金屬催化劑對油漆板材催化熱解產物的影響

章佳文,陳欽冬,徐期勇

金屬催化劑對油漆板材催化熱解產物的影響

章佳文,陳欽冬,徐期勇*

(北京大學深圳研究生院環(huán)境與能源學院,廣東 深圳 518055)

研究使用CaCO3、CaO、Fe2O3、還原鐵粉、Na2CO35種金屬催化劑對油漆板材進行熱解,收集固、液兩相產物進行產率計算和檢測分析.結果表明,5種催化劑都有效提高了熱解固相產物的產率,CaCO3、Na2CO3以及還原鐵粉可以增加液相產品產率.鈦元素在所有催化熱解固相產物含量均較高,可能造成潛在的環(huán)境污染.熱解液相產物以酯類、酮類、醇類、酚類、酸類為主,并含有少量含氮類物質,CaCO3、CaO、Fe2O3、Na2CO3均可以減少液相產物中酸類物質的含量.CaCO3對于提升熱解固液兩相產物品質有較好作用.

金屬催化劑；油漆板材；催化熱解；產物分布；污染物質

我國城市木質廢棄物總量呈逐年上升趨勢,主要包括園林廢棄物、廢舊家具、木質包裝廢棄物等[1].大部分地區(qū)對城市木質廢棄物的處理采用焚燒或者填埋方式[2],在環(huán)境管理政策越發(fā)嚴格以及土地使用趨于緊張的情況下,實現(xiàn)木質廢棄物處理的無害化、資源化顯得尤為重要.熱解是木質廢棄物資源化處置的有效方式之一[3],通過熱解可以將其轉化為具有更高附加值的產品如生物炭、生物油、熱解氣[4-5].

據統(tǒng)計,我國每年的廢舊木質家具產生量約為6.0′107t,且有繼續(xù)增長趨勢[6].相較于成分較為單一的園林廢棄物,廢舊木質家具中通常含有油漆、膠黏劑等物質,其中常添加了一些金屬材料如TiO2、ZnO等[7].這些組分的存在可能會對熱解產物品質造成一定影響,重金屬可能殘留在生物炭中,造成一定環(huán)境危害.生物油中的含氮類物質被認為是潛在的環(huán)境污染物. Michael等[8]在廢舊家具熱解生物油中檢測到的含氮類物質種類最豐富,在油漆木板熱解生物油中占比最高.木質生物質熱解獲得的液相產物以含氧化合物為主,酸性較強,可能對設備造成腐蝕,因而限制了其推廣使用[9].

催化熱解被認為是木質生物質處理中一項非常有前景的技術,催化劑的加入可以調節(jié)三相產物產率,提高產品品質[10].常用的催化劑包括金屬氧化物、金屬鹽類、天然礦石、分子篩、復合型催化劑等[11],不同催化劑在熱解過程中的效果不盡相同.有研究表明使用CaO作為催化劑可以增加生物油中芳烴和烯烴含量[12],負載鐵元素能有效促進單環(huán)芳烴生成[13].金屬碳酸鹽類催化劑(如CaCO3、Na2CO3)可以提供較多的酸性位點,降低反應難度[14].本研究選用幾種常見易得的金屬物質作為催化劑,探究其對熱解固、液兩相產物產率以及性質的影響,以找到適用于油漆木板熱解的催化劑,為工業(yè)上應用催化熱解技術處理木質廢棄物提供參考.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

膠合板是使用最為廣泛的一種板材,在我國人造板產量中占比接近60%,并保持每年高速增長[15].膠合板主要由原木和膠黏劑組成[16].實驗采用膠合板(W)作為木質部分,按照油漆涂刷工藝在其表面先后涂刷水性丙烯酸底漆(P)和表面漆(F).原料的基本工業(yè)分析(GB/T 28731-2012)[17]、元素分析(PerkinElmer 2400, USA)以及重金屬含量如表1所示.涂刷完成的漆木板中3種物質的質量比為膠合板:底漆:表面漆為65:10:25.將得到的油漆木板剪碎成粒徑在1～2mm范圍內的小顆粒,作為熱解原料.實驗選用5種常用材料作為催化劑,包括CaCO3(AR,99%,<0.2mm)、CaO(AR,98%,<0.2mm)、Fe2O3(AR,99%,<0.2mm)、還原鐵粉(AR,99%,<0.2mm)、Na2CO3(AR,99.5%,0.30～0.45mm).在催化熱解實驗組,通過機械攪拌和振蕩使催化劑粉末與油漆板材顆粒充分混合,以保證實驗過程中兩者直接接觸.

