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微藻是一类在陆地、湖泊、海洋中广泛分布,能够进行光合作用的微生物。与传统生物质不同,微藻主要组成部分是蛋白质、脂肪和多糖;由于微藻养殖所需的耕地面积远小于传统木质生物质,因此,微藻柴油也被誉为第三代生物燃料。同时,微藻提脂制取生物柴油的过程会产生大量的微藻残渣,微藻残渣被当作一种低廉的生物质能源而被更多学者关注。与传统生物质不同,微藻和微藻残渣中含有大量蛋白质,使得藻粉和残渣中氮元素含量远高于传统生物质。藻粉和残渣中氮元素会通过生物燃料制取过程转移到生物燃料中,从而在后续利用过程中造成氮氧化物污染问题,因此,研究微藻和残渣在热解过程中的氮迁移规律具有重要意义。本文选取微拟球藻作为研究对象。首先,研究了微藻在热解过程中氮的迁移转化规律。实验在水平管式炉上进行,热解三态产物中氮平衡范围是81.4%-91.2%。研究结果表明,随着反应温度升高,藻粉中的总氮主要由焦中的氮向焦油和热解气中迁移,焦中氮元素含量逐渐降低,含氮官能团氨基强度随温度的升高而减少,并在400℃和500℃中发现氰键的吸收峰,表明在这两个温度下焦中含有腈类物质;焦油产率在500℃达到了最大值57.1%,随着温度的升高,焦油中的含氮物质由以酰胺类为主,慢慢向以杂环氮类(以吲哚类居多)和腈类物质为主转变;热解气中主要含有HCN、NH3和NO(600℃以后出现),随着温度的增高,HCN显著增加,表明原样中的氮随着温度的升高,更多地转化为HCN。其次,藻粉经过提脂过程和甲酯化过程发现,藻粉的脂肪是由饱和脂肪酸(C12-C16烷酸)和不饱和脂肪酸(十六烯酸和十八烯酸)组成,并在水平管式炉上对藻粉残渣进行热解。结果表明,随着温度的升高,残渣焦样的氮含量逐渐降低,但是略高于同等条件下藻粉焦样的氮含量。残渣热解焦油产率在400℃达到最高58.6%。在残渣热解焦油中,含氮物质主要是由酰胺、腈类、杂环氮类组成。在低温区间,这三类含氮物质在焦油中含量相近;随着温度的升高,酰胺类物质逐渐降低,腈类物质含量缓慢上升,杂环氮类(以吡啶吡咯类为主)含量明显上升。通过对比藻粉和残渣的热解实验结果,发现两者焦中含氮有机官能团变化趋势大致相同。油脂的存在主要影响三态产物产率趋势以及焦油中含氮物质类型。值得注意的是,油脂可以促进原料中蛋白质向酰胺类物质转化,同时,当没有油脂存在时,提脂藻渣中的氮更多地转化为焦油中吡啶吡咯类杂环氮物质。