有机废物水热转化设备与技术研究进展

热驱动的水热转化技术是一种典型的热化学反应工程技术。该技术可在治理有机废物的同时回收有价资源,是实现双碳目标的重要途经。本文以有机废物为对象,首先梳理了水热技术的整体发展脉络,介绍了水热转化技术在有机废物转化中的典型类别和特征,并阐述了亚临界水和超临界水的性质;随后回顾了水热转换设备的发展,强调了工程应用中的典型水热转化设备并分析了设备研发中需注意的潜在问题;分析了水热转化技术在有机废物治理和资源回收上的典型案例。最后对有机废物水热转化现存挑战作出分析,指出实际环境中复杂水质引发的设备腐蚀、特定产物所需高效催化剂的研制、过程污染物的产生和难以协调的技术经济可行性仍是该技术的制约条件。本文旨在为有机废物水热转化工程实践提供理论和技术参考。

MnO_(x)@TiO_(2)常压催化湿式空气氧化硫代硫酸钠

应用MnO_(x)@TiO_(2)催化剂在常压条件下催化湿式空气氧化高浓度硫代硫酸钠,分别考察了空气气量、反应温度和反应时间对高浓度硫代硫酸钠转化率的影响,并采用XRF、XRD、XPS、NH_(3)-/O_(2)-TPD、H_(2)-TPR、BET对使用前后的催化剂进行了分析和表征。结果表明,通入空气中的氧气含量在过量的情况下,气量对硫代硫酸钠的转化影响不大。硫代硫酸钠的转化率随着反应时间的增加而升高;在65~85℃内,硫代硫酸钠的转化率先增大后减小。使用Mn负载质量分数为2%的催化剂,使用硫代硫酸钠为模型底物,当S_(2)O_(3)^(2−)质量浓度为10000 mg·L^(−1)时,最佳反应条件为气量50 mL·min^(−1)、反应时间25 h、反应温度75℃,硫代硫酸钠转化率可达到96%。催化剂表征结果表明,MnO_(x)@TiO_(2)表面存在多种形态的锰氧化物,其中主要活性成分为Mn_(2)O_(3),硫代硫酸钠的氧化过程伴随着催化剂表面Mn^(3+)到Mn^(2+)的电子转移。同时,MnO_(x)@TiO_(2)表面的各种锰氧化物为S_(2)O_(3)^(2−)与O_(2)之间的电子转移提供了更多位点,而这种电子转移也导致催化剂表面氧缺陷的增加。这些结果证明了MnO_(x)@TiO_(2)常压催化湿式空气氧化硫代硫酸钠的可行性,为含硫废碱液高效、经济的预处理技术的开发提供了可能性。