[发明专利]球形二氧化钛催化剂及用于以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气的用途

说明书

本发明公开了球形二氧化钛催化剂及用于以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气的用途，该球形二氧化钛通过如下步骤制备而成：先将硫酸钛和尿素溶于体积浓度25‑35％的异丙醇水溶液中，然后于170‑190℃水热反应14‑16h，最后离心、洗涤、干燥；硫酸钛的摩尔浓度为1.8‑2.2mol/L，尿素的摩尔浓度为硫酸钛摩尔浓度的1‑2倍。本发明制备的球形二氧化钛可以作为催化剂用于以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气，不仅大大提高了氢气的产出效率，还大大增加了气相中氢气的浓度，对氢气的制取具有催化选择性；本发明产品和方法可以用于处治利用水华蓝藻，既实现了蓝藻的无害化处治，又实现了资源的高效利用。

技术领域

本发明属于资源工程领域，涉及蓝藻的处治利用，具体涉及一种球形二氧化钛催化剂及用于以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气的用途。

背景技术

蓝藻水华是我国分布最广、危害最大的水华暴发类型，为了避免引起的水质和生态的持续恶化，打捞成为富营养化湖泊日常管护的重要措施，蓝藻废弃生物质随之产生。水体富营养化诱导了水华形成，其常态化暴发产生了大量难处理的蓝藻废弃生物质。蓝藻废弃生物质含水率高达90～98％，有机质、氮磷含量丰富，含有藻毒素成分。仅太湖2010年的微囊藻生物质打捞量就达到了67万吨，折算氮源为2200吨、磷源120吨；伴随打捞工作的日常化，总体量呈现持续增长的态势。

目前，蓝藻废弃生物质常用的处理工艺为填埋和厌氧发酵等，其处理效果均不同程度受制于水分难以脱出、氮磷含量丰富、含有藻毒素成分等特点，大部分被随意弃置于湖岸低洼区形成陈藻，不仅散发恶臭，藻体死亡腐烂后磷、藻毒素等污染物质急剧释放进入自然水体，极易引发二次污染，使得湖泊水华蓝藻持续性爆发。目前尚没有合理有效的处理处置方法。

发明人张会文曾用超临界水气化技术对蓝藻处治再利用(申请号CN201210205414.9)。生物质在超临界水中气化是利用超临界状态下的水作为反应介质，生物质在其中进行热解、氧化、还原等一系列热化学反应的过程。主要的产物是氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、含C2-C4的烷烃等混合气体。该方法可以实现蓝藻的无害化处理，处理前不需要对蓝藻进行脱水，降低了处理难度，同时还可以生成氢气等可燃气体。

但是，之前的方法存在两点不足：第一，以单位重量干藻计，氢气的产出比较低；第二，气相中氢气的纯度低，说明该方法制取氢气的选择性低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种球形二氧化钛催化剂及用于以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气的用途，一方面提高氢气的产出比，另一方面提高气相中氢气的纯度，以提高对蓝藻生物质的利用效率。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：

一种球形二氧化钛，通过如下步骤制备而成：先将硫酸钛和尿素溶于体积浓度25-35％的异丙醇水溶液中，然后于170-190℃水热反应14-16h，最后离心、洗涤、干燥；硫酸钛的摩尔浓度为1.8-2.2mol/L，尿素的摩尔浓度为硫酸钛摩尔浓度的1-2倍。

优选地，球形二氧化钛粒径为600-800nm。

优选地，依次用乙醇、水各洗涤2-3次。

优选地，干燥条件为60-80℃干燥为4-6h。

优选地，于聚四氟乙烯内胆的反应釜反应。

上述球形二氧化钛作为催化剂用于以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气的用途。

一种以蓝藻为原料通过超临界水气化制取氢气的方法，包括如下步骤：

步骤S1，将上述球形二氧化钛分散于蓝藻藻液中得到待反应藻液，蓝藻藻液的含水率为86-96％，球形二氧化钛在蓝藻藻液中的添加量为1-3wt％；