根据我国的能源形势、当前的环境污染问题以及能源利用不合理现状,采用热解技术将污泥作为能源加以利用,受到了国内外学者的关注。由于污泥中蛋白质的含量较高,且氮主要以蛋白质的形式存在,氮在热解过程中会转化为NH3、HCN与HNCO等含氮气体,在空气中会氧化为NOx,进而对环境造成污染。这也限制了污泥热解技术的广泛使用,研究污泥在热解过程中氮的转换有利于推动清洁能源技术的发展。为研究污泥的微观结构特性,本文通过对污泥进行元素分析与表面官能团检测,得到氮的赋存形式,基于学者们的研究结论研究污泥中氮的转换机理,选取丙氨酸与丙氨酸酐作为含氮模型化合物。然后采用TG-FTIR实验验证含氮模型化合物热解过程中NH3、HCN和HNCO等,推测氮的转化路径,最后结合Gaussian09量子化学模拟软件模拟反应路径,对含氮气体产物的形成机理进行理论上分析。本文采用XPS(X射线光电子能谱)技术研究污泥中氮的主要赋存形式,结果表明:污泥中的氮主要包括有机氮与无机氮,其中有机氮中蛋白质所占比例最大,其次是吡啶氮和吡咯氮。在丙氨酸与丙氨酸酐的热解过程中,热解产物中含氮气体产物主要是NH3、HCN与HNCO,NH3的产率最多,随着温度的升高,三者产率也逐渐增加,当温度达到600℃以后,含氮气体产物的产率下降。根据热解产物与文献资料,对其热解路径进行推导,在反应的初期,丙氨酸分子通过脱水缩合反应形成丙-丙二肽,还可以通过脱氨反应生成NH3,二肽分子DKP的C-N键断键方式不同生成的产物也不相同。通过对含氮模型化合物热解过程进行量子化学计算,设计了三条主反应路径与一条次反应路径,综合考虑热力学与动力学分析,在丙氨酸热解过程中主要是以反应路径1为主,实验结果中也表明NH3位主要的产物,而HCN和HNCO也是主要的含氮气体产物,因此,在基于实验结果上设计的模拟路径,模拟得到的结果与实验结果能够较好的吻合。