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2017年  第45卷  第10期

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研究论文
摘要:
为消除13C CP/MAS/TOSS NMR测试中碳核NOE效应,获得相对准确的碳结构参数,考察了不同模型化合物的碳核NOE效应强度。结果表明,不同模型化合物碳谱分峰拟合的测试值与样品碳结构参数的理论值之间存在明显误差,其中,脂肪碳在25%-125%、芳香碳为4%-50%,NOE效应在固体核磁碳谱测试中影响显著。为此,将模型化合物脂肪碳和芳香碳的实测值和理论值进行回归分析,得到非线性回归方程。用该方程对9,10-二甲基蒽进行碳结构修正,发现修正后脂肪碳实测值与理论值之间误差由不修正时的119.60%减小至7.84%,芳香碳误差为由不修正时的-17.10%到1.11%,修正后误差均在10%以内;同时用该回归方程修正了不同煤的碳结构参数,发现不同煤未修正的H/C原子比与其元素分析H/C原子比误差在45%-53%,修正后误差只有4%-13%,与元素分析结果具有一致性,表明非线性回归方程能够方便、准确地消除固体核磁NOE效应,为煤中碳结构分析提供新的技术支撑。
摘要:
以三种含V和Ni灰为研究对象,探索通过添加助剂和配煤两种途径来调控含V和Ni灰的流动性,利用XRD、SEM-EDX和三元相图等分析方法,探究了两种方法调控含V和Ni灰流动性的机理。结果表明,灰中V和Ni在高温下形成难熔物钒氧矿和单质镍,配煤和添加CaO降低了V和Ni的含量,同时可降低除V和Ni以外灰组成的液相温度,进而降低灰的熔融温度。当灰中V和Ni的总含量低于30%时,配入助熔剂CaO可明显降低灰的熔融温度,但其黏温曲线转变为结晶渣类型。当灰中V和Ni含量高于30%时,需通过配入低熔点煤灰降低熔融温度,在满足气流床排渣要求的煤灰中配入5%的该灰后,其黏温特性仍满足气流床液态排渣的要求,但配比达到10%时,降温过程中析出大量的富钒尖晶石,使灰渣黏温曲线转变为结晶渣类型,其不再适合气流床液态排渣的要求。
摘要:
以高钠煤为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)傅里叶分析手段相结合的方法研究了煤中钠的赋存形态及其含量分布。结果表明,大多数煤中钠主要是以水溶性钠为主,有机钠次之,不溶性钠含量较低。水溶性钠主要是以钠硝石(NaNO3)、岩盐(NaCl)和水合离子(Na·xH2O)形式存在;有机钠主要是以羧基钠(-COONa)形式存在;不溶性钠主要是以钠长石(NaAlSi3O8)形式存在。
摘要:
在水平管式炉上进行了400-1 100℃新疆高钠煤恒温燃烧实验,并利用逐级提取的方法分析煤及煤灰中钠的赋存形态,研究煤中钠的释放和形态迁移特性。重点考察700和1100℃下H2O(g)和SO2(g)单因素及双因素对煤中无机钠挥发和形态迁移的影响。结果表明,随着温度的升高,煤中钠的释放比例逐渐增大,其中,有机态钠最先析出,其次是水溶态无机钠,硅铝酸盐形式的无机钠则由于高热稳定性不易分解或挥发。低温下(700℃)H2O(g)的存在降低了钠的挥发,而较高温度下(1 100℃)焦炭与水蒸气反应生成的局部还原性气氛促进煤中钠的挥发,但当入口气氛中H2O(g)浓度高于20%时,促进作用减小。SO2的存在抑制了煤中钠的挥发,随着燃烧温度升高,SO2对钠的抑制作用减弱。H2O和SO2双因素作用下,低温下(700℃)抑制了煤中钠的挥发,而较高温度下(1 100℃)钠的挥发特性取决于两者在入口气氛中的浓度。对于选取的高钠煤,20% H2O和2.0×10-3 SO2入口气氛下,1 100℃煤燃烧钠的挥发比例由86%提高到了87.1%。
摘要:
选取准东高钠煤为研究对象,在高压反应釜中进行了不同温度(150-350℃)下的水热提质处理实验,依托电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、氮气等温吸附模型(BET)和X射线衍射(XRD)等技术,分析了煤样的煤质特性变化以及对CO2气化的综合影响规律。结果表明,水热提质处理后煤样成熟度增加,煤阶上升,钠的脱除效果显著,在300-350℃时脱除率均大于95%。煤焦化学结构致密、有序、稳定;煤样CO2气化曲线向高温区偏移,气化活性指数呈下降趋势且300-350℃时下降明显。水热提质过程中煤样气化反应活性受到煤阶、碱金属钠含量、物理孔隙结构、化学微晶结构等多个因素的综合影响。
摘要:
基于常压热重分析仪(TG)开展了神府烟煤焦(SF char)、水热炭焦(HTC char)及其混合物等温CO2气化实验以研究气化温度(800-950℃)、掺混比(3:1、1:1、1:3)对共气化特性的影响,并探讨了气化反应活化能及其影响因素。结果表明,HTC因其较大的比表面积和较多的灰分而具有较强的气化活性。低HTC掺混比的混合物气化活性对温度变化敏感。低温下混合物的气化活性受HTC掺混影响显著。反应活化能随着反应转化率的增大而逐渐增大并趋于稳定。进一步研究表明,混合物的活化能与其掺混比以及活性矿物(K+Na)/Ca的物质的量比均存在近似线性关系。
