木質(zhì)素共混熱解制備單體芳香族化合物機理研究.pdf

1、木質(zhì)素具有獨特的芳環(huán)結(jié)構(gòu)，可通過快速熱解反應(yīng)制備芳烴類和酚類等高價值化學(xué)產(chǎn)品，具有巨大的應(yīng)用前景。但木質(zhì)素本身含碳量高，含氫量低，其有效氫碳(H/Ceff)較低，造成木質(zhì)素單獨熱解生成的生物油品質(zhì)較低。木質(zhì)素與其他含氫量較高的共混物進(jìn)行共混熱解，可以調(diào)控?zé)峤猱a(chǎn)物的分布，獲得更高產(chǎn)率的高價值化學(xué)品。本課題選用黑液木質(zhì)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(jìn)行快速熱解反應(yīng)，以單體芳香族類化合物為目標(biāo)產(chǎn)物，獲得了共混物篩

2、選與評價方法，并對共混熱解機理進(jìn)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(zhì)素?zé)峤馓匦砸约安煌瑴囟认履举|(zhì)素快速熱解產(chǎn)物中單體芳香族類物質(zhì)的分布情況。木質(zhì)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(chǎn)物主要有H2O、CO2、CO和CH4等。在較低溫度條件下(500～600℃)，木質(zhì)素快速熱解產(chǎn)物以愈創(chuàng)木酚類和紫丁香酚類物質(zhì)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(chǎn)物。當(dāng)熱解溫度為700℃時，木質(zhì)素各類熱解產(chǎn)物產(chǎn)量分布較為均勻。
　　其次，進(jìn)行了塑料類固態(tài)共混物與木質(zhì)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(zhì)素進(jìn)行共熱解反應(yīng)，考察了塑料種類和共混比例對共熱解產(chǎn)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(zhì)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(zhì)素?zé)岱€(wěn)定性比PC低，其在低溫條件下生成的小分子H2

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

5、。應(yīng)用量子化學(xué)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(zhì)，發(fā)現(xiàn)甲醇受自由基攻擊的反應(yīng)性強、化學(xué)鍵更易斷裂生成氫自由基且熱解生成的自由基結(jié)構(gòu)簡單，更適合應(yīng)用到木質(zhì)素共混熱解實驗研究中。因此，首先選用甲醇與木質(zhì)素兩種?；锲S基苯基醚(BPE)和苯氧基乙苯(PPE)分別進(jìn)行共熱解實驗，分析了共混比例對共混熱解產(chǎn)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(jìn)了單體芳香族類物質(zhì)的生成，同時抑制了二聚體和三聚體的生成。反