木质素基高比表面积活性炭的制备及其电化学性能研究

将杨木先经过CO_(2)辅助水热预处理,再用对甲苯磺酸溶液处理,分离得到高纯度酸溶性木质素(AHL)。以AHL为前驱体,分别采用H_(3)PO_(4)法和KOH法制备了孔隙结构发达的活性炭AHLAC-H_(3)PO_(4)和AHL-AC-KOH,通过多种技术手段对活性炭的结构进行了表征,并对比研究了其作为超级电容器电极材料时的电化学性能。结构表征结果表明:AHL-AC-H_(3)PO_(4)和AHL-AC-KOH的比表面积分别为2490和3344 m^(2)/g,总孔容分别为1.24和1.74 cm^(3)/g。电化学性能测试结果表明:随着电流密度从0.5 A/g增大到10 A/g时,AHL-AC-H_(3)PO_(4)的比电容由241.24 F/g下降至83.95 F/g,电容保持率仅为34.80%;而AHL-AC-KOH的比电容由269.19 F/g下降至229.76 F/g,电容保持率为85.35%。AHL-AC-H_(3)PO_(4)的充/放电行为可逆性和倍率性能较差,电阻较大;而AHL-AC-KOH具有典型的双电层电容和法拉第快速氧化还原反应特性,并展现出高度可逆的充/放电行为,且具有良好的倍率性能和较小的电阻。

K/Ca催化木屑水蒸气气化制取富氢合成气

研制KOH/白云石复合催化剂,以松木屑为原料,在固定床气化炉中进行水蒸气气化实验,考察催化剂制备条件、反应温度、水蒸气流量、催化剂用量对气化合成气气体组分、产气率、产氢率及碳转化率等气化特性评价指标的影响,并对所研制的K/Ca复合催化剂进行SEM、XRD和孔隙结构分析。研究表明:K元素很好地负载在白云石上。由KOH质量分数6%、K/Ca物质的量比2∶1和煅烧温度900℃制备的K/Ca复合催化剂的催化性能最好。气化温度从600℃增加到750℃,H_(2)体积分数由40.70%增加至59.09%,产氢率由16.38 g/kg增加至90.64 g/kg,但继续升高温度会造成催化剂活性下降使得H_(2)体积分数和产氢率均有所下降。水蒸气流量由0.4 mL/min增加至1.0 mL/min时,H_(2)体积分数由52.75%增加至59.09%,产氢率由68.14 g/kg增加至90.64 g/kg,进一步增加水蒸气流量则会造成系统热量损失,使得H_(2)体积分数和产氢率均有不同程度的下降。催化剂与松木屑质量比值为0.3 g/g时,H_(2)的体积分数为59.09%,产氢率为90.64 g/kg;当质量比值增加到0.6 g/g时,H_(2)的体积分数降低至58.50%,产氢率提高到103.18 g/kg,继续增加质量比,二者变化趋势明显缓慢,即催化反应基本达到平衡。综合考虑各方面影响,K/Ca复合催化剂催化松木屑水蒸气气化的最佳条件为反应温度750℃、水蒸气流量为1.0 mL/min,催化剂与原料质量比值为0.6 g/g,此时产物气中H_(2)体积分数为58.50%,产氢率为103.18 g/kg,低位热值为10.94 MJ/m^(3),碳转化率为83.25%。

科研院所基本科研业务费专项的管理与成效研究——以中国林业科学研究院林产化学工业研究所为例

文章以中国林业科学研究院林产化学工业研究所为例,对中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金的设立背景、管理模式及执行成效进行了阐述和分析,指出基本科研业务费专项资金在推动公益性科研院所科研工作方面发挥的重要作用。指出存在的问题,并提出引入技术管理、改善绩效评价体系以及建立配套绩效奖励机制等建议。

木屑复合溶剂液化及液化油的组分分离试验研究

以浓H2SO。为催化剂，采用甘油一甲醇复合溶剂体系，利用高温高压下甲醇的超／亚临界效应，探索了原料粒径、液化时间对杂木屑液化效果的影响。研究结果表明：在1L的高压釜内，甲醇300g，甘油150g，浓硫酸1.5g，粒径为0．28—0．90mm的杂木屑60g，在250℃下反应10min，然后通冷却水快速冷却，木屑转化率为88．87％。利用精馏分离方法对液化油进行分级分类，分别收集70℃以下，70～80℃，80～90℃三个温度段的馏分，进行精馏试验的物料衡算，并通过GC—MS分析各馏分的物质构成，结果表明，各馏分的物质构成较复杂，但主要是一些小分子含氧衍生物，包括烃类、醇类、醛类、酯类、酮类以及芳香族等类别化合物。通过液化油与其精馏釜残留对比分析结果发现，两者在官能团构成、分子量分布上区别不大，说明液化油稳定性较好，在精馏过程中并未发生过多的聚合反应。

