城市固体废弃物（Municipal Solid Waste，MSW）包括城市生活垃圾、工业固体废物、危险废物等。近年来，随着全球人口的持续增长和社会经济的快速发展，城市固体废弃物产生量逐年增加。与此相关的收集、运输和处理过程均会产生大量的有害成分，从而对大气、土壤、水源等造成严重污染。但是，假若能够采取合适的方式使之转变为各类附加值较高的能源产品，那么城市固体废弃物便可成为具有广泛应用前景的可再生能源（Renewable Energy）。本课题组针对我国城市固废水分含量较高、成分复杂多样的特点，长期致力于其清洁高效热转化过程中的关键科学问题研究。

在研项目包括：

1. 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目，51661145010，城市含碳固体废弃物清洁高效热转化关键技术的基础研究，2016/09-2019/08。

1.基于定向调理的污泥气化及吸附剂制备机理研究

       水蒸气气化是将污泥中大量的有机物转化成H2、CO、CH4等可燃气体的有效方法。然而，污泥高含水率以及较低的气化转化率都制约着这一技术的发展。在污泥预处理过程中，本课题组通过添加调理剂改变污泥的亲水特性，实现深度脱水。在后续的气化过程中，剩余水分能够于固体颗粒内部起到水蒸气介质的作用。同时，残留物质具有明显的催化作用。为了实现污泥热利用过程的超净排放，本课题组着重开发基于反应过程调控的含硫、含氮气体减排技术及重金属的富集回收方法。此外，拟通过活化与气化的同步耦合，有效提高热利用固态产物的孔隙率及比表面积，增加活性物质含量，实现污泥有机和无机组分的全面资源化利用。

2.固体燃料燃烧过程中积灰腐蚀控制技术及机理研究

       城市生活垃圾等固体废弃物作为劣质燃料有较高含量的碱金属/碱土金属和含氯含硫组分，在换热面管道上会出现严重的积灰腐蚀现象，降低换热效率且对锅炉的安全经济稳定运行产生很多隐患。本方向致力于有效控制积灰腐蚀问题，提出烟气中腐蚀介质捕集固定和换热面腐蚀钝化相结合的技术。①成功将材料领域中的插层-剥离方法运用于高岭土的改性，提高锅炉中高岭土对碱金属的捕集效率；②采用材料领域的表面防护技术在换热面管道表面加上防护涂层，可有效减少灰颗粒的沉积，减缓换热面的腐蚀速率延长使用年限。

3.生物质基固废选择性热解制备高值液体燃料和化学品研究

       固体废弃物的资源化处理处置是如今研究的热点。其中，将生物质基固体废弃物通过快速热解技术转化成高值生物油或平台化合物是一种高效的资源化利用的方式。但是原始的生物油由于其高氧、高酸含量，使其难以直接利用，需要对其进行提质。本方向致力于生物油在线脱氧研究，并提出利用高活性的碱性纳米催化剂与改性ZSM-5酸性纳米催化剂协同处理的技术定向制备高附加值的单苯环类平台化合物。首次选用有机钙前作为钙基前驱制备的高活性CaO作为催化剂，在线对生物油高效脱氧，并探明了不同前驱体制备的CaO对生物油不同的脱氧机理的基础。

4.高含水有机固废水热碳化研究

       我国厨余垃圾产量巨大，约占城市生活垃圾的50%，具有含水率高，有机质含量高等特点。针对这类高水分固体废弃物，水热碳化凭借无需脱水预处理、条件温和、环境友好等优势，成为一种针对厨余垃圾的高效处理技术。水热炭，作为水热碳化的主要目标产物，具有一定的芳香架构和丰富的表面含氧官能团，在固体燃料、吸附剂和电极材料等领域具有广阔的应用前景。本方向主要研究厨余垃圾的含水率以及纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质，脂质等组分对水热反应路径及水热炭理化性质的影响机理，为后续通过调控厨余垃圾化学组成制备特定性质的水热炭提供一定的理论基础。