杨家宽教授团队在Waste Management发表文章

2019年1月15日，杨家宽教授团队在Waste Management上发表了题为“（Xiao, K. K., Guan, R. N., Yang, J. K., et al.）Effects of red mud on emission control of NO_x precursors during sludge pyrolysis: A protein model compound study”的研究性文章，肖可可讲师和关若楠硕士为本文的共同一作，杨家宽教授和虞文波博士后为本文的共同通讯作者，Waste Management是固体废物处理处置领域的国际知名期刊，2018年影响因子为4.723，近5年影响因子5.262，文章报道了热解过程中蛋白质模型化学物中含氮官能团的迁移变化，对污泥中氮氧化物排放起到指导意义。

文章以含氮种类与污泥相似且结构简单的大豆蛋白作为污泥模型化合物，分别在温度为400、500、600、700和800 ^oC 开展热解实验。研究发现，赤泥促进了N在大豆蛋白热解残渣中的固定，抑制了N向焦油-N的转化，而促进了Gas-N的生成。进一步研究发现，赤泥添加比例越高，对N在残渣中的固定作用越明显，对NH₃和HCN释放的抑制作用更显著，同时有更多的无污染性N₂产生。根据对固相残渣的XPS分析以及焦油的GC-MS分析发现赤泥有助于促进残渣中腈-N、季-N这类较稳定含-N官能团的生成，同时抑制了焦油中胺-N化合物的分解。此外，分别向大豆蛋白中单独添加赤泥中的三种主要矿物成分Fe₂O₃、Al₂O₃和CaO，开展热解温度为400、500、600、700和800 ^oC 的热解实验。研究发现：Al₂O₃对热解过程中N转化几乎没有影响，但Fe₂O₃和CaO对此过程影响较大。综合以上分析结果，推测赤泥对于氮转化影响的作用机理主要包括三方面：（1）赤泥中的Fe₂O₃和CaO有助于污泥热解残渣中形态较稳定的固相-N官能团的形成，从而促进了N在热解残渣中的固定；（2）Fe₂O₃和CaO可以与残渣中N 发生反应形成间质性的氮化铁和氮化钙，通过这两种物质的不断分解和合成过程，可能使得更多的NH₃和HCN最终转化成了N₂和H₂，有效减少了NH₃和HCN的释放；（3）在热解温度为400-500 ^oC，主要是赤泥中Fe₂O₃抑制了热解焦油中胺-N化合物的二次裂解，而当热解温度高于500 ^oC时，赤泥中的Fe₂O₃和CaO均表现出对胺-N化合物二次裂解的抑制作用，相应的减少了杂环-N和腈-N 化合物的生成，从而减少了NH₃和HCN的释放。

全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.01.014

杨家宽教授团队长期致力于污泥处理处置与资源化研究，先后承担了国家自然科学基金项目（51708239，51508214，50804017），教育部科学技术研究项目（113046A），湖北省技术创新重大项目（2016ACA163）等项目，新获批的国家重点研发计划“村镇生活垃圾及其残余物低成本无害化填埋与渗滤液处理技术集成”（2018YFD1100604）将继续在生活垃圾处理处置及高值化利用方面开展研究。目前正在与武汉市排水公司、东江环保公司等企业开展产业化合作与推广。