基于3A分子篩和TiO2載體的鈣基碳載體對(duì)污泥氣化的影響

張琪，汪根寶，李蒙，張磊，陳時(shí)熠，向文國(guó)

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基于3A分子篩和TiO2載體的鈣基碳載體對(duì)污泥氣化的影響

張琪1，汪根寶2，李蒙2，張磊2，陳時(shí)熠1，向文國(guó)1

（1東南大學(xué)能源熱轉(zhuǎn)換及其過程測(cè)控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210009；2中國(guó)石化南京工程有限公司，江蘇南京211100）

CaO具有良好的CO2吸收性能且對(duì)焦油裂解有促進(jìn)作用，可實(shí)現(xiàn)污泥氣化制取富氫氣體，是無害化處理污泥的一種方式，具有較好的應(yīng)用前景。本文以3A分子篩和TiO2為載體，分別對(duì)CaO進(jìn)行改性，制取了CaO-3A、CaO-TiO2和CaO-TiO2-3A三種碳載體，研究了不同溫度下其作為CO2碳載體對(duì)污泥氣化特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鈣基碳載體和氣化溫度對(duì)污泥氣化影響顯著，添加碳載體以及提高氣化溫度均有利于提高H2產(chǎn)量和污泥能量轉(zhuǎn)換效率；CaO-TiO2-3A性能表現(xiàn)優(yōu)越，氣化溫度650℃時(shí)，H2濃度高達(dá)84.2%，碳轉(zhuǎn)化率最高達(dá)46%；氣化溫度850℃時(shí)，H2產(chǎn)量和能量轉(zhuǎn)換率最高。研究表明，CaO-TiO2-3A碳載體具有優(yōu)越的污泥催化制氫性能。

污泥；氣化；氧化鈣；碳載體；廢物處理

作為污水處理廠的附屬產(chǎn)物，城市污泥的產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，如何有效而又環(huán)保地處理污泥引起了全球?qū)W者的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的污泥處理方法包括農(nóng)業(yè)堆肥、土地填埋和焚燒等，但都會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。近年來，熱解、氣化和濕式氧化等污泥處理技術(shù)發(fā)展迅速[1-2]。這些技術(shù)均致力于污泥的資源化利用，以從污泥中提取出可利用的合成氣或油，將廢棄物污泥變?yōu)楦咂焚|(zhì)的能源。

近年來，一種吸收氣化過程中產(chǎn)生的CO2制取富氫氣體的方法引起了廣泛的關(guān)注[11-14]，該方法通過吸收CO2使產(chǎn)氣中H2的濃度增加，同時(shí)可促進(jìn)氣化過程中水氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和甲烷重整反應(yīng)的正向進(jìn)行，有利于H2產(chǎn)量的提高，還可實(shí)現(xiàn)CO2的捕 集[15-20]。在氣化實(shí)驗(yàn)中常常用CaO作為碳載體來吸收CO2[21-22]。以CaO為碳載體的污泥氣化反應(yīng)過程還可實(shí)現(xiàn)熱量循環(huán)利用，其原理見圖1：反應(yīng)器1和2相連；反應(yīng)器1中進(jìn)行污泥的蒸氣氣化，其中CaO吸收氣化過程中產(chǎn)生的CO2，變?yōu)镃aCO3后輸送到反應(yīng)器2中進(jìn)行高溫分解；反應(yīng)器2中所需熱量來源于污泥氣化后得到的部分合成氣與氧氣燃燒放熱，2中得到的高溫CaO直接送回1中，CaO吸收CO2為放熱反應(yīng)，這兩部分的熱量可用來維持反應(yīng)器1中所需的溫度；反應(yīng)器1出口為富氫氣體，2出口為高濃度的CO2。

