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2017年  第45卷  第3期

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论文
摘要:
利用加压管式反应器对准东煤进行了一系列热解实验,并采用溶剂逐级萃取的方法研究了煤中各赋存形态钠在不同热解温度、停留时间及其压力下的变迁规律。研究发现,原煤中钠主要是以水合离子态和钠长石的形式存在,有机态钠含量较少。在500-700℃时,随着挥发分的释放,水可溶性钠结合到煤焦的碳基质上,转化为盐酸可溶但水不可溶性的钠,少量有机钠会挥发至气相中。在700-900℃时,可溶性钠与高岭土等矿物质反应生成盐酸不可溶性钠。1 000℃时,钠的挥发量显著增加;部分高岭土与方解石分解生成的氧化钙反应生成钙长石,抑制了可溶性钠与高岭土之间的反应。煤中各形态钠的变迁主要发生在热解初期,与挥发分的释放同时进行。提高热解压力对钠的变迁行为没有影响。
摘要:
采用逐级化学提取法研究无烟煤及其不同温度燃烧产物中碘的各种赋存状态;以小型管式炉模拟煤燃烧装置,考察了加热温度、加热时间、O2流量以及通入水蒸气对无烟煤中不同形态碘燃烧释放影响及其机理。结果表明,无烟煤中碘主要以有机结合态、铁锰氧化物结合态和水溶态形式存在。加热温度对碘释放和转化有明显影响,碘释放率随温度升高而增加,500-900℃是碘释放的主要阶段。其中,700℃以前,水溶态、离子交换态和有机结合态碘大部分释放,小部分转化为碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和残留态碘;铁锰氧化物结合态碘主要在700-900℃释放,部分残留态碘在1 100℃前也可释放。无烟煤中碘释放率随燃烧时间延长和O2流量增大而增大,水蒸气的参与能明显促进碘的释放。在1 100℃、通入水蒸气、O2流量120 mL/min、燃烧20 min时,93.8%-95.9%碘主要以HI和I2释放。
摘要:
以5-8 mm胜利褐煤为研究对象,利用固定床反应器,在400-700℃、CO2气氛下进行热解实验,研究了CO2气氛对煤热解气、液、固三相产物分布的影响,探讨了CO2对煤焦结构作用的机理。研究表明,与N2气氛相比,CO2气氛热解提高焦油和热解水产率,降低热解气和半焦产率;400和500℃时,CO2气氛下形成的半焦孔隙结构和总孔体积没有明显的变化,600和700℃时,CO2气氛下所得半焦的比表面积及孔容较N2气氛下的大,是与煤焦内部挥发分大量释放以及CO2进入孔道与活性位反应有关;煤热解过程中CO2的引入能促进煤焦中3-5环芳香结构的消耗,导致煤焦结构芳香度的提高;600和700℃时,CO2气氛下热解气中H2和CH4产率低,同时CO2能与煤焦发生气化反应显著提高CO含量。
摘要:
以凉茶药渣(HTW)和青霉素菌渣(PMW)为对象,结合热重(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)表征,在水平管式反应器上对比研究了热解NOx前驱物的生成特征,考察了热力因素和燃料理化特性的影响。结果表明,蛋白质N为主要原料N结构,HTW占全部,PMW超过80%,决定了主导NOx前驱物为NH3;热力因素不改变此主导性,但会影响前驱物生成路径,改变组分比例及总产率,其强弱顺序为:高温快速>高温慢速>低温快速≈低温慢速;基于高温快速热解,大粒径和低含水率可分别降低总产率5%-11%和4%-6%;燃料组分影响NH3产率,低温或慢速下,N结构差别使PMW>HTW;高温快速下,灰分元素差异使PMW < HTW;半焦N结构及N分布表明,典型热解条件下总产率为20%-45%,与药渣种类无关,可为其清洁利用提供参考。
摘要:
选取晋城无烟煤和麦秆作为研究对象,利用压差法烧结温度测定装置测量不同灰化温度下煤和麦秆混合灰的烧结温度,再利用SEM-EDS以及XRD对灰样进行烧结特性分析。结果表明,不论灰化温度高低,随着麦秆的添加,煤和麦秆混合灰的烧结温度都呈现降低趋势,其降低幅度略有差别。灰化温度较低时,煤和麦秆混合灰的烧结温度低于灰化温度较高情况下混合灰的烧结温度。SEM-EDS分析表明,低温灰化得到的样品中出现较多不规则的纤维结构;较高温度下获得的灰样中出现较多致密的球状颗粒,这表明矿物质发生熔融形成球状颗粒。XRD分析表明,低温灰化烧结后的煤和麦秆混合灰样中因含有较多的含钾等碱金属系助融矿物质,导致混合灰样的烧结温度降低。然而,像钙长石等含钙矿物质本身具有较高的熔点,因此,在1 100℃时混合灰样具有较高的烧结温度。
摘要:
在固定床反应器中,以甲苯作为生物质气化焦油模型化合物,橄榄石作为甲苯裂解催化剂,结合XRD、SEM、BET、H2-TPR等表征手段,考察了不同重整反应温度、CO2浓度、橄榄石煅烧温度以及载镍量对甲苯催化重整性能的影响。结果表明,甲苯转化率随着重整反应温度的升高而增加,橄榄石对甲苯具有较高的催化活性,经900℃煅烧后的橄榄石活性最高。相比于橄榄石直接催化裂解甲苯,CO2的加入能够显著降低催化剂表面的积炭率,当CO2/C7H8物质的量比为4时,橄榄石催化剂表面的积炭率降低至17.0%。橄榄石载镍后,对C7H8/CO2的催化重整性能进一步提高,甲苯转化率最高达到99.4%,但是积炭率也会随之增加。
