钙基脱硫剂用于冶炼烟气脱硫的模拟与实验

提出了一种应用钙基脱硫剂脱除冶炼烟道气中高浓度SO_2并回收硫单质的方法。通过热力学模拟多种硫化物与SO_2之间的反应,筛选得出硫化钙(Ca S)适合作为化学链脱硫技术的脱硫剂,它在400~650℃范围内可将SO_2还原为单质硫,生成的固相产物为Ca SO_4而非Ca O。通过固定床反应器内的脱硫实验,发现温度对脱硫率和硫单质回收率影响较大。在400~650℃范围内温度越高,脱硫率和硫单质回收率越大;当温度高于600℃时,脱硫率和硫单质回收率基本相等。提高空速,则会降低脱硫率和硫单质回收率,但两者的差值随空速增大逐渐减小。当烟气中SO2浓度小于1%时,脱硫率维持在99.8%基本不变;SO_2浓度升至3.45%后,平均脱硫率急剧下降至92.1%;SO_2浓度越高,平均脱硫率越低。硫单质回收率随SO_2浓度增大存在一最佳范围。在脱硫反应后期,粒径较大的脱硫剂颗粒脱硫性能较低。SEM照片表明了脱硫剂颗粒随反应温度的升高团聚现象更为明显,XRD表征证明了反应中SO_2气体被还原为升华硫颗粒。     

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%。     

小球藻热解油在Ni-Cu/ZrO2催化剂上的加氢脱氧

在小型固定床反应器中以Ni-Cu/ZrO₂为催化剂,对小球藻热解油进行催化加氢脱氧,以改善生物油性能。利用XRD、H₂-TPR、TG、NH₃-TPD等技术对催化剂进行了结构表征。结果表明,Cu的加入有效促进了Ni-Cu/ZrO₂催化剂活性相的表面分散,提高了该催化剂对小球藻热解油加氢脱氧反应的催化活性。在2 MPa、350 ℃反应条件下,随Cu/Ni的增大,Ni-Cu/ZrO₂的催化活性先升高后降低,Cu/Ni质量比为0.40时的催化性能最好,连续运行3 h后所得精制生物油脱氧率达82.0%。Ni-Cu/ZrO₂催化剂在反应过程中,表面结焦少,活性粒子及催化剂性能稳定,连续运行24 h后所得精制生物油脱氧率依然维持在77.0%以上。小球藻热解油经催化加氢脱氧所得的精制生物油,低位热值由31.5 MJ·kg^-1提高至35.0 MJ·kg^-1,40℃运动黏度由20.5 mm²·s^-1降至9.5 mm²·s^-1,且油品中水分更易于脱除。精制生物油中高级脂肪酸的含量减少,油品稳定性大幅提高。     

煤焦加压化学链气化反应特性和机理

采用机械混合法制备的Fe₂O₃/膨润土为载氧体,在加压固定床中进行煤焦化学链气化试验和动力学研究,借助拉曼和N₂吸附等温线表征手段,分析压力对煤焦反应活性及煤焦碳结构和孔结构的影响,讨论煤焦加压化学链气化反应机理。结果表明：系统总压从0.46MPa增加至0.80MPa时,煤焦化学链气化反应速率从0.0159min^-1提高至0.0309min^-1;水蒸气分压增加75%,H₂/CO摩尔比值增加74%。煤焦加压化学链气化过程可以用随机孔模型（RPM）描述,系统总压增加有利于内部扩散。系统总压增大煤焦的比表面积增加,水蒸气分压增大煤焦的反应活性提高,因而提高了煤焦化学链气化反应速率。     

铁基复合载氧体煤化学链气化反应特性及机理

以水蒸气作为气化/流化介质,在流化床中研究了两种铁基复合载氧体的化学链气化反应特性及循环特性,并对气化过程中的反应机理、动力学方程进行了推断。结果表明:温度为920℃时,添加不同修饰物的铁基复合载氧体与煤焦气化的反应活性依次为Fe4Al6K1>Fe4Al6>Fe4Al6Ni1。在多次循环实验过程中,合成气成分保持稳定,表明Fe4Al6K1复合载氧体循环特性良好。XRD谱图分析表明,六次氧化还原实验后的铁基载氧体氧化态仍为Fe₂O₃。K⁺主要以铁酸钾形态存在,该结构有利于促进化学链气化反应。利用高斯函数对气化反应速率进行了峰拟合,拟合结果表明化学链气化主要分为3个阶段:化学链作用阶段、煤气化阶段以及Fe₃O₄向FeO转变的气化阶段。     

