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温和条件下乙二醇苯醚高效分离回收甘蔗渣组分

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化工学报 2024年第6期75卷 2274-2282页

作者：张祎琪谭雪松李吾环张权苗长林庄新姝中国科学技术大学能源科学与技术学院安徽合肥230026 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002

使用酸性乙二醇苯醚(EPH)体系对甘蔗渣(SCB)进行预处理,在最优条件下(110℃,0.05 mol/L H2SO4,60 min)实现了90.47%的纤维素保留率,去除了90.33%的木质素和76.70%的半纤维素。回收得到的富含纤维素的残渣最高酶解率为89.71%,是未经处理... 详细信息

使用酸性乙二醇苯醚(EPH)体系对甘蔗渣(SCB)进行预处理,在最优条件下(110℃,0.05 mol/L H2SO4,60 min)实现了90.47%的纤维素保留率,去除了90.33%的木质素和76.70%的半纤维素。回收得到的富含纤维素的残渣最高酶解率为89.71%,是未经处理的甘蔗渣的酶解率(15.93%)的近6倍。用异丙醚从预处理液中回收了74.29%的木质素(纯度为93.53%)。使用SEM、XRD、FTIR对预处理后残渣及原料的组成及结构进行表征,发现甘蔗渣的形貌结构被破坏,结晶度提高,因而酶解率大幅度提高。通过2D HSQC表征发现在预处理过程中乙二醇苯醚和木质素的醚化反应抑制了木质素的缩合。本研究建立了酸性乙二醇苯醚预处理体系,实现了甘蔗渣组分的高效分离,并高效回收高纯木质素与可发酵糖,可为生物质高值化利用提供参考。

关键词：生物质生物分离预处理酶解木质素生物能源

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基于生物基衍生有机溶剂的木质纤维素预处理研究进展

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化工进展 2024年第6期43卷 3347-3358页

作者：谢国平谭雪松刘鹏苗长林许光文庄新姝沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源与可再生能源研究与开发重点实验室广东广州510640

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质... 详细信息

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质素组分。随着对溶剂绿色和可持续性的要求,预处理有机溶剂正逐渐向生物基衍生溶剂方向发展,近期已有多种新型的生物基衍生溶剂预处理的报道。本文系统综述了基于Hansen溶度参数理论和CHEM21绿色溶剂指南的有机溶剂预处理体系设计,分别归类为均相体系、两相体系和多元相转化体系,归纳了生物基衍生预处理有机溶剂应用的研究进展,在此基础上探论了生物基衍生溶剂预处理面临的挑战和应用前景,以期为木质纤维素类生物质的有机溶剂预处理体系的设计和选择提供参考。

关键词：有机溶剂预处理生物基衍生溶剂木质纤维素类生物质溶解度参数相对能差

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粗生物柴油真空精馏脱硫研究

太阳能学报 2022年第8期43卷 430-434页

作者：苗长林吕鹏梅庄新姝罗文李惠文中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

针对采用废油脂为原料转化制备的生物柴油会含有一定量的硫化物的问题,采用真空精馏法脱除生物柴油中的硫化物,并对硫化物附存形态进行分析。结果表明:生物柴油中硫化物主要包括低沸点的硫化氢、硫醇、硫醚、硫胺素等,以及高沸点的苯并... 详细信息

针对采用废油脂为原料转化制备的生物柴油会含有一定量的硫化物的问题,采用真空精馏法脱除生物柴油中的硫化物,并对硫化物附存形态进行分析。结果表明:生物柴油中硫化物主要包括低沸点的硫化氢、硫醇、硫醚、硫胺素等,以及高沸点的苯并噻吩、二苯并噻吩等。采用控制精馏脱硫塔塔顶温度150℃、操作绝对压力300~500 Pa、回流比1的条件下,先对生物柴油中低沸点硫化物进行脱除,再将塔顶温度升至210℃,将中间馏分(生物柴油)从塔顶精馏出来,高沸点重馏分(生物重油、高沸点硫化物)留在塔釜底部,两步精馏切割法能将达标的生物柴油与其他馏分分离开来,可有效降低生物柴油的硫含量,脱硫率达97%,满足最新国Ⅵ柴油排放标准(GB 17930—2016)的硫含量≤10 mg/kg要求,且硫含量达标的生物柴油得率达到85%以上。

