生物油平均分子模型的建模方法技术

本发明专利技术公开了一种生物油平均分子模型的建模方法。该建模方法包括如下步骤：(1)根据元素分析测试，获取生物油的元素组成及各元素的含量；(2)根据生物油的

【技术实现步骤摘要】
生物油平均分子模型的建模方法


[0001]本专利技术涉及一种生物油平均分子模型的建模方法。

技术介绍

[0002]生物油是生物质经化学热处理形成的，其能够被应用于道路材料等领域。在化学热处理的过程中，温度、处理时间、溶剂类型以及原料种类等因素会影响生物油中化合物的种类以及浓度，这会进一步影响生物油的物理化学性能以及使用性能。要想探明工艺参数、生物油的化学组成以及使用性能之间的关系，需要从分子层面建立相关性。
[0003]通过构建生物油平均分子模型能够研究生物油化学结构和性能之间的关系，还可以进一步探究生物油对沥青的影响机理，这对于改进生物油的生产工艺、指导生物沥青设计具有重要意义。目前，生物油通常利用GC
‑
MS等手段通过筛选一种或多种具有代表性的分子来组装生物油模型，这种建模方法忽略了其他组分对模型准确性的影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种生物油平均分子模型的建模方法，该建模方法能够提高生物油平均分子模型的准确性。
[0005]本专利技术的生物油平均分子模型的建模方法包括如下步骤：
[0006](1)根据元素分析测试，获取生物油的元素组成及各元素的含量；
[0007](2)根据生物油的
13
C
‑
NMR图谱，计算生物油的如下结构参数中的一种或多种：芳碳率、芳氢率、脂肪碳率、平均亚甲基链长、烷链支化度、芳环取代度、桥周比；
[0008](3)根据光电子能谱确定生物油中基团的种类及个数；
[0009](4)根据凝胶渗透色谱确定生物油的分子量区间；
[0010](5)根据步骤(1)～(4)得到的参数，确定生物油平均分子的初始模型；
[0011](6)对初始模型的分子结构进行优化，得到生物油平均分子模型。
[0012]上述步骤前的编号并不代表各步骤之间的顺序。步骤(2)～(4)之间的顺序可以改变。
[0013]本专利技术中的生物油可以以木屑为原料获得。生物油中可以包含碳元素、氢元素、氧元素、氮元素、硫元素等。优选地，生物油中包含碳元素、氢元素、氧元素。
[0014]步骤(1)中，可以采用元素分析仪进行测试，从而得到生物油的元素组成及各元素的含量。
[0015]在步骤(2)中，结构参数包括芳碳率、桥周比、平均亚甲基链长、烷链支化度、芳环取代度。在某些实施方式中，还包括芳氢率和脂肪碳率中的一种或多种。
[0016]芳碳率可以以f
ar
表示。芳碳率可以通过下式得到：
[0017]f
ar
＝f
arH+
f
arB+
f
arC+
f
arO
[0018]其中，f
arH
表示质子化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arB
表示芳香桥头碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arC
表示烷基化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arO
表示氧接芳香
碳占生物油总碳的摩尔含量。
[0019]f
arH
、f
arB
、f
arC
和f
arO
可以通过
13
C
‑
NMR图谱获得。
[0020]桥周比可以以χ
b
表示。桥周比可以通过下式得到：
[0021]χ
b
＝f
arB
/f
ar
[0022]其中，f
arB
表示芳香桥头碳占生物油总碳的摩尔含量；f
ar
表示芳碳率。f
arB
可以通过
13
C
‑
NMR图谱获得，f
ar
可以通过上式计算得到。
[0023]平均亚甲基链长可以以C
n
表示。平均亚甲基链长可以通过下式得到：
[0024]C
n
＝f
alH
/f
arC
[0025]其中，f
alH
表示亚甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arC
表示烷基化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量。f
alH
和f
arC
可以通过
13
C
‑
NMR图谱获得。
[0026]脂肪碳率可以以f
al
表示。脂肪碳率可以通过下式得到：
[0027]f
al
＝f
alM
+f
alA
+f
alH+
f
alD
+f
alO
[0028]其中，f
alM
表示与脂肪碳相连的甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alA
表示与芳香族碳相连的甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alH
表示亚甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alD
表示季碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alO
表示与氧原子相连的脂肪族碳占生物油总碳的摩尔含量。
[0029]f
alM
、f
alA
、f
alH
、f
alD
和f
alO
可以通过
13
C
‑
NMR图谱获得。
[0030]烷链支化度可以以BI表示。烷链支化度可以通过下式得到：
[0031]BI＝f
alD
/f
al
[0032]其中，f
alD
表示季碳占生物油总碳的摩尔含量；f
al
表示脂肪碳率。f
alD
可以通过
13
C
‑
NMR图谱获得，f
al
可以通过上式得到。
[0033]芳环取代度可以以δ表示。芳环取代度可以通过下式得到：
