微藻提脂后殘渣熱解過程中的氮遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律.pdf

1、微藻是一類在陸地、湖泊、海洋中廣泛分布，能夠進行光合作用的微生物。與傳統(tǒng)生物質(zhì)不同，微藻主要組成部分是蛋白質(zhì)、脂肪和多糖；由于微藻養(yǎng)殖所需的耕地面積遠小于傳統(tǒng)木質(zhì)生物質(zhì)，因此，微藻柴油也被譽為第三代生物燃料。同時，微藻提脂制取生物柴油的過程會產(chǎn)生大量的微藻殘渣，微藻殘渣被當作一種低廉的生物質(zhì)能源而被更多學者關(guān)注。與傳統(tǒng)生物質(zhì)不同，微藻和微藻殘渣中含有大量蛋白質(zhì)，使得藻粉和殘渣中氮元素含量遠高于傳統(tǒng)生物質(zhì)。藻粉和殘渣中氮元素會通過生物燃料

2、制取過程轉(zhuǎn)移到生物燃料中，從而在后續(xù)利用過程中造成氮氧化物污染問題，因此，研究微藻和殘渣在熱解過程中的氮遷移規(guī)律具有重要意義。
　　本文選取微擬球藻作為研究對象。首先，研究了微藻在熱解過程中氮的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。實驗在水平管式爐上進行，熱解三態(tài)產(chǎn)物中氮平衡范圍是81.4％-91.2%。研究結(jié)果表明，隨著反應溫度升高，藻粉中的總氮主要由焦中的氮向焦油和熱解氣中遷移，焦中氮元素含量逐漸降低，含氮官能團氨基強度隨溫度的升高而減少，并在400

3、℃和500℃中發(fā)現(xiàn)氰鍵的吸收峰，表明在這兩個溫度下焦中含有腈類物質(zhì)；焦油產(chǎn)率在500℃達到了最大值57.1%，隨著溫度的升高，焦油中的含氮物質(zhì)由以酰胺類為主，慢慢向以雜環(huán)氮類（以吲哚類居多）和腈類物質(zhì)為主轉(zhuǎn)變；熱解氣中主要含有HCN、NH3和NO（600℃以后出現(xiàn)），隨著溫度的增高，HCN顯著增加，表明原樣中的氮隨著溫度的升高，更多地轉(zhuǎn)化為 HCN。
　　其次，藻粉經(jīng)過提脂過程和甲酯化過程發(fā)現(xiàn)，藻粉的脂肪是由飽和脂肪酸（C12-C

4、16烷酸）和不飽和脂肪酸（十六烯酸和十八烯酸）組成，并在水平管式爐上對藻粉殘渣進行熱解。結(jié)果表明，隨著溫度的升高，殘渣焦樣的氮含量逐漸降低，但是略高于同等條件下藻粉焦樣的氮含量。殘渣熱解焦油產(chǎn)率在400℃達到最高58.6%。在殘渣熱解焦油中，含氮物質(zhì)主要是由酰胺、腈類、雜環(huán)氮類組成。在低溫區(qū)間，這三類含氮物質(zhì)在焦油中含量相近；隨著溫度的升高，酰胺類物質(zhì)逐漸降低，腈類物質(zhì)含量緩慢上升，雜環(huán)氮類（以吡啶吡咯類為主）含量明顯上升。