【摘要】：杜氏鹽藻是一種沒(méi)有細(xì)胞壁的單細(xì)胞綠藻,常見(jiàn)于海洋及鹽湖中,對(duì)鹽分的適應(yīng)范圍寬。隨著化石燃料短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益突出,杜氏鹽藻作為一類具有明顯比較優(yōu)勢(shì)的生物質(zhì),其熱化學(xué)轉(zhuǎn)化所獲得的生物質(zhì)燃油具有品質(zhì)好、熱值高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用到能源技術(shù)領(lǐng)域,然而杜氏鹽藻熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物復(fù)雜,除了含有氣體、液體和固體殘?jiān)?還含有較多的其他化學(xué)成分。分析表明,杜氏鹽藻熱化學(xué)轉(zhuǎn)化液中含有能夠作為食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域應(yīng)用的糠醛、甲酸、羥基丙酮等,但并未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此,為提高杜氏鹽藻熱化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的綜合利用率,減少環(huán)境污染,一方面考慮尋求合適的金屬催化劑催化水熱液化過(guò)程,促使杜氏鹽藻的生化組分最大程度的轉(zhuǎn)化,得到更多目標(biāo)產(chǎn)物,其次,有必要對(duì)其中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分離純化,從而為食品工業(yè)中著色劑、香辛料、穩(wěn)定劑、防腐劑等的生產(chǎn)提供充足原料。本研究旨在對(duì)杜氏鹽藻熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的過(guò)程控制和催化劑的篩選等,實(shí)現(xiàn)藻類生物質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化,并從中分離純化得到食品級(jí)的化學(xué)品,為實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的資源化和高值化利用奠定基礎(chǔ)。本文進(jìn)行了微藻水熱液化制備生物油的過(guò)程控制及分析的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)以碳納米管為載體直接負(fù)載金屬獲得負(fù)載型金屬催化劑,并利用XRD、XPS以及拉曼等表征手段對(duì)所得負(fù)載型金屬催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表明:通過(guò)XRD、XPS以及拉曼等表征手段表明Pt、Zr、Ni以及Co分別以金屬Pt、Zr O2、金屬Ni和Ni2O3以及金屬Co的形式負(fù)載與碳納米管上,且金屬的引入改變了碳納米管的結(jié)構(gòu),提高了碳納米管催化劑的熱穩(wěn)定性。(2)以杜氏鹽藻為原料,利用實(shí)驗(yàn)制備的負(fù)載型金屬催化劑催化微藻水熱液化制備生物油,并通過(guò)熱重分析、元素分析、FT-IR和GC-MS對(duì)液化產(chǎn)物進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明:通過(guò)紅外、熱重和GC-MS等表征手段表明金屬催化劑中添加的金屬在水熱液化過(guò)程中起到脫氧的作用,提高了生物油的品質(zhì),其中Co/CNTs的催化水熱液化的效果最佳。(3)采用柱層析對(duì)水熱液化制備的粗生物油進(jìn)行分離純化與分析。研究結(jié)果表明:通過(guò)紅外光譜、GC-MS和MS分析技術(shù)對(duì)精制前后的生物油進(jìn)行了進(jìn)一步純度分析,光譜分析結(jié)果表明生物油經(jīng)柱層析法精制后組分更加清晰,純度有所提高,柱層析產(chǎn)物的回收率為91.38%。
【圖文】：

圖 1 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)Fig.1-1. The conversion and application of biomass熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)主要通過(guò)熱裂解和液化的手段來(lái)獲取液態(tài)生物燃料。相對(duì)于他轉(zhuǎn)化技術(shù)，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)能把生物質(zhì)在沒(méi)有催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為粗生物，被認(rèn)為是最具有潛力的轉(zhuǎn)化技術(shù)。下面主要介紹微藻的熱解和直接液化兩種化方式。.3.1 熱解熱解法是在隔絕空氣條件下，采用超高加熱速率和超短接觸時(shí)間的情況下將藻熱分解轉(zhuǎn)化為生物油、可燃?xì)夂凸腆w生物炭三個(gè)部分組成的過(guò)程。目前由生質(zhì)熱解獲取生物質(zhì)能受到各國(guó)的普遍關(guān)注，其中熱解得到的固體產(chǎn)物可直接做物燃料，也可作為活性碳的替代物。而得到的液體產(chǎn)物，組分比較復(fù)雜，含有約 200 種以上的有機(jī)物。主要包括酸、醇、酮類、酯類及胺類等有價(jià)值的化合，液體產(chǎn)物可作為燃料也可作為提取高附加值化合物的原料。除此之外，熱解

微藻水熱液化制備生物油的過(guò)程控制及分析的研究生產(chǎn)提供燃料[23]。生物質(zhì)熱解油含有較低的氮、硫，利用過(guò)程不會(huì)造成環(huán)境。 直接液化直接液化法是指生物質(zhì)在溫度 200-400 ℃、壓力 5-25 MPa條件下進(jìn)行熱分應(yīng)的過(guò)程得到的產(chǎn)物為氣相、水相、油相三種物質(zhì)。因?yàn)槭菬岱纸夥磻?yīng)，其過(guò)程是低分子的分解反應(yīng)和高分子的縮合反應(yīng)交雜發(fā)生。生物質(zhì)一旦分解為性產(chǎn)物，作為中間產(chǎn)物在發(fā)生縮合、分解的交雜反應(yīng)中也會(huì)也會(huì)形成不溶于油狀物質(zhì)，，并進(jìn)一步縮合形成炭狀產(chǎn)物[24]。起反應(yīng)途徑見(jiàn)圖 1-2。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE667

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 吳小利,岳濤,陸榮榮,朱德彰,朱志遠(yuǎn);碳納米管的表面修飾及FTIR,Raman和XPS光譜表征[J];光譜學(xué)與光譜分析;2005年10期

2 王景華;崔洪友;李志和;易維明;;生物油的性質(zhì)及其分離研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2009年12期

3 張素萍,顏涌捷,任錚偉,李庭琛;生物質(zhì)快速裂解液體產(chǎn)物的分析[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào);2001年06期

4 王澤;林偉剛;宋文立;都林;李正杰;姚建中;;木焦油硅膠柱層析組分分離研究[J];科學(xué)通報(bào);2010年36期

5 韓芳;;我國(guó)可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望[J];可再生能源;2010年04期

6 韓玉謙,隋曉,蔣新,李慧霞;鹽藻多糖提取工藝的研究[J];中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

7 崔洪友;王景華;魏書芹;馬成亮;禚淑萍;王麗紅;李志合;易維明;;超臨界CO_2萃取分離生物油[J];山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

本文編號(hào)：2527705