2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——生物質(zhì)熱解液的液型部分的提取與利用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在括號內(nèi)）1.生物質(zhì)熱解液（Bio-oil）通常指熱解產(chǎn)生的含水量較高的黑色粘稠液體，其主要組分不包括：A.糠醛(Furfural)B.5-羥甲基糠醛(5-HMF)C.甘油(Glycerol)D.甲酚類(Cresols)2.在生物質(zhì)熱解液中，糠醛主要存在于其水溶液中，該溶液通常表現(xiàn)出較高的：A.堿性B.酸性C.中性D.沸點(diǎn)3.水蒸氣蒸餾法提取糠醛的主要原理是利用糠醛與熱解液其他組分在較高溫度下與水具有不同的：A.溶解度B.分子量C.密度D.粘度4.與水蒸氣蒸餾法相比，溶劑萃取法提取糠醛的主要優(yōu)點(diǎn)通常不包括：A.提取效率更高B.對糠醛的損耗較小C.操作溫度通常更低D.萃取劑選擇性強(qiáng)，不易產(chǎn)生共提物5.從糠醛水溶液中結(jié)晶得到糠醛固體的過程，主要利用了糠醛在：A.水中的溶解度隨溫度變化顯著B.有機(jī)溶劑中的溶解度隨溫度變化顯著C.空氣中的揮發(fā)度差異D.水和有機(jī)溶劑中的溶解度差異6.以下哪種方法通常不用于生物質(zhì)熱解液液相（糠醛抽出液）的初步分離？A.水蒸氣蒸餾B.溶劑萃取C.膜分離D.活性炭吸附7.糠醛分子中具有哪種官能團(tuán)，使其成為一種重要的平臺化合物？A.羧基(-COOH)B.醛基(-CHO)C.酚羥基(-OH)D.醚鍵(-O-)8.將糠醛轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛（5-HMF）的過程，通常需要：A.酸催化脫水B.堿催化脫水C.氧化反應(yīng)D.還原反應(yīng)9.在糠醛的下游利用中，將其轉(zhuǎn)化為糠醇（2,5-二甲基呋喃甲醇）通常涉及：A.醛縮合反應(yīng)B.還原反應(yīng)C.氧化反應(yīng)D.脫水反應(yīng)10.生物質(zhì)熱解液液相提取與利用面臨的主要挑戰(zhàn)之一是：A.糠醛含量高，易于提取B.熱解液組成復(fù)雜，成分間分離困難C.提取的糠醛純度高，副產(chǎn)物少D.糠醛及其衍生物的應(yīng)用途徑非常廣泛二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.生物質(zhì)熱解液根據(jù)組成和物態(tài)，通?？煞譃開_______相、________相和少量________相。2.從粗熱解液中初步分離出糠醛等液相組分的過程，通常稱為糠醛的________。3.溶劑萃取法提取糠醛時，選擇萃取劑的主要依據(jù)是其在水相和有機(jī)相中對于糠醛的________差異。4.糠醛由于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以作為合成多種________和________的平臺化合物。5.影響生物質(zhì)熱解液中糠醛提取效率的關(guān)鍵因素包括原料性質(zhì)、萃取劑種類、溫度、壓力和________等。6.生物質(zhì)熱解液液相具有高酸度，這主要是由于存在大量的________和________等有機(jī)酸。7.糠醛的下游利用之一是合成levulinicacid（林德酸），該過程通常涉及糠醛的________反應(yīng)。8.水蒸氣蒸餾法提取糠醛時，需要控制蒸餾溫度，避免糠醛發(fā)生________反應(yīng)而降解。三、名詞解釋（每小題4分，共16分）1.生物質(zhì)熱解2.平臺化合物3.液型部分（指生物質(zhì)熱解液的液相部分）4.溶劑萃取四、簡答題（每小題6分，共24分）1.簡述水蒸氣蒸餾法提取糠醛的基本原理和過程。2.與水蒸氣蒸餾法相比，溶劑萃取法提取糠醛有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？3.簡述糠醛作為平臺化合物進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化的意義。4.生物質(zhì)熱解液液相提取與利用過程中可能面臨哪些主要的工程挑戰(zhàn)？五、論述題（12分）論述當(dāng)前生物質(zhì)熱解液液相（糠醛抽出液）提取與利用技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)，并就如何克服這些挑戰(zhàn)提出你的見解和建議。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.D5.A6.C7.B8.A9.B10.B二、填空題1.液相，氣相，固相2.提取3.選擇性（或分配系數(shù)）4.化學(xué)品，燃料5.攪拌/接觸時間6.羧基，甲酸7.脫水8.聚合三、名詞解釋1.生物質(zhì)熱解：指在缺乏或有限氧氣條件下，生物質(zhì)受熱分解生成氣體、液體（熱解油/生物油）和固體（生物炭）三種主要產(chǎn)物的化學(xué)過程。2.平臺化合物：指一種基礎(chǔ)性的化合物，可以通過相對簡單的化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑，合成一系列具有重要價值的化學(xué)品或燃料。