关于废轮胎热解油（WTPO）、高硅含量汽油和高硅含量柴油中环状甲基硅氧烷的深入研究

《Journal of the Energy Institute》：In-depth insight into cyclic methyl-siloxanes in waste tires pyrolysis oil (WTPO), high silicon content gasoline, and high silicon content diesel

本研究系统检测了2023-2025年中国24份废轮胎裂解油（WTPO）及3份高硅汽油、4份高硅柴油的硅含量与硅氧烷形态，发现WTPO硅含量0-3674 ppm，D4达2251 ppm，形态与商用高硅汽油柴油高度相似，需评估其环境、生物及工业设备腐蚀风险。

　　废轮胎热解油（WTPO）是一种具有高热值的可再生燃料原料，同时也能作为高附加值化学品的来源。WTPO因其丰富的生物碳含量而受到关注，特别是在航空煤油等燃料领域。然而，尽管WTPO在能源和化工领域具有重要价值，其硅含量和硅氧烷含量的研究仍显不足。当前的研究主要集中在分析异原子（如硫、氮、氧）及其相关化合物的含量，而对硅和硅氧烷的含量和形态却缺乏系统性的监测和研究。

硅氧烷是一类重要的含硅化合物，其对环境、石化行业以及生物系统都可能产生影响。硅氧烷主要分为线性硅氧烷（Ln）和环状硅氧烷（Dn），其中Dn代表环状硅氧烷，而n表示硅原子的数量。在环保领域，环状硅氧烷（如D3-D6）因其高挥发性和强疏水性，可能通过挥发进入大气环境。D3和D5在淡水鱼肌肉中表现出较强的生物累积性，而D6则更倾向于在肝脏和鳃中累积。在能源领域，硅氧烷可能对氢化催化剂的性能产生负面影响，导致催化剂失活。这主要是因为硅橡胶和含硅化合物（如硅氧烷偶联剂）是轮胎配方中的常见成分，因此在热解过程中，这些物质可能被释放并进入WTPO中。

在本研究中，我们首次系统性地观察了高硅含量WTPO中的环状甲基硅氧烷类型和含量。我们还对高硅含量的WTPO、汽油和柴油样品中的硅氧烷形态和含量分布进行了对比分析。结果表明，WTPO中的硅氧烷形态分布与高硅含量汽油样品相似，而三类WTPO样品的硅氧烷形态和含量分布顺序则与高硅含量柴油样品一致。这一发现强调了在WTPO的生产、加工和使用过程中，硅氧烷的分布和迁移需要得到系统的关注。此外，高硅氧烷含量的WTPO被非法掺入汽油和柴油池中的情况也值得引起高度重视。

为了全面了解WTPO的硅含量和硅氧烷含量，我们收集了来自中国山东、河南、河北和安徽等地的24个WTPO样品。这些样品来自不同的热解循环工厂，因此其硅含量和硅氧烷含量可能因原料质量和热解工艺的不同而有所差异。此外，我们还获取了3个高硅含量的汽油样品和4个高硅含量的柴油样品，这些样品来自本地的一家石油公司。通过对这些样品的检测，我们能够更全面地评估硅氧烷在WTPO、汽油和柴油中的分布情况。

在检测过程中，我们采用了两种主要的分析方法：电感耦合等离子体光谱发射光谱仪（ICP-OES）用于测定硅含量，而气相色谱-四极杆质谱仪（GC-MS）用于分析硅氧烷含量。ICP-OES是一种高灵敏度和高准确度的分析技术，能够检测样品中硅元素的含量。GC-MS则是一种能够分离和鉴定复杂混合物中不同化合物的技术，适用于分析硅氧烷的形态和含量。通过对这两种技术的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。

检测结果表明，WTPO样品中的硅含量范围从低于1 ppm到超过3674 ppm，这显示出硅含量在不同样品之间存在较大的差异。硅氧烷的形态分布则显示出D3-D22的广泛存在，其中D4、D3和D5的最高含量分别达到2251 ppm、923 ppm和475 ppm。这一结果表明，硅氧烷在WTPO中的含量和形态分布具有一定的规律性，但同时也显示出较大的变化范围。通过对高硅含量WTPO、汽油和柴油样品的对比分析，我们发现它们的硅氧烷形态和含量分布具有较强的相似性，这可能是由于这些样品在生产过程中都可能受到相似的工艺条件和原料来源的影响。

