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本文目的是合成Ni-BN/Al2O3催化剂并探究其在亚临界水中催化餐厨垃圾(如,纤维素、米饭、白菜、鸡肉及豆油)的气化效果。我国城市餐厨垃圾中每年产生9000多万吨,且餐厨垃圾中含纤维素(餐巾纸,蔬菜等),较易气化获得富含H2的气体产物,实现餐厨垃圾的能源化利用。在气化过程中常选用Ni/Al2O3催化剂,而氮化硼(BN)与Al2O3共存可以改变比表面积,活性组分分散性,提高催化剂活性。基于此,本文对餐厨垃圾的气化研究有:首先,选择纤维素作为餐厨垃圾模型化合物用于气化初步研究。对不同BN添加量的Ni-BN/Al2O3催化剂,BN的添加可以有效提高20Ni/Al2O3催化剂的催化活性,当负载3 wt.%BN时,H2的产率达到最大值的82.52 mol%,气化效率为86.86%,且水相产物中总有机碳(TOC)浓度最低,为28.15mg/L。此外,以20Ni-3BN/Al2O3为催化剂,还进一步对反应时间,反应温度,原料浓度等影响因素进行系统研究,结果表明在0.50 g纤维素,350℃和反应5 min的条件下,H2产率为82.71 mol%,是不添加BN的20Ni/Al2O3催化剂的1.34倍,无催化剂的45.95倍。其次,以20Ni-3BN/Al2O3为催化剂,对餐厨垃圾中不同成分(米饭、白菜、鸡肉、豆油)在350℃,0.50 g原料和反应5 min进行了气化研究。在所选择的几种餐厨垃圾成分中,米饭和豆油易于气化,其气化效率分别为40.76%和45.76%,氢气产率为17.48 mol%和44.51 mol%,而对于白菜和鸡肉的气化效果不佳。此外还研究了 10 wt.%鸡肉、20wt.%豆油、30wt.%白菜和40wt.%米饭作为餐厨垃圾的模拟物,其气化效率为13.39%,氢气产率为3.54mol%,这表明餐厨垃圾在亚临界水中可以气化,但气化效率一般。为了进一步提高气化效果,将反应条件提高到380℃和22.8 MPa(超临界水),就气化效率而言,与亚临界条件相比,米饭和豆油的气化效率提高了 45.88%和67.00%,而白菜和鸡肉的气化效率提高较少,分别只有18.83%和10.48%。在氢气产率上,豆油和米饭分别为74.55 mol%和23.00mol%,白菜和鸡肉提高较少,这表明白菜和鸡肉很难发生气化。而对于混合后的餐厨垃圾模拟物,气化效率提高到15.14%,氢气产率提高到6.63 mol%。所以提高反应温度和压力对餐厨垃圾的进一步气化是非常有必要的。最后,通过X-射线衍射(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR)、氨气程序升温吸附(NH3-TPD)、N2-吸附脱附(BET)对Ni-BN/Al2O3催化剂进行了系统表征和分析,发现不同BN添加量的Ni-BN/A12O3催化剂的气化性能与酸值、还原氢消耗量、比表面积成正相关。BN的添加有利于改变催化剂中Ni的粒径和提高其分散性,从而提高催化剂的催化活性。通过Scherrer公式计算出20Ni-3BN/Al2O3 在51.9。处的粒径比 20Ni/Al2O3 减小了 2.32nm,酸值增加了0.73 mmol/g,还原氢消耗量增加了 5.14 mmol/g。因此,Ni-BN/Al2O3催化剂可大大提高餐厨垃圾水热气化效率,而通过提高水热气化温度到超临界区间,可进一步提高餐厨垃圾气化率,为餐厨垃圾的处理提供新的资源化利用方法。