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污泥热解是目前实现污泥能源化利用的处置处理技术之一。污泥中含有丰富的碳氢结构有机物,采用热解技术能够获得气、液衍生燃料。由于污泥有机与无机组成复杂,其热解机理尚不十分明确。因此,对污泥主要有机结构体含碳官能团开展热解机制研究对促进污泥热解产品的靶向研发及技术发展有重要的研究意义和现实价值。本文以挥发份含量相对较高的城市生活污水污泥为研究对象,首先,运用傅里叶红外光谱技术（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分别检测污泥中官能团的存在形式和主要含碳官能团含量。结果表明:污泥在芳香结构700cm-1900cm-1,主要含氧基团1000cm-11800cm-1、烃类官能团范围1800cm-13000cm-1、羟基官能团3000cm-13600cm-1等四个红外波段均有明显吸收峰;经Peakfit分峰拟合至相关系数在R2>0.95,SE<0.01,确定定污泥中主要含碳官能团为:醚（C-O-C）、羧基（-COOH）、苯环（π-π*）和烯基（C=C）,其相对含量比约为14:5:7:24。然后,结合模型化合物构建原则和污水化学特性等,构建了四种污泥含碳官能团模型化合物分别为:间二甲苯,四氢呋喃,乙酸和环戊烯。采用热解仪-气相色谱-质谱联用技术（PY-GC-MS）对污泥原样和五种模型化合物不同温度下热解产物中含碳官能团开展定性与定量分析,全面探索热解过程含碳官能团的演变机制。研究结果表明:污泥热解过程有机物生成与演变可以分为三个阶段,在低温阶段（250℃-450℃）污泥热解产物中有机物种类较少,主要为羧酸类（-COOH）类物质,其热解产物总离子流图中峰面积占了52.6%;中温阶段（450℃-650℃）污泥热解产物中有机物种类更多,羧酸类物质质量占比降低至7%,芳香族和脂肪族物质质量占比均在10%以上;高温阶段（650℃-850℃）有机化合物产物种类趋于相似,其总离子流图中峰值减少。不同温度下污泥热解产物中官能团以苯环为主,其中芳香族占比达90%以上。模型化合物热解表明间二甲苯在中低温热解时其产物官能团基本不变,高温热解时,烯基占比上升至7%,苯环占比90%。四氢呋喃在中温阶段开始转化为不饱和脂肪族化合物和芳香族化合物。高温阶段官能团为烯基占18%,苯环占78%。乙酸热解中羧基从中温开始转化为烯基和苯环,同时产生少量醚键。环戊烯热解时烯基在低温时减少到15%,中温开始上升最后至高温达到25%,苯环占68%。按官能团配比的模型化合物热解产物中官能团的分布与污泥热解产物官能团分布趋势一致。最后综合污泥热解不凝气组分分析和热解残焦红外分析,发现在热解过程中污泥含碳官能团发生复杂的物理化学反应包括自由基生成反应、脂肪侧链断裂反应、官能团分解反应、裂解反应、脱氢反应、加氢反应、缩合反应、桥键断裂反应、缩聚反应、芳构化反应等。本研究揭示了污泥热解过程中含碳官能团的热解机理,为污泥热解技术的研究和发展与污泥热解产物的产品靶向生成控制奠定了理论研究基础。