利用纺织废水富集微藻并通过水热气化产氢：性能研究成果显著

纺织废水处理及微藻产氢面临挑战，研究人员通过在纺织废水添加不同浓度 TiO2纳米颗粒促进微藻生长，用于水热气化产氢。结果显示，6% TiO2时微藻生长提升显著，650°C、5% KOH 催化下产氢性能优异，为废水处理和氢能生产提供新路径。

　　在当今时代，环境问题与能源危机日益严峻。纺织工业作为用水大户，产生的大量废水含有多种污染物，若未经有效处理直接排放，会对生态环境造成极大破坏。与此同时，传统能源逐渐枯竭，寻找清洁、可持续的新能源迫在眉睫。微藻，这种微小却能量巨大的生物，进入了科研人员的视野。它不仅能在生长过程中去除纺织废水中的污染物，实现废水净化，还可作为生物质原料用于生产生物燃料，尤其是氢气，一种极具潜力的清洁能源。然而，微藻在纺织废水中的生长面临诸多阻碍，如光照不足、营养失衡以及有毒物质的抑制等，这大大限制了其在废水处理和能源生产方面的应用。而且，在利用微藻进行水热气化产氢的过程中，如何提高气化效率和氢气产量，也是科研人员亟待攻克的难题。

为了解决这些问题，来自 King Saud University（沙特国王大学）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于 TiO₂纳米颗粒，探究其对纺织废水中微藻生长的影响，并进一步研究利用这些微藻进行水热气化产氢的性能。研究结果令人振奋，该研究成果发表在《Algal Research》上。

研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法如下：首先，收集纺织废水，通过过滤去除大颗粒杂质，再加热处理后用于微藻培养。选用 1000L 的开放式水泥跑道池塘，以增加微藻对太阳能辐射的吸收。在培养过程中，添加不同浓度（0、2、4、6wt%）的 TiO₂纳米颗粒，培养 15 天后测定微藻的生长参数。对于水热气化实验，在 30min 的停留时间、200bar 的压力以及 350°C、450°C、550°C、650°C 的不同温度下进行，部分实验添加 KOH 催化剂，测定气化效率、氢气选择性等指标。

下面来详细介绍研究结果。

• 微藻生长分析：研究发现，未添加 TiO₂纳米颗粒时，微藻在第 3 天和第 15 天的生长速率分别约为 0.31μ/ 天和 0.56μ/ 天。随着 TiO₂纳米颗粒浓度的增加，微藻生长速率显著提升。当 TiO₂纳米颗粒浓度达到 6% 时，微藻的比生长速率和生物质产量分别提高了约 67.9% 和 75.3% 。这表明 TiO₂纳米颗粒能够有效促进微藻在纺织废水中的生长。
• 水热气化产氢性能：在水热气化过程中，温度和催化剂对产氢性能影响显著。当气化温度为 650°C 且添加 5% 的 KOH 催化剂时，气化效率（GE）达到约 81.5%，氢气选择性约为 94.6%，高位发热量（HHV）约为 31.5MJ/Nm³。与未添加催化剂的情况相比，各项指标均有显著提升。这说明较高的气化温度和 KOH 催化剂的使用，能够极大地优化水热气化产氢过程。

研究结论表明，在纺织废水中添加 TiO₂纳米颗粒可以显著促进微藻生长，提高生物质产量。同时，优化水热气化条件（如升高温度、添加 KOH 催化剂）能够有效提升氢气产量、气化效率等性能指标。这一研究成果具有多方面的重要意义。从环境角度来看，为纺织废水的处理提供了一种创新、高效的生物方法，减少了废水对环境的污染；从能源角度出发，开辟了一条利用微藻从纺织废水中生产清洁能源氢气的新途径，有助于缓解能源危机，推动可持续能源的发展。这一研究为相关领域的进一步研究和实际应用奠定了坚实的基础，有望在未来实现大规模的工业化应用，为解决环境与能源问题带来新的曙光。