【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开涉及环境保护和新能源的，尤其涉及一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法。
技术介绍
1、污泥水热气化制氢技术在污泥减量化、无害化以及资源化利用方面具有广阔的发展前景，但是伴随水热处理会产生富含有机质、氮、磷等的水相副产物。水相副产物的处理及资源化利用关系到水热技术的推广应用，目前对水相副产物的利用研究相对较少。通过光催化技术对水相副产物进行光热催化转化是实现该类废弃物高值化利用的一种重要途径，得到国内外学者的广泛关注。到2025年，可再生能源产氢量预计达每年10×104t以上，可减少co2排放量100×104t以上。光催化制氢因能耗较低、碳排放少等特点，成为绿色制氢的关键技术。此外，污泥水热气化后固相残渣中还含有大量的cu元素，可以用于制作负载催化剂的原材料，用于水相副产物光催化制氢反应。综上，通过热化学转化耦合光热催化转化可以实现污泥中有机质和无机组分的能源化和资源化利用，从而提升污泥能源化利用效率。
2、因此，以氢气作为主要清洁能源，高效清洁利用市政污泥，实现市政污泥有机和无机组分的能源化与资源化利用是非常有意义的。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供了一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，通过对污泥中有机组分的能源化和无机组分的资源化利用，提高市政污泥的能源化利用效率和整体制氢产率。
2、本专利技术提供了一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，包括如下步骤：
3、步骤1：通过水
4、步骤2：提取所述固相产物中的铜离子，以tio2为载体，制备cu/tio2催化剂；
5、步骤3：采用所述cu/tio2催化剂对所述液相副产物进行光热催化转化制备氢气。
6、优选地，所述步骤1：通过水热转化法对市政污泥进行气化产氢，包括：
7、a：将市政污泥和溶剂混合，倒入不锈钢高压反应釜中；
8、b：向反应釜中通入n2以置换反应釜中的空气，密封反应釜；
9、c：设置釜内反应温度及搅拌器转速，进行水热反应；
10、d：反应结束，降至室温后，用n2吹扫反应器，收集气相产物，直至充满500ml气袋；
11、e：将产物倒出后，真空过滤；滤液用去离子水定容至100ml，即为液相副产物；滤渣为固相副产物。
12、优选地，所述溶剂为乙醇与去离子水的混合液。
13、优选地，所述步骤2：提取所述固相产物中的铜离子，以tio2为载体，制备cu/tio2催化剂，包括：
14、a：用稀h2so4溶解滤渣，得到固液混合物，其中稀h2so4的浓度为1-5mol/l；
15、b：所得固液混合物进行固液分离后保留滤液，向所述滤液中加入0.5mol/l的naoh调节ph为6，抽滤得到富cu混合物，然后向富cu混合物中加入稀硫酸，对其进行溶解，抽滤分别得到滤渣和滤液；
16、c：向b中得到的滤渣中加入足量0.5mol/l的naoh、tio2和100ml 0.25mol/lna2so3溶液，振荡搅拌，离心分离后得到固相沉淀；
17、d：反复向沉淀中加入去离子水，清洗三次沉淀后离心分离以去除多余的na2so4，将最终得到的固相置于真空干燥箱中干燥；
18、e：将干燥后的块状固体研磨成粉末，过筛；
19、f：收集粉末至密封袋得到cu/tio2光催化剂；
20、优选地，所述步骤3：采用所述cu/tio2催化剂对所述液相副产物进行光热催化转化制备氢气，包括：
21、a：将所述液相副产物与甲醇按体积比3：2添加到光热反应釜中，加入50mg cu/tio2催化剂；
22、b：向反应釜中通入he以置换反应釜中空气，初压为0.5mpa；
23、c：设置釜内温度30-150℃，搅拌器转速设置为250r/min，升至目标温度后停留6h；
24、d：反应结束，降至室温后，打开排气阀，用he吹扫反应器，直至充满500ml气袋。
25、优选地，所述光热反应釜的光源波长为350-780nm，光强为300w。
26、本专利技术提供的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，该方法中首先通过对市政污泥热化学转化过程中固相副产物的回收利用，制备了一种cu/tio2光催化剂，该催化剂在光热催化中表现出良好的催化性能。
27、通过本专利技术的方法市政污泥水热气化产氢量达到6.35mmol，水热气化液相副产物光热催化反应中产氢量达到70.5μmol；以市政污泥为原料，通过水热气化-光热催化反应过程，单位质量市政污泥(含水率70％)产氢量达到6.24mmol/g；该过程有效利用了市政污泥固、液两相有机废弃物，提高了能源转化利用效率。
28、本专利技术提升了市政污泥有机和无机组分的综合利用效率，为实现市政污泥的高值化转化提供了新思路。
29、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术的公开。
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1.一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述步骤1：通过水热转化法对市政污泥进行气化产氢，包括：
3.根据权利要求2所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇与去离子水的混合液。
4.根据权利要求1所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述步骤2：提取所述固相产物中的铜离子，以TiO2为载体，制备Cu/TiO2催化剂，包括：
5.根据权利要求1所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述步骤3：采用所述Cu/TiO2催化剂对所述液相副产物进行光热催化转化制备氢气，包括：
6.根据权利要求1所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述光热反应釜的光源波长为350-780nm，光强为300W。
【技术特征摘要】
1.一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述步骤1：通过水热转化法对市政污泥进行气化产氢，包括：
3.根据权利要求2所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇与去离子水的混合液。
4.根据权利要求1所述的一种利用市政污泥全组分水热气化耦合光热协同制氢的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王智锐，李秉硕，杨天华，马英，王建，李润东，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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