基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法及得到的提质生物质热解油技术

本发明专利技术属于生物质能利用相关技术领域，具体涉及一种基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法及得到的提质生物质热解油。该方法包括步骤：1)制备生物质热解油与电解质水溶液的油水混合液，并常温静置保存；2)制备催化剂，其为负载贵金属的氧化石墨烯；3)将步骤1)得到的所述油水混合液和步骤2)得到的负载贵金属的氧化石墨烯混合，并制备得到均质乳液；4)将步骤3)得到的所述均质乳液作为电解液，在电解池对电解液通入电流以进行电催化反应，制备得到提质生物质热解油。本发明专利技术可制得较为饱和的生物质热解油，降低生物质热解油中的氧含量和重质组分含量，避免电催化过程中积碳的产生。碳的产生。碳的产生。

【技术实现步骤摘要】
基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法及得到的提质生物质热解油


[0001]本专利技术属于生物质能利用相关
，具体涉及一种基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法及得到的提质生物质热解油。

技术介绍

[0002]我国可利用的农林生物质资源丰富，但由于农林废弃物难以收集储运，因此每年有近两亿吨农林废弃物被露天焚烧或就地废弃，造成严重的资源浪费和环境污染。以“气、炭、油”热解多联产为核心的生物质能分布式利用技术是解决上述问题的重要途径，但生物质热解油由于组分复杂、含氧量高、热值低、酸性高、化学稳定差等问题，难以直接应用于热解多联产技术，因此亟需对生物质热解油进行提质以提升其利用效率。目前对于生物质热解油提质主要采用热化学方法，包括催化裂解、催化重整、催化加氢(脱氧)等技术，但其均需在高温高压环境下进行。不仅增加设备运行成本和工艺操作的危险性，同时由于生物质热解油受热易结焦的特性，易形成积碳造成管道堵塞或催化剂失活等问题，从而大幅降低提质效率，甚至导致反应难以持续进行。
[0003]鉴于上述问题，本专利技术提出利用负载贵金属的氧化石墨烯作为乳化剂，同时兼具催化性能，制备得液滴颗粒粒径均一的乳液，以解决生物质热解油易分层导致反应难以进行的问题，并巧妙加入盐类物质在增加乳液稳定性的同时增强生物质热解油的导电性，大幅提升生物质热解油电催化提质过程中的制备效率。基于此，本专利技术利用负载贵金属的乳化剂制备液滴颗粒粒径均一的乳液，提出一种基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法。

