[发明专利]一种藻类水热氧化产乙酸的方法

说明书

技术领域

本发明属环境工程技术领域和废物资源化技术领域，具体涉及一种藻类水热氧化产乙酸的方法。

背景技术

近几十年来，世界各地频繁发生的藻类爆发的水体富营养化事件，给人类健康和水生生命带来了巨大危害，从而造成了巨大的经济损失。打捞是解决藻类爆发的主要手段，而得到的藻泥的出路问题成为一个目前科学研究的焦点。另一方面，碳减排已越来越引起全世界的关注，已有研究证明可以利用藻类生长吸收二氧化碳的方式减少大气中二氧化碳的浓度，由此产生的大量的微藻的处置也是亟待解决的问题。

迄今为止关于藻类资源化处理重要集中在以下几方面：（1）生物柴油技术。微藻产油具有很多其他优势，诸如微藻生物柴油不含硫以及微藻生长繁殖较快、对环境要求低等。微藻产生物柴油前景广阔，同时也存在着亟待解决的问题：①高昂的生产成本。②高等植物种子的油脂大都属于中性脂，易于通过压榨方式提取，且产物基本不存在极性脂及色素。而微藻细胞小，难以采取常规压榨方式。（2）厌氧发酵。微藻厌氧发酵研究主要集中在产沼气、产酸、产DNA以及氨基酸等。藻类发酵资源化的研究目前主要集中在处理湖泊富营养化产生的蓝藻等藻类问题上，通过发酵的方式解决富营养化问题，既可以解决打捞上的大量藻类的处置问题又可以产生新的能源。然而，打捞后得到的藻体由于含水率特别高，不适宜立刻进行发酵处置，还需要进行一定的干化处理，这样会大大增加操作运行难度。（3）制煤浆或焦炭技术。清洁煤技术很好的解决了传统用煤的污染问题。已有研究使用煤-藻混合浆代替水煤浆进行煤-藻混合浆的气化的新型清洁煤技术，并发现稳定性更好。虽然藻焦炭技术生成过程比较简单，但是需要高的反应温度，从而耗能大；此外藻焦炭属于低端产品，市场价格不会很高，生产投入与市场回报不成正比。（4）燃料电池技术。与现有的其它利用有机物产能的技术相比，微生物燃料电池具一下优势： ①将底物直接转化为电能，保证了具有高的能量转化效率； ②在常温环境条件下能够有效运作； ③产生的废气的主要组分是二氧化碳，因此不需要进行废气处理。但是，藻类微生物燃料电池同时存在必须将后续低浓度污水和藻体的处理。（5）水热技术。水热技术（Hydrothermal process）是利用高温水为反应媒介所有化学过程的统称，在工程上和科学上越来越受到人们的关注。因为高温高压水是一种清洁、安全和环境友好的反应媒介，具有无毒无害不造成二次污染等特点，所以水热技术是一种最有潜力的将生物质转化为高附加值化学品和能源的环境友好技术之一。藻类生物质的水热处理技术是一种比较新颖的工艺，用藻类生物质生成化学品能减少环境污染，符合低碳理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单，操作简便，乙酸产率较高的藻类水热氧化产乙酸的方法。

本发明是在水热条件下，通过氧气或双氧水的氧化作用使藻类物质转化成为含有高浓度乙酸的产物，从而实现藻类的资源化利用。

藻类物质不同于稻杆等纤维素类物质，其主要成分是蛋白质，乙酸产率相对较大。

本发明提出的藻类水热氧化产乙酸的方法，具体步骤为：将藻类投加到反应器中，在200℃~450℃的反应温度下，供氧量为50%-250%，反应时间为30S~300S，藻类被氧化分解生成以乙酸为主的小分子酸的混合溶液，然后经过纯化分离得到乙酸。

本发明中，所述藻类为小球藻、太湖蓝藻、自养小球藻或异养小球藻等中任一种。

本发明中，所述供氧方式为通入氧气或加入双氧水。

本发明中，100%供氧量为完全氧化反应物中碳和氮元素为二氧化碳和硝酸物质所需要的氧量。

本发明中，所述反应器采用耐压不锈钢装置。

本发明中，所述藻类不需要进行脱水等预处理，可直接进行反应。

氧化剂—双氧水也可用氧气替代，加热一般采用温控电加热的方式，亦可结合太阳能等新型绿色生物能源。水热反应器中藻类物质在供氧的情况下发生反应，生成以乙酸为主的小分子酸的工艺。具体是在水热反应条件下，利用氧气或者双氧水的氧化作用，将藻类物质转化为小分子酸，通过控制反应条件可最终获得高产率乙酸， 

本发明的优点和效果是：

1.本发明工艺无需将藻类进行任何诸如干化之类的预处理，可直接将藻放入反应器中进行水热氧化反应。

2.本发明工艺极具可行性且社会经济效益高。

3.本发明无二次污染，藻类经过氧化分解后只有小分子有机酸，可通过常规的污水处理后达标排放。

4.本发明的反应条件不属于超临界氧化，所需温度条件相对温和，且因为添加氧化剂，反应加快，仅需几分钟即可完成，处理效率大大加快。