不同有机溶剂对微藻亚/超临界液化影响的研究

论文摘要

本研究以螺旋藻为液化原料，在不同的液化温度300-380℃范围内，分别利用极性溶剂（甲醇、乙醇）和非极性溶剂（1,4-二氧六环）进行液化，考察了不同的液化溶剂类型对微藻液化特性的影响。明确液化条件与液化产物的产率、性质之间的关系，以及确定了微藻液化的最优化反应温度范围。通过分析液化转化率、产物生物油产率、残渣产率对微藻液化，并通过现代高科技分析技术表征液化产物的化学组成和化学结构，进一步探明了微藻液化机理，为设计合理的液化路线以及为开发利用微藻生物质制备燃料代替化石燃料的可能性提供依据。温度是影响生物质液化的主要因素。随着温度的升高，微藻的液化转化率均呈上升的趋势，但上升幅度不等。溶剂类型对微藻液化转化率的影响很大，甲醇对微藻液化的效果最好，其次是乙醇，然后是1,4-二氧六环。利用甲醇和乙醇作为液化溶剂时，转化率较高，说明溶剂与液化原料之间的相互作用会得到加强。不同类型的有机溶剂对微藻生物油产率的影响很大。生物油中含氧量从39.19%降低到9.91—12.43%，热值升高，能量密度明显提高。甲醇做液化溶剂得到生物油含氢量和含碳量最高，含氧量最低，热值也高。微藻生物油的氮含量较高，需要进一步的脱氮、脱氧等，达到精制生物油的目的。根据傅里叶红外光谱仪和气质联用技术进行综合分析，可以看出不同液化溶剂得到的生物油的组成成分也不相同。生物油中的主要化合物是苯酚及其衍生物、烷烃类、酯类（长链或者芳香类）、有机酸、腈类、含氮杂环如吲哚、嘧啶等等。利用甲醇液化的生物油的成分相对简单，主要化合物是十六烷酸甲酯（35.53%）；使用乙醇液化的油产物中，主要化合物是十六烷酸乙酯（26.27%）；对于1,4-二氧六环液化产物，主要成分是腈类物质十六烷腈（22.7%）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 生物质能概况
• 1.2 生物质能转化与利用技术的研究进展
• 1.2.1 直接燃烧技术
• 1.2.2 生物转化技术
• 1.2.3 热化学转化技术
• 1.2.4 固化成型技术
• 1.3 利用微藻制备生物燃料的发展
• 1.3.1 开发微藻生物质的优势
• 1.3.2 微藻的研究现状
• 1.4 生物质液化的主要影响因素
• 1.4.1 温度和升温速率
• 1.4.2 压力和液化气氛
• 1.4.3 生物质原料
• 1.4.4 溶剂类型
• 1.4.5 催化剂及其用量
• 1.5 生物油的性质
• 1.5.1 元素组成
• 1.5.2 平均分子量
• 1.5.3 老化特性
• 1.5.4 燃料特性
• 1.5.5 化学组成
• 1.6 研究目标和主要研究内容
• 1.6.1 研究目标
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.7 微藻液化研究的技术路线
• 第2章 试验装置和方法
• 2.1 引言
• 2.2 试验装置
• 2.3 试验原料
• 2.4 微藻的成分及化学组成分析
• 2.4.1 工业分析
• 2.4.2 化学组成分析
• 2.4.3 元素分析
• 第3章 利用不同溶剂对微藻液化影响的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验仪器
• 3.2.3 试验流程图
• 3.2.4 试验步骤
• 3.2.5 试验指标
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 不同类型的有机溶剂对微藻液化转化率的影响
• 3.3.2 不同类型的有机溶剂对微藻油产率的影响
• 3.4 小结
• 第4章 微藻生物油理化性质的研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验仪器
• 4.2.3 分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 微藻生物油的理化性质
• 4.3.2 微藻生物油的 FT-IR 分析
• 4.3.3 微藻生物油的 GC-MS 分析
• 4.3.4 微藻渣的电镜分析
• 4.4 小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