富氧燃烧下水蒸气对矿物捕集铬的影响

通过沉降炉煤燃烧实验及动力学模拟研究了水蒸气对Cr转化行为的作用及水蒸气对矿物吸附剂捕集Cr的影响。研究表明,CaO及Fe_2O_3在空气及富氧燃烧下均能较好地捕获Cr蒸气,石灰石的作用远差于CaO及Fe_2O_3,高岭土无论空气还是富氧燃烧下对捕集Cr均无效果。动力学模拟表明H_2O促进Cr(III)快速转化为高价Cr蒸气Cr O(OH)2、CrO_2(OH)及CrO_2(OH)2。富氧燃烧下H_2O抑制了CaO与Cr的反应,但燃烧灰中六价铬化合物大量增加,特别是当H_2O与CaO同时存在时,灰中43%的铬为六价铬。水蒸气促进了Fe_2O_3捕集铬化合物使其固定在灰中。富氧燃烧下水蒸气促进Cr在煤灰中富集,随着H_2O浓度由8%升高至20%,灰中铬的富集率又下降,主要由于水蒸气对CaO捕集Cr的抑制作用。     

H2O2/Fe2(MoO4)3体系中H2O2吸附分解及NO氧化行为的DFT研究

为阐明H₂O₂/Fe₂(MoO₄)₃体系脱硝过程中H₂O₂吸附分解及NO氧化行为，基于DFT方法首次计算了H₂O₂和NO分子单独及二者同时在Fe₂(MoO₄)₃表面的吸附构型，并通过考察吸附能、Mulliken电荷及氧化路径等特性揭示H₂O₂催化分解和NO氧化的微观机制。结果表明：H₂O₂在Fe₂(MoO₄)₃表面易分解为活性自由基，而NO则以分子形式吸附；H₂O₂和NO共吸附时，H₂O₂优先吸附于催化剂表面并随后分解，NO则分别被H₂O₂分解产...     

化学链过程中Cu低浓度掺杂改性Fe-基载氧体反应性能：实验与理论模拟

基于热重实验（TGA）和密度泛函理论（DFT）计算，对Cu低浓度掺杂Fe₂O₃载氧体（Cu-Fe₂O₃）与H₂在化学链燃烧过程中反应活性和微观分子反应机理进行研究。TGA结果显示，Cu低浓度掺杂降低Fe₂O₃载氧体与H₂反应表观活化能E_a （从83.9 kJ/mol降低至72.3 kJ/mol），因此，低浓度Cu掺杂由于原子尺度Cu掺杂缺陷的引入的确提高了Fe₂O₃载氧体转化率和晶格氧释放速率。DFT计算从分子水平证实Cu低浓度掺杂改变了Fe₂O₃载氧体与H₂反应路径，路径分析表明，Cu掺杂使Fe₂O₃载氧体与H₂反应能垒从2.30 eV分别降低至1.81 eV（Fe原子top位反应）和1.68 eV（Cu原子top位反应），Cu掺杂的Fe-基载氧体的氢还原反应优先发生在掺杂的Cu原子位，其次为Fe原子位。此外，计算结果表明，因Cu-O和Cu-Fe键的引入，低浓度Cu掺杂改变了Fe₂O₃载氧体微观结构，这对于载氧体的晶格氧快速释放是有利的。     

KBaB5O9的两步法制备及其过程动力学研究

本文利用溶液法制备了K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O,并将其进行热处理制备得到了KBaB₅O₉,利用XRD、FT-IR、TG-DTA-DTG对样品进行了表征。分析研究了由K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O热处理制备KBaB₅O₉过程中的物相变化过程,其物相变化经历脱结晶水、脱羟基、重结晶、再分解、熔融再结晶5个阶段,其中结晶水的脱失分两步进行。运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、Šatava-Šesták法对K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的动力学参数进行了计算,可知K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的活化能E_s为151.94 kJ/mol,指前因子的对数值lg A_s为21.25 min^-1,机理函数G(α)=(1-2α/3)-(1-α)^2/3(其中α为转化率)。     

镍源对Ni/Al2O3结构及其1,4-丁炔二醇加氢催化性能构效关系的影响

本文通过溶液燃烧法,分别以Ni(CH₃COO)₂·4H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O和NiSO₄·6H₂O为镍源制备系列Ni/Al₂O₃催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附-脱附、程序升温还原(H₂-TPR)等表征手段,进一步揭示了镍源对合成Ni/Al₂O₃催化剂结构与其催化加氢性能间的构效关系的影响,结果表明,以Ni(CH₃COO)₂·4H₂O为镍源制备的Ni/Al₂O₃催化剂比表面积最大,达到225m²·g^-1,最大孔容0.39c...     

