收藏本站
《华南理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

工业木质素催化液化制备酚类化学品的研究

隋鑫金  
【摘要】:木质素资源丰富,是数量上仅次于纤维素的天然高分子材料。造纸黑液中的工业木质素作为制浆过程的副产物,通常都是随废水排放掉或者燃烧回收热能,没有达到高效利用生物质能源的目的。采用常压催化液化的方法,却可以从根本上解决这个问题。常压液化过程无须耐压设备,能耗相对较低,是很有发展潜力的木质素液化方法。实验以工业木质素为原料,从优化工艺条件入手,研究两种不同液化体系的液化反应机理,为实现工业化生产酚类化学品提供理论指导。 通过比较几种无机酸、有机酸的催化液化效果,实验创造性地采用两种固体酸(硅酸铝、硫化亚铁)分别作为木质素液化过程的催化剂,并对催化剂用量、加热时间、加热温度、料液比(溶剂体积与溶质质量比)等工艺条件进行了优化。液化反应的原料为工业木质素,溶剂为丙三醇。实验采用两种固体酸分别作为液化反应的催化剂,目的是对比分析两种液化体系反应历程的共同点和不同点。 硅酸铝催化时的液化反应最优条件为,硅酸铝用量为绝干木质素质量的4%,加热时间1h,加热温度240℃,溶质溶剂比4 ml/g。木质素液化产物中总酚得率可达54.10%。硫化亚铁催化时的液化反应最优条件为,硫化亚铁用量为绝干木质素质量的4%,加热时间1h,加热温度240℃,溶质溶剂比3 ml/g。木质素液化产物中总酚得率可达55.20%。综合考虑,工业木质素采用以上两种液化方法制备酚类化学品的效果是理想和可行的。 实验中液化产物的结构表征采用了FTIR、1H NMR、GPC、HPLC、GC MS、GC等仪器分析方法,以确定液化产物的组分及结构。硅酸铝催化的酚类产物以2甲氧基苯酚(得率12.26%)、苯酚(得率13.65%)、2,6二甲氧基苯酚(得率15.73%)三种酚类化学品的得率最高。硫化亚铁催化时的酚类产物以2甲氧基苯酚(得率15.82%)、2甲氧基4甲基苯酚(得率14.78%)、2,6二甲氧基苯酚(得率12.47%)三种酚类化学品的得率最高,液化效果优于传统的无机酸催化方法。 从反应动力学的角度分析,加热温度240℃下,硅酸铝催化木质素液化反应速率常数为0.0158min~(-1),硫化亚铁催化液化时反应速率常数为0.0212min~(-1)。硅酸铝催化液化和硫化亚铁催化液化的反应均为一级反应。硅酸铝催化反应的活化能为44.2028 KJ/mol,硫化亚铁催化反应的活化能为35.7251 KJ/mol。 从木质素分子结构变化方面分析后,首次概括得出在硅酸铝催化时,木质素液化反应过程的结构变化规律为:首先,α-O-4醚键、β-O-4醚键的发生断裂。然后,CαC的碳-碳键联接在液化反应中发生断裂,生成2-甲氧基苯酚、苯酚、2,6二甲氧基苯酚三种主要的酚类化合物,以及其它少量的酚类化合物、醇、酸等小分子有机物。 在硫化亚铁催化时,木质素液化反应过程的结构变化规律为:首先,α- O- 4醚键、β- O- 4醚键发生断裂。然后,由于醚键的断裂,导致木素大分子降解,C_α- C的碳碳键联接在液化反应中发生断裂。此时,由于一部分羟基与木素苯丙烷侧链C发生缩合而增大了木素分子的溶解性,所以随着反应的进行,C_β–C_γ发生断裂。C_γ以及新生成的丙三醇结构单元一起脱去,发生重排反应生成2甲氧基苯酚、2甲氧基4甲基苯酚、2,6二甲氧基苯酚、丙二醇和环戊酮等有机物。其它种类的工业木质素采用这种液化工艺的效果也很理想。实验还探讨了酚类化学品的分离回收工艺,为实现工业化生产提供理论依据。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张求慧;赵广杰;;木材的液化及其液化生成物的利用[J];国际木业;2003年08期
2 李彩云;杉木液化产物用于胶粘剂制备的研究[J];粘接;2005年05期
3 郑志锋;邹局春;张宏健;凌敏;;核桃壳苯酚液化及其产物树脂化制备木材胶黏剂的研究(英文)[J];林产化学与工业;2007年04期
4 郑志锋;邹局春;刘本安;汪蓉;张宏健;;核桃壳液化产物制备木材胶粘剂的研究[J];粘接;2007年04期
5 赵广杰;张求慧;;木质生物质的液化及其产物的高效利用研究进展[J];生物质化学工程;2008年06期
6 蒋立科;张宽朝;叶辉;程备久;;中药渣热裂解液化技术的研究[J];化学与生物工程;2009年10期
7 焦健;房桂干;孔振武;郝明显;张然;赵乐浒;;甲烷磺酸催化液化杨木研究[J];林产化学与工业;2009年S1期
8 杨建丽,李允梅,阎瑞萍,崔洪,刘振宇,王哲;兖州煤的催化加氢及其重质产物的分离和表征[J];煤炭转化;1998年02期
9 秦特夫;罗蓓;李改云;;人工林木材的苯酚液化及树脂化研究 Ⅱ·液化木基酚醛树脂的制备和性能表征[J];木材工业;2006年05期
10 马晓军;赵广杰;;木材苯酚液化物的纳米纤维制备工艺[J];西北林学院学报;2007年05期
11 揭淑俊;张求慧;李建章;;杉木苯酚液化物合成热固型酚醛树脂的研究[J];生物质化学工程;2007年05期
12 徐凤英;梁英;方桂珍;;秸秆直接液化技术研究进展[J];安徽农业科学;2008年18期
13 谌凡更;吴健;岳小鹏;;超临界水中蔗渣的液化反应及其产物的结构表征[J];林产化学与工业;2009年05期
