灰分中碱和碱土金属对生物质快速热解生物油组分的影响

作     者：丁紫霞 蔡博 岑珂慧 陈登宇 马中青 DING Zixia;CAI Bo;CEN Kehui;CHEN Dengyu;MA Zhongqing

作者机构：浙江农林大学化学与材料工程学院浙江杭州311300 南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037 

出 版 物：《燃料化学学报（中英文）》 (Journal of Fuel Chemistry and Technology)

年 卷 期：2024年第52卷第7期

页      面：967-975页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(52376214,52076112) 浙江省自然科学基金(LY21E060001) 浙江省“领雁”研发攻关计划(2022C03092)资助 

主　　题：生物质 脱灰预处理 碱和碱土金属 快速热解 生物油 

摘      要：生物质灰分中的碱和碱土金属(AAEMs)对快速热解生物油的产率和组分分布具有显著影响。本研究选取玉米秸秆为原料,研究梯级脱灰预处理(蒸馏水、醋酸铵和盐酸)对AAEMs的选择性脱除及其生物油组分的影响,研究了碱和碱土金属类别(K、Ca、Na和Mg)、盐质量分数(0.5%、2.5%、5%)和不同钾盐的酸根(SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、AC^(-)、PO_(4)^(3-))对生物油组分的影响。结果表明,在梯级脱灰预处理过程中,随着脱灰溶液酸性程度加深,AAEMs的脱除率逐渐上升,根据AAEMs在梯级脱灰过程中的选择性脱除规律,可将其在生物质中的赋存形态分为水溶性(K)、离子交换性(Ca和Mg)和酸溶性(Na)等形态。经过碱和碱土金属盐浸渍后,AAEMs将起到催化剂的作用,促进热解中间产物左旋葡聚糖的二次降解,导致其相对含量显著降低,形成更多的呋喃和酮类等轻质含氧化合物,导致2,3-二氢苯并呋喃、酮类和长链烷烃等组分的含量显著增加。不同钾盐酸根离子对脱水糖的二次裂解反应及木质素芳基醚键和酚羟基的裂解反应具有较大的影响,根据酸根的酸性强弱,对脱水糖裂解反应的影响大小顺序为HCO_(3)^(-)CO_(3)^(2-)AC^(-)PO_(4)^(3-)Cl^(-)NO_(3)^(-)SO_(4)^(2-),而对木质素芳基醚键和酚羟基的裂解反应影响大小顺序为CO_(3)^(2)-Cl^(-)HCO_(3)^(-)PO_(4)^(3-)≈AC^(-)SO_(4)^(2-)≈NO_(3)^(-).