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al₂O₃。本文采用热重-差示扫描量热（TG-DSC）、同步热分析与红外质谱（TG-FTIR-MS）联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al₂O₃和Fe₂O₃在200~350℃时反应生成（NH₄）₃（Al,Fe）（SO₄）₃,同时逸出NH₃和H₂O;350~450℃时,进一步反应转化为NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;450~550℃时,NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂分解生成（Al,Fe）₂（SO₄）₃,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;550~750℃时（Al,Fe）₂（SO₄）₃分解生成Al₂O₃和Fe₂O₃,同时逸出SO₂和O₂。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。     

钙循环捕集CO2后CaO的水合/脱水热化学储热性能

提出了基于CaO的钙循环捕集CO₂与CaO/Ca(OH)₂体系热化学储热耦合新工艺，在双固定床反应器上，研究了循环捕集CO₂中煅烧条件和碳酸化条件对CaO储热性能的影响，探究CaO循环捕集CO₂过程和循环水合/脱水储热过程的相互作用。研究表明，多次循环碳酸化/煅烧捕集CO₂后CaO仍具有较高储热性能，10次循环捕集CO₂后再经10次储热循环，CaO水合转化率可达0.66mol/mol。与苛刻煅烧条件相比，温和煅烧条件下经历多次循环捕集CO₂后CaO的储热性能更高。在碳酸化气氛中加入水蒸气对经历多次循环捕集CO₂后CaO储热性能的影响不大。钙循环捕集CO₂过程和水合/脱水循环储热过程能够相互促进。该工艺有望同时实现CO₂捕集和储热，具有一定的应用前景。     

O2/H2O燃烧方式下石灰石的间接硫化反应特性

利用水平管式炉和热重实验台架,对O₂/H₂O、O₂/N₂和O₂/CO₂ 3种不同燃烧方式下石灰石的间接硫化反应特性进行了研究。重点探究了燃烧方式、水蒸气浓度对石灰石间接硫化反应的影响规律与机理。同时,对硫化产物进行了X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、孔结构特性和扫描电镜（SEM）分析。结果表明,O₂/H₂O燃烧方式相比于相同氧浓度下的O₂/N₂和O₂/CO₂燃烧方式,石灰石间接硫化反应的钙转化率在化学反应控制阶段基本相同,在扩散控制阶段O₂/H₂O燃烧方式下的钙转化率有显著的提高。主要原因是水蒸气促进了硫化反应后期产物层内的固态离子扩散。此外,O₂/H₂O燃烧方式下,不同的水蒸气浓度对石灰石的钙转化率基本没有影响。     

碱性氧化物对煤灰熔融特征行为的影响

利用分析纯试剂制备了酸碱比为0.82，但Na₂O、CaO、MgO和Fe₂O₃含量不同的合成灰，并在815℃下在马弗炉中进行灼烧后，对其熔融温度进行测定。同时利用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品微观形貌和矿物组成进行表征。结果表明：随着Na₂O质量分数从4%升高到12%，合成灰变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）分别从1225℃、1233℃、1255℃和1297℃下降为1162℃、1174℃、1181℃和1189℃，意味着Na₂O对合成灰具有较强的助熔效果；随着CaO和MgO含量在合成灰中分别增加，DT、ST和HT均单调上升，而FT则呈先下降后上升趋势，说明二者含量变化与合成灰熔融温度呈非线性关系；随着Fe₂O₃质量分数由5%增加至30%，FT由1215℃上升至1308℃，而其他3个熔融特征温度并无显著变化。通过SEM-EDS和XRD表征发现，合成灰中耐熔矿物（SiO₂和CaAl₂Si₂O₈等）和助熔矿物（CaMgSi₂O₆和NaAlSiO₄等）的比例变化和含钠矿物、含钙矿物之间低温共熔反应程度是影响其熔融温度的主要原因。综合对比所有合成煤灰熔融特征温度和化学组成发现，对于具有相同酸碱比的煤灰，DT主要与样品中Na₂O含量和碱土金属总量（CaO+MgO）密切相关影响，而FT主要受Na₂O和Fe₂O₃含量影响。     

