生物油的高效分離與化學(xué)品提取.pdf

1、生物質(zhì)快速熱裂解所得的生物油被認(rèn)為是一種價格低廉的可再生液體燃料，但其具有低熱值、高含氧量、高含水量、化學(xué)不穩(wěn)定性以及腐蝕性等缺點(diǎn)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的提質(zhì)改性，才能實現(xiàn)其高品位利用。生物油成分復(fù)雜，在改性過程中，糖類和熱解木質(zhì)素受熱發(fā)生縮合反應(yīng)形成積碳，會導(dǎo)致催化劑失活和反應(yīng)器堵塞等問題，酚類等物質(zhì)也較難轉(zhuǎn)化，單一的改性手段無法實現(xiàn)生物油的整體高效轉(zhuǎn)化。對生物油進(jìn)行高效分離，一方面將適合于同一改性手段的化合物進(jìn)行富集，同時另一方面可將附加

2、值高不適宜改性的化學(xué)品進(jìn)行提取，實現(xiàn)生物油的高品位利用。本文采用分子蒸餾的方法研究特定化合物的富集規(guī)律，采用水萃取以及有機(jī)溶劑萃取和柱層析分離的方法對生物油中附加值高的化學(xué)品進(jìn)行分離研究，實現(xiàn)生物油的高效利用。
　　通過分子蒸餾可以實現(xiàn)生物油中不同族類化合物不同程度的富集。對兩種生物油進(jìn)行分子蒸餾實驗發(fā)現(xiàn)，生物油A中小分子含量較多，通過120Pa分子蒸餾得到的輕質(zhì)組分中幾乎全酸類的相對含量高達(dá)71.35％，酮類的相對含量高達(dá)23.

3、15%，含水量高達(dá)92.08wt%，適用于后續(xù)的提質(zhì)改性。在100Pa的操作工況下，生物油B中的乙酸在輕質(zhì)組分中的相對含量高達(dá)16.27%，1-羥基-2丙酮的相對含量為12.81%。側(cè)鏈越復(fù)雜的化合物越難蒸出，低壓下主要存在于中質(zhì)餾分中，高壓下主要?dú)埩粼谥刭|(zhì)餾分中。通過利用生物油?；飳τ袡C(jī)物的富集特點(diǎn)進(jìn)行分析，其分子蒸餾結(jié)果與兩種生物油表現(xiàn)出較好的一致性，發(fā)現(xiàn)化合物的蒸出特性跟操作壓力及其物性特點(diǎn)有關(guān)，通過改變操作壓力可以實現(xiàn)化合物在

4、不同餾分中不同程度的富集。
　　采用甲醇-水提取法從生物油中提取不同活性的熱解木質(zhì)素，并利用紅外光譜、凝膠色譜、核磁共振技術(shù)手段對所得兩種熱解木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比分析。高分子熱解木質(zhì)素的熱值和聚合度均高于低分子熱解木質(zhì)素，且高分子熱解木質(zhì)素分子量分布更寬，其中2-5聚物均在12%～18%，低分子熱解木質(zhì)素有75%以上均為3聚物。高分子熱解木質(zhì)素和低分子熱解木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)具有相似性，均含有G型和S型基本結(jié)構(gòu)單元，但低分子熱解木質(zhì)素中

5、含有更多的紫丁香基結(jié)構(gòu)單元以及活性較強(qiáng)的羰基和羥基官能團(tuán)。對兩者的熱重分析結(jié)果顯示低分子熱解木質(zhì)素的最終殘?zhí)苛恳陀诟叻肿訜峤饽举|(zhì)素。
　　通過利用萃取和柱層析相結(jié)合的分離方法，利用不同的有機(jī)溶劑對生物油進(jìn)行萃取和洗脫，對生物油中的單酚類物質(zhì)的富集進(jìn)行了實驗分析。二氯甲烷和乙酸乙酯可將去除熱解木質(zhì)素的生物油水相中的酚類物質(zhì)幾乎完全萃取，且二氯甲烷能夠萃取生物油水相中47.9%的有機(jī)物，其萃取物中酚類的相對含量高達(dá)72.22%。將二