微波-離子液體輔助生物質(zhì)快速裂解制取生物質(zhì)油的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、生物質(zhì)能作為可再生能源是解決能源短缺和環(huán)境污染的有效途徑。隨著生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用，生物質(zhì)能利用技術(shù)得到迅速的發(fā)展。其中，生物質(zhì)熱裂解作為一種重要的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)也已得到廣泛的應(yīng)用，但傳統(tǒng)熱裂解方式反應(yīng)周期長(zhǎng)、操作繁瑣、能耗高。因此，尋找一種迅速高效的生物質(zhì)熱裂解方法具有重要的研究意義。
　　 本文以重慶郊區(qū)的稻草和木屑作為研究對(duì)象，以家用微波爐作為快速裂解的加熱裝置，以?xún)煞N離子液體[Bmim]Cl和[Bmim]BF4作為催化劑，

2、設(shè)計(jì)了反應(yīng)裝置，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了微波裂解生物質(zhì)的最優(yōu)反應(yīng)條件。采用離子液體[Bmim]Cl作為研究對(duì)象，在微波功率800 W，反應(yīng)時(shí)間15 min，分別與稻草和木屑質(zhì)量比為0.15、0.30時(shí)，得到生物質(zhì)油的最大產(chǎn)率分別為42％和32％。采用離子液體[Bmim]BF4作為研究對(duì)象，當(dāng)與稻草質(zhì)量比為0.35，微波功率為800 W，反應(yīng)時(shí)間為20 min時(shí)，得到生物質(zhì)油的最大產(chǎn)率為32％；當(dāng)與木屑質(zhì)量比為0.50，微波功率為640 W，反應(yīng)

3、時(shí)間為20 min時(shí)，得到生物質(zhì)油的最大產(chǎn)率分為34％。反應(yīng)后的離子液體均可以回收再利用，不僅體現(xiàn)了離子液體綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，也降低了反應(yīng)成本。
　　 采用紅外光譜分析方法對(duì)生物質(zhì)反應(yīng)前后的官能團(tuán)變化進(jìn)行比較，分析表明，生物質(zhì)原料原有的代表纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的部分基團(tuán)在微波裂解反應(yīng)后消弱或者缺失。同時(shí)，使用氣質(zhì)聯(lián)用分析儀對(duì)生物質(zhì)油成分及組成進(jìn)行了檢測(cè)分析。通過(guò)對(duì)總離子流圖的對(duì)比檢索計(jì)算，可知生物質(zhì)油主要成分有糠醛、乙酸和1-

4、羥基-2-丁酮等，不同生物質(zhì)油的組成和含量存在差異主要是因?yàn)榱呀膺^(guò)程中生物質(zhì)類(lèi)型和離子液體種類(lèi)不同；另一方面，裂解獲得的生物質(zhì)油含有紅外檢測(cè)中相對(duì)應(yīng)的消弱或缺失基團(tuán)。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析的基礎(chǔ)上，分別對(duì)生物質(zhì)纖維素、半纖維素、木質(zhì)素三組分的裂解機(jī)理進(jìn)行了研究，并通過(guò)建立理論模型對(duì)微波-離子液體裂解生物質(zhì)的機(jī)理進(jìn)行了初步探討。對(duì)比常規(guī)油浴加熱，微波裂解技術(shù)能夠短時(shí)間內(nèi)制得生物質(zhì)油，且反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單，操作方便。因此，微波技術(shù)作為一種新型、快速