Fe负载污泥生物炭催化热解聚丙烯及产物特性

针对塑料成分复杂、热解产油组分不稳定和品质控制难的问题，本文以市政污泥为原料制备Fe负载污泥基生物炭催化剂，以聚丙烯塑料(PP)催化热解促进焦油裂解与合成气生产的试验路线开展研究，分析了PP热解产物中焦油的去除效果、富H₂合成气关键组分以及催化热解过程对污泥基生物炭表面特性的影响。结果显示FeCl₃浸渍比为5%(质量分数，以Fe计)制备的污泥基生物炭可显著促进PP催化热解产氢，1g塑料氢气产率达17.39mmol，分别高于未经Fe负载污泥生物炭催化对照组268.43%以及纯PP热解对照组2046.91%。催化热解过程强化了焦油裂解，焦油裂解率达29.65%。焦油组分中醇类物质相对占比下降，烯烃类与卤代酯类物质相对占比上升。同时，催化热解后污泥基生物炭表面出现特殊的薄层状孔隙结构，比表面积增至225.90m²/g。XPS分析发现污泥基生物炭表面的碳氧官能团结合碳、晶格氧以及羧基氧相对比例上升，证明在此Fe浸渍比例下出现了更多的活性位点。     

银基活性炭对废轮胎热解油的吸附脱硫机理研究

废轮胎经热解制备得到热解油和热解炭，热解炭活化制得活性炭，并利用Ag⁺对活性炭进行改性制得Ag⁺改性活性炭（Ag/AC），将Ag/AC用于热解油的吸附脱硫实验，并利用GC/MS对热解油中的含硫化合物进行了分析。研究结果表明：活性炭吸附脱硫的合适温度和时间分别为20℃和12 h，此时未改性活性炭的脱硫率为15.33%；而Ag/AC的脱硫率提高到了38.6%。GC/MS分析发现热解油中有机硫的主要存在形式为噻吩、2-甲基噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩和4，6-二甲基二苯并噻吩，其中二苯并噻吩（DBT）的GC含量最高，为2.57%。利用原位红外、核磁共振氢谱、ICP-OES和元素分析等检测手段，进一步探究了Ag⁺与二苯并噻吩模型化合物在溶液中的反应机理，研究发现：二苯并噻吩分子上存在S原子和苯环2个反应位点，当Ag⁺加入二苯并噻吩溶液后，Ag⁺与二苯并噻吩分子上的S原子或者苯环发生配位数为1的配位反应生成2种配合物，分子式分别为Ag（D_S）NO₃和Ag（D_C6H6）NO₃。     

秸秆热解-页岩灰催化裂解生产低焦油生物合成气

为从高粱秸秆生产高品质、低焦油含量生物合成气,基于其单段热解特性研究,借助两段式固定床反应器实施两段热解（热解+裂解）,同时考察页岩灰对热解挥发分的催化裂解效果。结果表明：相对单段热解,两段热解强化了水蒸气与挥发分（尤其是与热解气）的交互;提高裂解温度促进焦油裂解和重整,便利了热解气的生成,同时提高合成气（H₂+CO）的产率和H₂/CO体积比;裂解中加入页岩灰显著促进生物焦油气化,大幅降低气体产物焦油含量：裂解温度适中（约850℃）时（450℃热解）,热解气产率超过40%（质量）,焦油产率低于1.0%（质量）,合成气产量约186 ml·g^-1、体积分数高达64%,且H₂/CO比超过0.5。页岩灰便利H₂的生成,主要源于其铁组分对水气变换的催化作用。     

