一、纤维素热解液发酵制乙醇(论文文献综述)
乔怡娜[1](2020)在《金属盐对玉米秸秆水解和厌氧产酸的影响及作用机制研究》文中研究说明玉米秸秆厌氧发酵工业化制沼气是实现秸秆高值清洁利用的有效途径。秸秆致密的刚性结构和复杂的化学组分是制约其转化的关键因素,而厌氧发酵中挥发酸的组成及含量直接决定了沼气产量。本研究着眼于秸秆沼气化中水解和厌氧产酸发酵两个关键过程,探索一种催化水解和厌氧发酵营养金属离子共利用的新方法,重点研究营养盐对玉米秸秆催化水解影响规律,揭示营养盐对玉米秸秆纤维素和半纤维素的催化作用机制,探讨营养盐在水解和厌氧产酸发酵两个关键过程的匹配性,旨在为玉米秸秆低成本高效转化提供核心基础理论与关键技术支持。利用联合强度因子和响应面优化法,对比分析了Fe Cl2、Ni Cl2和Co Cl2等三种典型营养盐在多元参数耦合条件下对玉米秸秆的催化水解性能,发现Fe Cl2具有优异的催化能力,且对半纤维素水解效果显着,而温度是影响营养金属盐水解效果的关键因素,营养盐浓度则影响强度较弱。金属盐溶液的酸度及阳离子特殊的化学性质对提升催化水解效果均起到关键作用。采用Saeman模型分析了Fe Cl2催化玉米秸秆半纤维素水解的反应动力学,得出Saeman模型能够模拟并预测Fe Cl2催化玉米秸秆半纤维素的水解过程。根据厌氧发酵对营养金属元素的最小量需求,探索了超低浓度Fe Cl2对玉米秸秆的催化水解作用,发现1×10-5mol/L Fe Cl2在180℃下作用10 min,可使97.63%的半纤维素和30.71%的纤维素发生水解转化,木糖回收率达94.46%,5-HMF和糠醛的产量分别为0.31 g/100 g和1.53 g/100 g,仅占液相产物总量的4.36%,水解液中82.68%的有机物可用于后续厌氧发酵。基于量子化学密度泛函理论,探讨了高基组水平上纤维素在铁离子作用下的水解反应机理。根据微观动力学吉布斯自由能,结合活化能与反应焓变,发现铁离子复合物与氧原子结合的两条可能路径均会生成不同过渡态,且O?H键或C?OH键会断裂形成H2O,C3?O22键均会发生断裂从而导致纤维素降解。基于以上营养金属盐对玉米秸秆催化水解效果及作用机制分析,开展了金属盐水解与厌氧产酸发酵两个关键过程的匹配性研究,得出Fe Cl2、Co Cl2和Ni Cl2三种营养盐催化水解液促进了挥发性短链脂肪酸的产生,并加速了产酸发酵进程;对比分析了Fe Cl2、Co Cl2和Ni Cl2单独或联合催化反应的水解液在厌氧系统中所产生挥发性短链脂肪酸的浓度,结合物料分析表明,采用超低浓度Fe Cl2的营养盐离子共用技术具有显着的投入/产出优势,并对玉米秸秆制沼气关键过程起到了增效作用。
杨晓晓[2](2020)在《基于典型产物的纤维素快速热解机理研究及模型构建》文中进行了进一步梳理对生物质能源的高效利用是缓解全球气候恶化和化石资源枯竭等问题的有效措施,其中,生物质资源热转化制备清洁燃料或高附加值化学品近年来成为国内外学者的研究热点。纤维素作为农林生物质的主要组成部分,它的热解机理在很大程度上能够反映生物质整体的热解规律,是生物质组分全利用的基础。然而,目前已有研究尚存在诸多争议,如纤维素热解动力学模型与热解机理联系不够密切,并且大多数研究仅适用于特定条件(小尺寸颗粒、低升温速率等),缺乏普适性。针对以上问题,本文开展了基于产物生成和理论计算的热解机理、纤维素热解动力学模型、大颗粒热解传热模型等一系列基础研究,进而针对纤维素的热解特点开发了新型过渡金属@纤维素炭气凝胶催化剂,并初步探究了催化热解机理,主要内容及结论如下:(1)采用热重-差热联用(TGA-DSC)和热重-红外联用(TGA-FTIR)研究了纤维素热解过程的失重情况和特征产物生成特性,采用快速热解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)考察了热解产物随热解温度、时间的变化规律,以及晶型和聚合度对热解的影响,从实验层面全面分析了产物之间的相互作用机制。研究发现,纤维素200°C能发生解结晶,且该反应可逆;270°C低温烘焙能够生成少量H2O、CO2和C=O化合物,290°C几乎所有产物都能够生成;纤维素Ⅱ的氢键结构有利于左旋葡聚糖(LG)的生成。(2)通过密度泛函理论计算,从分子层面系统讨论了左旋葡聚糖、乙醇醛(HAA)和丙酮醛(PA)三种主要产物的形成机制,将实验与理论计算相结合,得到了一条合理的纤维素热解路径。研究发现,左旋葡聚糖主要来源于糖苷键的协同反应;丙酮醛和乙醇醛的生成存在竞争关系,丙酮醛主要来自C1-C2-C3,乙醇醛则主要来自于C5-C6。(3)在前文研究的基础上,提出了改进的纤维素热解动力学模型,确定了机理函数和动力学参数,在此基础上进一步建立了大颗粒热解过程的动力学-传热耦合模型,科学预测了不同条件下的热解产物分布。计算结果表明,纤维素热解为随机链断裂模型,高升温速率有利于焦油的生成,升温速率为10~100°C/min时,焦油的理论得率由81.7%增加到85.3%。在热解过程中,样品内部孔隙逐渐变大,最后完全演化成层状结构的焦炭。另外,减小孔隙率和增加厚度也能够提高生物油得率。该模型对产物分布规律的预测与实验结果吻合较好,能够用于预测工业生产条件下主要热解产物的得率,具有应用价值。(4)初步开发了纤维素基催化剂,并将其用于纤维素热解进行了分析。该类催化剂比表面积为300~400 m2/g,孔道多为介孔,利于热解产物的扩散,纳米颗粒直径小于20 nm,且分散均匀,原料:催化剂仅为10:1,使催化效率提高。铁基催化剂促进脱水和开环反应,促进小分子产物的生成,镍基催化剂的吸附效果更强,对气化的催化效果显着,能够促进醛、酮类产物的加氢反应,提高生物油质量。
马浩[3](2020)在《木质素热解过程中含氧官能团的演化规律及其对木质素热解特性的影响》文中研究表明木质素作为木质纤维材料中热值最高的组分和唯一可再生的芳香类化合物,是一种有希望可部分代替化石燃料的生物质可再生资源,具有较高的开发利用潜能。目前关于木质素高值化利用的技术尚不成熟,木质素热解气化和液化在实际生产中仍然存在木质素热解产物选择性差、目标产物得率低等问题。为了提高木质素的利用价值,本文对木质素中含量最高的含氧官能团(甲氧基、酚醛基、醇羟基、醚键)开展了一系列系统全面的探究,明确了其在木质素热解过程中的演化规律和对热解产物的影响机制。首先对热解-气相色谱-质谱联用装置(Py-GCMS)进行了改造,并用其探究了木质素在热解过程中不同温度阶段的热解产物。同时使用热重红外联用、红外光谱仪和固体核磁检测了木质素热解过程中气体和固体产物的演化情况。研究发现木质素热解过程中会发生醚键断裂、碳碳键断裂、侧链不饱和键脱除和甲氧基的均裂、重排反应,这些反应导致木质素热解在不同温度阶段的挥发产物组分和产量都有很大的不同。木质素初次热解产生的水会参与到二次热解反应中,并且木质素在二次热解反应中会产生较多的甲烷。木质素热解残渣会随着热解温度的升高逐渐脱氢脱氧,导致热解残渣中官能团逐渐减少,碳元素不饱和度逐渐升高。同时木质素热解反应前期反应活化能较低且缓慢升高,在木质素热解后期随着木质素转化率的升高其活化能迅速增加。探究了热解过程中木质素含氧官能团在HZSM-5沸石和活性炭催化下的演变情况。使用Py-GCMS探究了两种催化剂对木质素热解产物的影响,并通过对热解产物官能团的归纳分析探究了快速热解时不同的催化模式下木质素官能团的演变情况。研究发现HZSM-5沸石可以促进甲氧基转化为甲基或完全脱除,且有较强的脱羟基能力;活性炭可以促进甲氧基转化为酚羟基。在催化剂:木质素=1:1原位催化模式下,HZSM-5沸石催化可以脱除25%的甲氧基和30%的酚羟基,而活性炭催化使甲氧基转化为酚羟基量以及酚羟基脱除量分别提高6%和7%。对木质素热解的催化效果受到催化剂添加量、催化/热解温度和催化模式的影响。HZSM-5沸石可以减少木质素热解焦炭产量,并降低木质素热解后期的活化能。活性炭催化会增加木质素热解焦炭产量,并升高木质素热解后期的活化能。分别使用硫酸二甲酯和碘环己烷对木质素进行改性,制备了不同酚羟基含量和甲氧基含量的改性木质素,通过对其热解产物的分布和组分的变化以及热解特性的变化,分析了酚羟基和甲氧基在木质素热解过程中的作用。并使用木质素模型化合物探究了两种官能团在木质素热解中的作用机理。实验结果发现:硫酸二甲酯用量为5 m L/g木质素时可以使木质素中95%的酚羟基甲基化,并使木质素热解焦炭的产量降低21.4%。碘环己烷用量为0.4 g/g木质素时可以使木质素中15%的甲氧基脱甲基变为酚羟基,并使木质素热解焦炭产量下降5.6%。