亚/超临界条件下液化杜氏盐藻制备生物油的研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyeeq507
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化石能源的日益枯竭和能源转化造成的环境污染,将生物质新能源的发展以最快的速度提上了研究的日程。而微藻生物质由于具有生物量大、光和作用效率高、不占用耕地和生长周期短等优点而备受关注,成为研究者们的焦点。目前,采用的单一亚/超临界流体对杜氏盐藻进行热化学转化的生物油品质不高,依然存在O含量较高、热值低和稳定性差等问题。这些问题最关键的原因是供氢不足,可以通过在反应体系中加入供氢能力强的溶剂、或是加入富氢原料来解决这一问题。因此,本论文将亚超临界水中加入乙醇形成共溶剂体系,对杜氏盐藻在亚/超临界共溶剂中的液化效果进行了研究。并且对杜氏盐藻和HDPE在亚/超临界水中的液化情况也进行了研究。相对来说,均能获得油品提高的生物油。  论文主要研究工作包括:(1)微藻在亚/超临界乙醇-水中的直接液化研究;(2)微藻和HDPE在亚/超临界水中的共液化研究;(3)利用单因素实验对共溶剂和共液化的工艺条件进行优化;(4)通过使用GC-MS、FT-IR、SEM等表征手段对所制得的生物油性能进行分析与表征。  论文取得的主要结果如下:  (1)对杜氏盐藻在亚超临界乙醇-水共溶剂中的反应进行了工艺上的探究和优化。对乙醇与水不同含量比状态下的杜氏盐藻液化率和产油率进行了研究,对不同温度下产油率和液化率进行了研究。最终得出结论:在亚/超临界乙醇-水体系中,当乙醇体积为40%、液化温度为320℃时,杜氏盐藻的液化率为98.24%,产油率高达64.68%。  (2)共溶剂反应通过FI-IR、GC-MS分析手段表明:杜氏盐藻各个生化组分在亚/超临界水中反应的比较完全。加入乙醇后,酸类、酰胺类物质与乙醇发生反应生成相应的脂肪酸酯,从而促使酯类物质不断增加,降低了生物油中的酸性,进一步提升了生物油的品质,为杜氏盐藻类生物质资源化利用提供了理论依据。  (3)将杜氏盐藻原料中加入高密度聚乙烯(HDPE)在亚/超临界水条件下反应进行研究,同样也对工艺条件进行了优化。提出了塑料和杜氏盐藻生物质共液化的过程中存在协同效应的观点。对HDPE与盐藻不同含量和不同温度下对生物油产率的影响进行了对比研究,得出以下结论:在高温高压反应釜中,亚/超临界水条件下,加入HDPE能有效促进杜氏盐藻的有效转化,在320℃,HDPE加入量为15%时,促进作用尤为显著。  (4)共液化反应通过FI-IR、GC-MS分析手段表明:盐藻单独液化和盐藻/HDPE共液化的红外图大致走势相似。通过对比两种生物油的液化组分,发现共液化的生物油中酸类物质几乎已经不存在于生物油中,这也证明了加入HDPE供氢原料,能够对生物油品质的提高起到很重要的作用。  (5)通过加入供氢溶剂乙醇或是加入供氢原料HDPE,对生物油的提质、改良油品起到了一定的优化作用。反应得到的生物油的氧含量都大大减少,酸性也降低。
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