餐厨垃圾水热产有机酸制备环境友好道路融雪剂

中国．1j程科技论坛——城IjJ可持续发展研讨会餐厨垃圾水热产有机酸制备环境友好道路融雪剂金放呜曾旭恽俊霍志保(上海交通大学，上海，200240)摘要本文综述了水热转化餐厨垃圾等有机废弃物以及生物质产低分子有机酸，以及弄t3用所产有机酸割备环境友好型道路融雪剂的新进展。这些研究可望为资源的绿色、循环，有效利用，为环境、资源、能源的可持续发展开辟一条新途径。关锭词餐厨垃圾，水热转化，有机酸，融雪剂HydrothermalconversionoffoodwasteintoorganicacidsfortheproductionofenvironmentallyfriendlyroaddeicerFangmingJin，XuZeng，JunYun，ZhibaoHuoShanghaiJiaoTongUniversitY,Shanghai，200240AbstractKeywordsFoodwaste，hydrothermalconversion，organicacids，roaddeicer月lJ茜随着人类对化石能源的利用日益增加，新的替代能源以及可再生能源的利用也曰益受到重视。生物质能作为一种清洁能源，是石油、煤炭等化石能源的理想替代品。生物质能是通过植物光合作用将太阳能转化为化学能存在生物体内的能量，是一种可以依靠人类自身的能力进行生产的能源。与石油化工上最常用的热分解技术不同，目前生物质的转化方法还较多地依赖于效率还比较低的生物技术，如生物质发酵制各乙醇甚至较高级的醛、酮或醇，利用生物技术生物质制氢等；化学水解也一直是生物质转化的另一个重要途径。当前高温水中生物质的转化——即水热技术正以独特的优势逐渐在生物质转化特别是生物质降鳃与资源化方面的应用研究受到特别的重视。水热反应可广范定义为在高温高压水(一般温度为150—600。C，压力为2-50^IPa)中进行的反应。水作为一种有机溶剂的理想替代品具有显著的优势。例如：高温水的介电常数降低，分子间的氢键减弱，等温可压缩性提高，离子常数(Kw)比常温水几乎增加了3个数量级“。j。自1981年MIT提出超临界水氧化工艺以来，该工艺已被广泛应用于有机废物，包括农业废弃物、工业有机废弃物、生活垃圾和污泥的处理和处置，并获得了很好的效果。水热技术作为绿色环境友好的技术，可以将纤维素、木质素等生物质转化为甲酸，乙酸，乳酸等多种有机酸u。‘3。3。我们研究了用生物质废弃物水热转化所产乙酸、甲酸制备环境友好型钙镁融雪剂，并开发连续设备哺1’。本文将主要综述了这些研究的新进展。实验生物质水热产酸实验采用了～个不锈钢管式间歇反应器。反应器SUS316为外径3／8inch，壁厚1mrll，长1201／1111的不锈钢圆管，圆管两端分别用堵塞(SUS316，Swagelok，SS．600．c)密封，反应器的容积为5．7mL。加热系统采用了熔融盐浴系统。典型的操作过程简介如下：适量的反应物质和去离子水注入反应器。然后，反应器水平放置在一个事先加热至合适温度的盐浴锅内．水平振动反应器，以充分混合并利于热传递。设定反应时间后，将反应器从盐浴锅中取出，并立刻进行冷水浴以结束反应，为确保精度，所有的装载+振动和冷却步骤均由机械完成。反应时间定义为反应器在盐浴锅中的时间。为了操作的便利H202被用来作为氧化剂使用。氧的供给率定义为实际供氧量比理论上完全氧化样品中碳为C02时所需的氧量。详细内容可参看相关文献p。1⋯。反应后的液相产物中有机酸采用贝克曼公司的毛细管电泳仪与HPLC进行检测。HPLC采用两根中国工程科技论坛——城市可持续发展研讨会RSparkKC．811反相色谱柱(Shodex>串联的方式。本实验采用BeckmanP／ACEMDQ毛细管电泳仪对产物中的有机酸进行定量分析。电泳仪中石英毛细管柱(Beckman)长67cm，其中有效检测长度为50cm，内径为75“m。pH为8．10的铬酸钠缓冲液作为背景电解质。毛细管卡套温度为25。C，样品在水力模式下以0．5p．s．i．进样5S。样品在25kv的负电压下进行分离，同时在214nm(乙醇酸在pH为5．60使用邻苯二甲酸氢钾缓冲液，20kV，254nm条件)下进行间接光谱光度检测。对有机酸进行定量分析。有机酸产率(％)=(反应生成的有机酸含碳的摩尔数／纤维素原料的含碳的摩尔数)+100％。结果与讨论三日7K—0-'J’匕1．水热氧化产乙酸首先，为了明确水热氧化是否能大量地转化生物质成乙酸，在较宽范围的实验条件下，研究了各种废弃物或生物质废弃物进行了水热氧化实验m51。实验结果示于表1。从表1中可以看出，通过水热氧化能转化有机废弃物成乙酸，乙酸收率能达到11％～13％。从资源回收的观点出发，乙酸的收率应愈高愈好，然而，实验发现，对所有选择的有机废弃物来说。高于13