CDIS V1.0：一种用于非靶向快速鉴定环状二肽的程序

《Journal of Chromatography A》：CDIS V1.0: A program for non-targeted rapid identification of cyclic dipeptides

通过微波辅助共热解EPS和SAS，使用CaO、Al?O?等催化剂，优化温度500°C和功率660W，获得最高油产率70.53%，协同效应提升产率35.56%和25.94%，降低水分至3.37%，提高热值42.53 MJ/kg。

　　本研究聚焦于利用微波辅助技术对生物质和塑料废弃物进行共热解，旨在探索一种高效、可持续的废弃物资源化和燃料升级策略。研究对象为膨胀聚苯乙烯（EPS）与Abutilon种子（SAS），分别使用金属氧化物（如Al?O?和CaO）、无机盐（如Na?CO?和Fe(NO?)?·9H?O）以及沸石（如ZSM-5）作为催化剂，系统评估了催化剂种类、微波功率（460–860 W）和热解温度（400–600 °C）对油产率及成分的影响。实验采用EPS:SAS的混合比例为2:1，确定了最佳热解条件为660 W和500 °C，其中CaO被证明是最有效的催化剂，其最大油产率达到了70.53 wt%，热效率为47.33%，回收效率为98.83%。与非催化热解相比（油产率为52.02 wt%），CaO和Al?O?分别提高了油产率35.56%和25.94%，显示出积极的协同效应，分别为10.13%和2.79%。Fe(NO?)?·9H?O则用于制备高热值的油（42.53 MJ/kg），而ZSM-5则有助于降低油中的水分含量（从12.60%降至3.37%）。尽管SAS衍生的油富含含氧化合物（74.92 area%），但催化共热解过程促进了脱氧和芳构化反应，使油中芳香烃的占比提升至87.54–91.77 area%。这些结果验证了SAS和EPS作为协同原料的潜力，通过微波辅助共热解能够生产出高质量的油品。

EPS作为一种合成聚合物，主要由长链烃组成，其碳原子与苯基交替连接，具有轻质和优良的隔热性能，广泛应用于包装、隔热材料和建筑行业。然而，由于其不可降解的特性，EPS在处置后容易造成严重的环境污染，长期滞留于垃圾填埋场并分解为微塑料，污染生态系统。随着全球EPS市场预计在2030年达到14.92百万吨，其环境问题日益凸显，迫切需要有效的可持续废弃物管理策略。传统热解技术在处理塑料和生物质废弃物时存在高能耗、反应速率慢和产品产率不一致等问题，限制了其整体效率。相比之下，微波辅助热解因其快速均匀加热、高能效和良好的反应条件控制，成为一种更具潜力的替代方案。然而，由于生物质和塑料对微波的吸收能力较差，通常需要加入微波吸收材料以实现高效的加热。碳基材料和金属氧化物因其将微波能转化为热能的能力较强，常被用于此目的。其中，碳化硅（SiC）因其成本低、优异的热稳定性、高强度和可重复使用性而受到青睐。

生物油通常因含有大量含氧化合物（如酸、醛、酮、呋喃和酚）而表现出较差的稳定性和高粘度，这限制了其在实际应用中的可行性。相比之下，塑料衍生的油主要由芳香烃和脂肪烃组成，更适合用于石化燃料替代。为了提升生物油的储存稳定性、能量密度和运输性，升级处理至关重要。在众多升级方法中，共热解技术尤为有效，因为它能够通过富含氢的塑料补偿生物质中含氧的特性，形成协同效应，从而改善油品性质。这种协同效应不仅使产物更符合燃料要求，还提供了比单独热解更高效的废弃物管理方案。已有大量研究探讨了EPS与不同生物质原料的共热解，例如，稻壳与EPS的共热解显著提高了芳香烃的产率，从稻壳单独热解的37.80 area%和EPS单独热解的35.00 area%提升至90.70 area%。此外，将Mahua种子与20.00 wt%的EPS混合，芳香烃产率从12.85 area%提升至31.88 area%。Karanja种子、Niger种子与EPS的共热解则通过减少非冷凝气体的生成提高了总油产率。同样，Sargassum海藻与EPS的共热解降低了氧含量，从9.00 area%降至0.30 area%。Pine木屑与EPS的共热解也改善了油品质量，通过减少含氧化合物（从51.77 area%降至5.04 area%）和水分含量（从18.69 wt%降至0.05 wt%）。Pine针与EPS的共热解还降低了表观活化能，相较于单独热解生物质具有优势。Poplar木材与聚苯乙烯的共热解则通过计算值与实验值之间的差异揭示了协同效应的存在。这些研究结果表明，共热解技术能够显著提升油品的热值，使其更适用于与传统燃料混合使用。

