中药渣是中药生产的废弃物,通常被视作生物质废料,未经有效处置不仅造成资源浪费,同时还伴随一系列的环境问题。本文以当归渣为原料,开展水热液化制取生物油实验研究,通过单因素实验考察反应温度、含固率、停留时间对生物油产率和品质的影响,并在此基础上探讨负载量为5～15 wt%的Fe/ZSM-5、Ni/ZSM-5和Fe-Ni/ZSM-5复合催化剂对生物油脱氧提质的效果,最后利用响应面分析法对反应温度、含固率和催化剂用量等反应条件进行优化设计,为中药渣水热液化技术的进一步中试放大和工业化实践提供数据和理论支撑。主要结论如下:水热液化技术能有效脱除中药渣的氧元素、富集碳元素至生物油,其中反应温度和含固率对生物油产率与热值（HHV）具有显著影响,而停留时间的作用则较小。反应温度为290℃时中药渣分解不完全,残留较多未反应的原料;升高温度能促进生物质的分解与转化,提高生物油产率、热值和原料转化率;温度过高时（350℃）,二次反应加剧、中间体裂解为气态产物,使生物油产率下降。较高的含固率不利于反应器内部的传热/传质,反之会使更多的有机物留在水相、增加系统损失,适当的含固率（6.6 wt%）能提高生物油产率和中药渣处理效率。因升温速度较慢,升至反应温度时中药渣已完成大部分转化,液化产物并未随时间的增加而产生较大变化。单因素优化参数为反应温度320℃、含固率6.6 wt%以及10 min的停留时间,生物油的产率和热值分别为24.7 wt%和29.39 MJ/kg。催化剂对液化过程的影响明显,ZSM-5分子筛的酸性位点能促进脱水、加氢和环化等反应,提高生物油热值,但降低其产率。Fe和ZSM-5分子筛在水热液化过程中表现出协同作用,10 wt%Fe/ZSM-5催化液化生物油产率为21.3 wt%、HHV达31.74 MJ/kg。Fe氧化还原生成的氢气,能稳定活跃的反应中间体,增加生物油饱和度的同时与分子筛协同脱氧,富集碳元素至生物油,提高H/C、降低O/C比,提升生物油热值。GC-MS分析显示生物油中脂肪族化合物含量提高至72.96%,为油品定向精炼提供便利,降低后续提质成本。Ni基催化剂（Ni/ZSM-5）对液化的影响较小,虽在反应中仍具加氢作用,但其裂化有机物的C-C键增加小分子,导致更多气体和水相产物形成。负载Fe、Ni的Fe-Ni/ZSM-5催化剂作用介于单金属负载之间,认为两者的影响相互抵消,并未产生协同效果。基于单因素实验结果,首先采用Plackett-Burman法对反应温度、含固率、停留时间和催化剂用量4因素进行分析,筛选确定反应温度、含固率和催化剂用量为主要影响因素;然后,基于Plackett-Burman结果设计最陡爬坡实验,以生物油产率为考察指标,保证油品质量的基础上快速接近液化过程中最大响应区域,依次确定各参数中心点为反应温度330℃、含固率7 wt%和催化剂用量11 wt%;最后,通过响应面法对中药渣水热液化条件进行优化,采用中心复合实验设计3因素5水平实验,按方案进行生物油的制备,利用Design Expert软件对结果进行二次多项回归拟合,研究不同变量对生物油产率的个体影响和协同作用,对响应面模型求解获得最佳液化条件,即反应温度342℃、含固率9 wt%、催化剂用量7 wt%和停留时间10 min,验证性实验可得生物油产率为27.38 wt%,非常接近模型理论预测值28.15 wt%。