摘要:
A 12-phosphotungstic acid (PTA)-based esterification catalyst was prepared by modifying PTA with 1, 2, 3-trizaole-4, 5-dicarboxylic acid (TDA). The obtained TDA-PTA sample was characterized with XRD, FT-IR, SEM, TG and potentiometric titration techniques, and its catalytic properties for esterification of oleic acid with methanol were studied. In addition, the effects of reaction conditions, including catalyst amount, oleic acid/alcohol molar ratio, reaction time and reaction temperature, on its catalytic performance were investigated. After modification with TDA, although the Keggin structure of PTA is kep and the sample shows strong acidity, the particle morphology changes to regular spheres. In particular, the sample exhibits high catalytic activity and stability in esterification of oleic acid with methanol. The modification of PTA by TDA effectively prevents PTA from dissolving in the reaction mixture, and thus, the TDA-PTA can be recycled at least six runs without severe loss of catalytic activity, showing that it is a good heterogeneous catalyst for esterification.
摘要:
The sulfated zirconia was prepared by directly impregnating ammonium persulphate on the crystalline zirconia and followed by the calcination temperatures of 300-500℃. The structural properties of the catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption-desorption, ammonia temperature programmed desorption (NH3-TPD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and a scanning electron microscope (SEM) equipped with an energy dispersive spectroscope (EDS). The experiment results demonstrated that the catalysts presented the tetragonal structure of zirconia and high crystallinity. The catalyst calcined at 500℃ possessed the highest sulfur content and acidic sites in the catalysts. The catalyst exhibited high catalytic activity in transesterification of soybean oil with methanol. The yield of biodiesel achieved 84.6% because of the preferable super-acid sites on the surface of the catalyst.
