废旧纺织物的CO2气化特性研究(2)
气化是指将含碳的固体或液体物质部分氧化，使其反应转换成主要成分为H2和CO的混合气体［4］。在气化反应中，使用CO2替代部分水蒸气或者直接用CO2取代水蒸气作气化剂，生产出高纯度的CO或具有不同组分的混合可燃气［5］，可以满足不同的需要。另外，CO2是最廉价的碳资源，将其用作气化剂，不仅可以合成重要的混合可燃气，而且可以开辟出一条新的能源再利用的途径和方法、减缓能源原料的短缺情况、提高能源利用效率及控制温室气体排放以减少环境污染，形成良性的能源利用循环。这种以CO2为气化介质的反应即为CO2气化，主要反应式是： 。
1.1.2 煤、生物质和城市固体废弃物的CO2气化技术研究现状
1.2 废旧纺织物CO2气化课题的提出
由于城市固体废弃物中各种成分的差异，在对城市固体废弃物的气化技术研究中，需要对废弃物进行分类系统的研究，而在城市固体废弃物中，废旧纺织物所占的数量比例大，且易于分类［15］。人们在日常生活中和工厂纺纱织造中都会产生大量遗弃的废弃纺织物。这些纺织废弃物中有大量化学纤文，若不加处理，其自身几乎不能进行降解。传统的处理方式有填埋焚烧等，而焚烧不仅会消耗大量煤炭、电力资源，还会产生大量有毒物质（二噁英等），危害人类健康，给环境造成污染。填埋的废旧纺织物则难以降解，会占用大片的土地，浪费资源，且会对地表土壤及地下水造成污染［15］。因此，科学处理这些废旧纺织物对于环境保护、能源利用等都有积极深远的意义。而到目前为止，几乎没有关于废旧纺织物的CO2气化研究。因此我们提出利用废旧纺织物进行CO2气化技术的研究。
1.2.1 对不同种类纺织物的CO2气化研究
废旧纺织物是指在纺纱、织造和成品生产加工的各个工序流程中产生的下脚短纤文、废纱、回丝、边角料等以及人们日常生活中所丢弃的纺织物［15］。它可以分为天然布料和化纤布料，天然布料是指棉、羊毛等，化纤布料包括涤纶、尼龙、腈纶等。不同种类的布料，其元素成分和工业成分不同，气化特性也有差别。因此本项目将从涤纶质布料、棉质布料、羊毛质布料入手，详细开展多种废旧纺织物的CO2气化特性的研究工作。
1.2.2 选择合适的催化剂以提高废旧纺织物的CO2气化特性研究
CO2是最廉价的碳资源，但其反应活性低，气化温度高。通过对煤和生物质CO2气化技术的研究表明，利用过渡金属，碱金属，碱土金属等化合物作为催化剂可有效降低煤和生物的CO2气化温度，加快反应速率，提高其气化反应活性［16-19］，其中碱金属碳酸盐的催化效果明显，但Fe基催化剂的热稳定性更好［20］；其中生物质CO2气化技术的研究表明，各种金属化合物都对反应有催化作用，如枞木类生物质的催化效果按照K>Na>Ca>Fe>Mg的顺序排；果壳类生物质催化剂的催化效果按照Na>Ca>Fe>K>Mg>原碳的顺序排列［21］。而关于废旧纺织物-CO2气化的催化剂研究十分缺乏。因此本课题进行加入催化剂的研究，观察加入催化剂是否提高废旧纺织物的CO2气化反应速率，降低反应温度，并选出催化效果最好的一种催化剂。
1.3 研究内容
基于以上几点，我们提出可以将废旧纺织物与CO2作为原料进行气化反应，探索不同种类的废旧纺织物（本项目选取涤纶质、羊毛质和棉质三种纺织物进行研究）的CO2气化特性和温度对CO2气化反应的影响，并进行选择合适的催化剂以提高废旧纺织物的CO2气化特性的研究，深入了解和掌握废旧纺织物CO2气化技术的核心理论和方法。具体研究内容如下：