棉杆活性炭负载Co-B催化剂催化硼氢化钠水解制氢的性能

采用棉杆生物质废弃物为原料、H₃PO₄为活化剂, 在流化床中化学活化制备棉杆活性炭, 并将其作为载体负载Co-B组分, 制备了棉杆活性炭基Co-B催化剂(Co-B/C)。以该催化剂应用于硼氢化钠水解制氢, 系统考察了活性炭活化条件(活化温度、活化时间、活化剂用量m_H3PO4/m_CS)、水解反应温度及催化剂循环使用次数对催化产氢性能的影响。同时, 使用N₂物理吸附、FTIR、XRD和SEM等技术对活性炭载体及催化剂进行了表征。结果表明:在活化温度500℃、活化时间1 h、m_H3PO4/m_CS为0.75条件下制得的活性炭载体, 负载14.5%Co的催化剂表现出最佳催化性能:反应温度为25℃时, 平均产氢速率可以达到12.06 L·min^-1·(g Co)^-1, 催化剂表现了较高活性。催化产氢反应的活化能为44.61 kJ·mol^-1。循环使用5次后, 催化剂仍保持初次活性的54%。     

活性炭负载磷钨酸用于烟气脱硝抗水性能实验研究

通过硝酸活化和高温水热活化方法对活性炭进行表面改性,之后在改性活性炭上负载不同含量的磷钨酸考察催化剂在有水蒸汽条件下的催化氧化脱硝催化活性,初始反应条件为：温度80 ℃,空速800 h^-1,O₂体积分数为5%、H₂O体积分数为4.2%、NO含量为443 mg·m^-3。通过FT-IR表征制备的催化剂评价前后表面有机活性基团的变化,将不同磷钨酸负载量下活性炭催化剂的脱硝活性评价结果和红外光谱结合,结果表明,湿气条件下,磷钨酸负载质量分数为10%时制备的催化剂能够较好地保持催化氧化脱硝稳定性,NO脱除效率约40%。考察不同操作参数,如温度、水蒸汽含量、O₂含量和空速对负载质量分数10%磷钨酸的活性炭催化剂催化氧化脱硝抗水性能的影响,最优操作条件：温度120 ℃,O₂体积分数8%,水蒸汽体积分数6%,空速1 000 h^-1,催化氧化反应的NO转化率达62%。     

载Ni2+/Fe3+海泥催化污泥蒸汽气化制富氢燃气

以滩涂海泥(SM)为催化剂载体，通过共浸渍法制备了Fe³⁺、Ni²⁺、Ni-Fe基低负载催化剂并进行表征分析。考察了负载金属、负载率、温度等因素对污泥蒸汽气化效果的影响。结果表明：所制备催化剂的催化性能为SM-Ni-Fe-6%> SM-Ni-6%> SM-Ni-Fe-12%>SM-Fe-6%。Ni-Fe低负载SM催化剂具有优异的催化活性：在相同气化条件下，可有效提高合成气产率、H₂纯度及H₂产率；在相同H₂产率条件下，可显著降低气化温度。t=850℃,催化剂Ni-Fe负载率为6%时，获得最大合成气产率(0.38 m³/kg)、H₂纯度(49.34%)和H₂产率(8.40 mol/kg),相比无催化剂(对照组)分别提高了74.77%、17.45%和105.73%。Ni-Fe基催化剂中NiFe₂O₄的形成可有效协同Fe³⁺裂解C—O和...     

载体对Pt催化甲基环己烷脱氢性能的影响

采用浸渍法制备了Al₂O₃、SiO₂、Y₂O₃及活性炭负载的0.2%(质量分数,下同)Pt催化剂。氮气吸附脱附、H₂-TPR、CO脉冲吸附对催化剂表征的结果表明,活性炭载体上活性组分的分散度最高,催化甲基环己烷(MCH)脱氢反应的结果表明,活性炭负载的Pt催化剂具有最高的催化活性。     

Fe/AC催化过氧化氢降解双酚A

传统Fenton反应存在对液相pH要求较高、Fe³⁺回收困难以及难以重复使用等问题。基于"活性离子固载化,酸性环境局部化"的设计思路,通过对活性炭(AC)表面酸化改性,制备得到载铁活性炭(Fe/AC)催化剂。研究了Fe/AC制备工艺与其性能之间的关系,结果表明,在载Fe³⁺量44.05 mg·g^-1、煅烧温度200℃的制备工艺下可得到催化活性较高、稳定性好的Fe/AC催化剂。用性能优良的Fe/AC催化H₂O₂降解双酚A(BPA),其较佳催化反应条件为:反应时间60 min、反应温度20℃、溶液pH值为4.0≤pH≤8.0、Fe³⁺/H₂O₂摩尔比为0.007～0.012、30% H₂O₂用量为0.04 ml H₂O₂·(mg BPA)^-1。本工作制备得到的Fe/AC催化剂具有较好的重复使用性能,在实际废水处理领域具有较大的应用前景。     

