生物质直接催化液化的研究_李金花

·65·RenewableEnergyResources第30卷第11期2012年11月Vol.30No.11Nov.2012：2012-04-23。：（ZR2009FQ022）；（20901043）；（BS2009CL041）。：（1978-），，，，。E-mail：[e-mail]李金花1，王国明2，王婷1，王涛先1，桑玉涛1，冯双庆1，韩永萍1，王宗花1（1.，266071；2.，266071）：Mn，Ni，（SEM）X（XRD），。GC-MS，，，Mn/ZSM-5。Mn/ZSM-510.65%14.61%，12.78%22.31%，6.28%，43.56MJ/kg。。：；；；；：TK6；S216.2：A：1671-5292（2012）11-0065-04ResearchonbiomassdirectliquefactionbyaddingcatalystsLIJin-hua1，WANGGuo-ming2，WANGTing1，WANGTao-xian1，SANGYu-tao1，FENGShuang-qing1，HANYong-ping1，WANGZong-hua1（1.CollegeofChemicalEngineeringandEnvironment，QingdaoUniversity，Qingdao266071，China；2.Teachers’College，QingdaoUniversity，Qingdao266071，China）Abstract：TheMn,Niion-exchangeedZSM-5zeolitecatalystswerecharacterizedbySEMandXRDandappliedduringthedirectliquefactionofsoybeanstalk.Thebio-oilsobtainedfromdirectliquefactionwithandwithoutcatalystswerecharacterizedbyelementalanalysesandGC-MSanalyses.Theresultsindicatedthatthereactionsduringbiomassliquefactionwerepromotedobviouslybyaddingion-exchangedzeolitecatalysts,especiallyMn/ZSM-5.WhenMn/ZSM-5zeolitewasusedascatalyst,thebio-oilyieldwasincreasedfrom10.65%to14.61%andtherelativecontentofbenzenesandalkaneswereincresedto12.78%and22.31%respectively.Moreover,theoxygencontentofbio-oilwasdecreasedto6.28%andthehigherheatingvaluewasupto43.56MJ/kg.Theexperimentswouldprovideimportantdatareferenceforthegoalofincreasingthepropertiesofbio-oilbycatalystcontrollingthecomponentsandcontentsofbio-oil.Keywords：biomass；liquefaction；bio-oil；ZSM-5zeolite；catalyst0，。，，，[1]，[2]。，，，，，，[3]。，[4]、[5]、[6]，[7]、（、、）[8]~[10]。，ZSM-5、，。DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2012.11.012·66·2012，30（11）ZSM-5，Mn/ZSM-5、Ni/ZSM-5，，，，，。11.1试验原料，20，105℃12~24h。1。1.2试验方法1.2.1ZSM-5，。Ni（NO3）2·6H2OMnSO4·H2O0.5mol/L，10gZSM-5，80℃2h，，。120℃，，550℃3h，[8]，[11]。S-4800。XRDX-（X’PertPROMPD）。CuKα，40kV40mA，2°/min，3~70°。1.2.210g，5%，50%，20mm，120mm。，60℃/min，350℃，30min，，。1.2.3，，，1[3]，[12]。70℃。，35℃，。105℃。。（CHN-O-RAPID，Heracus）C，H，N，：xO=100-（xC+xH+xN+xash）（1）：xO，xC，xH，xN，xashO，C，H，N，ash，%。Dulong[13]，[14]：HHV（MJ/kg）=[338.2×xC+1442.8×（xH-xO/8）]×0.001（2）：xC，xH，xOC，H，O。：=（／）×100%（3）GC-MS-2010-，30m×0.25mm×0.25μm；250℃，40℃，10℃/min250℃，10min；50～650。22.1催化剂的表征2ZSM-5SEM1Table1ElementalcompositionofsoybeanstalkH/CO/CCHON%%%%%MJ/kg42.526.0548.62.716.40CH1.71O0.86N0.0621.710.8614.371Fig.1Productseparationflowchart·67·，生物质直接催化液化的研究3XRD。