由于CaO的易燒結(jié)性以及CaCO3的高溫分解特性[23]使得CaO的使用增加了諸多限制。有研究表明，對(duì)CaO進(jìn)行焚燒或者用某種元素進(jìn)行改性處理等物理化學(xué)過程可以改變CaO的結(jié)構(gòu)特性，提高其在氣化過程中CO2的吸收性能，而對(duì)CaO進(jìn)行載體改性處理是一種被廣泛研究的有效方法。KIM等[24]制備了CaO-Ca12Al14O33-Ni作為催化碳載體用于吸收法制氫，實(shí)驗(yàn)碳轉(zhuǎn)化率在進(jìn)行了100個(gè)循環(huán)之后仍然在40%左右，結(jié)果表明對(duì)CaO的改性處理提高了其循環(huán)溫度性。孫榮岳等[25]通過在CaCO3上浸漬氯元素制備鈣基碳載體，提高了CaO的CO2吸收性能。吳嶸等[26]利用包硅改性納米碳酸鈣制備鈣基碳載體，其循環(huán)穩(wěn)定性及CO2吸收性能均優(yōu)于CaO。

圖1 CaO作為碳載體氣化反應(yīng)原理圖

3A分子篩具有較大比表面積、特殊骨架結(jié)構(gòu)且作為載體可提高添加劑的循環(huán)穩(wěn)定性[27]。TiO2也是可以改善物質(zhì)結(jié)構(gòu)的常用載體，且有研究證明，TiO2對(duì)有機(jī)物的降解有一定的催化作用[28]。本文采用3A分子篩和TiO2為載體，分別對(duì)CaO進(jìn)行了3A分子篩改性、TiO2改性以及二者聯(lián)合改性處理，制備得到的改性CaO作為鈣基碳載體用于污泥蒸汽氣化實(shí)驗(yàn)，研究了兩種載體對(duì)CaO在污泥氣化反應(yīng)中吸附性能的影響以及不同溫度下鈣基碳載體對(duì)污泥氣化產(chǎn)物的影響，以探索鈣基碳載體對(duì)污泥氣化制氫的促進(jìn)作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用污泥樣品是由上海市某污水處理廠提供，干燥處理后，經(jīng)過研磨篩分，得到粒徑為0.15～0.35mm的污泥顆粒，污泥的元素分析和工業(yè)分析結(jié)果見表1。

表1 污泥元素分析和工業(yè)分析

注：ad、ad、ad、ad分別表示水分、灰分、有機(jī)揮發(fā)分及固定碳。

1.2 碳載體制備

本實(shí)驗(yàn)用的所有試劑均為上海埃彼化學(xué)試劑有限公司提供的分析純?cè)噭?，呈粉末狀，其中氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%。

文中改性CaO是以3A分子篩和TiO2為前體，用濕式混合法制備而成[27]。對(duì)于CaO-TiO2-3A，先將5g 3A分子篩和5g TiO2加蒸餾水（12～16mL）配置成懸濁液，然后把40g CaO粉末逐漸加入懸濁液中，并不停地?cái)嚢?，直到形成均勻的粉末狀固體；然后將混合物在110℃下干燥2h，干燥完全后再將其置于馬弗爐中在600℃條件下煅燒2h，最后把得到的固體研磨篩分得到粒徑為0.1～0.15mm的鈣基碳載體。根據(jù)本文作者課題組前期的研究結(jié) 果[27，29]，制備的碳載體中CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%、3A分子篩和TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各10%，標(biāo)記為CaO-TiO2-3A。按照同樣方法制備得到了含有80%CaO和20%3A分子篩的碳載體，標(biāo)記為CaO-3A以及含有80%CaO和20% TiO2的碳載體，標(biāo)記為CaO-TiO2。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，其裝置流程如圖2所示。反應(yīng)器是直徑為50mm的不銹鋼管，并通過電爐對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，在反應(yīng)器的中間是放置樣品的容器；水蒸氣流量由注射泵控制，氮?dú)馔ㄟ^質(zhì)量流量計(jì)與水蒸氣混合后進(jìn)入反應(yīng)器；反應(yīng)生成的氣體先經(jīng)過4個(gè)冰浴中的冷凝管，前兩個(gè)冷凝管裝有二氯甲烷有機(jī)溶液，后兩個(gè)為空管，4個(gè)冷凝管用于可凝氣體的去除；冷凝處理后的氣體經(jīng)過除塵和干燥處理后最終由集氣袋收集，并采用美國(guó)Emerson氣體分析儀進(jìn)行離線檢測(cè)。

