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2016年  第44卷  第9期

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研究论文
摘要:
In the present work, the synergistic effect of components on the mineral behavior in the SiO2-Al2O3-CaO-FeOx quaternary system was tentatively evaluated. The mineral transformation and reaction were analyzed by thermo-mechanical analyzer (TMA), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and thermodynamic calculation (FactSage). In addition, the apparent viscosities of synthetic slags, expressed as a function of temperature and composition, were determined using a high temperature rotary viscometer with temperature ranging from 1 700℃ to re-solidifying temperature. The results demonstrated that the TMA and DSC approaches were applicable to characterize the mineral behavior under in-situ conditions. Silica and alumina preferred to be transformed to high temperature cristobalite and α-alumina with relatively stable structure and high viscosity, respectively. On the other hand, the reaction and transformation of silica and alumina could be accelerated by some valuable fluxing agents, particularly calcium oxide and iron oxides. The addition of ferrous oxide into synthetic slags could lower its viscosity compared with that of ferric oxide and ferroferric oxide. Furthermore, the reduction of iron oxides to metallic iron remarkably increased the viscosity. Ferric oxide may take part in the random glass network in a similar fashion with alumina. Besides, iron oxides with the oxidation state of Fe2+ may also act as a modifier under slightly reducing conditions and higher temperatures. The sensitivity of viscosity of mineral matters to temperature excursion decreased with increasing calcium oxide content as calcium oxide was able to enhance the solution ability of iron oxides in the SiO2-Al2O3-CaO-FeOx quaternary system.
摘要:
通过在一种真实煤灰中添加不同的氧化物或直接用氧化物配制合成灰,探究了不同灰成分对灰熔融特性的影响规律。利用FactSage 7.0对不同灰分的熔融过程进行了热力学模拟,通过熔融过程中的矿物质变化为各种灰成分对熔融特性的影响规律提供理论依据。结果表明,氧化钠对灰熔点的降低作用源于钠长石和霞石对钙长石的取代;氧化镁含量的增加对灰熔点起先降低后升高的作用,当氧化镁含量超过一定时,产生的镁橄榄石能够升高灰熔点;硫对灰熔点的升高作用源于镁橄榄石和硫酸钙对透辉石的取代;氧化钙含量的增加对灰熔点起到先降低后升高的作用,当氧化钙含量超过一定时,硅从熔点较低的矿物质迁移到熔点较高的矿物质中,升高了灰熔点。在与硅氧单元体结合的过程中,氧化钠优先于氧化钙;与氧化钙和硅氧单元体结合的氧化物的优先级为:氧化铝>氧化镁>氧化铁。
摘要:
以中国中西部地区59个典型煤样为研究对象,研究了熔融温度与煤灰中常见低温共熔物和除低温共熔物以外的化学组分的关系,分析了软化温度高于等于1 500℃时煤灰的化学组成。提出将低温共熔物等引入回归分析中,合理对煤灰化学组分进行分组,拟合得到了预测煤灰熔融温度的计算式,计算式兼顾了矿物组成和化学组成对熔融温度的影响,对108种煤样进行预测,90%预测值误差小于5%,在1 300-1 400℃,预测值误差小于2.4%。同时,提出了判断煤灰软化温度不低于1 500℃的充分必要条件:0.9≤SiO2/A12O3≤1.8且SiO2+A12O3≥78%,167种煤样中154种煤样可以用该判据进行准确判断,准确性为92.2%。