宁东能源化工基地燃煤电厂粉煤灰的矿物学及元素地球化学特征

粉煤灰的类型、元素及矿物组成等理化性质是决定粉煤灰资源化利用途径的基础。为实现宁东能源化工基地周边燃煤电厂粉煤灰的潜在高值化利用,以马莲台电厂和银星电厂原煤、炉渣、粗灰、细灰为研究对象,用X射线荧光广谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)手段分析粉煤灰化学组成及微量元素含量,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜分析粉煤灰矿物组成与形态特征。结果表明：马莲台电厂和银星电厂的粗灰、细灰氧化物化学组成以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO为主,含少量TiO₂、MnO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅;两电厂粉煤灰中CaO质量分数均小于10%、w(SiO₂)+w(Al₂O₃)+w(Fe₂O₃)>75.39%,均属F型低钙粉煤灰;结晶矿物相均以...     

Hydrothermal transformation of the calcium aluminum oxide hydrates CaAl2O4·10H2O and Ca2Al2O5·8H2O to Ca3Al2(OH)12 investigated by in situ synchrotron X-ray powder diffraction

The hydrothermal transformation of calcium aluminate hydrates were investigated by in situ synchrotron X-ray powder diffraction in the temperature range 25 to 170 °C. This technique allowed the study of the detailed reaction mechanism and identification of intermediate phases. The material CaAl₂O₄·10H₂O converted to Ca₃Al₂(OH)₁₂ and amorphous aluminum hydroxide. Ca₂Al₂O₅·8H₂O transformed via the intermediate phase Ca₄Al₂O₇·13H₂O to Ca₃Al₂(OH)₁₂ and gibbsite, Al(OH)₃. The phase Ca₄Al₂O₇·19H₂O reacted via the same intermediate phase to Ca₃Al₂(OH)₁₂ and mainly amorphous aluminum hydroxide. The powder pattern of the intermediate phase is reported.     

垃圾焚烧飞灰中氯元素存在形态及深度脱氯的研究

垃圾焚烧飞灰中的氯含量影响其在水泥窑协同处置生料中的占比,因此需要对飞灰做脱氯处理。利用XRD对飞灰氯元素的存在形态研究表明：氯元素以水溶性氯和非水溶性氯2种形态存在于飞灰中,炉排炉飞灰的水溶性氯化物为CaCl₂·Ca（OH）₂·H₂O、CaClOH、CaCl₂·2H₂O、KCl和NaCl,非水溶性氯化物为AlOCl和Ca₁₀（Si₂O₇）₂（SiO₄）Cl₂（OH）₂等;流化床飞灰的水溶性氯以CaCl₂·2H₂O和KCl形式存在,非水溶性氯以AlOCl、Ca₁₀（Si₂O₇）₂（SiO₄）Cl₂（OH）₂和Ca₄OCl₆等形式存在。对水洗脱除水溶性氯的研究结果显示：对于炉排炉飞灰,控制液固比（mL/g,下同）为10+4+2、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达97.01%;对于流化床飞灰,控制液固比组合6+6+4、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达99.17%;酸、碱洗及高温煅烧均能降低飞灰非水溶性氯含量,其中煅烧处理后的炉排炉飞灰残氯质量分数为0.36%、流化床飞灰为0.45%。     

O2/CO2燃烧对神华煤Ca和Fe交互反应影响

选用高Ca、高Fe含量的神华煤,在沉降炉系统中进行空气以及O₂/CO₂燃烧实验。利用X射线荧光探针(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、先进计算机控制扫描电镜(CCSEM)分别对总灰元素、晶相组成以及主要矿物元素的共生特性进行深入表征。结果表明氧/燃料燃烧促进了Fe、Ca与其他矿物元素的交互反应,总灰中Fe在Fe-rich类矿物分布减少,而在铁铝硅酸盐(Fe-alsil),尤其是在Fe与Ca发生交互反应的Fe+Ca类矿物的分布增加,同时Ca也存在类似的分布规律。对总灰中Fe+Ca类矿物深入分析发现,氧/燃料燃烧条件下总灰中Fe+Ca类矿物结渣倾向更严重(Fe₂O₃/CaO摩尔比为0.5～3)。     

