研究从废轮胎中生产的燃料

由Bruker BioSpin - NMR, EPR和成像2021年9月13日

对回收的橡胶轮胎进行热解会产生一种叫做轮胎热解油(TPO)的液体，这种液体有潜力替代以石油为基础的燃料。然而，科学家需要了解更多关于TPO的性质，才能将其用作能源。

旧轮胎

图片来源:林英植/Shutterstock.com

TPO是多种烃类的复杂混合物，同时还含有硫、氮和氧。它的物理、化学和燃烧特性很难通过实验来测量，所以研究人员正在寻找基于结构信息来预测它们的方法。分子分布和组成官能团会影响燃烧性能，特别是，分子分支的程度和位置。科学家们希望通过识别和量化官能团来帮助他们预测TPO的燃烧特性。

本文研究了两种TPO样品的特性。一种是含硫的TPO，另一种是热解过程中添加的氧化钙(TPO[CaO])。研究人员使用傅立叶变换离子回旋共振质谱法，特别是布鲁克的9.4 T SolariX FT-ICR MS系统配备了APPI源，在分子水平上识别离子，并检测一个电子量级上极低的质量差异。他们也使用¹H和¹³C核磁共振光谱(NMR)来量化存在的氢和碳原子的类型。结合这两种技术的数据，研究人员可以预测总体的分子结构。

APPI FT-ICR MS结果表明，TPO[CaO](78.6%)中出现的纯烃量大于TPO(74.9%)。TPO(14.3%)中含一个硫原子(S1)的分子略多于TPO[CaO](13.9%)，表明分子的核心骨架结构可能是噻吩或硫代结构。只有TPO含有含有两个硫原子的分子(0.43%)。FT-ICR MS分析也显示，两种样品中都出现了大量的缩合芳香结构。

核磁共振研究表明，两种燃料中大约80%的氢原子存在于亚甲基、甲基、环烷和芳香基团中。在TPO和TPO[CaO]中，包括亚甲基和甲基在内的石蜡基碳原子和芳香结构中的质子化碳原子占所有碳原子的一半以上。

本文对TPO的组成和结构特征提供了新的见解，突出了其作为燃料的前景，并提出了各种提高其潜力的方法。特别是，这些结果将有助于研究人员提高对TPO燃烧特性的理解。

这项研究表明，TPO可以作为一种燃料，无需进行实质性的修改。蒸馏可用于将其分离成分离馏分，并增加其特定应用的潜力。此外，蒸馏会将高分子量含硫化合物浓缩到剩余馏分中，从而增强了其他馏分的特性。结果还表明，氧化脱硫比加氢脱硫等其他脱硫技术效果更好，因为氧化脱硫对芳香族硫化合物具有很高的选择性。

核磁共振是实时研究分子性质的最重要的关键技术。通过布鲁克的高分辨率NMR谱仪组合，世界各地的研究人员研究聚合物分支、交联位置和功能端基。这些分析为将废物转化为有价值的产品提供了必要的见解。此外，布鲁克的解决方案是独一无二的，不仅专注于全面的研究仪器。Minispec时域(TD)核磁共振台式系统通过按下一个按钮提供各种燃料的氢含量分析。这一关键性能指标决定着燃料的燃烧特性，直接影响着排气廓线。

参考

Campuzano, F.等人(2020)。能源燃料．https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c02271

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Bruker BioSpin - NMR, EPR和成像。(2021年9月30日)。研究从废轮胎中生产的燃料。AZoM。于2021年9月30日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20745检索。
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Bruker BioSpin - NMR, EPR和成像。“研究从废轮胎中生产的燃料”。AZoM．2021年9月30日。< //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20745 >。
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Bruker BioSpin - NMR, EPR和成像。“研究从废轮胎中生产的燃料”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20745。(2021年9月30日生效)。
哈佛大学
布鲁克生物自旋-核磁共振，EPR和成像。研究从废轮胎中生产的燃料．viewed September 30, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20745。