工业固废活化钾长石-CO2矿化提钾的生命周期碳排放与成本评价

利用工业固废活化非水溶性钾长石矿,矿化固定二氧化碳（CO₂）并提钾工艺,是同时处理工业固废、开发钾资源、减排CO₂等一举多得的CCUS路线。采用生命周期评价（LCA）方法,以生产含1 t K₂O的钾肥为功能单元,以传统的高炉冶炼钾长石制可溶性钾肥并联产白水泥工艺作为参照,对比评价了两种钾长石-工业固废体系矿化CO₂联产钾肥工艺过程的碳减排潜力和经济性。对工艺从原料开采、运输到产品生产的生命周期的温室气体排放量（简称“碳排放”）和成本进行了全流程的核算,研究了更全面的产品碳排放和成本分配方法。结果表明,无论是碳排放还是经济性,钾长石-工业固废体系矿化CO₂联产钾肥工艺均较传统工艺有很大提高,碳减排潜力分别可达81.16%和20.48%左右,成本可节约34.75%和45.11%左右。     

离子液体电还原CO2合成甲醇过程评价与分析

CO₂电还原合成化学品因反应条件温和、可利用分布式清洁能源等优势成为国际热点,被视为缓解全球变暖和能源危机的有效途径之一,对该类技术潜在经济及环境效益进行系统评估,可为新技术工业应用提供重要支撑。本文以离子液体电还原CO₂制甲醇工艺为例,首先进行概念设计和建模,建立了基于生命周期的工艺经济性及碳排放评价模型,获得了离子液体电还原CO₂制甲醇工艺的盈利前景和碳减排潜力。通过灵敏度分析,确定了例如法拉第效率、电费及槽电压等影响工艺经济性的关键技术参数。结果表明,与传统煤制甲醇工艺相比,离子液体电还原CO₂制甲醇工艺兼具一定的经济效益与碳减排潜力。在最佳假设前提下,新工艺可节约成本约11.67%。若完全采用可再生能源提供电力,则可实现生命周期内的负碳排放,即每生产1kg甲醇最高可消纳1.29kg CO₂。本研究为低碳合成甲醇变革性技术的研发提供了重要参考。     

水泥行业CO2排放特征及治理技术研究

本文系统梳理分析了水泥不同种类和各工序的CO₂排放特征，其中，工艺、燃料直接CO₂排放占比达90%，与物料中碳酸盐的含量正相关，与燃料发热量和利用率负相关，电力间接CO₂排放占比约10%，特种水泥由于减少了碳酸盐分解造成的碳排放，总体碳排放量较低。新型干法水泥生产过程可分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个阶段，工艺和燃料CO₂排放主要发生在熟料煅烧阶段，其尾气中CO₂浓度一般在11%～29%。研究分析了碳替代/碳捕集等控碳技术、CO₂资源化利用技术。水泥厂碳替代主要是原料替代、熟料或水泥替代、燃料替代等，可分别实现减碳10%、25%～50%和30%以上；碳捕集主要有富氧燃烧和烟气CO₂捕集，水泥窑富氧燃烧技术有全氧燃烧和分解炉全氧燃烧技术两种。捕集技术主要采用化学吸收法、固体吸附法；在CO₂综合利用方面，针对水泥厂的特殊应用场景，矿化具有较好的应用效果，如采用混凝土养护技术，制备高附加值的微纳米碳酸钙等。     

城市地下环境下超高性能混凝土耐久性能研究

针对城市地下环境下氯盐和硫酸盐对超高性能混凝土共同侵蚀下SO₄^2-和Cl^-的扩散规律和侵蚀机理,配置侵蚀溶液在完全浸泡和喷雾循环条件下进行模拟试验研究,测定了离子浓度、孔径尺寸等数据,并对微观形貌进行分析。研究结果表明：完全浸泡与喷雾环境下,UHPC中氯离子、硫酸根离子含量扩散规律符合Fick第二扩散定律;90d完全浸泡条件下30%硅灰掺量UHPC中氯离子、硫酸根离子平均含量比普通混凝土低46.5%、37.2%,喷雾循环90次条件下30%硅灰掺量UHPC中氯离子、硫酸根离子平均含量比普通混凝土低37.2%、44.0%;含30%硅灰掺量UHPC的氯离子、硫酸根含量远低于掺量20%、10%硅灰掺量的UHPC。     

