專利名稱：一種藻類水熱氧化產乙酸的方法
技術領域：
本發明屬環境工程技術領域和廢物資源化技術領域，具體涉及一種藻類水熱氧化 產乙酸的方法。
背景技術：
近幾十年來，世界各地頻繁發生的藻類爆發的水體富營養化事件，給人類健康和 水生生命帶來了巨大危害，從而造成了巨大的經濟損失。打撈是解決藻類爆發的主要手段， 而得到的藻泥的出路問題成為一個目前科學研究的焦點。另一方面，碳減排已越來越引起 全世界的關注，已有研究證明可以利用藻類生長吸收二氧化碳的方式減少大氣中二氧化碳 的濃度，由此產生的大量的微藻的處置也是亟待解決的問題。迄今為止關于藻類資源化處理重要集中在以下幾方面(1)生物柴油技術。微藻 產油具有很多其他優勢，諸如微藻生物柴油不含硫以及微藻生長繁殖較快、對環境要求低 等。微藻產生物柴油前景廣闊，同時也存在著亟待解決的問題①高昂的生產成本。②高等 植物種子的油脂大都屬于中性脂，易于通過壓榨方式提取，且產物基本不存在極性脂及色 素。而微藻細胞小，難以采取常規壓榨方式。(2)厭氧發酵。微藻厭氧發酵研究主要集中在 產沼氣、產酸、產DNA以及氨基酸等。藻類發酵資源化的研究目前主要集中在處理湖泊富營 養化產生的藍藻等藻類問題上，通過發酵的方式解決富營養化問題，既可以解決打撈上的 大量藻類的處置問題又可以產生新的能源。然而，打撈后得到的藻體由于含水率特別高，不 適宜立刻進行發酵處置，還需要進行一定的干化處理，這樣會大大增加操作運行難度。(3) 制煤漿或焦炭技術。清潔煤技術很好的解決了傳統用煤的污染問題。已有研究使用煤-藻 混合漿代替水煤漿進行煤-藻混合漿的氣化的新型清潔煤技術，并發現穩定性更好。雖然 藻焦炭技術生成過程比較簡單，但是需要高的反應溫度，從而耗能大；此外藻焦炭屬于低端 產品，市場價格不會很高，生產投入與市場回報不成正比。(4)燃料電池技術。與現有的其 它利用有機物產能的技術相比，微生物燃料電池具一下優勢①將底物直接轉化為電能， 保證了具有高的能量轉化效率；②在常溫環境條件下能夠有效運作；③產生的廢氣的主 要組分是二氧化碳，因此不需要進行廢氣處理。但是，藻類微生物燃料電池同時存在必須將 后續低濃度污水和藻體的處理。(5)水熱技術。水熱技術(Hydrothermal process)是利用 高溫水為反應媒介所有化學過程的統稱，在工程上和科學上越來越受到人們的關注。因為 高溫高壓水是一種清潔、安全和環境友好的反應媒介，具有無毒無害不造成二次污染等特 點，所以水熱技術是一種最有潛力的將生物質轉化為高附加值化學品和能源的環境友好技 術之一。藻類生物質的水熱處理技術是一種比較新穎的工藝，用藻類生物質生成化學品能 減少環境污染，符合低碳理念。
發明內容
本發明的目的在于提供一種工藝簡單，操作簡便，乙酸產率較高的藻類水熱氧化 產乙酸的方法。
本發明是在水熱條件下，通過氧氣或雙氧水的氧化作用使藻類物質轉化成為含有 高濃度乙酸的產物，從而實現藻類的資源化利用。藻類物質不同于稻桿等纖維素類物質，其主要成分是蛋白質，乙酸產率相對較大。本發明提出的藻類水熱氧化產乙酸的方法，具體步驟為將藻類投加到反應器中， 在200°C 450°C的反應溫度下，供氧量為50%-250%，反應時間為30S 300S，藻類被氧化分解 生成以乙酸為主的小分子酸的混合溶液，然后經過純化分離得到乙酸。本發明中，所述藻類為小球藻、太湖藍藻、自養小球藻或異養小球藻等中任一種。本發明中，所述供氧方式為通入氧氣或加入雙氧水。本發明中，100%供氧量為完全氧化反應物中碳和氮元素為二氧化碳和硝酸物質所
