【摘 要】
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城市剩余污泥的产量随着城市化进程的发展逐年增加,由污泥引发的环境污染问题已经成为当今社会可持续发展的重要制约因素。污泥碳材料的开发利用是基于资源化利用解决污泥问题的重要途径。本文针对污泥直接水热炭化制备的碳材料灰分含量高和碳含量低的问题,提出了热碱水解耦合水热炭化制备高碳低灰固体炭的技术。实验结果表明:污泥直接热水解时有机物溶解率在180℃可达到最高值39.09%,无机物溶解率在12.89%。调整
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城市剩余污泥的产量随着城市化进程的发展逐年增加,由污泥引发的环境污染问题已经成为当今社会可持续发展的重要制约因素。污泥碳材料的开发利用是基于资源化利用解决污泥问题的重要途径。本文针对污泥直接水热炭化制备的碳材料灰分含量高和碳含量低的问题,提出了热碱水解耦合水热炭化制备高碳低灰固体炭的技术。实验结果表明:污泥直接热水解时有机物溶解率在180℃可达到最高值39.09%,无机物溶解率在12.89%。调整水解p H至13时,有机物溶解率在水解温度150℃时就可达到最大值42.37%,相应无机物溶解率下降了63.37%。提高污泥水解含水率同时导致有机物与无机物溶解率增加。污泥在150℃下直接水解的水解液在220℃下炭化720 min时的炭化固体的灰分含量为44.46%,调整水解p H至13时,炭化固体的灰分含量降低至14.08%。降低水解温度至30℃时的热碱水解液的炭化固体的溶解性有机物成炭率高达50.97%,但其灰分含量也高达45.58%。将水解液p H调整至1在180℃下炭化720 min时,30℃时的热碱水解液的溶解性有机物成炭率与炭化固体的灰分含量分别下降至40.10%和9.14%,而150℃时的热碱水解液的溶解性有机物成炭率只有26.20%,但无机物成炭率与炭化固体的灰分含量显著降低到了1.53%和2.33%。水解液经炭化后炭化液中的酮类化合物含量显著增加。150℃热碱水解液在260℃下炭化720 min时,TOC转化率达到最大值47.4%,同时炭化固体的碳含量也达到最大值70.06%。炭化固体的表观形态呈现微球状,且具有更低的ID/IG值、H/C、O/C和（O+N）/C值,以及更低的脂肪族化合物结构和更高的无定形碳结构,而表面具有丰富的C-C/C-H/C=C、石墨-N、C=O和硫化物-S官能团。本文通过污泥热碱水解耦合水热炭化制备了高碳低灰的炭化固体,为污泥碳材料的资源化利用提供了实验基础,丰富了污泥资源化利用和高质碳材料制备途径。
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