可燃生活垃圾气化Ca-Fe复合金属氧化物的原位固硫性能

气化技术可有效缓解因可燃生活垃圾产量不断增加而衍生的环境问题,但仍需要对气化产生的H₂S和SO₂进行脱除以降低硫污染物排放风险。可燃生活垃圾组成的复杂性决定了需要开发适宜的双效固硫剂以对H₂S和SO₂一步脱除。原位固硫指将气化原料与固硫剂预先混合,气化与硫脱除同时进行且硫污染物被固定于灰渣中。本文使用聚苯乙烯颗粒、木屑等典型组分配制可燃生活垃圾作为气化原料,以CO₂为气化剂,采用球磨法制备了一系列Ca-Fe复合金属氧化物作为固硫剂并对其原位固硫性能进行了研究。结果表明,在600℃气化温度下,Ca-Fe复合金属氧化物中的CaO/Fe₂O₃比例对固硫率产生影响,且两者质量比为1∶1时固硫性能最佳,固硫率可达82.65%。作为对比,CaO和Fe₂O₃单一组分固硫率仅分别为65.57%和74.12%。BET、SEM等分析表明CaO、Fe₂O₃球磨形成复合金属氧化物时产生相互作用并影响粒径分布、孔径、比表面积等物化性质,且能够改善固硫剂的烧结现象,质量比为1∶1时综合作用效果最优。     

Study of interactions at water-soluble polymer/Ca(OH)2 or gibbsite interfaces by XPS

In an attempt to better understand interactions occuring at hydrated cement/organic polymer interfaces, the reaction mechanism and products formed at the interfaces between poly(acrylic acid), p(AA) or poly(acrylamide), p(AM), and Ca(OH)₂ or gibbsite, Al₂O₃·3H₂O, were explored using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was estimated that at p(AA)/Ca(OH)₂ interfaces, a Ca-complexed carboxylate interfacial reaction product was formed by an ionic reaction between the COOH in p(AA) and Ca²⁺ ions from Ca(OH)₂. A similar reaction product was formed at p(AM)/Ca(OH)₂ interfaces as a result of an inter-facial transformation of amide in p(AM) into carboxylic acid, caused by the alkali-catalyzed hydrolysis of the amide. The proton-accepting hydroxyl groups existing at the outermost surface sites of Al₂O₂·3H₂O react favorably with proton-donating COOH groups in p(AA). This acidbase interaction at the p(AA)/Al₂O₃·3H₂O joint formed hydrogen bonds. Whereas, when the p(AM) was applied on Al₂O₃·3H₂O surfaces, interfacial electrostatic bonds were formed through charge-transferring reaction mechanisms in which the charge density was transferred from the Al in Al₂O₃·3H₂O to the C=0 oxygen in p(AM).     

Photocatalytic degradation of aqueous organocholorine pesticide on the layered double hydroxide pillared by Paratungstate A ion, Mg12Al6(OH)36(W7O24)·4H2O

Layered double hydroxide pillared by Paratungstate A ion, Mg₁₂Al₆(OH)₃₆(W₇O₂₄)·4H₂O, was prepared via anion exchange reaction of the synthetic precursor, Mg₄Al₂(OH)₁₂TA·xH₂O (TA²⁻=terephthalate), and [W₇O₂₄]⁶⁻ ion. Some physico-chemical properties were measured and the preparation conditions were studied. Trace aqueous organocholorine pesticide, hexachlorocyclohexane (HCH), was totally degraded and mineralized into CO₂ and HCl by irradiating a Mg₁₂Al₆(OH)₃₆(W₇O₂₄)·4H₂O suspension in the near UV area. Disappearance of trace HCH follows Langmuir–Hinshelwood first-order kinetics. The model and mechanism for the photocatalytic degradation of HCH on the Mg₁₂Al₆(OH)₃₆(W₇O₂₄)·4H₂O were proposed, indicating that the interlayer space is the reaction field, and that photogeneration of OH√ radicals are responsible for the degradation pathway.     

Fe2O3掺杂对氧化锌线性电阻的影响

利用固相烧结法制备出基础配方为ZnO–A1₂O3–MgO–TiO₂–SiO₂–Fe2O3的ZnO线性电阻。研究了Fe₂O₃掺杂量对ZnO线性电阻微观结构、阻温特性和阻频特性的影响。结果表明:当Fe₂O₃掺杂量为0.75%(质量分数)时,氧化锌线性电阻的非线性系数为1.1₂,阻温系数取得–8.23×10^–3/℃,此时样品的综合性能最好。