圖2 污泥水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

氣化實(shí)驗(yàn)在常壓下進(jìn)行，每次稱取4g污泥樣品，并均勻放置在反應(yīng)器恒溫區(qū)中的不銹鋼板上。實(shí)驗(yàn)水蒸氣流量設(shè)定為0.2g/min，氣化爐升溫速率設(shè)定為100℃/min，終溫停留時(shí)間為60min[30-31]。為了增加水蒸氣在爐內(nèi)與氣化產(chǎn)物接觸反應(yīng)的時(shí)間，氮?dú)饬髁枯^小，設(shè)定為0.1L/min，氣化反應(yīng)終溫分別設(shè)定為：650℃、700℃、750℃、800℃和850℃；實(shí)驗(yàn)所取碳載體中CaO的量與污泥中碳的摩爾比（Ca∶C）為1∶1；本文還對(duì)不同CaO添加量對(duì)氣化的影響進(jìn)行了研究。

實(shí)驗(yàn)主要分析氣體產(chǎn)物中CO、CO2、CH4、H2的體積分?jǐn)?shù)及H2產(chǎn)量隨反應(yīng)條件的變化，同時(shí)研究了碳載體對(duì)氣化產(chǎn)物中碳分布和碳轉(zhuǎn)化率的影響以及氣化反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換率，其計(jì)算公式如式(1)。

式中，syngas為氣體產(chǎn)物中碳元素的量，mol，包含反應(yīng)后被CaO固定在殘?jiān)械奶荚?；sludge為污泥原料中碳元素的量，mol。

式中，syngas為氣體產(chǎn)物的低位發(fā)熱量，kJ/L；為氣體產(chǎn)量，L；sludge為污泥的低位發(fā)熱量，kJ/g；為污泥質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 無碳載體時(shí)氣化溫度的影響

不添加碳載體時(shí)反應(yīng)器溫度對(duì)于污泥氣化產(chǎn)物有較大的影響，圖3為不同溫度下氣體產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)及氣體產(chǎn)量變化曲線圖。從圖中可以看出，溫度為650℃時(shí)氣體產(chǎn)物以CO2為主，伴有少量CH4和CO，且H2的體積分?jǐn)?shù)只有7.1%；隨著溫度的升高，H2濃度逐漸變大，CH4、CO和CO2的濃度均有所減小，850℃時(shí)H2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到最高值60.6%。氣體的總產(chǎn)量隨著溫度的增加也呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，850℃時(shí)，4種氣體總產(chǎn)量達(dá)到1.03L/g；這是因?yàn)闇囟鹊纳?，有利于污泥中有機(jī)物的揮發(fā)和裂解并產(chǎn)生更多的氣體，同時(shí)可促進(jìn)裂解產(chǎn)物與水蒸氣的反應(yīng)，如水氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和甲烷重整反應(yīng)的進(jìn)行，有利于H2的產(chǎn)生[32]。

2.2 鈣基碳載體對(duì)氣態(tài)產(chǎn)物的影響

CaO不僅能作為CO2的碳載體以制取富氫氣體并捕集CO2，而且對(duì)焦油的裂解也有一定的催化作用[33]。本文對(duì)比研究了CaO、CaO-TiO2、CaO-3A和CaO-TiO2-3A這4種鈣基碳載體對(duì)污泥蒸汽氣化制取富氫氣體的作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論如下。

2.2.1 不同CaO添加量對(duì)氣體產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)的影響

圖4為反應(yīng)溫度為650℃時(shí)，污泥中氣化產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)隨Ca∶C摩爾比的變化。隨著Ca∶C從0增加為0.5，CO2的體積分?jǐn)?shù)由49.7%明顯降至4.9%，H2的體積分?jǐn)?shù)由7.1%變?yōu)?0.6%；Ca∶C增大至1時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)繼續(xù)降至4.2%，H2的體積分?jǐn)?shù)增至72.8%；當(dāng)Ca∶C為1.5時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)降至3.5%，但H2的體積分?jǐn)?shù)反而降至63.3%，且CO和CH4的體積分?jǐn)?shù)對(duì)于Ca∶C為1時(shí)有所提高。

