螺旋藻与玉米秸秆共水热液化：反应机理、路径与动力学研究

本文构建了螺旋藻与玉米秸秆共水热液化（co-HTL）的全局动力学路径网络和定量反应动力学模型，精准揭示了产物演变规律与迁移行为。模型涵盖了原料分解生成水不溶性生物原油（water-insoluble biocrude）及各产物间相互转化过程，成功辨识非催化与催化体系下的速率控制步骤（K3PO4-Fe-Ni/γ-Al2O3催化剂显著提升轻组分产率），为生物质能源转化工艺优化提供理论依据。

　　

Section snippets

Materials and methods

本研究所用原料、催化剂、共水热液化（co-HTL）实验方法及产物收率计算均与前期工作一致[30]。本文采用的动力学模型基于文献中单一生物质HTL模型（Wang等人和Vo等人）[35,37]，通过剔除对实验数据拟合不显著或实际不存在的路径进行修正。

Model development and validation

我们首次提出了螺旋藻+玉米秸秆非催化和催化共水热液化（co-HTL）的反应网络（图1），并开发了相应动力学模型及参数估计[49,50]。通过评估不同反应路径速率，明确了全体系的速率控制步骤，为螺旋藻+玉米秸秆共HTL系统设计与工艺强化提供了更深层次的理论基础。

Conclusion

本研究首次通过实验探究了不同温度（320–380°C）和时间（0–90分钟）下螺旋藻+玉米秸秆的非催化和催化共HTL过程，并基于实验结果构建了能精确描述无催化剂和有催化剂共HTL过程的全局反应路径网络及定量反应动力学模型。该模型涵盖了初始原料分解生成水不溶性生物原油（water-insoluble biocrude）以及多种产物间的相互转化过程。