木質素共混熱解制備單體芳香族化合物機理研究.pdf

1、木質素具有獨特的芳環(huán)結構，可通過快速熱解反應制備芳烴類和酚類等高價值化學產品，具有巨大的應用前景。但木質素本身含碳量高，含氫量低，其有效氫碳(H/Ceff)較低，造成木質素單獨熱解生成的生物油品質較低。木質素與其他含氫量較高的共混物進行共混熱解，可以調控熱解產物的分布，獲得更高產率的高價值化學品。本課題選用黑液木質素及其模化物為原料，選則不同種類的固態(tài)共混物和液態(tài)共混物與其進行快速熱解反應，以單體芳香族類化合物為目標產物，獲得了共混物篩

2、選與評價方法，并對共混熱解機理進行了初步解析。
　　首先，通過TG-FTIR和Py-GC/MS兩種分析手段探究了木質素熱解特性以及不同溫度下木質素快速熱解產物中單體芳香族類物質的分布情況。木質素失重溫度范圍較寬(180℃～669℃)，熱解過程中生成的氣態(tài)小分子產物主要有H2O、CO2、CO和CH4等。在較低溫度條件下(500～600℃)，木質素快速熱解產物以愈創(chuàng)木酚類和紫丁香酚類物質為主;在較高溫度下(700～900℃)，芳香烴類

3、和苯酚類成為熱解主要產物。當熱解溫度為700℃時，木質素各類熱解產物產量分布較為均勻。
　　其次，進行了塑料類固態(tài)共混物與木質素的共熱解實驗研究。低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PS)和聚碳酸酯(PC)分別與黑液木質素進行共熱解反應，考察了塑料種類和共混比例對共熱解產物分布情況的影響。研究發(fā)現(xiàn)，三種不同種類的塑料中，PC與木質素共熱解失重曲線與其理論曲線差距最大，這可能是由于木質素熱穩(wěn)定性比PC低，其在低溫條件下生成的小分子H2

4、O促進了PC的水解反應，從而降低了PC熱引發(fā)反應溫度。三種塑料類高分子聚合物與木質素的快速共熱解實驗結果表明:LDPE在共混熱解中，表現(xiàn)為對單體芳香族類物質的生成具有一定的抑制作用;PS促進了熱解產物中芳香烴類物質，特別是苯乙烯產物的生成，當木質素與PS的共混比例為4∶1時，共熱解對芳香烴類物質生成的促進作用最強;PC表現(xiàn)為對熱解產物中苯酚類物質的生成具有促進作用。
　　最后，進行了醇類液態(tài)共混物與木質素及其模化物的共熱解實驗研究

5、。應用量子化學計算法方法對比四種醇分子（甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇）的性質，發(fā)現(xiàn)甲醇受自由基攻擊的反應性強、化學鍵更易斷裂生成氫自由基且熱解生成的自由基結構簡單，更適合應用到木質素共混熱解實驗研究中。因此，首先選用甲醇與木質素兩種模化物芐基苯基醚(BPE)和苯氧基乙苯(PPE)分別進行共熱解實驗，分析了共混比例對共混熱解產物分布的影響。研究發(fā)現(xiàn)，甲醇在共熱解過程中很大程度上促進了單體芳香族類物質的生成，同時抑制了二聚體和三聚體的生成。反