SO42--TI-MCM-41催化水解生物質(zhì)及其動力學(xué)研究.pdf

1、中圖分類號Q魚箜：12UDC28碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q三三密級公玨S042／TiMCM41催化水解生物質(zhì)及其動力學(xué)研究BiomasshydrolysisbyusingS042／TiMCM41ascatalystandthestudyofkinetics作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：論文答辯日期迦縫f≥l鐘馨化學(xué)工程與技術(shù)化學(xué)工程化學(xué)化工學(xué)院蔣崇文副教授答辯委員會主席中南大學(xué)2014年5月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘

2、要S042／TiMCM41催化水解生物質(zhì)及其動力學(xué)研究摘要：生物質(zhì)是自然界可再生的巨大能源寶庫，開發(fā)利用生物質(zhì)資源已成為世界可再生能源研究的熱點(diǎn)。固體酸催化劑易與產(chǎn)物分離、能回收重復(fù)利用和催化活性高等特點(diǎn)，用來催化水解生物質(zhì)獲取平臺化合物是生物質(zhì)能源化利用的重要方法。生物質(zhì)催化水解動力學(xué)方面的研究較多，但涉及其固液非均相反應(yīng)本質(zhì)的動力學(xué)研究較少。本文以CTAB為模板劑、硅酸鈉為硅源、硫酸鈦為鈦源，制備了一種S042／TiMCM41介孔分

3、子篩，并通過XRD、BET、TEM等表征手段證實(shí)了其介孔結(jié)構(gòu)，以其為固體酸催化劑，催化水解纖維素及半纖維素，并分別研究了其宏觀水解反應(yīng)動力學(xué)。對于纖維素水解過程，根據(jù)其固液非均相反應(yīng)本質(zhì)，對纖維素顆粒采用縮粒模型原理及高分子降解機(jī)理，建立了一種改進(jìn)型的動力學(xué)模型。經(jīng)擬合對比，結(jié)果證實(shí)本文所提出的動力學(xué)模型與本文的實(shí)驗(yàn)動力學(xué)數(shù)據(jù)相吻合，另外與公開文獻(xiàn)中提供的固體酸催化纖維素水解動力學(xué)數(shù)據(jù)比較，結(jié)果表明本文所提出的模型具有良好的普適性。對于

4、半纖維素水解過程，根據(jù)高分子降解機(jī)理，提出了一項(xiàng)類似的動力學(xué)模型，同樣能與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，引證公開文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)表明本文所使用的催化劑對水解纖維素和半纖維素具有良好的催化性能。根據(jù)本文所提出的生物質(zhì)水解動力學(xué)模型，以纖維素水解過程為例，模擬了理想條件下，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置在間歇反應(yīng)及連續(xù)反應(yīng)的中各工藝條件對反應(yīng)程度的影響，并得出5羥甲基糠醛產(chǎn)出最高的優(yōu)化工藝條件：進(jìn)出料流率為00046L／min，投料液固比為O03004，反應(yīng)溫度為473—48