基于生命周期评价法的黄磷产品碳足迹分析

黄磷作为高耗能、高碳排放产品，摸清其碳排放足迹，促进其低碳发展对中国“双碳”战略具有重要意义。以贵州省某5万t/a黄磷企业为例，采用生命周期评价法(Life Cycle Assessment,LCA)，定量分析黄磷产品在其生产过程中的碳足迹(Carbon Footprint)，并为其绿色低碳发展提出相应的节能降碳建议措施。研究结果表明：在黄磷生产过程中，每吨黄磷在其生命周期内碳足迹为1.580×10⁴ kg CO₂；其碳排放主要集中在尾气处理和电力消耗两个方面，二者占总量的90.08%；依据其碳足迹核算结果提出采用绿色电力生产、合理利用磷矿资源地理位置优势、加强工艺控制、黄磷尾气综合利用等减排措施，以此达到减少黄磷产品生产过程碳足迹的目的。     

纤维网格增强超高性能混凝土拉伸刚化机理及协同增强效应EI北大核心CSCD

制备了碳纤维网格增强超高性能混凝土(TR-UHPC),开展了纤维网格拉伸、UHPC拉伸、网格-UHPC拔出和TR-UHPC拉伸试验,并结合数值模型研究了TR-UHPC的拉伸刚化响应以及碳纤维网格和钢纤维协同作用。结果表明:TR-UHPC呈现出显著的应变硬化和多裂纹开展特性,拉伸强度、裂后刚度和延性有效提高;在钢纤维体积掺量为0.5%~1.5%时,TR-UHPC性能的提升主要由钢纤维桥连作用控制,当体积掺量为1.5%~2.0%时,纤维网格-UHPC粘结滑移性能起主要作用。数值模型考虑了包括纤维网格拉伸性能、UHPC拉伸应力-裂缝宽度响应、纤维网格-UHPC界面粘结滑移性能在内的主要作用机理,计算结果与实验结果符合较好。     

老龄填埋场渗滤液精馏脱氮处理过程碳排放分析

老龄生活垃圾填埋场渗滤液具有可生化性差、氨氮高以及C/N失调等特点，采用传统生化脱氮工艺需投加大量碳源，处理成本高且整体碳排放量大。为降低脱氮运行成本，实现减污降碳目标，以某老龄填埋场的渗滤液处理项目为例，采用精馏脱氮组合技术取代传统A/O+MBR工艺作为主要脱氮单元，同时通过沼气锅炉燃烧沼气产生蒸汽的方式为精馏脱氮单元提供热源，实现填埋气资源循环利用。基于IPCC排放因子法，以传统脱氮工艺碳排放量为基准线，对两种不同脱氮工艺碳排放特征进行分析。结果表明：A/O+MBR脱氮工艺以N₂O和CO₂的直接碳排放为主，占碳排放总量的70.1%；采用新型精馏脱氮组合工艺，氨氮去除率达到95%以上，最终出水总氮可稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)表2标准，碳排放以能耗类碳排放为主，N₂O碳排放量减少95.7%；另外，通过精馏脱氮方法可实现渗滤液中污染物氨氮资源化，生产碳酸氢铵固定二氧化碳。新脱氮工艺的碳排放总量相比传统生化脱氮工艺减少95.3%，碳减排效益显著。     

超高性能混凝土材料在桥梁工程中的应用

与普通混凝土相比,超高性能混凝土（UHPC）材料拥有超强的力学性能、耐久性能以及抗火性能,是一种优良的桥梁建设材料。为满足现代化桥梁在复杂环境条件下的应用需求,基于UHPC材料的优异性能,从发展历程与材料特性出发,简述了UHPC在桥梁工程中的研究现状,总结了目前UHPC在桥梁工程中的应用方向,主要包括装配式桥梁、拱桥、人行斜拉桥以及正交异性钢桥面板等。最后,分析了目前UHPC在应用上存在的限制及问题,展望了UHPC在桥梁工程中的应用前景和进一步的研究方向。     

半钢子午线轮胎全生命周期碳排放计算与减排策略研究

以半钢子午线轮胎为研究对象,计算从原材料、轮胎生产、轮胎使用到轮胎热裂解回收的轮胎全生命周期中各阶段碳排放量,分析轮胎全生命周期各个阶段要素对碳排放的影响,提出轮胎低碳减排策略,同时为后期轮胎全生命周期全面评价体系提供基础数据。     

