亚临界条件下水葫芦的水热液化研究.pdf

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1、HydrothermalLiquefactionofWaterHyacinthinHotCompressedWaterByLiangZHANGSpecialty:EnvironmentalScienceSupervisor:ShichengZHANGJune20,2012复JI大学硕士学位论文目录■WiAbstractiii第一章绪论11.1生物质与水葫芦11.1.1生物质及其主要成分11.1.2水葫芦31.2水葫芦利用综述61.2.1饲料应用61.2.2水体净化71.2.3资源化利用71.3生物质水热液化转化概述111.3.1水热液化技术111.

2、3.2纤维素水热液化研究121.3.3木质素水热液化研究151.3.4生物质水热液化概述171.4研究意义和研究内容181.4.1研究意义181.4.2研究内容19第二章实验部分202.1试剂与仪器202.1.1实验试剂202.1.2实验仪器202.2实验原料处理与分析212.2.1水葫芦212.2.2纤维素212.2.3木质素222.3反应设备232.4实验操作步骤242.5产物分离方法242.5.1水蒴芦在亚临界水中液化产物的分离242.5.2纤维素在亚临界水中液化产物的分离262.5.3脱碱木质素在亚临界水中液化产物的分离

3、27复旦大学硕士学位论文2.5.4纤维素和脱碱木质素混合物在亚临界水中液化产物的分离...282.6产物分析方法28第三章纤维素的水热液化研究303.1原料与产物分析303.2液化工艺条件研究303.2.1反应温度对纤维素水热液化的影响303.2.2反应时间对纤维素水热液化的影响323.2.3固液比对纤维素水热液化的影响333.3产物分析343.3.1生物油(H0)产物分析343.3.2水溶相产物1(WSOl)GC-MS分析423.3.3残渣(SR)分析473.4纤维素在亚临界水中的液化机理研究483.5本章小结51第四章木质素的水热液化研

4、究524.1原料与方法524.2液化工艺条件研究524.2.1反应温度对木质素水热液化的影响524.2.2反应时间对木质素水热液化的影响534.2.3固液比对木质素水热液化的影响534.3f物射斤554.3.1生物油(H0)分析554.3.2残渣(SR)分析634.4脱碱木质素在亚临界水中的液化机理研究644.5本章小结67第五章水葫芦的水热液化研究695.1原料与方法695.2不同温度条件下水葫芦水热液化的产物分布695.3产物分析715.3.1生物油(H0)产物分析715.3.2水溶相油(WS0)产物成分分析755.3.3残

5、渣(SR)分析785.4纤维素与木质素混合物的液化研究795.4.1不同配比纤维素与木质素混合物液化的产物分布特征80复旦大学硕士学位论文5.4.2生物油0W)产物分析815.4.3残渣(SR)分析855.5本章小结85第六章结论与展望876.1研究结论876.2未来展望88硕士期间取得的成果95mif96复旦大学硕士学位论文摘要水葫芦作为目前全球最具入侵性的有害生物之一，一方面破坏水体生态及水利设施，另一方面其收集会造成人力资源的浪费与环境问题，给社会带来严重的环境与经济问题。寻找一种有效利用水葫芦的方法至关重耍。水热液化法作为生物质热化学转化的

6、方法之一，具有可不需千燥直接转化高含水率生物质的优势，近年来利用水热液化法处理藻类及大型水生植物的研究得到广泛关注。本文以纤维素、脱碱木质素及大型水生植物水葫芦为原料，以间歇式磁力反应釜为反应器，研究它们在亚临界水中的液化行为，考察不同液化条件对其液化行为的影响，分析液化产物的特征，探讨纤维素、脱碱木质素的反应机理，并以此为基础研究水葫芦的液化反应机理。反应温度、反应时间和固液比能显著影响纤维素、脱碱木质素及其混合物液化产物的产率。相同反应条件下，纤维素在反应温度为320°C时生物油产率最高；脱碱木质素在反应温度为300°C时生物油产率最高；纤维素与脱碱木质素混合比为2:1

7、时生物油产率最高；水葫芦在反应时间为lOmin、固液比为9g:150mL的条件下，当反应温度达到320°C时生物油产率最高。纤维素水热液化生成的生物油与水溶相产物成分十分复杂，通过分析其成分发现，纤维素水热液化过程可分为三个反应阶段：水解反应—降解反应—降解产物的二次反应；酸性条件下纤维素水解生成的葡萄糖迅速降解为5-羟甲基糠醛，随后5-羟甲基糠醛通过脱碳、加氢、酯化等反应生成呋喃类、糠醛类及酯类化合物，当反应温度达到320°C后，呋喃类和糠醛类化合物又通过一系列反应生成酚类化合物。脱碱木质素水热液化生成的生物油成