基于生物質預處理與復配溶劑改善生物油品質.pdf

1、隨著經濟發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題給全球可持續(xù)發(fā)展帶來嚴重挑戰(zhàn)。生物質作為一種可再生潔凈能源受到了人們的日益關注?？焖贌峤饩哂猩a成本低、周期短、效率高等優(yōu)點被認為是生物質利用最有前景的技術之一。生物質熱解制備的生物油具有易儲存和運輸、潔凈的優(yōu)點，是很好的化石燃料替代物。但是，生物油的組成復雜，具有腐蝕性強、黏度大和熱值低等缺點，導致其無法廣泛應用。研究表明，生物質中的金屬元素會在生物質熱解過程中發(fā)生催化反應，降低生物油品質，并且生物

2、油中含有大量活性含氧官能團，會在儲存過程中發(fā)生聚合、縮醛等反應，導致生物油容易分層?；诖耍疚闹饕ㄟ^生物質預處理以及在生物油中添加復配溶劑改善生物油品質。
　　1、油洗預處理生物質對熱解產物分布的影響
　　生物質熱解產物進行分級冷凝，制備的水相生物油具有含水量高、酸性大的特點。采用水相生物油洗滌（簡稱為油洗）預處理生物質，利用元素分析儀、熱重分析儀和Py-GC/MS進行研究。結果表明經過預處理的核桃殼中Na、K、Ca和M

3、g四種金屬元素的含量都有所降低，由于堿金屬的活性較強，其中Na和K元素的含量降低最明顯。核桃殼熱解過程主要分為四個階段:脫水階段、預熱解階段、快速熱解階段和炭化階段。油洗預處理對核桃殼的組成和結構產生影響，整個曲線向右偏移，曲線兩個峰的辨識度增加，最大失重速率的溫度增加，最后殘余量減少。由于生物質含有許多金屬元素，在其熱解過程中會發(fā)生催化作用，促進小分子化合物乙酸、丙酮等產生，減少脫水糖的形成。油洗預處理降低核桃殼中金屬元素的含量，使得

4、熱解產物中的酸類和酮類產量降低，酚類和糖類產量增加，提高生物油的品質。在熱解時間不變的條件下，熱解產物種類和產量先隨溫度升高而增加，當溫度較高時，熱解產物的種類保持不變。在熱解溫度為500℃時，以酚類物質為代表的目標產物產量最大。在高溫下，過長的熱解時間會導致酚類物質發(fā)生二次裂解。因此，熱解溫度為500℃時，最佳熱解時間為20s。
　　2、添加復配溶劑提高生物油穩(wěn)定性
　　通過在80℃下對生物油進行老化實驗。研究老化前后生物

5、油粘度、含水量、pH值及化學組成，結果表明化后，生物油黏度和含水量增加，酚類、醛類、酮類和呋喃類物質減少。這是由于生物油含醛、酮等化合物發(fā)生聚合、縮醛、酯化和氧化等反應。所以，基于此研究復配溶劑正丁醇、二甲基亞砜和乙酸乙酯對生物油儲存性能的影響，通過對生物油進行物理稀釋，降低反應物濃度或改變生物油的微觀結構降低生物油反應速率和與生物油中的活性組分發(fā)生反應抑制大分子聚合物的產生。利用Design-Expert軟件中混合設計的單行格子法得到