本发明涉及一种选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法。
背景技术：
近年来，随着经济的快速发展，人们对化石能源的需求越来越大，煤炭占一次能源中30％的份额，用于全球40％以上的电力生产。由于化石能源的大规模使用，使环境遭受了严重的污染，急需找到一种可再生资源来替代化石能源生产化学品。
生物质作为一种可持续发展能源，来源广泛，价格低廉。国内外大多数研究是在不做任何处理的和催化剂的作用下，通过使生物质慢速热解，产生的热解气体经冷凝后得到木醋原液。木醋原液对人、畜无害，对环境友好，将木醋原液进一步加工成绿色产品如灭菌剂、植物生长促进剂、叶面肥、杀虫剂、除草剂、防腐剂等，能被广泛利用到农林畜牧业、化工业、食品加工业与医药卫生业等各个领域，产生巨大的经济效益。
人们在对木醋原液的进一步加工利用时发现，木醋原液中的有效化学成分相对复杂且不易于分离，导致木醋原液的利用率降低。同时木醋原液中含有的高价值化学品如酮类化学品的含量较低，分离难度大，不易实现规模化生产。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法。
本发明提供了一种选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法，具有这样的特征，包括：步骤一，将Fe(NO3)3水溶液和ZrO(NO3)2水溶液混合搅拌后加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，过滤后得到沉淀物，将沉淀物在一定条件下煅烧成粉状，冷却后将沉淀物在无任何粘结剂下造粒成直径为200～900μm的颗粒状的沉淀物，该颗粒状的沉淀物为催化剂；步骤二，取一定体积的木醋原液，加入阳离子交换树脂在1～8℃下保存12～36h，过滤，得到与离子交换后的木醋液；步骤三，将催化剂放入到固定床反应器中，以一定的速率加热至200～450℃并恒温1～2h；步骤四，将木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例混合，以2～4mL/h的速率注入固定床反应器中，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率导出，将导出的气体冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤一中，混合搅拌的时间为30～120s。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤一中，煅烧的条件是在空气氛围中煅烧，煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为1～3h。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤二中，所述木醋原液为没有经过精制、提纯的木醋原液。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤二中，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤三中，所述木醋原液的体积为5～10mL，阳离子交换树脂的加入量为2～4g。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤三中，热解反应器的加热速率为5～10℃/min。
在本发明提供的选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法中，还可以具有这样的特征：其中，在步骤四中，催化反应的时间为2～4h，所述载气为惰性气体或者氮气。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法，因为采用ZrO2·FeOx作为催化剂，选择性的将木醋液中大分子物质和部分小分子物质转化为脂族酮，提高了木醋液中高价值化学品的含量，同时在转换的过程中没有增加额外的温室气体，对环境友好，具有巨大的利用潜力。
附图说明
图1是本发明的实施例中催化反应的装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明选择性催化木醋液转化为酮类化学品的方法作具体阐述。
如图1所示，进行催化反应的装置10包括固定床反应器1、加热器2、注射泵3、载气瓶4、流量控制器5、冰水混合槽6、收集瓶7以及气包8。
固定床反应器1提供木醋液与催化剂反应的场所。
加热器2对固定床反应器1进行加热。
注射泵3与固定床反应器连接，控制木醋液与去离子水注入速率。
载气瓶4通过流量控制器5与固定床反应器1连接，提供载气。
冰水混合槽6与固定反应器1连接，提供低温环境，对固定反应器1中导出的气体进行冷凝。
收集瓶7设置在冰水混合槽中，收集富含酮类化学品的冷凝液。
气包8与收集瓶7连接，收集固定反应器1产生的不凝性气体。
实施例一
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为2mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为4.5℃/s，加热至450℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为4.5g，热解时间为60s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为30s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为200μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为5mL，阳离子交换树脂的量为2g，保存温度为1℃，保存时间为12h，在保存过程中，每隔30min震荡30s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为12.5℃/min，升温至200℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:1，注入速率为2mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为2h，载气为氦气，引入气体的速率为10cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量18.8％，羧酸含量8.3％，小分子化合物含量为10.5％，大分子化合物的含量为7.8％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.3％，羧酸含量为8.6％，小分子化合物含量为16.0％，大分子化合物含量为45.1％。脂族酮的含量提升了4.37倍。
实施例二
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为3mm，保存时间为10h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.75g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为1h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为4.5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为12.5℃/min，升温至325℃恒温1h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:2，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量23.4％，羧酸含量12.5％，小分子化合物含量为8.6％，大分子化合物的含量为12.2％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为3.6％，羧酸含量为9.4％，小分子化合物含量为14.6％，大分子化合物含量为56.1％。脂族酮的含量提升了6.50倍。
实施例三