关键词：生物柴油脱硫精馏地沟油

Brønsted酸性离子液体合成及催化制备生物柴油

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太阳能学报 2022年第3期43卷 501-506页

作者：苗长林吕鹏梅李志兵庄新姝李惠文中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

合成4种成功能化酸性离子液体,采用红外光谱、热重分析等分析法进行表征验证,并用其催化菜籽油酯交换制备生物柴油,考察醇/油物质的量之比、反应温度、反应时间、离子液体用量和水含量对转化率的影响。结果表明,4种离子液体都有较强酸性... 详细信息

合成4种成功能化酸性离子液体,采用红外光谱、热重分析等分析法进行表征验证,并用其催化菜籽油酯交换制备生物柴油,考察醇/油物质的量之比、反应温度、反应时间、离子液体用量和水含量对转化率的影响。结果表明,4种离子液体都有较强酸性,与浓硫酸酸性相当;带—SO_(3)H基团的离子液体表现出更好的催化活性,且随着烷基链的增加,催化活性提高;在(n甲醇)∶n(菜籽油)=12∶1,反应温度130℃,反应时间3 h,离子液体([BSO_(3)HMIM][HSO_(4)])用量为菜籽油质量2%(质量分数)条件下,生物柴油转化率可达99%以上。在反应体系中,水会破坏离子液体的结构并导致其失活,而升高反应温度,可缓解水对离子液体的结构破坏,在130℃条件下,即使水分含量为5%时,生物柴油转化率仍可保持在约85%。

关键词：生物柴油离子液体酯交换磺化

地沟油制备生物柴油过程中硫化物迁移及脱除研究

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太阳能学报 2022年第7期43卷 445-450页

作者：苗长林吕鹏梅庄新姝杨玲梅李惠文中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

采用地沟油等餐饮废弃油脂转化制备生物柴油中会含有一定量的硫化物,针对上述问题,考察传统的酸碱两步法制备生物柴油过程中硫化物的迁移,并以离子液体([Hnmp]H2PO4)为萃取剂和催化剂,H_(2)O_(2)为氧化剂,对粗生物柴油进行萃取氧化脱硫... 详细信息

采用地沟油等餐饮废弃油脂转化制备生物柴油中会含有一定量的硫化物,针对上述问题,考察传统的酸碱两步法制备生物柴油过程中硫化物的迁移,并以离子液体([Hnmp]H2PO4)为萃取剂和催化剂,H_(2)O_(2)为氧化剂,对粗生物柴油进行萃取氧化脱硫,并利用正交实验法对萃取氧化脱硫反应工艺进行优化。结果表明:反应过程使用的试剂和操作条件几乎不会增大生物柴油制备过程中的硫含量以及改变硫化物在反应体系中的存在形态,硫化物含量及存在形式与原料油自身所含硫化物形态有关。S元素在地沟油原料及生物柴油粗成品中的存在形式主要以噻吩、硫醇、硫醚、硫胺素、硫代葡萄糖苷等物质为主,其中噻吩类硫化物约占地沟油原料或生物柴油中总含硫质量分数的93%以上。在粗生物柴油与离子液体体积比为10∶3,粗生物柴油与H2O2体积比为10∶1.2,反应温度75℃,反应时间70 min条件下,生物柴油脱硫率达94%以上,脱硫后的生物柴油满足最新国Ⅵ柴油排放标准(GB 17930—2016)硫含量≤10 mg/kg要求。

关键词：生物柴油脱硫离子液体 H_(2)O_(2) 地沟油

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3种能源草高温液态水预处理的比较实验研究

太阳能学报 2022年第2期43卷 22-26页

作者：许洁刘静余强孙永明庄新姝袁振宏中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 生物质能源河南省协同创新中心郑州450002

在最优高温液态水预处理条件(180℃,40 min,固液比1∶20,饱和蒸汽压)下,比较3种不同能源草作物的表现,其中杂交狼尾草Ⅰ号、Ⅱ号和柳枝稷的木糖收率分别为88.46%、98.09%、83.65%。3种能源草经高温液态水水解后酶解率增大,最高能接近10... 详细信息