甘油-甲醇复合溶剂液化杂木屑实验研究

采用甘油-甲醇复合溶剂体系,利用高温高压下甲醇的亚/超临界效应,探索了反应时间、反应温度、催化剂种类及用量等条件对杂木屑液化效果的影响。研究结果表明:甲醇30 g,甘油12 g,草酸0.25 g,粒径在0.28～0.90 mm范围内的混合木屑6 g,在290℃下反应40 min,然后自然冷却至室温,即可获得很好的液化效果,木屑转化率为92.79%。采用GC-MS、FT-IR、GPC等技术手段测定了液化油的物质组成与基团结构,详细研究了水分含量、酸值、黏度等物理学性质。结果表明,液化油的物质构成较复杂,但主要是一些含氧衍生物,包括醇类、醚类、酯类和酚类化合物;液化油主要由小分子物质构成,相对分子质量分布在2 300以下。

生物质加压液化制备生物油研究进展

回顾了生物质加压液化技术的发展历程,对生物质加压液化的反应机理进行了分析,分别探讨了生物质原料、液化溶剂、催化剂、液化气氛、液化温度、压力及反应时间对液化效果的影响。分析了目前液化生物油提质精炼的研究进展,指出在这方面的研究需进一步加深,为以后的工业化生产积累经验。

木质纤维生物质制乙醇产业化现状与开发建议

生物乙醇被认为是最有潜力替代汽油的可再生燃料。2019年,全球生物乙醇产量达到290×10^(8)gal,其中美国和巴西产量分别居于世界第一、第二位,两国生物乙醇产量约占世界总产量的84%;中国生物乙醇产量仅次于欧盟,居于世界第四位,为9×10^(8)gal。2020年,在第75届联合国大会期间,中国提出力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。以木质纤维生物质为原料的第二代生物乙醇,因其原料来源广泛,不额外占用土地,不干扰粮食生产,对于保障我国粮食和生态安全,加快碳达峰、碳中和目标实现具有重要意义。第二代生物乙醇的生产过程分为四个步骤:预处理、水解、发酵和分离。采用适当的预处理技术、降低水解酶的生产成本以及降低酶水解产生的抑制性副产物对糖化发酵效率的影响,是保证第二代生物乙醇生产经济可行的几个关键问题。在世界范围内,美国、加拿大、挪威、奥地利、巴西、瑞典等国家率先实现了第二代燃料乙醇的商业化规模生产。在国家政策引导下,我国第二代生物乙醇生产技术不断取得新的突破,但产业发展情况整体不容乐观。对现有生物乙醇生产技术和资源进行整合,降低第二代生物乙醇的生产成本;从技术和成本上解决五碳糖与六碳糖的共发酵问题,提高生物乙醇的产率,可以提高第二代生物乙醇生产的经济可行性,促进产业健康发展。

木屑加压液化与液体产物分级制备燃料油过程研究(摘要)

以常见的杂木屑、竹材为实验原料，研究木质纤维类生物质的高效低成本液化转化技术，并在此基础上探索液化油提质精炼的新方法。主要研究内容和结果如下：

纤维素与半纤维素热解过程的相互影响

以微晶纤维素为纤维素模型物,以木聚糖为半纤维素模型物,采用同步热分析仪(STA)及热重和傅立叶红外光谱仪联用技术(TG-FT-IR)对微晶纤维素、木聚糖以及两种成分不同比例的混合组分进行了研究,以考察纤维素和半纤维素在热解过程中的相互影响。结果表明微晶纤维素和木聚糖均有一狭窄的快速热解温度区间,而且两者热解区间不重合。在微商热失重(DTG)峰对应温度区间微晶纤维素热解有一明显的吸热峰,吸热量为547.98 J/g,木聚糖热解则有一个比DTG峰较晚出现的小吸热峰,吸热量为45.01 J/g。木聚糖与微晶纤维素的混合组分的热解研究中发现,在DTG曲线上有两个分别由它们热解引起的失重峰,随着组分中比例的变化两个热失重峰此消彼长。微晶纤维素的热解失重峰不仅往高温区移动,而且热解速率减缓,热失重范围变宽。在DSC曲线上有两个分别由木聚糖和微晶纤维素热解所引起的吸热峰,木聚糖的吸热峰受组分中比例的变化影响较小,而微晶纤维素吸热峰随着纤维素比例的下降而明显减小。FT-IR检测到的主要有气体产物为H2O、CH4、CO2和CO。木聚糖与微晶纤维素的混合组分热解产物析出规律总体上是两者热解产物析出的叠加,与单独热解相比组分的混合有利于CH4、CO的生成,而CO2的产量则有较大幅度的下降。