摘要:
为了获得循环流化床工艺下不同反应气氛对准东高钠煤中钠的迁移转化与积灰特性的影响,在0.4 t/d循环流化床实验装置上开展了相同床温(950℃)下的新疆沙尔湖高钠煤的气化(还原性气氛)与燃烧(氧化性气氛)实验研究。结果表明,气化和燃烧气氛下飞灰与积灰中Na主要以NaCl的形式存在;气化比燃烧更容易将Na、Cl固留在底渣和飞灰中,相应的进入气相中的Na、Cl更少;燃烧气氛下,部分NaCl会被烟气中的SO2硫化,生成稳定性更高的Na2SO4并冷凝在飞灰和积灰棒表面,燃烧过程中产生的飞灰粒径更细,积灰更严重;沙尔湖煤燃烧与气化过程中存在HCl对金属壁面的腐蚀。
摘要:
利用XRD、Raman、XPS和FT-IR表征技术,研究无机酸洗脱(HCl、H2SO4、HCl-HF)处理的胜利褐煤微晶结构的变化,采用自行设计的表面吸附仪-GC联用装置,对样品进行不同温度的低温脉冲氧化实验,考察了煤样在不同温度下氧吸附量的变化规律,通过低温脉冲氧吸附规律与TG/DTG和固定床燃烧实验关联,考察了煤样的自燃倾向。结果表明,无机酸洗脱对矿物质的脱除使得煤结构的有序度增加,石墨化程度提高,无机酸洗脱煤样与原煤相比吸氧量明显下降。随着吸附温度的升高,各煤样吸氧量明显增加,且随着脱除矿物质程度的增加,吸氧量呈减小的趋势,导致自燃倾向降低。
摘要:
The combustion reactivity of two chars prepared from two low-rank coals in Northwest China were studied using a thermogravimetric analyzer (TGA). The effects of different atmospheres (O2/CO2, O2/N2 and O2/Ar) and different oxygen concentrations on the combustion characteristics were investigated. The results indicate that both atmosphere and oxygen concentration show effectiveness on combustion of char. Compared with N2 and Ar, CO2 could significantly promote the reaction. When combustion atmosphere changes from O2/CO2 to O2/Ar, the burnout temperature increases by 63.7 and 68.8℃ for the two chars respectively. Meanwhile, when the combustion atmosphere changes from O2/CO2 to O2/N2, that is 135.9 and 129.6℃, respectively. An increase in concentration of oxygen can also improve the combustion performance of chars in the test. At the same time, kinetic analysis of the combustion profiles of the chars reveals that both the apparent activation energy E and the pre-exponential factor A increased with increasing oxygen concentration and the compensation effect exists between activation energy E and pre-exponential factor A of chars' combustion.
摘要:
A series of BiOBr-graphene photocatalysts was synthesized using hydrothermal method, and were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, ultraviolet-visible diffuse reflection spectroscopy (DRS) and photoluminescence (PL) emission spectroscopy. The photocatalysts were evaluated for photocatalytic oxidative desulfurization of model oil. The optimal temperature, graphene loading and the amount of hydrogen peroxide (H2O2) were investigated. The oxidation reactivity of the different sulfur compounds was found to be in the order of DBT>4, 6-DMDBT>BT. Moreover, the mechanism of photocatalytic oxidation of DBT by BiOBr-graphene was proposed based on the present experimental results.
