喜报|我院新增2023年度辽宁省优秀硕士学位论文1篇

作者: 时间:2024-04-17 点击数:

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按照辽宁省教育厅办公室《关于开展2023年度辽宁省优秀博士、硕士学位论文评选工作的通知》文件要求,经学院推荐,学校、省教育厅组织专家经过层层评审,我院2023届硕士研究生宋宏民(第一指导老师为李润东教授、第二指导老师为李秉硕教授)撰写的题为基于水相循环的污泥水热液化制清洁生物油研究获评辽宁省优秀硕士学位论文。目前,学院已经有6篇学位论文获此殊荣。

研究工作1:

论文在污泥水热液化制备生物油过程中,使用水相作为溶剂,显著提高了生物油的收率并降低水相的COD。论文提出了这一过程的作用机理可分为两阶段:

(1)第一阶段将水相中的轻有机物转化为生物油组分,直接导致生物油收率大幅上升以及水相的COD和回收率下降;

图1 循环次数对水相COD、回收率(a)和水相pH(b)的影响

(2)经历三次水相循环后进入第二阶段,水相中的轻有机物转化接近完全,部分氧元素也随之进入生物油中,生物油热值略微降低;固相中的P元素和水相中的N元素发生交换,膦酸类物质的含量上升并促进污泥中蛋白质的水解,进而保证了较高的生物油收率。

图2 水相循环提高生物油收率的不同作用机制

研究工作2:

将得到的生物油置于CO2反应气氛中进行提质,显著增加了小分子生物油的占比并降低生物油中酸类物质的含量。论文提出了以下反应机理:

(1)在生物油提质过程中,CO2会与碳链发生反应,使生物油分子裂解成质量更轻的产物,导致生物油中乙酸丙酯等小分子酯类物质的含量显著上升,生成分子量更小的生物油,同时也导致CO2气氛下的气体收率明显高于N2气氛。

(2)高温下CO2气氛抑制生物油大分子结焦生成更多固体残渣,从而保证较高生物油收率。

(3)CO2气氛下的生物油分子脱羧作用更明显,羧酸类物质含量相较于N2气氛更低。

图3 CO2气氛在生物油提质过程中的作用机制

研究工作3:

提取污泥HTL残渣中Fe、Al、Mg、Zn和Cu等金属离子制备成硫酸盐和硝酸盐催化剂,用于生物油的催化提质过程,发现硫酸盐和硝酸盐催化剂能有效降低生物油中N含量并促进生物油分子的脱氧反应。论文提出了以下反应机理:

(1)硝酸盐在低温下能够促进生物油的脱氧过程,并以N2或−N:…M2+络合物的形式加强生物油中N的脱除;

(2)反应过程中,SO42−主要以SO2的形式脱除,NO3−主要以N2的形式脱除;

(3)多金属硝酸盐的催化效果明显优于硫酸盐,且催化剂在低温下的效果明显优于高温。

图4 金属硝酸盐与金属硫酸盐催化剂在生物油提质过程中的作用机制

学院坚持把培养一流的研究生作为学科发展的目标。多年来,坚持以项目为牵引、导师为主体、产出为导向,打破学科专业藩篱,提出“融创相携,国际视野”能源环境领域研究生创新人才培养新模式。通过研究生导师团队模式、产学研模式、国内外学术论坛和学术交流制度,完善研究生培养过程,提高研究生培养质量,获辽宁省研究生教学成果特等奖1项、一等奖2项。



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