流化床中电化学氧化还原降解木质素制备精细化学品的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mingxing10192009
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本论文研究了造纸工业副产品木质素原料,通过运用电化学降解的方法,达到制备高附加值的生物质基精细化学品的目的。本论文采用流化床电催化氧化还原降解木质素的方法,制备了生物质基化学品。用电沉积法制备了Ti/SnO2-Sb2O3/α-PbO2/β-PbO2电极用作阳极,Cu网电极用作阴极,活性炭颗粒用作粒子电极。利用循环伏安法研究了不同条件下Ti/SnO2-Sb2O3/α-PbO2/β-PbO2阳极的电化学氧化性能和Cu网阴极的电化学还原性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)方法表征了Ti/SnO2-Sb2O3/α-PbO2/β-PbO2阳极的晶型、微观结构,和电化学催化性能。玉米秸秆碱木质素在流化床反应器中被电化学降解以后,使用三种有机溶剂(正丁醇、乙酸乙酯、二甲苯)在降解同时,循环萃取木质素降解产物;并且在降解结束后,萃取降解产物,离心分离出未降解的木质素残渣。电催化降解玉米秸秆木质素所得的主要产物为酚类、芳烃、芳香醇、芳香酮、芳香酸、和芳香醛等。进行有机相分析:通过气相色谱-质谱连用(GC-MS)和气相色谱(GC)内标法对降解产物进行定性分析,共检测到21种化合物,选取8种产率相对较高,有经济价值的芳香化合物为目标产物。对木质素原料和降解后木质素残渣进行分析:通过元素分析仪分析降解前后木质素和木质素残渣的氧碳比(O/C)和氢碳比(H/C);通过凝胶色谱(GPC)分析木质素和木质素残渣,在电催化降解过程中的分子量和分子量分布情况。通过优化萃取溶剂、电流密度、颗粒电极填充量、反应温度、木质素浓度对目标产物产率的反应条件。当延长降解时间直至木质素全部降解为止时对于木质素浓度小于50g/L时,木质素在10 h内降解完全。两种氧化产物丁香醛、丁香酸的产率分别是15.34 g/kg-lignin和6.33 g/kg-lignin,六种还原产物4-乙基苯酚、4-乙基-2-甲氧基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚、香兰素、丁香酮、阿魏酸产率分别是13.01 g/kg-lignin、2.12g/kg-lignin、4.11 g/kg-lignin、11.76 g/kg-lignin、10.36 g/kg-lignin、9.54 g/kg-lignin。
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