一种由凤眼莲制备燃料的方法技术

本发明专利技术涉及一种由凤眼莲制备燃料的方法，首先将凤眼莲粉碎成粉末，并烘干至水分尽失，然后将凤眼莲粉末依次用甲苯乙醇混合溶液、高浓度次氯酸钠溶液、氢氧化钠溶液、低浓度次氯酸钠溶液和盐酸溶液提取，得到纤维素，再制备氧化合金催化剂，最后将得到的纤维素与甲醇在氧化合金催化剂作用下在反应釜中充入保护气体进行氢解反应，得到燃料。与现有技术相比，本发明专利技术利用化学处理的方法得到凤眼莲中的纤维素，并自行制备了氧化合金催化剂，然后将制得的纤维素与甲醇在氧化合金催化剂的作用下进行氢解反应，将纤维素制备成气态与液态燃料，利用了凤眼莲作为生物能源的特性，本发明专利技术方法制剂简单，工艺较短，附加价值大，适于大规模推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物能源
，尤其是涉及一种由凤眼莲制备燃料的方法。
技术介绍
凤眼莲，俗称水葫芦，浮水草本，须根发达。凤眼莲泛滥成灾会存在以下危害：1、阻断航道，影响航运和排泄，成为农业、水利、环保的头号敌人。2、限制了水体的流动，水体没有阳光照射，变得发臭，使水体中的溶氧量减少，抑制了浮游生物的生长，破坏了河涌生态环境。3、为血吸虫和脑炎流感等病菌提供了滋生地，滋生蚊蝇，为蚊子的幼虫提供了呼吸和繁殖的机会。4、破坏饮水资源。由于造成堵塞，水体不能自由流动，各种污染源如重金属元素及其对人体危害的其它微量元素不能有效清除，人直接或间接吸纳到有污染的水源。5、凤眼莲覆盖水面也加大了水的蒸发量，比敞开水面的蒸发量高出8-10倍，造成水源损失。6、对水源采水点的淡水水质的影响。大量的凤眼莲覆盖水面会使水的PH值降低；CO2浓度增高；水的嗅值浓度、色度增高；水中的酸度也增加，使水资源的使用价值大大降低，直至不能饮用。7、凤眼莲的爆发以及其腐烂阶段同时会大量地消耗水体中的溶解氧，水下动物比如鱼类活动繁殖空间将会减少，甚至会鱼类大量死亡。目前防止凤眼莲泛滥成灾的方法有很多，主要有这几种：一是化学防治，需要添加化学试剂，治理的同时也会破坏生态平衡；二是生物防治，通过引进天敌来维持凤眼莲数量，但见效慢，至少3-5年；三是人工及机械防除方法，通过人工或机械对水葫芦进行打捞处理，见效快，但当发生面积大的时候，劳动强度大。这几种方法其实都没有有效地利用水葫芦，只是在限制其数量，最多将凤眼莲当作肥料或者废料来利用，而没有利用其生物能源的相关技术。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种由凤眼莲制备燃料的方法，本专利技术通过化学方法提取其中的纤维素，随后通过一定化学反应制成醇类化合物，作为燃料使用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种由凤眼莲制备燃料的方法，包括以下步骤：(1)将凤眼莲粉碎成粉末，并烘干至水分尽失；(2)提取凤眼莲中的纤维素：将凤眼莲粉末依次用甲苯乙醇混合溶液、高浓度次氯酸钠溶液、氢氧化钠溶液、低浓度次氯酸钠溶液和盐酸溶液提取，得到凤眼莲粉末中包含的纤维素；(3)制备氧化合金催化剂；(4)纤维素氢解制燃料：将经过步骤(2)处理后得到的纤维素与甲醇在步骤(3)制备的氧化合金催化剂作用下在反应釜中充入保护气体进行氢解反应，得到燃料。步骤(1)中所述的烘干条件是80-100℃下烘干五到六个小时。步骤(2)所述的甲苯乙醇混合溶液中，甲苯与乙醇混合体积比为2:1。步骤(2)所述的高浓度次氯酸钠溶液为质量浓度为3％的次氯酸钠溶液，所述的低浓度次氯酸钠溶液为质量浓度为1％的次氯酸钠溶液。