改性氧化钛对羟乙基乙二胺水溶液解吸CO2的强化

羟乙基乙二胺（AEE）水溶液的CO₂循环吸收量高（1.2molCO₂/molAEE），吸收速度快，稳定性好，但解吸速度慢、解吸量少（0.8mol CO₂/mol AEE）是限制该技术广泛应用的主要原因。本文通过向AEE水溶液中添加质量分数为0.05%～0.20%的改性氧化钛（TiO₂-MWCNT和TiO₂-OH）强化AEE的解吸能力。CO₂循环吸收（40℃）-解吸（120℃）实验结果表明改性氧化钛的添加比氧化钛强化CO₂解吸效果更好，强化顺序为TiO₂-MWCNT＞TiO₂-OH；其对应的最大解吸速率分别为0.093L/min（质量分数0.15%）和0.083L/min（质量分数0.20%），相对于AEE水溶液，分别提高了32.9%和18.6%；其对应的最大解吸量分别为0.92molCO₂/molAEE（质量分数0.15%）和0.88molCO₂/molAEE（质量分数0.20%），分别提高了12.2%和9.7%；其对应的CO₂循环吸收量分别是0.95molCO₂/molAEE（质量分数0.15%）和0.89molCO₂/molAEE（质量分数0.15%），分别提高了18.75%和11.25%；5次循环吸收解吸实验结果表明改性氧化钛强化CO₂解吸效果稳定，具有较强的化学稳定性。对反应后的改性氧化钛进行XRD、BET、FTIR和SEM表征，结果表明改性氧化钛具有较强的结构稳定性。TiO₂-MWCNT和TiO₂-OH在促进有机胺溶液解吸CO₂方面具有一定的工业应用潜力。     

微藻生物柴油固碳减排和经济效益研究

微藻具有生长周期短、油脂含量高等优势，以城市废水和工业废气作为微藻的培养基和无机碳来源，开展废物利用与微藻能源耦合研究具有重要意义。通过分阶段生命周期理论分析可知，随着微藻浓度增加，生物柴油的经济效益和减排效果逐渐增加，且质量浓度为1.5 kg/m³时效果更好；随采收周期变长，生物柴油的经济效益先增加后降低，减排效果先降低后增加，经综合考虑，采收比为80%时获得最佳效果；随污水配比变化，微藻对废水处理效果变化较大。基于此，本研究最终选用质量浓度为1.5 kg/m³、油脂含量为20%的微藻，在下水道污水、垃圾渗滤液、生活废水体积比为8∶1∶1条件下，以80%的采收比进行生物柴油生产。研究结果表明，在考虑碳税基础上，微藻生物柴油生产成本比现有生物柴油低35.6%，基于国家总体碳排放量可实现0.27%的碳减排，具有显著的经济和环境效益。     

浅谈水泥混凝土工业低二氧化碳排放技术

人类活动所排放温室气体的10%来自水泥混凝土工业,水泥混凝土工业具有很大的减排潜力.研究低排放水泥和综合降低水泥生命周期碳排放技术是水泥工业可持续发展的重要课题.本文对水泥工业碳排放的来源进行了分析,利用LCA对水泥生命周期的碳排放量进行了定量计算,并对几种低碳排放水泥技术:碱激发水泥、石膏矿渣水泥、活性氧化镁水泥以及抛填骨料混凝土技术进行了综述.     

超强碱离子液体-有机胺-水复配溶剂高效CO2捕集

CO₂捕集是实现碳减排的重要技术之一。其中，化学吸收法是一种有效的、适用于低CO₂分压的CO₂捕集技术。开发出一种高效、低能耗、环保的吸收剂是该领域的研究难点和热点。离子液体(ILs)作为一类绿色溶剂，在CO₂捕集中具有结构可调节、反应速率快、吸收量高等优势，但存在黏度大、价格昂贵等问题，本工作提出将超强碱离子液体1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯咪唑([HDBU][Im])与单乙醇胺(MEA)复配得到离子液体复配溶剂，来提高吸收剂的CO₂吸收量并降低吸收CO₂后溶剂的黏度。研究了离子液体浓度、吸收温度、CO₂分压等对离子液体复配溶剂捕集CO₂性能的影响，测定了离子液体复配溶剂在不同CO₂负荷下的密度和黏度等物性。结果表明，30wt%MEA+10wt%[HDBU][Im]具有较好的吸收能力，在40℃下，CO₂吸收量达到0.1453 g CO₂     