ZSM-5，，，2θ=6°，24°，MnZSM-5，NiZSM-5，，，，Ni2+，Mn2+ZSM-5，A13+，，XRD[11]。2.2催化剂作用下的生物质直接液化2.2.1、Mn/ZSM-5Ni/ZSM-5、Mn/ZSM-5Ni/ZSM-510.65%，14.61%12.86%，，。23，，，，Mn/ZSM-5，6.28%，43.56MJ/kg，。2.2.2、Mn/ZSM-5Ni/ZSM-5GC-MS、Mn/ZSM-5Ni/ZSM-53GC-MS，4，3。12～27minC13～C24，，10.65%，，，Mn-ZSM-5（2SEMFig.2SEMphotographsofZSM-5beforeandafterion-exchanged。2（a），2（b）2（c）Mn/ZSM-5、Ni/ZSM-5，，，，，MnNiZSM-5。（a）ZSM-5（b）Mn/ZSM-5（c）Ni/ZSM-53XRDFig.3XRDpatternsofZSM-5beforeandafterion-exchanged0204060802θ/（°）0400080001200016000200002400028000Mn/ZSM-5Ni/ZSM-5ZSM-523Table2Elementalanalysisofbio-oilunderthreeconditionsMn/ZSM-5Ni/ZSM-5C/%76.9880.4379.56H/%10.212.1211.47O/%8.846.287.24N/%2.131.321.67CH1.59O0.09N0.024CH1.81O0.06N0.014CH1.73O0.07N0.018H/C1.591.811.73O/C0.090.060.07/MJ·kg-139.1643.5642.15051015202530/min020406080100·68·2012，30（11）22.31%）Ni-ZSM-5（20.27%）。3～11min，，。。3（1），，，，Mn/ZSM-5Ni/ZSM-5。（2）Mn/ZSM-5，Ni/ZSM-5，，，，。（3），，。：[1]，，.[J].，2004，25（2）：242-248.[2]，，.[J].，2006，25（1）：8-13.[3].[D].：，2009.[4]LINLZ，YAOYG，YOSHIOKAM，etal.Liquefactionofwoodinthepresenceofphenolusingphosphoricacidasacatalystandtheflowpropertiesoftheliquefiedwood[J].JournalofAppliedPolymerScience，1994，52（11）：1629-1636.[5]，，，.[J].，2009，28（8）：1712-1717.[6]KARAGOZS，BHASKART，MUTOA，etal.EffectofRbandCscarbonatesforproductionofphenolsfromliquefactionofwoodbiomass[J].Fuel，2004，83（17-18）：2293-2299.[7]ZHOUD，ZHANGL，ZHANGSC，etal.HydrothermalliquefactionofmacroalgaeEnteromorphaproliferatobio-oil[J].Energy&Fuels，2010，24（7/8）：4054-4061.[8]，，，.[J].，2009，25（8）：210-214.[9]，，，.[J].，2009，30（8）：1134-1138.[10]DUANPG，SAVAGEPE.Hydrothermalliquefactionofamicroalgawithheterogeneouscatalysts[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch，2011，50（1）：52-61.[11]，，，.ZnMnHZSM-5[J].，2007，7（3）：490-495.[12]，.[J].，2005，33（2）：205-210.[13]QUY，WEIX，ZHONGC.ExperimentalstudyonthedirectliquefactionofCunninghamialanceolatainwater[J].Energy，2003，28（7）：597-606.[14]SCHOLZEB，MEIERD.Characterizationofthewater-insolublefractionfrompyrolysisoilpyrolyticlignin.PartI.PY-GC/MS,FTIR,andfunctionalgroups[J].JournalofAnalyticalandAppliedPyrolysis，2001，60（1）：41-54.43GC-MSFig.4GC-MSspectraofbio-oilunderthreeconditions051015202530/min020406080100Mn/ZSM-5051015202530/min020406080100Ni/ZSM-533Table3Componentanalysisofbio-oilunderthreeconditions/%16.828.5629.1445.48Mn/ZSM-5/%22.3112.7824.6540.26Ni/ZSM-5/%20.2710.1026.2843.35