步骤(2)所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为1％，所述的盐酸溶液的质量浓度为4-5％。步骤(2)中提取凤眼莲中的纤维素的方法为：(21)将凤眼莲粉末投入甲苯乙醇混合溶液中，并在100-115℃下反应3小时；(22)使用质量浓度为3％的次氯酸钠溶液在80-90℃下处理凤眼莲粉末2小时；(23)使用质量浓度为1％的氢氧化钠溶液在60-70℃下处理凤眼莲粉末2小时；(24)使用质量浓度为1％的次氯酸钠溶液在70-75℃下处理凤眼莲粉末3小时；(25)使用质量浓度为4-5％的盐酸溶液在60-70℃下处理凤眼莲粉末6小时。步骤(3)所述的氧化合金催化剂为铜锌铝催化剂，其采用共沉淀法制备，具体方法为：将硝酸铜、硝酸铝、硝酸锌加入到碳酸钠溶液中，在60℃下剧烈搅拌，维持pH＝6-7，反应两个小时，过滤后在100-120℃下烘干，再在600℃空气中煅烧5小时，最终得到铜锌铝催化剂。按照摩尔比，硝酸铜:硝酸铝:硝酸锌:碳酸钠＝68:9:23:15；硝酸铜、硝酸铝、硝酸锌及碳酸钠以溶液形式混合，硝酸铜、硝酸铝、硝酸锌及碳酸钠溶液的体积比2:2:2:3。步骤(4)所述的纤维素氢解制燃料的过程中，在反应釜中，纤维素与氧化合金催化剂加入甲醇溶液中，在充入保护气的氛围下，270-300℃反应至少半小时，反应过程中400rpm速度搅拌，反应结束后冷却至室温用气袋收集气体燃料，反应釜中得到液体燃料；其中，纤维素与氧化合金催化剂的质量比为1-1.5:1，纤维素与甲醇的比例关系为0.5-0.75g：30ml。所述的气体燃料主要成分为氢气和甲醇，所述的液体燃料主要成分为四个碳到七个碳的醇类物质。与现有技术相比，本专利技术利用化学处理的方法得到凤眼莲中的纤维素，并自行制备了氧化合金催化剂，然后将制得的纤维素与甲醇在氧化合金催化剂的作用下进行氢解反应，将纤维素制备成气态与液态燃料，利用了凤眼莲作为生物能源的特性，本专利技术方法制剂简单，工艺较短，附加价值大，适于大规模推广。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1采用共沉淀法制备铜锌铝催化剂，具体方法为：按照摩尔比，硝酸铜:硝酸铝:硝酸锌:碳酸钠＝68:9:23:15的比例将200ml硝酸铜(0.69mol)、200ml硝酸铝(0.09mol)、200ml硝酸锌(0.23mol)、300ml碳酸钠(0.15mol)加入200ml去离子水中，在60℃下剧烈搅拌，维持pH＝6-7，反应两个小时，过滤后在100-120℃下烘干，再在600℃空气中煅烧5小时，最终得到铜锌铝催化剂。实施例2一、从水葫芦中提取纤维素：1.混合甲苯、乙醇溶液(体积比2:1)，样品在溶液中110摄氏度保温2.5H。2.再经过质量浓度3％次氯酸钠溶液处理，在80℃下保温2H。3.再经过质量浓度1％氢氧化钠溶液处理，在65℃下保温2H。4.再经过质量浓度1％次氯酸钠溶液处理，在75℃下保温3H并搅拌。5.再经过质量浓度5％盐酸处理，在70℃下保温6H。6.过滤，蒸馏水清洗，干燥，得到纤维素。二、氢解过程：100mL反应釜中加入0.75g纤维素，0.5g实施例1制得的催化剂，50mL甲醇，充入氮气，在320℃保温0.5-1H，400rpm搅拌。结束后，冷却至室温，用气袋收集气体产物。最终反应釜中得到C4～C7的醇类，气袋中得到氢气、一氧化碳等。实施例3一、从水葫芦中提取纤维素：1.混合甲苯、乙醇溶液(体积比2:1)，样品在溶液中105摄氏度保温2.5H。2.再经过质量浓度3％次氯酸钠溶液处理，在75℃下保温2H。3.再经过质量浓度1％氢氧化钠溶液处理，在60℃下保温2H。4.再经过质量浓度1％次氯酸钠溶液处理，在70℃下保温3H并搅拌。