圖3 溫度對(duì)污泥氣化產(chǎn)物的影響

圖4 不同CaO添加量對(duì)氣化產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)的影響

添加CaO后CO2濃度大幅度減少，說明在650℃時(shí)CaO有較好的CO2吸收性能；且在Ca∶C小于1的范圍內(nèi)，隨著CaO添加量的增加，CO2的體積濃度逐漸降低。反應(yīng)過程中CO2的減少可促進(jìn)水氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和甲烷重整反應(yīng)的正向進(jìn)行，有利于H2的產(chǎn)生；Ca∶C為1.5時(shí)，H2濃度的降低可能是因?yàn)榇罅康腃aO與污泥混合阻礙了氣態(tài)產(chǎn)物與水蒸氣的接觸，從而減少了H2的生成。在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)Ca∶C為1時(shí)，污泥蒸汽氣化制取富氫氣體效果最佳。

2.2.2 CaO改性前后微觀結(jié)構(gòu)分析

圖5為CaO、CaO-3A、CaO-TiO2和CaO-TiO2- 3A的場(chǎng)發(fā)射式電鏡掃描圖，放大倍數(shù)均為50000倍，可通過對(duì)比觀察CaO改性前后微觀表面的變化。由圖5可知，相對(duì)于CaO，CaO-3A、CaO-TiO2和CaO-TiO2-3A均具有較明顯的孔結(jié)構(gòu)，且孔分布比較均勻。根據(jù)該4種碳載體的比表面積和孔容分析結(jié)果，CaO、CaO-3A、CaO-TiO2和CaO-TiO2-3A的比表面積分別為10.87m2/g、19.91m2/g、19.09m2/g和20.3m2/g；孔容積分別為0.043cm3/g、0.172cm3/g、0.1574cm3/g和0.184cm3/g。從微觀角度來看，在CaO中加入3A分子篩和TiO2之后使其結(jié)構(gòu)更趨于多孔性，尤其是對(duì)于CaO-TiO2-3A，結(jié)構(gòu)有較大改善。

2.2.3 不同溫度下碳載體對(duì)氣體產(chǎn)物分布的影響

在不同反應(yīng)溫度下，分別添加CaO、CaO-TiO2、CaO-3A和CaO-TiO2-3A作為氣化反應(yīng)的CO2碳載體，4種添加物對(duì)氣體產(chǎn)物的影響見圖6。

由圖6可知，在反應(yīng)溫度為650℃、700℃和750℃時(shí)，4種碳載體的添加使氣體產(chǎn)物呈現(xiàn)較一致的變化規(guī)律，且相對(duì)于無碳載體時(shí)氣體產(chǎn)物分布變化較大，均使CO、CO2和CH4的濃度下降，而H2的濃度得以大幅度提高。這種變化與CaO吸收法制氫的特性相符合[34]。其中在650℃時(shí)，添加CaO-TiO2-3A使H2的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)中的最高值，由無碳載體時(shí)的7.1%增至84.2%，CO2的體積分?jǐn)?shù)則由49.7%降至1.2%，添加CaO、CaO-TiO2和CaO-3A使H2的體積分?jǐn)?shù)分別增至72.8%、77.2%和82.9%，CO2的體積分?jǐn)?shù)分別降至4.2%、2.9%和1.5%。在650℃和700℃下，氣體產(chǎn)物中大部分CO2被碳載體吸收，使H2的濃度較高，說明在這兩個(gè)溫度下較適合采用吸收法制取富氫氣體。

