【摘 要】
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由于生物质能源具有资源丰富、可再生、低污染、分布广泛、碳中性等优点,目前在诸多行业领域得到广泛应用。以我国制药行业为例,随着国内中医药业的迅速发展,典型的生物质中草药的生产和加工规模日益增加,但随之产生的中药渣的量也日益剧增,造成了一定的环境治理压力。将这种典型的生物质废弃物转化为具有高附加值的能源,再将其应用于工业生产中既能实现废弃物的处理处置,又能实现替代部分化石燃料,节约化石能源,减少对环境
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由于生物质能源具有资源丰富、可再生、低污染、分布广泛、碳中性等优点,目前在诸多行业领域得到广泛应用。以我国制药行业为例,随着国内中医药业的迅速发展,典型的生物质中草药的生产和加工规模日益增加,但随之产生的中药渣的量也日益剧增,造成了一定的环境治理压力。将这种典型的生物质废弃物转化为具有高附加值的能源,再将其应用于工业生产中既能实现废弃物的处理处置,又能实现替代部分化石燃料,节约化石能源,减少对环境的污染。通过热化学方法将中药渣合理地处理与利用,能够产生较好的环境效益和经济效益。由于传统生物质热解往往会产生较多的副产物,如焦油和CO2等,因此直接热解极大地限制了生物质热化学转化技术的工业化应用,生物质热解脱焦脱碳已经成为急需解决的关键性问题。本研究将Ni/Fe双金属活性组分引入到CaO/Al2O3双载体结构中,采用共沉淀法制备Ni-Fe/CaO-Al2O3复合催化剂,用于探究其对中药渣催化热解的影响机理,本研究考察了热解温度、催化剂种类以及热解方式对中药渣热解产物分布规律的影响。具体工作及结果如下:（1）中药渣热解过程中受温度和催化剂的影响比较大,尤其是在热解油断键重整形成小分子气态物质过程最明显。慢速热解情况下,600℃为本研究中热解对象-九芝堂六味地黄丸中药渣完全热解的初始温度,该温度下热解油几乎不含醛类化合物,性质比较稳定;原位催化热解实验中催化剂活性组分Fe对产CH4具有明显的效果,其相对含量在0Ni1Fe实验组最高达55.76%,Ni对产H2的作用比较明显,在1Ni0Fe实验组其相对含量最高达70.16%。CaO可使热解油中酸的相对含量减少,有效降低了热解油的腐蚀性,其深度加工制备化工原料潜能较大;异位催化热解实验中,Ni含量的增加可使热解油中O/C原子比值升高,热解油中大分子化合物越容易被转化为小分子气态挥发物;催化剂的使用很明显地使N、S元素固定在热解油中,有益于提升热解气的品质;1Ni0Fe实验组H2的相对含量比无催化剂组提高了 40.67%,所制备的催化剂表现出对H2具有较强选择性。（2）中药渣热解过程中催化剂的影响比较大,催化剂在催化裂解可挥发性物质时作用显著,在焦油分子的断键重整,小分子气体生成及其各组分的调节方面具有明显的优势。快速热解使得热解过程中脱氧反应更容易进行,热解油中芳香族化合物的相对含量高,可显著提高热解油的品质。800℃为中药渣完全快速热解时的最低温度,其有利于热解油中汽油组分（C6～C11）和液态轻烃组分（C4～C5）的生成,同时有利于热解气中可燃气组分的提升。原位快速催化热解实验中,1Ni1Fe实验组,热解气中可燃组分高达94.09%,燃气品质佳;原位快速催化热解还有助于热解油中芳香族化合物的生成,3Ni1Fe实验组芳香族化合物的相对含量高达98.84%,催化剂具有较好的改善热解油的品质的作用。异位快速催化热解实验中,催化剂的添加使得热解油中几乎只含有汽油组分（C6～C11）、柴油组分（C12～C20）,热解油燃料化利用潜能巨大;1Ni0Fe实验组中热解气的相对含量高达64.91%,其中可燃组分占91.78%,相较于无催化剂组提升了约4.08%,热解气品质提升明显。综上所述,使用过渡金属Ni/Fe作为活性组分,并将其引入到CaO/Al2O3双载体结构中,制备出的Ni-Fe/CaO-Al2O3复合催化剂在中药渣催化热解过程中对可燃气组分调节和焦油断键重整,实现脱氧提质等方面具有明显的效果,为中药渣资源化再利用研究提供了坚实的理论依据。
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