湿藻油脂制备生物柴油的研究进展

利用含油量高、生长速度快及能净化环境的微藻转化制取生物燃料具备较大发展潜力,是实现“碳中和”和解决环境问题的有效途径之一。为了降低微藻制取生物柴油的能耗,利用湿法提取技术直接从湿藻生物质中提取油脂制备生物柴油成为研究热点,综述了传统细胞破壁提油酯交换法、原位酯交换法及新型水热破壁提油酯交换法3种湿藻油脂制备生物柴油的研究情况并分析了各自存在的问题。传统细胞破壁提油酯交换法需要有机溶剂提取油脂和酯交换两步实现生物柴油的制备,生产工艺复杂,生产投入较高。原位酯交换法可实现微藻生物质一步转化为生物柴油,但存在醇消耗量过大(酸催化原位酯交换)或高温高压能耗高(超临界醇原位酯交换)等问题。新型水热破壁提油酯交换法能够在不使用有机溶剂的情况下实现湿藻油脂的高效分离,但水热温度较高时油脂会与微藻其他组分反应导致油脂品质劣化,水热温度较低时难以有效破坏细胞壁导致油脂提取效率降低。绿色溶剂辅助水热法可有效降低水热温度并抑制副产物的生成,可提高湿藻油脂提取率。为实现湿藻油脂的高效、环保、低耗制备生物柴油,可进一步依托深共熔溶剂等创新绿色溶剂低耗高效绿色提取微藻油脂。

疏水深共熔溶剂在绿色化学工艺中的应用

疏水深共熔溶剂因制备简单、毒性低、热稳定性及生物降解性高,被认为是传统有毒有害有机溶剂和离子液体的潜在替代品。其良好的疏水性、高度可调的物理化学特性及其对有机和无机化合物的优异溶解能力可满足许多工业应用需求。疏水深共熔溶剂通过静电作用、离子交换和氢键的协同作用实现了对目标物的高效分离、定向催化和改性。该文总结了疏水深共熔溶剂的结构组成及其性能影响因素,综述了疏水深共熔溶剂在分离提取、气体污染物捕获、生物催化、材料改性及食品安全检测中的研究进展。疏水深共熔溶剂能够通过结构组成变化实现溶剂特性的定向调控,在宽pH范围内高选择性地提取了各种目标成分,简化了催化和改性的工艺过程,其高度的循环稳定性极大地减少了溶剂消耗量,在绿色化学工艺中展现出可替代传统溶剂的巨大潜力。但疏水深共熔溶剂各组分间的协同机制尚不明晰,仍需在后续研究中进一步阐明其作用机理,以期实现疏水深共熔溶剂的精准定制及高效应用。

基于DFT泛函方法的煤炭热化学利用机理研究进展

煤炭在我国现阶段一次能源消费中占据主导地位,煤炭清洁高效转化是构建我国清洁低碳、安全高效的能源体系的重要组成部分。通过量子化学可获取试验方法难以测定的过渡态电子结构及几何构型等关键信息,从微观层面揭示煤炭热化学转化中有机分子释放、迁移及转化过程,为煤炭的清洁利用提供理论指导。概述了煤的结构与反应性研究中常用的量子化学计算方法的特点和作用,总结了基于密度泛函理论方法在煤燃烧污染物脱除、煤气化、煤热解及煤液化等热化学转化机理研究中的应用。重点探讨了煤燃烧中NO_(x)及重金属污染物的脱除机理、煤焦气化反应的促进机制、煤热解中含氧官能团脱除机理及煤液化中的氢传递机理。目前基于密度泛函理论方法的研究能够有效揭示某种煤、某一方面的性质与其反应中所表现出的特征,但尚缺乏对煤分子结构系统全面的认知,随相关理论认识的进一步完善,将进一步发挥微观机理研究优势,为煤炭清洁转化利用技术的研究及应用提供借鉴。