Industrial & Engineering Chemistry Research — “生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化”學(xué)生科技創(chuàng)新工作室本科生發(fā)表論文揭示生物油老化動(dòng)力學(xué)機(jī)理
近日，“生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化”學(xué)生科技創(chuàng)新工作室本科生張書(shū)愷等在生物油老化動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究方面取得重要進(jìn)展，研究成果在美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下的著名期刊Industrial & Engineering Chemistry Research上發(fā)表，題為：“Kinetic Analysis of Bio-Oil Aging by Using Pattern Search Method”。論文的第一作者為上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院本科生張書(shū)愷，通訊作者為上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院蔡均猛老師。上海交通大學(xué)研究生李沖和Md. Maksudur Rahman、東莞理工學(xué)院郭曉娟老師、上海理工大學(xué)張興光老師、以及英國(guó)阿斯頓大學(xué)余熙老師共同參與合作研究。
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生物油是生物質(zhì)在缺氧狀態(tài)下快速受熱分解，所得熱解蒸氣經(jīng)快速冷凝后獲得的液體產(chǎn)物，其具有原料來(lái)源廣泛、可再生，易于運(yùn)輸、能量密度較高等特點(diǎn)，可用作燃料，也可經(jīng)提質(zhì)升級(jí)技術(shù)轉(zhuǎn)化為化學(xué)品或生物材料。生物油不穩(wěn)定，易發(fā)生老化反應(yīng)，導(dǎo)致生物油的粘度、分子量等物理化學(xué)特性隨老化溫度和儲(chǔ)存時(shí)間而變化。因此，如何破解和控制老化過(guò)程是一大難題。
生物油老化動(dòng)力學(xué)研究是生物油老化機(jī)理研究的基礎(chǔ)，同時(shí)也是預(yù)測(cè)生物油老化速率，評(píng)估減緩老化速率措施有效性的重要工具。然而，傳統(tǒng)生物油老化動(dòng)力學(xué)研究中要么未考慮溫度對(duì)老化的影響，分析結(jié)果不全面；要么通過(guò)分步擬合法求解，計(jì)算誤差較大。基于此，本論文開(kāi)發(fā)了基于生物油重均分子量變化的老化動(dòng)力學(xué)模型，并耦合模式搜索法求解老化動(dòng)力學(xué)參數(shù)。對(duì)多個(gè)溫度下生物油老化動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解析結(jié)果表明，本論文開(kāi)發(fā)的模型和方法可準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本研究有助于找到更有效減緩老化的方法，從而減少生物油在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中熱值損耗及品質(zhì)降級(jí)，從而大大提升生物油在能源及化學(xué)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
由蔡均猛老師領(lǐng)銜的“生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化”學(xué)生科技創(chuàng)新工作室于2019年12月被上海交通大學(xué)批準(zhǔn)立項(xiàng)成立，由農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院蔡均猛老師主導(dǎo)進(jìn)行研究工作。工作室致力于生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的理論研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用，同時(shí)也非常注重對(duì)學(xué)生科研規(guī)范的引導(dǎo)，科研方法的訓(xùn)練，創(chuàng)新思維以及論文寫(xiě)作能力的培養(yǎng)。
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論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.iecr.9b05629.
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“生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化”學(xué)生科技創(chuàng)新工作室
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