酚羟基和甲氧基都是造成木质素热解结焦的关键因素,但是作用机理完全不同,酚羟基脱氢形成醌型结构是木质素热解结焦的关键原因,而甲氧基不是木质素热解结焦的必要因素,但是甲氧基的存在可以促进酚羟基导致的结焦反应;同时酚羟基和甲氧基作为给电子基团对木质素热解的芳香族化合物的结构有明显影响,升高苯环电子云密度可以有效促进无侧链芳香族热解产物生成,并且升高苯环电子云的密度会抑制木质素热解过程中的结焦反应。使用四种侧链结构不同的木质素二聚体模型化合物探究了木质素侧链酮基和醇羟基对木质素模型物热解的影响。结果表明:木质素侧链官能团在热解过程中相互影响。Cβ位的CH2OH基团会增加Cα=O型和Cα-OH型模型物的热解焦炭的产率,并增加了其反应的复杂性。不同的是Cα位酮基和CH2OH基团相互作用改变了醇羟基在较低温度下生成水和甲烷的反应,转而生成甲醛和甲烷。同时CH2OH基团的加入导致Cα=O型模型化合物的热解活化能升高,并且热解不再产生苯甲醛类物质。而Cα位醇羟基和CH2OH基团相互作用促进了醇羟基的脱除反应和侧链C-C键的断裂,使模型物在更低的温度下产生水和甲烷。并且Cα-OH型模型化合物在Cβ位增加CH2OH基团后其热解活化能会降低。
吴浩然[4](2020)在《酒糟废弃物热解产物及热动力学研究》文中研究指明我国是白酒大国,产生的酒糟废弃物数量巨大,长期以来酒糟废弃物未能得到足够重视,处理方法粗糙低效,对环境与社会造成了负面的影响。热解能够以较低的成本将生物质转化为三相产物,合理的回收利用对环境的影响较小,针对生物质热解的研究近年来较为广泛。酒糟作为一种生物质含有大量的营养物质,因此采用酒糟热解的方式处理废弃物是可行的研究方向。该文梳理了生物质热解的影响因素和常用的工艺,简要论述了生物质热解的研究方向。实验利用自制的螺旋式酒糟热解小试装置,考察了热解时间与热解终温对酒糟热解的影响,并结合热重分析曲线(TG/DTG),明确了酒糟热解规律与各个阶段的特征。随着酒糟热解终温的升高,固相产率下降,900℃占比约为30%;气相产率升高,900℃占比约为40%;液相产率于600℃时达到最高点,占比28%,热解时间对三相产率影响较小。利用气相色谱(GC)分析了酒糟热解的气相产物成分,得到了气相产物中甲烷、氢气等可燃性气体的产生规律,600℃后两者体积占比约为60%。利用气相色谱法-质谱法联用(GC/MS)分析了酒糟热解的液相产物成分,得到了液相产物中芳香族、脂肪族与杂环化合物的组分变化规律以及各组分中含量较高的代表性物质,如苯酚、吡啶、饱和烃和酮类化合物等。为酒糟热解气相、液相的资源化利用提供了经验。结合热重分析曲线,采用热动力学分析,其中单升温速率法分析了十种模型,结合Malek法筛选,发现酒糟热解的两个阶段分别符合多级反应n=2和n=3.9两种函数模型。从能量分布的角度,分析了酒糟热解过程中输入总能量和气相中可燃性气体完全燃烧能量,600℃为最佳工况点,能量差值为0.3MJ/KG。实验与模型相结合,注重酒糟热解气相的资源化利用,为今后的热解研究提供了经验。
谢家乐[5](2020)在《电解氧化辅助熔盐热裂解生物质研究》文中进行了进一步梳理如今,能源和环境问题越来越受到人们的关注,而我国作为能源消耗大国,所面临的问题更为严峻。同时我国也是一个农业大国,生物质资源丰富,但利用率低下。以秸秆为例,其中大多以焚烧处理,造成资源浪费的同时更加剧了环境污染。因此,寻求一种高效、无污染的生物质转化技术尤为重要。熔盐热解技术具有极高的原料能量转化率,被认为是将生物质资源转化为燃料的潜在方法之一。生物质主要成分为木质纤维素,元素组成以碳、氢、氧为主,与优质燃料相比存在氢含量不足、氧含量过高的问题,导致其产物组成复杂,含氧量高,品质低。而熔盐热解技术具有强脱羧能力和一定的脱甲氧基能力,能够在一定程度上改善产物品质。鉴于生物质分子的电化学氧化潜力,结合熔融碳酸盐的高导电性和强脱羧能力,若能耦合电化学氧化与熔融碳酸盐热解,有望进一步提高原料转化率,提升产品品质。本文以秸秆作为生物质原料,基于熔融碳酸盐的相关特性,建立电解氧化辅助熔盐热解生物质体系,通过线性伏安曲线的测定验证了耦合反应的可行性,并考察了热解温度、物料粒径、电流密度等反应参数对耦合效果的影响。结果表明:热解温度对热解转化率的影响最为显着,随着温度升高转化率大幅提升,但超过550°C以后,升温所带来的提升效果不再明显;此外,随着电流密度增大,可燃气含量呈先增后减的趋势,于600 m A/cm2时达到最大值;物料粒径对反应体系的影响相对较小,粒径在3 mm左右时,气液产物品质最佳。综上所述,考察范围内的最佳反应条件为热解温度550°C、电流密度600 m A/cm2、物料粒径3 mm。为进一步探究该体系与传统熔盐热解体系的区别,建立了一种适用于本课题的简易热重分析装置,对两种体系进行了动力学计算分析。熔融碳酸盐热解(MCP)和电解辅助熔融碳酸盐热解(EMCP)体系指前因子k0分别为0.22653、0.28369,活化能E均在24.5 k J/mol附近,证明电化学反应的加入在基本不改变活化能的情况下提升了原料转化率和反应速率。通过对纤维素及其热解中间产物模型化合物的对比实验,分析得出反应路径大致为:第一阶段,生物质分子在熔融碳酸盐作用下发生一次热解反应,生成大量中间产物;第二阶段,中间产物的部分含氧官能团发生电化学氧化反应,生成羧基;第三阶段,同时发生二次裂解和脱羧反应,生成CO2,剩余部分形成H2、烃类等高价值产物。
杨义[6](2019)在《生物质催化热解和定向调控制取高品位液体燃料的研究》文中认为生物质能最大的优势在于它是唯一碳基可再生能源,将生物质能高效转化为碳基液体燃料,从而替代或部分替代传统化石燃料的消耗有重大意义。针对“生物质快速热解超临界提质”工艺路线设备复杂,产品为稳定含氧有机液体燃料的问题,本文通过生物质催化热解的形式,做到了简化了后续的提质流程,同时将目标产物定向调控为大量不含氧的烃类液体燃料的。为了实现这一目标,本文,通过实验研究和密度泛函理论相结合的方式,首先在生物质纤维素、半纤维素、木质素上实现了催化热解和产物的定向调控,之后通过不同催化剂、不同热解参数设置,研究三大组分受催化剂和热解条件的影响规律,指出了三组分间催化热解的异同,最终获得了三大组分在催化热解定向调控时的反应途径。在三大组分催化热解和定向调控的基础上,采用实际生物质为原料完成催化热解定向调控,后续引入金属双功能催化活性中心,研究了不同金属活性中心对目标产物的影响,最后以铬为代表,改变金属活性中心负载量,调变催化剂酸性和孔道尺寸,进一步提升烃类产率,提高了工艺能量转化率,并和其他生物质转化为液体燃料的途径进行了对比。纤维素、半纤维素、木质素的催化热解结果表明:三大组分的热解产物都可以定向调控为烷烃、烯烃、单环芳烃和多环芳烃等不含氧的烃类燃料。HZSM-5系列催化剂由于出色的酸性活性中心和合适的孔道结构产生了最多的C1-C4烷烃、烯烃和C6-C10单环、多环芳烃。随着硅铝比的上升,HZSM-5系列催化剂目标产物的产率逐渐下降。HY不适合将热解产物定向转化为烷烃、烯烃和芳香烃类产物。Hβ由于本身较大的孔道结构,对多环芳烃的选择性较高。较高的催化剂原料比例,能够有效促进热解中间产物的催化脱氧反应,进而促进不含氧烃类产物生成。热解温度的升高促进了烷烃和烯烃的产生,最终导致单环、多环芳香烃产物的产率增加。当温度进一步升高,纤维素、半纤维素高于650℃,木质素高于600℃后,单环芳烃、多环芳烃分子还可能进一步与烯烃发生聚合和成环反应,可以观测到蒽的产率在700℃时还在继续增加,最终产生积碳。升温速率对于纤维素、木质素的催化热解影响很大,闪速热裂解的工况能够有效的增加单环芳烃和多环芳烃的产率。半纤维素在升温速率高于100K/s差异不大。纤维素、半纤维素的催化热解机理主要分为四个阶段,即热解阶段——热解产物脱氧产生不含氧小分子阶段——不含氧小分子聚合成环阶段——单环芳烃的二次成环产生多环芳烃阶段。木质素的催化热解实验结论结合密度泛函理论,以木质素典型二聚体DMPD作为研究对象,研究了木质素催化热解过程中的Route1“小分子脱氧聚合”和Route2“苯环直接脱氧”两种反应途径,认为Route1在本文涉及到的木质素催化热解中为主要的反应途径,而Route2为次要的反应途径。进而讨论了反应参数、催化剂平均孔径、小分子烃类对两个反应途径分别的影响。纤维素催化热解定向调控的最佳工况为:催化剂采用HZSM-5(23);催化剂原料比例为5:1;热解温度为650℃;升温速率为10000K/s。