[发明专利]一种微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法

说明书

本发明公开了一种微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法，具体为，将石英反应器放入微波室中，采用具有微波吸收性能及重金属吸附能力的载氧体，利用载氧体提供的晶格氧，实现修复植物的气化重整反应，获得高质量可燃合成气，同时实现部分重金属在载氧体以及残渣中的固化；使合成气流经活性炭固定床，实现对合成气中重金属的吸附脱除。本发明将微波加热应用于修复植物的化学链气化反应，并将碳化硅作为微波吸收剂，对修复植物加热均匀、升温迅速并节约能量；同时实现载氧体的解放，使其只负责供氧，不再负责传热。本发明通过对修复植物中重金属的高效捕集，获得高品质的合成气，实现土壤重金属修复植物的无害化、资源化利用。

技术领域

本发明涉及能源与环保领域中的重金属修复植物的热处理方法，尤其涉及一种微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法。

背景技术

植物修复作为消除污染土壤中重金属的新兴技术，在重金属治理领域迅速发展。但伴随着植物修复技术的大面积推广应用，修复植物的产后处理问题随之产生。如果处置不当，富集在修复植物中的重金属重新回到环境中，不仅会对环境产生二次污染，而且也会造成人力、物力以及财力的浪费。

传统的土壤重金属修复植物的产后处理方法包括压缩填埋法、焚烧法、堆肥法以及热解法等。这些技术经过多年发展，技术路线比较成熟，但都存在着一些不容忽视的问题。如，压缩填埋法所需成本低，但是需要占用大量的土地资源，而且会对周围环境造成二次污染；焚烧法虽然减量程度很高，但是投资运行费用高，而且存在烟气污染问题；堆肥法可以将修复植物变废为宝，但是处理周期较长，并且存在二次污染的风险；热解法处理修复植物可以得到可燃合成气或者生物油，但是产物的品质还需进一步提高。

化学链气化作为一种新兴的气化技术，将传统的一个反应器内的一步气化过程改为两个独立反应器内的两步过程，即燃料反应器和空气反应器中分步进行，并选用一种合适的氧化物作为载氧体，在两个反应器之间交替循环。在燃料反应器中，载氧体提供晶格氧供燃料气化，得到以一氧化碳CO和氢气H₂为主要成分的可燃合成气；而被还原的载氧体进入空气反应器被其中的空气氧化再生。与传统的气化技术相比，化学链气化工艺有效提高了气化效果；此外，化学链气化工艺避免燃料与空气直接接触，避免了燃料型NOx的生成，其中的载氧体还能够催化焦油裂解。当前，在生物质能领域，化学链气化因其节能、产气的双重优势已经引起广泛关注。

土壤重金属修复植物属于生物质的一种，因此以修复植物为燃料开展化学链气化处理具有技术可行性。此外，相比于传统生物制燃料化学链气化以合成可燃合成气以实现最大资源化利用为主要目标，修复植物化学链气化除了实现资源的有效利用，还需要实现无害化处理。目前，通过化学链处理土壤重金属修复植物具有以下不足之处：

(1)传统的化学链气化燃料反应器中的燃料的加热方式一般需要颗粒粉碎、搅拌或流化，热量往往从燃料外部向内部传递，且加热温度控制不及时，热效率低，不利于能量的节省，难以实现燃料在分子水平上进行加热，导致加热不均。

(2)传统的化学链气化方法中，载氧体既要负责传热，又要负责提供晶格氧，使载氧体使用寿命缩短，从而降低化学链气化工艺的效率。

(3)化学链气化氛围下重金属的迁移转化规律复杂，反应过程多变，由此造成重金属迁移转化机理比较复杂，如果不对合成气进行重金属脱除处理，极易造成重金属进入到环境中引起二次污染，也会造成产生的合成气难以有效利用。

发明内容

发明目的：本发明提供一种有效提高合成气产量和质量的微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物的热处理方法，该热处理方法加热均匀、控制方便且节约能源，以解决现有技术中存在的不足之处。

技术方案：本发明微波辅助化学链气化的土壤重金属修复植物热处理方法，包括以下步骤：