纤维对抗冲磨超高性能混凝土性能的影响

针对西部山区洪水、泥石流对桥梁墩柱冲磨冲击病害问题,开发一种高抗冲磨、高抗冲击的超高性能混凝土(UHPC)材料,研究了纤维种类、掺量和混掺方式对抗冲磨UHPC性能的影响规律.研究结果表明:多锚点钢纤维与基体的锚固粘结作用较强,对UHPC抗冲磨/冲击性能提升最大;随着多锚点钢纤维掺量的增加,UHPC抗冲磨/冲击性能先提升后降低,最优掺量为2.5vol％;与单掺纤维相比,不同纤维混掺乱向分布形成更加致密的三维网络结构,纤维与基体间界面粘结强度更高,镀铜长钢纤维与多锚点钢纤维混掺时制备的抗冲磨UHPC在工作性能良好的同时,具有较高的抗冲磨/冲击性能,28d抗冲磨强度达162.8h/(kg/m2),冲击功1690 J.     

更严格排放标准下的市政污水处理厂工程设计与碳排放分析——以宁波某污水处理厂为例

污水处理厂碳减排是实现“双碳”目标的重要组成部分，进行污水处理厂污染物削减过程碳排放核算，了解其碳排量数据，对污水处理厂碳减排措施的实施具有指导作用。研究以宁波某新建污水处理厂为对象，采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)指南方法及现行污水处理厂温室气体核算指南、规范等推荐参数，进行污染物去除过程产生的温室气体排放量核算。结果表明，宁波某新建污水处理厂污染物去除过程中温室气体排放量为42 018.5 t CO₂-eq/a,最大温室气体排放源为电力消耗。针对核算结果，在污水处理厂设计过程中选择低碳处理工艺，并给出污水处理厂低碳运行建议。文中采用的碳排放核算方法及工程设计中的低碳减排措施和建议，可为同类污水处理厂碳减排研究提供参考。     

电石渣循环利用碳减排潜力及其生命周期评价研究进展

将电石渣循环利用于建筑材料、环境治理和化工产品等领域,可实现工业废渣利用和二氧化碳减排。在双碳背景下,对电石渣固碳量及其循环利用途径的碳减排潜力分析尤为重要。详细统计了代表产区电石渣粒径分布和化学组成,依据各电石渣中氧化钙含量计算理论固碳量,系统分析电石渣各类循环利用途径的碳减排效果及其在生命周期评价中具体实施步骤,介绍了生命周期评价在电石渣领域的应用案例。计算发现电石渣理论固碳量与氧化钙质量分数呈正相关。新疆和河北地区电石渣中氧化钙质量分数均约90%,山东地区电石渣氧化钙质量分数低,约61%,来自山东和新疆等6个产地电石渣的理论固碳量在0.48～0.72 t/t(以电石渣计)。电石渣循环利用领域,电石渣不论是替代石灰石原料生产水泥、砌砖、氯化钙和碳酸钙等建筑和化工产品,或针对其呈碱性特点用于烟气脱硫和工业废水处理,依各自产业规模差异均能不同程度减少二氧化碳排放,达到碳减排目的。其中,电石渣在建筑材料领域应用成熟,生产规模大,故碳减排总量大,代表企业平均每年减少万吨级二氧化碳排放。用生命周期评价计算电石渣循环利用碳排放量4个案例分析显示,电石渣制取1 t水泥熟料排放CO₂     

