5-羟甲基糠醛热解机理的PY-GC-MS及原位红外法分析*
2015-10-21廖艳芬郭振戈曹亚文马晓茜林延
廖艳芬 郭振戈 曹亚文 马晓茜 林延
(华南理工大学 电力学院,广东 广州510640)
化石资源是人类社会生存和发展的重要支撑,约86%的能源和96%的有机化学品来源于此[1].随着工业的快速发展,化石资源短缺和环境污染使生物质能作为可再生清洁资源日益受到各国的重视[2-4].生物质可直接热裂解制取生物油,提炼化工原料.纤维素作为生物质的主要组分,其热解行为很大程度上影响着生物油的品质.5-HMF(5-羟甲基糠醛)是纤维素热裂解的重要产物,作为有机中间体,它被认为是连接碳水化合物资源与石油工业的桥梁,并被列入基于生物质、替代化石资源的重要平台化学品[5].研究其作为中间产物二次裂解的转化特性对于探明纤维素整个裂解机理,优化工艺参数,提高生物油品质具有重要意义.
目前,对于5-HMF 的研究多侧重于催化果糖、葡萄 糖 等 脱 水 形 成5-HMF[6-8]. Okano 等[9]使 用[MBCIm]SO3Cl 作为催化剂在离子溶液中催化果糖降解,5-HMF 产率达88.7%;Jadhav 等[10]在双阳极性离子液体中催化果糖降解,5-HMF 产率达到92.3%.对5-HMF 二次热裂解方面的研究多依赖于热裂解试验,Shin 等[11]对5-HMF 的热解进行了研究,结果表明热解机理多为单分子降解,但也可能会发生加成反应生成苯环;Zhao 等[12]对5-HMF 进行催化热裂解,最优工况下得到芳香烃产率为48.99%.
以上对于生物质以及中间产物热解机理的研究侧重于热重红外联用[13-15],实时检测失重过程以及气态产物的生成规律(通常为200 ~300 ℃保温条件).5-HMF 无固定沸点,研究表明其沸点在114 ℃左右[16].热重红外实……