毕业时间：2015年6月（硕士）

毕业去向：字节跳动

导师：史权 教授 韩晔华 副教授

学科专业：化学工程与技术

研究方向：石油与天然气加工

 

学位论文题目

生物质热解油中含氧化合物的分离分析方法研究

Supercritical CO2 Extraction and Molecular Characterization of Oxygen Compounds in the Fast Pyrolysis Bio-oil

 

论文摘要

生物质快速热解制取的液体燃料被认为是一种潜在的石油替代能源和化工原料，热解油的组成复杂，组成性质与化石燃料存在极大差异，大量含氧化合物的存在限制了其作为燃料的广泛使用，从分子水平认识生物质热解油的化学组成是充分利用这一资源的基础，而分离技术对化学分析和油品综合利用工艺开发均具有重要意义。

基于超临界CO2萃取分离技术研究不同溶剂体系和操作条件对生物质热解油萃取分离的选择性，考察了萃取压力、改性剂、改性剂比例、萃取温度及萃取时间等因素，确定了通过三个连续步骤实现生物质热解油选择性分离的实验方案，分离有效降低了组分组成的复杂程度，为详细分子组成分析提供了条件；另一方面生物质热解油中不同类型组分的选择性富集为其综合利用的工艺开发提供了理论指导。

通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）、傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等技术对生物质热解油及其萃取组分进行了详细的分子组成分析。利用GC-MS鉴定出约130种主要化合物的分子结构，包括酸类、脂肪酮类、酚类、呋喃类、脂类、糖类、脂肪醇类以及含氮化合物，其中22种化合物是在分离组分中发现的。利用负离子电喷雾（ESI） FT-ICR MS共鉴定出杂原子类型31种，分别是O2-O18类含氧化合物以及N1O3-N1O16类氮氧化合物，超出了文献报道的杂原子类型范围。随着萃取强度的增大，亚组分中含氧化合物类范围从O2-O13增至O4-O18，而氮氧化物类范围从N1O3-N1O12增至N1O4-N1O16。组分E-1相对富集饱和度比较高的脂类物质，如多元脂肪酸类物质；组分E-2相对富集纤维素和半纤维素类，即单糖类化合物经过缩合衍生出的糖酸类物质或者脱水糖类等；组分E-3相对富集多氧缩合的芳环类或木质类物质，比如酚、苯酸、苯醛类等含氧化合物。

关键词：生物质热解油；傅里叶变换离子回旋共振质谱；超临界CO2萃取技术

 

发表学术论文

1. [1]Han Y, Ren L, Xu K, Yang F, Li Y, Cheng T, Kang X, Xu C, Shi Q. Supercritical fluid extraction with carbon nanotubes as a solid collection trap for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivatives. J Chromatogr A 2015;1395:1–6
   https://doi.org/10.1016/j.chroma.2015.03.038

2. [2]Cheng T, Han Y, Zhang Y, Xu C. Molecular composition of oxygenated compounds in fast pyrolysis bio-oil and its supercritical fluid extracts. Fuel 2016;172:49–57
   https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.12.075