摘要:
利用管式炉反应器在550-1 000℃对长治贫煤和脱矿物质煤分别在空气和O2/CO2气氛进行了燃烧实验。利用XRF、XRD等分析手段,对煤样的基本性能进行了分析表征,并采用热分析仪(TG-DTG)以及傅里叶红外气体分析仪(Antaris-IGS)对贫煤燃烧过程中的燃烧特性和SO2和NOx释放规律进行了研究。结果表明,与原煤相比,脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度有所降低;O2/CO2气氛下,原煤和脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度都升高,说明当O2浓度为20%时,空气气氛比O2/CO2气氛更易于着火和燃烬。此外,与长治原煤相比,脱矿物质煤在相同条件下燃烧时SO2的释放量明显提高,而NOx的释放量却有所降低。O2/CO2气氛下原煤燃烧时SO2浓度比空气气氛下的要高,而脱矿物质煤燃烧时释放的SO2浓度明显比空气气氛下的低;O2/CO2气氛下原煤和脱矿物质煤燃烧时释放的NOx浓度比空气气氛下燃烧时释放的NOx浓度要低。
摘要:
以抚顺、茂名油页岩干酪根13C NMR、XPS与元素分析数据为基础,构建了油页岩干酪根分子结构模型,同时以化学键为标准对抚顺、茂名干酪根结构模型进行了修改,构建的干酪根结构模型与实验化学键浓度匹配良好,从化学键角度验证了模型的准确性与合理性。以自建及文献中九个不同变质程度的油页岩干酪根结构模型为基础,研究了油页岩干酪根变质程度与各类化学键浓度及能量密度关系。结果表明,随油页岩干酪根变质程度的提高,芳香碳分别与芳香碳、脂肪碳、氢原子等原子形成的化学键浓度升高,脂肪碳与脂肪碳、氢原子等原子形成的化学键浓度下降,其中,芳香碳之间、脂肪碳与氢原子之间的化学键浓度变化最明显。组成油页岩干酪根势能的价电子能密度及非键能密度随干酪根变质程度的提高总体上呈现上升趋势,成为组成油页岩干酪根稳定的化学能。
摘要:
以青霉素菌渣(PMW)和土霉素菌渣(TMW)为对象,在水平管式反应器中进行快速热解,采用X射线光电子能谱(XPS)表征和化学吸收-分光光度定量分析方法,研究了抗生素菌渣热解N官能团变化特征及其与NOx前驱物的关系。结果表明,菌渣燃料N官能团分为无机N(N-IN)和蛋白质及其水解产物N(N-A)两种。决定菌渣NOx前驱物以NH3-N为主,N官能团主要为N-A,PMW占81.1%、TMW占59.0%。在低温区间,N-IN在150-250℃分解和N-A在250-450℃转化,为NH3-N主要来源;PMW和TMW产率分别为20.9%和25.6%,而HCN-N产率小于2%,基本与燃料N官能团特征无关;该阶段伴随吡啶N(N-6)和吡咯N(N-5)的生成及转化,峰值在350-400℃。在高温区间,半焦N反应,主要是N-6和N-5的转化,为NH3-N和部分HCN-N的来源;该阶段伴随少量更稳定质子化吡啶N(N-Q)和氮氧化物N(N-X)生成。由于N-IN和不稳定N-A低温下会快速分解,250-300℃下菌渣半焦N去除高达40%、能量损失可控制在25%,因此,采用合适低温热解处理菌渣,在保证能量前提下可有效去除燃料中的N。
摘要:
Ultralight and nitrogen doped graphene aerogels (UNGAS) are developed by a hydrothermal method in the presence of graphene, dopamine (DA) and L-arginine. Analysis shows that DA can functionalize the graphene surface and also embed nitrogen atoms onto the graphene sheets upon pyrolysis, and the values of pH on the hydrothermal fabrication of UNGAS have great in fluence on the formation of UNGAS. By adjusting the amount of L-arginine and dopamine in the precursor mixture, UNGAS with a density as low as 2.54 mg/cm3 can be prepared. The UNGAS show high absorption capacity for various oils due to low density, N doping and large surface area.