新型催化法脱硫技术工业化应用

近期,四川大学国家烟气脱硫工程技术研究中心开发的新型催化法技术已进入大规模工业化实施阶段。该技术以炭材料为载体负载活性催化组分制成脱硫催化剂,该催化剂既具有活性炭的吸附功能,又具有催化功能,烟气中的SO₂、H₂O、O₂被吸附在催化剂孔隙中,在活性组分催化作用下,SO₂转化为H₂SO₄,生成的硫酸富集在炭基孔隙内,当脱硫一段时间后孔隙内硫酸达到饱和,经水洗再生使催化剂恢复脱硫能力,同时副产w（H₂SO₄）30%左右的稀硫酸。该技术具有以下优点:a.工艺流程短,整个反应可在一个塔     

富含零价钴活性位点的钴氮碳/活性炭设计及甲醛催化氧化应用研究

具有低成本、高效率的挥发性有机化合物(VOC)氧化催化剂对于环境保护至关重要。钴-氮-碳(CoNC)材料由于其高度分散的Co与氮配位形成CoN_x后可较好地进行氧物种的活化,在光催化、电催化氧化领域表现出超高的催化活性。但目前将CoNC催化剂应用于甲醛催化氧化尚未得到广泛研究。合成了钴氮碳/活性炭(CoNC/AC)系列催化剂,通过控制热解温度调节CoNC/AC表面的化学组成和活性位点分布,在700℃下获得的CoNC/AC催化剂在25℃下可实现70 mg·m^-3 HCHO 95%的转化率,3300 h稳定性测试发现催化剂HCHO转化率依然稳定在90%左右。与贵金属相比,过渡金属CoNC/AC催化剂具有出色的HCHO去除能力和低成本的优势。此外,通过相关性分析和原位红外揭示了CoNC/AC催化剂上的HCHO去除机制,表明HCHO分子可以与吸附在0价Co位点的O₂反应,在室温下生成CO₂和H₂O(CH₂O→HCHO₂→CHO₂     

Influence of temperature and Ca(OH)2 on releasing tar and coal gas during lignite coal pyrolysis and char gasification

The yield of tar and syngas has been investigated by catalytic pyrolysis of Pingzhuang lignite (PZL) over Ca(OH)₂ catalyst in temperature range of 600℃-1000℃ in a tube furnace. The results show that the yield of volatile pyrolysis increases and char decreases with rising temperature for both raw and catalyzed Pingzhuang lignite. The hydrogen fraction (H₂) increased from 20% to 40% for the PZL sample; but, for the PZL-Ca(OH)₂ sample, H₂ fraction fluctuated randomly between 35% to 42%, with the maximum H₂ fraction found at 1000℃. The Gaschromatography mass-spectroscopic (GC-MS) analysis revealed that the maximum tar yield at 800℃ and 700℃ was obtained for PZL and PZL-Ca(OH)₂, respectively. The surface morphology of PZL and PZL-Ca(OH)₂ chars underwent different transformation in the presence of catalyst as illustrated by SEM/EDX, FTIR, and BET analysis. Furthermore, char sample was investigated for the carbon conversion and reactivity index using TGA analysis under N₂ and CO atmosphere.     

