一种离子液体中M(salen)催化纸催化液化生物质的工艺

摘要

本发明公开了一种离子液体中M(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，属于生物质液化技术领域，本发明方法在离子液体和M(salen)催化纸存在的条件下，对生物质进行催化液化处理，其中M(salen)催化纸中的M为Cu、Co、Fe、Mn或Zn；本发明催化剂用量少，无苛刻要求，能改善液化各项性能明显，可明显提高液化效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体中M(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，是一项改进的生物质液化技术。

背景技术

化石燃料作为一种不可再生资源，其储量是有限的；同时，化石燃料燃烧带来的酸雨、温室效应等一系列环境问题使得新能源的开发迫在眉睫。生物质能与太阳能、风能等新能源一样，属于可再生能源，同时又是唯一的可再生液体燃料来源。生物质是指来源于植物光合作用，并储存有固定太阳能的任何生物物质(不包括化石燃料)，它具有可再生、可储存、储量大、碳平衡等特点。按其来源，可分为生产型生物质(即能源作物)和废弃物生物质。如果能够高效地将这些生物质转化为能源，将有望取得环境保护和新能源开发的双赢。

目前，众多的生物质转化技术可简单地归纳为生化／生物技术与热化学转化技术两大类别。相比生化／生物技术，热化学转化技术处理周期短、速度快、资源化程度高，故其研发与市场化开拓备受关注。热化学转化技术主要包括气化、固化成型、热裂解和液化技术等。气化以合成气为目标，固化成型以棒状、颗粒状固体燃料为目标，而热裂解技术和液化技术以产生的生物油为目标。

离子液体中催化降解生物质是新近出现的技术，可以改进液化效率。但是离子液体中M(salen)催化纸催化生物质液化工艺，目前尚未见相关的技术报道。

发明内容

本发明目的是提供一种改进的生物质液化工艺，即离子液体中M(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，其工艺技术容易实施，无污染，提高生物质液化的效果好，改善液化各项性能明显。

本发明方法是在离子液体和M(salen)催化纸存在的条件下，对生物质进行催化液化处理，其中M(salen)催化纸中的M为Cu、Co、Fe、Mn或Zn。

对生物质处理时，M(salen)催化纸用量为生物质质量的0.2-0.6%。

所述离子液体为市购1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、N-乙基-吡啶硫酸氢盐或四乙基硫酸氢铵。

对生物质处理时，温度为180-220℃，时间为20-60 min。

本发明中生物质为常规植物原料或植物废弃物,如木材或非木材（秸秆、稻草、杂草等）。

本发明的有益效果是:

（1）用量极少；

（2）工艺实施容易；

（3）改善生物质液化各项性能，采用离子液体中M(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，能提高液化率20-30%。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1：本离子液体中Zn(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，具体内容如下：

（1）Zn(salen)的制备

席夫碱配体salen的制备

取2.5g乙二胺和8.5ml水杨醛溶解于18ml甲醇中，在冰水中搅拌30min，静置15min后，用G3玻璃器减压抽滤，用1ml乙醚洗涤，在33℃下真空干燥得淡黄色晶体，再用160ml无水乙醇重结晶，在33℃下真空干燥得黄色晶体。

的合成

取10.4毫摩尔希夫碱salen溶解在120毫升甲醇中，另取10.4毫摩尔二水醋酸锌，溶于温水中，迅速转入上述反应瓶中，并迅速生成棕色沉淀，70℃~80℃加热回流1小时，棕色沉淀变为暗红色结晶，冷至室温，将结晶转移至砂芯漏斗，抽滤，干燥即得Zn(salen)。

（2）Zn (salen)催化纸的制备

将10g陶瓷纤维加入到含有1.5g催化剂Zn(salen)的去离子水中，加去离子水调节总物质浓度为0.5% w/v，充分混合后，依次加入阳离子聚二烯丙基二甲基氯化铵PDADMAC（总固体质量的0.5wt%）、1.5g氧化铝溶胶和阴离子聚丙烯酰胺A-PAM（总固体质量的0.5wt%）充分混合，最后加入1.5g绝干浆，充分混合。悬浊液在标准纸页成形器上抄纸，湿纸页在烘箱内105℃干燥1小时，马弗炉中550℃煅烧5小时，得Zn(salen)催化纸。

（3）催化液化生物质

在1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐和Zn(salen)催化纸存在的条件下，对生物质处理；对生物质处理时，Zn(salen)催化纸用量为生物质质量的0.2%；对生物质处理时，温度为180℃，时间为60min；与常规离子液体催化生物质相比，离子液体中Zn(salen)催化纸催化液化生物质的工艺提高液化率20%。

实施例2：本离子液体中Cu(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，具体内容如下：

（1）Cu(salen)催化纸的制备方法参照实施例1步骤（1）、（2）；

（2）在离子液体N-乙基-吡啶硫酸氢盐和Cu(salen)催化纸存在的条件下，对生物质处理；对生物质处理时，Cu (salen)催化纸用量为生物质质量的0.4%；对生物质处理时，温度为200℃，时间为40 min；与常规离子液体催化生物质相比，离子液体中Cu (salen)催化纸催化液化生物质的工艺提高液化率25%。

实施例3：本离子液体中Mn(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，具体内容如下：

（1）Mn(salen)催化纸的制备方法参照实施例1步骤（1）、（2）；

（2）在离子液体四乙基硫酸氢铵和Mn(salen)存在的条件下，对生物质处理；对生物质处理时，Mn(salen)催化纸用量为生物质质量的0.6%；对生物质处理时，温度为220℃，时间为20 min；与常规离子液体催化生物质相比，离子液体中Mn(salen)催化纸催化液化生物质的工艺提高液化率30%。

实施例4：本离子液体中Co(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，具体内容如下：

（1）Co(salen)催化纸的制备方法参照实施例1步骤（1）、（2）；

（2）在离子液体N-乙基-吡啶硫酸氢盐和Co (salen)存在的条件下，对生物质处理；对生物质处理时，Co (salen)催化纸用量为生物质质量的0.3%；对生物质处理时，温度为190℃，时间为30min；与常规离子液体催化生物质相比，离子液体中Co (salen)催化纸催化液化生物质的工艺提高液化率26%。

实施例5：本离子液体中Fe(salen)催化纸催化液化生物质的工艺，具体内容如下：

（1）Fe (salen)催化纸的制备方法参照实施例1步骤（1）、（2）；

（2）在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐和Fe (salen)存在的条件下，对生物质处理；对生物质处理时，Fe (salen)催化纸用量为生物质质量的0.5%；对生物质处理时，温度为210℃，时间为50min；与常规离子液体催化生物质相比，离子液体中Fe(salen)催化纸催化液化生物质的工艺提高液化率28%。