磁性硅铁载铜吸附Hg0动力学机制及密度泛函研究

采用粉末冶金法将纳米单质铜(Cu⁰)、硅铁(FeSi)、四氧化三铁硅涂层(Fe₃O₄@SiO₂)混合煅烧并制备出新型磁性硅铁载铜吸附剂MagFeSi-Cu⁰。实验研究不同烟气温度下MagFeSi-Cu⁰的汞吸附能力基础上,结合颗粒内扩散模型、准二阶动力学模型、Elovich模型及Bangham模型分析了MagFeSi-Cu⁰吸附Hg⁰过程的主要控制步骤。在此基础上,依据密度泛函理论(DFT)研究了不同反应温度下FeSi表面Cu⁰原子与Hg⁰原子的汞齐作用机制。研究结果表明,Bangham模型的拟合值与MagFeSi-Cu⁰汞吸附实验值拟合度最高,MagFeSi-Cu⁰表面痕量Hg⁰吸附由汞的外扩散和表面铜汞齐吸附共同控制;通过密度泛函计算,发现Cu⁰颗粒表面Cu-Hg齐吸附能为-0.534 eV,当烟气温度从80℃上升至200℃时,Hg⁰原子与单质Cu原子的吸附自由能从-22.47 kJ/mol下降至-13.96 kJ/mol,这些结果为深入了解Hg⁰在Cu(111)表面的反应机理提供了理论基础。     

载气热提取法测定熔敷金属中扩散氢收集条件的探究

探究了GB/T 3965—2012《熔敷金属中扩散氢测定方法》中载气热提取法收集条件对测定扩散氢含量的影响,并与水银法进行了对比。研究结果表明,样本炉温设定为400℃,A型试块的内部温度大约在51 min时稳定在358℃左右,B型试块内部温度大约在27 min时稳定在391℃左右;载气热提取法电信号曲线收集结束点的电信号及斜率均接近0时获得的结果与水银法具有较好的一致性。     

煤泥燃烧过程中汞的迁移行为研究

采用在线汞测试方法，以山西省低热值煤电厂中掺烧的煤泥为研究对象，利用实验室小型流化床，研究煤泥中汞的热转化行为差异及共性特征、影响煤泥热转化过程中汞迁移的关键因素，以揭示煤泥热转化过程中汞污染物的迁移机理。结果表明，同一种煤泥，相同气氛，800、900、1 000 ℃下，燃烧温度对煤泥中的汞的释放比例没有变化；相同温度，汞的释放比例为氮气>空气>氧气。3种煤泥在相同燃烧条件下，汞的释放特征相似，元素汞的释放量和释放比例差异较大。释放量与煤泥中的汞含量正相关，释放比例与煤泥中汞的赋存形态有一定关系。     

300MWCFB锅炉配套半干法烟气脱硫的汞排放试验研究

某300 MW循环流化床(CFB)锅炉采用炉内脱硫、SNCR、预电除尘器和烟气循环流化床半干法脱硫装置实现了超低排放。对不同工况下不同位置的烟气汞浓度和灰渣等固体副产物中的汞含量进行测试分析,研究结果表明:燃煤在循环流化床锅炉燃烧产生的汞主要以气态汞和颗粒汞形式存在;锅炉负荷提高,烟气中气态汞和颗粒汞浓度均有所提高,炉内脱硫对原始汞排放特性几乎没有影响;烟气循环流化床半干法脱硫装置可脱除71%～77%的气态汞和86%～88%的颗粒汞;采用预电除尘器与烟气循环流化床半干法脱硫结合的超低排放路线,总汞脱除率可达到82%～87%,使烟囱排放的汞浓度不高于1.5μg/m~3。副产物分析结果表明,烟气中脱除的汞主要富集于粉煤灰和半干法脱硫灰中。     

UV/TiO_2光催化氧化工艺脱汞的试验研究

UV/TiO_2光催化技术在TiO_2催化剂的作用下可将烟气中Hg~0氧化脱除。利用自制的UV/TiO_2氧化试验台研究了影响Hg~0去除率的相关因素,结果表明,在无催化剂和有紫外灯情况下可脱除少量Hg~0;Hg~0去除率随催化剂活性组分含量的增加而上升,但上升速率逐渐下降;在温度(50～200)℃范围内,Hg~0去除率无明显变化;Hg~0去除率随着Hg~0初始浓度的升高逐渐下降;Hg~0去除率随着烟气中氧含量先上升后趋于不变。UV/TiO_2氧化工艺脱汞可为燃煤电厂烟气脱汞提供理论指导。     

