銨化木質(zhì)素柴油的制備、表征及檢測(cè).pdf

1、能源危機(jī)一直以來(lái)都是全世界關(guān)注的焦點(diǎn)，其中化石能源的大量減少與人們對(duì)于化石能源的過(guò)度依賴(lài)都是亟待解決的問(wèn)題。而隨著造紙工業(yè)的不斷發(fā)展，造紙黑液的處理問(wèn)題成為了造紙行業(yè)難以攻破的難關(guān)。大量的木質(zhì)素隨著造紙廢液一起排出既污染環(huán)境又造成了資源的大量浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素與柴油的能量密度相似，可以被用作柴油的替代品以達(dá)到廢物利用、節(jié)約資源與節(jié)能減排的重要目的?；谝陨系乃枷氡疚膶脑旒埡谝褐刑崛〉哪举|(zhì)素銨化后采用微乳化技術(shù)將其與柴油制備成穩(wěn)定

2、的銨化木質(zhì)素柴油微乳液，并針對(duì)該種銨化木質(zhì)素柴油的理化指標(biāo)、使用安全性、動(dòng)力性能進(jìn)行了全面系統(tǒng)的檢測(cè)。本文為林業(yè)生物質(zhì)的高效利用及新型生物質(zhì)能源提供了新方法和新思路。本文主要結(jié)論如下:
　　1.本文通過(guò)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)取得了從造紙黑液中提取木質(zhì)素的最佳實(shí)驗(yàn)條件:酸析溫度為80℃，酸析時(shí)間為50min，醋酸加入量為黑液中固形物質(zhì)量的百分之16％（黑液中固形物的含量為30％計(jì)算）。并通過(guò)最佳實(shí)驗(yàn)條件制備得到純木質(zhì)素后進(jìn)行了銨化反應(yīng)利用析因分

3、析的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了銨化實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)對(duì)銨化實(shí)驗(yàn)中三個(gè)因素作為可變因素進(jìn)行考察即A（溫度）55-85℃，B（時(shí)間）30-60 min，C（氨水的用量）1.8-2.4倍。得到了銨化木質(zhì)素制備的最優(yōu)條件為:在蒸餾水的用量為木質(zhì)素的10倍，槳式攪拌器的速度恒定的條件下，反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間為40min，氨水的用量為木質(zhì)素的1.8倍，加樣方式為將氨水的總量分四次緩慢加入每次時(shí)間間隔為5min。
　　2.針對(duì)造紙黑液中的堿木質(zhì)素、酸析

4、得到的木質(zhì)素以及銨化反應(yīng)得到的銨化木質(zhì)素進(jìn)行了理化性質(zhì)相關(guān)的Na元素含量、TG、DSC、X-ray。同時(shí)還針對(duì)銨化木質(zhì)素和純木質(zhì)素進(jìn)行了FTIR檢測(cè)確定其化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變。鈉元素含量檢測(cè)時(shí)可見(jiàn)木質(zhì)素以及銨化木質(zhì)素中鈉元素的含量則比較低不會(huì)造成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)積炭的風(fēng)險(xiǎn)而堿木質(zhì)素中的鈉元素含量則比較高會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有損害。TG、DSC、X-ray等相關(guān)的熱力學(xué)檢測(cè)都說(shuō)明銨化木質(zhì)素是極易溶于水的木質(zhì)素衍生物，解決了堿木質(zhì)素長(zhǎng)期使用的容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)積

5、炭的問(wèn)題。證明了選用銨化木質(zhì)素作為柴油替代品的必要性。
　　3.利用微乳化技術(shù)將銨化木質(zhì)素與柴油混合在一起，從而達(dá)到節(jié)油減排的目的。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析的設(shè)計(jì)手段應(yīng)用SPSS實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件經(jīng)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?？疾炝薍LB值、乳化劑用量、助乳化劑用量的三種微乳化反應(yīng)中重要的影響因素并將這些反應(yīng)的影響因素設(shè)定在8.3-9.3;4-6％;0.8-1.6％考察范圍內(nèi)。根據(jù)分層得分情況得出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。并通過(guò)極差分析和方差分析9組預(yù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)

6、據(jù)最終獲得了微乳化實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)制備條件:HLB值為9.3，乳化劑用量為6％，助乳化劑用量為1.6％。利用所得的最優(yōu)制備條件進(jìn)行三次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)證明所得最優(yōu)制備條件重復(fù)性良好。同時(shí)利用一年時(shí)間進(jìn)行了重復(fù)性實(shí)驗(yàn)可以看出這種最優(yōu)條件制備的銨化木質(zhì)素柴油穩(wěn)定性好，放置一年時(shí)間不分層不渾濁。
　　4.本實(shí)驗(yàn)直接采用GB252-2000輕柴油檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)而不應(yīng)用生物柴油檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，本文針對(duì)銨化木質(zhì)素柴油理化性質(zhì)包括十六烷值、色度、氧化安定性、等十六項(xiàng)理

7、化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)主要按照參照GB252-2000輕柴油測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。并且與相似研究的堿木質(zhì)素柴油做了比較，可以看出銨化木質(zhì)素柴油的燃燒性能良好比堿木質(zhì)素柴油更利于柴油機(jī)的使用。以上理化性質(zhì)的檢測(cè)充分說(shuō)明相較于堿木質(zhì)素柴油，銨化木質(zhì)素柴油的水分含量少、穩(wěn)定性好已于儲(chǔ)存運(yùn)輸、不會(huì)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有損害且流動(dòng)性好、燃燒性能好利于打火還不易發(fā)生危險(xiǎn)。內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明銨化木質(zhì)素柴油可以供給柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量，不會(huì)出現(xiàn)暫停、歇火等運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題。

8、r>　　5.本文特進(jìn)行了銨化木質(zhì)素柴油的整車(chē)實(shí)驗(yàn)以及自由加速排放檢測(cè)。整車(chē)實(shí)驗(yàn)中不同速度行駛100公里所消耗的0＃柴油與所消耗的銨化木質(zhì)素柴油作比較，將銨化木質(zhì)素柴油按照乳化實(shí)驗(yàn)制備時(shí)的79％的純柴油含量計(jì)算出所消耗的純柴油的量由數(shù)據(jù)可以看出銨化木質(zhì)素柴油在行駛情況下相較于0＃柴油要節(jié)油。0-75km/h全油門(mén)起步加速實(shí)驗(yàn)通過(guò)三組75km距離的往返實(shí)驗(yàn)證明了銨化木質(zhì)素柴油相較于0＃柴油純柴油的節(jié)油率可達(dá)21％而且行駛是的發(fā)揮相對(duì)穩(wěn)定不會(huì)

9、出現(xiàn)熄火、減速等情況。400m距離由靜止?fàn)顟B(tài)全油門(mén)加速試驗(yàn)結(jié)果也可證明銨化木質(zhì)素柴油相較于0＃柴油要省油，且節(jié)油率可達(dá)21％。同時(shí)排放檢測(cè)也說(shuō)明銨化木質(zhì)素柴油比市售柴油尾氣排放少且穩(wěn)定所以有利于環(huán)境污染的改善。
　　6.經(jīng)過(guò)300小時(shí)耐久性實(shí)驗(yàn)后柴油的各個(gè)零部件未發(fā)生剝落、燒蝕、斷裂、粘結(jié)等異?，F(xiàn)象;使用銨化木質(zhì)素柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室零部件（缸筒、活塞、氣門(mén)導(dǎo)套、氣門(mén)、氣門(mén)桿）的磨損量、活塞環(huán)的張力與市售柴油相比較沒(méi)有明顯差異。從而