C1-C4烷烃产率最高为0.592%,烯烃产率最高为1.451%,总气相烃类产率为2.043%。单环芳烃产率和多环芳烃产率,分别为9.895%和12.907%,总芳香烃类产率为22.802%。半纤维素催化热解定向调控的最佳工况为:催化剂采用HZSM-5(23),催化剂原料比例为5:1,热解温度为650℃,升温速率为10000K/s。C1-C4烷烃产率0.793%,C1-C4烯烃产率为1.709%,总气相烃类产率为2.501%;单环芳烃产率和多环芳烃产率,分别为12.964%和19.807%,总芳香烃类产率为32.771%。木质素催化热解定向调控的最佳工况为:催化剂采用HZSM-5(23);催化剂原料比例为5:1;热解温度为600℃;升温速率为10000K/s。C1-C4烷烃产率为1.55%,C1-C4烯烃产率为1.79%,总气相烃类产率为3.34%;单环芳烃产率和多环芳烃产率,分别为5.750%和1.882%,总芳香烃类产率为7.631%。生物质三大组分催化热解过程中都需要更快的升温速率、较高的催化剂原料比。生物质三大组分催化热解热解温度的拐点不同、气相产物中甲烷产率差异较大、单环芳烃多环芳烃的产率选择性不同。实际生物质的实验结果表明:农业、林业废弃物的木质纤维素生物质都可以通过催化热解定向调控为不含氧烃类液体。对比咖啡渣的催化热解加权产率和实际产率,发现实际生物质的催化热解在总芳香烃产率略微下降的基础上,大幅提升了单环芳烃的产率,降低了多环芳烃的产率,获得了单环芳烃含量较高的液相产物。然后研究了不同金属改性催化剂对实际生物质的催化热解影响。结果表明,5%Cr/HZSM-5是唯一高于HZSM-5(23)的金属改性催化剂,其余5%Ga/HZSM-5、5%Sn/HZSM-5和5%Pt/HZSM-5都略低于HZSM-5(23),但是在单环芳烃的产率上都略高于HZSM-5(23),而多环芳烃的产率则略低,说明以上金属改性催化剂也具有较好的反应活性,有一定潜力。然后研究了不同负载量的Cr/HZSM-5对实际生物质的催化热解影响。结果表明,极少量的Cr金属改性就能有效的提升单环芳烃的选择性,降低多环芳烃的选择性。通过最终计算,实际生物质催化热解定向调控为大量不含氧烃类液体燃料的能量转化率为22.92%,如果考虑催化热解产生的气相烃类物质,能量转化率可以进一步提高至32.75%。
田梦南[7](2019)在《芒草半纤维素的提取与降解研究》文中研究表明随着化石能源枯竭、环境污染严重等问题的加剧,转化生物质资源已成为人们关注的焦点。半纤维素作为木质纤维生物质中第二大生物质资源,在化工能源生产燃料乙醇的方面具有很大的发展潜力。本论文以芒草为研究对象,分析芒草半纤维素的分离、降解以及发酵制燃料乙醇的工艺条件,结合现代分析测试技术手段研究半纤维素的化学成分与结构,为芒草半纤维素在化工生产领域方面的应用提供实验依据。结果如下:(1)采用超声辅助法对半纤维素的提取工艺条件进行研究,确定芒草半纤维素最佳提取工艺条件为:NaOH浓度为12%,料液比为1:20,超声时间为20min,温度为70,反应时间为3.5 h,在此条件下,芒草中半纤维素得率为23.23%,纯度为89.31%。(2)采用元素分析、红外光谱及热失重等分析技术探究了半纤维素的化学组成、结构及热解过程,结果显示,芒草半纤维素的结构主要是以木糖单元为主链,葡萄糖醛酸和阿拉伯糖为侧链所构成的多聚异构体4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸-α-L-阿拉伯糖-D-木聚糖,其化学分子式为(C32H48O27)n;芒草半纤维素的热解过程为失水、主热解、炭化和焦炭的气化4个阶段,主要过程发生在125405,其质量损失约占原料的52.37%,是半纤维素的裂解与燃烧过程。(3)通过芒草半纤维素降解研究得出芒草半纤维素酸降解的最佳条件为:硫酸浓度为0.5 mol/L,料液比为1:50,反应时间为2 h,反应温度为100°C,在此条件下,糖化率为90.07%;酶降解的最佳条件为:活化时间为15 min,活化温度为45,料液比为1:140,反应时间为7 h,在此条件下,糖化率为72.53%。(4)通过芒草半纤维素发酵制乙醇研究得出其最佳发酵条件为:酵母浓度为8%,发酵时间为4 d,酵母用量为20 mL,硫酸铵浓度为1%,葡萄糖为2.5%,硫酸铵用量为10 mL,培养基用量为2 mL,在此工艺下,乙醇得率为1.52 mL/g,降解液的总还原糖转化率为70.94%。
郭祥[8](2019)在《生物质厌氧发酵耦合热解气化试验研究与机理分析》文中研究指明通过厌氧发酵及热解气化技术将生物质转化为气体燃料备受瞩目。厌氧发酵技术的可持续发展依赖于沼渣、沼液的合理处置。常规沼渣、沼液的资源化利用环境污染风险大、消纳力有限,且沼渣富含能量;生物质热解气化技术燃气热值偏低、焦油衍生环境污染与安全运行风险大,但转化率高、消纳力强。据此,本研究从生物质全组分高效燃气化角度出发,提出生物质厌氧发酵耦合热解气化技术思路,并进行了详细研究。主要内容如下:(1)采用下吸式固定床气化炉,对厌氧发酵完全沼渣进行空气气化试验研究。得到优化条件:气化温度为800°C,ER为0.28。此时,气化气热值(Lower Heating Value,LHV)为4.78 MJ/Nm3,冷气化效率(Cold Gas Efficiency,CGE)为67.01%。ER为0.30时,气化气最低焦油量为1.61 g/Nm3。气化气中H2/CO摩尔比可达1.03-1.08。气化副产物灰渣宜作为有机肥施用于土壤。(2)利用厌氧发酵对玉米秸秆进行预处理,解析了发酵时间(7 d、14 d、21 d及28 d)对玉米秸秆理化性质与气化特性的影响规律及机理。发酵预处理时间为14 d,气化温度为800°C时,气化气LHV和CGE分别可达6.83 MJ/Nm3及73.62%。焦油含量随预处理时间延长而降低,与原秸秆相比,最高降低56 wt%。(3)利用沼液对玉米秸秆进行生化预处理,解析了含水率(40 wt%、60 wt%及80 wt%)与预处理时间(1 d、3 d、5 d及7 d)对玉米秸秆理化性质及气化特性的影响规律及机理。含水率增加及预处理时间延长有助于改善秸秆的热解气化特性。综合考虑时间及烘干用能成本,优化后预处理含水率为60 wt%,预处理时间为5 d,气化气LHV达7.15 MJ/Nm3。与原秸秆相比,LHV增加1.15 MJ/Nm3,焦油含量降低21 wt%。(4)基于日产气量60000 Nm3的厌氧发酵工程,对生物质厌氧发酵耦合热解气化系统进行能量平衡核算与优化研究。发电耦合系统中,厌氧发酵热电联产(Cogeneration of Heat and Power,CHP)余热足够机械脱水沼渣烘干用能。与单独厌氧发酵过程相比,耦合系统总发电量提高24.5%;产燃气(沼气+气化气)系统中,沼气可输出量达38692 Nm3/d,气化气达37548.5 Nm3/d,从能量输出角度,该系统能量收率约为发电系统的2倍。
赵茜[9](2017)在《纤维素在导电性离子液体中电化学定向调控裂解研究》文中提出随着化石燃料等不可再生能源的不断消耗和日趋枯竭,研究开发可再生的清洁能源成为21世纪人类需要解决的问题之一。在众多的可再生能源中,相比核能、大型水电、风能和地热等,生物质能具有资源丰富、环保等优点,是全球关注的新焦点。生物质资源是唯一可再生的碳资源,通过厌氧消化、热裂解、乙醇发酵、压缩成型等方法可转化为常规的液态和气态燃料以及其他化工产品。生物质快速热解技术可以将生物质高效转化为液体产品,但常规热解得到的产物极其复杂、不稳定且热值低,难以实现市场化应用。近年来离子液体在纤维素溶解及转化方面得到大量关注及研究,导电性离子液体在电化学方面的应用也是研究热点。离子液体作为新型绿色溶剂,具有不易挥发,不易燃,热稳定性好等特性,另外其独特的全离子结构也使其具有良好的导电性。不过利用离子液体导电性来促进纤维素裂解催化的研究还鲜有报道。基于此背景,本论文以研究纤维素裂解产物分布规律,探讨产物调控机制为目标,分析离子液体结构对其导电性的影响,筛选导电性好且热稳定性高的离子液体,构建导电性离子液体均相低温裂解体系,分温度、分电压梯度不同区间对纤维素进行裂解实验,通过GC-MS对产生的液相裂解产物进行组分分析,并采用SEM、XRD和FT-IR分析固相裂解产物,寻找最优的目标产物制取途径。