你家小区的污水处理厂每天产生的污泥，可能藏着被忽视的“宝贝”——氮元素。这种广泛用于医药、化工的关键元素，在传统污泥处理中却常以氨气形式“跑掉”，既污染空气又浪费资源。我国安徽工业大学团队在《Frontiers of Chemical Science and Engineering》期刊上公布了一项新成果：通过“溶剂提纯+催化热解”两步法，让污泥里的氮更多留在生物油中，含氮化合物产量提升近10%，为污泥“变废为宝”提供了新路径。

传统热解的“氮流失”之痛：烧了污染，留不住宝

我国每年产生的城市污泥超9000万吨（按80%含水率计算）。传统处理方式中，直接焚烧不仅会排放二氧化硫、氮氧化物等污染物，还浪费了污泥中的潜在资源。尤其是氮元素——污泥里的蛋白质、氨基酸等含氮有机物，在热解时容易分解成氨气（NH₃）、氰化氢（HCN）等气体挥发，真正留在生物油中的含氮化合物（如吡啶、吡咯）不到42%。这些含氮化合物本是医药中间体、化工原料的重要来源，却因技术限制白白流失。

两步法“截氮”：先提纯，再催化

团队想出了“组合拳”策略：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”一样把污泥中的有机物（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（比如在300℃萃取的EMS-300样品，氮含量达7.296%，是原始污泥的2倍多）。第二步，在热解时加入HZSM-5分子筛催化剂，像“分子胶水”一样，把原本要挥发的小分子氮重新“粘”到生物油里。

实验结果：含氮化合物多了近10%，组分更“精”了

测试数据很有说服力：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）。轻组分阶段是氮流失的“重灾区”，氨气主要在这一阶段释放。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“溜”走的氮被催化剂“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%。

更关键的是，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（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成高价值化学品。

局限与展望：离规模化应用还有多远？

目前技术仍有优化空间。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降低，需要再生处理。团队下一步计划优化萃取温度（目前300℃效果最佳）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医药、化工所需的高价值原料。未来，或许在污水处理厂的车间里，一堆堆原本让人头疼的污泥，经过这道“魔法”处理，就能变成制药厂急需的“宝贝”。

来源: 化学工程前沿FCSE