一步轉(zhuǎn)化微藻多組分催化體系的構(gòu)建.pdf

1、面對(duì)今世界由于石油短缺和環(huán)境問(wèn)題的雙重威脅，對(duì)于可替代運(yùn)輸燃料的探索和開(kāi)發(fā)引起了全世界的關(guān)注。相對(duì)于化石燃料而言，生物質(zhì)能具有分布廣、儲(chǔ)量豐富、低碳清潔等諸多優(yōu)點(diǎn)。而作為第三代生物質(zhì)能源的微藻生物質(zhì)以其繁殖快、產(chǎn)量高等天然的優(yōu)勢(shì)尤為突出，可再生微藻生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化也更具吸引力。但是由于生產(chǎn)能耗大，工藝繁瑣以及產(chǎn)品成分復(fù)雜等問(wèn)題，使得這項(xiàng)課題變得極具挑戰(zhàn)性。本文主要利用第三代生物質(zhì)原料-微藻進(jìn)行了催化轉(zhuǎn)化制備生物燃料，工藝過(guò)程均為一步反應(yīng)。首

2、先成功合成轉(zhuǎn)化所需要的催化劑Pt/NbOPO4和H-ZSM-5，且對(duì)其進(jìn)行了一系催化性能的測(cè)試。接著用上述催化劑對(duì)微藻進(jìn)行一步催化轉(zhuǎn)化，并對(duì)構(gòu)建微藻多組分轉(zhuǎn)化的體系進(jìn)行了一系列研究。主要研究成果如下:(1)Pt/NbOPO4催化劑具有良好的催化性能和穩(wěn)定性，在微藻加氫脫氧催化過(guò)程中有出色的效果，在較為溫和的條件下(230℃、5MPa)，微藻細(xì)胞可以直接加氫脫氧轉(zhuǎn)化為烷烴，使用布加迪柵藻為原料最高的烷烴產(chǎn)量可達(dá)39.7wt％。不同的藻類(lèi)具

3、有普遍的實(shí)用性，微藻成分中碳水化合物可轉(zhuǎn)化為汽油（0.23g/g），脂類(lèi)可轉(zhuǎn)化為柴油(0.63g/g)，這種線性關(guān)系來(lái)用于實(shí)際的藻類(lèi)生物煉制。(2)介孔沸石催化劑H-ZSM-5可以將水生微藻一步催化轉(zhuǎn)化為羥甲基糠醛HMF。在較溫和的條件下(180℃，4h)，絮狀藻為原料得到最高27.34％的HMF產(chǎn)量。在微藻轉(zhuǎn)化體系中，ZSM-5催化劑的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，且它的活性可以通過(guò)簡(jiǎn)單的焙燒進(jìn)行恢復(fù)。H-ZSM-5催化劑對(duì)微藻有高效的處理能力。而且

4、對(duì)微藻原料進(jìn)行研磨等預(yù)處理可以增加HMF的生產(chǎn)能力。(3)利用水熱液化技術(shù)(HTL)可以對(duì)微藻進(jìn)行一步轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)制備生物燃料，水熱液化過(guò)程的溫度和時(shí)間對(duì)微藻轉(zhuǎn)化率和生物油產(chǎn)率均有顯著的影響，在350℃，2h下，得到91.84％的微藻轉(zhuǎn)化率和59.8％的生物油產(chǎn)率。微藻原料的各個(gè)組成成分都會(huì)在水熱液化過(guò)程中轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物，糖類(lèi)轉(zhuǎn)化為烴類(lèi)、酚類(lèi)和環(huán)酮類(lèi)，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為大量的氮雜環(huán)、胺類(lèi)、吡咯和吲哚，而脂肪則轉(zhuǎn)化為脂肪酸。而且生物油是由微藻的每