能源问题及其带来的环境问题一直在困扰着人类,寻找一种新型可替代能源迫在眉睫。其中生物质能源因其具有可再生、产量大等优点受到广泛关注。目前利用生物质制备生物燃料还面临巨大的挑战,以秸秆等农林废弃物为原料对其液化生产生物油是目前最佳的生物油生产途径之一,但液化工艺条件苛刻,原料收集困难且利用率低。微藻来源广泛、产量高、不占用耕地、原料利用率高,是目前制备生物油的最具前景的生物质原料之一。国内外报道的微藻催化液化方法仍有诸多不足:如反应条件苛刻、生物油选择性以及产率较低、催化剂制备困难等。因此,开发一种高效且反应条件温和的微藻催化液化体系具有重要的理论及实际应用价值。本文对微藻催化液化工艺进行了深入研究,在较温和的反应条件下,实现了对微藻的催化液化,并以较高的收率和选择性获得生物油,主要研究内容如下:1.选用含氮量较低且热值较高的红球藻为原料,甲醇为溶剂,对其催化液化工艺进行优化。首先对改性蒙脱土催化剂进行筛选,初步确定负载Fe3+的蒙脱土(M-Fe),负载Co2+的蒙脱土(M-Co)以及蒙脱土(M-A)具有较好的催化活性。然后对上述三种催化剂的制备工艺进行优化,确定其较佳制备工艺为:煅烧温度为400℃,煅烧时间为4 h;无水FeC13与蒙脱土质量比为1:1制备M-Fe,CoC12.6H20与蒙脱土质量比为1:1制备M-Co。然后从工艺条件出发,对三种催化剂的催化活性进一步进行深入考察,确定M-Fe为活性最佳的催化剂,以其为催化剂对红球藻进行催化液化较佳工艺条件为:反应温度200℃、料液比(原料微藻与溶剂用量之比)为0.2 g·ml-1、反应时间为150 min、催化剂添加量为5.0 wt%。在此工艺条件下生物油产率可达68.9%,选择性高达99.4%。同时对所制得的生物油进行表征测试,发现对于上述反应体系:催化剂的使用有利于低沸点生物油的生成;催化剂的使用有利于酯类化合物增加、含氮化合物减少,生物油品质可得到大幅提升。根据测试结果,推测该反应体系下微藻催化液化可能的反应机理。2.对利用其它溶剂体系进行微藻液化制备生物油的工艺进行了探索和优化。研究结果表明,当反应溶剂为乙醇时:红球藻直接液化的较佳反应条件为反应温度220℃、料液比为0.2 g·ml-1、反应时间为180 min。在此工艺条件下的生物油产率为63.6%,选择性为86.9%;红球藻催化液化的较佳反应条件为:以M-Fe为催化剂、反应温度220 ℃、料液比为0.2 g·ml-1、反应时间为150 min、催化剂添加量为7.5 wt%。在此工艺条件下生物油产率为67.4%,选择性为92.2%。然后对利用甲醇-乙醇共溶剂体系进行微藻液化制备生物油的工艺进行了探索,确定红球藻催化液化制备生物油的较佳反应条件为:以M-Fe为催化剂、以甲醇与乙醇体积比为3:2的混合物为共溶剂、反应温度为220℃、料液比为0.2 g·ml-1、反应时间为60 min、催化剂添加量为5.0 wt%。在此工艺条件下生物油产率可达67.1%,选择性高达94.8%。与单一溶剂体系相比,甲醇与乙醇展现出良好的协同效应,在提升生物油产率的同时,也可大幅度提升生物油选择性,且可大幅度缩短反应时间。根据GC-MS分析测试结果,初步确定以甲醇-乙醇共溶剂体系进行红球藻催化液化,所得生物油主要组份是脂肪酸脂,酸类以及酚类化合物含量极低,生物油品质较高。