微波-離子液體輔助生物質快速裂解制取生物質油的實驗研究.pdf

1、生物質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。隨著生物質能的開發(fā)利用，生物質能利用技術得到迅速的發(fā)展。其中，生物質熱裂解作為一種重要的熱化學轉化技術也已得到廣泛的應用，但傳統(tǒng)熱裂解方式反應周期長、操作繁瑣、能耗高。因此，尋找一種迅速高效的生物質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象，以家用微波爐作為快速裂解的加熱裝置，以兩種離子液體[Bmim]Cl和[Bmim]BF4作為催化劑，

2、設計了反應裝置，并通過實驗確定了微波裂解生物質的最優(yōu)反應條件。采用離子液體[Bmim]Cl作為研究對象，在微波功率800 W，反應時間15 min，分別與稻草和木屑質量比為0.15、0.30時，得到生物質油的最大產(chǎn)率分別為42％和32％。采用離子液體[Bmim]BF4作為研究對象，當與稻草質量比為0.35，微波功率為800 W，反應時間為20 min時，得到生物質油的最大產(chǎn)率為32％；當與木屑質量比為0.50，微波功率為640 W，反應

3、時間為20 min時，得到生物質油的最大產(chǎn)率分為34％。反應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，也降低了反應成本。
　　 采用紅外光譜分析方法對生物質反應前后的官能團變化進行比較，分析表明，生物質原料原有的代表纖維素、半纖維素、木質素的部分基團在微波裂解反應后消弱或者缺失。同時，使用氣質聯(lián)用分析儀對生物質油成分及組成進行了檢測分析。通過對總離子流圖的對比檢索計算，可知生物質油主要成分有糠醛、乙酸和1-

4、羥基-2-丁酮等，不同生物質油的組成和含量存在差異主要是因為裂解過程中生物質類型和離子液體種類不同；另一方面，裂解獲得的生物質油含有紅外檢測中相對應的消弱或缺失基團。在實驗數(shù)據(jù)和理論分析的基礎上，分別對生物質纖維素、半纖維素、木質素三組分的裂解機理進行了研究，并通過建立理論模型對微波-離子液體裂解生物質的機理進行了初步探討。對比常規(guī)油浴加熱，微波裂解技術能夠短時間內(nèi)制得生物質油，且反應裝置簡單，操作方便。因此，微波技術作為一種新型、快速