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干化污泥热解产物催化重整制氢的研究被Journal of Cleaner Production期刊接收发表
发布者: 刘银河 | 2023-11-28 | 649

2021年我国市政污泥(含水80%)产量达到7100万吨,日益增长的污泥给环保工作带来巨大压力,也对人体健康造成危害,现有的处理方法以填埋、堆肥和焚烧为主,存在效率低,容易引起二次污染的缺陷。热解被认为是一种清洁高效的污泥处理方法,具有减容减量、回收能量、固碳等优势。然而,热解产生的焦油容易堵塞、腐蚀气体输运管路,且粘度高、含有酸性和不稳定的化合物,直接利用困难。挥发分在污泥热解过程中以气态释放,其所含的H2CH4CO等小分子气体和气态焦油是良好的制氢原料,以热解过程释放的挥发分为原料催化重整生产氢气可实现资源循环利用,同时由于污泥的零碳属性可以实现制氢过程的零碳排放,对于助力我国实现双碳目标意义重大。

热解产生的污泥焦具有丰富的孔隙结构和表面官能团,含有大量FeCa等活性金属,也含有Al2O3SiO2等抵抗颗粒团聚而烧结的惰性组分。通过适当负载和调节活性金属含量,优化蒸汽配比,可获得良好的催化重整活性。此外,污泥炭催化失活后,可用作掺杂剂代替部分粘土或页岩,用于制造砖、水泥、混凝土等建筑材料。本文以污泥焦为载体负载Fe2O3CeO2等活性组分制备系列催化剂,考察其催化挥发分重整制氢和抗积炭特性。研究表明在800 ℃、水碳比为4:1的条件下的产氢量达到280.55 L·kg-1,积炭速率为较低的12.79 mg·h-1·gcat-1。同时通过多种表征手段分析催化剂结构与性能的构效关系,提出Fe2O3-CeO2/污泥焦催化挥发分重整反应机理。该复合催化剂的设计与开发对固体废弃物资源化利用具有参考价值,同时对抗积炭催化剂的开发提供指导。

本项研究以题为Hydrogen production and coke resistance characteristic during volatile reforming over Fe2O3-Ce2O3/sludge char catalyst”的论文发表于国际期刊“Journal of Cleaner Production”(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095965262303994X),论文第一作者为博士生王博,欢迎读者批评指正。