微波-離子液體輔助生物質(zhì)快速裂解制取生物質(zhì)油的實驗研究.pdf

1、生物質(zhì)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(zhì)能的開發(fā)利用，生物質(zhì)能利用技術(shù)得到迅速的發(fā)展。其中，生物質(zhì)熱裂解作為一種重要的熱化學轉(zhuǎn)化技術(shù)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(zhì)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(shè)計了反應裝置，并通過實驗確定了微波裂解生物質(zhì)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(zhì)量比為0.15、0.30時，得到生物質(zhì)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(zhì)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(zhì)油的最大產(chǎn)率為32％；當與木屑質(zhì)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(zhì)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(zhì)反應前后的官能團變化進行比較，分析表明，生物質(zhì)原料原有的代表纖維素、半纖維素、木質(zhì)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(zhì)聯(lián)用分析儀對生物質(zhì)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(zhì)油主要成分有糠醛、乙酸和1-

4、羥基-2-丁酮等，不同生物質(zhì)油的組成和含量存在差異主要是因為裂解過程中生物質(zhì)類型和離子液體種類不同；另一方面，裂解獲得的生物質(zhì)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(chǔ)上，分別對生物質(zhì)纖維素、半纖維素、木質(zhì)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(zhì)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(shù)能夠短時間內(nèi)制得生物質(zhì)油，且反應裝置簡單，操作方便。因此，微波技術(shù)作為一種新型、快速