主要研究结果如下:(1)根据离子液体及纤维素的结构特点,选择性合成了[Emim]Tf2n、[Amim]Cl、[Emim]DCA等8种离子液体,并对不同离子液体进行了 FT-IR和NMR表征,研究结果表明实验制备了所需的离子液体。其中,离子液体[Emim]Tf2n具有最好的热稳定性,其分解温度在420℃左右,离子液体[Emim]DCA则有最优的电化学性能,[Emim]Tf2n次之。(2)选取不同阳离子和不同阴离子合成离子液体,分别测试不同温度下不同离子液体的电导率。结果表明:随温度升高,离子液体电导率呈不断增大的趋势。对于相同阴离子的离子液体,其电导率大小顺序为:[Bmim]Br>[Hmim]Br>[Omim]Br,表明阴离子一定时,阳离子咪唑环侧链上的碳原子个数越少,电导率越高,在20-50℃温度范围内,其电导率大小顺序为:[Emim]DCA>[Emim]Tf2n>[Amim]Cl>[Bmim]Cl。(3)搭建离子液体裂解纤维素实验装置平台,在不同温度下进行纤维素均相裂解实验,分离提纯出液相产物和固相产物。重点探讨裂解产物5-羟甲基糠醛、糠醛、左旋葡萄糖酮、乙醇、羟基乙醛、乙酸、β-D-吡喃葡萄糖的分布规律。结果表明:各温度条件下纤维素裂解产物具有明显的差异性,22C℃下产物种类和含量都较多,其中左旋葡萄糖酮、糠醛和5-羟甲基糠醛含量最多,140℃时羟基乙醛和乙醇含量最多,β D-吡喃葡萄糖在260℃时最多,乙酸则在340℃时最多。(4)选取反应温度220℃,在不同电压下进行纤维素均相裂解实验。重点探讨5-羟甲基糠醛、糠醛、左旋葡萄糖酮、乙醇、羟基乙醛、脂肪酸、β-D-吡喃葡萄糖等热解产物的电化学定向调控机制。结果表明:加入电压后,纤维素裂解液相产物新增了羟基乙醛、乙醇、甘油醛、呋喃4种组分;甘油醛和呋喃是加电压情况下的特有产物,呋喃产量在1.5V电压时最大,纯度在3V电压时最高,甘油醛在1.5V电压时获得最大产量和最高纯度,羟基乙醛在1V电压时产量最大,在2V电压时其纯度最高,相对含量可达45%以上,说明低电压条件更有利于醛类化合物的生成;左旋葡萄糖酮、脂肪酸和糠醛产量也发生了明显的变化;4V电压时,β-D-吡喃葡萄糖和左旋葡萄糖酮都获得了最大产量和最高相对含量,乙醇获得最大产量,脂肪酸则获得最高纯度。
何巍伟[10](2017)在《磁性离子液体低温催化裂解纤维素产物演化规律的研究》文中提出长期以来,世界能源消费总量持续增长,一方面不可再生能源日益枯竭,能源危机困扰着世界各国。另一方面,化石能源在不合理的开发及使用过程中带来了严重的环境问题,危及人类的可持续发展。因此,迫切需要寻找替代能源及开发高效节能技术。生物质作为一种可再生资源具有巨大的发展潜力,可逐步替代部分化石燃料,对缓解能源危机及减少环境污染有重要意义。生物质热解技术具有能量利用效率高,可利用低能耗获得高附加值的生物油、燃料气和高附加值的化工原料以及产物便于运输等优点,是生物质高值化利用的主要方式。然而生物质热裂解产物成分复杂,裂解的具体过程及产物演化机理尚待研究。若是能够精确掌握生物质裂解产物的演化规律,则有望根据裂解产物的性质和价值,有选择性的生成具有利用价值的燃料或化工原料,对我国生物质裂解技术的发展及应用具有重大意义。纤维素是生物质的主要组成部分,其含量一般占生物质总量的一半以上,因此纤维素的热裂解过程在很大程度上体现了生物质的热裂解规律,纤维素的热裂解研究更为可行且更具有重要意义。离子液体与传统的有机试剂相比,具有良好的热稳定性、化学稳定性及独特的溶解性能,使得它在纤维素资源化转化过程中具有巨大的应用潜力。离子液体可作为热媒介质、反应介质和催化剂催化热裂解纤维素,使得纤维素在不同温度区间选择性地催化裂解,有利于系统认识纤维素低温催化裂解的机理及产物演化规律,形成目标产物定向调控的机制,最终实现提高纤维素资源化效率的目的。本论文以研究纤维素催化裂解产物的演化规律为目标,以离子液体结合金属离子低温催化裂解为手段,构建金属类磁性离子液体低温催化裂解体系,在低温(150℃~300℃)下对纤维素进行催化裂解实验。主要研究结果如下:(1)根据纤维素的结构特点和离子液体及金属元素对纤维素裂解的催化作用,利用金属类磁性离子液体作为液相反应的催化剂及反应介质,设计合成了两种金属类磁性离子液体[bmim]FeCl4和[bmim]2CoCl4,并考察了其热稳定性及化学稳定性,结果表明[bmim]FeCl4和[bmim]2CoCl4适用于低温催化裂解纤维素。(2)在 150℃、180℃、200℃、230℃、250℃、280℃、300℃条件下,分别利用[bmim]FeCl4、[bmim]2CoCl4进行催化裂解纤维素实验,并通过GC-MS、SEM、XRD和红外对纤维素裂解的液相、固相产物进行分析。结果显示,[bmim]FeCl4和[bmim]2CoCl4均具有良好的催化效果,降低了纤维素近150℃的裂解温度,且[bmim]FeCl4的催化效果明显强于[bmim]2CoCl4。(3)分析了不同温度下纤维素的固相裂解产物和液相裂解产物,以纤维素单体或二体为基本模型,模拟构建了纤维素低温催化裂解的产物演化模型。探究了低温催化裂解纤维素的反应机理及产物演化规律。通过将新型环境功能材料磁性离子液体应用于纤维素的裂解过程中,实现了液相低温催化裂解纤维素,并详细研究了纤维素裂解的反应机理和产物的演化规律,为纤维素裂解生产高价值产物的定向调控技术奠定了基础,为实现生物质高效资源化利用提供了技术参考。
二、纤维素热解液发酵制乙醇(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、纤维素热解液发酵制乙醇(论文提纲范文)
(1)金属盐对玉米秸秆水解和厌氧产酸的影响及作用机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 玉米秸秆的组成与性质 |
1.3 玉米秸秆沼气化工艺及关键过程研究现状 |
1.3.1 玉米秸秆的预处理技术 |
1.3.2 玉米秸秆的厌氧发酵工艺 |
1.3.3 玉米秸秆沼气化关键过程的技术瓶颈 |
1.4 金属盐在玉米秸秆沼气化关键过程中的作用 |
1.4.1 金属盐在水解过程中的作用 |
1.4.2 金属盐在厌氧产酸发酵中的作用 |
1.5 研究目的和研究内容 |
1.5.1 研究目的和意义 |
1.5.2 研究内容 |
第2章 营养金属盐催化水解玉米秸秆研究 |
2.1 实验材料与方法 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验装置 |
2.1.3 实验方法 |
2.1.4 测试及分析方法 |
2.2 营养金属盐催化水解玉米秸秆效果评价及优化 |
2.2.1 基于联合强度因子的水解效果评价 |
2.2.2 基于响应曲面法的水解效果优化 |
2.3 营养金属盐催化水解玉米秸秆微观结构表征与分析 |
2.3.1 表面形貌表征与分析 |
2.3.2 微观物理结构表征与分析 |
2.3.3 化学结构表征与分析 |
2.4 小结 |
第3章 FeCl_2催化水解玉米秸秆反应动力学研究 |
3.1 实验材料与方法 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 实验方法 |
3.2 FeCl_2催化水热反应中水解液成分分析 |
3.2.1 纤维素基降解产物分析 |
3.2.2 半纤维素基降解产物分析 |
3.3 FeCl_2催化作用下半纤维素水解动力学研究 |
3.3.1 半纤维素水解产物动力学模型 |
3.3.2 Saeman模型预测值与实验值的比较 |
3.3.3 动力学参数与反应活化能的计算与分析 |
3.4 小结 |
第4章 超低浓度FeCl_2催化水解玉米秸秆研究 |
4.1 实验材料与方法 |
4.1.1 实验材料及装置 |
4.1.2 实验方法 |
4.1.3 测试及分析方法 |
4.2 超低浓度FeCl_2对玉米秸秆的催化性能解析 |
4.2.1 与蒸馏水热水解效果比较分析 |
4.2.2 催化水解反应前后铁元素含量分析 |
4.2.3 与蒸馏水水解后固渣表面形貌对比 |
4.3 超低浓度FeCl_2催化水解玉米秸秆水解液成分分析 |
4.3.1 纤维素基降解产物分析 |
4.3.2 半纤维素基降解产物分析 |
4.3.3 水解液pH的变化规律分析 |
4.3.4 总糖和总副产物分析 |
4.4 超低浓度FeCl_2催化水解对玉米秸秆微观结构影响 |
4.4.1 表面形貌表征与分析 |
4.4.2 微观物理结构表征与分析 |
4.5 小结 |
第5章 铁盐催化水解玉米秸秆微观反应机理研究 |
