微波热解木质生物质的研究进展

随着化石资源的日益枯竭及环境污染问题的日益严峻,开发与利用环境友好的可再生资源受到广泛关注。木质生物质微波热解具有反应速率快、易于控制、安全无污染等优点,但是存在产物分布不均和经济价值不高等问题,严重制约了生物质能的全面与高效利用。系统地介绍了木质纤维素组分的结构,详细阐述了木质纤维素各组分的热解机制,并比较了微波热解与传统热解的差异,探讨了微波热解的影响因素以及微波催化热解木质纤维素的产物分布。此外,介绍不同种类催化剂(碳基材料、分子筛、金属氧化物等)在促进生物质微波热解中的作用,可以高效转化木质纤维素,优化微波热解产物的种类分布,并促进选择性生产特定高值化学品,以实现木质纤维素的资源化和高值化利用。最后,对木质纤维素热解未来研究方向和技术发展进行了展望。

木质生物质基黏附水凝胶的研究进展

木质生物质作为储量最丰富的生物质资源,因具有可再生性、良好的生物相容性和生物可降解性等特点而在众多研究领域备受瞩目。木质生物质通过改性构建的黏附水凝胶除具有上述特性外,还被赋予了高强度、高韧性、抗菌或抗紫外线等特殊功能,使其在生物医学、传感等领域具有广泛的应用前景。本文围绕木质生物质基黏附水凝胶的网络构筑方式,从共价键、非共价键和动态可逆键三方面介绍了不同木质生物质基黏附水凝胶的特点与形成机理,并综述了其在伤口修复、智能可穿戴设备和食品等领域的最新应用进展。最后,对木质生物质基黏附水凝胶的发展前景和所面临的挑战进行了展望。

热重红外光谱法考察木质生物质综纤维素热转化特性

热重红外光谱联用考察了木质生物质纤维素、半纤维素以及综纤维素的热转化特性,并与微晶纤维素和木聚糖等模型化合物进行了对比分析。应用三维扩散模型计算了活化能、指前因子等热转化动力学参数,拟合效果良好。通过分析气相产物三维IR图谱,在最大失重速率附近,观察到了H2O,CO,CO2,CH4和含氧化合物的明显特征峰。讨论了主要气体产物可能的生成途径,发现其产量顺序为CO2>H2O>CO≈CH4。综合分析得出,综纤维素的热转化过程是纤维素主导下、纤维素和半纤维素综合作用的结果。

木质生物质转化高附加值化学品

本文阐述了木质生物质转化为主要化学品的类型及其转化途径,提出了从木质生物质转化高附加值化学品的新思路。木质生物质通过一定的降解或分解途径,可产生很多有重要价值的有机小分子化合物,这些有机小分子化合物有葡萄糖、木糖、苯丙烷单体及二聚体,气态小分子如CH4和CO,液态小分子如有机酸、醛、醇,重要基础平台化合物糠醛、乙酰丙酸、木糖醇、乙醇等。通过这些小分子有机化合物的转化,可产生替代石油基产品的高附加值化学品,对可持续发展具有重要意义。

木质生物质在能源方面的开发与利用

针对目前的能源形势,从木质生物质能的储存以及木质生物质能与化石能源产生污染的比较出发,提出了木质生物质在未来能源领域的应用潜力及应用前景。介绍了木质生物质的基本组成和化学组分,木质生物质作为能源的利用途径——直接燃烧、气化、液化和碳化等,以及在其利用技术方面的最新研究进展。旨在引起对木质生物质的能源潜力和木质生物质能转化技术的普遍关注,从而促进该技术的进一步发展。

木质生物质直接液化产物的红外光谱分析

用傅立叶变换红外光谱法对木质生物质在280～380℃水中的直接液化产物进行了研究。研究表明,木质生物质的液化可以分为2个阶段,即纤维素类和木质素类的液化;最终液化产物官能团受温度的影响不大;最终液化产物是复杂的混合物,含有烃、醛、酮、酚和酯等各类化合物。

