摘要：【目的】 水热碳化是一种新型的污泥减量化和相关产品增值技术，催化剂对提高污泥水热碳化反应速率和处理效果具有重要意义。【方法】 分析污泥泥性和组成，以硫酸和草酸作为催化剂，研究催化剂质量分数为1%、2%、3%和4%对污泥水热碳化处理效果，污泥水热碳化产生滤液和生物炭，分别分析滤液的pH、体积及水质参数，生物炭的热力参数、元素组成、重金属等参数变化，并采用扫描电子显微镜（SEM）扫描仪、Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积及孔径分析仪和热重-差示扫描量热联用（TG-DSC）分析污泥及生物炭的结构性能。【结果】 污泥经水热碳化处理脱水性能提升，硫酸催化活性较草酸催化活性高。随着催化剂用量的增加，水热碳化滤液pH 呈下降趋势，滤液体积增加，化学需氧量（COD）、氨氮和磷酸盐浓度增大，总氮浓度先降低后增大；水热碳化产生的生物炭有机质和热值有所下降，生物炭的C、H、O、N 的含量下降，C/H 和C/O上升；N+P+K 的含量下降，重金属稳定化；SEM 表征证实生物炭呈多孔结构，比表面积增加，TG-DSC 出现双峰。生物炭既是较好的生物质燃料也符合土地利用的相关标准。【结论】 综合考虑催化剂成本和效果，硫酸催化效果较草酸好，当催化剂用量为2%时，硫酸催化生物炭的比表面积较草酸催化生物炭的比表面积提高14%。需要注意的是硫酸的使用会提高生物炭硫含量。

关键词：污泥；水热碳化；催化剂；滤液；生物碳

基金资助：中冶集团非钢领域重大研发项目(2022年度)

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