5.1 密度泛函基础理论 |
5.2 基组选择 |
5.3 铁离子催化水解过程计算与分析 |
5.3.1 铁离子催化水解过程稳定复合物的确定 |
5.3.2 铁离子复合物与O11和O22的微观反应机理研究 |
5.4 小结 |
第6章 玉米秸秆水解与厌氧产酸发酵匹配性研究 |
6.1 实验材料与方法 |
6.1.1 实验原料及装置 |
6.1.2 实验方法 |
6.1.3 测试及分析方法 |
6.2 营养金属盐催化水解液的厌氧产酸发酵研究 |
6.2.1 单一营养金属盐催化水解液的产酸发酵 |
6.2.2 多种营养金属盐联合催化水解液的产酸发酵 |
6.3 FeCl_2催化水解液的产酸发酵研究 |
6.4 玉米秸秆水解及厌氧产酸发酵关键过程的物料分析 |
6.5 小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(2)基于典型产物的纤维素快速热解机理研究及模型构建(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纤维素热解研究现状 |
1.2.1 纤维素结构简述 |
1.2.2 纤维素热解动力学 |
1.2.3 典型产物生成机理研究 |
1.2.4 影响纤维素热解特性的因素 |
1.2.5 纤维素颗粒热解过程中的传热传质研究 |
1.2.6 热解产物调控的研究 |
1.2.7 纤维素热解理论计算研究现状 |
1.3 研究目的、意义及内容 |
2 纤维素热解特征反应研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与方法 |
2.2.1 纤维素热重-差热联用分析 |
2.2.2 纤维素热重-红外光谱联用分析 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 纤维素热重分析 |
2.3.2 基于典型热解反应的纤维素热解路线 |
2.4 本章小结 |
3 基于产物组分的纤维素热解量化计算 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 Py-GC/MS实验 |
3.2.2 纤维素Ⅱ的制备与表征 |
3.2.3 DFT计算方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 纤维素快速热解产物分布 |
3.3.2 晶型对热解影响的研究 |
3.3.3 聚合度对热解影响的研究 |
3.3.4 DFT计算结果 |
3.4 本章小结 |
4 纤维素热解路线及反应动力学模型 |
4.1 引言 |
4.2 纤维素热解路线的提出 |
4.3 动力学参数的确定 |
4.3.1 动力学路线的提出 |
4.3.2 机理函数的确定 |
4.3.3 活化能和指前因子的确定 |
4.4 模型验证 |
4.5 本章小结 |
5 纤维素颗粒热解过程中的传热研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料与方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 大样品尺寸的热重实验 |
5.3.2 纤维素热解过程中固体的形态变化 |
5.3.3 传热模型 |
5.3.4 热导率和压力的变化 |
5.3.5 TG曲线和样品温度验证 |
5.3.6 产物分布 |
5.4 本章小结 |
6 过渡金属@纤维素炭气凝胶催化下的纤维素快速热解 |
6.1 引言 |
6.2 催化剂的制备与表征 |
6.2.1 制备方法 |
6.2.2 催化剂的表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 负载对催化剂性质的影响 |
6.3.2 铁、镍催化纤维素热解机理 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 本论文主要结论 |
7.2 本论文主要创新点 |
7.3 对今后研究的建议 |
参考文献 |
附录A |
个人简介 |
导师简介 |
获得成果目录清单 |
致谢 |
(3)木质素热解过程中含氧官能团的演化规律及其对木质素热解特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 木质素的基本结构和结构间的连接键 |
1.2.1 木质素的三种基本结构单元 |
1.2.2 木质素结构单元间的连接键 |
1.3 木质素的热化学转化 |
1.3.1 木质素热解过程中的影响因素 |
1.3.2 木质素热化学解聚的工艺类型 |
1.3.3 木质素热解产物的优化和调控 |
1.4 木质素热解机理研究现状 |
1.4.1 通过木质素模型物探究木质素热解机理 |
1.4.2 通过真实木质素探究木质素热解机理 |
1.5 选题目的、意义和主要研究内容 |
1.5.1 选题的目的与意义 |
1.5.2 主要研究内容 |
第二章 木质素慢速热解过程中三相产物的协同演化 |
2.1 引言 |
2.2 实验原料和方法 |
2.2.1 材料 |
2.2.2 Py-GCMS实验 |
2.2.3 热重红外联用检测 |
2.2.4 木质素原位红外热解实验 |
2.2.5 木质素热解残渣的制备 |
2.2.6 木质素热重特性的测定 |
2.2.7 木质素热解残渣的结构表征 |
2.2.8 动力学模型 |
2.3 结果和讨论 |
2.3.1 木质素慢速热解过程中不同温度阶段热解液相产物的演化 |
2.3.2 木质素慢速热解过程中热解气体的演变过程 |
2.3.3 木质素热解固相产物的演变过程 |
2.3.4 木质素热解过程中挥发物和热解残渣的元素组成的演变过程 |
2.3.5 木质素热重特性及热解反应活化能的计算 |
2.3.6 木质素热解过程中的协同变化 |
2.4 本章小结 |
第三章 木质素含氧官能团在活性炭和HZSM-5沸石催化热解过程中的演化 |
3.1 引言 |
3.2 实验原料和方法 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 木质素原位催化热解和外部催化热解实验 |
3.2.3 原位催化木质素热重特性的测定 |
3.2.4 热重分析-傅里叶红外分析联用检测 |
3.2.5 木质素催化热解动力学模型 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 原位催化模式下热解温度对木质素含氧官能团演化的影响 |
3.3.2 原位催化模式下催化剂添加量对木质素含氧官能团演化的影响 |
3.3.3 外部催化热解对木质素含氧官能团演化的影响 |
3.3.4 热重红外探究原位催化模式下催化剂对木质素热解的影响 |
3.3.5 HZSM-5沸石和活性炭催化对木质素热重特性和热解活化能的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 酚羟基对木质素热解的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验原料和方法 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 不同酚羟基含量木质素的制备 |
4.2.3 Py-GCMS实验 |
4.2.4 甲基化改性后木质素热解三相产物的制备 |
4.2.5 甲基化改性后木质素热重特性的测定 |
4.2.6 甲基化改性后木质素样品分子量的检测 |
4.2.7 木质素定量~(31)P-NMR分析 |
4.2.8 木质素二维核磁共振波谱(2D-HSQC)分析 |
4.2.9 甲基化木质素样品元素含量的检测 |
4.2.10 甲基化木质素动力学模型 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 选择性甲基化后木质素化学结构的变化 |
4.3.2 甲基化木质素样品的热重特性和活化能计算 |
4.3.3 酚羟基对木质素热解产物的影响 |
4.3.4 酚羟基对木质素热解气、碳、油的影响 |
4.3.5 苯环电子云密度对由酚羟基引起的缩合反应的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 甲氧基对木质素热解的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验原料和方法 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 不同甲氧基含量木质素的制备 |
