金屬氧化物水熱條件下氧化微藻產(chǎn)乙酸的研究.pdf

1、隨著化石燃料的不斷消耗和環(huán)境問(wèn)題的日趨惡化,開發(fā)清潔的可再生能源已經(jīng)成為了世界性問(wèn)題。生物質(zhì)能作為唯一可再生的碳資源,受到諸如美國(guó)、日本、印度、巴西等國(guó)的重視。美國(guó)《科學(xué)》雜志認(rèn)為以糧食作物為原料制造的生物燃料可能反而有加重溫室氣體的后果,因此開發(fā)新型的生物質(zhì)能源尤為重要。微藻類生物質(zhì)是一類在陸地、海洋分布廣泛,光合效率高、開發(fā)潛力巨大的自養(yǎng)生物質(zhì),微藻能源的利用與開發(fā)對(duì)我國(guó)減少進(jìn)口石油的依賴和保障國(guó)家能源安全具有重大意義。
　　

2、當(dāng)今各國(guó)對(duì)微藻生物質(zhì)資源化的研究還比較少,屬于較新課題。我們課題組已對(duì)葡萄糖、纖維素等生物質(zhì)水熱條件做過(guò)產(chǎn)甲酸、乙酸等研究,但未對(duì)微藻生物質(zhì)類作過(guò)相關(guān)研究。本文選取藍(lán)藻(螺旋藻)和綠藻(小球藻)為研究對(duì)象,采用環(huán)境友好的水熱條件技術(shù),探討金屬氧化物作為作為固體氧化劑,氧化轉(zhuǎn)化藻類生物質(zhì)產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)物的有機(jī)酸的可行性,并進(jìn)一步研究其反應(yīng)條件的影響,條件優(yōu)化及其相關(guān)機(jī)理。
　　本文發(fā)現(xiàn)堿性條件促進(jìn)微藻水熱轉(zhuǎn)化乙酸等高附加值產(chǎn)品,通

3、過(guò)對(duì)7種金屬氧化物的氧化產(chǎn)有機(jī)酸進(jìn)行可行性研究和篩選,發(fā)現(xiàn)CuO和ZrO2氧化促進(jìn)藻產(chǎn)乙酸的效果最明顯,MnO2,TiO2等其他金屬氧化物對(duì)乙酸產(chǎn)率的提升不明顯。在詳細(xì)研究CuO氧化微藻產(chǎn)乙酸的研究中,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中乙酸的含量最多,還包括甲酸、丙酸、丁酸、異戊酸等。同時(shí),反應(yīng)后收集的固體中,CuO被還原為Cu2O和單質(zhì)Cu,在實(shí)驗(yàn)條件金屬氧化量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、水填充率和堿度等條件的優(yōu)化。CuO氧化微藻產(chǎn)乙酸的最佳總產(chǎn)率最高可達(dá)35％,

4、條件:0.55 g氧化銅,2 mol/L NaOH,300 ℃反應(yīng)溫度,60%水填充率,2 h反應(yīng)時(shí)間。此外,也進(jìn)行了ZrO2氧化微藻產(chǎn)乙酸的研究,ZrO2被還原為ZrO,結(jié)果表明,ZrO2氧化微藻產(chǎn)乙酸的最佳總產(chǎn)率最高可達(dá)23%,條件:0.43g二氧化鋯,2 mol/L NaOH,300 ℃反應(yīng)溫度,50%水填充率,2h反應(yīng)時(shí)間。最后,提出了金屬氧化物水熱氧化微藻產(chǎn)乙酸的反應(yīng)機(jī)理,并且用模型化合物丙氨酸,葡萄糖和十六烷酸驗(yàn)證了藻產(chǎn)水熱