[发明专利]一种利用有机固体废弃物产氢的方法

说明书

本发明属于有机固体废弃物资源化领域，提供一种利用有机固体废弃物产氢的方法，其特征在于包括以下步骤：将含有氢氧根的碱性物质和水按照1:10~20:1的质量比混合，获得碱性溶剂体系；将有机固体废弃物和碱性溶剂体系按照1:1000~2:1的质量比混合，在零下20~150℃条件下搅拌，获得有机固体废弃物溶液或者悬浮液；将产氢催化剂加入到有机固体废弃物溶液中，在光照和搅拌条件下进行产氢；反应结束后，回收未反应的剩余材料。本发明提供的方法不需要对生物质和塑料进行预处理，转化过程不需要额外的能量投入，可以在室温和自然光照条件下进行转化，产氢效率高，不会造成二次污染。

技术领域

本发明属于有机固体废弃物处理领域，具体地涉及一种有机固体废弃物产氢的方法。

背景技术

固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质，其中有机固体废弃物主要是指废弃的有机类物品和物质。从来源来看，主要有机固体废弃物包括农业有机废物（主要包括农作物秸秆藤蔓、畜禽粪便和水产废弃物等）、工业有机废物（主要包括高浓度有机废水、有机废渣等）、市政有机垃圾（主要包括园林绿化废弃物、市政污泥、屠宰厂动物内含物、餐厨垃圾等）三大类。

利用有机固体废弃物作为原料生产氢气是治理环境污染开发清洁能源的有效途径，但利用有机固体废弃物需要苛刻的反应条件和化学转化过程。例如，通过气化可以将生物质分解为包含氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的气态产品，并伴随着生物炭和生物油的生成，气化通常需要高达750 ℃的温度来分解有机结构。热解过程的效率低、能耗高且选择性较低，而且获得的气态产品、生物炭和生物油还需要进行一系列复杂的分离纯化和升级转化过程，进一步降低了转化效率和经济性。

利用生物质作为产氢的原料也是实现生物质资源化的有效途径。为了提高有机固体废弃物转化为氢气的经济性，可以采用太阳能替代热能输入。太阳能是一种可再生的能源，利用生物质衍生化合物作为原料光催化产氢已经有了大量的研究。最新研究证明，在KOH溶液中利用CdS/CdO_x量子点在可见光作用下直接催化未经过预处理的生物质和塑料分解产氢，但目前的产氢效率仍然很低（）。由于生物质在KOH溶液中的溶解度很低，限制了反应基质和催化剂之间的质量转移，极大地限制了氢气的生成速率。

设计新型光催化材料，通过调控组成结构和引入助催化剂等方式调控其溶解分散性能和光催化性能对实现生物质的高效光催化转化是非常必要的。与此同时，开发能在室温条件下高效溶解纤维素和半纤维素的碱性溶剂体系，有助于提高生物质与光催化剂的接触效率，从而进一步提升光催化反应的效率。此外，由于木质素会吸收光，这也是限制光催化反应效率的重要因素，通过木质素优先解聚获得高纯度的纤维素和半纤维素，也有助于进一步提升生物质分解产氢效率。

发明内容

本发明的目的解决传统有机固体废弃物产氢技术成本高、能耗高、效率低且选择性低的问题，提供一种光催化有机固体废弃物产氢的方法。本发明提供一种利用有机固体废弃物产氢的方法，其特征在于包括以下步骤：

将含有氢氧根的碱性物质和水按照1:10~20:1的质量比混合，获得碱性溶剂体系；

将有机固体废弃物和碱性溶剂体系按照1:1000~6:10的质量比混合，零下20~150 ℃条件下搅拌，获得有机固体废弃物溶液；

将产氢催化剂加入到有机固体废弃物溶液中，在光照和搅拌条件下进行产氢；

反应结束后，回收未反应的剩余材料。

所述的利用有机固体废弃物产氢的方法，其中，有机固体废弃物包括农作物秸秆、林业废弃物、餐厨垃圾、废弃塑料、纤维素、半纤维素、木质素、木质纤维素、单糖、氨基酸、多糖或有机酸。