胡淑捷等-OG: 不同分離方法提取微藻脂肪類聚合物的研究進展

  
近年來,微藻在產油方面的研究取得了一些進展。然而,由于微藻含有大量的多糖、蛋白質和游離脂,這些成分在熱解的過程中極易受熱分解,導致生物柴油中氧和氮含量較高,影響生物油的品質。最近,我們采用三氟醋酸(TFA)、高碘酸鈉(SP)、球磨機(MES)和球磨-高碘酸鈉(BSP)等方法從小球藻中分離難降解有機質(NHC),應用元素分析、13C交叉極化/總邊帶抑制 (CP/TOSS NMR)及其對應的偶極去相核磁共振技術和Rock-Eval熱解分析對其進行了表征,并使用封閉式高壓釜-黃金管裂解實驗對不同分離方法提取的NHC組分進行了裂解研究,取得了一些非常有意思的進展。
結果表明,SP和BSP方法提取的NHC具有較高的產率(圖1),TFA和SP方法分離的NHC組分聚亞甲基碳含量較高,極性碳含量較低,與藻質素的結構相似(圖2)。此外,Rock- Eval分析評價的NHC組分的氫指數與核磁共振方法估計的生烴潛力值(OGP)高度相關,表明核磁共振是評估微藻生物聚合物生烴潛力的有效手段。最后,在360℃進行的封閉熱解實驗中,NHC組分展現出較原始小球藻更高的OGP值,且小球藻及其NHC組分熱解產物中的總正構烷烴(n-C6-33)含量隨熱解時間的增加而增加(圖4)。本研究中SP分離的NHC組分表現出較高的產率和OGP值,以及較低的O和N含量,表明SP方法可用于生物油的研究和開發。
該研究受到國家自然科學基金項目(42177399)、廣東省科技支撐計劃項目(2017B030314057, 2019B121205006)和國家重點實驗室專項基金項目(SKLOG2020-3)的資助,研究成果近期發表在Organic Geochemistry上。
論文信息:
Hu, Shujie (胡淑捷), Kong, Xianglan (孔祥蘭), Xu, Decheng (徐德成), Yang, Yu (楊余), Ran, Yong* (冉勇), Mao, Jingdong (毛景東). Compositions, structures, and confined pyrolysis of the alga Chlorella and its nonhydrolyzable fractions. Organic Geochemistry, 2022, 171: 104482. DOI10.1016/j.orggeochem.2022.
104482

圖1. 不同分離方法NHC的產率和有機碳回收率。

圖2. 不同分離方法NHC組分的13C NMR譜圖。 細線:非選擇性CP/TOSS光譜;粗線:對應的偶極去相CP/TOSS光譜。

圖3. Rock-Eval 測定的HI值與核磁共振測定的產油產氣碳之間的關系。紅色方塊是前期研究報道的藻類-NHC樣品。

圖4. 在不同裂解時間下,小球藻及其NHC組分產生的正構烷烴(n-C6-33)含量。

 
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