随着化石燃料的短缺和全球温室效应的不断恶化,发展可再生能源替代燃料已迫在眉睫,其中,生物质作为替代燃料的使用得到了迅猛地发展。热解、气化技术是将生物质转化为清洁燃料的最有前景的转化技术之一,然而,生物质热解气化除了获得有用的生物燃料之外,还会产生其他副产品,特别是可燃气体中的焦油,焦油的存在会限制生物燃气的后续利用,并且导致下游设备的污染、管路堵塞和腐蚀问题。因此,焦油的脱除对生物质热解/气化过程至关重要,目前还没有高效的脱除方式,因此亟待深入研究。微波与金属相互作用能够诱发放电现象并伴随产生等离子体与光催化效应,本文充分利用以上两种效应建立了一种高效催化转化焦油的方法。本文采用甲苯作为生物质焦油模型化合物,主要研究微波金属放电条件下甲苯的裂解、水蒸气重整及光催化降解特性,重点考察电极类型、气体流量、甲苯浓度、反应时间、水炭比(S/C)、锐钛矿型Ti02光催化剂等对甲苯转化效率和反应路径的影响。实验得出以下重要结论:微波诱导金属钨电极放电效果最佳,可以有效地将甲苯裂解为有用的气体(H2,C2H2,CH4)和固体碳,转化效率均在90%以上。载气流速、甲苯浓度以及反应时间均会对甲苯的裂解效率产生影响,随着流速/甲苯浓度的升高,甲苯的裂解效率先降低后升高。反应时间对甲苯裂解效率的影响主要表现在随时间不断积累的焦炭的热点效应,当焦炭积累到一定程度时会屏蔽微波影响金属放电,因此有必要对焦炭进行脱除。水蒸气的引入可以在放电区产生羟基自由基与活性粒子,并在一定条件下促进甲苯的转化,可以用于焦炭的脱除。在消炭效果和气体产物组成方面,引入的水蒸气与注入的甲苯中含有的碳元素的摩尔比(S/C)起着重要作用。在低浓度的甲苯(17-25g/Nm3)条件下最佳的S/C为1.7,高浓度的甲苯(154g/Nm3)条件下的最佳S/C为2,根据试验结果计算得出引入水蒸气后甲苯中超过80%的碳转化为了 CO和C02。此外,本文还针对微波金属放电产生的光催化效应进行了初步的探究,选择锐钛矿型二氧化钛作为光催化剂,进行了微波金属放电单独作用、微波金属放电协同光催化共同作用、微波金属放电水蒸气重整协同光催化共同作用于甲苯的试验。试验结果表明,该类型的二氧化钛可以利用微波金属放电产生的紫外光来协助催化分解甲苯。此外,放电气氛在放电光特性中起着重要的作用。与纯氮气和纯氩气相比较,氮气与少量氩气混合的混合气体有利于加强紫外线的发射。在微波金属放电和二氧化钛的协同作用下,可以将甲苯的转化效率从88.7%提高至98.4%,此时反应气氛中氮气与氩气的体积比为5。