《表4 生物油的主要组分及相对峰面积》

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《富氮生物质热解气的分级冷凝特性研究》

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生物质热解气在经过分级冷凝后，收集到的各级生物油的组分种类和含量各不相同，但在不同热解温度和冷凝温度下，各级生物油的化合物种类和分布规律大致相同，仅含量大小发生变化，故以热解温度为500℃和冷凝温度为60℃为例，对各级生物油的主要组分及其相对含量进行分析，结果列于表4。从中可以看出，Oil-1主要由酚类、糖类等组成，尤其是酚类含量较高，达40%以上，这是由于弱碱性尿素溶液的浸渍，破坏了纤维素和半纤维素的结构，使得木质素与二者的连接较为松散，在热解过程中，木质素更易脱落和裂解，提高了酚类产物的产量[27]。这些酚类产物往往具有较高的经济价值，其中愈创木酚和异丁香酚等可作为重要的化工原料用于药物、染料、酚醛树脂、胶粘剂和香料等[28]；Oil-2中含氮杂环化合物含量较高，其主要为吡咯和2-甲基嘧啶等，这是因为尿素分解产生的氨基与稻壳热解生成的羰基发生了Maillard反应，产生了大量露点较低的含氮杂环化合物，并在第二级中富集。这也是富氮热解的标志性产物，这类化合物在医药和农药合成方面具有重要的应用和较高的经济价值，同时Maillard反应会使羰基类产物含量明显减少，从而可以提高生物油的稳定性[29-30]。此外，Oil-2中乙酸和酚类的含量也较高，乙酸主要来源于半纤维素乙酰基的脱落，由于尿素溶液的浸渍破坏了半纤维结构，从而促进了乙酸的生成[31]。为了收集前两级未能完全冷凝的组分，采用液氮冷凝得到的Oil-3中出现了部分前两级未出现的组分，如2，5-二甲基呋喃、N-甲基吡咯和2，7-二叔丁基萘等，这些产物在前两级未能冷凝或冷凝速率较慢，因而在第三级中含量较多。此外，Oil-3几乎不含酸类，且与前两级相比，呋喃类产物含量相对较高，这是由于这些呋喃类产物的露点相对较低，且极性较低，更容易在水分含量较低的Oil-3中富集。但呋喃类产物与含氮杂环物在形成过程中存在竞争反应，因此其含量也较低。