固体酸催化淀粉一锅法制备果葡糖浆的研究

研究了几种负载型固体酸催化剂催化淀粉转化为果葡糖浆的催化效果,其中,超稳Y型分子筛（USY）负载硫酸制备得到的SO₄^2-/USY可以作为双功能催化剂,既催化淀粉水解为葡萄糖,又使葡萄糖异构为果糖,实现了淀粉一锅法制备果葡糖浆的工艺途径,具有良好的催化效果。对催化剂的制备条件进行优化,发现较佳的制备条件为1.5 mol/L H₂SO₄和550℃的焙烧温度。以此为催化剂对反应条件进行优化,获得较佳的反应条件是5%淀粉（淀粉/水）、催化剂用量为淀粉质量的30%、反应温度为150℃、反应时间为1 h、转速400 r/min,得到的果葡糖浆得率为86.18%,含58.34%的葡萄糖和27.84%的果糖。对催化剂进行物理吸附表征,发现USY具有较高的比表面积和孔隙度,通过浸渍焙烧过程能有效使硫酸通过键合作用吸附在USY表面上。对催化剂进行NH₃程序升温脱附和元素分析表征发现,催化剂的重复使用活性降低与含碳有机质沉积和催化活性中心的SO₄^2-流失有关。通过简单的焙烧（除去表面积碳）和硫酸中浸渍活化（增加SO₄^2-）的催化剂再生方法,可以有效地恢复SO₄^2-/USY的催化活性。     

磷酸/活性炭催化剂的制备及其在乙二醇脱水制1,4-二氧六环中的应用

以处理过的活性炭为载体,采用浸渍法制备了不同负载量的磷酸/活性炭催化剂。采用XRD、XRF、SEM、EDS、TEM、NH_3-TPD和N_2吸附-脱附等对催化剂进行表征分析,并将制备的催化剂应用于乙二醇脱水制1,4-二氧六环的反应。表征分析表明,制备的催化剂具有良好的微观形貌、孔道结构和酸性质;反应结果表明,磷酸负载质量分数为8%的催化剂反应效果最好,在此条件下,乙二醇转化率100%,1,4-二氧六环选择性达到90.6%,具有良好的应用前景。     

泵注入方式进料催化菊芋根茎溶液制备多元醇

以硝酸镍和偏钨酸铵为前驱体,活性炭(AC)为载体,通过等体积浸渍氢气还原法分别制备Ni-W2C/AC和Ni/AC催化剂,利用N2吸附仪、XRD、TEM、TG和XRF等对催化剂及原料进行表征。釜式反应器中,对催化剂催化果糖或果糖基能源植物菊芋根茎制备多元醇高附加值化合物进行评价。结果表明,相同反应温度下,与间歇进料方式相比,泵注入方式能进一步提高1,2-丙二醇和乙二醇收率。以果糖为底物,泵速0.5 m L·min-1条件下,氢气起始压力4.0 MPa、温度245℃时,1,2-丙二醇和乙二醇收率分别为41.4%和18.7%,二者总收率较间歇进料增加17.9个百分点;以菊芋根茎为底物,氢气起始压力3.5 MPa、温度255℃时,1,2-丙二醇和乙二醇收率分别为37.7%和27.4%,二者总收率较间歇进料增加10.7个百分点。结合果糖、葡萄糖分子在氢气气氛下进行的逆羟醛缩合和加氢过程,分析泵注入进料提高1,2-丙二醇和乙二醇收率的主要原因。     

La2O3/AC催化剂在CO同时还原SO2和NO反应中的性能

以改性活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备了La₂O₃/AC催化剂。采用XRD和BET手段对催化剂进行表征,使用微型固定床反应器考察催化剂的脱硫脱硝活性。结果表明,La₂O₃/AC催化剂对CO同时还原SO₂和NO具有良好活性,负载质量分数10%的La₂O₃/AC催化剂活性较好,SO₂和NO转化率达到90%的反应温度最低,分别为335 ℃和325 ℃;载体与活性组分之间存在协同作用,引入活性炭载体能够降低反应温度并提高催化活性。     