初凝超30 min超早强UHPC制备及其机理

针对既有交通线路快速抢通和抢通后寿命确保的需要，研发了具有足够施工时间的超早强(数小时达到开放强度)超高性能混凝土(UHPC)。基于最大密实度理论的UHPC配方，试验研究了普通硅酸盐水泥(OPC)替代率对硫铝酸盐-硅酸盐复合体系(SAC-OPC体系)混凝土力学性能与施工性能的影响，确定了OPC替代率；通过正交试验确定影响SAC-OPC体系混凝土力学性能和工作性能的早强组分(硫酸锂、硫酸铝)、增强组分(纳米碳酸钙)、调凝组分(粉体缓凝剂、四硼酸钠),制备了初凝时间36 min、3 h抗压/抗折强度41.4/17.0 MPa的超早强UHPC,以及初凝时间40 min、3 h抗压/抗折强度36.2/13.9 MPa的超早强UHPC。通过SEM和XRD分析，探究了具有足够施工时间超早强UHPC的性能形成机理。结果表明：随OPC替代率增大，UHPC的凝结时间先减后增，扩展度持续增大，早期力学性能大致呈下降趋势，后期力学性能大致呈上升趋势；超早强与初凝时间延长主要源于协同水化作用与早强组分、增强组分和调凝组分的累加效应。     

N2和CO2惰化丙烯爆炸极限参数实验研究

为得到惰化条件下丙烯的爆炸极限参数的变化规律，采用标准的可燃性气体爆炸极限测试装置(GB/T 12474—2008)，测试研究了N₂和CO₂对丙烯的爆炸极限、临界氧浓度和最小氧浓度的影响，并绘制了C₃H₆-N₂/CO₂-Air爆炸三角形图，对比分析了N₂和CO₂对丙烯爆炸极限参数的惰化效果。结果表明，添加N₂和CO₂都会缩小丙烯爆炸极限范围，减小爆炸的危险度。N₂惰化条件下，丙烯爆炸上下限重合时N₂添加量为49%，临界氧浓度为9.79%；在CO₂惰化条件下，丙烯爆炸上下限重合时，CO₂的添加量为34%，临界氧浓度为12.94%。在丙烯浓度不变的情况下，发现CO₂惰化氛围下的最小氧浓度值均高于N₂惰化条件下的。两种惰化工况下的丙烯爆炸三角形结果显示，在CO₂惰化的爆炸区域明显小于N₂惰化下的；当添加惰性气体使丙烯处于完全惰化状态时，CO₂的窒息比和添加量均小于N₂。本文的实验数据及结论可为进一步研究丙烯爆炸和工业丙烯安全防爆工作提供理论基础。     

我国30省份秸秆水热液化技术的碳减排潜力分析

水热液化技术作为一种可开发利用前景广阔的生物质热化学法,目前中国对于水热液化技术碳减排潜力研究仍属于空白状态。为减少温室气体排放和能源消耗,将常规水热液化技术与光伏技术结合,利用可再生能源电力替代水热液化系统运行过程中的电力消耗,同时生产的生物炭利用土壤固碳技术还田土壤,实现负碳排放。研究了中国30个省份部署光伏水热液化厂的温室气体排放、能源消耗和碳减排潜力,建立中国多地区混合生命周期评价模型,将投入产出生命周期与IPCC因子方法结合计算温室气体排放和能源消耗。首先对河南省为示范省的光伏水热液化厂进行生命周期温室气体排放和能源消耗评估。建造过程中,光伏水热液化厂的CO₂排放量为128.76 t(CO₂-eq),能源消耗总量为48 371.07 kg(标准煤)。使用建立的混合生命周期评价可在投入产出的经济背景下获得每个省份和该省份下经济部门的能源消耗和温室气体排放影响。从空间视角看,河南省影响最显著;此外,化学产品部门是最大的隐含温室气体排放和能源消耗部门。结合情景分析不同比例生物炭还田土壤的减碳效力,结果表明将河南省一个光伏水热液化厂生产的生...     

CO2养护压力对植生混凝土碱度及力学性能的影响

本文研究了植生混凝土的碱度及力学性能随CO₂养护压力的变化规律，并结合X射线衍射定量相分析(XRD-QPA)、热重分析(TGA)及扫描电子显微镜(SEM)等方法，探讨了CO₂养护压力对反应速率及产物生成的影响。结果表明：增大CO₂养护压力可提高硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)及氢氧化钙(CH)的碳化速率，同时可快速生成碳化致密层，有利于延缓CH的生成与溶出；碳化反应生成的碳酸钙(CaCO₃)及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶增大了水泥石密实度，可有效提升植生混凝土的抗压强度。与常压CO₂养护相比，在CO₂养护压力为0.3 MPa的条件下养护1 h,植生混凝土3 d抗压强度提高了72.8%,28 d抗压强度提高了4.8%,28 d的pH值由11.4降低至8.2。适度提高CO₂养护压力对植生混凝土降碱和增强效果良好。