摘要:
将纤维素溶解在ZnCl2溶液中,以SnCl4为催化剂,微波下使纤维素降解成5-羟甲基糠醛(5-HMF)。实验考察了微波功率、纤维素的质量、ZnCl2溶液浓度、反应时间及催化剂与纤维素物质的量比等对5-HMF产率的影响。结果表明,以SnCl4为催化剂,在优化条件:1.0 g纤维素溶解在100 mL 70% ZnCl2溶液中,微波功率为420 W,降解反应9 min,SnCl4与纤维素物质的量比2:1下,5-HMF的产率达到39.4%。
摘要:
制备了系列磷化钼催化剂用于醋酸加氢合成乙醇活性评价,并采用XRD、XPS和SEM等技术对催化剂进行表征。结果表明,催化剂除含有MoP外,还有MoP2O7和MoO2等物种,催化醋酸生成乙醇的活性物种是MoP,或者是MoP与MoP2O7、MoO2协同起催化作用。磷化温度一定程度上影响催化剂的形成和活性组分的分布,磷化温度太低,MoP形成量少,磷化温度太高,MoP发生团聚和烧结,磷化温度为650℃时制备的催化剂活性最高。磷钼物质的量比为1.0时催化剂的乙醇合成性能最高。
摘要:
以平衡吸附过氧钨酸的水合氧化锆为前驱体,经焙烧得到WO3-ZrO2固体酸,并采用XRD、UV-vis、NH3-TPD等手段考察了过氧钨酸吸附液浓度及焙烧温度对WO3-ZrO2固体酸组成、结构及酸性的影响。通过BET、H2-TPR、H2-TPD等表征手段和正戊烷临氢异构反应,考察了负载铂后相应催化剂的结构、还原与氢吸附性质及其催化正戊烷临氢异构反应的性能。结果表明,焙烧温度为700℃时,随着吸附液浓度的增加,所得载体酸度及相应催化剂比表面积均先增加后减小,且在吸附液浓度为82 mmol W/L时达到最大值。吸附液浓度为59 mmol W/L时,随着焙烧温度的升高,所得载体四方相氧化锆含量、酸度及相应催化剂比表面积均降低。吸附液浓度为82 mmol W/L、焙烧温度为700℃所得载体负载0.5%(质量分数)铂后催化活性最高。该催化剂在250℃常压临氢操作、n(H2)/nn-C5H12)为3、WHSV为1.0 h-1的条件下,催化正戊烷异构反应中异戊烷收率可达57.7%。
摘要:
采用不同酸和盐浸渍处理SAPO-11分子筛,然后负载Pt制成改性的Pt/SAPO-11催化剂,用XRF、XRD、N2吸附-脱附、SEM、NH3-TPD和Py-IR对催化剂进行表征,分析其物理化学性能。结果表明,酸和盐处理没有破坏SAPO-11的骨架结构,还提高了催化剂的孔容、孔径、比表面积等性质,催化剂的酸性、酸量也明显发生了改变。在固定床反应器中,评价了改性的Pt/SAPO-11催化小桐子油一步加氢制异构烷烃性能;结合催化剂表征数据表明,颗粒粒径、比表面积、孔径、酸性和酸量影响催化剂的活性及产物分布。对比发现,经0.5 mol/L柠檬酸处理的Pt/SAPO-11催化剂孔径大小、酸性、B酸和L酸量分布合适,因此,一步加氢催化处理小桐子油性能优异;其中,生物航油组分(C8-16)的收率为32.47%,异构烷烃(C8-16)选择性为53.13%。
摘要:
以钨酸钠为钨源,以乙二胺四乙酸二钠为碳源经过高温煅烧制备了含W的介孔碳材料,采用XRD、SEM、FT-IR、BET对含钨的介孔碳材料进行表征。结果表明,煅烧后介孔碳材料的表面形成了粒状含有结晶水的氧化钨(WO3·H2O)。相比于纯的介孔碳材料,含钨介孔碳材料的总比表面积减小。以含W介孔碳材料为催化剂,H2O2作为氧化剂,1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM][BF4])离子液体作为萃取剂,组成萃取-催化氧化脱硫体系(ECODS)并研究其对模拟油中二苯并噻吩脱除效果。考察了氧化钨负载量、反应温度、H2O2加入量、催化剂用量、离子液体用量以及不同类型硫化物对二苯并噻吩脱除的影响。在最佳反应条件下,催化剂对二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)、苯并噻吩(BT)、噻吩(TH)和真实汽油的脱除率分别达到98.6%、65.6%、61.2%、57.8%和64.3%。催化剂回收利用五次之后脱硫率略有降低,仍高达95.2%。
摘要:
CuO-CeO2 monolithic catalysts supported on SiO2-Al2O3 modified glass-fiber honeycomb were prepared via co-impregnation method and their performance in the oxidation of volatile organic compounds (VOCs) such as ethyl acetate, isopropanol and toluene was evaluated. Various techniques such as N2 sorption, X-ray powder diffraction (XRD), hydrogen-temperature programmed reduction (H2-TPR), ammonia-temperature programmed desorption (NH3-TPD) and chemisorption of VOCs were employed to characterize the catalysts. The results show that the copper oxide species are highly dispersed on the CuO-CeO2 based catalysts; moreover, the size of CeO2 nanoparticles increases with the decrease of copper/ceria molar ratio. The addition of ceria oxide can evidently increase the amount of total acid sites, especially the Lewis ones, which can enhance the adsorption capacity of ethyl acetate and isopropanaol and promote the oxidation of ethyl acetate and isopropanaol. In the case of toluene combustion, the addition of large amount of CeO2 may decrease the reducibility and oxygen activation capability; as a result, it contributes little to the adsorption of toluene, resulting in a low activity in the oxidation of toluene. The catalytic activity is related both to the reactivity of surface oxygen and to the adsorption capacity of the catalyst towards VOC molecules, which are determined by the complex interactions among copper, cerium oxide and the support.
摘要:
以改进Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过水热法结合烧结工艺制备了四氧化三铁/还原氧化石墨烯(Fe3O4/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对复合材料的理化性能进行表征;通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等技术,综合考察了材料的储锂性能及电化学性能增强机制。结果表明,在200和600 mA/g电流密度下,Fe3O4/RGO复合负极循环60次后的放电比容量分别保持在709和479 mAh/g,表现出良好的倍率性能;相较于纯Fe3O4负极,复合负极呈现出更优异的锂电性能,其电化学性能的改善得益于RGO能增强材料的电导性和结构稳定性。
摘要:
以K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液为阴极液,以驯化的人工湖泊底泥为微生物菌种,以链霉素废水为阳极液,构建微生物燃料电池实验系统,研究添加共基质前后微生物燃料电池的废水处理效果与同步发电性能。结果表明,以链霉素废水为阳极液的微生物燃料电池的产电能力及废水处理效果均较差,并且随着链霉素浓度的增大而进一步恶化;但将葡萄糖作为共基质添加至阳极链霉素废水后,微生物燃料电池的产电能力和废水处理效果均显著提高。链霉素浓度为50 mg/L时,未添加共基质的微生物燃料电池处理链霉素废水的COD去除率为52%,产电电流密度为25 mA/m2,输出电压为4.72 mV;添加共基质后,COD去除率为92%,稳态产电电流密度为300 mA/m2,稳态输出电压为54 mV。
摘要:
采用浸渍法制备了铈改性半焦吸附剂(Ce/SC),在小型固定床反应器上考察了水蒸气和α-Fe2O3对Ce/SC脱除Hg0性能的影响,并利用X射线衍射、H2程序升温还原、X射线光电子能谱等分析手段对其机理进行了探究。结果表明,水蒸气会明显抑制Ce/SC对单质汞的脱除效率,原因是H2O分子在活性组分CeO2表面发生解离,部分晶格氧转化成Ce-OH官能团,从而导致其氧化活性的降低;α-Fe2O3的加入对Ce/SC的脱汞性能无显著影响;当水蒸气和α-Fe2O3同时存在时,Ce/SC的脱汞效率虽然有所降低,但是其降低幅度明显低于水蒸气单独作用时的情况,这主要是因为水蒸气与α-Fe2O3作用增加了其表面化学吸附氧的含量,提高了α-Fe2O3的氧化活性,促进单质汞的氧化和脱除。