表1 原料主要理化性質

注:*為差減法得到.

1.2 實驗設計

設定催化劑與油漆板材顆粒的質量比為1:10,準確稱取(0.50±0.01)g原料和(0.050±0.001)g催化劑,混合后放入石英反應器中進行原位催化.設置一組不添加催化劑的油漆板材單獨熱解實驗,準確稱取(0.50±0.01)g原料.熱解實驗裝置如圖1所示.將氣體流經管路連接完成后,向其中通入氮氣排除管路中的空氣,使反應在無氧條件下進行.待臥式管式爐升溫至550℃時,將石英反應器推入其中恒溫區(qū)間,氮氣流量設置為400mL/min,反應時間15min,每組實驗都至少進行2次平行試驗.

熱解結束后,反應生成的固相產物殘留在石英反應器中,液相產物被液氮冷凝在2個石英U型管中.通過反應前后石英反應器以及2個石英U型管的質量變化,在扣除催化劑質量后,以油漆板材質量為基準,計算2種產物的產率.固相產物產率計算公式為:

式中:為油漆板材質量,g;1為反應后石英反應器質量,g;2為催化劑質量,g;0為反應前石英反應器質量,g.

液相產物產率計算公式為:

式中:為油漆板材質量,g;1為反應后2個U型管質量,g;0為反應前2個U型管質量,g.

固相產物樣品收集在棕色玻璃瓶中,放于陰涼干燥處.液相產物用甲醇(色譜純)稀釋溶解,收集在帶聚4氟乙烯蓋的15mL棕色樣品瓶,并放置于-20℃冰箱保存以待測試.本研究選擇550℃作為熱解溫度,屬于中溫熱解過程,目標產物為固、液兩相.

圖1 實驗裝置示意

1.3 產物檢測方法

對熱解獲得的固相產物使用SEM(日本 Hitachi TM4000plus)-EDS(IXRF SYSTERMS Model 550i)聯(lián)用,分析檢測樣品表面形貌特征以及元素分布情況.應用全自動靜態(tài)化學吸附儀(美國Micromeritics ASAP 2020PLUS)分析固相產物的比表面積.對固相產物使用強酸消解,利用電感耦合等離子體質譜儀(美國Thermo Scientific ICAP RQ)檢測其中的重金屬含量.

對液相產物樣品使用GC(7890B,Agilent)- MS(5977B,Agilent)進行分析,色譜柱選用HP-5MS (30m×0.25mm×0.25 μm),高純He氣(99.999%)作為載氣.儀器升溫程序設置:柱箱初始溫度60℃,保持5min,以升溫速率5℃/min升至200℃,然后以15℃/ min升至300℃,并在該溫度保持5min.為降低溶劑峰對結果的影響,將溶劑延遲時間設置為6min.測試結束后使用NIST14質譜數據庫用于識別和鑒定液相產物中的化合物種類.

2 結果與分析

2.1 兩相產物產率

原料單獨熱解以及催化熱解實驗獲得的固、液兩相產品產率如圖2所示.原料單獨熱解的固相產物產率為23.3%,與其他相似原料的研究基本一致[18].相較于原料單獨熱解,添加催化劑后均提高了油漆木板的固相產物產率.使用的不同催化劑對固相產物產率無明顯差異,所有實驗組的固相產物產率都接近30%.其中使用CaO作為催化劑獲得的固相產物產率最高達到28.02%,而以Fe2O3為催化劑的實驗組固相產品產率則最低為25.4%.整體而言,本研究中采用的5種催化劑對于提高油漆木板的固相產物產率都有較好的作用.

圖2 催化熱解產物組成

原料單獨熱解的液相產品產率為49.5%,與其他文獻同溫度下的產率結果基本一致[19-20]與固相產物不同,5組催化熱解油漆木板實驗獲得的液相產品產率波動較大,不同催化劑的加入對液相產品產率有不同影響.由圖2可以看出,CaO、Fe2O3的添加都降低了液相產品產率,其中Fe2O3催化獲得的液相產品產率最低為43.9%,已有研究表明Fe2O3發(fā)生還原反應生成的Fe3O4是主要起催化作用的物質[21],其添加可以顯著提高熱解氣的氣量,并且對氫氣的生成有良好的促進作用[21].因此在生物質氣化技術中可以考慮選擇Fe2O3作為催化劑.而應用Na2CO3催化油漆木板則可以獲得較高的液相產品產率達60.8%,說明Na2CO3可以有效控制油漆板材中液相組分向氣體的轉化,從而明顯提高了固、液兩相產物產率.