反应温度对木质生物质醇解产物分布和反应过程的影响

在密闭不锈钢反应釜中以酸化的正辛醇作溶剂,考察了木质生物质在90～210℃范围内的醇解反应过程.结果表明,生物质液化率在130℃达到最大值83%,110℃低温下液化产物中的轻质油产率超过82%,而重质油产率仅有0.11%,随反应温度升高,轻质油产率逐渐降低,重质油产率却逐渐增大,170℃达最大值12%.轻质油主要由乙酸正辛酯、己酸-4-辛酯、5-甲基糠醛、二辛醚和未反应的正辛醇溶剂组成,重质油是含羟基、甲氧基、羰基和醚键等多种含氧官能团的芳烃或酚类化合物.正辛醇溶剂与纤维素/半纤维素浓酸水解所得乙酸发生酯化反应促进了生物质液化,纤维素/半纤维素降解所得醛类与木质素降解所得酚类化合物发生二次缩聚反应,降低了生物质液化率.

水中直接液化木质生物质的试验研究

在高温高压反应釜内，进行超临界和亚临界条件下水中直接液化木质生物质试验，温度范围为280～380℃、压力范围为2．8～30MPa，反应时间为40min。结果表明，在50g生物质和250mL蒸馏水给料比率、温度310℃和反应时间40min的试验条件下，木焦油产量最高达到14．4g；在温度380℃、压力23．2MPa和反应时间40min的试验条件下，有机溶解物产量最高为10．3g。

木质生物质定温热解炭化特性研究

在自制大型热重实验平台上,进行了不同温度下松木颗粒的定温炭化热重实验,探讨木质生物质在不同温度下的炭化反应规律,并得到反应动力学参数.对炭化产物进行燃料特性分析,研究炭化温度对炭化产物特性的影响.结果表明:当炭化温度高于250℃时,所得松木炭燃料特性接近烟煤,进一步提高炭化温度后,其燃料特性逐渐接近无烟煤;当炭化温度超过650℃后,炭化过程中会发生一部分气化反应;生物质定温炭化过程中,随着反应程度的深入,反应动力学参数发生变化,表现为反应级数逐渐增大,表观活化能和相应的频率因子逐渐减小.

不同含水量木质生物质的粉碎特性研究

为考察不同含水量木质生物质的粉碎特性,用人工喷洒方式制备一定含水量的木质生物质,并利用配有热风炉的超级涡流磨在最大加工能力条件下进行粉碎实验。结果表明,木质生物质产品的粒度、均匀性系数先增加后减小;长径比总体呈增长趋势;振实密度和松装密度逐渐减小;压缩比先变化缓慢,然后增加;产品的含水量、生产能耗逐渐增加。

木质生物质精炼预处理技术研究进展

木质生物质不仅可应用于制浆造纸工业,也可替代有限的石化资源用于生产化学品、合成材料和再生能源等,然而其结构的复杂性限制了其高效转化。预处理技术作为生物质精炼高效转化的关键步骤,已成为世界各国的研究热点。文章对物理法、化学法、物理-化学法和生物法预处理木质生物质技术的国内外研究进展进行了综述,对相应技术的处理效果进行了分析和总结,对预处理技术的发展及其基于制浆造纸工业相结合的前景进行了展望并提出了建议。

木质生物质能源的开发利用现状与展望

由于化石能源资源量有限,生物质能源的研究开发和利用就具有越来越重要的意义。详细阐述国内外对木质生物质能源的开发利用现状,并对木质生物质能源的发展前景做了展望。

木质生物质的液化及其产物的高效利用研究进展

对国内外木质生物质原料的液化及液化产物的高效利用研究的现状及进展进行了概述,讨论了木质生物质原料液化及其产物的应用前景,重点讨论了不同木质生物质原料液化过程中的主要影响因素,并分析了具有代表性的液化物结构特点,具体介绍了一些液化产物实际应用特别是在胶黏剂制备方面应用的典型实例。对我国该领域研究存在的问题、产业化发展提出了一些看法。