需要的氧量。本發明中，所述反應器采用耐壓不銹鋼裝置。本發明中，所述藻類不需要進行脫水等預處理，可直接進行反應。氧化劑一雙氧水也可用氧氣替代，加熱一般采用溫控電加熱的方式，亦可結合太 陽能等新型綠色生物能源。水熱反應器中藻類物質在供氧的情況下發生反應，生成以乙酸 為主的小分子酸的工藝。具體是在水熱反應條件下，利用氧氣或者雙氧水的氧化作用，將藻 類物質轉化為小分子酸，通過控制反應條件可最終獲得高產率乙酸，
本發明的優點和效果是
1.本發明工藝無需將藻類進行任何諸如干化之類的預處理，可直接將藻放入反應器中 進行水熱氧化反應。2.本發明工藝極具可行性且社會經濟效益高。3.本發明無二次污染，藻類經過氧化分解后只有小分子有機酸，可通過常規的污 水處理后達標排放。4.本發明的反應條件不屬于超臨界氧化，所需溫度條件相對溫和，且因為添加氧 化劑，反應加快，僅需幾分鐘即可完成，處理效率大大加快。5.本發明工藝既解決了藻類的處置難的問題，同時又產生了可以應用于工業的乙 酸，真正實現了藻類的資源化處理。6.本發明可通過添加氫氧化鈣的方式直接生成乙酸鈣，然后經一定工藝分離后可 直接用作道路除冰劑。
圖1為小球藻在300°C、100%供氧、反應80S條件下的氣相色譜圖。圖2為小球藻在300°C、100%供氧、反應60S條件下的氣相色譜圖。圖3為小球藻在250°C、100%供氧、反應60S條件下的氣相色譜圖。圖4為小球藻在320°C、100%供氧、反應60S條件下的氣相色譜圖。
具體實施方式
(補充供氧原料) 實施例1
原材料使用小球藻，進行溫度、供氧、反應時間三組實驗，進行條件優化實驗。具體操 作溫度為250°c、280°c、30(rc、32(rc，供氧為100%供氧(雙氧水或者氧氣供氧)，反應時間 為60S，確定較佳反應溫度為300°C ；供氧為40%、50%、90%、100%、120%,反應溫度為300°C，反應時間為60S，確定較佳供氧為100%供氧；反應時間為305、605、805、1005、1205，確定較佳 反應時間為80S。最終得到較佳產乙酸條件為溫度為300°C、供氧為100%供氧、反應時間 為80S，乙酸產率為14. 9%。(乙酸的產率計算是以碳為基準的)。
權利要求
1.一種藻類水熱氧化產乙酸的方法，其特征是具體步驟為將藻類投加到反應器中， 在200°C 450°C的反應溫度下，供氧量為50%-250%，反應時間為30S 300S，藻類被氧化分解 生成以乙酸為主的小分子酸的混合溶液，然后經過純化分離得到乙酸。
2.根據權利要求1所述的藻類水熱氧化產乙酸的方法，其特征是100%供氧量為完 全氧化反應物中碳和氮元素為二氧化碳和硝酸物質所需要的氧量。
3.根據權利要求1所述的藻類水熱氧化產乙酸的方法，其特征是反應器為耐壓不銹 鋼裝置。
4.根據權利要求1所述的藻類水熱氧化產乙酸的方法，其特征是所述藻類為小球藻、 太湖藍藻、自養小球藻或異養小球藻中任一種。
5.根據權利要求1所述的藻類水熱氧化產乙酸的方法，其特征是所述供養方式為直 接提供氧氣或者加入雙氧水。
6.根據權利要求1所述的藻類水熱氧化產乙酸的方法，其特征是選用的藻類不需要 進行脫水預處理，可直接進行反應。
全文摘要
本發明涉及一種藻類水熱氧化產乙酸的方法，具體步驟為將藻類投加到反應器中，在200℃~450℃的反應溫度下，供氧量為50%-250%，反應時間為30S~300S，藻類被氧化分解生成以乙酸為主的小分子酸的混合溶液，然后經過純化分離得到乙酸。反應后的產物中有大量的乙酸，通過分離制得乙酸。本發明與傳統的水熱處理藻類不同，通過控制反應條件獲得目標產物—乙酸，實現藻類的資源化。
文檔編號C07C53/08GK102060687SQ20111000026
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者周婧斐, 周雪飛, 張亞雷, 沈崢 申請人:同濟大學