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热力学生物油水相中羟基丙酮和醋酸分离

收藏本文 2024-03-27 点赞:6022 浏览:18710 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:生物质催化热解制备液体产品,提升了生物质的利用价值和竞争力,受到了广泛关注。但由于生物油粘度高、含氧量高、含酸量高,运用难度较大。利用催化策略可以有效富集生物油中有效成分,如羟基丙酮等,但其分离策略有待进一步探讨。针对本课题组探讨获得的水溶液,本工作尝试利用离子交换树脂以生物油水相系统中分离羟基丙酮和醋酸。通过筛选实验,以D301、705、701、719、D001和717六种树脂中,筛选出吸附性能最好的为705型大孔弱碱性阴离子交换树脂。在静态吸附实验中,考察了吸附时间和温度等对吸附量的影响。随着吸附的延长,羟基丙酮和醋酸的吸附量逐渐增加,时间达到40min后,吸附交换达到平衡;树脂对羟基丙酮和树脂的吸附量随温度的增加而增加,即高温有利于吸附,吸附交换历程为吸热历程。静态吸附历程的热力学探讨表明:Freundpch模型更能准确地反映该吸附交换历程,并且羟基丙酮和醋酸在705树脂上的吸附历程是自发(△G 0)、吸热(△H0)、嫡变为正值(△S0)的历程。动力学探讨表明:吸附交换历程符合一级吸附交换动力学历程,其表观活化能E为33.062kJ/mol。在动态吸附试验中,为了保证反应进行完全,考察了样液浓度、流速和温度对穿透曲线的影响。低浓度、低流速和高温度,有利于提升交换柱树脂的利用率。综合吸附效果和操作周期等因素,在实验范围内,动态吸附的适宜条件为:选择羟基丙酮和醋酸的最佳浓度各为21.64mg/mL、20.98mg/mL,样液流速为2ml/min,系统温度为303K。动态解吸试验中,分步对醋酸和羟基丙酮进行解吸,去离子水和乙醇分别作为醋酸和羟基丙酮的解吸剂。低温和低解吸剂流速有助于醋酸解吸,低温、低解吸剂流速和高浓度的解吸剂有助于羟基丙酮解吸。试验最佳解吸条件:系统温度288K,样液流量为2ml/min,70wt%乙醇溶液,此时醋酸的解吸率达到98.26%;羟基丙酮的剖析率达到94.76%,最终羟基丙酮收率为69.52%。关键词:离子交换树脂论文羟基丙酮论文醋酸论文热力学论文动力学论文

    摘要4-6

    Abstract6-8

    目录8-11

    第1章 文献综述11-23

    1.1 生物质及生物质能11

    1.2 生物质转化技术11-13

    1.2.1 生物质热解技术12

    1.2.2 生物油特点12-13

    1.3 生物质制备羟基丙酮的探讨近况13-15

    1.3.1 羟基丙酮的合成工艺14-15

    1.3.2 羟基丙酮的分离工艺15

    1.4 离子交换的基本论述15-21

    1.4.1 离子交换树脂的结构15-16

    1.4.2 离子交换树脂的分类16-18

    1.4.3 离子交换树脂的交换原理18-19

    1.4.4 离子交换树脂的作用19-20

    1.4.5 影响树脂吸附的因素20-21

    1.5 选题背景和作用21

    1.6 本课题探讨内容21-23

    第2章 实验部分23-31

    2.1 实验试剂与设备23-24

    2.1.1 实验材料及试剂23-24

    2.1.2 实验设备24

    2.2 实验浅析策略24-31

    2.2.1 羟基丙酮和醋酸的含量测定24-28

    2.2.2 实验计算策略28-31

    第3章 静态吸附实验31-39

    3.1 实验策略31-32

    3.1.1 树脂预处理31-32

    3.1.2 树脂筛选实验32

    3.1.3 静态影响因素实验32

    3.2 结果与讨论32-36

    3.2.1 树脂筛选结果32-34

    3.2.2 温度对静态吸附的影响34-36

    3.2.3 振荡时间对静态吸附的影响36

    3.3 本章小结36-39

    第4章 静态吸附动力学实验39-53

    4.1 离子交换平衡论述39-41

    4.2 离子交换动力学论述41

    4.3 实验策略41-42

    4.3.1 热力学实验41-42

    4.3.2 动力学实验42

    4.3.3 动力学模型精密度的测定42

    4.4 结果与讨论42-52

    4.5 本章小结52-53

    第5章 动态吸附与解吸实验53-69

    5.1 工艺路线53

    5.2 穿透曲线及影响因素53-56

    5.3 洗脱曲线56

    5.4 实验策略56-58

    5.4.1 动态吸附实验56-57

    5.4.2 动态洗脱实验57-58

    5.5 结果与讨论58-67

    5.5.1 样液初始浓度对穿透曲线的影响58-59

    5.5.2 溶液流速对穿透曲线的影响59-61

    5.5.3 操作温度对穿透曲线的影响61-62

    5.5.4 解吸剂的筛选62-63

    5.5.5 解吸剂对醋酸解吸效果的影响63-65

    5.5.6 解吸剂对羟基丙酮解吸效果的影响65-67

    5.6 本章小结67-69

    第6章 结论与展望69-71

    6.1 结论69-70

    6.2 下一步工作70-71

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