水热液化生物油的溶剂萃取与柱层析分离技术

摘要

生物质废弃物资源丰富，并且具有可再生、“零碳排放”等特点，生物质废弃物的有效利用具有重要的资源和生态环境意义。水热液化制备生物油相比其他生物质转化技术反应条件温和、能耗低、效率高。但是生物油的组成复杂、热值低，短期内提高生物油燃油价值成本高、收益低，而通过分离技术从中提取高附加值化学品是当前生物质转化领域的研究热点。
　　本文结合生物油的物理特性和化学组成，系统研究溶剂萃取和柱层析分离方法对水热液化生物油中化合物的分离效果，获得生物油不同化合物族类有效分离。
　　具体研究内容如下:
　　首先，系统研究了八种常用溶剂对生物油的萃取效果，探究了溶剂非极性参数、极性参数和氢键参数三个参数对生物油以及生物油中化合物族类萃取率的影响。结果表明:氢键和极性参数为影响溶剂对生物油萃取率的主要因素。酚类和酮类的萃取率随极性增加而增大，烃类则相反;生物油萃取率从大到小依次为:四氢呋喃＞甲苯＞乙酸乙酯＞丙酮＞乙醚＞二氯甲烷＞正己烷。
　　其次，在单溶剂萃取分离效果的研究基础上，选用四氢呋喃、乙酸乙酯、正己烷依次多步萃取生物油得到三种油类组分:轻油(26.13％)，中油(54.19％)，重油(19.68％)。轻油可以用来进一步的分离提取高附加值的小分子化合物，如环戊烯酮类和酚类物质等。而中油中富含芳香族低聚物，即可以用于重新进行水热反应，也可以直接用作生物沥青，作为石油沥青的有效替代，制备沥青粘合剂等。
　　最后，采用硅胶层析柱进一步分离生物油中主要高附加值小分子化合物，研究了乙酸乙酯和石油醚混合体系(V/V=1:6)等度洗脱条件下生物油化合物的保留时间，得到含不同化合物的馏分。并以2，6-二甲氧基苯酚为主要分离目标，结合酸碱萃取纯化得到GC-MS峰面积纯度91％的酚类化合物。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 生物质概述

1．2 生物质水热液化概述

1．2．1 亚临界和超临界水的性质

1．2．2 生物质水热液化技术特点

1．2．3 生物质水热液化研究现状

1．2．4 水热液化生物油的特性

1．3 生物油的分离应用研究进展

1．3．1 生物油的蒸馏分离

1．3．2 生物油的溶剂萃取分离

1．3．3 生物油的柱层析分离

1．3．4 生物油的膜分离方法

1．4 本课题研究的意义和内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

第二章 实验部分

2．1 试剂与仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验原材料

2．2．1 水热反应原料

2．2．2 生物油来源

2．3 实验方法

2．3．1 生物油的直接萃取实验方法

2．3．2 生物油的多步萃取实验方法

2．3．3 生物油的色谱分离实验方法

2．4 分析检测方法

2．4．1 气质联用分析仪(GC-MS)

2．4．2 傅里叶变换红外光谱法(FTIR)

2．4．3 核磁共振氢谱(1H NMR)

2．4．4 热重分析(TGA)

第三章 生物油的直接萃取分离

3．1 引言

3．2 生物油溶剂直接萃取效果

3．2．1 生物油总萃取率分析

3．2．2 化合物萃取选择性分析

3．3 本章小结

第四章 生物油的多步萃取分离

4．1 引言

4．2 生物油多步萃取效果

4．2．1 各级萃取物的GC-MS分析

4．2．2 各级萃取物的FTIR组成分析

4．2．3 各级萃取物的1H NMR分析

4．2．4 各级萃取物的TGA分析

2．4．3 本章小结

第五章 生物油萃取产物的柱层析分离

5．1 引言

5．2 生物油萃取产物的柱层析分离

5．2．1 薄层色谱选择生物油色谱分离展开剂

5．2．2 生物油萃取产物的柱层析等度洗脱

5．2．3 上样量相对生物油柱层析分离效果的影响

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 研究结论

6．2 未来展望

参考文献

附录 攻读硕士期间主要成果

致谢

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