大型海藻褐藻的水热处理研究

摘要

大型藻类作为生物质的一种，一直以来都被视为一种可再生的有机资源，而其产量十分的丰富。现阶段，虽然大型藻类的利用方式比较丰富，但是其高含水率和高含盐率是限制其利用的主要原因，而大型藻类的水热处理为其提供了一种资源化利用新的可能。海带作为一种典型的大型藻类，其含有丰富的碳水化合物和较少的脂质、粗纤维。论文对海带水热炭化和水热液化条件下的各相产物进行了分析，总结归纳了水热炭化和水热液化阶段海带的转化机制，同时对其生产高值化的产品进行了评估。实验结果表明：
　　(1)水热温度对海带的水热产物影响显著，在本实验的条件下，240℃水热条件下的获得的固体产物炭化程度、热值最高。含盐水热固体产物碳含量提高了20.64％，能量密度提升了116.00％，固体产率为18.83％。而脱盐海带的固体产物碳含量、能量密度仅提升14.36％、51.41％，固体产率为23.92％。说明盐会促进海带的分解与转化，固体产物炭化效果加强、能量密度提升显著，固体产率降低。
　　(2)海带的水热炭化固体产物表面有丰富的、无规律的孔隙结构。活化后的固体产物比表面积可达到1000m2/g以上，同时红外分析显示，固体产物中含有丰富的含氧、含氮官能团，具有制备高品质炭材料的潜能。
　　(3)水热液化阶段，随着反应温度的升高，一氧化碳产率稳定在13.84～13.95 COmL/g，氢气产率由280℃的1.61 H2mL/g提升至320℃下的2.91 H2mL/g，说明水热液化阶段的海带原料脱羧程度逐渐稳定、芳构化程度显著提升。同时300℃下获得19.32％的最大生物油产率，生物油中为黑色粘稠状液体，生物油成分以酮类、吡咯、吡啶和吡嗪类物质及其衍生物为主。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 大型海藻

1．1．1 大型海藻简介

1．1．2 大型藻类的危害

1．1．3 大型海藻资源化优点和难点

1．2 大型海藻资源化利用技术

1．2．1 大型海藻资源化利用概述

1．2．2 厌氧产沼技术

1．2．3 发酵产生物乙醇

1．2．4 酯交换反应制备生物柴油

1．2．5 热解制备生物油

1．3 水热处理技术

1．3．1 水热处理技术原理

1．3．2 生物质水热处理技术研究现状

1．4 研究目的、内容及技术路线

2 实验部分

2．1 实验原材料

2．2 实验装置及操作过程

2．2．1 实验装置

2．2．2 海带水热实验操作步骤及产物收集步骤

3 大型海藻(海带)水热炭化研究

3．1 引言

3．2 检测方法

3．2．1 气体产物检测方法

3．2．2 固体产物检测方法

3．3 反应温度对水热炭化产物的影响

3．3．1 气体产物分析

3．3．2 固体产物基础分析

3．3．3 固体产物红外分析

3．3．4 固体产物热解特性分析

3．4 脱盐对水热产物特性的影响

3．4．1 气体产物分析

3．4．2 固体产物基础分析

3．4．3 固体产物红外分析

3．4．4 固体产物热稳定分析

3．5 固体产物高值利用分析

3．5．1 固体产物表面结构分析

3．5．2 固体产物BET分析

3．6 本章小结

4 大型海藻(海带)水热液化研究

4．1 引言

4．2 检测方法

4．2．1 气体产物检测方法

4．2．2 生物油检测方法

4．2．3 固体产物检测方法

4．3 气体产物分析

4．4 生物油分析

4．4．1 生物油产率

4．4．2 生物油红外分析

4．4．3 生物油氢核磁和GC-MS分析

4．5 固体产物分析

4．5．1 固体产物基本分析

4．5．2 固体产物红外分析

4．5．3 固体产物热重分析

4．6 本章小结

结论

参考文献

致谢