应,固体物在亚/超临界乙醇的作用下又可进一步反应转化成挥发物,重油在液化过程中生成较少,在整个反应过程中最高收率为9.46%。【结论】乙醇在液化过程中除起到传热作用和充当反应溶剂的作用外,还为反应过程提供自由基,对产物具有重整作用。