本發明涉及一種離子液體中M(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,是一項改進的生物質液化技術。
背景技術:
化石燃料作為一種不可再生資源,其儲量是有限的;同時,化石燃料燃燒帶來的酸雨、溫室效應等一系列環境問題使得新能源的開發迫在眉睫。生物質能與太陽能、風能等新能源一樣,屬于可再生能源,同時又是唯一的可再生液體燃料來源。生物質是指來源于植物光合作用,并儲存有固定太陽能的任何生物物質(不包括化石燃料),它具有可再生、可儲存、儲量大、碳平衡等特點。按其來源,可分為生產型生物質(即能源作物)和廢棄物生物質。如果能夠高效地將這些生物質轉化為能源,將有望取得環境保護和新能源開發的雙贏。
目前,眾多的生物質轉化技術可簡單地歸納為生化/生物技術與熱化學轉化技術兩大類別。相比生化/生物技術,熱化學轉化技術處理周期短、速度快、資源化程度高,故其研發與市場化開拓備受關注。熱化學轉化技術主要包括氣化、固化成型、熱裂解和液化技術等。氣化以合成氣為目標,固化成型以棒狀、顆粒狀固體燃料為目標,而熱裂解技術和液化技術以產生的生物油為目標。
離子液體中催化降解生物質是新近出現的技術,可以改進液化效率。但是離子液體中M(salen)催化紙催化生物質液化工藝,目前尚未見相關的技術報道。
技術實現要素:
本發明目的是提供一種改進的生物質液化工藝,即離子液體中M(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,其工藝技術容易實施,無污染,提高生物質液化的效果好,改善液化各項性能明顯。
本發明方法是在離子液體和M(salen)催化紙存在的條件下,對生物質進行催化液化處理,其中M(salen)催化紙中的M為Cu、Co、Fe、Mn或Zn。
對生物質處理時,M(salen)催化紙用量為生物質質量的0.2-0.6%。
所述離子液體為市購1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽、N-乙基-吡啶硫酸氫鹽或四乙基硫酸氫銨。
對生物質處理時,溫度為180-220℃,時間為20-60 min。
本發明中生物質為常規植物原料或植物廢棄物,如木材或非木材(秸稈、稻草、雜草等)。
本發明的有益效果是:
(1)用量極少;
(2)工藝實施容易;
(3)改善生物質液化各項性能,采用離子液體中M(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,能提高液化率20-30%。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明,但本發明保護范圍不局限于所述內容。
實施例1:本離子液體中Zn(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,具體內容如下:
(1)Zn(salen)的制備
席夫堿配體salen的制備
取2.5g乙二胺和8.5ml水楊醛溶解于18ml甲醇中,在冰水中攪拌30min,靜置15min后,用G3玻璃器減壓抽濾,用1ml乙醚洗滌,在33℃下真空干燥得淡黃色晶體,再用160ml無水乙醇重結晶,在33℃下真空干燥得黃色晶體。
的合成
取10.4毫摩爾希夫堿salen溶解在120毫升甲醇中,另取10.4毫摩爾二水醋酸鋅,溶于溫水中,迅速轉入上述反應瓶中,并迅速生成棕色沉淀,70℃~80℃加熱回流1小時,棕色沉淀變為暗紅色結晶,冷至室溫,將結晶轉移至砂芯漏斗,抽濾,干燥即得Zn(salen)。
(2)Zn (salen)催化紙的制備
將10g陶瓷纖維加入到含有1.5g催化劑Zn(salen)的去離子水中,加去離子水調節總物質濃度為0.5% w/v,充分混合后,依次加入陽離子聚二烯丙基二甲基氯化銨PDADMAC(總固體質量的0.5wt%)、1.5g氧化鋁溶膠和陰離子聚丙烯酰胺A-PAM(總固體質量的0.5wt%)充分混合,最后加入1.5g絕干漿,充分混合。懸濁液在標準紙頁成形器上抄紙,濕紙頁在烘箱內105℃干燥1小時,馬弗爐中550℃煅燒5小時,得Zn(salen)催化紙。
(3)催化液化生物質
在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和Zn(salen)催化紙存在的條件下,對生物質處理;對生物質處理時,Zn(salen)催化紙用量為生物質質量的0.2%;對生物質處理時,溫度為180℃,時間為60min;與常規離子液體催化生物質相比,離子液體中Zn(salen)催化紙催化液化生物質的工藝提高液化率20%。
實施例2:本離子液體中Cu(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,具體內容如下:
(1)Cu(salen)催化紙的制備方法參照實施例1步驟(1)、(2);
(2)在離子液體N-乙基-吡啶硫酸氫鹽和Cu(salen)催化紙存在的條件下,對生物質處理;對生物質處理時,Cu (salen)催化紙用量為生物質質量的0.4%;對生物質處理時,溫度為200℃,時間為40 min;與常規離子液體催化生物質相比,離子液體中Cu (salen)催化紙催化液化生物質的工藝提高液化率25%。
實施例3:本離子液體中Mn(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,具體內容如下:
(1)Mn(salen)催化紙的制備方法參照實施例1步驟(1)、(2);
(2)在離子液體四乙基硫酸氫銨和Mn(salen)存在的條件下,對生物質處理;對生物質處理時,Mn(salen)催化紙用量為生物質質量的0.6%;對生物質處理時,溫度為220℃,時間為20 min;與常規離子液體催化生物質相比,離子液體中Mn(salen)催化紙催化液化生物質的工藝提高液化率30%。
實施例4:本離子液體中Co(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,具體內容如下:
(1)Co(salen)催化紙的制備方法參照實施例1步驟(1)、(2);
(2)在離子液體N-乙基-吡啶硫酸氫鹽和Co (salen)存在的條件下,對生物質處理;對生物質處理時,Co (salen)催化紙用量為生物質質量的0.3%;對生物質處理時,溫度為190℃,時間為30min;與常規離子液體催化生物質相比,離子液體中Co (salen)催化紙催化液化生物質的工藝提高液化率26%。
實施例5:本離子液體中Fe(salen)催化紙催化液化生物質的工藝,具體內容如下:
(1)Fe (salen)催化紙的制備方法參照實施例1步驟(1)、(2);
(2)在離子液體1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和Fe (salen)存在的條件下,對生物質處理;對生物質處理時,Fe (salen)催化紙用量為生物質質量的0.5%;對生物質處理時,溫度為210℃,時間為50min;與常規離子液體催化生物質相比,離子液體中Fe(salen)催化紙催化液化生物質的工藝提高液化率28%。