摘要:
考察了葡萄糖量对氧化锌微球形貌的影响,分别采用等体积浸渍法和水热法制备含Ni质量分数为5%的NiO/ZnO微球吸附剂,使用N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段对NiO/ZnO微球吸附剂进行结构和形貌分析,并研究了制备方法对NiO/ZnO微球吸附剂物化性质的影响,再将其经H2还原后制得Ni/ZnO微球吸附剂,在模型汽油中使用噻吩作为含硫化合物,通过固定床反应器进行反应吸附脱硫性能研究。实验表明,与等体积浸渍法制备的负载型NiO/ZnO微球吸附剂相比,水热法制备的复合型NiO-ZnO微球吸附剂的比表面积和孔体积分别高达(40.45 m2/g)和(0.096 cm3/g),还原后所得复合型Ni-ZnO微球吸附剂具有更好的脱硫活性,在吸附温度350℃、压力1.0 MPa、进料液体积空速6 h-1及氢气与模拟油体积比为60的条件下,可以将模拟油中的硫质量含量从1.5×10-4降至10-5以下。并且拥有很好的再生能力,经过多次再生后仍保持很高的脱硫率,具有潜在的工业应用价值。
摘要:
Al-ITQ-13 molecular sieves, viz., SiGeAl-ITQ-13 and SiAl(B)-ITQ-13, were prepared by the direct hydrothermal synthesis and post-synthesis methods and characterized by XRD, 27Al MAS NMR, NH3-TPD, Py-FTIR and SEM; their catalytic performance in the conversion of methanol to hydrocarbons (MTH) was investigated. The results indicated that two Al-ITQ-13 samples have high crystallinity with a slice-like morphology. In comparison with ZSM-5, Al-ITQ-13 as a catalyst in MTH exhibits higher selectivity to propene, higher propene/ethene (P/E) ratio and longer catalytic lifetime. Moreover, as the amount of strong acid sites on SiAl(B)-ITQ-13 is decreased by post-synthesis, SiAl(B)-ITQ-13 exhibits better catalytic performance in MTH, in comparison with SiGeAl-ITQ-13 obtained by direct hydrothermal synthesis.
摘要:
以粉煤灰中提取出的硅酸钠和铝酸钠为原料,通过水热合成法制备NaP型分子筛。通过正交实验优化了晶化时间、晶化温度和溶液硅水比等工艺参数,提出了通过空间位阻效应调控晶粒生长过程的方法,探索了结构空间位阻作用对NaP型分子筛生长过程晶型、粒径的调控规律。采用XRD、FI-IR、SEM、BET等手段对产物的晶型、粒径和形貌进行表征,并对不同条件下制备的NaP型分子筛的吸附性能进行了评价。结果表明,水热反应体系中引入空间位阻效应能有效调控NaP型分子筛的形貌和粒径;空间位阻效应的影响规律为环状结构>链状结构,长链结构>短链结构。吸附性能测试表明,Zn2+有效吸附去除率可达99.8%。
摘要:
通过改进的溶胶凝胶法结合浸渍法制备了一系列Pt/x Ba-(30-x)Ce/γ-Al2O3x=10、15、20,x为质量分数)型NSR催化剂,并利用XRD、BET、H2-TPR和NO-TPD对其性能进行了表征。结果表明,Ba主要以BaCO3形式存在,CeO2晶粒粒径随着x值增大先减小后增大,且以无定型形式存在于催化剂中。随着Ce含量的增加,高温还原峰温度先降低后升高。NO-TPD结果表明,吸附于催化剂表面的NOx在低温时具有较好的热稳定性;通过NOx完全存储实验,探究了不同Ba/Ce比对催化剂NOx存储性能的影响。结果表明,当x=15时,催化剂的NOx存储量最大,NOx穿透时间达7 min,吸附稳定时NO2/NOx比为28%,NOx存储效率达47.1%,具有最佳的NOx存储性能。
摘要:
以研磨水热法合成ZnCr2O4-ZnO异质结型光催化剂,对所得样品进行了TG-DTA、XRD、SEM、HRTEM、DRS和N2吸附-脱附表征分析;在模拟太阳光下,以草酸为牺牲剂对样品的光催化产氢活性进行评价,并分别与共沉淀法、尿素回流法和尿素水热法制备的ZnCr2O4-ZnO样品进行比较,探讨了异质结型ZnCr2O4-ZnO复合光催化剂的产氢机理。结果表明,四种方法制备的Zn-Cr前驱体都具有一定的水滑石结构,经500℃焙烧后,均为球形纳米粒子,但团聚情况各异,比表面积和孔结构参数有较大差别。其中,研磨水热法所得样品ZnCr2O4-ZnO粒子均匀,光电流响应强度最大,产氢效率最高,为0.956 mmol/(h·gcat),分别是共沉淀法、尿素回流法和尿素水热法制备样品产氢量的2.3、1.5和3.0倍。
摘要:
以不同载量的MnO2/rGO和Pt/C修饰阴极电极构建了生物阴极型双室微生物燃料电池(MFC),考察了不同阴极催化剂修饰MFC对其产电性能以及老龄垃圾渗滤液主要污染物去除效果的影响。结果表明,以MnO2/rGO修饰MFC阴极电极材料,能显著提高MFC产电性能及对老龄垃圾渗滤液中污染物去除效果;输出电压为372 mV,功率密度为194 mW/m3(是未经催化剂修饰MFC的两倍),内阻为264Ω,化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)去除率分别为58.68%和76.64%。当MnO2/rGO载量为1.0 mg/cm2时,MFC性能与负载Pt/C的MFC性能接近,但构建成本却明显降低。