[發明專利]氧化態金屬化合物水熱氧化微藻制備乙酸的方法

有效

• 申請號: 201310560397.5
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103739474A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 金放鳴;朱鶯鶯;惲俊;曾旭;姚國棟
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C07C53/08
• 分類號: C07C53/08;C07C51/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

技術領域

本發明屬于環境工程技術和廢物資源化技術領域，具體是一種氧化態金屬化合物水熱氧化微藻制備乙酸的方法。?

背景技術

全球能源需求不斷擴大，尋求可以替代石油在能源結構中占主導地位的可再生清潔能源是目前普遍關注的熱點。生物作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源而受到廣泛關注。其中藻類相比其他傳統陸生植物，不僅具有環境適應能力強、生物產量高而且光合作用效率高、生長周期短、不占用農作物土地等特點，是制備其他生物能源的良好原材料，所以微藻在太陽能利用和二氧化碳固定轉化中受到廣泛的關注。最近研究的微藻轉化利用方法包括水熱化學轉化、生物化學轉化和生物柴油轉化，其中無氧高溫熱解法轉化所得生物油具有酸性、不穩定、具有粘性、含有固體顆粒和化學溶劑等不足；生物化學制氫法光合效率不高，產氫系統不穩定，氫氣收率不高；微藻制生物柴油法則需篩選含油脂高的藻種，酯交換法成本較高，儲存過程容易被氧化，剩余殘渣需處理：所以尋求一種微藻向高附加值有機物轉化的有效途徑是勢在必行。?

水熱反應從某種角度可以看成是這化石資源自然形成過程的人工模擬加速過程。水熱反應（hydrothermal?reaction）科學上廣泛定義為在高溫高壓水（一般溫度為150～600℃,壓力為2～50MPa）中進行的反應。根據水的臨界溫度（374℃，22MPa），又可分為超臨界水反應（supercritical?water?reaction）和亞臨界水熱反應（subcritical?water?reaction）。當反應溫度在超臨界溫度以上的時稱為超臨界水熱反應，當體系溫度處于150～374℃，壓力0.4～22.1MPa時的反應稱為亞臨界反應。與普通水相比，高溫高壓水的介電常數降低，分子間的氫鍵減弱，等溫可壓縮性提高，離子常數（K_w）比常溫水幾乎增加了1000倍。高溫水中H⁺和OH^－離子濃度增加，使一些酸堿催化反應在無酸堿催化劑的情況下也能順利進行。因此，利用高溫高壓水的這些特性，可望用廉價的氧化態金屬化合物在水熱條件下將微藻氧化成為?乙酸等有機物，實現高效低耗轉化有機資源。?

在我們之前的研究中，已成功發現利用生物質（葡萄糖、木質素、淀粉等）水熱還原產甲酸、乙酸、丙酸、乳酸等技術，它有效地實現了生物質的能源化和資源化，對于從技術上實現生物質資源化，解決溫室效應和能源問題已經是一個重大突破。然而，該技術所得的乙酸產量不高，僅9%，如何在現有的技術基礎上實現微藻的高效轉化是我們致力于研究的一個極其重要方向。?

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種氧化態金屬化合物水熱氧化微藻制備乙酸的方法，本發明采用為氧化態金屬化合物為氧化劑，其中尤CuO的氧化效果最為顯著，銅作為ⅠB族元素，其價電子構型為3d104s1，它的還原態表現有+1、+2，銅系化合物的化學性質也是多種多樣的。因此，本發明中首先采CuO，在水熱條件下，高效氧化微藻產乙酸，使得乙酸產量大大提高，最高達30%以上，選擇性好。?

本發明是通過以下技術方案實現的：?

本發明提供一種一種氧化態金屬化合物水熱氧化微藻制備乙酸的方法，所述方法包括如下步驟：?

將氧化態金屬化合物、微藻粉末輸入水熱反應器中，在堿性條件下進行水熱氧化反應，即可得產物乙酸。?

優選地，所述氧化態金屬化合物與微藻粉末（根據元素分析儀的結果假定微藻相對分子量為100）的摩爾比為（0.5～4）：1。?

優選地，所述堿性條件為：在NaOH、KOH、Ca(OH)₂、RbOH、CsOH或Ba(OH)₂溶液存在的條件下，堿性溶液的濃度為1～4mol/L。?

優選地，所述水熱氧化反應的溫度為250～325℃，反應壓力為5～20Mpa，反應時間為0.5～4h，填充率為20～60%。?

優選地，所述氧化態金屬化合物包括金屬鹽為MxSy、金屬氧化物MxOy、氫氧化物M(OH)_X，其中MxSy中M為Cu、Ni、Fe、Ti、Zn、Mn或Mg，金屬離子S為NO₃^-、SO₄^2-或Cl^-，金屬氧化物MxOy中M為Cu、Ni、Fe、Ti、Zn、Mn或Mg，氫氧化物M(OH)_X中M為Cu、Ni、Fe、Ti、Zn、Mn或Mg。?