圖5 4種碳載體的掃描電鏡圖像

圖6 碳載體對(duì)氣化產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)的影響

隨著溫度升至800℃和850℃，4種添加物對(duì)氣體產(chǎn)物分布的影響逐漸變小，CO2濃度減小較少，這是由于高溫下CaCO3易分解性。觀察800℃和850℃時(shí)，添加CaO使CO2的濃度較無碳載體時(shí)有所升高，說明在這兩個(gè)溫度下，CaO沒有展現(xiàn)吸收CO2的性能，而添加CaO-TiO2、CaO-3A和CaO-TiO2-3A時(shí)CO2的濃度均低于添加CaO時(shí)CO2的濃度，說明對(duì)CaO的改性在所有溫度下均提高了其CO2的吸收能力，改善了CaO作為碳載體受溫度限制的情況。另外，添加CaO時(shí)的CO和CH4濃度均高于H2的濃度低于無碳載體時(shí)的濃度，說明CaO在這兩個(gè)溫度下進(jìn)一步促進(jìn)了污泥中有機(jī)物的裂解，產(chǎn)生了更多的小分子氣體，但對(duì)裂解氣體與水蒸氣的反應(yīng)沒有明顯促進(jìn)作用。對(duì)比4種碳載體發(fā)現(xiàn)，添加CaO-TiO2、CaO-3A和CaO-TiO2-3A時(shí)CO和CH4的濃度均低于H2的濃度均高于添加CaO時(shí)的濃度，說明在高溫時(shí)對(duì)CaO的改性處理也提高了CaO對(duì)水氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和甲烷重整反應(yīng)的正向促進(jìn)作用，有利于H2的產(chǎn)生。

對(duì)比5個(gè)溫度下的氣體產(chǎn)物分布可以發(fā)現(xiàn)，添加CaO-TiO2-3A在5個(gè)溫度下氣化實(shí)驗(yàn)的CO2濃度均為最低，在本實(shí)驗(yàn)中，鈣基碳載體吸收CO2的性能由高到低依次為：CaO-TiO2-3A＞CaO-3A＞CaO-TiO2＞CaO。根據(jù)前節(jié)微觀結(jié)構(gòu)分析，3A分子篩和TiO2聯(lián)合改性CaO更大程度地改善了CaO的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，且兼具了3A分子篩和TiO2的特性，因此呈現(xiàn)出最優(yōu)的吸收性能。

2.2.4 不同溫度下碳載體對(duì)H2產(chǎn)量的影響

圖7為添加鈣基碳載體時(shí)H2的產(chǎn)量隨溫度的變化，可以看出，隨著反應(yīng)溫度的增大，無論是否添加碳載體，H2的產(chǎn)量都呈現(xiàn)增大趨勢(shì)；添加CaO后，H2的產(chǎn)量較無碳載體時(shí)有所增加；在5個(gè)溫度下，對(duì)CaO的改性處理對(duì)于H2產(chǎn)量的增加均有一定促進(jìn)作用，其中CaO-TiO2-3A對(duì)H2產(chǎn)量促進(jìn)作用最大，且在650℃、700℃和750℃時(shí)效果更為明顯，其次為CaO-3A和CaO-TiO2。

對(duì)比圖6和圖7，隨著溫度的升高，H2產(chǎn)量的提高和H2濃度的降低并不矛盾，因?yàn)樵?50℃和700℃時(shí)，鈣基碳載體的添加吸收了大部分的CO2，這同時(shí)促進(jìn)了CO和CH4與水蒸氣生成H2反應(yīng)的進(jìn)行，使得H2在氣體產(chǎn)物中所占比重較大；而750℃、800℃和850℃時(shí)，雖然H2的產(chǎn)量有所提高，但大部分CO2被釋放，使得H2濃度下降。

2.3 鈣基碳載體對(duì)產(chǎn)物中碳分布的影響

圖8為650℃時(shí)添加鈣基碳載體對(duì)氣化反應(yīng)三相產(chǎn)物中碳元素分布及碳轉(zhuǎn)化率的影響。碳轉(zhuǎn)化率由高到低依次為添加CaO-TiO2-3A、CaO-3A、CaO-TiO2、 CaO和不添加碳載體，碳轉(zhuǎn)化率最高為46%。添加鈣基碳載體后氣態(tài)C元素增多，焦油中C元素減少，而固態(tài)殘?jiān)蠧元素的量變化不大，說明鈣基碳載體一定程度上促進(jìn)了反應(yīng)中焦油的裂解，提高了氣體產(chǎn)量，催化焦油裂解的性能高低依次為：CaO-TiO2-3A＞CaO-3A＞CaO-TiO2＞CaO。