5.2.3 核磁共振波普分析 |
5.2.4 Py-GCMS实验 |
5.2.5 脱甲基木质素热重特性分析 |
5.2.6 脱甲基木质素分子量分析 |
5.2.7 脱甲基木质素的元素质量分析 |
5.2.8 脱甲基木质素动力学模型的计算 |
5.2.9 木质素中甲氧基含量的定量分析 |
5.2.10 脱甲基木质素热解三相产物的测定 |
5.3 结果和讨论 |
5.3.1 木质素脱甲基改性后木质素结构的变化 |
5.3.2 脱甲基木质素的热重特性和热解活化能计算 |
5.3.3 木质素中甲氧基脱甲基对木质素热解产物分布的影响 |
5.3.4 木质素中甲氧基脱甲基对木质素热解气、碳、油产物产量的影响 |
5.3.5 甲氧基在木质素热解过程中结焦的作用 |
5.4 本章小结 |
第六章 木质素侧链含氧官能团在木质素热解中的作用 |
6.1 引言 |
6.2 实验原料和方法 |
6.2.1 实验原料 |
6.2.2 木质素模型物热重特性分析 |
6.2.3 热解动力学模型的计算 |
6.2.4 热重分析-傅里叶红外分析联用检测 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 木质素模型物的热重热性分析 |
6.3.2 四种模型化合物恒速升温过程中热解产物的逸出规律 |
6.3.3 模型化合物官能团的相互影响 |
6.3.4 四种模型化合物热解反应活化能 |
6.4 本章小结 |
结论与展望 |
一、全文总结 |
二、本论文的创新之处 |
三、下一步工作的建议 |
参考文献 |
附录Ⅰ |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(4)酒糟废弃物热解产物及热动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外酒糟利用现状 |
1.2.1 生产肥料或饲料 |
1.2.2 提取高附加值产品 |
1.2.3 生产能源 |
1.2.4 生产食物及实用材料 |
1.3 国内外生物质热解研究现状 |
1.3.1 生物质热解影响因素 |
1.3.2 生物质热解工艺 |
1.3.3 生物质热解技术 |
1.3.4 生物质热分析动力研究 |
1.4 课题概况 |
1.4.1 课题来源 |
1.4.2 主要研究内容与意义 |
第2章 实验材料和分析方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 酒糟的基本热化学特性 |
2.2 实验装置与方法 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 实验装置 |
2.3 实验分析方法 |
2.3.1 热重分析 |
2.3.2 气相色谱(GC)分析 |
2.3.3 气质联用(GC/MS)分析 |
2.3.4 热分析动力法 |
第3章 不同运行工况下三相产物产率分析 |
3.1 热解终温对酒糟热解产率的影响 |
3.2 热解时间对酒糟热解产率的影响 |
3.2.1 不同热解时间下酒糟热解的终温点选择 |
3.2.2 不同热解时间下酒糟三相产物产率分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 不同运行工况下气液两相产物分析 |
4.1 不同运行工况下酒糟热解气相产物成分分析 |
4.1.1 不同热解终温下酒糟热解气相成分变化 |
4.1.2 不同热解时间下酒糟热解气相成分变化 |
4.2 不同运行工况下酒糟热解液相产物成分分析 |
4.2.1 液相产物预处理 |
4.2.2 不同热解终温下酒糟热解液相成分变化 |
4.2.3 不同热解时间下酒糟热解液相成分变化 |
4.3 本章小结 |
第5章 酒糟热解的热动力分析与能量分布 |
5.1 酒糟热动力分析 |
5.1.1 单升温速率法 |
5.1.2 多升温速率法的热动力分析 |
5.2 酒糟热解能量分布 |
5.2.1 热解能耗计算公式 |
5.2.2 酒糟热解能耗分析 |
5.3 本章小结 |
结论与建议 |
参考文献 |
致谢 |
(5)电解氧化辅助熔盐热裂解生物质研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 秸秆资源化利用现状 |
1.2.1 直接燃烧 |
1.2.2 畜牧饲料 |
1.2.3 还田肥料 |
1.2.4 厌氧发酵制沼气 |
1.2.5 生物乙醇 |
1.2.6 热化学转化 |
1.3 熔盐及其应用 |
1.3.1 不同熔盐体系的特性 |
1.3.2 冶金 |
1.3.3 太阳能发电 |
1.3.4 燃料电池 |
1.3.5 大气治理 |
1.3.6 生物质热解 |
1.4 提质技术与电化学氧化 |
1.4.1 催化脱氧 |
1.4.2 电化学氧化 |
1.5 选题的意义及设计思路 |
1.5.1 选题的目的和意义 |
1.5.2 研究思路 |
第二章 电解氧化辅助熔盐热裂解生物质 |
2.1 引言 |
2.2 实验试剂与仪器 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 主要仪器设备 |
2.3 实验装置及流程 |
2.3.1 实验装置 |
2.3.2 实验流程 |
2.4 分析方法 |
2.4.1 生物质原料分析 |
2.4.2 线性伏安曲线的测定 |
2.4.3 生物炭分析 |
2.4.4 裂解气分析 |
2.4.5 裂解液分析 |
2.5 结果与讨论 |
2.5.1 生物质原料成分分析 |
2.5.2 循环伏安曲线的测定 |
2.5.3 温度对EMCP体系的影响 |
2.5.4 电流密度对EMCP体系的影响 |
2.5.5 物料粒径对EMCP体系的影响 |
2.5.6 不同反应体系下的生物炭比较 |
2.6 本章小结 |
第三章 热解动力学分析 |
3.1 引言 |
3.2 动力学实验与表征装置 |
3.2.1 实验计划 |
3.2.2 实验装置 |
3.2.3 操作流程 |
3.3 生物质热解反应动力学计算 |
3.3.1 热重表征结果分析 |
3.3.2 建立生物质热解一级反应动力学模型 |
3.3.3 动力学参数计算 |
3.3.4 反应机理函数G(α)的拟合 |
3.3.5 动力学参数计算 |
3.3.6 动力学模型的验算 |
3.4 本章小结 |
第四章 纤维素在EMCP体系中的转化机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 熔融碳酸盐的电解反应 |
4.3 阳极线性伏安曲线的测定及电解实验 |
4.3.1 实验装置 |
4.3.2 阳极线性伏安曲线的测定 |
4.3.3 水溶液体系下的电解实验过程 |
4.4 EMCP体系下模型化合物反应实验 |
4.4.1 实验装置 |
4.4.2 实验过程 |
4.5 分析方法 |
4.5.1 醛基含量的测定 |
4.5.2 羧基含量的测定 |
4.5.3 还原糖测定 |
4.5.4 裂解气、裂解液的分析 |
4.6 结果与讨论 |
4.6.1 阳极线性伏安曲线的测定 |
4.6.2 模化物阳极线性伏安曲线测定 |
4.6.3 水溶液体系下的电解结果 |
4.6.4 EMCP体系下的电解结果 |
4.7 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间获得的学术成果 |
学位论文数据集 |
(6)生物质催化热解和定向调控制取高品位液体燃料的研究(论文提纲范文)
致谢 |
前言 |
摘要 |
Abstract |
缩写、符号清单、术语表 |
1. 绪论 |
1.1. 引言 |
1.2. 生物质能 |
1.3. 木质纤维素类生物质能转化途径 |
1.3.1 生物乙醇 |
1.3.2 生物质气化再合成 |
1.3.3 生物质水热、醇热液化 |
1.3.4 生物质快速热裂解 |
1.4. 生物质快速热解现状与发展 |
1.4.1 生物质三大组分的快速热裂解 |
1.4.2 生物质快速热裂解所获生物油性质 |
1.4.3 生物油的后续提质改性 |
1.5. 生物质的催化热解 |
1.6. 本论文的选题与研究内容 |
1.6.1 论文选题 |
1.6.2 本文主要研究内容 |
2. 实验系统与方法 |
