微囊藻生物质中磷元素在超临界水气化反应中的过程转化与调控机理

Cyanobacteria bloom illustrates nitrogen and phosphorus dramatically concentrate to algae cells from eutrophic water. Cyanobacteria biomass collected from water bloom could be used as feedstock for hydrogen and biodiesel production from supercritical water gasification (SCWG). If the abundant phosphorus in collected algae could be simultaneously recovered or stabilization, the phosphorus pollution would be gradually eliminating, as well as increasing the feasibility of SCWG technology. However, the fact that the cognitions about the distributions and forms of nitrogen and phosphorus in the products of SCWG are so broad as to be insufficient for guiding the subsequent industrial application. This project aims at exploring the reaction pathways of organic phosphorus in SCWG reaction, clearing the conversion process, and establishing the optimal regulation method which based on the effects and mechanisms of reaction parameters, catalysts and oxidant loading. This research will hopefully improve the theoretical system of SCWG, providing strong theory and support for industrial application of SCWG in the treatment and utilization of cyanobacteria biomass.

微囊藻水华是富营养化水体中氮磷元素向藻体中急剧富集的一种表现形式。水华暴发产生的微囊藻生物质经超临界水气化处理可实现有机质的快速降解，并获取生物原油、富氢气体等形式能源；若能完成生物质中丰富磷元素的活化回收或稳定化处置，即可有效削减富营养化水体中磷污染负荷，同步实现微囊藻生物质的能源化利用与安全处置。项目针对磷元素在湿式水热反应中由有机磷脂形态向磷酸盐转化的空白现状，尝试首次探索磷元素在超临界水气化反应中的形态转化、反应途径及动力学方程，形成磷元素在超临界水气化过程中的反应体系；通过条件运行参数调控、添加剂掺入、盐分离、优先结晶等方式，建立基于磷元素转化机理、面向活化回收或稳定化处置等多方向的调控优化方法，实现微囊藻生物质超临界水气化产物中磷形态优化、产氢促进及藻毒素稳定等。研究面向微囊藻生物质安全处置和资源化利用的迫切需求，成果将为其今后产业化应用提供科学的依据和有力的支撑。

微囊藻水华是富营养化水体中氮磷元素向藻体中急剧富集的一种表现形式。水华暴发产生的微囊藻生物质经超临界水气化处理可实现有机质的快速降解，并获取生物原油、富氢气体等形式能源；同时项目完成了生物质中丰富磷元素的活化回收或稳定化处置，可有效削减富营养化水体中磷污染负荷，同步实现了微囊藻生物质的能源化利用与安全处置。项目针对磷元素在湿式水热反应中由有机磷脂形态向磷酸盐转化的空白现状，首次探索磷元素在超临界水气化反应中的形态转化、反应途径及动力学方程，形成磷元素在超临界水气化过程中的反应体系；通过条件运行参数调控、添加剂掺入、盐分离、优先结晶等方式，建立基于磷元素转化机理、面向活化回收或稳定化处置等多方向的调控优化方法，实现微囊藻生物质超临界水气化产物中磷形态优化、产氢促进及藻毒素稳定等。研究面向微囊藻生物质安全处置和资源化利用的迫切需求，成果将为其今后产业化应用提供科学的依据和有力的支撑。