纤维素热解过程的热效应研究

为了进一步了解纤维素热解过程的热流变化情况，在同步热分析（STA）与傅里叶红外光谱（FTIR）联用仪中，采用5，10，30℃／min的升温速率；在绝热加速量热仪（ARC）中，采用0．35，1，1．8℃／min升温速率，分别进行纤维素热解实验，考察热解过程的热流曲线变化规律。结果表明，升温速率为5℃／min时，纤维素的主要失重区间为316—351oC，在此阶段对应着DSC曲线的一个大的吸热峰，FTIR检测到大量的气相产物的析出，吸热量为436．22J儋。随着升温速率增至10，30℃／min时，热解主要阶段往高温区推移，吸热量也随之增至597．13J／g和794．23J／g；在ARC中热解时，纤维素在312℃之前即完成热解，分别放出223．1，744．1，963J／g的热量。

松木屑乙二醇/甲醇复合溶剂液化及液化产物分析

以松木屑为原料,氢氧化钠为催化剂,乙二醇/甲醇复合溶剂为液化剂,考察了溶剂体积比(乙二醇/甲醇)、催化剂用量、液化温度、液化时间对液化转化率的影响,得到了较佳的液化条件:溶剂比(乙二醇/甲醇)50/150,NaOH用量为2 g、反应温度为320℃、液化时间为10 min,该条件下液化转化率为94.5%。利用GC-MS对液化油进行分析,结果显示,液化油组成非常复杂,主要含有烃、醇、醛、酮、酸、酯、酚类等物质。利用红外光谱对松木屑及其液化残渣和液化油进行了分析,分析表明,液化残渣中含有较多的木质素及其降解产物的缩合物,液化油中羟基含量较多。

预处理对松木屑液化效率及产物化学组分的影响研究

以松木屑为原料,甲醇-水混合溶剂为液化剂,考察了不同溶液预处理对木屑表面结构以及对液化转化率的影响,同时研究了反应温度、液化时间对木屑液化效果的影响。结果表明,不同预处理方法均改变了木屑结构,其中经氢氧化钠预处理过的木屑结构破坏最大,有利于增强液化反应活性;以氢氧化钠溶液预处理木屑时,反应温度为320℃、液化时间为10 min时液化较合适,转化率达92.4%。GC-MS分析结果表明液化产物主要含有醇、醛、酮、酸、酯、酚类物质,不同的预处理对它们的含量有很大影响,未预处理过的木屑液化产物质量分数最多的是醛类物质,达到40.588%,氢氧化钠预处理和尿素预处理最多的分别是酮类和酸类物质,分别为30.878%、25.311%,而氢氧化钠与尿素共预处理木屑的液化产物中则酚类物质最多,为38.478%。

抽提物的去除对生物质热解的影响研究

利用惰性溶剂除去生物质中的可溶抽提物得到相应的抽提残渣,采用FT-IR对抽提残渣和生物质原样进行结构表征,并利用管式炉反应器以10℃/min的升温速率对抽提残渣和生物质原样进行热裂解实验,以了解它们的热裂解产物分布及热解规律。结果表明,抽提物的去除不会改变生物质的基本结构,对其热失重行为的影响也很小。热裂解三相产物中气体产物产率最大,达50%,其主要成分为H2,CO,CO2,CH4以及小分子烃类。与生物质原样相比,抽提残渣中的H2产率上升,而CO产率下降。液相产物中主要是酚类、烷烃类、四氢呋喃类、酮类、酸类、酯类、多环芳香类化合物和少量脱水单糖。其中酚类物质含量最多,超过55%。而且在抽提残渣的焦油产物中,酚类的总量和种类均比生物质原样多,其他类物质产率与生物质原样相比则有所减少。

