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2016年  第44卷  第11期

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研究论文
摘要:
研究了褐煤中重要的成分腐殖酸对褐煤水分的影响。测定了内蒙胜利褐煤中腐殖酸含氧官能团的含量,并分析了褐煤、棕黑腐殖酸和残余煤的等温吸附和脱附曲线。通过Dent吸附等温模型研究了褐煤和棕黑腐殖酸第一层吸附和第二层吸附。结果表明,胜利褐煤2/5羧基和1/5羟基是由腐殖酸提供的。棕黑腐殖酸相对褐煤孔径和孔容较小,不利于水簇的形成。腐殖酸对褐煤的复吸水是不利的。
摘要:
在加压热解装置上,考察了碳酸钾及热解气氛对煤热解过程中硫分布及其形态的影响。结果表明,碳酸钾通过捕获H2S增加了半焦硫含量,同时可将煤焦表面活化,导致煤中有机质与黄铁矿分解产生的活泼硫结合形成新的有机硫。氢气能促进煤中硫的脱除,但是碳酸钾存在下热解释放的硫一部分以K2S的形式固定于半焦中。水蒸气可显著促进煤中黄铁矿的分解,同时可与煤焦中的K2S反应,降低半焦中的硫含量。两段床催化气化炉中,碳酸钾催化剂经热解后不影响其对煤焦的催化性能。
摘要:
针对胜利褐煤焦水蒸气气化反应过程中钙组分的催化作用,在脱除矿物质胜利褐煤煤样SL+中添加CaO在1 100℃热解得到添钙煤焦样品Ca-J,Ca-J经盐酸处理脱除其游离钙组分,得到添钙焦酸洗煤样Ca-J+,采用BET、SEM-EDS、XRD、FT-IR及XPS等技术对所制备煤样进行表征,并在微型固定床反应装置上进行水蒸气气化反应性测试,对煤样微结构特性进行研究,提出了钙催化水蒸气气化反应中的活性微结构模型。结果表明,水蒸气气化反应中,添钙焦样酸洗前后的Ca-J和Ca-J+碳转化率及反应活性指数基本相同,但比酸洗煤焦样SL+-J高出许多。样品XPS的Ca 2p谱图分峰说明,Ca-J+中存在Ca(CH3COO)2与Ca-OOR两种化学形态的钙。化学分析及SEM-EDS表征均表明,Ca-J+中钙含量比Ca-J减少了97%以上;XRD表明,Ca-J中游离存在的CaS、CaO经酸洗被脱除;FT-IR表明,Ca-J及Ca-J+中含有C=O、C-O等特征吸收峰。综合上述结果,可推测“R-O-Ca-O-R'”(R及R'可为脂肪族或芳香族结构体)是钙组分催化胜利褐煤焦水蒸气气化的活性微结构。
摘要:
利用热重分析仪对城市生活垃圾与煤矸石单独及混合燃烧特性进行了研究,并采用高温管式炉燃烧装置考察了PVC、NaCl及MSW与煤矸石混烧过程中HCl的排放规律。结果表明,在煤矸石中掺烧部分MSW可有效改善煤矸石的燃烧特性,尤其是脱挥发分和着火特性。综合考虑燃烧特性变化,建议MSW掺混比例为20%。PVC与NaCl掺混比较低时,煤矸石可抑制PVC燃烧过程中HCl的析出,会显著促进NaCl中HCl的析出;当掺混比增大时,上述作用逐渐减弱。MSW与煤矸石混烧时,会促进HCl的析出,增大烟气中HCl的浓度。当掺混比为10%时,HCl排放浓度达到56.22 mg/m3,已超过中国国家标准,必须采取相应脱氯措施。
摘要:
将桦甸油页岩分别在300、350、400、450、500和550℃热解得到半焦,对半焦进行逐级抽提和酸洗,得到自由沥青、碳酸盐束缚沥青和硅酸盐束缚沥青,采用柱层析、FT-IR和GC-MS表征不同沥青的化学组成和结构特征,探讨沥青的化学组成变化及与矿物质的相互作用。结果表明,沥青总产率先增大后减小并在400℃取得最大值4.63%,400-450℃大量沥青分解生成页岩油,使沥青产率降至0.98%。350-450℃自由沥青主要发生羧酸脱羧、酯基分解和长链烷烃裂解反应,使羧酸和酯类化合物含量降低、烷烃碳链长度缩短。干酪根分解生成的羧酸与碳酸盐反应生成羧酸盐,使400℃碳酸盐束缚沥青中羧酸含量达78.82%;含氧化合物可与黏土矿物结合,且烷烃可进入蒙脱石层间,使400℃硅酸盐束缚沥青中含氧化合物和烷烃各占80.79%和19.21%。
摘要:
从低温煤焦油中蒸馏提取出大于350℃的常渣,以正戊烷、正戊烷+5%乙醇、正戊烷+5%异丙醇三种溶剂沉淀沥青质。通过1H-NMR、13C-NMR、傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)、元素分析和相对分子量测定等手段对重组分沥青质的结构参数、杂原子化合物的分布等方面进行了分析,构建含杂原子的平均分子结构模型。结果表明,乙醇和异丙醇的加入可以显著降低C5-沥青质的收率,所得沥青质的芳香性增强,平均分子量增大,为更高缩合度的具有较短侧链的结构;极性溶剂的加入没有改变沥青质中杂原子化合物的类型,但是O1和O2中一部分低缩合度的化合物转移到可溶质中,O3-O6化合物的相对丰度增大,表明混合溶剂有利于萃取低缩合度的化合物。
