喜报|我院新增2023年度辽宁省优秀硕士学位论文1篇

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。