生物质热化学进程氮组分演化与源端调控获希望

 
 
生物质热化学进程氮组分演化与源端调控获希望  
 

10月15日，记者从中国科学院广州地球化学研究所获悉，近两年来，该所研究员王新明团队的詹昊博士及其相助者庄修政博士等人，聚焦氮组分含量较高的农业和家产生物质，理会了生物质热化学进程氮组分的演化与源端调控。相关研究颁发于《化学工程》《洁净出产》《燃料》《燃料进程技能》，并获授权国度发现专利1项和实用新型专利1项。

今朝，大气活性氮（NH3、NOx等）在影响大气情况变革、生态系统演化和民众康健安详等方面饰演日趋重要的脚色。“生物质燃烧”是大气活性氮的重要来历之一。研究生物质（出格是富氮含量种类）有界线燃烧进程燃料氮到大气活性氮的转化和调控，对指导生物质能洁净操作和大气活性氮区域轮回演化均具有重要现实意义。

詹昊暗示，燃烧进程大气活性氮的形成和演化与脱挥发分阶段燃料氮的漫衍、氧化阶段挥发分氮和半焦氮的转化因素相关。综合思量生物质燃料属性、燃烧供热局限、结尾处理惩罚投入等现实因素，对生物质而言，出格是富氮生物质，研究基于燃烧前降氮的大气活性氮控排机制和手段更为直接，也有须要。

基于上述配景，研究人员聚焦在氮组分含量较高的农业和家产生物质，存眷于与热能操作密切相关的热化学进程，对进程氮组分的演化和调控，举办了一系列研究，在源端（燃烧前）控氮思路方面取得一些新认识：

一是，定位于热化学的基本——热解进程，理会了典范农业和家产生物质源于燃料氮转化的大气活性氮组分形成机理，明晰了各组分的来历路径。NH3和HCN既是热解进程的主要大气活性氮组分，也是后续燃烧NOx的要害前体物，进程总产率程度在20~45 wt.%范畴，取决于生物质燃料氮范例（以胺、卵白质有机氮和无机氮为体系）的热不变性，也与热解差异阶段的进程参数条件相关。

二是，基于形成机理，探讨了干湿碳化预处理惩罚-热解联用手段，对燃料氮到大气活性氮组分转化的调控本领。发明对比直接热解，经干湿碳化后再热解，通过碳化预处理惩罚对燃料氮官能团的去除和不变机制，可调控热解历程中两阶段大气活性氮组分形成路径的强度，从而有效低落燃料氮到大气活性氮的转化。进而提出分级热转化制备低氮高值燃料（燃气和炭）的技能蹊径。

三是，基于形成机理，针对特定种类的富氮家产生物质（废弃人造板），通过综述热解进程各相氮组分特征及机能纪律，提出燃料氮向固液相氮富集，进而调控其向气相氮转化的研究思路。通过进一步的热转化研究发明：废弃人造板组分由于热不变性差别，使三相产品之于选择性热解泛起特征化纪律，表此刻三相氮组分上。气相氮为大气活性氮组分，通过干法碳化预处理惩罚可有效去除；固相氮组分（杂环氮）使固相产品泛起代价化潜力，表示出精采的吸赞同电化学机能。

研究人员依据多类碳化方法相关试验功效，提出了一种由废弃人造板制备富氮活性炭质料的要领，通过燃料氮组分代价化操作，是实现生物质热化学进程氮组分源端调控的新颖方法。该要领制备的富氮活性炭氮保存率可高达90%以上，比外貌积可至1500~1800 m2/g，对苯酚的吸附本领为500~700 mg/g，制成电极后其比电容为250~280 F/g。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.117706

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.05.122

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124727

https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106462