MFC聚苯胺碳纳米管阳极电化学法制备及其性能

引言经济的高速可持续发展,迫切需要新能源和可再生能源的研究和开发。而微生物燃料电池(MFC)是利用电化学方法将微生物代谢能转化为电能的一种新型能源技术[1]。虽然MFC功率密度和输出电压近年来有了很大提高,但和普通氢燃料电池相比,MFC的库仑效率和输出功率都较低,实现MFC技术的商业化应用还需要多方面技术研     

宁东红石湾煤大分子模型构建及量子化学计算

使用工业分析、元素分析、固体核磁（¹³C NMR）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对宁东红石湾（HSW）煤样进行表征,获得煤样中元素赋存的种类、价态、化学键环境等物质微观结构的关键参数。结果表明HSW煤结构以芳香族为主,占75.96%,桥接芳碳与周碳比为0.315,可知其结构中以萘为主,苯和蒽为辅。氧原子主要以醚氧基（C-O）、羰基（C=O）和羧基（-COO）的形式存在,其中C-O占53.57%。氮原子以吡啶和吡咯的形式存在。苯环的连接方式以三、四取代为主,分别占47.77%、32.97%,脂肪族中环烷烃或脂肪烃-CH₃占优势。确定HSW煤的分子式为C₂₂₁H₁₄₈O₂₈N₂,分子量为3142.32。在此基础上结合计算机辅助实现了二维和三维大分子模型构筑。应用量子化学计算对HSW煤大分子模型进行了优化及核磁共振、红外光谱模拟,验证了所建模型的合理性。最终实现了HSW煤的微观分子结构的实验与量子化学描述。     

厌氧流化床无膜微生物燃料电池的床层膨胀高度与产电特性

考察了厌氧流化床床层膨胀高度对电池不同阴极位置(阴极1, 2, 3分别位于分布板上方150, 250, 350 mm)产电性能的影响. 膨胀高度低于170 mm时,电池功率随阴极位置沿轴向高度增加而减小,同一流速下,阴极1的最大电极输出功率最大,为347.1 mW/m2. 膨胀高度在170~270 mm时,同一流速下,阴极2的最大产电功率高于阴极1和阴极3,当流速为8.35 mm/s 时,达361.0 mW/m2. 膨胀高度在400 mm以下,同一流速下3处阴极的最大产电功率均降低,阴极3最大产电功率降低幅度较小,为297.5 mW/m2,电池功率随阴极位置沿轴向高度增加而增大. 该结果是流速对阳极室内传质及电子传递效率、流速对微生物膜生长双重影响的结果.     

小球藻粉热解及其催化热解试验研究

采用热重分析法考察小球藻粉的热解特性,以HZSM-5、HY分子筛为催化剂,对小球藻粉直接热解和催化热解后生物油的化学组成进行对比分析,研究2种分子筛催化剂对催化热解的影响。结果表明,小球藻粉的热解温度为160～600℃;小球藻粉加入HZSM-5分子筛催化剂催化热解后,十六酸及含氮化合物的含量大幅降低,烃类物质的含量提高,含有较多甲苯、二甲苯等芳香烃;经HY分子筛催化热解后,十六酸含量降低,含氮化合物的含量大幅提高,形成大量的萘等多环芳烃;HZSM-5分子筛具有较好的催化脱氧、择形芳构化功能,HY分子筛择形性较差,导致多环芳烃及含氮化合物的含量提高。     

岩溶地区隧道跨越超大富水溶洞处理技术

南阳一隧道位于石灰岩地区,岩溶发育,在施工中遇到底板暗埋超大富水溶洞,溶洞纵向影响约50m,横向宽度约11m,深度约33m,且存有大量积水,文章通过多个方案比选确定架设拱桥和封堵外部落水洞的处理方法,对该超大溶洞进行了永久性结构施工,并通过超前探测、提前预测、实时监测等方法保证了施工安全,在溶洞施工完成后对溶洞区进行了监测处理效果,结果表明,溶洞区围岩稳定满足要求,该方案的成功应用可为同类工程施工借鉴。