技术实现思路
r/>[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法，通过利用负载贵金属的氧化石墨烯作为乳化剂兼催化剂制备液滴颗粒粒径均一的乳液，对其进行电催化提质，从而制得高含量单酚类物质的生物质热解油，以提升生物质热解油提质效率，降低生物质热解油中组分氧含量及重质组分含量，避免电催化过程中积碳的产生，提升生物质热解油的应用潜力。
[0005]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0006]一种基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]1)制备生物质热解油与电解质水溶液的油水混合液，并常温静置保存；
[0008]2)制备催化剂，其为负载贵金属的氧化石墨烯；
[0009]3)将步骤1)得到的所述油水混合液和步骤2)得到的负载贵金属的氧化石墨烯混合，并制备得到均质乳液；
[0010]4)将步骤3)得到的所述均质乳液作为电解液，在电解池对电解液通入电流以进行
电催化反应，制备得到提质生物质热解油。
[0011]上述技术方案中：
[0012]盐类水溶液混合于生物质热解油中，不仅使生物质热解油中的醇类物质溶于水相中，同时盐类物质能增加乳液的稳定性，并增强生物质热解油的导电性，从而可以大幅提升生物质热解油电催化提质过程中单酚类物质的制备效率；
[0013]负载贵金属的氧化石墨烯即可以作为催化剂，又可以作为乳化剂，从而制备得液滴颗粒粒径均一的乳液，以解决生物质热解油易分层导致反应难以进行的问题；
[0014]均质乳液中，负载贵金属的氧化石墨烯位于油相和水相之间，可以隔离油、水两相，从而减少两相的交互反应。水相中的轻质组分自聚合形成单酚，油相中的重质组分缺少轻质组分提供的含氧官能团，不再倾向于聚合结焦，从而从这两方面提升了单酚含量。
[0015]上述技术方案中，由于制备效率的提高和避免了分层导致反应难以进行的问题，从而解决了积碳问题。
[0016]具体的，步骤1)中可采用超声混合，超声混合时间不超过5min，常温静置3h以上。
[0017]具体，在步骤1)中，所述生物质热解油是纤维素类生物质以不低于50℃/s的升温速率升温，并在500℃
‑
800℃下热解后冷凝得到。
[0018]具体的，在步骤1)中，所述电解质水溶液选自氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化锂溶液、硫酸钠溶液、硫酸钾溶液或硫酸锂溶液，其浓度不高于50mmol/L。
[0019]具体的，在步骤1)中，生物质热解油与电解质水溶液的质量比为10:(0.5
‑
2)wt.％。
[0020]具体的，在步骤2)中，所述的贵金属选自铂、钌、钯、金、或镍，其与氧化石墨烯的质量百分比为0.5
‑
5wt.％。
[0021]具体的，所述催化剂可以使用化学浸渍法、气相沉积法、溶胶
‑
凝胶法、或水热/溶剂热炭化共还原法制备。氧化石墨烯可采用Hummers法制备得到。
[0022]具体的，在步骤3)中，步骤1)得到的所述油水混合液和步骤2)得到的负载贵金属的氧化石墨烯的质量比为100:(0.1
‑
2)wt.％。
[0023]具体的，在步骤3)中采用超声乳化，时间不超过10min，制备得所述乳液液滴均一分散至体系内。
[0024]具体的，在步骤4)中：电解池为不分隔电解池、H型电解池或连续流动电解池，工作电极或对电极分别为金属材料电极，例如铂电极、钌电极、钯电极或镍电极。
[0025]具体的，在步骤4)中，通入的电流范围为100mA
‑
200mA，电催化反应时间不低于0.5h，并且，不高于2h。
[0026]本专利技术还提供了上述方法制备得到的提质生物质热解油。
[0027]本专利技术所得到的提质生物质热解油饱和度高，单酚含量高，积碳少，从而可作为优质的单酚类化学品原料。
[0028]总体上，本专利技术可制得较为饱和的生物质热解油，降低生物质热解油中的氧含量和重质组分含量，避免电催化过程中积碳的产生。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的优选实施例所构建的基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油
的方法的流程图。
具体实施方式
[0030]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0031]如图1所示，基于乳化体系电催化生物质热解油制备单酚类物质的方法，包括以下步骤：
[0032]S1将生物质热解油与一定比例的盐类水溶液超声混合，得到油水混合物，常温静置保存；
[0033]S2将贵金属负载至自制氧化石墨烯上，制备得到催化剂；
[0034]S3将步骤S1中所述油水混合物与步骤S2中所述催化剂以一定比例超声乳化，制备均一稳定的乳液；
[0035]S4将步骤S3中所述乳液作为电解液置于电解池内，对电解池通入电流以进行电催化反应，由此获得提质后的生物质热解油。
[0036]作为本专利技术的进一步优选，步骤S1中，优选地，生物质热解油是由纤维素类生物质在500℃
‑
800℃，不低于50℃/s的升温速率下热解后直接冷凝所得。纤维素类生物质热解过程中会产生更多酚类等小分子物质，利于提升后续制备效率。热解过程中，温度在500℃
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备生物质热解油与电解质水溶液的油水混合液，并常温静置保存；2)制备催化剂，其为负载贵金属的氧化石墨烯；3)将步骤1)得到的所述油水混合液和步骤2)得到的负载贵金属的氧化石墨烯混合，并制备得到均质乳液；4)将步骤3)得到的所述均质乳液作为电解液，在电解池对电解液通入电流以进行电催化反应，制备得到提质生物质热解油。2.根据权利要求1所述的基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述生物质热解油是纤维素类生物质以不低于50℃/s的升温速率升温，并在500℃
‑
800℃下热解后冷凝得到。3.根据权利要求1所述的基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述电解质水溶液选自氯化钠溶液、氯化钾溶液、氯化锂溶液、硫酸钠溶液、硫酸钾溶液或硫酸锂溶液，其浓度不高于50mmol/L。4.根据权利要求1所述的基于乳化体系电催化制备提质生物质热解油的方法，其特征在于，在步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪一，熊依旻，江龙，汪雪棚，杜宽，熊哲，徐俊，苏胜，胡松，向军，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：