[發明專利]球形二氧化鈦催化劑及用于以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣的用途

有效

• 申請號: 201710496972.8
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107311226B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 張會文;朱偉;顏庭軒;丁磊;馬江雅;張曉曼
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 趙超

本發明公開了球形二氧化鈦催化劑及用于以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣的用途，該球形二氧化鈦通過如下步驟制備而成：先將硫酸鈦和尿素溶于體積濃度25?35％的異丙醇水溶液中，然后于170?190℃水熱反應14?16h，最后離心、洗滌、干燥；硫酸鈦的摩爾濃度為1.8?2.2mol/L，尿素的摩爾濃度為硫酸鈦摩爾濃度的1?2倍。本發明制備的球形二氧化鈦可以作為催化劑用于以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣，不僅大大提高了氫氣的產出效率，還大大增加了氣相中氫氣的濃度，對氫氣的制取具有催化選擇性；本發明產品和方法可以用于處治利用水華藍藻，既實現了藍藻的無害化處治，又實現了資源的高效利用。

技術領域

本發明屬于資源工程領域，涉及藍藻的處治利用，具體涉及一種球形二氧化鈦催化劑及用于以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣的用途。

背景技術

藍藻水華是我國分布最廣、危害最大的水華暴發類型，為了避免引起的水質和生態的持續惡化，打撈成為富營養化湖泊日常管護的重要措施，藍藻廢棄生物質隨之產生。水體富營養化誘導了水華形成，其常態化暴發產生了大量難處理的藍藻廢棄生物質。藍藻廢棄生物質含水率高達90～98％，有機質、氮磷含量豐富，含有藻毒素成分。僅太湖2010年的微囊藻生物質打撈量就達到了67萬噸，折算氮源為2200噸、磷源120噸；伴隨打撈工作的日常化，總體量呈現持續增長的態勢。

目前，藍藻廢棄生物質常用的處理工藝為填埋和厭氧發酵等，其處理效果均不同程度受制于水分難以脫出、氮磷含量豐富、含有藻毒素成分等特點，大部分被隨意棄置于湖岸低洼區形成陳藻，不僅散發惡臭，藻體死亡腐爛后磷、藻毒素等污染物質急劇釋放進入自然水體，極易引發二次污染，使得湖泊水華藍藻持續性爆發。目前尚沒有合理有效的處理處置方法。

發明人張會文曾用超臨界水氣化技術對藍藻處治再利用(申請號CN201210205414.9)。生物質在超臨界水中氣化是利用超臨界狀態下的水作為反應介質，生物質在其中進行熱解、氧化、還原等一系列熱化學反應的過程。主要的產物是氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、含C2-C4的烷烴等混合氣體。該方法可以實現藍藻的無害化處理，處理前不需要對藍藻進行脫水，降低了處理難度，同時還可以生成氫氣等可燃氣體。

但是，之前的方法存在兩點不足：第一，以單位重量干藻計，氫氣的產出比較低；第二，氣相中氫氣的純度低，說明該方法制取氫氣的選擇性低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種球形二氧化鈦催化劑及用于以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣的用途，一方面提高氫氣的產出比，另一方面提高氣相中氫氣的純度，以提高對藍藻生物質的利用效率。

本發明的上述目的是通過下面的技術方案得以實現的：

一種球形二氧化鈦，通過如下步驟制備而成：先將硫酸鈦和尿素溶于體積濃度25-35％的異丙醇水溶液中，然后于170-190℃水熱反應14-16h，最后離心、洗滌、干燥；硫酸鈦的摩爾濃度為1.8-2.2mol/L，尿素的摩爾濃度為硫酸鈦摩爾濃度的1-2倍。

優選地，球形二氧化鈦粒徑為600-800nm。

優選地，依次用乙醇、水各洗滌2-3次。

優選地，干燥條件為60-80℃干燥為4-6h。

優選地，于聚四氟乙烯內膽的反應釜反應。

上述球形二氧化鈦作為催化劑用于以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣的用途。

一種以藍藻為原料通過超臨界水氣化制取氫氣的方法，包括如下步驟：

步驟S1，將上述球形二氧化鈦分散于藍藻藻液中得到待反應藻液，藍藻藻液的含水率為86-96％，球形二氧化鈦在藍藻藻液中的添加量為1-3wt％；