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为4mm，保存时间为14h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为8.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为15g，热解时间为200s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为120s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为600℃，煅烧时间为3h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为900μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为10mL，阳离子交换树脂的量为4g，保存温度为8℃，保存时间为36h，在保存过程中，每隔60min震荡120s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为20℃/min，升温至450℃恒温2h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为4mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为4h，载气为氦气，引入气体的速率为20cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量32.8％，羧酸含量6.6％，小分子化合物含量为7.2％，大分子化合物的含量为15.6％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.5％，羧酸含量为7.2％，小分子化合物含量为12.1％，大分子化合物含量为60.5％。脂族酮的含量提升了7.29倍。
实施例四
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为5mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量41.3％，羧酸含量4.9％，小分子化合物含量为6.4％，大分子化合物的含量为16.7％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.8％，羧酸含量为6.5％，小分子化合物含量为10.8％，大分子化合物含量为65.3％。脂族酮的含量提升了8.60倍。
实施例五
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为5mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量49.3％，羧酸含量5.5％，小分子化合物含量为5.5％，大分子化合物的含量为18.1％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为5.3％，羧酸含量为5.1％，小分子化合物含量为9.3％，大分子化合物含量为65.3％。脂族酮的含量提升了9.30倍。
实施例六
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为7mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量51.2％，羧酸含量4.9％，小分子化合物含量为6.4％，大分子化合物的含量为19.9％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.9％，羧酸含量为4.5％，小分子化合物含量为8.7％，大分子化合物含量为67.3％。脂族酮的含量提升了10.45倍。
实施例七
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为8mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量52.3％，羧酸含量4.8％，小分子化合物含量为5.5％，大分子化合物的含量为19.5％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.6％，羧酸含量为4.1％，小分子化合物含量为7.5％，大分子化合物含量为68.6％。脂族酮的含量提升了11.37倍。
实施例八
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为9mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量53.3％，羧酸含量4.8％，小分子化合物含量为4.3％，大分子化合物的含量为18.7％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.4％，羧酸含量为3.8％，小分子化合物含量为6.6％，大分子化合物含量为65.5％。脂族酮的含量提升了12.11倍。
实施例九
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为10mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:5，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量54.1％，羧酸含量3.5％，小分子化合物含量为3.1％，大分子化合物的含量为16.9％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.3％，羧酸含量为4.8％，小分子化合物含量为7.5％，大分子化合物含量为58.3％。脂族酮的含量提升了12.58倍。
实施例十
步骤一，将能热解产生木醋液的木质生物质粉碎成粒径为2～10mm的颗粒，放入干燥箱中在100℃下保存10～14h。在本实施例中采用的木质生物质是杉木屑，粉碎粒径为10mm，保存时间为12h。
步骤二，将热解反应器以4.5～8.5℃/s的加热速率加热至450～500℃后密封。在本实施例中，加热速率为6.5℃/s，加热至475℃后密封。
步骤三，取粉碎后的杉木屑颗粒4.5～15g放入热解反应器中，热解60～200s后取出，将热解反应器中产的气体导出冷凝成液体并收集，得到木醋原液。在本实施例中，杉木屑颗粒的加入量为9.5g，热解时间为130s。
步骤四，将Fe(NO3)3·9H2O和ZrO(NO3)2·2H2O分别配成水溶液后放入试管中混合搅拌30～120s，向混合溶液中加入氨水溶液，生成沉淀物ZrO2·FeOx，在本实施例中，混合搅拌时间为75s，沉淀物ZrO2·FeOx中X的值不能确定，只可以确定是氧化铁但不确定具体化学式。
步骤五，将沉淀物ZrO2·FeOx置于空气氛围中，在400～600℃下煅烧1～3h成粉状，冷却至室温后，在无任何粘结剂下将粉状的沉淀物造粒。在本实施例中，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h。
步骤六，将造粒后的沉淀物压碎并筛分出直径为200～900μm的颗粒作为催化剂。在本实施例中，筛分出的催化剂颗粒直径为550μm。
步骤七，取步骤三得到的木醋原液5～10mL放入反应器中，加入2～4g的阳离子交换树脂，在1～8℃下保存12～36h，在保存过程中，每隔30～60min震荡30～120s。之后过滤得到交换后的木醋液。在本实施中，木醋原液的量为7.5mL，阳离子交换树脂的量为3g，保存温度为5℃，保存时间为24h，在保存过程中，每隔45min震荡75s。
步骤八，将步骤六得到的催化剂放入固定床反应器中，对固定床反应器以5～20℃/min的加热速率升温至200～450℃，并恒温1～2h。在本实施例中，加热速率为13℃/min，升温至325℃恒温1.5h。
步骤九，将步骤七得到的木醋液与去离子水按质量比1:1～10的比例，以2～4mL/h速率注入到固定床反应器中。在本实施例中，木醋液与去离子水的质量比为1:10，注入速率为3mL/h。
步骤十，木醋液在催化剂的作用下进行催化反应2～4h，将反应过程中产生的气体通过载气以10～20cm3/min的速率引入到冰水混合槽中的收集器中。在本实施例中，催化反应的时间为3h，载气为氦气，引入气体的速率为15cm3/min。
步骤十一，对收集器中的气体进行冷凝，得到富含酮类化学品的冷凝液，不凝性的气体通过气包收集。
对得到的冷凝液进行测定，其中脂族酮含量55.0％，羧酸含量1.2％，小分子化合物含量为2.7％，大分子化合物的含量为14.2％。未经催化的木醋原液中脂族酮的含量为4.2％，羧酸含量为2.4％，小分子化合物含量为6.1％，大分子化合物含量为51.3％。脂族酮的含量提升了13.09倍。
实施例的作用与效果
根据上述的实施例，因为采用ZrO2·FeOx催化剂，该催化剂选择性的将木醋液中的大分子物质和部分小分子物质转化为脂族酮，提高了酮类化学品在木醋液中的含量。而且在整个转化过程中没有另外产生温室气体，对环境友好，具有巨大的利用潜力。同时该方法也提供了一种替代化石能源生产有用化学品的方法。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。