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我国载人航天“三步走”正处于长期有人照料的空间站建设阶段,多人次、长周期的载人航天任务会产生大量的人因固废,这部分废物挤占了稀缺空间体积资源,增加了无用负荷;同时滋生细菌病毒等微生物,造成航天器的腐蚀,并释放有害气体,影响了航天员身体健康。目前仍采用货运飞船运输废物返回地球处理的方式,资源消耗比较大,成本比较高,不适合作为深空固废处理的方法,这就对空间固废的原位处理提出强烈需求。空间人因固废处理的目标是实现废物的减容、无害化和资源化,而热解技术是一种潜在有较大应用前景的空间固废处理技术。空间固废的特点决定了固体废物处理的方式。针对我国载人航天固废产生的节律,建立我国空间固废模型,是我国应对空间人因固废处理挑战的第一步。论文对我国载人航天固废的产生节律进行详细调研,以地面模拟载人封闭实验固废产生节律及国外固废模型为参考,建立了我国典型空间固废模型。在典型固废模型中,占比最大的为人体排泄废物和服装废弃物,所占比例分别为48.9%、23.4%。干燥后的典型混合固废模型中C、H、O、N元素的比例分别为42.45%、30.24%11.49%、15.73%。研究空间固废的组成性质及热解特性是固废减容处理和效果评估的基础。论文利用热分析法对九种典型空间人因固废及其混合固废模型开展了热失重特性及动力学研究。实验发现,各典型单组分固废的最大分解速率点集中在300℃～400℃,分解终温集中在600℃～700℃。模拟尿液的固体残留率最高,为24.5%,而其它单组分固废热解残留率基本在21%以下。九种典型固废热解反应的反应级数可以用0级或1级很好地进行描述,固废中PE所需活化能最大,为285.92 k J/mol,模拟粪便活化能最低,为93.3 k J/mol。混合固废模型热解时,固废初始分解温度降低至180℃,热解终温延长至850℃,固废残留率降低,仅为9.7%。其热解过程显示5个明显的失重温度区间,但并不是各单组分固废热解过程的简单叠加,混合物热解加权总活化能E’为122.7 k J/mol,低于单组分固废热解活化能线性叠加值。针对空间人因固废减容以及资源化的难点问题,论文对热解温度、升温速率及无机盐添加剂等工艺条件对固废模型热解产物气、液、固,重点资源气体的组成与分布、固废残留资源化的影响规律进行研究,以期建立并优化有利于减小空间固废体积、选择性生成资源气体CH4的最佳工艺条件,并结合热重质谱联用分析方法对固废热解过程的机理进行了初步探讨。针对固废模型热解三相产物分布规律,在300℃～900℃温度范围内,典型固废模型热解焦炭产率随着温度升高逐渐降低,最低为20.3%;热解气产率随温度先下降后上升,在900℃时达到最大值72.6%;热解焦油随温度先上升后下降。在5℃/min～40℃/min的升温速率范围内,升温速率对典型固废模型热解三相产物产率的影响并不显著,热解炭收率缓慢下降,但是基本维持在18.8%～25.1%之间,热解气产率缓慢升高,基本维持在56.3%～63.6%范围内。针对资源化气体分布规律,随热解温度升高,CH4、CO、C2H2及C2H4气体产率总体呈增加趋势,而CO2气体先降低后上升。随升温速率的提高,5种资源气体产率变化规律基本一致,先下降后增加。当升温速率为5℃/min,热解温度为800℃时,典型固废模型热解产物中CH4气体产率达到最大值5.5%。针对固废热解碳资源化规律,当热解温度为800℃时,固废热解碳比表面积最大,为117.155 m2/g,且焦炭主要以大孔和中孔为主。热解炭中除了含有机碳外,还含有一定量的N、P、K等无机营养矿物元素,在热解终温800℃时其含量分别为59.630 mg/g、0.335 mg/g及32.184 mg/g。针对无机盐的影响规律,无机盐K2SO4的引入导致混合固废的起始分解温度降低了100℃,且混合固废热解活化能明显减小,仅为143.04 k J/mol。热解气体产物中CO提高了11%,CO2增加了3.55%,CH4变化不明显,而C2H4显著下降了8%。此外,本论文利用TG-MS联用的方法对固废模型热解产气机制进行了初步探讨,实验发现,CO2、CH4、CO、C2H4及C2H2这5种典型气体在350℃、420℃、780℃这三个温度点析出量最大,与固废模型失重规律一致。论文建立了我国空间固废典型混合模型,并对混合模型的热解特性以及资源化工艺进行了研究,论文的研究结果可以直接应用于我国空间固废的处理。