硫碘循环中电化学Bunsen反应特性研究

为了探讨电化学Bunsen反应特性,通过自主搭建实验系统,研究Nafion 115膜在电池中的传输特性、两极酸溶液浓缩规律以及膜两侧的溶液交叉污染。结果表明;提高电流密度,膜的质子传递数和水渗透系数均减小,H_2SO_4和HI浓度增加;温度升高,质子传递数快速降低,而水渗透系数增加,即膜的传输特性变差,HI浓度明显降低,H_2SO_4浓度则增大;增加I_2/HI物质的量之比,水渗透系数和H_2SO_4浓度持续增大,而HI浓度降低。提高电流密度、温度或I_2/HI比时,均可促进杂质的迁移,即加重交叉污染。可见,适当控制电流密度、降低温度和I_2/HI物质的量之比,有利于实现最佳的电化学Bunsen反应。     

模拟烟气中Hg排放形态的数值分析

为了深入研究燃煤Hg排放控制技术,在分析Hg形态转化过程及其影响因素基础上,通过控制变量法设定模拟烟气组分(HCl、O_2、NO、H_2O、CO_2和SO_2)的初始浓度值,利用化学动力学计算软件Chemkin进行数值模拟.结果表明:Cl原子的存在会促进单质Hg(Hg~0)向氧化态Hg转化,在一定范围内增加HCl的量有利于Hg的氧化;O_2会促进Hg的氧化但作用不如HCl明显;根据其所处的烟气气氛,NO既能促进Hg的氧化也能抑制Hg的氧化,在氧化性气氛中,NO的存在会提高Hg的氧化率;H_2O有利于Hg的氧化,而CO_2的存在会造成局部很强的还原性气氛,会抑制Hg的氧化;在不同条件下,SO_2可以促进或抑制Hg氧化.     

碳热还原SO2反应选择性的热力学分析及实验探究

针对燃煤烟气SO_2脱除技术面临的可持续发展困境,以固体碳材料为还原剂的碳热SO_2还原制硫磺技术具有重要发展前景,其中抑制非目标副产物的伴生是实现SO_2定向还原的关键。基于吉布斯自由能最小原理对碳热还原SO_2反应进行平衡产物量的计算,并通过固定床-FTIR实验分析反应的气相产物,探究了硫产率、副产物CO、COS和CS_2的生成规律。基于温度对反应热力学平衡的影响,结合副反应,来推断出合理的反应机理。在摩尔比n(C)∶n(SO_2)≤1.0时体系中主要发生反应C+SO_2→S+CO_2,副产物CS_2生成量级仅为10~(-4),理论硫产率可维持在0.9以上。过量的碳会促进COS由主反应物一步生成,高温、碳过量会促进COS向CS_2的转化反应。相关研究结果对实际应用时最佳工况的选取以及单质硫选择性的提高具有重要指导意义。     

基于氯化镁的石油焦-水蒸气气化过程影响因素分析

以石油焦为气化原料、以氯化镁为催化剂制取氢气,基于Aspen Plus模拟软件建立石油焦-水蒸气气化模型,在验证模型的基础上,进行气化过程的模拟仿真计算,分析不同条件下(气化温度、气化压力、催化剂添加量、H_2O/PC质量比)对石油焦气化制备富氢气体的热力学影响。H_2、CO、CO_2的模拟值与实验值吻合较好,说明此模型具有一定的适用性。结果表明:升高温度会使氢气的体积分数降低,石油焦-水蒸气制富氢气体最适宜温度为700℃;增大压力会使氢气的体积分数降低,石油焦-水蒸气制富氢气体最适宜压力为0.1MPa;增大H2O/PC质量比可以使H_2的体积分数上升,当H_2O/PC质量比为6时,上升趋势变缓,因此石油焦-水蒸气制富氢气体最适宜水蒸气质量流量为石油焦的6倍;随着催化剂氯化镁添加量的增多,H_2的体积分数也会上升,当氯化镁添加量为5%时,H_2体积分数提高4%。     

KMnO_4氧化复合NaOH液相吸收脱除NO的研究

研究了KMnO_4/NaOH混合溶液氧化吸收NO过程,结果表明:KMnO_4对NO的脱除效果明显好于NaClO_2,而H_2O_2、NaClO对NO脱除几乎没有效果;KMnO_4或NaOH浓度的增加都能促进NO的氧化吸收,从而提高NO的脱除率;KMnO_4/NaOH同时脱硫脱硝过程中,SO_2几乎能被完全吸收,脱硫率可达98%以上。KMnO_4浓度较低时,SO_2的加入使NO脱除效率有轻微下降;而当KMnO_4浓度较高时,SO_2的加入对NO的脱除有促进作用,使NO脱除率增加15%左右。     

SCR脱硝过程中硫酸氢铵形成特性实验研究

在自主设计的实验台上开展硫酸氢铵(ABS)形成特性实验,研究了温度和反应物体积分数对ABS形成机理的影响,通过热重分析实验得到ABS的挥发温度,并计算ABS分解反应的吉布斯自由能,从而得到ABS的热力学分解温度.结果表明:ABS的形成是温度和反应物体积分数的函数,其形成温度在220~261℃;φ(NH_3)与φ(H_2SO_4)乘积越大,ABS的形成温度越高;H_2SO_4过量且体积分数一定的情况下,φ(NH_3)越大,ABS沉积量越大;相反,若φ(NH_3)一定,φ(H_2SO_4)对ABS沉积量的影响不大;热重分析实验显示,ABS的挥发温度为173.7℃,热力学分解温度为447.18℃.     