特种设备变形大小、高度、深度测量仪的设计

特种设备变形大小、高度、深度的测量,目前主要采用的是多尺组合测量法,不仅操作复杂,而且测量误差大。为了提高特种设备变形量的测量效率和精度,本文设计了一种测量仪器,该仪器主要由主尺、副尺、游标尺、位移传感器数显系统、角度传感器数显系统、滑动件和紧固件七部分组成,可以实现变形大小、高度、深度的测量,操作方便,测量精度高。

生物质及生物质组分的慢速热解热效应研究

利用绝热加速量热仪（ARC）进行多种生物质及生物质组分的慢速热解,检测热解过程的吸放热情况,结果显示在缓慢升温过程中,纤维素的放热峰在256.2 ～279.2℃之间,放热量约为673.9J/g,质量分数为51.8％固体炭产物；而木聚糖在219.8～253.7℃之间有一尖锐的放热峰,放出热量约为873.3 J/g,得到质量分数为68.7％的残余固体；木质素的热流曲线却在133.3～292.2℃有吸热趋势,吸收热量为340.1 J/g,得到质量分数为80.4％的固体炭.各生物质的热流曲线中均有两个相连的放热峰出现,分别来源于半纤维素和纤维素.各生物质热流曲线特征值各异,但起始放热温度在190℃前后,第1个峰值温度在220℃左右,第2个放热峰峰值集中在255℃前后.

林业标准化工作现状分析与对策研究——以中国林业科学研究院为例

林业标准化作为贯穿林业发展全过程的一项基础性工作,是推进林业治理体系和治理能力现代化的重要手段。本文通过对中国林业科学研究院标准化现状分析,得出中国林业科学研究院注重将科研优势转化为标准制修订与应用的强势,加快推动林业科技成果转移转化,提高林业生产建设水平。针对存在问题,提出了构建林业标准化体系等相关建议。

纤维素的加压热解特性及动力学研究

利用加压热重仪对纤维素进行了热重分析实验,获得了不同升温速率(5,10,20 K/min)和不同压力(0.1,0.5,1,1.5,2 MPa)条件下的热重曲线TG和失重速率曲线DTG,并通过热分析数学方法获得了热解动力学参数。结果表明,在各压力条件下,提高升温速率,纤维素主热解区间均往高温区移动,热解略有加深;在各升温速率条件下,增大压力,主热解区间均往低温区移动,热解时间缩短,剩余残渣百分比增大;在同一升温速率下,随着压力的增大,热解活化能增大,且升温速率越大,活化能随压力增大越明显;在同一压力下,随着升温速率的提高,热解活化能增大,且压力越大,活化能随升温速率增大趋势越明显;在各条件下热解活化能和指前因子存在着较好的补偿效应。

一种基于PVM的交错一致检查点算法

研究了一种基于PVM的交错一致检查点算法 .该算法对系统资源的占用率小 ,冻结时间短 .尤其当计算节点具有多个处理器时 ,进行检查点操作不会由于对存储器的争用而导致用户进程的冻结 ,提高了检查点算法的效率 .同时 ,该算法的IPC机制是基于PVM的消息传递机制 。

基于Linux的检查点系统的设计和实现

检查点机制在现代并行分布式计算中有着重要的应用。本文介绍了一种基于Linux的检查点系统的设计和实现方法 ,它对系统容错、进程迁移和动态负载平衡的研究都具有重要的意义。

生物质液化油分级产物的分离和综合利用研究

以浓硫酸为催化剂,采用甲醇-甘油复合溶剂,在高温高压的条件下对竹屑、杨木、桉木和松木进行液化,并且对液化产物进行了中和、过滤和旋转蒸发等一系列分级处理,并对液化固体残渣和气体产物进行分析。主要研究了以竹屑为原料的液化油的分级产物的组成及成分,研究结果表明:竹屑经甲醇-甘油液化,产物经过分级处理得到的主要产物为杂多酚、多糖苷和乙酰丙酸甲酯。多糖苷相主要含有多糖苷和未反应的甘油及其甘油聚合物,其中多糖苷主要为六元环吡喃糖苷,约占41.81%,甘油及其聚合物占47.27%;杂多酚相主要含有乙酰丙酸酯、杂多酚和甘油等化合物,其中甘油及其聚合物占38.04%,杂多酚相物质为难溶于水的焦油相的相对分子质量大的物质,约占杂多酚相的38.41%,并且杂多酚相的相对分子质量主要集中在990左右。