3.液型部分（指生物質(zhì)熱解液的液相部分）：指生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的粗熱解油中，經(jīng)過初步分離（如水蒸氣蒸餾或溶劑萃?。┖蟮玫降囊合嘟M分，其主要成分為糠醛、糠醛衍生物、有機(jī)酸、酚類等。4.溶劑萃?。褐咐萌軇δ繕?biāo)組分在兩相（通常是水相和有機(jī)相）間具有不同的溶解度（或分配系數(shù)）的差異，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的一種方法。四、簡答題1.水蒸氣蒸餾法提取糠醛的基本原理是利用糠醛在水相和蒸汽相中具有較好的揮發(fā)性，而熱解液中的其他固體、半固體雜質(zhì)在相同溫度下不易揮發(fā)。通過加熱，水蒸氣將糠醛帶入氣相，混合蒸汽進(jìn)入冷凝裝置，糠醛被冷凝回收，而大部分不揮發(fā)的雜質(zhì)則留在原地。過程通常涉及將水蒸氣通入熱解液，并將產(chǎn)生的混合蒸汽冷卻分離。2.溶劑萃取法提取糠醛的主要優(yōu)點(diǎn)在于其選擇性通常更高，可以更有效地將糠醛與熱解液中的其他組分（如有機(jī)酸、酚類等）分離；對糠醛的損耗通常較??；可以在較低溫度下操作，有利于減少糠醛的降解；萃取過程通常易于控制，便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。3.糠醛作為平臺化合物進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化的意義在于，它是一種結(jié)構(gòu)相對簡單、來源廣泛的可再生資源，可以通過多種化學(xué)途徑（如加氫、脫水、氧化、醛縮合等）轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、附加值更高的化學(xué)品（如糠醇、乙酰丙酸、5-羥甲基糠醛、琥珀酸等）和生物燃料（如糠醛基乙醇），為生物質(zhì)資源的綜合利用和化學(xué)品替代提供了重要途徑。4.生物質(zhì)熱解液液相提取與利用過程中可能面臨的主要工程挑戰(zhàn)包括：熱解液組成極其復(fù)雜，糠醛等目標(biāo)產(chǎn)物與有機(jī)酸、酚類等雜質(zhì)性質(zhì)相似，分離純化難度大；熱解液的高酸度對設(shè)備具有強(qiáng)腐蝕性，增加了材料選擇和設(shè)備維護(hù)的難度；糠醛等組分易在高溫或催化條件下發(fā)生聚合、脫水等副反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)物收率和純度下降；許多下游轉(zhuǎn)化過程（如5-HMF的異構(gòu)化、糠醛的加氫等）需要苛刻的反應(yīng)條件或高效、穩(wěn)定的催化劑，技術(shù)要求高；整個提取利用過程的經(jīng)濟(jì)性（包括能耗、物耗、設(shè)備投資、產(chǎn)品成本等）有待提高，以增強(qiáng)其工業(yè)化應(yīng)用的競爭力。五、論述題當(dāng)前生物質(zhì)熱解液液相（糠醛抽出液）提取與利用技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)有：1.分離純化難：熱解液成分復(fù)雜，糠醛與有機(jī)酸、酚類等雜質(zhì)性質(zhì)相近，難以有效分離和純化，影響下游產(chǎn)品質(zhì)量和后續(xù)轉(zhuǎn)化效率。2.腐蝕問題：熱解液的高酸度（主要來自有機(jī)酸）對設(shè)備材料提出嚴(yán)苛要求，增加了設(shè)備投資和維護(hù)成本，限制了材料的選擇范圍。3.產(chǎn)物穩(wěn)定性與副反應(yīng)：糠醛等目標(biāo)產(chǎn)物在提取、儲存和轉(zhuǎn)化過程中易發(fā)生聚合、脫水等副反應(yīng)，導(dǎo)致收率降低和產(chǎn)物變質(zhì)，限制了其應(yīng)用。4.下游轉(zhuǎn)化技術(shù)瓶頸：糠醛及其衍生物的下游轉(zhuǎn)化途徑雖多，但部分轉(zhuǎn)化過程（如5-HMF的異構(gòu)化、選擇性加氫）仍面臨催化劑效率不高、選擇性不足、反應(yīng)條件苛刻、成本較高等技術(shù)難題。5.經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)：整個提取和利用鏈條的能耗、物耗較高，部分下游產(chǎn)品市場價值不高，導(dǎo)致整體經(jīng)濟(jì)效益不佳，工業(yè)化應(yīng)用面臨障礙?？朔魬?zhàn)的見解和建議：1.開發(fā)高效分離技術(shù)：研究和應(yīng)用更先進(jìn)的分離技術(shù)，如膜分離、新型吸附材料、選擇性萃取劑、離子液體萃取等，以提高糠醛的提取選擇性和純度。2.耐腐蝕材料與工藝：開發(fā)和應(yīng)用耐強(qiáng)酸性材料制造設(shè)備，或研究在較低酸度下進(jìn)行熱解或后續(xù)處理的技術(shù)（如酸中和預(yù)處理），減少設(shè)備腐蝕問題。3.穩(wěn)定化處理與高效轉(zhuǎn)化：研究抑制糠醛聚合等副反應(yīng)的方法（如添加阻聚劑、控制反應(yīng)條件），開發(fā)高效、高選擇性、耐用的催化劑，優(yōu)