浒苔制生物质油

青岛农业大学化学能源工程概论课程论文

论文题目浒苔制生物质油

学生专业班级化学工程与工艺1102

学生姓名张黎黎

学号

浒苔制生物质油

摘要：大型海藻浒苔引发的“绿潮”会产生大量藻类废弃物，对近海海洋生态环境及人们的生产生活等造成诸多不利阻碍。本文查找了浒苔在水热液化条件下生物油的转化，要紧考察了温度和反映时刻的阻碍。结果说明浒苔水热液化提取的生物油要紧含有脂肪酸及酯类，还有各类含氧碳氢化合物和含氮化合物，具有较高热值。因此，在爱惜环境的同时有利于实现藻类废弃物的资源化利用。

关键词：浒苔水热液化生物质油

正文：2020年6月中旬开始，大量浒苔从黄海中部海域漂移至青岛周围海域，青岛近海海域及沿岸遭遇了突如其来、历史罕有的浒苔自然灾害。青岛是2020年夏日奥运会帆船竞赛场地。浒苔曾一度对帆船运动员海上训练造成阻碍。

浒苔，藻体草绿色，管状膜质，丛生，主枝明显，分枝细长，高可达一米。基部以固着器附着在岩石上，生长在中潮带滩涂，石砾上。由于全世界气候转变、水体富营养化等缘故，造成海洋大型海藻浒苔绿潮暴发。大量浒苔漂浮聚集到岸边，阻塞航道，同时破坏海洋生态系统，严峻要挟沿海渔业、旅行业进展。

青岛浒苔灾害暴发的主因缘故是污水处置厂，菌藻关系理论指出：在正常情形下藻类和菌类维持着自然水体中的有机物与营养盐、水质的清洁与污浊、上下游食物链等复杂的生态平稳，并能维持自然水体的自净；人类污水的排入就会打破这种平稳，造成各类水质灾害和环

境灾难。

2020年6月，复旦大学宣布，该校环境科学与工程系张士成副教授和陈建民教讲课题组将海洋水体富营养化造成海上“绿潮”的大型海藻浒苔成功地转化制成了生物质油，从而有望使浒苔这一污染的“元凶”成为一种制造新能源的绝佳原材料。

实验原料：第一除去浒苔中搀杂的泥沙等杂质及表面的海盐，然后在60℃烘干12h，再粉碎至50~100目备用。浒苔的灰分含量在550℃下灰化测定，挥发份VM、固定碳FC采纳热重法测定。浒苔的有机元素CHN用元素分析仪测定，O的含量由O (wt.%)=100- (Ash +C +H +N) (wt. %)计算出。

实验方式：水热液化实验在一个250ml的磁力反映釜中进行。每次实验均将20g 浒苔粉末加入150ml 蒸馏水中以形成藻浆，然后用N2加压至 MPa，启动加热反映釜，同时以120r/min进行搅拌，当温度升至预设温度时维持一段时刻即反映时刻，然后停止加热，通自来水冷却至室温。放出釜内气体，卸开反映釜，倒出反映混合物，然后用二氯甲烷CH2Cl2清洗釜壁和搅拌轴等。用CH2Cl2萃取反映混合物，然后过滤分离出残渣，在105℃烘干12h后称重。CH2Cl2相在40℃旋转蒸发，取得的液体产物概念为生物油Bio-oil。

产物分析：生物油用FTIR傅里叶红外光谱分析，其化合物组成采纳GC-MS气质联用分析，分离出的化合物用NIST02质谱数据库进行鉴定。

温度是水热液化的一个关键条件。生物油的产率随温度的上升而增

加，在260℃前生物油产率较低，在260℃时产率大幅提高，而且随着温度的上升慢慢增加，在300℃达到最大值为%，但温度进一步升高，在320℃时生物油产率下降。残渣的产率那么是随着温度的增加而慢慢减少，可是减少幅度不大。

生物质水热液化成油的进程要紧分为3个时期，可归纳为：第一，生物质水解成低分子的水溶性化合物，然后发生聚合反映生成油，而部份油类组分又会发生再聚合生成不溶于水的结焦，同时生成气体。水解和聚合两类反映在水热液化进程中同时存在，在较低温度段220℃、240℃时，浒苔的转化以水解为主，生物油的产率较低，且炭化结焦作用较明显；而随着温度的上升，在260℃以后聚合反映加重，使得生物油产率迅速增加，在300℃时聚合反映进程慢慢趋于完全，同时，结焦也随温度上升而慢慢减少。但在320℃，由于生物油组分的再聚合反映增强，形成结焦并产动气体，使得生物油产率下降。

反映时刻是水热液化的另一个重要条件，能显著阻碍生物油的产率。在温度为300℃时，考察了反映时刻为5~60min生物油和残渣的产率。结果说明30min是浒苔水热液化提炼生物油的一个适宜的反映时刻，而反映5min那么时刻太短，聚合反映进程还未完全进行，油的产率较低，而反映时刻长达60min时，那么部份油组分又发生再聚合使得产率下降。

浒苔水热液化提取的生物油成份十分复杂，通过GC-MS检测到了100多种化合物，但由于许多化合物结构复杂，化学性质不同专门大，因此不可能完全分离出来。利用质谱数据库NIST 02提供的化合物信

息，从300℃提取的生物油组分中鉴定出了40种化合物。生物油的组分要紧包括酮类、醛类、酚类、醇类、烯烃、芳香烃、脂肪酸、脂肪酸甲酯和少量的含氮化合物，这与生物油的红外光谱分析结果大体一致。生物油中含量最高的化合物是脂肪酸如棕榈酸、油酸及甲酯如棕榈酸甲酯等，它们要紧来自于浒苔藻体内的脂肪的水解产物。而烃类在生物油中的含量很少，其中，烯烃如十五碳烯，十七碳烯等可能是由不饱和脂肪酸转化而来。各类酮类、酚类等化合物要紧来自于水溶性多糖和纤维素的降解产物。含氮杂环化合物如喹啉、吲哚等是蛋白质分解转化生成的，还有一些含氮化合物如甲基吡嗪等那么是典型的美拉德反映(Maillard Reaction)产物，即糖类和胺类化合物的反映产物。

实验结论：浒苔水热液化可提取液体燃料生物油。在水热液化温度为300℃，反映30min时，生物油达到最高产率为%。生物油是一个成份极为复杂的混合物，由酮类、醛类、酚类、醇类、烯烃、芳香烃、脂肪酸、脂肪酸甲酯和一些含氮化合物组成，具有较高能量密度，热值为 MJ/kg。利用水热液化技术，在爱惜环境的同时有利于实现藻类废弃物的资源化利用。

目前处置浒苔大体是加工成食物，如江浙流行的食物苔条；或加工成动物饲料，可是，如此的处置方式无法消耗大量的浒苔，达不到治理污染的目的。记者了解到，目前市场上作为低级燃料的生物油价钱约1500元/吨，而这种生物油通过深加工后市场价值每吨可达数千元乃至上万元。即便撇开治理浒苔污染的收入，当形成规模化生产、本