摘要:
A series of NiWF (x)/γ-Al2O3 catalysts were prepared by adding different amounts of ammonium fluoride, and the effects of fluoride amount on the structure and physicochemical properties were investigated with X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, NH3-TPD and high resolution transmission electron mcroscopy (HRTEM) techniques and N2 sorption experiment. Their hydrodenitrogenation (HDN) and hydrodesulfurization (HDS) catalytic performances were evaluated in a fix-bed reactor with low and middle-temperature coal tar obtained from Inner Mongolia as feedstock. Although fluoride amount has little effect on the pore diameter and pore volume of the catalysts, increase of the fluoride amount decreases the specific surface area. In addition, the sulfidation degree of the catalyst decreases with the fluoride amount when it is sulfided at 643 K for 6 h. Also, the numbers of strong acid sites and total amount acid sites change with increasing fluoride amount. They slightly increase at first, but then obviously decrease. HRTEM shows that WS2 slabs have a typical layered structure. The catalytic activity of NiWF (x)/γ-Al2O3 for HDN and HDS of coal tar shows a volcanic trend with the fluoride amount.
摘要:
采用浸渍法制备了不同Li含量的Li/MgO催化剂,并通过TG-DTA、N2吸附及XRD等手段对其进行了表征;对丙烷在Li/MgO催化剂表面的两种吸附状态所占据的空间体积大小进行了计算,研究了Li含量对其丙烷氧化脱氢制烯烃反应催化性能的影响。结果表明,随着Li/MgO催化剂中Li含量的增加,丙烷转化率与乙烯、甲烷、乙烷和COx的选择性均先增加,在Li物质的量分数为3%时达到最高,然后随Li含量增加而降低,而丙烯选择性则出现相反的变化趋势。丙烷在Li/MgO催化剂上的吸附和反应同时受动力学和热力学两个因素的制约;Li负载量不同,反应活性位Li+O-分散状态也不同,导致产物分布发生变化。活性位分散度高时受热力学因素影响,有利于生成丙烯;活性位分散度低时受吸附动力学影响,更趋向于生成乙烯等其他产物。
摘要:
采用双模板自组装、炭化、氢氟酸蚀刻和磺化等手段制备了具有分级有序多孔结构的磺化碳(SCHOP),并分别在500、600和700℃考察了炭化温度对分级有序多孔碳微观结构的影响;以催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)为探针反应,评价了SCHOP的催化效果。结果表明,500℃焙烧所制备的SCHOP具有最高的催化活性。SEM、TEM和N2吸附-脱附表明,所制备的催化剂具有规整的分级有序孔结构,但过高的炭化温度会降低炭材料微观结构的有序性;FT-IR、EDS和-SO3H含量测定表明,通过磺化可在碳基体上有效引入磺酸基,炭化温度过高会降低炭材料的芳香性,不利于磺酸基的引入。130℃下反应20 min,果糖的转化率和5-HMF的收率分别高达96.1%和93.4%,表明SCHOP是一种高效固体酸催化剂。
摘要:
