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在下坠床石英管式反应器中对徐州污水污泥进行快速热解实验,考察了热解温度和吹扫气体流量(SGFR)对热解产物产率和化学组成的影响,详细分析了热解生物油中的化学组成,系统考察了热解产物中氮的赋存形态,揭示了污泥快速热解中氮的析出规律。通过非等温热重分析方法分析污泥的热降解过程发现,Kissinger-Akahira-Sunose和Ozawa-Flynn-Wall模型计算出的活化能数值分别为196.57和196.04 kJ/mol。热重/质谱联用仪分析表明热解气中主要气体成分有H2O、CO、CO2、H2、NH3、NO、CH4和C2-C3。热裂解-气相色谱/质谱联用仪分析表明生物油中主要组成是含氮有机化合物(ONSs)、含氧有机化合物(OOSs)、脂肪烃和芳烃。在快速热解过程中,在热解温度为500 oC和SGFR为300 mL/min时生物油产率达到最大值45.3%(daf)。生物油的基本特征通过元素分析仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)分析。FTIR表明污泥有机质主要由蛋白质、脂质化合物、芳香族化合物和脂肪烃化合物组成。热解温度对生物油的化学组成影响较大,在相对较低热解温度(500 oC)下生物油中长链烷烃和烯烃、长链脂肪酸和酯以及脂肪腈和酰胺含量较丰富。高温下,脂肪族化合物和热不稳定性的OOSs容易分解为气体产物,而ONSs容易形成芳香族化合物,特别是含氮杂环。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,污泥中87.2%的氮存在于蛋白质中。GC/MS和FTIR分析表明生物油中氮主要是以含氮杂环、酰胺类和腈类形态存在。400 oC时,蛋白质中氮开始转化成气体氮和生物油氮;随着温度升高,生物油氮由于二次热裂解生成气体氮。当热解温度从400 oC升高到700 oC时,NH3、HCN、腈氮和含氮杂环产率逐渐增加,而酰胺氮逐渐减少。XPS分析得知,700 oC时,18.5%的氮残留在半焦中,半焦氮主要是以含氮杂环和质子氮形态存在。由于污泥中高的含氮特性,把生物油直接用作燃料油使用并不可行,但是可作为制备高附加值有机化学品的重要原料。利用丙酮作溶剂吸收污泥热解产物中的NH3可用于制备三丙酮胺,其最佳反应条件为使用NH4Cl催化剂在55 oC条件下反应约47 h。当热解温度从300 oC升高到700 oC时,最佳条件下三丙酮胺产率从24.6 mg/g增加到182.7 mg/g。本研究提供了一个从污水污泥中制备和表征生物油的基本方法,这有利于实现将污泥热解生物油用作清洁燃料和高附加值的化学品。