2.2 固相產物性質分析

2.2.1 固相產物理化結構特性 通過圖3掃描電鏡的結果能夠直接觀察到原料以及催化熱解后固相產物的表面形貌特征.原料熱解的固相產物除了木質組分形成的熱解焦之外,還殘留有部分油漆熱解形成的焦結構,且與木質焦部分黏連在一起.與原料相似,5組催化熱解實驗獲得的固相產物都以木質焦形成的碳骨架結構為主,表面附著少量油漆熱解焦結構.除還原鐵粉外,CaCO3、CaO、Fe2O3、Na2CO3催化熱解的固相產物表面分布有細小的規(guī)則顆粒狀物質.對其進行EDX掃描分析,發(fā)現(xiàn)這4種固相產物中分別檢測到了Ca、Fe、Na元素且與顆粒狀物質位置對應,說明使用CaCO3、CaO、Na2CO3、Fe2O3進行原位催化,部分催化劑會分散在固相產物表面,而還原鐵粉可以與固相產物更好分離.

熱解油漆木板固相產物的比表面積如表2所示.在不添加催化劑的條件下獲得的固相產物比表面積最小,僅為54.66m2/g,催化劑的加入可以有效地增加其比表面積.CaCO3對提高固相產物比表面積的作用最顯著,達114.02m2/g,其次是還原鐵粉為111.37m2/g.由于CaO、Fe2O3、Na2CO3的顆粒度細,熱解過程中大分子的含氧化合物通過時受到阻礙,導致固相產物內部骨架坍塌,因此比表面積相比還原鐵粉和CaCO3較小[23].

2.2.2 固相產物中重金屬組成 4種重金屬中鈦元素在固體產物內的含量最高,為25000～36000mg/kg,其次是鋅元素含量為2000～4300mg/kg,這2種重金屬主要來自于油漆[7].據統(tǒng)計有48%的TiO2納米材料被應用在油漆涂料產業(yè)中[24],TiO2攝入人體后會在多種器官組織富集并損傷細胞DNA.國際癌癥研究機構(IARC)將涂料中的TiO2納米材料列入2B類(可能對人類致癌),目前的動物實驗結果表明2.25mg/(kg·d)為納米TiO2的安全閾值[25].因此油漆木板熱解固相產物中的鈦元素可能對人體造成潛在的健康風險.

圖3 熱解固相產物SEM-EDX結果

由圖4可知,CaO、Fe2O3、還原鐵粉中鈦元素的含量與原料熱解的固相產物基本持平或略高,其余2種碳酸鹽催化劑則降低了固相產物中的鈦含量,Na2CO3效果最明顯,含量約為2.47×104mg/kg.固相產物中鋅元素也主要來源于油漆的添加[7],原料組中的鋅元素含量最高(4.35×103mg/kg),而催化熱解產物中鋅含量均降低了約一半(2.06×103～2.54×103mg/kg).生物炭中鋅元素的最大限值為2800mg/kg[26],因此催化熱解獲得的固相產物中鋅元素含量均在安全范圍內.

對于金屬元素錳,添加催化劑的組別中所有固相產物錳含量都高于原料單獨熱解獲得的產物.尤其是Fe2O3實驗組中錳元素含量比原料組高出約3倍,達214mg/kg.有研究表明生物炭中的錳元素會促進其對土壤中As的吸附[27].與對錳元素的富集作用相反,研究中5種催化劑的添加都有效降低了銅在熱解固相組分中的含量.參照《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準》(GB 15618-2018)[28]所有樣品的銅元素含量均未超標.綜上所述,催化劑的添加可以降低大部分重金屬在固相產物中的富集,提高固相產物利用的可行性.熱解過程中重金屬大部分富集在固相產物中,其遷移轉化與金屬單質以及化合物的熔沸點密切相關[29].重金屬的存在形態(tài)以及熱解溫度同樣會影響其在固相產物中含量[30].催化劑的加入可能降低了部分重金屬元素的穩(wěn)定性,使其更容易揮發(fā),從而減少在固相產物中的富集.

