一步轉(zhuǎn)化微藻多組分催化體系的構(gòu)建.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、面對今世界由于石油短缺和環(huán)境問題的雙重威脅,對于可替代運輸燃料的探索和開發(fā)引起了全世界的關(guān)注。相對于化石燃料而言,生物質(zhì)能具有分布廣、儲量豐富、低碳清潔等諸多優(yōu)點。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)雜等問題,使得這項課題變得極具挑戰(zhàn)性。本文主要利用第三代生物質(zhì)原料-微藻進行了催化轉(zhuǎn)化制備生物燃料,工藝過程均為一步反應(yīng)。首

2、先成功合成轉(zhuǎn)化所需要的催化劑Pt/NbOPO4和H-ZSM-5,且對其進行了一系催化性能的測試。接著用上述催化劑對微藻進行一步催化轉(zhuǎn)化,并對構(gòu)建微藻多組分轉(zhuǎn)化的體系進行了一系列研究。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程中有出色的效果,在較為溫和的條件下(230℃、5MPa),微藻細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39.7wt%。不同的藻類具

3、有普遍的實用性,微藻成分中碳水化合物可轉(zhuǎn)化為汽油(0.23g/g),脂類可轉(zhuǎn)化為柴油(0.63g/g),這種線性關(guān)系來用于實際的藻類生物煉制。(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簡單的焙燒進行恢復(fù)。H-ZSM-5催化劑對微藻有高效的處理能力。而且

4、對微藻原料進行研磨等預(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)可以對微藻進行一步轉(zhuǎn)化實驗制備生物燃料,水熱液化過程的溫度和時間對微藻轉(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。微藻原料的各個組成成分都會在水熱液化過程中轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)物,糖類轉(zhuǎn)化為烴類、酚類和環(huán)酮類,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為大量的氮雜環(huán)、胺類、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

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