摘要:
采用原位红外光谱技术,以噻吩、环己烯和苯为模型探针分子,分别考察单一烃分子在NiY分子筛上的吸附与反应行为以及噻吩与烯烃、芳烃间的竞争吸附和催化反应行为。单一探针分子吸附研究发现,NiY分子筛中与Ni物种相关的Lewis(L)酸位是噻吩的选择性吸附活性位;噻吩和环己烯在NiY分子筛中Brönsted(B)酸位上发生的质子化和低聚反应明显弱于HY分子筛。双探针分子竞争吸附研究发现,环己烯二聚体在NiY中强B酸位上的强化学吸附与噻吩存在显著的竞争吸附行为。另外,苯和噻吩在NiY上的竞争吸附现象在373 K时明显减弱。由此,在选择性吸附脱硫过程中,减少吸附剂表面B酸中心可降低烯烃对噻吩的竞争吸附,另外适当提高吸附体系的温度可以有效避免芳烃对噻吩的竞争吸附。
摘要:
合成了金属有机骨架MIL-53(Al)和MIL-53(Al)-NH2,并且将其作为吸附剂去除油品中的含氮化合物(喹啉和吡咯)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、FT-IR光谱以及热重分析等对两种吸附剂进行了表征。结果表明,MIL-53(Al)-NH2能够快速地吸附油品中的喹啉/吡咯并且显示了较高的吸附容量,但MIL-53(Al)对喹啉/吡咯的吸附容量较低,原因是MIL-53(Al)-NH2和喹啉之间存在有利的氢键结合,但MIL-53(Al)-NH2与吡咯的氢键作用相对较低。研究了影响吸附容量的因素,包括吸附时间和温度。采用准一级和准二级动力学模型拟合了喹啉和吡咯的吸附数据,研究了MIL-53(Al)-NH2对喹啉和吡咯的吸附等温线和吸附热力学。通过简单的溶剂洗涤使得MIL-53(Al)-NH2再生,并重新用于吸附过程。
摘要:
利用磷酸氢二钠、偏钒酸纳和钨酸钠为原料,合成了具有Keggin结构的磷钨钒杂多化合物(H5PW10V2O40),并与1-丁基-3-甲基咪唑溴(BmimBr)离子液体反应生成一种杂多酸杂化材料([Bmim]5PW10V2O40)。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)对所合成的杂多酸杂化材料进行表征。结果表明,[Bmim]5PW10V2O40具有咪唑阳离子基团和Keggin型杂多阴离子基团的结构特征,并且两种基团之间存在相互作用。以SiO2为载体制备负载型的杂多酸杂化材料催化剂[Bmim]5PW10V2O40/SiO2,以H2O2作为氧化剂,考察该催化剂对模拟油中DBT的氧化性能,并优化氧化反应条件,在反应温度40℃,O/S物质的量比为3.0的条件下,反应50 min,模拟油品中的DBT的转化率可以达到100%。催化剂可以通过离心法分离,经过干燥之后,可以循环使用至少七次,而对DBT的氧化活性没有降低。
摘要:
以MCM-41为载体,采用先前驱体氢气低温(673 K)还原、空气表面改性的方法制备了高活性的Ni2P/MCM-41催化剂,并采用XRD、BET、SEM、TEM、XPS和CO吸附等手段对催化剂进行了表征。以苯并呋喃(BF)加氢脱氧(HDO)为探针反应,考察了空气表面改性对Ni2P/MCM-41催化剂结构和HDO性能的影响。结果表明,空气表面改性得到的催化剂,活性相为单一的Ni2P;空气表面改性能够降低催化剂表面P物种的集聚,有助于小尺寸、高分散的Ni2P活性相的生成。在573 K、3.0 MPa、质量空速为4.0 h-1、H2/油体积比为500的条件下,Ni2P/MCM-41催化剂上BF转脱氧产物收率高达88%,较程序升温还原法制备的催化剂高50%。
摘要:
采用等体积浸渍法制备了一系列的1%M-6%Y/AC(M为Ni、Al、Mo)催化剂,以CO作为还原剂,考察其同时脱硫脱硝的催化活性,通过X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、比表面积(BET)对催化剂进行表征。活性评价结果表明,1%Ni-6%Y/AC催化剂的脱硫脱硝催化活性最佳,无氧条件下SO2和NO的t90分别为383和378℃。在考察NiO的负载量对催化剂影响中,0.5%Ni-6%Y/AC催化活性最佳,无氧条件下SO2和NO的t90分别为370和360℃。
