[發(fā)明專利]一種生活垃圾選擇性水熱氧化轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710835190.2
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107746375B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金放鳴;姚國棟;樂意;何潤田;馬壯
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C07C51/285
• 分類號: C07C51/285;C07C51/16;C07C53/02
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲

本發(fā)明提供了一種生活垃圾選擇性水熱氧化轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲酸的方法，所述方法包括以下步驟：利用水熱技術(shù)，選擇性氧化轉(zhuǎn)化復(fù)雜組分的生活垃圾為甲酸或甲酸鹽產(chǎn)品；具體為將生活垃圾在100～200℃酸性水解30～60min后，在150～300℃水熱氧化1～60min，可以獲得產(chǎn)率達40％以上的甲酸。本發(fā)明的方法僅使用廉價酸、堿，無需添加其他催化劑，即可實現(xiàn)生活垃圾快速選擇性資源化轉(zhuǎn)化，得到高附加值的可作為大宗化學(xué)品以及清潔燃料的甲酸，且?guī)缀鯚o殘渣，與現(xiàn)有的生活垃圾處理方式相比，避免了二次污染、低效、高殘渣等弊端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生活垃圾選擇性水熱氧化轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲酸的方法，屬固/液體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域和資源循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人類活動會產(chǎn)生大量的生物質(zhì)廢棄物，其管理和處置是一個重大的問題。生活垃圾是生物質(zhì)廢棄物的重要組成部分。由于人口和城市化的快速增長，全球每年產(chǎn)生的生活垃圾量達到了驚人的13億噸。生活垃圾是指日常生活中或者為日常生活提供服務(wù)的活動中形成的固體或固液混合廢棄物，包括餐廚垃圾、蔬菜及水果批發(fā)市場廢棄菜葉和果皮等。其中餐廚垃圾是指餐飲、家庭中產(chǎn)生的食品廢棄物，廢棄菜葉及果皮是指批發(fā)市場廢棄的蔬菜葉、水果皮等。餐廚垃圾成分復(fù)雜，包括米飯、面粉、蔬菜、肉類和骨頭、動植物油等，廣義上的餐廚垃圾還包括紙巾，牙簽等；從化學(xué)組成上，主要為淀粉、纖維素等多糖，以及蛋白質(zhì)、油脂和無機鹽。生活垃圾含有豐富的有機成分，是一種高價值的生物質(zhì)資源。然而，生活垃圾含水率高，一般在80％以上，這給生活垃圾的處理帶來了困難，同時，高含水率和復(fù)雜的成分也使得生活垃圾容易變質(zhì)、腐爛、發(fā)臭、滋生蚊蠅，不及時處理會引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題，影響食品安全和生態(tài)安全。

就我國而言，生活垃圾目前主要采用的方法有填埋、堆肥、氣化、焚燒和厭氧消化：

(1)填埋方式：衛(wèi)生填埋是現(xiàn)階段我國垃圾處理的主要方式，我國大多數(shù)填埋場都屬于簡易填埋場，沒有合格的環(huán)保措施，垃圾滲濾液會對會地下水造成嚴(yán)重污染。填埋的資源回收利用率基本為零。

(2)堆肥方式：堆肥是依靠微生物的代謝作用分解垃圾中的有機物，使垃圾向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化，得到有機肥料的過程。堆肥的缺陷是時間長，長達數(shù)月，堆肥過程還容易招引蚊蠅。另外，堆肥處理存在環(huán)境污染的風(fēng)險，如高溫堆肥會產(chǎn)生大量甲烷，不僅易燃且溫室效應(yīng)系數(shù)是二氧化碳的21倍，發(fā)酵后的殘渣還容易造成地下水污染。

(3)焚燒方式：焚燒是一種傳統(tǒng)的垃圾處理方法。將垃圾在的高溫條件下(800～1000℃)燃燒，回收垃圾焚燒過程中釋放的熱能用以發(fā)電，可達到廢物資源化的目的。焚燒減量化的效果較好，但由于生活垃圾組分復(fù)雜，焚燒過程中會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)對環(huán)境造成污染，比如二噁英、氮氧化物、硫氧化物和飛灰等，尤其生活垃圾中含氮量比較高，焚燒容易生成大量的氮氧化物，氮氧化物是造成霧霾等大氣污染的主要成分之一。此外，生活普遍含水率高，一般在80％以上，需要干燥預(yù)處理，消耗大量能量，不適合直接焚燒發(fā)電。

(4)氣化方式：是在密閉室內(nèi)以高溫加熱垃圾，轉(zhuǎn)化為合成氣，成分為一氧化碳和氫氣。經(jīng)過過濾和化學(xué)“清洗”后去除有毒顆粒和氣體，然后燃燒產(chǎn)生能量或轉(zhuǎn)化為甲烷、乙醇或合成柴油等燃料。相比焚燒而言，氣化一定量的垃圾能產(chǎn)生更多的能量，而且排放有毒有害物質(zhì)會較少。但是，氣化溫度很高(普通氣化900～1600℃，等離子氣化10000℃)，本身耗能巨大。另外，生活垃圾的高含水率對氣化不利，需要脫水預(yù)處理，氣化過程產(chǎn)生的廢氣同樣會含有二噁英這種劇毒物質(zhì)，有很高的環(huán)境污染風(fēng)險。

(5)厭氧消化：厭氧消化是在無氧條件下，利用兼性和厭氧微生物代謝作用分解有機質(zhì)。厭氧消化產(chǎn)品具有多樣化、經(jīng)濟價值較高等優(yōu)點，厭氧消化過程可以生產(chǎn)甲烷和氫氣等能源氣體，被認為是生物產(chǎn)氫較好的途徑，相對于好氧堆肥來說，具有自動化程度高，需要的人力少，容易控制惡臭散發(fā)的特點。但是厭氧消化主要依賴于微生物的代謝來進行降解，反應(yīng)物時間長，微生物的生長對環(huán)境的要求較高，而生活垃圾成分復(fù)雜，含有油脂和鹽分，對微生物的生長不利。厭氧消化技術(shù)可以讓垃圾減量化，但不能完全降解生活垃圾，會產(chǎn)生沼渣。沼渣依然需要進行再處理。