通过共沉淀法制备一系列铜锌催化剂,用于固定床上糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的研究。采用X射线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)表征,分析催化剂中Cu0和ZnO在催化反应中的作用。结果表明,Cu0是糠醛加氢的活性中心,氧化锌的加入减小了催化剂晶粒粒径、增大了催化剂比表面积、利于催化剂还原和增加催化剂表面弱酸性位。当Cu/Zn物质的量比为1:2时,Cu1Zn2催化剂具有适宜氧化还原活性中心及弱酸位数量,对2-甲基呋喃表现出较高的选择性。Cu1Zn2催化剂在常压、反应温度为200℃、氢醛物质的量比为4:1、糠醛体积空速为0.3 h-1条件下,糠醛转化率100.0%,2-甲基呋喃选择性最高为93.6%。反应稳定运行200 h后,糠醛转化率仍为100.0%,2-甲基呋喃选择性为80.0%,糠醇选择性为11.4%。
摘要:
以棕榈油为研究对象,分别与甲醇、乙醇、异丙醇和异丁醇进行酯交换反应制备了不同酯基结构的生物柴油。利用差示扫描量热仪和应力控制流变仪分析了不同酯基结构棕榈油生物柴油的结晶行为和低温流变性能,同时分析了酯基结构对生物柴油的氧化稳定性,40℃时的动力黏度、20℃时的密度等重要性质的影响。结果表明,随着醇的碳链长度的增加,棕榈油生物柴油的析蜡点和胶凝点均降低,特别是棕榈油异丁酯的析蜡点和胶凝点分别降低到了-2.57和-8.09℃,低温流动性得到了明显改善,且氧化诱导期略有延长,氧化稳定性有所改善。生物柴油的密度和黏度随着酯基结构的不同而有所变化,但其数值都符合中国生物柴油标准。
摘要:
Generally, the process for synthesis of hierarchical-structured ZSM-5 zeolite is complex. Here, the polygonal three-dimensional ZSM-5 zeolite with hierarchical structure was hydrothermally synthesized by one-step synthesis method with dual templates. The effects of crystallization conditions and synthesis gel compositions, including crystallization temperature, crystallization time, Si/Al molar ratio, on the products were investigated for optimizing synthesis conditions. The X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption-desorption experiment, Pyridine adsorption FT-IR (Py-FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM) were used to characterize the crystalline structure, pore structure, surface acidity and crystal morphology of products. It was shown that the hierarchical-structured ZSM-5 zeolite can be synthesized under the following conditions: crystallization temperature of 160-180℃, crystallization time of 24-96 h, the SiO2/Al2O3/Na2O/CTAB/TPABr/H2O ratio of 1/x/0.4/0.05/0.12/280, (x: 50-240). The sample crystallized at 160℃ for 48 h with a synthesis gel having a Si/Al molar ratio of 50 had uniform cylindrical crystal morphology, high crystallinity and ordered mesoporous structure with a pore diameter of 3.60 nm. It contains both strong Brønsted and Lewis acid sites at 300℃, which contribute to its catalytic properties.