2.1. 实验原料与试剂 |
2.1.1 实验原料与预处理 |
2.1.2 实验试剂 |
2.2. 催化剂的制备与表征方式 |
2.2.1 催化剂的制备 |
2.2.2 催化剂的表征 |
2.2.3 生物质催化热解定向调控实验过程 |
2.3. 实验产物的分析 |
2.3.1 气相产物的分析 |
2.3.2 液相产物的分析 |
2.4. 木质素热解过程的模拟计算 |
3. 催化剂的表征结果 |
3.1. 催化剂的结构表征结果 |
3.2. 催化剂的酸性表征结果 |
3.3. 本章小结 |
4. 纤维素的催化热解和定向调控 |
4.1. 纤维素直接热解与催化热解的对比 |
4.2. 催化剂对纤维素催化热解和定向调控的影响 |
4.2.1 不同催化剂对纤维素催化热解和定向调控的影响 |
4.2.2 催化剂与热解原料比例对纤维素催化热解和定向调控的影响 |
4.3. 热解工况对纤维素催化热解和定向调控的影响 |
4.3.1 热解温度对纤维素催化热解和定向调控的影响 |
4.3.2 升温速率对纤维素催化热解和定向调控的影响 |
4.4. 纤维素催化热解和定向调控的机理研究 |
4.5. 本章小结 |
5. 半纤维素的催化热解和定向调控 |
5.1. 半纤维素直接热解与催化热解的对比 |
5.2. 催化剂对半纤维素催化热解和定向调控的影响 |
5.2.1 不同催化剂对半纤维素催化热解和定向调控的影响 |
5.2.2 催化剂与热解原料比例对半纤维素催化热解和定向调控的影响 |
5.3. 热解工况对半纤维素催化热解和定向调控的影响 |
5.3.1 热解温度对半纤维素催化热解和定向调控的影响 |
5.3.2 升温速率对半纤维素催化热解和定向调控的影响 |
5.4. 半纤维素催化热解和定向调控的机理研究 |
5.5. 本章小结 |
6. 木质素的催化热解和定向调控 |
6.1. 木质素直接热解与催化热解的对比 |
6.2. 催化剂对木质素催化热解和定向调控的影响 |
6.2.1 不同催化剂对木质素催化热解和定向调控的影响 |
6.2.2 催化剂与热解原料比例对木质素催化热解和定向调控的影响 |
6.3. 热解工况对木质素催化热解和定向调控的影响 |
6.3.1 热解温度对木质素催化热解和定向调控的影响 |
6.3.2 升温速率对木质素催化热解和定向调控的影响 |
6.4. 结合密度泛函理论研究木质素催化热解和定向调控的机理 |
6.5. 本章小结 |
7. 实际生物质的催化热解和定向调控 |
7.1. 生物质三组分催化热解和定向调控的对比 |
7.1.1 生物质三组分催化热解和定向调控共性 |
7.1.2 生物质三组分催化热解和定向调控差异 |
7.2. 实际生物质的催化热解与直接热解对比 |
7.2.1 玉米秸秆的催化热解和直接热解 |
7.2.2 白杨木屑的催化热解与直接热解 |
7.2.3 咖啡渣的催化热解与直接热解 |
7.3. 不同类型分子筛催化剂对实际生物质催化热解和定向调控的影响 |
7.4. 不同改性催化剂对实际生物质催化热解和定向调控的影响 |
7.5. 不同负载量的铬改性催化剂对实际生物质催化热解和定向调控的影响 |
7.6. 本章小结 |
8. 生物质催化热解和定向调控的系统设计与评价 |
8.1. 热解气体不循环的系统设计与评价 |
8.2. 热解气体循环的系统优化与评价 |
8.3. 生物质催化热解和定线调控与其他生物质转化为液体燃料路线的评价对比 |
8.4. 本章小结 |
9. 全文总结与展望 |
9.1. 本文的主要研究内容与讨论 |
9.2. 本文的主要创新点 |
9.3. 未来研究的展望 |
参考文献 |
作者简历 |
教育经历 |
参与项目 |
攻读博士学位期间主要的研究成果 |
(7)芒草半纤维素的提取与降解研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 芒草简介 |
1.3 芒草的化学成分 |
1.3.1 纤维素 |
1.3.2 半纤维素 |
1.3.3 木质素 |
1.4 半纤维素的研究进展 |
1.4.1 半纤维素的提取分离 |
1.4.2 半纤维素的应用 |
1.5 半纤维素发酵制乙醇的研究 |
1.5.1 降解技术的研究 |
1.5.2 发酵技术的研究 |
1.6 本论文的研究内容及研究意义 |
第2章 芒草半纤维素的分离提取与结构表征 |
2.1 引言 |
2.2 材料与设备 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 实验药品 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 芒草半纤维素的提取方法 |
2.3.2 芒草半纤维素的得率 |
2.3.3 超声辅助法提取芒草半纤维素的工艺研究 |
2.3.4 芒草半纤维素的结构表征 |
2.4 结果与分析 |
2.4.1 芒草半纤维素提取方法的选择 |
2.4.2 超声辅助法提取芒草半纤维素工艺结果分析 |
2.4.3 芒草半纤维素的表征分析 |
2.5 小结 |
第3章 芒草半纤维素的降解与发酵研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与设备 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 实验药品 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 芒草半纤维素酸降解的最优工艺研究 |
3.3.2 芒草半纤维素酶降解的最优工艺研究 |
3.3.3 总还原糖含量的测定 |
3.3.4 芒草半纤维素发酵制乙醇的工艺研究 |
3.3.5 乙醇含量的测定 |
3.4 结果与分析 |
3.4.1 芒草半纤维素酸降解工艺优化结果分析 |
3.4.2 芒草半纤维素酶降解工艺优化结果分析 |
3.4.3 芒草半纤维素发酵制乙醇的工艺结果分析 |
3.5 小结 |
第4章 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士研究生期间已发表的论文 |
(8)生物质厌氧发酵耦合热解气化试验研究与机理分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 生物质能发展现状 |
1.1.2 木质纤维素类生物质化学构成及结构 |
1.1.3 生物质燃气化技术 |
1.2 生物质厌氧发酵技术及研究进展 |
1.2.1 厌氧发酵原理 |
1.2.2 厌氧发酵影响因素 |
1.2.3 厌氧发酵技术特点及发展中存在的问题 |
1.2.4 厌氧发酵副产物处理现状 |
1.3 生物质热解气化技术及研究进展 |
1.3.1 热解气化原理 |
1.3.2 热解气化影响因素 |
1.3.3 热解气化技术特点及发展中存在的问题 |
1.3.4 热解气化预处理技术研究现状 |
1.4 生物质厌氧发酵耦合热解气化技术需求分析 |
1.4.1 系统内自消纳的沼渣热解气化技术 |
1.4.2 以厌氧发酵为热解气化预处理的耦合技术 |
1.4.3 以沼液生化作用为热解气化预处理的耦合技术 |
1.4.4 以能量平衡为基础的耦合系统评估及优化 |
1.5 本文研究思路、研究方案及技术路线 |
1.5.1 本文研究思路 |
1.5.2 研究方案 |
1.5.3 技术路线 |
第2章 厌氧发酵沼渣热解气化特性研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验材料与方法 |
2.2.1 材料与试剂 |
2.2.2 主要仪器设备 |
2.2.3 气化设备及操作步骤 |
2.2.4 表征及分析方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 沼渣理化特性分析 |
2.3.2 沼渣的灰熔点特性研究 |
2.3.3 气化温度对沼渣气化特性影响研究 |
2.3.4 ER对沼渣气化特性影响研究 |
2.3.5 气化灰渣特性研究 |
2.4 本章小结 |
第3章 厌氧发酵预处理秸秆耦合热解气化试验与机理分析 |
3.1 前言 |
3.2 实验材料与方法 |
3.2.1 材料与试剂 |
3.2.2 主要仪器设备 |
3.2.3 实验方法 |
3.2.4 表征及分析方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 发酵预处理前后秸秆化学组成分析 |