摘要:
采用不同硅源、锂源以湿磨法结合高温焙烧制备了纳米Li4SiO4材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了合成材料的结构和表面形貌,利用热重分析仪(TG)研究了Li4SiO4材料高温下的CO2吸收性能和循环使用稳定性。结果表明,湿磨法制备的Li4SiO4材料在550℃、2.5×104 Pa下,10 min可达吸收平衡,平衡吸收量为27.9%(质量分数),经五次吸收-解吸后仍保持初始吸收性能,显示了良好的循环稳定性。将25%CO2-25%N2-50%He混合气通过Li4SiO4材料床层,发现在550℃下,CO2能被高效捕集,在相对湿度为10%的水汽存在下,Li4SiO4捕集CO2的性能没有明显下降。
摘要:
采用浸渍法制备了不同BaO负载量的Cr2O3/Al2O3催化剂,利用XRD、BET、NH3-TPD和O2-TPO等表征方法对钡改性前后的催化剂进行了分析;在反应温度560℃、反应压力0.1 MPa、催化剂用量10 mL、GHSV=400 h-1的条件下,在固定床反应器上考察了其异丁烷脱氢反应的性能。结果表明,钡的引入影响了活性组分Cr2O3的分散,导致了催化剂比表面积的降低,但影响并不显著;钡的引入降低了催化剂表面的酸性、减少了反应过程中催化剂的积炭,改善了催化剂的选择性,提高了催化剂的稳定性。当BaO负载量为3%时,催化剂的性能最佳。
摘要:
利用浸渍法和水热共沉淀法两种方法,制备了介孔Ni/MgO催化剂,用于水蒸气重整生物质油模型物苯酚制取氢气;利用XRD、N2吸附/脱附、H2-TPR、TEM以及TG等手段对催化剂进行了表征。结果表明,以介孔MgO为载体,采用浸渍法制备的介孔NiO/MgO固溶体,具有较高的比表面积(60.6 m2/g)以及较大的孔径(10.1 nm)。与水热共沉淀法制备的催化剂相比,浸渍法制备的NiO/MgO前驱体经还原后的所得到介孔Ni/MgO催化剂Ni颗粒较小(5.0-6.0 nm),分布均匀,具有较高的分散度(19.44%)。较大的比表面积能有效地促进活性金属颗粒的分散,而介孔有利于反应物和产物在催化剂孔道中的扩散。因此,该Ni/MgO催化剂在水蒸气重整苯酚制氢反应中具有较高的催化活性、稳定性和优异的抗积炭能力。
摘要:
研究了不同酸碱中心、载体、前躯体和负载量对负载铯催化剂上苯酚与甲醇醚化制苯甲醚反应行为的影响。结果表明,碱性中心比酸性中心具有更高的苯甲醚选择性,碱性中心的阳离子影响催化剂的苯甲醚选择性。载体影响铯离子的电子结合能,从而影响催化剂的醚化活性;铯离子的电子结合能越低,催化剂醚化活性越低;载体影响催化剂强碱性位数量,从而影响苯甲醚选择性;强碱性位数量越多,副反应越容易发生,苯甲醚选择性越低。不同前躯体制备的Cs/SiO2由于表面相对铯原子数量不同而活性不同;Cs/SiO2的单层负载量为1.0 mmol/g,超过单层负载量后催化剂的平均活性显著下降。
摘要:
采用二次热液结晶法,以四丙基氢氧化铵水溶液预处理过的低硅ZSM-5分子筛为晶核,通过调控pH值、水量和晶化时间等二次结晶条件,在晶核上外延生长了高硅ZSM-5壳,制备了MFI/MFI核壳型复合分子筛。通过X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱仪、透射电子显微镜、N2吸附-脱附和NH3-程序升温脱附等手段表征了所合成的核壳分子筛的晶体结构、表面形态及核/壳界面,并对它们的结构参数以及酸性进行了初步评估。结果表明,核壳复合分子筛的壳层由多层200 nm的MFI沸石晶粒组成;高硅ZSM-5分子筛壳层的生成,引入了介孔结构,显著增大了外比表面积;同时,核壳结构的形成降低了复合分子筛酸性和外表面的酸密度,但增加了弱酸量。当二次晶化母液pH值为8.5,H2O/SO2物质的量比为30,晶化时间为24 h时,高硅分子筛壳层更易可控生长。