在最优高温液态水预处理条件(180℃,40 min,固液比1∶20,饱和蒸汽压)下,比较3种不同能源草作物的表现,其中杂交狼尾草Ⅰ号、Ⅱ号和柳枝稷的木糖收率分别为88.46%、98.09%、83.65%。3种能源草经高温液态水水解后酶解率增大,最高能接近100%,总糖收率约为90%。3种能源草后续酶解表现也有差异,柳枝稷预处理前后酶解率增加约50%,狼尾草Ⅱ号和Ⅰ号分别约为40%和20%。通过组分分析,酶解率增大可能源于木质素和半纤维素的降解和纤维素的裸露导致纤维素酶更易与底物接触,木质素的脱除程度的差异使3种原料酶解率的增幅不同。

关键词：生物质酶水解生物乙醇能源草高温液态水

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不同烷基链酯类复配柴油理化特性研究

太阳能学报 2023年第12期44卷 349-357页

作者：庄新姝吴鹏苗长林李吾环谭雪松杨天华中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 沈阳航空航天大学能源与环境学院辽宁省清洁能源重点实验室沈阳110136

将不同烷基链长度的乙酰丙酸酯与0#柴油进行复配混合,引入Hildebrand溶解度参数验证互溶性,再对复配燃料的闭口闪点、运动黏度、冷滤点、氧化安定性等理化性质进行测试与研究。结果表明,烷基链越长的酯类与0#柴油的复配燃料越稳定;短烷... 详细信息

将不同烷基链长度的乙酰丙酸酯与0#柴油进行复配混合,引入Hildebrand溶解度参数验证互溶性,再对复配燃料的闭口闪点、运动黏度、冷滤点、氧化安定性等理化性质进行测试与研究。结果表明,烷基链越长的酯类与0#柴油的复配燃料越稳定;短烷基链酯与0#柴油在低温情况下复配易分层;复配燃料的低温流动性、喷射的雾化性、运输储存的安全性、氧化安定性均有较明显改善。

关键词：生物质能柴油酯类替代燃料溶解性理化特性

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生物质结渣固体碱催化剂制备生物柴油

太阳能学报 2022年第2期43卷 33-39页

作者：苗长林吕鹏梅李志兵庄新姝杨玲梅李惠文中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

采用经气化炉烧结的生物质结渣为固体碱催化剂,催化油脂转化合成生物柴油。对固体碱催化剂进行表征,并考察物质的量之比、反应温度、反应时间和催化剂用量对反应的影响。结果表明:生物质结渣固体碱催化剂主要成分(按质量分数计)为SiO2(4... 详细信息

采用经气化炉烧结的生物质结渣为固体碱催化剂,催化油脂转化合成生物柴油。对固体碱催化剂进行表征,并考察物质的量之比、反应温度、反应时间和催化剂用量对反应的影响。结果表明:生物质结渣固体碱催化剂主要成分(按质量分数计)为SiO2(40%~60%)、CaO(10%~20%)、K2O(10%~15%)、MgO(≤10%)、Al2O3(≤8%)、FeO(≤4%)等,碱性位浓度为0.3974 mmol/g,催化剂比表面积为1.266 m^(2)/g,孔径主要集中于5~10 nm。固体碱催化剂在生物柴油制备过程中表现优异,在反应温度200℃,甲醇/菜籽油物质的量之比14∶1,催化剂量20%(质量分数,相对于菜籽油质量),反应8 h条件下,生物柴油转化率达95%以上,该催化剂连续使用33次后,生物柴油转化率保持在85%以上,具有良好可重复利用性。

关键词：生物柴油固体碱催化剂生物质结渣转酯化

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CIMS环境下异构数据库互操作技术的实现

农业机械学报 2002年第3期33卷 88-90页

作者：王茂华赵继韩松乔庄新姝吉林大学机械科学与工程学院吉林大学吉林农业大学工程技术学院

实现 CIMS的关键是解决异构型分布数据库的集成。针对 CIMS中存在多种不同数据库的现状 ,提出了利用 ODBC技术进行异构数据库间数据访问的方案 ,并阐述了在 Power Builder中利用 ODBC技术实现异构数据库间数据访问的方法。

关键词：农业机械计算机集成制造系统 CIMS环境异构数据库数据访问操作系统农机制造模式