重金属超富集植物“水热液化”后处理基础研究

随着重金属污染土壤的植物修复技术进入产业化实施阶段，植物修复产物的后处理问题变得越来越突出。目前的处理方法存在"二次污染环境、重金属分离率低、能源化利用率不高"等缺点，尚未形成一种减量化、无害化及全量资源化利用的共性技术。本研究以重金属超富集植物茎叶收获物为研究对象，以重金属高效分离及产出优质生物油为研究目标，开展重金属超富集植物"水热液化"后处理基础研究，考察重金属超富集植物水热分解机理；探索重金属超富集植物水热液化规律；明确生物油分级分离及酯化改性条件。通过这些研究拟揭示重金属超富集植物的水热分解规律、重金属溶出机制及生物油转化特征；确定优化实验参数和调控措施；形成重金属超富集植物"水热液化法"后处理技术原型，为植物修复产物的减量化、无害化、资源化及能源化利用提供理论依据。本研究的开展将促进重金属高效分离及生物质能源清洁利用技术的开发，进一步推动我国有机固体废弃物资源的清洁循环利用。

随着重金属污染土壤的植物修复技术进入产业化实施阶段，植物修复产物的后处理问题变得越来越突出。目前的处理方法如焚烧法、堆肥法、压缩填埋法、高温分解法、灰化法、液相萃取法等尚存在“二次污染环境、重金属分离率低、能源化利用率不高”等缺点，还未形成一种减量化、无害化及全量资源化利用的共性技术。本项目以蜈蚣草、垂序商陆等重金属超富集植物茎叶收获物为研究对象，以重金属高效分离及产出优质生物油为研究目标，开展了重金属超富集植物的“水热液化”后处理基础研究，考察了重金属超富集植物水热分解机理；探索了重金属超富集植物水热液化规律；明确了生物油分级分离及酯化改性条件。. 研究结果表明，“水热液化”优化条件下蜈蚣草茎叶收获物中99%以上的主要重金属可分离到水溶液中、83.76%的生物质转化成粗生物油，通过萃取-蒸馏后，生物油收率68.51%；垂序商陆茎叶收获物经“水热液化”处理后，重金属分离率97%以上，86.24%的生物质转化为粗生物油，通过萃取-蒸馏，生物油收率68.22%；东南景天茎叶收获物经“水热液化”处理后，86.24%的生物质转化为粗生物油，通过萃取-蒸馏，生物油收率68.22%，97.47%的铅、98.55%的锌从东南景天中分离进入水溶液。GC-MS分析结果表明，所得到的生物油主要含苯类、酮类，醇类、酚类、烃类、烯类及酯类等有机物。蜈蚣草、垂序商陆、东南景天制得的生物油能量密度分别较原生物质提高提高1.7倍、1.91倍和1.67倍；对垂序商陆水相生物油进一步开展的催化酯化研究结果表明，在优化条件下，92.77%的羧酸类有机物转变为其它有机物，生物油酸度明显降低；对蜈蚣草环己烷相生物油进行催化加氢研究结果表明，在优化条件下，改质生物油中苯环类有机物降低78.23%，烷烃类有机物增长2.81倍，苯环类有机物减少，热值提高，可以直接作为生物燃油使用。 . 已开展的研究工作揭示了重金属超富集植物的水热分解规律、重金属溶出机制及生物油转化特征；确定优化了实验参数和调控措施；形成了重金属超富集植物“水热液化法”后处理技术原型，为我国重金属超富集植物修复产物采用“水热液化”进行减量化、无害化、资源化及能源化利用提供了理论依据，促进了重金属污染土壤植物修改产物重金属分离及生物质能源清洁利用技术的开发，可进一步推动我国有机固体废弃物资源的清洁循环利用。