随着社会发展,能源与环境问题已成为人类发展的关键环节,开发清洁、高效的新能源己成为世界的研究热点。污泥作为城市水处理后的副产物,其中含有大量可燃性有机成分,而污泥气化能有效将污泥转化为具有高热值的清洁能源气体,作为一种高效清洁的处理处置方式,污泥气化技术具有较好的发展前景。在污泥气化实验中,相比于其他气化介质,水蒸汽污泥气化过程中能源转化效率、合成气产率及合成气热值均较高。镍基催化剂在生物质气化中对焦油裂解具有较高的催化活性,同时其还有助于甲烷的重整和水煤气的变换反应,钢渣因其含有大量金属氧化物可促进焦油催化重整,使其成为一种廉价高效的催化剂。因此本文选用钢渣作为载体制备Ni基催化剂,并与污泥掺混在水蒸汽条件下进行气化实验研究。本文研究了Ni基负载钢渣催化体系下污泥气化产气特性。探究了采用浸渍法和机械化学法制备Ni基负载钢渣催化剂对污泥气化特性的影响,分析了Ni基负载率、水蒸汽流量和温度对污泥气化产氢效果的影响。通过傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪进行污泥及其气化焦炭的固体表征分析,探究污泥气化产气反应机理。（1）浸渍法制备Ni基负载钢渣催化剂对污泥气化实验表明,该方法可以将Ni基有效的负载在钢渣载体上,同时对原有钢渣的晶体结构损害较小。制取的Ni基钢渣催化剂对污泥催化具有较优的催化活性,其气体产率和H₂产率分别提高了39.216%和60.155%。Ni基的加入有效的促进了污泥焦气化解离生成更多的合成气,当Ni基负载率为20%时气体产率与H₂产率均达到最大,即0.781 m³/kg与15.724 mol/kg。当水蒸气流量为1 g/min时,H₂产率与H₂体积分数达均为最大,分别为15.724 mol/kg和45.096%。污泥气化过程中随着温度的升高,气体产率、气体低位热值和H₂产率均大幅度上升,当温度达到900℃时气体产率、低位热值、H₂产率和H₂气体体积分数达到最大,表明温度的升高能显著加剧污泥气化过程中有机质的分解。污泥添加催化剂气化后焦炭FTIR图谱中也印证了这一点,表现为特征吸收峰数量较少且强度较低。以上实验说明Ni基钢渣催化剂的添加主要是通过金属氧化物对污泥中有机质的催化裂解,促进焦油的裂解转化,强化污泥气化产气。（2）污泥添加机械化学法制备Ni基负载钢渣的催化剂气化实验中,当Ni基负载率为10%时,气体产率、H₂产率、可燃气体积分数和低位热值均达到最大,分别为0.683m³/kg、12.754 mol/kg、73.692%和8336.860 k J/kg,其中气体产率和H₂产率分别提高了14.789%和12.837%,同时在此负载率条件下CO和CH₄气体体积分数以及可燃气体积分数均为最大。但相比浸渍法制备催化剂的催化效果略差,原因可能是机械化学法制备过程对钢渣内部原有的晶体骨架结构造成了破坏,降低了其催化活性,不利于污泥气化产气。但机械化学法制备的催化剂在一定比列的Ni基负载率条件下可有效提高可燃气产率与气体低位热值。（3）对比两种方式制备的Ni基钢渣催化剂对污泥气化产物的分布特征,发现当Ni基负载率为10%时,机械化学法制备的催化气体产率优于浸渍法,但H₂产率低于浸渍法。当Ni基负载率升高到20%时,浸渍法制备所得催化剂对污泥气化效果优于机械化学法,H₂和CO体积分数分别提高了11.268%和10.256%。因此,基于污泥气化产富氢燃气为目的时,Ni基钢渣催化剂制备浸渍法要优于机械化学法。主要是因为浸渍法中的负载Ni基能促使污泥更多含有甲基和亚甲基的环烷烃或脂肪烃类化合物分解,进一步有效提高H₂产率。而机械化学法对原钢渣晶体的骨架结构造成了破坏,并与污泥混合气化后产生更多的SiO₂物质,而SiO₂物质会与Ni基在高温下发生团聚烧结,降低其催化活性。但浸渍法制备过程中高温焙烧促使NiO与钢渣载体中氧化铁形成晶尖石结构Ni-Fe-O氧化物,抑制高温下发生团聚烧结,有利于污泥气化产气。