[發明專利]一種使用非均相復合分子篩催化藻類微波水解制備高品質生物油的方法

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• 申請號: 202210420087.2
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114891529A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 賁昊璽;李昭瑩;馬欣如
• 申請（專利權）人: 南京昊綠生物科技有限公司
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;B01J29/46
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

1.一種使用非均相復合分子篩催化藻類微波水解制備高品質生物油的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

1）將Ni離子負載到堿改性的HZSM-5催化劑上；

2）將藻類與上驟中所制得的Ni/HZSM-5催化劑加入聚四氟乙烯反應罐中，加入轉子，攪拌預熱80℃，預熱時間為20~30分鐘，然后將溫度提升到160~210℃，反應時間為20~30分鐘，壓力為2~3MPa，在上述條件中對藻類進行水解；

3）反應完成后，等溫度降至室溫，用足量的乙酸乙酯和乙醇進行清洗，將反應物、清洗液以及固體全部轉移到燒杯中，然后用溶劑過濾裝置進行抽濾，并用乙酸乙酯洗滌固體多次至洗滌液變為無色透明為止，使用旋蒸得到生物油。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1）中，將Ni離子負載到堿改性的HZSM-5催化劑上的具體方法如下：將適量硝酸鎳溶于去離子水中，然后在溶液中加入堿改性的HZSM-5催化劑，在80~90℃水浴上攪拌4~5小時，交換完成后將反應混合物過濾，并將過濾出的固體物質在80~90℃下烘干10~12小時，然后在500~550℃下煅燒4小時，待樣品冷卻后，將其研磨、壓片、粉碎、篩分為20~40目的顆粒；其中，所述的硝酸鎳與堿改性的HZSM-5催化劑的重量比為1：6。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2）中，選用磁力攪拌，磁力攪拌的具體方法為：在反應釜中加入大小合適的轉子，調整微波反應爐中馬達的轉速為300~400r/min。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2）中，加入催化劑的方法如下：首先在反應釜中加入藻類、酸性溶液和磁力攪拌轉子，加熱到預熱溫度，保溫一段時間后再加入催化劑，繼續升溫反應。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2）中，微波水解藻類的具體方法為：

①分別稱取藻類生物和催化劑Ni/HZSM-5，將二者倒入反應罐中，攪拌使其混合均勻；其中，所述的藻類生物與催化劑Ni/HZSM-5的重量比為1-2：1-2；

②取6-10%v/v的酸溶液倒入反應罐中，加入轉子；

③將反應罐放入微波裝置內，設置用25~30℃/min的升溫速率將溫度升高到80℃，保溫20~30分鐘；再用15~30℃/min的升溫速率將溫度升高到160~210℃，保溫20~30分鐘，壓力為1.8~3MPa，設置轉子的轉速為300~400r/min；

④反應結束后，待反應罐溫度冷卻到55℃~60℃，壓力為0MPa后，將反應罐取出；

⑤將反應物轉移至玻璃瓶中，之后用乙酸乙酯清洗反應罐壁面，萃取殘留的反應物。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3）中，使用旋蒸得到生物油的具體方法：液體轉移至圓底燒瓶中，先40℃下旋蒸以除去乙酸乙酯，之后升溫至60℃以除去乙醇，旋蒸完畢后即得到生物油產物。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述堿改性的HZSM-5的制備方法如下：

1）將ZSM-5沸石與5wt%的NH₄NO₃溶液在80~90℃條件下離子交換4~5小時；用蒸餾水洗滌固體產物至中性；重復上述步驟2次，將所得樣品在100℃烘箱中干燥24小時，于500~550℃溫度條件下煅燒5小時，制備HZSM-5；

2）將HZSM-5添加到堿性溶液中，在40℃下攪拌1小時，然后將樣品冷卻至室溫并調節所得溶液pH至8~8.5，將調節pH后的溶液過濾，洗滌、干燥，然后將固體樣品在500~550℃的空氣環境中煅燒5小時，制得有機改性HZSM-5催化劑。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的堿性溶液為四丙基氫氧化銨溶液，濃度為0.5mol/L。