表2 固相產物比表面積

圖4 原料及催化熱解固相產物中重金屬含量

2.3 液相產品性質分析

由原料以及催化熱解的液相產物GC-MS總離子譜圖(圖5a),可以看出總體上5種催化樣品的GC-MS譜圖中特征峰位置與原料熱解液相產物基本一致,并未出現(xiàn)特征峰消失或新增現(xiàn)象,說明催化劑的加入并未改變液相產物的組成成分.對應NIST14質譜數據庫獲得液相產物中各化合物分子式以及名稱,將其分為酯類、酮類、醇類、酸類、酚類以及含氮類物質,按照峰面積計算其百分比,此六類物質在液相產物中占比超過70%.液相產物的組分分布如圖5b所示.

含氮類物質在液相產物中的占比相對較為平均,總體占比較少,均低于15%.除Na2CO3中的含氮物質略高于原料外,其余催化劑的添加都有效降低了含氮物質的比例,其中還原鐵粉效果最明顯.添加Na2CO3的樣品液相產物中含氮物質約為13.5%,結合其較高的液相產率,說明Na2CO3可以促進氮元素在液相產物中的富集.液相產品中含氮物質通常被認為是潛在的污染物質,因此在產物利用方面存在一定限制.不同催化劑對各種類物質的生成有不同作用,相較于原料單獨熱解,還原鐵粉的加入可以降低酯類、酮類物質生成,促進醇類、酸類、酚類物質的產生.CaCO3和Na2CO3實驗組的液相產物中酸類物質顯著降低,醇類物質占比有所提高.堿金屬鹽類的添加可以促進木質素分解,生成含多種官能團的芳烴類化合物[31],并且減少酸類物質的生成[32],提升生物油品質.使用CaO和Fe2O3作為催化劑得到的液相產物中酸類化合物占比相較于原料同樣有下降,且有較多酯類物質生成.已有研究表明金屬氧化物催化劑,可以降低木質生物質熱解生物油的酸性,促進脫水反應[14].5種催化劑對油漆板材熱解液相產物組成有不同影響.除還原鐵粉外其余4種催化劑都有效降低了其中有機酸的含量,對于降低液相產物酸性,減少對儀器設備的腐蝕有積極作用,其中CaCO3在固相產物物化性能改善、液相產物含氮組分降低方面均有較強的優(yōu)勢.

圖5 液相產物物質分布及組成

3 結論

3.1 5種催化劑的添加都增加了熱解固相產物的產率,其中CaO作用最顯著,CaCO3、Na2CO3以及還原鐵粉可以有效提高液相產品產率.CaCO3和還原鐵粉可以顯著提高熱解固相產物的比表面積,其中鈦元素可能造成潛在的環(huán)境污染.

3.2 熱解液相產物以酯類、酮類、醇類、酚類、酸類為主,并含有少量含氮類物質.不同種類催化劑對液相產物中物質組成有不同作用,CaCO3、CaO、Fe2O3、Na2CO3均可以減少液相產物中有機酸含量.

3.3 綜合而言,CaCO3對油漆板材的固相和液相產物品質有更好的改善作用,而還原性鐵粉在反應后更容易與固相產物分離,有利于重復利用.

[1] 鄧建新,巫 桂,蘇凱琳,等.廣州市城市木質廢棄物資源化利用的初步探討 [J]. 再生資源與循環(huán)經濟, 2014,7(4):41-44.

Deng J X, Wu G, Su K L, et al.Primary discussion on resource utilization of urban wood-waste in Guangzhou [J]. Renewable Resources and Circular Economy, 2014,7(4):41-44.

[2] 易啟睿,任學勇,周 穎,等.城市廢棄木質材料熱裂解煉制能源化利用研究進展 [J]. 世界林業(yè)研究, 2017,30(2):56-61.

Yi Q R, Ren X Y, Zhou Y, et al. Research progress in energy-oriented utilization of urban waste wood material by pyrolysis refining [J].World Forestry Research, 2017,30(2):56-61.

[3] 姜媛媛,王 彥,段文焱,等.市政污泥熱解過程中重金屬遷移特性及環(huán)境效應評估 [J]. 環(huán)境科學, 2021,42(6):2966-2974.

Jiang Y Y, Wang Y, Duan W Y, et al. Migration and environmental effects of heavy metals in the pyrolysis of municipal sludge [J].Environmental Science, 2021,42(6):2966-2974.

[4] 安 青,陳德珍,欽 佩,等.生物炭活化技術及生物炭催化劑的研究進展 [J]. 中國環(huán)境科學, 2021,41(10):4720-4735.

An Q, Chen D Z, Qin P, et al. Research progress of biochar activation technology and biochar catalyst [J].China Environmental Science, 2021,41(10):4720-4735.