摘要:
采用不同浓度的TPAOH溶液处理不同SiO2/Al2O3物质的量比的HZSM-5分子筛,制备了微孔-介孔多级孔HZSM-5催化剂。结果表明,采用不同浓度的TPAOH溶液处理不同SiO2/Al2O3物质的量比的HZSM-5分子筛能够脱出HZSM-5分子筛的骨架硅而产生介孔,介孔孔径随TPAOH溶液浓度和SiO2/Al2O3物质的量比的增大而增大;TPAOH溶液处理能够调变HZSM-5催化剂的酸性。采用不同浓度的TPAOH溶液处理SiO2/Al2O3物质的量比分别为50、80和150的HZSM-5分子筛,其中,SiO2/Al2O3物质的量比为50的HZSM-5弱中酸酸强度、相对酸量、B酸和L酸含量明显高于SiO2/Al2O3物质的量比为80和150的HZSM-5分子筛。经不同浓度的TPAOH溶液处理后SiO2/Al2O3物质的量比为50的HZSM-5催化剂具有最佳的噻吩烷基化反应性能。
摘要:
在IM-5分子筛的合成体系中以介孔材料KIT-6作为硅源,制备出了多级孔IM-5复合分子筛(IM-5-K)。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、比表面积分析、NH3-TPD等手段对样品的物理性质和酸性进行表征。将经过钼修饰的Mo-IM-5-K催化剂应用于甲烷无氧芳构化反应中,考察其活性。催化测试结果显示,多级孔Mo-IM-5-K催化剂的最高甲烷转化率和芳烃产率为12.4%和6.9%,高于常规Mo-IM-5-C催化剂。同时,Mo-IM-5-K催化剂有更好的稳定性。催化剂反应活性和稳定性的差异是由于其具有不同的孔道结构和酸性所致。介孔的存在会影响活性Mo物种的落位及分布状态,有利于反应物与活性位的接触和芳烃产物的扩散,进而提高催化剂的活性和稳定性。
摘要:
分别以β、ZSM-5和USY分子筛为载体,采用浸渍法制备了锰铈催化剂,对其低温NH3-SCR反应性能进行了评价,并采用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR以及XPS对催化剂进行了表征。结果表明,三种分子筛负载的锰铈催化剂均具有较好的低温NH3-SCR反应活性,其中,Mn-Ce/USY的催化性能最好,在107℃时NOx转化率可达到90%。负载锰铈后催化剂的比表面积和孔体积均有所下降;活性组分MnOx主要以无定型态分布于催化剂表面,且在ZSM-5上检测到聚集的CeO2。催化剂表面弱酸对低温NH3-SCR反应起主要作用,催化剂表面上活性组分的表面浓度和氧化态明显不同,较高的Mn4+/Mn3+原子比和吸附氧表面浓度对提高催化剂的低温NH3-SCR反应活性有利。
摘要:
掺杂Ce到V2O5-WO3/TiO2催化剂中,并研究其NH3-SCR脱硝性能及SO2失活机理。结果表明,V1W5Ce6Ti表现出更好的脱硝活性。采用XRD、BET、FT-IR、TG-DSC、XPS等手段表征分析Ce对催化剂性能的影响,并提出V1W5Ce6Ti硫失活机理。结果表明,Ce、V、W都能在催化剂中很好的分散,当Ce的掺杂量达到8%时,有明显的CeO2特征峰出现。在250℃时,V1W5Ti(U)表面会有NH4HSO4和(NH42SO4生成。掺杂Ce后,V1W5Ce6Ti催化剂的Brønste酸位和表面化学吸附氧都增加。Ce与烟气中的SO2和H2O结合生成硫酸铈盐,从而抑制硫酸铵盐的生成。同时也阻断了Ce3+与Ce4+氧化还原循环,破坏V-O-Ce结构,造成催化剂活性下降。
摘要:
合成了TiO2-CeO2柱撑黏土负载V2O5催化剂,通过XRD、氮气吸附脱附、TG、FT-IR、H2-TPR、NH3-TPD、XPS等方法对其物理化学性质进行了表征,研究了该催化剂在H2S选择性催化氧化反应中的活性。结果表明,负载5%V2O5的TiO2-CeO2柱撑黏土在180℃下催化效果最好,且尾气中不含SO2。V2O5、TiO2和CeO2之间的相互作用提高了催化剂的活性,CeO2提高了催化剂的热稳定性,同时提供大量晶格氧,加强了V2O5的氧化还原作用,降低了反应温度;TiO2加强了VOx和CeOx的再氧化,降低了硫酸盐的覆盖率,从而降低了催化剂的失活速率。