硅氧烷在汽油和柴油中的存在引起了燃料行业的广泛关注。现有文献表明，汽油和柴油中的硅氧烷主要来源于添加剂（如聚二甲基硅氧烷，PDMS）在精炼过程中的热裂解。然而，通过水脱硫、脱氮和脱氧工艺处理得到的WTPO汽油和柴油样品的异原子含量和物理化学性质与商业汽油和柴油产品相似。这表明，WTPO在经过适当处理后，可以成为一种符合标准的燃料原料。然而，如果在WTPO汽油和柴油样品未检测硅和硅氧烷含量的情况下直接掺入汽油和柴油池中，最终产品的硅和硅氧烷含量将可能出现异常。

本研究的结果表明，硅氧烷在WTPO中的分布和迁移需要得到系统的监测。硅氧烷可能通过多种途径进入环境，包括大气、水体和土壤。在生物系统中，硅氧烷可能对水生生物产生影响，特别是在淡水鱼肌肉和肝脏中累积。在工业设备中，硅氧烷可能对催化剂和燃料系统产生负面影响，导致设备性能下降。因此，在WTPO的大规模商业化过程中，必须提前评估硅氧烷对环境、生物系统和工业设备的潜在影响。

此外，本研究还发现，高硅含量的WTPO样品在硅氧烷含量和形态分布上与高硅含量的汽油和柴油样品具有较强的相似性。这可能意味着，在燃料加工过程中，硅氧烷的含量和形态分布具有一定的可预测性。然而，由于WTPO的来源和加工工艺的多样性，这种相似性可能并不适用于所有情况。因此，在实际应用中，需要对不同来源的WTPO样品进行详细的检测和分析，以确保其硅氧烷含量和形态符合相关标准。

本研究的成果不仅有助于理解WTPO的硅含量和硅氧烷含量，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

在研究过程中，我们还发现了一些值得注意的问题。例如，高硅含量的WTPO样品在硅氧烷含量和形态分布上与高硅含量的汽油和柴油样品具有较强的相似性，这可能意味着在燃料加工过程中，硅氧烷的含量和形态分布具有一定的可预测性。然而，由于WTPO的来源和加工工艺的多样性，这种相似性可能并不适用于所有情况。因此，在实际应用中，需要对不同来源的WTPO样品进行详细的检测和分析，以确保其硅氧烷含量和形态符合相关标准。

此外，我们还注意到，硅氧烷在WTPO中的存在可能对燃料的性能产生影响。例如，硅氧烷可能对氢化催化剂的性能产生负面影响，导致催化剂失活。这可能是因为硅氧烷在热解过程中被释放，并可能在后续的加工过程中残留。因此，在WTPO的加工过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以确保其含量和形态符合相关标准。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

在本研究中，我们还首次系统性地观察了高硅含量WTPO中的环状甲基硅氧烷类型和含量。我们发现，高硅含量WTPO样品中的硅氧烷含量和形态分布与高硅含量的汽油和柴油样品具有较强的相似性。这可能意味着，在燃料加工过程中，硅氧烷的含量和形态分布具有一定的可预测性。然而，由于WTPO的来源和加工工艺的多样性，这种相似性可能并不适用于所有情况。因此，在实际应用中，需要对不同来源的WTPO样品进行详细的检测和分析，以确保其硅氧烷含量和形态符合相关标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用了ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

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硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油样品中的硅含量和硅氧烷含量。此外，我们还对不同来源的WTPO样品进行了比较分析，以评估其硅含量和硅氧烷含量的分布情况。

硅氧烷的检测和分析不仅有助于理解其在燃料中的存在，还为相关行业的环境管理和产品质量控制提供了重要的参考。硅氧烷作为新兴污染物，其在燃料和化工产品中的存在可能对环境和人类健康产生潜在影响。因此，在WTPO的生产、加工和使用过程中，必须加强对硅氧烷的监测和管理，以减少其对环境和工业设备的负面影响。同时，还需要加强对硅氧烷在燃料中的研究，以确保其含量和形态符合相关法规和标准。

硅氧烷的检测和分析对于确保燃料质量和环境保护具有重要意义。在本研究中，我们采用ICP-OES和GC-MS两种主要的分析方法，以确保检测结果的准确性和可靠性。通过对这些方法的综合应用，我们能够更精确地测定WTPO、汽油和柴油