[5] 王 紅,夏 雯,盧 平,等.生物炭對土壤中重金屬鉛和鋅的吸附特性 [J]. 環(huán)境科學, 2017,38(9):3944-3952.

Wang H, Xia W, Lu P, et al.Adsorption characteristics of biochar on heavy metals (Pb and Zn) in soil [J]. Environmental Science, 2017, 38(9):3944-3952.

[6] Zhao J W, Tian D, Hu J G, et al. Evaluation of hydrothermal pretreatment on lignocellulose-based waste furniture boards for enzymatic hydrolysis [J]. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2020,192(2):415-431.

[7] Ingrid H, Tina K, Roland H, et al. Nanoparticles in facade coatings: a survey of industrial experts on functional and environmental benefits and challenges [J]. Journal of Nanoparticle Research, 2015,17(7):287.

[8] Michael A, Evan T, Alex D, et al. Characterization of solid and vapor products from thermochemical conversion of municipal solid waste woody fractions [J]. Waste Management, 2019,84:277-285.

[9] Dinesh M,. Charles U, Philip H, et al. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: a critical review [J]. Energy Fuels, 2006,20(3):848-889.

[10] Theodore D, Juan S. Catalytic fast pyrolysis: A review [J]. Energies, 2013,6(1):848-889.

[11] Bhoi P R, Ouedraogo A S, Soloiu V, et al. Recent advances on catalysts for improving hydrocarbon compounds in bio-oil of biomass catalytic pyrolysis [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2020,121:109676.

[12] Che Q F, Yang M J, Wang X H, et al. Aromatics production with metal oxides and ZSM-5as catalysts in catalytic pyrolysis of wood sawdust [J]. Fuel Processing Technology, 2019,188:146–152.

[13] Persson H, Duman I, Wang S, et al. Catalytic pyrolysis over transition metal-modified zeolites: a comparative study between catalyst activity and deactivation [J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2019, 138:54–61.

[14] 鄭志鋒,鄭云武,黃元波,等.木質生物質催化熱解制備富烴生物油研究進展 [J]. 林業(yè)工程學報, 2019,4(2):1-12.

Zheng Z F, Zheng Y W, Huang Y B, et al. Recent research progress on production of hydrocarbon-rich bio-oil through catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass [J].Journal of Forestry Engineering, 2019, 4(2):1-12.

[15] 秦 莉,劉喜宏,張忠濤.我國膠合板產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J]. 林產工業(yè), 2020,57(11):1-3,9.

Qin L, Liu X H, Zhang Z T, et al. Development status and trend of plywood industry in China [J]. China Forest Products Industry, 2020, 57(11):1-3,9.

[16] 呂大器,陸思華,邵 敏,等.典型膠合板制造企業(yè)VOCs排放特征 [J]. 中國環(huán)境科學, 2020,40(5):1924-1931.

Lv D Q, Lu S H, Shao M, et al. Emission characteristics of volatile organic compounds (VOCs) from typical plywood industry [J]. China Environmental Science, 2020,40(5):1924-1931.

[17] GB/T 28731-2012 固體生物質燃料工業(yè)分析方法[S].

GB/T 28731-2012 Proximate analysis of solid biofuels [S].

[18] 茍進勝,常建民.膠黏劑對木質包裝材料快速熱解特性的影響 [J]. 包裝工程, 2015,36(23):62-66.

Gou J S, Chang J M. Effects of UF resin on the fast pyrolysis of waste wood used in packaging engineering [J]. Packaging Engineering, 2015,36(23):62-66.

[19] Heo H S, Park H J, Park Y K, et al. Bio-oil production from fast pyrolysis of waste furniture sawdust in a fluidized bed [J]. Bioresource Technology, 2010,101:S91–S96.

[20] Günay ?, Ayhan ?, Erkan S. The pyrolysis characteristics of wood waste containing different types of varnishes [J]. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2016,40(5):705-714.

[21] Liu Q S, Ma W Q, He R X, et al. Reaction and characterization studies of an industrial Cr-free iron-based catalyst for high-temperature water gas shift reaction [J]. Catalysis Today, 2005,106(1):52-56.

[22] 龐赟佶,孟浩楠,陳義勝,等.Ca/Fe強化生物炭催化秸稈熱解揮發(fā)分蒸汽重整產氫 [J]. 農業(yè)工程學報, 2019,35(22):187-192.

Pang Y J, Meng H N, Chen Y S, et al. Biomass charcoal catalytic with Ca/Fe enhancing hydrogen production by pyrolysis volatile steam reforming [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019,35(22):187-192.