3.3.2 发酵预处理前后秸秆结构分析 |
3.3.3 发酵预处理前后秸秆气化特性分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 沼液生化预处理秸秆耦合热解气化试验与机理分析 |
4.1 前言 |
4.2 实验材料与方法 |
4.2.1 材料与试剂 |
4.2.2 主要仪器设备 |
4.2.3 实验方法 |
4.2.4 表征及分析方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 沼液化学特性及生物多样性分析 |
4.3.2 沼液预处理过程秸秆干物质损失分析 |
4.3.3 沼液预处理前后秸秆理化特性分析 |
4.3.4 沼液预处理前后秸秆热重特性分析 |
4.3.5 沼液预处理前后秸秆气化特性分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 生物质厌氧发酵-热解气化耦合系统能量平衡核算与优化研究 |
5.1 前言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 沼气工程及原料 |
5.2.2 主要仪器设备 |
5.2.3 发酵原料及沼渣理化特性分析 |
5.2.4 沼渣热解气化试验及气化燃气分析 |
5.2.5 厌氧发酵-热解气化耦合系统能量平衡计算 |
5.3 发电/产燃气系统假设及构建 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 发酵原料及沼渣理化特性分析 |
5.4.2 沼渣热解气化特性分析 |
5.4.3 厌氧发酵-热解气化耦合系统能量平衡及产出分析 |
5.5 发展前景与建议 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)纤维素在导电性离子液体中电化学定向调控裂解研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 能源问题与生物质利用 |
1.1.1 能源问题现状 |
1.1.2 生物质能转化利用研究现状 |
1.1.3 纤维素的特点及其溶解与裂解研究现状 |
1.2 导电性离子液体研究进展 |
1.2.1 导电性性离子液体的特点 |
1.2.2 导电性离子液体的应用 |
1.3 生物质选择性快速热解制取化学品 |
1.3.1 左旋葡萄糖酮 |
1.3.2 羟基乙醛 |
1.3.3 5-羟甲基糠醛 |
1.3.4 糠醛 |
1.3.5 乙酸 |
1.3.6 乙醇 |
1.3.7 甘油醛 |
1.4 课题意义及研究内容 |
1.4.1 课题研究意义 |
1.4.2 主要研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验试剂及仪器设备 |
2.2 实验装置及流程 |
2.3 实验测定方法 |
2.3.1 电导率分析 |
2.3.2 热稳定性分析 |
2.3.3 GC-MS分析 |
2.3.4 SEM分析 |
2.3.5 XRD分析 |
2.3.6 FT-IR分析 |
2.3.7 核磁分析 |
第三章 导电性离子液体液相催化裂解体系的构建 |
3.1 导电性离子液体催化裂解体系的设计 |
3.2 导电性离子液体催化裂解体系的合成 |
3.2.1 [Emim]Br的合成 |
3.2.2 [Emim]Tf_2n的合成 |
3.2.3 [Bmim]Br的合成 |
3.2.4 [Hmim]Br的合成 |
3.2.5 [Omim]Br的合成 |
3.2.6 [Amim]Cl的合成 |
3.2.7 [Bmim]Cl的合成 |
3.2.8 [Emim]DCA的合成 |
3.3 导电性离子液体的FT-IR表征 |
3.4 导电性离子液体的NMR表征 |
3.5 导电性离子液体的热稳定性 |
3.6 离子液体结构与电导率的关系 |
3.7 本章小结 |
第四章 导电性离子液体分温度梯度液相催化纤维素裂解研究 |
4.1 纤维素裂解产物的固相分析 |
4.1.1 纤维素裂解固相产物的SEM分析 |
4.1.2 纤维素裂解固相产物的XRD分析 |
4.1.3 纤维素裂解固相产物的FT-IR分析 |
4.2 纤维素裂解产物的液相分析 |
4.3 不同温度下纤维素裂解规律研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 电化学调控导电性离子液体液相 |
5.1 纤维素裂解产物的固相分析 |
5.1.1 纤维素裂解固相产物的FT-IR分析 |
5.1.2 纤维素裂解固相产物的XRD分析 |
5.2 纤维素裂解产物的液相分析 |
5.3 不同电压下纤维素裂解规律与调控研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录 |
附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
(10)磁性离子液体低温催化裂解纤维素产物演化规律的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 生物质能概述 |
1.1.1 生物质资源化的意义 |
1.1.2 生物质能开发利用研究现状 |
1.1.3 纤维素的特点及其资源化研究现状 |
1.2 磁性离子液体概述 |
1.2.1 磁性离子液体的特点 |
1.2.2 磁性离子液体的分类 |
1.2.3 磁性离子液体的合成 |
1.2.4 离子液体在纤维素降解中的应用 |
1.3 课题背景及研究内容 |
1.3.1 课题研究背景 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.3.3 技术路线 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验试剂及仪器设备 |
2.2 实验装置及流程 |
2.3 实验测定方法 |
2.3.1 热重-差热扫描综合热分析 |
2.3.2 红外分析 |
2.3.3 拉曼分析 |
2.3.4 XRD分析 |
2.3.5 SEM分析 |
2.3.6 GC-MS分析 |
第三章 液相低温催化体系的构建 |
3.1 磁性离子液体催化裂解体系的设计 |
3.2 磁性离子液体催化裂解体系的合成 |
3.3 磁性离子液体结构表征 |
3.4 离子液体及纤维素的热稳定性 |
3.5 磁性离子液体的稳定性 |
3.6 本章小结 |
第四章 液相低温催化裂解产物演化研究 |
4.1 纤维素裂解产物的固相分析 |
4.1.1 裂解前后纤维素的红外分析 |
4.1.2 裂解前后纤维素的XRD分析 |
4.1.3 裂解前后纤维素的SEM分析 |
4.2 纤维素裂解产物的液相分析 |
4.3 纤维素低温催化裂解产物的演化模型及规律 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录 |
附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
四、纤维素热解液发酵制乙醇(论文参考文献)
- [1]金属盐对玉米秸秆水解和厌氧产酸的影响及作用机制研究[D]. 乔怡娜. 天津大学, 2020(01)
- [2]基于典型产物的纤维素快速热解机理研究及模型构建[D]. 杨晓晓. 北京林业大学, 2020(01)
- [3]木质素热解过程中含氧官能团的演化规律及其对木质素热解特性的影响[D]. 马浩. 华南理工大学, 2020
- [4]酒糟废弃物热解产物及热动力学研究[D]. 吴浩然. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]电解氧化辅助熔盐热裂解生物质研究[D]. 谢家乐. 浙江工业大学, 2020
- [6]生物质催化热解和定向调控制取高品位液体燃料的研究[D]. 杨义. 浙江大学, 2019(04)
- [7]芒草半纤维素的提取与降解研究[D]. 田梦南. 武汉理工大学, 2019(07)
- [8]生物质厌氧发酵耦合热解气化试验研究与机理分析[D]. 郭祥. 天津大学, 2019(06)
- [9]纤维素在导电性离子液体中电化学定向调控裂解研究[D]. 赵茜. 昆明理工大学, 2017(04)
- [10]磁性离子液体低温催化裂解纤维素产物演化规律的研究[D]. 何巍伟. 昆明理工大学, 2017(04)