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论文作者:Goran Gellerstedt 期刊:《能源与燃料》 发布时间:2008-12-24 12:22:13
木质素生物油的生产及产物结构
 
使用木材、甘蔗渣和稻草等生物质生产纤维素乙醇首先要水解多糖物质,然后发酵单糖,这两步是目前大部分研究所涉及的内容。随着过程工艺的发展,要求通过蒸汽爆破、酸水解等技术将生物质中纤维素、半纤维素和木质素等不同形式的聚合体分离开。由于这些工艺的应用,作为副产品会产生大量的木质素,考虑到大规模生产时乙醇精炼的需求,需要将木质素热解转化为液体燃料。以前在这方面的实验都失败了,然而最近发现,如果水解时使用蚁酸和酒精,木质素就会很容易的被解聚还原。
 
在蚁酸和乙醇存在,380℃的条件下,一步法热解几乎可以将全部原料降解为生物油,并且可以很容易的从水中分离出来,因为整个过程中几乎没有碳化(<5%)。初步的分析数据表明,加工成的生物油与原料的结构完全不同,含有烯烃、烷烃及烷基化酚,O/C比低,适合于做生物燃料。
 
目前的工作是对从不同来源木质素生产的生物油进一步分析,进一步了解降解机制,并获得更多的结构信息。实验中使用电喷雾质谱(ESI-MS)和尺寸排阻质谱法(SEC)测量分离物质的分子量。采用核磁共振法对羟基基团和羧基基团定量,利用气相色谱-质谱联用对羧化物结构进行分析。分析结果发现木质素降解的是否完全与原料来源无关,由此产生的生物油也具有优势脂肪烃的结构。另外产物中还有大量酚类化合物存在,并且这类化合物中部分含有羧基基团。研究结果表明,蚁酸是具有很强的还原性,可提供大量氢原子,通过对热解条件的优化,可以进一步减少芳香环结构的含量。
 
研究结果发表在《能源与燃料》杂志。(来源:中国科学院青岛生物能源与过程研究所)
 
(《能源与燃料》(Energy & Fuels),2008, 22 (6), pp 4240–4244,Goran Gellerstedt,Tanja Barth)
 
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