资源描述：
《氧浓度对近临界水中纤维素分解的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第23卷 第4期太 阳 能 学 报Vol123,No142002年8月ACTAENERGIAESOLARISSINICAAug.,2002文章编号:025420096(2002)0420467205氧浓度对近临界水中纤维素分解的影响12吕秀阳,SakodaAkiyoshiSuzukiMotoyuki(1.浙江大学二次资源化国家专业实验室,杭州310027;2.东京大学生产技术研究所,东京106-8558)摘 要:研究了不同初始氧浓度对纤维素在近临界水中分解的影响,实验结果表明,氧浓度显著地影响产物总碳收支平衡、液相不同组分的收率、气体的产量以及气相产物的组成。微量氧对产物总碳收支平衡影响
2、不大,而对液相不同组分的收率有一定的影响。从实验结果可以看出,离子型反应机理在纤维素水解的第一步中起主导作用,而单糖的进一步分解是一个以自由基反应机理为主的过程。关键词:纤维素;近临界水;氧浓度;分解中图分类号:TK6文献标识码:A水中的分解机理、优化产物的分布。0 引 言1 实验部分生物质资源(其中纤维素含量约占50%)是非常有应用前景的可再生资源,人们对它的酸水解、热1.1 实验材料分解等进行了大量的研究,并已成功地实现了工业纤维素是来自E.Merck的微结晶,粒径约为化处理,但这些处理存在着反应速度较慢、产品价值15μm。较低、污染严重等问题。1.2 实验装置近临界水(nearcr
3、iticalwater,NCW)通常是指实验装置如图1所示,它由预热器、浆料供应系温度在250～350℃之间的压缩液态水[1]。近年来,统、管式反应器、固液分离器、气液分离器等组成。[10]高温高压水中非催化水解由于反应速度快、可以实前文已对装置进行了较详细的描述,并对装置的现选择性分解、目标产物可以作为化工原料且价值连续稳定运行、实验数据的可靠性进行了检验。较高、无污染、无催化剂回收和废水处理等工序,因通常经反应后的产物需经固液分离器分离后才此引起了人们广泛的注意[2～5]。特别是NCW,它能流至背压阀,但本工作所采用的纤维素本身就很细,经NCW分解后残留的固体颗粒更加微小(估计具有非
4、常好的溶解性能以及自身具有酸催化与碱催[1]在几十纳米),经实验发现在较短时间内可不流经固化的功能,在废弃物再资源化方面有着非常广阔液分离器,直接从背压阀流出,因此采用的实验步骤的应用前景。日本东北大学化工系新井-阿尻研究[2～4][5][6]如下:在一定温度、压力、氧浓度下反应稳定2h以室、Minowa等、吕秀阳等都对高温高压水后,首先记下皂膜流量计的流量,然后分别取一个液中纤维素非催化水解进行了研究。[7,8]相样1用于测定其无机碳量(IC)、取二个气相样用在影响因素方面,Minowa等研究了碱金于测定气相组成,接着改变路线,反应产物不流经固属、镍催化剂、碳酸钠等对高温高压水中纤维素
5、分解液分离器而直接从背压阀流出而取液相样2(如图1[9]的影响;Killilea等研究了氮气对超临界水氧化的中虚线所示)。所取的液相样2经过滤(4号玻璃滤影响。但到目前为止,国内外尚无氧气对近临界水纸),滤液由TOC500测定其总有机碳(TOC)含量、中纤维素分解影响的论文发表,对它的研究将有助HPLC定量分析其组成,滤渣经110℃干燥后进行于探明纤维素及其水解产物葡萄糖和果糖在近临界 收稿日期:2000211206 基金项目:浙江省分析测试基金(浙大仪(2000)第2号)和浙江省自然科学基金资助项目(J99002) 太 阳 能 学 报
6、 46823卷 量,UV2VIS检测器设定在290nm处用于确认产物中是否含有如C=C和C=O类的双键。采用的色谱条件为:色谱柱为SugarKS802(Shodex),流动相为水,流速为1.2mL/min,柱温为80℃,进样量为20μL。产物由LC/MS(WATERSLC/MSsystem)定性。固体滤渣经元素分析仪(PERKINELMER,CHNAnalyzer2400Ⅱ)分析。气相产物由岛津公司生产的气相色谱仪GC23BF分析,采用的检测器为热导检测器E2234。由于气相产物中同时含有CO、CO2、O2、N2、H2、CH4、C2H6、C3H8等,难以用一根
7、柱子分析,为此设计了如图2所示的分析系统,它能很1双氧水/水溶液贮槽;2柱塞泵;3预热器;4管式反应器;5冷却器;6固液分离器;7背压阀;8气液分离器;好地分析该体系。条件如下:载气———He、空气恒9浆料供应系统;10浆料贮槽;a,b接高纯氮气钢瓶温浴温度———80℃、路径1和路径2的载气流量图1 测定氧浓度对近临界水中纤维素分解———50mL/min。路径1可用于分析O2、N2、CO、影响的装置简图CH4,路径2可用于分析CO2