催化升级进一步提高了共热解效率，通过提升对理想烃类的选择性。催化剂的选择取决于初始热解产物的组成和目标化合物的性质。例如，CaO在EPS与咖啡渣的共热解中表现出良好的催化性能，促进了EPS的分解，生成富含氢的碎片，从而推动了Diels-Alder反应和氢转移反应，同时减少了含氧化合物如醛和酸的生成。此外，CaO还具有捕获CO?和减少焦油生成的能力。另一方面，沸石催化剂，尤其是ZSM-5，在催化共热解中扮演不同的角色。在微波辅助的EPS与藻类共热解过程中，ZSM-5的酸性位点促进了酚、呋喃和酸向芳香烃的转化，提升了油的热值，同时降低了粘度、密度和闪点。然而，ZSM-5的强酸性可能导致过度裂解，增加非冷凝气体的生成，从而降低总油产率。类似的现象在Bagasse与聚苯乙烯的共热解中也被观察到，ZSM-5提高了芳香烃的产率，但降低了总油产率，这归因于其高比表面积（BET）和Langmuir表面面积，以及高微孔性，这些特性促进了二次裂解的过度发生。

尽管已有研究探讨了EPS与多种生物质原料的共热解，但Abutilon种子（SAS）的共热解潜力尚未被充分研究。Abutilon种子是一种生长迅速的草本植物，属于锦葵科，广泛分布于温带和亚热带地区，中国年产量约为20,000吨。其种子在热解过程中展现出较高的油产率潜力，但由于其共热解特性尚未被系统研究，因此在相关文献中仍存在研究空白。基于此，本研究重点探讨了Abutilon种子与EPS的微波辅助共热解，分析催化剂对产物选择性向芳香烃的影响。研究目标包括：（a）评估Abutilon种子的油回收可行性；（b）研究催化剂、热解温度（400–600 °C）和微波功率（460–860 W）对产物分布（油、合成气和残渣）、油成分以及共热解过程的热效率、回收效率和转化效率的影响；（c）通过分析油的化学成分、水分含量和高热值，对产物进行表征。

实验中采用的Abutilon种子（SAS）来自青岛国际种子有限公司，作为生物质原料。种子呈淡棕色、心形，长度约为3.4–4 mm，宽度约为3 mm。EPS则从哈尔滨工业大学的物流市场收集，作为塑料原料。EPS泡沫被切割成50 mm × 50 mm × 35 mm的块状，并用蒸馏水冲洗2–3分钟以去除表面杂质。在微波辅助共热解实验中，采用不同的EPS:SAS混合比例，研究其对油、合成气和残渣产率的影响。结果表明，随着EPS:SAS比例从0:1增加到1:0，油产率持续上升，从29.64 wt%增加到80.97 wt%，而合成气和残渣产率则相应下降，从22.60 wt%降至10.99 wt%和从47.74 wt%降至8.02 wt%。值得注意的是，EPS单独热解的油产率（80.97 wt%）高于以往研究中报告的热解产率，显示出其在油品生产中的潜力。此外，实验结果还揭示了催化剂对产物分布和油成分的显著影响，CaO在优化条件下表现出最佳的催化效果，不仅提高了油产率，还改善了油的热值和回收效率。

本研究的结果不仅验证了Abutilon种子和EPS作为协同原料的潜力，还表明微波辅助共热解能够有效提升油品质量。通过优化催化剂种类、热解温度和微波功率，研究团队实现了更高的油产率和更好的产物选择性。此外，研究还发现不同催化剂对油成分和热值的影响存在差异，其中CaO和Al?O?在提升油产率方面表现突出，而Fe(NO?)?·9H?O则用于提高油的热值，ZSM-5则有助于降低油中的水分含量。这些发现为废弃物资源化和燃料升级提供了新的思路，特别是在如何利用不同催化剂优化产物分布和油品质量方面。同时，研究结果也为未来在类似生物质与塑料共热解体系中选择合适的催化剂提供了参考依据。通过深入探讨催化剂对热解过程的影响，研究团队不仅提升了油品的热值和回收效率，还为实现更高效的废弃物管理方案提供了支持。