多壁碳纳米管负载FeS2的制备及脱汞性能分析

采用硝酸铁与硫脲在溶剂热反应条件下制备FeS₂，利用物理浸渍法将FeS₂负载至多壁碳纳米管（MWCNTs）上，借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）等分析测试手段对制备样品的结构特性进行探究，通过固定床反应器研究模拟烟气氛围下吸附剂对烟气中单质汞的吸附特性。实验考察了不同FeS₂负载量、烟气初始汞浓度、床层温度以及O₂、NO和SO₂对吸附剂脱汞效率的影响。结果表明，制备出的FeS₂分散性较好，呈球状晶体，表面均匀覆盖着MWCNTs，成团簇状。当负载量为10%、反应温度为70℃时，FeS₂/MWCNTs的吸附效果最好，最高脱除效率能达到100%，60min后脱除效率仍有80.3%。TPD脱附曲线和XPS分析结果进一步表明烟气中的Hg⁰被氧化成Hg²⁺以HgS的形式附着在吸附剂表面，证实吸附剂以化学吸附为主。此外，汞脱除效率随初始汞浓度的增加而降低，汞吸附容量却随之增加，60min最高能达到5.1μg/g。酸性气体NO和SO₂的存在，占据了吸附剂表面的活性点位，不利于Hg⁰的吸附，但低浓度NO对吸附剂的整体效果影响不大，抗NO性能较好。     

不同煤阶煤孔隙特征及其吸附能力响应

我国是煤炭资源大国，煤层气储量规模相当可观，但煤储层又具有低孔、低渗的不足，照搬国外或常规石油天然气的开采程序和方法已被证实是走不通的。应结合实际，根据不同地质条件、不同煤阶的开采程序，进行孔隙特征研究。煤孔隙特征、连通性和吸附能力对煤层气开采影响尤为重要，为研究煤孔隙结构特征随煤变质程度的变化关系及其吸附能力的响应特点，采取不同地区不同变质程度煤样，进行压汞测试和等温吸附实验。实验结果表明，煤孔隙度和平均孔径均随变质程度增加呈现降低—升高—降低的趋势；煤中孔隙连通性随煤变质程度增加逐渐变差；随煤变质程度增加，其最大吸附能力也呈现降低—升高—降低的总体趋势。     

Water leakage due to the welding defect and improvement to reach 1-MW beam operation in the mercury target of J-PARC

ABSTRACT

Neutron flux per pulse reached world record at neutron source in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). In the J-PARC, mercury target system is used as a spallation neutron source. A target vessel has a multi-walled protection system that comprises a mercury vessel enclosed with a double-walled water shroud. This is to prevent the leakage of the mercury outside the target vessel. The multi-walled structure needed to be complicated with a lot of welding lines. However, during the operation, we faced an unscheduled shutdown due to water leakage to the intermediate layer between the mercury vessel and water shroud. An investigation on the cause of the leakage was carried out. It is deduced that the leakage path was formed due to the crack propagation from welding defects that are caused by the complicated multi-walled structure. The crack propagation is attributed to the repeated stress by pressure waves generated in the mercury target. Based on the investigation results, the design was improved to remove the welding line on the complicated structure and to realize the stable operation with 1 MW proton beam, which is the final design value of the neutron source in J-PARC.     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定鱼肉中甲基汞、乙基汞含量的不确定度评定

目的 评定采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(High performance liquid chromatography combined with inductively coupled plasma-mass spectrometry, HPLC-ICP-MS)法检测鱼肉中甲基汞、乙基汞含量的不确定度。方法 分析整个检测过程中存在的不确定度因素，建立数学模型，分别从称样量、稀释体积、标准溶液、标准曲线拟合以及方法回收率等几个方面进行分析，对测量结果的不确定度进行评定。结果 影响测量结果的不确定度主要来源于样品前处理和标准曲线拟合。鱼肉样品中结果表示分别为：甲基汞含量（0.48±0.046） mg/kg；乙基汞含量为（0.34±0.051） mg/kg, k=2。结论 该方法准确度高，适用于鱼肉中甲基汞、乙基汞的检测，为提高数据准确性提供有效指导。