14 王知彩;水恒福;古绪鹏;高晋生;;SO_4~(2-)/ZrO_2固体酸催化神华煤直接液化反应性研究[J];燃料化学学报;2010年03期
15 李俊尧;张求慧;谭磊;黄紫嫣;;四倍体刺槐液化物制备工艺的研究[J];化工新型材料;2011年03期
16 王知彩;水恒福;张德祥;高晋生;;水热处理对神华煤质的影响[J];燃料化学学报;2006年05期
17 王景存;陈钟笑;曹欣;刘海蓉;;环氧氯丙烷液化二溴新戊二醇的研究[J];聚氨酯工业;2007年05期
18 李改云;任海青;秦特夫;江泽慧;;木材液化产物制备热塑性树脂的研究[J];林产化学与工业;2008年04期
19 康士刚;宗志敏;水恒福;王知彩;魏贤勇;;煤液化重质产物的催化加氢裂解研究[J];中国矿业大学学报;2011年01期
20 ;煤液化产物的加氢改质[J];煤炭转化;1981年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘孝碧;毛志怀;;亚/超临界乙醇-水中生物质的液化研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年
2 莫引优;符韵林;甘柳;;马占相思树皮磷酸催化液化及其液化物树脂化的研究[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
3 焦健;房桂干;孔振武;郝明显;张然;赵乐浒;;苯甲基化预处理对制浆过程废弃物液化反应的影响[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
4 栾复友;傅深渊;金永明;;竹材碳酸钾催化液化的研究[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
5 陈峰;李坚;许民;;酸性条件下苯酚液化木材的技术研究[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
6 邹献武;秦特夫;杨智;张小玲;黄洛华;李改云;;木材正辛醇液化产物的红外光谱分析[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
7 王惠生;解荣德;;用草木灰防治沼气池“酸中毒”技术[A];沼气产业化发展研讨会论文选编[C];2005年
8 周安宁;王祖侗;陈邦杰;;预热镜煤LFS组分的~1H和~(13)CNMR研究[A];第八届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1994年
9 印仁和;刘怀有;赵永刚;王超;何洪鸣;;钛基铁钴镍合金电极用于煤炭的电解还原液化[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
10 牛文娟;肖卫华;韩鲁佳;;生物质液化及其产物分析方法和应用研究进展[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁凌云;秸秆热化学液化工艺和机理的研究[D];中国农业大学;2005年
2 李改云;褐腐预处理木材的苯酚液化及产物的树脂化研究[D];中国林业科学研究院;2007年
3 李金花;生物质直接脱氧液化产物生物石油的分析与精制[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
4 夏筱红;煤中有害元素直接液化迁移行为及其环境效应[D];中国矿业大学;2009年
5 王知彩;神华煤的预处理及其新型固体酸催化液化研究[D];华东理工大学;2007年
6 蔡俊青;甲烷气氛下煤快速液化反应特性研究[D];天津大学;2008年
7 赵炜;农作物秸秆在亚/超临界醇中的液化[D];中国矿业大学;2009年
8 刘玉环;生物质转化新型无甲醛木材胶粘剂研究[D];南昌大学;2006年
9 衡明星;泡桐在水中催化液化基础研究[D];郑州大学;2010年
10 李燕;秸秆酶解木质素液化改性及聚氨酯发泡材料制备研究[D];中国林业科学研究院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈俊宏;杉木苯酚液化产物及树脂的结构与性能表征[D];北京林业大学;2010年
2 刘娟娟;蔗渣的液化反应及基于液化产物的聚氨酯的制备与表征[D];华南理工大学;2010年
3 童朝晖;麦草化学液化及其机理研究[D];天津轻工业学院;2000年
4 罗蓓;人工林杉木、杨木的苯酚液化及其产物的树脂化研究[D];中国林业科学研究院;2004年
5 李小科;竹材加工剩余物酚化及其胶粘剂制造技术[D];南京林业大学;2006年
6 高冠慧;沙柳、柠条液化产物分离及其结构分析的研究[D];内蒙古农业大学;2008年
7 林进兴;稻草的常压热化学液化研究[D];江南大学;2007年
8 李细晓;城市污泥在超临界流体中的液化行为研究[D];湖南大学;2009年
9 高龙兰;竹废料液化产物制备可生物降解聚氨酯泡沫的研究[D];南昌大学;2008年
10 靳丽萍;沙柳乙二醇液化及其产物聚氨酯泡沫塑料制备的研究[D];内蒙古农业大学;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978