工程科学学报.第44卷.第1期：152-162.2022年1月 Chinese Journal of Engineering,Vol.44,No.1:152-162,January 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.17.003;http://cje.ustb.edu.cn 抗生素菌渣水热催化产油及其特性 郑子轩)，洪晨)四，李再兴2，邢奕)四，李益飞)，杨健”， 秦岩》，赵秀梅) 1)北京科技大学能源与环境工程学院，北京1000832)河北科技大学环境科学与工程学院，石家庄0500183)山西大学环境与资源学 院，太原0300064)华北制药集团有限责任公司，石家庄050015 区通信作者，洪晨，E-mail:hongchen000@126.com,邢奕，E-mail:xingyi@ustb.edu.cn 摘要探究了菌渣的水热液化转换成生物油燃料的过程.结果表明，抗生素菌渣在260℃、保留时间是135mi时.获得最 大的生物油产率(28.01%).通过6种不同的催化剂进行催化，加入催化剂后，生物油产率最大的是Na,C0,(36.06%)和 NOH(36.31%).碱催化的生物油的含氮化合物的质量分数在41.16%~49.74%之间，而酸催化产生的生物油含氮化合物的量 在57.62%~59.32%之间.通过调节催化剂Na2CO3、NaOH的添加量发现，在投加量为8%时，生物油含氮量均最低，Na2CO3 和NaOH催化产生的生物油组分的含氮化合物质量分数分别为29.12%和35.67%.在催化剂投加量为10%时.对氧的脱除效 果都最好，分别为32.12%和29.02%.此时产生的生物油的热值达到最大（达到33.3220和34.7320Mkg) 关键词抗生素菌渣：再生能源：燃料：催化剂：水热液化 分类号X799.5 Preparation and properties of bio-oil from the antibiotic residue by hydrothermal liquefaction ZHENG Zi-xuan,HONG Chen,LI Zai-xing?,XING Yi,LI Yi-fei,YANG Jian,QIN Yan,ZHAO Xiu-me 1)School of Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Environmental Science and Engineering.Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang50018,China 3)College of Environment and Resources,Shanxi University,Taiyuan3006,China 4)North China Pharmaceutical Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050015,China Corresponding author,HONG Chen,E-mail:hongchen000@126.com;XING Yi,E-mail:xingyi@ustb.edu.cn ABSTRACT Antibiotic residue,a kind of biomass,is classified as hazardous waste.However,it is considered a good biomass resource because it contains rich organic matter and bacterial protein with a calorific value equivalent to that of low-rank coal.The hydrothermal method uses high-temperature liquid water as the reaction medium and reactant,which has the characteristics of high energy,fast reaction speed,large material flux,convenient feeding,and high product separation efficiency,especially avoiding the evaporation of high water content of aquatic substances.Although bio-oil obtained from the noncatalytic hydrothermal process has a high calorific value,it exhibits negative characteristics,such as high oxygen and nitrogen and high viscosity,which makes it unsuitable for use as a fuel.Therefore,catalysts are needed to improve the quality of bio-oil.This paper investigates the hydrothermal liquefaction of bacterial residues into bio-oil under a retention time of 30-240 min at 220-300C.Results show that the maximum yield of bio-oil is 28.01%at 260C for 135 min.Catalyzed by six kinds of catalysts(HCOOH,CHCOOH,K2CO3,NazCO3,NaOH,and KOH),the highest yield of bio-oil is achieved with NaCO;(36.06%)and NaOH (36.31%).The content of hydrocarbons and their derivatives in the produced bio- 收稿日期：2020-09-17 基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目(FRF-TP-20-010A2)抗生素菌渣水热催化产油及其特性 郑子轩1)，洪    晨1) 苣，李再兴2)，邢    奕1) 苣，李益飞1)，杨    健1)， 秦    岩3)，赵秀梅4) 1) 北京科技大学能源与环境工程学院，北京 100083    2) 河北科技大学环境科学与工程学院，石家庄 050018    3) 山西大学环境与资源学 院，太原 030006    4) 华北制药集团有限责任公司，石家庄 050015 苣通信作者， 洪晨，E-mail: hongchen000@126.com; 邢奕，E-mail: xingyi@ustb.edu.cn 摘    要    探究了菌渣的水热液化转换成生物油燃料的过程. 结果表明，抗生素菌渣在 260 ℃、保留时间是 135 min 时，获得最 大的生物油产率（28.01%）. 通过 6 种不同的催化剂进行催化，加入催化剂后，生物油产率最大的是 Na2CO3（36.06%）和 NaOH（36.31%）. 碱催化的生物油的含氮化合物的质量分数在 41.16%～49.74% 之间，而酸催化产生的生物油含氮化合物的量 在 57.62%～59.32% 之间. 通过调节催化剂 Na2CO3、NaOH 的添加量发现，在投加量为 8% 时，生物油含氮量均最低，Na2CO3 和 NaOH 催化产生的生物油组分的含氮化合物质量分数分别为 29.12% 和 35.67%. 在催化剂投加量为 10% 时，对氧的脱除效 果都最好，分别为 32.12% 和 29.02%，此时产生的生物油的热值达到最大（达到 33.3220 和 34.7320 MJ·kg−1）. 关键词    抗生素菌渣；再生能源；燃料；催化剂；水热液化 分类号    X799.5 Preparation  and  properties  of  bio-oil  from  the  antibiotic  residue  by  hydrothermal liquefaction ZHENG Zi-xuan1) ，HONG Chen1) 苣 ，LI Zai-xing2) ，XING Yi1) 苣 ，LI Yi-fei1) ，YANG Jian1) ，QIN Yan3) ，ZHAO Xiu-mei4) 1) School of Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) School of Environmental Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China 3) College of Environment and Resources, Shanxi University, Taiyuan 030006, China 4) North China Pharmaceutical Co., Ltd., Shijiazhuang 050015, China 苣 Corresponding author, HONG Chen, E-mail: hongchen000@126.com; XING Yi, E-mail: xingyi@ustb.edu.cn ABSTRACT    Antibiotic residue, a kind of biomass, is classified as hazardous waste. However, it is considered a good biomass resource because it contains rich organic matter and bacterial protein with a calorific value equivalent to that of low-rank coal. The hydrothermal method  uses  high-temperature  liquid  water  as  the  reaction  medium  and  reactant,  which  has  the  characteristics  of  high  energy,  fast reaction speed, large material flux, convenient feeding, and high product separation efficiency, especially avoiding the evaporation of high  water  content  of  aquatic  substances.  Although  bio-oil  obtained  from  the  noncatalytic  hydrothermal  process  has  a  high  calorific value, it exhibits negative characteristics, such as high oxygen and nitrogen and high viscosity, which makes it unsuitable for use as a fuel. Therefore, catalysts are needed to improve the quality of bio-oil. This paper investigates the hydrothermal liquefaction of bacterial residues into bio-oil under a retention time of 30–240 min at 220–300 °C. Results show that the maximum yield of bio-oil is 28.01% at 260 °C for 135 min. Catalyzed by six kinds of catalysts (HCOOH, CH3COOH, K2CO3 , Na2CO3 , NaOH, and KOH), the highest yield of bio-oil is achieved with Na2CO3 (36.06%) and NaOH (36.31%). The content of hydrocarbons and their derivatives in the produced bio- 收稿日期: 2020−09−17 基金项目: 中央高校基本科研业务费资助项目（FRF-TP-20-010A2） 工程科学学报，第 44 卷，第 1 期：152−162，2022 年 1 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 44, No. 1: 152−162, January 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.17.003; http://cje.ustb.edu.cn