[0034]δ＝(f
arB+
f
arC
+f
arO
)/f
ar
[0035]其中，f
arB
表示芳香桥头碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arC
表示烷基化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arO
表示氧接芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
ar
表示芳碳率。f
ar
可以通过上式得到。f
arB
、f
arC
和f
arO
可以通过
13
C
‑
NMR图谱获得。
[0036]芳氢率可以通过下式得到：
[0037]芳氢率＝(C
总
/H
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物油平均分子模型的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据元素分析测试，获取生物油的元素组成及各元素的含量；(2)根据生物油的
13
C
‑
NMR图谱，计算生物油的如下结构参数中的一种或多种：芳碳率、芳氢率、脂肪碳率、平均亚甲基链长、烷链支化度、芳环取代度、桥周比；(3)根据光电子能谱确定生物油中基团的种类及个数；(4)根据凝胶渗透色谱确定生物油的分子量区间；(5)根据步骤(1)～(4)得到的参数，确定生物油平均分子的初始模型；(6)对初始模型的分子结构进行优化，得到生物油平均分子模型。2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述芳碳率通过式(A)得到：f
ar
＝f
arH+
f
arB+
f
arC+
f
arO
(A)；其中，f
ar
表示芳碳率；f
arH
表示质子化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arB
表示芳香桥头碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arC
表示烷基化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arO
表示氧接芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；所述芳氢率通过式(B)得到：芳氢率＝(C
总
/H
总
)
×
f
arH
(B)；其中，C
总
表示生物油中碳原子总个数；H
总
表示生物油中氢原子总个数；f
arH
表示质子化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；所述脂肪碳率通过式(C)得到：f
al
＝f
alM+
f
alA+
f
alH+
f
alD+
f
alO
(C)；其中，f
al
表示脂肪碳率；f
alM
表示与脂肪碳相连的甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alA
表示与芳香族碳相连的甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alH
表示亚甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alD
表示季碳占生物油总碳的摩尔含量；f
alO
表示与氧原子相连的脂肪族碳占生物油中总碳的摩尔含量；所述平均亚甲基链长通过式(D)得到：C
n
＝f
alH
/f
arC
(D)；其中，C
n
表示平均亚甲基链长；f
alH
表示亚甲基中的碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arC
表示烷基化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；所述烷链支化度通过式(E)得到：BI＝f
alD
/f
al
(E)；其中，BI表示烷链支化度；f
alD
表示季碳占生物油总碳的摩尔含量；f
al
表示脂肪碳率；所述芳环取代度通过式(F)得到：δ＝(f
arB+
f
arC+
f
arO
)/f
ar
(F)；其中，δ表示芳环取代度；f
arB
表示芳香桥头碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arC
表示烷基化芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
arO
表示氧接芳香碳占生物油总碳的摩尔含量；f
ar
表示芳碳率；所述桥周比通过式(G)得到：χ
b
＝f
arB
/f
ar
(G)；其中，χ
b
表示桥周比；f
arB
表示芳香桥头碳占生物油总碳的摩尔含量；f
ar
表示芳碳率。
3.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，还包括如下步骤：根据生物油的红外光谱得到生物油的结构参数；将根据红外光谱得到的结构参数与根据
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C
‑
NMR图谱得到的相应的结构参数进行对比，若一致性好，则采用
13
C
‑
NMR图谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹雪娟，李小宇，袁颖，杨晓宇，伍燕，邓梅，唐伯明，何丽红，李辉，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：