你可能不知道，我国每年产生的城市污泥超9000万吨（按80%含水率算）。这些污泥直接焚烧不仅污染大，还浪费其中的“潜在资源”——氮元素。氮是制造医药、化工原料的重要成分，但传统热解技术中，污泥里的氮容易以氨气等气体形式跑掉，真正留在生物油里的含氮化合物少之又少。我国安徽工业大学团队在《Frontiers of Chemical Science and Engineering》期刊上公布了一项突破：用“溶剂萃取+催化热解”两步法，让污泥提取物热解后，生物油里的含氮化合物产量提升了9.45%，为污泥“变废为宝”提供了新思路。

传统热解的尴尬：氮“跑了”，油“差了”

污泥热解是通过高温分解有机物，生成生物油、气体和焦炭的技术。但传统方法有两大痛点：一是污泥灰分高（超50%），热解时灰分会混入生物油，导致油质差、热值低；二是氮元素易流失——污泥里的氮多以蛋白质、氨基酸等形式存在，热解时容易变成氨气（NH₃）、氰化氢（HCN）等气体挥发，真正留在生物油里的含氮化合物（如吡啶、吡咯）不到40%，浪费了高价值资源。

两步法“截住”氮：先萃取提纯，再加催化剂重组

团队想了个“组合拳”：第一步用“降解溶剂萃取（DSE）”技术提纯污泥。他们选了一种叫1-甲基萘（1-MN）的溶剂，像“筛子”一样把污泥里的有机物（尤其是含氮成分）“筛”出来，得到灰分低于10%、氮含量更高的提取物（比如EMS-300样品，氮含量达7.296%）。第二步，在热解时加入HZSM-5分子筛催化剂，像“分子剪刀”一样，把热解过程中本要挥发的小分子氮重新“粘”到生物油里。

实验数据：含氮化合物多了近10%，组分更“纯粹”

测试结果很亮眼：提纯后的污泥提取物热解分两个阶段——140-370℃（轻组分挥发）和370-530℃（重组分分解）。轻组分阶段容易释放氨气（占氮流失的大头），但加入HZSM-5后，轻组分的失重率下降了21.97%，重组分的失重率反而上升了10.04%。这意味着，原本要“跑掉”的氮被催化剂“截”在了重组分里，生物油中的含氮化合物产量从41.81%提升到51.26%，相当于多了近10%。

更妙的是，催化剂还简化了含氮化合物的种类。原本提取物热解会生成几十种含氮物质（比如各种酰胺、杂环化合物），加催化剂后，虽然种类减少，但主要成分（如十六酰胺、油酰胺）的产量明显增加，更利于后续分离提纯。

小遗憾与大前景：离规模化还有多远？

当然，技术还有优化空间。比如，当污泥提取物中污染物浓度过高时，热解效率会下降；催化剂长期使用后，活性可能降低，需要再生。团队下一步计划优化萃取温度（目前300℃效果最好）和催化剂配比，让技术能适应更复杂的污泥成分，同时探索在工业污泥处理中的规模化应用。

这种“提纯+催化”的热解技术，不仅解决了传统污泥处理污染大、资源利用率低的问题，还能将原本被浪费的氮转化为高价值化学品（如医药中间体、化工原料），为“无废城市”建设提供了新路径。未来，或许在污水处理厂的车间里，一堆堆污泥经过这道“魔法”，就能变成制药厂需要的“宝贝”原料。

来源: 化学工程前沿FCSE