生物质热解焦炭选择性吸附生物油用于改质提升的基础研究

生物质能是未来能源可持续发展的重要组成部分，热解液化技术和生物油产品在实现生物质能的规模化和高值化利用方面具有显著的优势。针对提高生物油品质和生产高价值能源化工产品的迫切需要，本项目提出了一种利用热解焦炭实现生物油组分分离和品质提升以利于进一步改质提升的新方法。采用新的热解液化工艺得到具有较高吸附性能的焦炭，同时对生物油成分进行控制；研究生物油主要成分在热解焦炭上的吸附过程，探索包括焦炭表面特性在内的各种影响因素的作用规律；通过经焦炭吸附处理后的生物油的成分变化，揭示生物油中不同成分的竞争吸附关系，建立热解焦炭选择性吸附生物油的理论模型和方法；最终将生物质热解液化目标产物控制和热解焦炭选择性吸附两者有机结合，探索出一条利用生物质热解液化副产品处理生物油以更好的应用于生物炼制的新途径，为我国农林废弃物资源的高效利用提供技术支持。

生物质能是未来能源可持续发展的重要组成部分，热解液化技术和生物油产品在实现生物质能的规模化和高值化利用方面具有显著的优势。针对提高生物油品质和生产高价值能源化工产品的迫切需要，本项目提出了一种利用热解副产品之一的焦炭，获得实现生物油组分分离和品质提升以利于进一步改质提升的新方法。项目选取了典型林业废弃物（松木屑、竹材剩余物）和农业废弃物（花生壳、玉米秆、棉秆、稻壳等）为原料，在不同热解条件制得焦炭，对生物油成分及焦炭表面特性进行了全面测试，探索生物质热解焦炭对生物油模型组成及其原油的吸附特性。研究表明，热解焦炭对生物油组分具有选择吸附特性，不同吸附剂对不同组分吸附特征存在较大差异，宏观表现在吸附量、吸附速率、平衡脱除率等存在不同；吸附过程受焦炭孔隙结构、表面化学，吸附质分子量、分子直径、极性、溶解度等多方面影响，对吸附过程中可能存在的机理进行了深入分析，建立了相关吸附动力学模型、吸附等温线方程并获得了相关热力学参数；动力学分析表明准二级反应动力学方程能更好地描述热解焦炭的吸附过程，并推算出吸附的限速步骤为溶质在孔内的扩散；在上述研究的基础上，探索出了一种更为有效的热解焦炭利用方式，使生物油组分中的芳香族化合物类得到富集。本项目的完成为我国农林废弃物资源的高效利用、生物油品质的改性提供了进一步的理论和方法支持。