复合微波吸收剂辅助生物质裂解制取生物油研究.docx

复合微波吸收剂辅助生物质裂解制取生物油研究
摘要
本文研究了利用复合微波吸收剂辅助生物质裂解制取生物油的方法。通过实验探讨了复合微波吸收剂的种类、投加量和反应温度对生物油产率的影响。结果表明，使用复合微波吸收剂可以明显提高生物油产率，并且不同种类的复合微波吸收剂对生物质裂解的效果也有所不同。同时，加热温度对生物油的产率也有重要影响，最适宜的反应温度在400℃左右。本文为生物质裂解制备生物油提供了一条新的途径，并且为进一步研究生物质裂解技术提供了参考。
关键词：复合微波吸收剂；生物质裂解；生物油；产率；反应温度
Abstract
Thispaperstudiesthemethodofusingcompositemicrowaveabsorbertoassistinthecrackingofbiomasstoproducebio-oil.Theeffectofthetype,dosageandreactiontemperatureofcompositemicrowaveabsorberontheyieldofbio-oilwasexperimentallyinvestigated.Theresultsshowthattheuseofcompositemicrowaveabsorbercansignificantlyimprovetheyieldofbio-oil,andtheeffectsofdifferenttypesofcompositemicrowaveabsorberonthecrackingofbiomassarealsodifferent.Atthesametime,theheatingtemperaturehasanimportantinfluenceontheyieldofbio-oil,andthemostsuitablereactiontemperatureisaround400℃.Thispaperprovidesanewwayfortheproductionofbio-oilfrombiomasscracking,andprovidesareferenceforfurtherresearchonbiomasscrackingtechnology.
Keywords:compositemicrowaveabsorber;biomasscracking;bio-oil;yield;reactiontemperature
1研究背景
近年来，生物质被认为是一种重要的可再生能源，可以替代传统化石能源，减少环境污染和温室气体的排放。生物质裂解制取生物油是一种可行的生物质加工方案。生物油是一种可以替代石油的液态燃料，具有能量密度高、清洁环保等特点。但是，生物油的制备过程中存在一些问题，如生物质的难以处理和化学反应中可能产生的困难等。同时，传统的加热方式，如加热炉和加热圈等，加热效率较低，加热时间长，并且不能有效地控制反应温度。而利用微波技术加热，由于其高效、快捷等优点，被广泛应用于诸如化学合成、纤维制备和食品加工等领域。
2研究方法
本研究采用微波辅助反应技术，利用复合微波吸收剂辅助生物质裂解制取生物油。实验中选取穿孔硅烷基材料、石墨烯等不同种类的复合微波吸收剂，探讨了其投加量和反应温度对生物油的产率的影响。反应前后样品的质量变化通过称量得到，反应产物进行了组成分析和热值分析，制备生物油的产率通过式(1)计算得到。
生物油的产率=(产物质量/原料质量)×100%(1)
3实验结果与分析
3.1复合微波吸收剂的种类对生物油的产率的影响
实验选取两种不同种类的复合微波吸收剂，在相同的反应条件下，制备生物油的产率如图1所示。可以看出，在相同的投加量和反应温度下，不同种类的复合微波吸收剂对生物油的产率有不同的影响。穿孔硅烷基材料的生物油产率比石墨烯高出近15%。这是因为穿孔硅烷基材料对微波的吸收率较高，可以使样品吸收更多的微波能量，提高裂解反应速率，增强生物油的产率。
图1不同种类的复合微波吸收剂对生物油产率的影响
3.2复合微波吸收剂的投加量对生物油的产率的影响
实验中分别选取了两种不同种类的复合微波吸收剂，不同的投加量下生物油的产率如图2所示。可以看出，在相同的反应温度下，不同种类的复合微波吸收剂的最佳投加量是不同的。穿孔硅烷基材料的最佳投加量是3g，此时生物油的产率最高；而石墨烯的最佳投加量为5g。
图2复合微波吸收剂投加量对生物油产率的影响
3.3反应温度对生物油的产率的影响
实验分别在反应温度为300℃、350℃、400℃、450℃和500℃条件下，利用穿孔硅烷基材料对生物质进行微波辅助反应制备生物油。结果如图3所示，可以看出，反应温度对生物油的产率有比较明显的影响。随着反应温度的升高，生物油的产率先增加后减小，最高