木质生物质快速热解技术研究现状

综述了木质生物质快速热解技术的国内外进展,最后对木质生物质快速热解的研究状况做了综合评述。

木质生物质快速热解生物油产率影响因素分析

木质生物质能是可再生能源的重要组成部分,快速热解技术是国内外木质生物质能源化的热点研究课题。本文在简要总结木质生物质快速热解技术的基础上,着重对快速热解过程中热解温度、升温速率、压力、气相滞留时间、木质生物质物料特性、催化剂、热解反应器等因素对生物油产率的影响进行了论述,阐明了提高生物油产率的快速热解工艺条件。

木质生物质纤维低聚糖制备与分离研究进展

纤维低聚糖可用于保健、食品和医药工业,以及可用于生物化学和微生物学的研究,具有广阔的市场前景。介绍了纤维低聚糖的制备方法及分离技术。

功能性木质生物质环境材料的研究现状与展望

以森林为主体的木质生物质是一种“再生可能的、来源于生物的有机资源”。生物质资源代替化石资源是历史发展的必由之路。本文集中讨论利用木质生物质资源,通过生物化学、热化学变换方法,制备功能性环境材料的技术路线等问题。

木质生物质的生物炼制及其综合利用

随着世界经济的高速发展,近年来能源资源短缺、生态环境恶化等问题日益严重。生物炼制是环境可持续发展和能源经济转变的重要手段,以生物炼制为核心的生物技术将能为解决人类社会目前面临的资源、能源与环境等诸多重要问题提供支撑。木质生物质是世界上产量最丰富的可再生生物资源,有巨大的发展潜力。介绍了生物炼制的概念,主要阐述了木质生物质生物炼制技术和主要的生物质化学品,生物质材料,生物质能源等,并展望了生物炼制的发展前景。

木质生物质的生物、热化学变换及功能性生态环境材料制备

预测表明,到21世纪中叶,由于化石资源的日趋枯竭,世界人口的爆发性增加,将会出现生活资材、甚至粮食的严重不足.200年以后,由于化石资源的开采、利用对生态环境的负面影响加剧,随着地球环境的恶化,将会引起近代文明的崩溃和人类的灭亡.以森林为主体的木质生物质是光合作用在地球上的产物之一.是一种"再生可能的、来源于生物的有机资源".在生命周期中,只要有生命和太阳的存在,由注入到地球的太阳能,通过光合作用由水和二氧化碳(CO2)生成的生物质是一种可再生的、持续的利用的资源.以石油为代表的化石资源,是由远古的生命体积蓄形成的有机物.但是,在生命周期中化石资源的再生是不可能的.本文集中讨论了(1)人类未来生存圈不仅依赖于森林圈、生活圈,必须扩充到大气圈和宇宙圈.倡导从依赖化石资源的社会向构筑太阳能型社会转变,这是自然发展规律的必然性.利用木质生物质资源代替化石资源本身就是利用光合作用的产物,这是人类社会可持续发展的保证.(2)通过生物化学、热化学变换方法把木质生物质制备成能源、及功能性生态环境材料基本技术路线等问题.

木质生物质碳汇能力统计方法应用研究:江苏案例

运用《省级温室气体清单编制指南》方法,以江苏省为例,对其木质生物质的碳汇能力、时空分布及影响因素进行了核算和分析。结果表明:(1)江苏省木质生物质的年均碳汇总量从1995—2000年的84.48×104t CO_(2e)/a,增加到2006—2010年的837.82×104t CO_(2e)/a,同期单位面积年均碳汇能力由2.05t CO_(2e)/(ha·a)增加到5.17t CO_(2e)/(ha·a),但苏南各市的木质生物质碳汇能力明显低于苏北地区;(2)案例地区木质生物质碳汇的显著增长,主要缘于该省森林面积和蓄积总量的快速增长,林分单位面积蓄积的不断提高,以及林木年生长和消耗量的合理变化。在此基础上,论文提出了将木质生物质的碳汇增量作为专项统计数据纳入生态文明建设目标考核体系,以及推进森林资源的科学经营等建议。