本發明屬于高有機質含量廢水再資源化技術領域，涉及一種水生植物水熱液化水相再資源化的方法。
背景技術：
水熱液化是水生植物理想的能源化利用方法。通過水生植物的水熱液化可以轉化為能量密度更高的生物油，但與此同時，亦有部分親水性有機物與介質水形成水相。水生植物水熱液化所得水相的組分隨水生植物的種類和液化反應條件的不同存在一定差異。藻類水熱液化水相中包含藻類原料所含有機碳的50%、氫的30%和初始原料能量的40%，這些水溶物如直接排放不但會造成嚴重的環境污染，而且也會造成大量能源浪費。因此，有必要著眼于水生植物水熱液化水相本身的高效資源化利用，從而提高水生植物水熱液化高值化利用過程的總體經濟性。
目前非水生植物水熱液化所得水相利用方法主要包括水相重整制氫和水相發酵制乙醇。目前，水生物植物水熱液化水相的利用沒有報導，只有循環回用作為藻類養殖培養液的報導。這幾種方法存在如下不足，水相重整制氫只能利用水相中的氫資源，大量的有機碳不能得到有效利用；水相發酵制乙醇則效率較低，而且發酵所得乙醇與水相需要精餾才可以分離，二次能耗大；直接將水相視為低端產物返回作為藻類養殖的營養液，又造成資源浪費。此外，由于水相中有機物種類繁多，組成復雜，難以找到經濟有效的方法將這些有機物從水相分離。鑒于此，本發明提出一種水生植物水熱液化水相再資源的方法，該方法可以將水相的有機物轉化為高附加值氣體產物，可將水相中的碳和氫一同轉化，實現水相的高值化利用，同時處理過的水相直接排放對環境會造成污染。
技術實現要素：
因此，本發明的目的是一種水生植物水熱液化水相再資源化的方法。為了實現以上目的，本發明采用以下技術方案。
稱取一定量的水生植物水熱液化水相加入高溫高壓反應釜，密封反應釜，將反應釜內空氣用一定壓力的氦氣替代，充入的氦氣作為氣體產物定量的內標；將反應釜用一定功率的加熱套加熱到反應溫度，此時開始計時；待反應一定時間后，將反應釜放入冷水浴中冷卻；待其冷卻至室溫，對反應所得氣體混合物進行氣相色譜分析。
在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于：所用水生植物水熱液化水相主要來至200 mL水分別與60 g小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻于500mL高溫高壓反應釜在350 °C、60 min水熱液化所得。
在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于：小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻水熱液化所得水相的總有機碳（TOC）數值分別為：24.1、40.0、32.1、18.8、8.6、13.0、8.2、4.1g/L。
在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于：水相再資源化反應釜體積為127mL，加熱套功率為3.0kW，水生植物水熱液化水相加入量為30mL，反應溫度為600°C，反應時間為2h。
在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于：小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻水熱液化水相氣化后所得水溶液總有機碳（TOC）含量分別為：3.8、12.4、2.9、1.2、4.0、1.2、7.1g/L。
在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于：水相氣化所得氣體混合物主要含有H2、CO、CH4、CO2、C2H6、C3H8，其具體相應產率如下：小球藻-12.97、4.55、17.46、7.14、4.71、0.14 mmol/g(TOC)、螺旋藻-4.94、0.04、5.32、4.34、1.62、0.07 mmol/g(TOC)、微綠藻-54.33、0.99、57.05、27.25、17.70、0.60 mmol/g(TOC)、裂殖壺藻-38.43、0.38、48.44、46.80、9.06、0.35 mmol/g(TOC)、條滸苔-24.33、0.02、31.07、24.51、6.26、0.22 mmol/g(TOC)、海帶-20.28、4.28、19.00、16.80、3.92、0.15 mmol/g(TOC)、大葉藻-47.16、0.33、36.41、46.18、7.65、0.35 mmol/g(TOC)以及南極冰藻-21.71、12.86、26.50、39.69、2.68、0.14 mmol/g(TOC)。
本發明的創造性技術優勢：1)無需催化即可將水相轉化為高附加值氣體產物；2)資源化后最終所得氣化水相可以達到排放標準。
具體實施方式
實施例1(水生植物水熱液化水相的制取)
稱取60 g水生植物（小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻）和200 mL水置于500mL高溫高壓反應釜，在350 °C反應60 min；將所得水相分離即可得到不同水熱植物水熱液化水相；8種水生植物如小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻水熱液化所得水相的總有機碳（TOC）數值分別為：24.1、40.0、32.1、18.8、8.6、13.0、8.2、4.1g/L。
實施例2 (水相氣化)
稱取30mL的水生植物（小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻）水熱液化水相加入127mL高溫高壓反應釜，密封反應釜，將反應釜內空氣用0.01MPa的氦氣替代，充入的氦氣作為氣體產物定量的內標物；將反應釜用3.0kW功率的加熱套加熱到600°C，此時開始計時；待反應2h后，將反應釜放入冷水浴中冷卻；待其冷卻至室，對反應所得氣體混合物進行氣相色譜分析。水相氣化所得氣體混合物主要含有H2、CO、CH4、CO2、C2H6、C3H8，其具體相應產率如下：小球藻-12.97、4.55、17.46、7.14、4.71、0.14 mmol/g(TOC)、螺旋藻-4.94、0.04、5.32、4.34、1.62、0.07 mmol/g(TOC)、微綠藻-54.33、0.99、57.05、27.25、17.70、0.60 mmol/g(TOC)、裂殖壺藻-38.43、0.38、48.44、46.80、9.06、0.35 mmol/g(TOC)、條滸苔-24.33、0.02、31.07、24.51、6.26、0.22 mmol/g(TOC)、海帶-20.28、4.28、19.00、16.80、3.92、0.15 mmol/g(TOC)、大葉藻-47.16、0.33、36.41、46.18、7.65、0.35 mmol/g(TOC)以及南極冰藻-21.71、12.86、26.50、39.69、2.68、0.14 mmol/g(TOC)。小球藻、螺旋藻、微綠藻、裂殖壺藻、條滸苔、海帶、大葉藻以及南極冰藻水熱液化水相氣化后所得水相總有機碳（TOC）含量分別為：3.8、12.4、2.9、1.2、4.0、1.2、7.1g/L。