[23] 鄭云武,王繼大,劉 燦,等.改性HZSM-5催化生物質與塑料熱解制備芳烴和生物炭 [J]. 農業(yè)工程學報, 2020,36(17):190-201.

Zheng Y W, Wang J D, Liu C, et al. Preparation of aromatic and bio-char by pyrolysis of biomass and plastics catalyzed by modified HZSM-5 [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020,36(17):190-201.

[24] Hong F S, Yu X H, Wu N, et al. Progress of in vivo studies on the systemic toxicities induced by titanium dioxide nanoparticles [J]. Toxicology research, 2017,6(2):115-133.

[25] Ewa B, Dominik S, Patryk O, et al. Effects of titanium dioxide nanoparticles exposure on human health—A review [J]. Biological Trace Element Research, 2020,193(4):118-129.

[26] He L Z, Zhong H, Liu G X, et al. Remediation of heavy metal contaminated soils by biochar: Mechanisms, potential risks and applications in China [J]. Environmental Pollution, 2019,252:846-855.

[27] Eric F, Brian J R, Hans P, et al. Advances in research on the use of biochar in soil for remediation: a review [J]. Journal of Soils and Sediments, 2018,18(7):2433-2450.

[28] GB 15618-2018土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行) [S].

GB 15618-2018Soil environmental quality risk control standard for soil contamination of agricultural land [S].

[29] 丁冬冬,孫 晨,陳 彤,等.磷酸對八寶景天熱解過程中As、Pb遷移轉化的影響 [J]. 中國環(huán)境科學, 2020,40(1):320-328.

Ding D D, Sun C, Chen T, et al. Influence of phosphoric acid on migration and transformation of arsenic and lead during pyrolysis of Sedum spectabile [J]. China Environmental Science, 2020,40(1):320- 328.

[30] 傅 宇,張 鵬,任俊麗,等.熱解溫度對不同大型海藻基生物炭中重金屬特征的影響 [J]. 浙江大學學報(農業(yè)與生命科學版), 2020, 46(6):727-736.

Fu Y, Zhang P, Ren J L, et al. Effect of pyrolysis temperature on characteristics of heavy metals in different macroalgal biochars [J]. Journal of Zhejiang University (Agric. & Life Sci.), 2020,46(6):727- 736.

[31] 楊海平,陳漢平,杜勝磊,等.堿金屬鹽對生物質三組分熱解的影響 [J]. 中國電機工程學報, 2009,29(17):70-75.

Yang H P, Chen H P, Du S L, et al. Influence of alkali salts on the pyrolysis of biomass three components [J].Proceedings of the CSEE, 2009,29(17):70-75.

[32] 牛淼淼,楊佳耀,李 尚,等.生物質熱解制生物油及其提質研究現(xiàn)狀 [J]. 生物質化學工程, 2018,52(5):55-61.

Niu M M, Yang J Y, Li S, et al. Review on biomass pyrolysis for bio-oil and upgrading research [J]. Biomass Chemical Engineering, 2018,52(5):55-61.

Effects of metal catalysts on pyrolysis products of painted plywood.

ZHANG Jia-wen, CHEN Qin-dong, XU Qi-yong*

(School of Environment and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055, China)., 2022,42(2)：770～776

Five catalysts, including CaCO3, CaO, Fe2O3, iron powder and Na2CO3were used as catalytic agents in the catalytic pyrolysis of painted wood. Solid and liquid products of pyrolysis were collected separately for yield calculation and products characterization. The results showed that all five catalysts effectively improved the yield of solid products. In addition, CaCO3, Na2CO3and iron powder also increased the yield of liquid products. The content of titanium in all solid products was in a high level, which may cause potential environmental pollution. The liquid products of pyrolysis mainly included esters, ketones, alcohols, phenols and acids, and a small amount of nitrogen-containing substances. The introduction of CaCO3, CaO, Fe2O3and Na2CO3could reduce the content of acids in the liquid products. In summary, CaCO3was more efficient at improving the quality of both solid and liquid pyrolysis products.

metal catalysts；painted plywood；catalyticpyrolysis；product distribution；pollutants

X705

A

1000-6923(2022)02-0770-07

章佳文(1998-),女,湖南婁底人,北京大學深圳研究生院碩士研究生,主要從事固體廢棄物資源化處理研究.

2021-06-20

國家重點研發(fā)計劃(2018YFC1902903)

* 責任作者, 副教授, qiyongxu@pkusz.edu.cn