2.4 污泥氣化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)換率的變化

圖9為能量轉(zhuǎn)換率隨溫度的變化，可以看出，溫度的升高和碳載體的添加均有利于能量轉(zhuǎn)化率的提高。相對(duì)于空白實(shí)驗(yàn)工況，在650℃和700℃時(shí)，CaO的添加對(duì)能量轉(zhuǎn)換率有較大提高，而750℃、800℃和850℃時(shí)能量轉(zhuǎn)換率提高不明顯；CaO-TiO2、CaO-3A和CaO-TiO2-3A在所有溫度下均能大幅度提高能量轉(zhuǎn)換率，且CaO-TiO2-3A對(duì)能量轉(zhuǎn)換率的提高最為顯著。即從能量回收利用的角度來看，CaO-TiO2-3A性能相對(duì)最優(yōu)，且適用溫度范圍較廣。

圖7 鈣基碳載體對(duì)H2產(chǎn)量的影響

圖8 鈣基碳載體對(duì)產(chǎn)物碳分布及碳轉(zhuǎn)化率的影響

圖9 鈣基碳載體對(duì)能量轉(zhuǎn)換率的影響

3 結(jié)論

本文以CaO和對(duì)其進(jìn)行改性處理得到的CaO-TiO2、CaO-3A和CaO-TiO2-3A作為碳載體，對(duì)不同溫度下污泥在固定床反應(yīng)器中蒸汽氣化的影響進(jìn)行了研究，得到如下結(jié)論。

（1）隨著溫度的升高，H2的體積分?jǐn)?shù)逐漸增加，CO2、CO和CH4的體積分?jǐn)?shù)降低，且氣體產(chǎn)量逐漸增大，即溫度的提高有利于污泥氣化制取富氫氣體。

（2）鈣基碳載體的添加大大促進(jìn)了污泥氣化反應(yīng)，最高H2濃度在反應(yīng)溫度為650℃、添加CaO-TiO2-3A時(shí)獲得，為84.2%；而在溫度為850℃、CaO-TiO2-3A作為碳載體時(shí)H2產(chǎn)量最高。

（3）650℃下，添加CaO-TiO2-3A的氣化反應(yīng)碳轉(zhuǎn)化率最高，為46%；鈣基碳載體對(duì)焦油的裂解有一定的促進(jìn)作用。

（4）鈣基碳載體的添加均能提高污泥氣化反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換率，而CaO-TiO2-3A對(duì)能量轉(zhuǎn)換率的提高最為顯著，且溫度適用范圍廣。

（5）鈣基碳載體CaO-TiO2-3A的污泥氣化制取富氫氣體性能最優(yōu)。

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Effects of 3A molecular sieve and TiO2supported CaO on the gasification of sewage sludge

ZHANG Qi1，WANG Genbao2，LI Meng2，ZHANG Lei2，CHEN Shiyi1，XIANG Wenguo1

（1Key Laboratory of Energy Thermal Conversion and Control of Ministry of Education，Southeast University，Nanjing 210009，Jiangsu，China；2SINOPEC Nanjing Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 211100，Jiangsu，China）

CaO can be used to absorb CO2and to promote the tar cracking in sludge gasification to produce hydrogen-rich gases. Gasification of CaO-sewage sludge is a promising alternative technology to use sewage sludge and to reduce the secondary pollutions. In this work，3A molecular sieve and TiO2were used as the supports to modify CaO. Three CO2sorbents were prepared：CaO-3A molecular sieve，CaO-TiO2，and CaO-TiO2-3A molecular sieve. The effects of modified CaO as the CO2sorbents on the gasification of sewage sludge in a fixed bed reactor were studied at different temperatures. The experimental results showed that the increase of gasification temperature and the addition of the CO2sorbents could both promote the H2production and energy conversion rate. Among the three modified CaO CO2sorbents，CaO-TiO2-3A exhibited the highest H2yield and energy conversion rate. With the CaO-TiO2-3A sorbent，the concentration of H2reached 84.2% and the carbon conversion rate was 46% at 650℃. The experiments results showed that CaO-TiO2-3A appeared to have the best adsorption and hydrogen production performances.

sewage sludge；gasification；calcium oxide；absorbents；waste treatment

X703

A

1000–6613（2017）10–3697–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0238

2017-02-15；

2017-03-07。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51576042）。

張琪（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槲勰鄽饣幚怼?/p>

向文國(guó)，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：wgxiang@seu.edu.cn。