Cr/SSZ-13催化二氧化碳氧化乙烷脱氢反应的研究

通过脱氢反应将低碳烷烃转化为同碳数的烯烃是烷烃高值化利用和烯烃原料多元化的重要途径。烷烃氧化脱氢制烯烃的反应具有不受反应平衡限制、积炭少、反应温度低等优点,一直是研究的热点。通过利用浸渍法制备不同铬（Cr）负载量的Cr_x/SSZ-13系列催化剂,采用氮气物理吸附、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、二氧化碳程序升温脱附（CO₂-TPD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）以及高角度环形暗场-扫描透射电镜（HAADF-STEM）与耦合能谱分析（EDX-Mapping）等方法对催化剂进行了物性表征,并用微型固定床反应器评价催化剂对乙烷氧化脱氢制乙烯的催化性能,最终建立了Cr/SSZ-13催化剂的构效关系。研究发现,当n（二氧化硅）/n（氧化铝）=10时,Cr_1.5/SSZ-13-10催化剂上含有丰富的Cr³⁺物种,其中配位不饱和Cr³⁺是优异的脱氢活性位,有利于二氧化碳氧化乙烷脱氢反应的进行。因此,Cr_1.5/SSZ-13催化剂在650 ℃时表现出优异的催化性能,即二氧化碳转化率和乙烷转化率分别达到26.41%和53.2%,乙烯产率为38.83%。     

草酸盐热解法制备CoCeZrO复合氧化物用于催化CO-PROX的研究

针对目前CO-PROX反应中钴基催化剂体系研究较少的问题,设计开发了草酸盐热解法制备Zr掺杂CoCe催化剂体系,研究了不同Zr掺杂量对CO-PROX反应活性的影响。结果表明：当Zr和Ce物质的量之比为3∶20时,CO-PROX反应的活性最好,在110℃可将CO完全转化,且在100℃以下O₂至CO₂的选择性维持在100%。BET测试表明,该样品具有最大的比表面积110 m²/g。TEM和XRD表征结果表明,该样品具有最好的Co₃O₄结晶度。H₂-TPR结果表明该样品具有最好的被还原能力。这些都有利于反应活性的提高。     

重芳烃轻质化催化剂n（Ni）/n（Ni+Mo）的优化与分析

以β分子筛为载体,在保持金属总负载量不变的情况下,采用等体积浸渍法制备了4种不同n（Ni）/n（Ni+Mo）的催化剂。分别采用X射线衍射（XRD）、比表面积测试（BET）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢程序升温还原（H₂-TPR）、氢程序升温脱附（H₂-TPD）和热重-差热分析（TG-DTG）等方法对催化剂进行了表征。结果表明,4种催化剂的酸量和酸强度相近,在n（Ni）/n（Ni+Mo）等于基准+0.2时,Mo与载体之间的相互作用最弱,其氢气吸附量最多且积炭量最少;采用某炼厂重整C₁₀⁺ 重芳烃对4种催化剂进行评价,结果表明n（Ni）/n（Ni+Mo）等于基准+0.2催化剂具有最优的催化活性和稳定性。上述结果表明,影响重芳烃轻质化催化剂活性和稳定性的关键因素是催化剂氢气吸附量的多少,氢气吸附量越多金属表面的溢流氢效应越明显,积炭前驱体被溢流氢及时消除,从而保护了催化剂的加氢活性中心不被积炭覆盖,有助于催化剂在较高活性下保持稳定。     

ZSM-5分子筛负载金属氧化物催化剂催化燃烧含丙烯腈废气的性能

采用等体积浸渍法将过渡金属Cu负载到ZSM-5分子筛上,并与其他金属(Fe、Co、Ag、Pd、Ce)共浸渍得到负载型催化剂,将其用于全组分丙烯腈废气的催化脱除过程。催化活性评价结果表明,丙烯腈在Cu/ZSM-5催化剂上320℃可以实现完全转化;掺杂质量分数2%Ce后,丙烯腈的完全转化温度降低到300℃,高选择生成N2的温度窗口也变宽,催化剂稳定性高。通过X射线衍射、氮气吸附-脱附、氢气-程序升温还原、氨气-程序升温脱附和X射线光电子能谱等对催化剂的物化性能进行表征,结果表明,催化剂催化氧化丙烯腈尾气的性能依赖于Cu^2+的还原能力、催化剂表面弱酸与中强酸含量以及表面Cu^2+丰度。