以甘薯粉分离乙醇—水体系的研究

发布时间：2020-06-14 11:39

【摘要】： 随着化石能源日趋短缺和空气污染日益严重,燃料乙醇作为一种可再生的洁净能源成为各国的研究热点,我国已将发展燃料乙醇列入了“十五发展计划”。而生产燃料乙醇,尤其是车用燃料乙醇,要求以无水乙醇为原料。因此,开展无水乙醇生产技术研究,将低浓度乙醇中的水分分离出去,是燃料乙醇生产的关键技术之一。 由于常压下乙醇-水体系存在共沸组成,因此在制备无水乙醇的过程中,乙醇和水的分离能耗在整个生产能耗中占很大的比例。利用生物质发酵原料作为吸附剂,通过气相吸附乙醇-水体系中的水来制备无水乙醇,吸附剂失效后无需再生可直接作为发酵原料,能够降低生产成本,节约能耗。本试验利用反气相色谱法研究了甘薯粉对乙醇和水的吸附性能；通过工艺优化以甘薯粉为原料制备颗粒状甘薯粉吸附剂,然后利用固定床装置测试制备的颗粒状甘薯粉吸附剂的透过曲线和生产能力,并利用扫描电镜对该吸附剂在吸附前后进行观察。 本试验运用反气相色谱法研究了60-80,80-100,100-120,120-140,140-目不同粒度甘薯粉不同柱温下(70-150℃)对水和乙醇的吸附性能,根据气相色谱的保留时间计算出甘薯粉对水和乙醇的分离因子和吉布斯自由能变以及吸附热等热力学参数；以甘薯粉为原料,设计了以β-环状糊精的添加量、黄原胶的添加量、水的添加量和润湿剂的4因素3水平的正交试验,通过优化工艺条件来制备颗粒状甘薯粉吸附剂；利用固定床吸附装置,测试编号为28号的颗粒状甘薯粉吸附剂的透过曲线和生产能力。数据采用DPS软件进行统计分析。试验结果如下： 1、反气相色谱试验结果表明,在70-150℃范围内,甘薯粉对水的吸附比对乙醇的吸附强烈；随着温度升高,甘薯粉的分离因子和吸附自由能的绝对值逐渐变小,表明适当的低温更有利于乙醇和水的分离；在60-140目的粒度甘薯粉中,随着粒度的减小,分离因子逐渐增大,140目吸附剂对乙醇和水的吸附分离效果最好,在70-90℃分离因子最大可达1609,可以选择性吸附水分；甘薯粉对乙醇和水的吸附热分别为-3.0--7.2 kJ/mol和-23.7--38.9 kJ/mol,属于物理吸附范围；甘薯粉对水的吸附比对乙醇的吸附要强烈得多,能够选择性吸附水分,可用于吸附法制取无水乙醇。 2、颗粒状甘薯粉吸附剂制备的工艺优化结果表明,β-环状糊精的添加量为10g,黄原胶的添加量为7.5g,水的添加量为110g,采用以15%的乙醇(v/v)的作为润湿剂。通过验证试验,得到编号为28号的颗粒状甘薯粉吸附剂,其硬度为5948.9g,吸水量为38.2mg/g,吸乙醇量为0.5mg/g。甘薯粉的吸水量为32.9mg/g。 3、利用固定床吸附装置对28号的性能进行测试,结果表明：由于28号吸附剂具有良好的吸附性能,能够作为制备无水乙醇的吸附剂；28号的颗粒状甘薯粉吸附剂的生产能力为0.332g/g,比甘薯粉的生产能力提高了15.7%。颗粒状甘薯粉吸附剂吸水前后形状几乎没有明显变化。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.2
【图文】：

FisrUreZ一 1ChromatograPhiccolumn色谱柱采用Zm‘甲3mm的不锈钢填充柱，填充前分别用酸碱进行处理，以除去柱内的油脂和残留的金属物质。用真空泵抽气的方法装填[92】，如图2一1所示，先在填充柱的一端用玻璃棉和纱布堵住，接上玻璃过滤球(或安全瓶)和真空泵，色谱柱的另一端连接漏斗，用来装填料。开启真空泵，调节好真空度，用木条轻轻敲打色谱柱各部位，使之填充均匀。最后在填充柱的另一端也塞上少量玻璃棉。为了考察硅藻土色谱载体对乙醇和水的吸附性能的影响，同时装填一根100%硅藻土色谱载体的色谱柱。1.4.2.4色谱柱的老化刚填充好的色谱柱必须经过老化处理后才能进行样品分析。老化[93，94)的目的是为了使固定液均匀、牢固地分布在载体的表面上，同时除去柱填料中的残余溶剂和其他挥发性物质。操作方法为:将色谱柱装到气相色谱仪中

保留时间是非常重要的一个热力学参数，直接影响到试验的进程和分离因子的大小。分离因子越大，分离效果越好。但考虑到试验进程和测试效率，保留时间必须适中，既要达到乙醇和水完全分离，又要有一定的测试效率。图2一2为柱温130℃时，不同混

本文编号：2712730