5.再经过质量浓度4％盐酸处理，在70℃下保温6H。6.过滤，蒸馏水清洗，干燥，德奥纤维素。二、氢解过程：100mL反应釜中加入0.5g纤维素，0.5g实施例1制得的催化剂，30mL甲醇，充入氮气，在320℃保温0.5-1H，400rpm搅拌。结束后，冷却至室温，用气袋收集气体产物。最终反应釜中得到C4～C7的醇类，气袋中得到氢气、一氧化碳等。实施例4一、从水葫芦中提取纤维素：1.混合甲苯，乙醇溶液(体积比2:1)，样品在溶液中110摄氏度保温3H。2.再经过质量浓度3％次氯酸钠溶液处理，在85℃下保温2H。3.再经过质量浓度1％氢氧化钠溶液处理，在70℃下保温2H。4.再经过质量浓度1％次氯酸钠溶液处理，在75℃下保温2.5H并搅拌。5.再经过质量浓度5％盐酸处理，在60℃下保温6H。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将凤眼莲粉碎成粉末，并烘干至水分尽失；(2)提取凤眼莲中的纤维素：将凤眼莲粉末依次用甲苯乙醇混合溶液、高浓度次氯酸钠溶液、氢氧化钠溶液、低浓度次氯酸钠溶液和盐酸溶液提取，得到凤眼莲粉末中包含的纤维素；(3)制备氧化合金催化剂；(4)纤维素氢解制燃料：将经过步骤(2)处理后得到的纤维素与甲醇在步骤(3)制备的氧化合金催化剂作用下在反应釜中充入保护气体进行氢解反应，得到燃料。

【技术特征摘要】
1.一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将凤眼莲粉碎成粉末，并烘干至水分尽失；(2)提取凤眼莲中的纤维素：将凤眼莲粉末依次用甲苯乙醇混合溶液、高浓度次氯酸钠溶液、氢氧化钠溶液、低浓度次氯酸钠溶液和盐酸溶液提取，得到凤眼莲粉末中包含的纤维素；(3)制备氧化合金催化剂；(4)纤维素氢解制燃料：将经过步骤(2)处理后得到的纤维素与甲醇在步骤(3)制备的氧化合金催化剂作用下在反应釜中充入保护气体进行氢解反应，得到燃料。2.根据权利要求1所述的一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的烘干条件是80-100℃下烘干五到六个小时。3.根据权利要求1所述的一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，步骤(2)所述的甲苯乙醇混合溶液中，甲苯与乙醇混合体积比为2:1。4.根据权利要求1所述的一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，步骤(2)所述的高浓度次氯酸钠溶液为质量浓度为3％的次氯酸钠溶液，所述的低浓度次氯酸钠溶液为质量浓度为1％的次氯酸钠溶液。5.根据权利要求1所述的一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，步骤(2)所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为1％，所述的盐酸溶液的质量浓度为4-5％。6.根据权利要求1所述的一种由凤眼莲制备燃料的方法，其特征在于，步骤(2)中提取凤眼莲中的纤维素的方法为：(21)将凤眼莲粉末投入甲苯乙醇混合溶液中，并在100-115℃下反应3小时；(22)使用质量浓度为3％的次氯酸钠溶液在80-90℃下处理凤眼莲粉末2小时；(23)使用质量浓度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈正中，张禹诚，顾若冰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31