通过快速热解生物质获得的生物油具有清洁可再生的优势,有替代化石能源的巨大潜力。但生物油成分复杂,燃料品质差,只能作为初级燃料使用,需对其进一步精制提质。本研究以生物油高品位利用为目标,在掌握生物油的基本性质和热稳定性的基础上,根据生物油的特性进行了相关的分级精制研究。并且,鉴于当前生物油蒸馏精制工艺中的局限性,提出了蒸馏残渣综合利用的思路。首先,研究了生物油的基本性质和热稳定性。在加速老化过程中,生物油内活性化合物易发生聚合反应,生成大分子化合物或固体颗粒,从而导致生物油中低沸点挥发性组分的减少,以及其黏度和水不溶性组分含量的增加。结果表明:生物油内活性化合物和固体颗粒之间的协同作用是导致其不稳定的因素之一。采用二氯甲烷为溶剂、水为反溶剂,对生物油进行了溶剂-反溶剂萃取分离,使生物油中稳定性差、热值低且极性强的成分(如水、糖类等化合物)分离出去,得到富含木质素衍生物的成分,从而制得改性生物油。通过绘制(生物油/改性生物油+柴油+正丁醇)三元相图,制得三种混合燃料(1#混合燃料、2#混合燃料和3#混合燃料),并对其燃烧性能、燃烧动力学和热力学进行了系统的分析。发现3#混合燃料(55%改性生物油,10%柴油,35%正丁醇)的燃烧效率最高,可作为高品质的锅炉燃料使用。开发了一系列不同管径的羧基化碳纳米管负载的镍基催化剂(Ni/CCNTs-X,X=1、2、3、4、5),对模型化合物(香草醛)的加氢反应工艺和机制进行了系统研究。发现香草醛在该类催化剂上主要发生的是羰基的加氢—氢解反应。此外,将自制的镍基催化剂用于改性生物油的催化加氢精制,并与商业化的Ru/C作比较。结果表明,经加氢精制后,改性生物油的品质得到提升,且Ni/CCNTs-4催化剂的加氢脱氧效果明显优于商业化的Ru/C催化剂。综合利用了生物油蒸馏精制工艺中的蒸馏残渣:(1)将蒸馏残渣制备成磁性生物炭,研究了磁性生物炭对水中芳香族类污染物(苯甲醚、苯酚和愈创木酚)的吸附行为,发现制得的磁性生物炭对芳香类污染物具有较强的吸附能力,并对其吸附机理进行了分析。(2)将生物油蒸馏残渣与褐煤共混,制备了固体混合燃料。发现蒸馏残渣与褐煤在共燃过程中存在较强的协同作用力。系统探究了混合燃料的化学结构、元素组成及表面形貌对其燃烧性能的影响,从而建立了相应的“构效”关系。研究了混合燃料的燃烧动力学,表明蒸馏残渣对褐煤的燃烧反应有促进作用。