空气分级燃烧炉内壁面硫化物分布的数值模拟

以某600 MW超超临界锅炉为研究对象,采用数值模拟方法研究了硫化物气体在炉内还原区水冷壁壁面区域的分布特性.结果表明:SO_2主要分布在主燃烧器壁面区域,而H_2S主要分布在分离燃尽风(SOFA)与主燃烧器之间的壁面区域,且该区域的氧量极低,温度又较高,发生高温腐蚀的可能性更大;随着燃料中含硫量的增大,壁面区域的硫化物气体质量分数有所提高,但并不显著,而高质量分数硫化物气体所占区域面积却明显增大,在主燃烧器的局部区域,壁面也出现了H_2S质量分数较高的区域.     

燃煤烟气中SO3气相生成的实验与反应动力学研究

为了研究在燃煤烟气中SO_3的气相生成机理,进行了SO_3气相生成实验以及Chemkin反应动力学模拟。结果表明,温度和烟气成分对SO_3的气相生成有很大影响。提高温度,SO_3生成率先增加后下降,而最大的SO_3生成率对应的温度为1 000℃左右。SO_3的气相生成在高温时以SO_2和O自由基反应为主,在中低温时SO_3的生成以两条途径为主:一是通过中间产物HOSO_2与O_2反应;二是通过SO_2与NO_2直接反应。提高SO_2的体积分数可以促进SO_3的形成,但SO_3生成率随SO_2体积分数的增加而降低。O_2体积分数的增加促进了O和OH自由基的形成,使SO_2更易向SO_3转化。H_2O的存在促进了HOSO_2的生成,提高了SO_3生成率,但是水蒸气体积分数高于15%后,SO_3生成率趋于稳定。SO_3的气相生成率基本在0.2%～1.8%范围内。     

O_2/CO_2/水蒸气气氛下煤的燃烧对石灰石分解行为的影响

钙基CO_2吸收剂再生过程中,石灰石的分解需要大量能量.本文提出用煤的燃烧为石灰石分解提供能量,并研究了O_2/CO_2/水蒸气气氛下煤的燃烧对石灰石分解行为的影响.实验结果表明,过量氧气系数增大可以抑制CO和H_2的生成,促进硫化反应,从而降低SO_2的排放,然而也会促进NO的排放.煤的燃烧会使分解产物CaO活性降低,但水蒸气的添加又提升了产物的活性.水蒸气的添加还会促进硫化反应,使SO_2排放得到控制.     

水量对于Bunsen反应分层特性影响的实验研究

以Bunsen反应产物不同酸相溶液的分层特性为研究对象,通过分析H2SO4/HI/I2/H2O四元混合溶液的分层现象,实验研究水量对两相溶液体系分层的具体影响。实验结果表明:过量水的加入导致两相溶液中的杂质增加,但能有效抑制副反应的发生,过量的水更易移动至H2SO4相;两相溶液的分层特性随水量的增加而变差,当H2O/H2SO4物质的量之比为16时,两相溶液中的I2物质的量分数分别约0.07和0.50;水量是影响分层特性的最重要因素之一。     

进气组分耦合预喷对柴油机燃烧过程影响模拟

通过高压共轨柴油机,基于正庚烷/甲苯/正己烯混合物简化动力学机理耦合三维CFD模型,模拟研究不同进气组分(O_2、H_2和CO_2)耦合策略对发动机燃烧过程的影响.研究表明:当预-主喷间隔为4°,CA时,相比单次喷射,预喷使主喷滞燃期明显缩短(尤其掺H_2时),瞬时放热率峰值与最大压力升高率(MPRR)均降低;但随预-主喷间隔增大,预喷对主喷燃烧影响减弱.进气掺O_2时,富氧氛围使燃油充分燃烧,预-主喷间隔对NO和碳烟(soot)影响均较小.进气掺H_2和CO_2时,预喷使乙炔(C2H,2)和多环芳香烃芘(A4)生成增多,导致soot排放较单次喷射显著升高(尤其掺CO_2).但随预-主喷间隔增大,soot因主喷滞燃期延长而逐渐降低;对于进气掺H_2,预喷油量为10%,时,随主喷定时推迟,MPRR降低,soot升高;当预喷量增至20%,时,预喷燃烧会引起大量H_2早燃放热,削弱主喷定时对主喷燃烧的影响,MPRR因燃烧重心前移仍较高.因而进气掺H_2,预喷比例不宜过高,且喷油定时应适当推迟.     

焦炉荒煤气重整提质制氢的热力学分析

为了验证吸附强化焦炉荒煤气重整制氢工艺的可行性,并为相关的实验研究提供理论依据,文章采用HSC Chemistry软件对焦炉荒煤气全组分蒸汽重整反应进行热力学分析,研究反应温度、反应压力、S/C,CaO/C对H_2产率、浓度等的影响。研究结果表明:焦炉荒煤气蒸汽重整反应能够有效地脱除焦油组分,随着S/C的增大,H_2产率会得到明显提升,且最佳H2产率所对应的反应温度会随之降低,当S/C为5∶1,反应温度为700℃时,H_2产率为1.62 mol/mol,但H_2浓度仅为75%左右;CO_2吸附剂的加入会强化蒸汽重整反应,H_2产率、浓度均会显著提升,最佳重整反应区的反应温度会随之降低,当反应温度为500~600℃,S/C为5∶1,CaO/C为3∶1时,H2产率、浓度能够分别达到1.83 mol/mol,98%以上。     

模拟太阳能集热系统中6063铝合金耐蚀性能的研究

用动电位法研究了Cl~-,NO_3~-、SO_4~=、H_2PO_4~-、Cu~((?))和Fe~((?))离子浓度以及温度、pH值对6063铝合金临界孔蚀电位(E_b)的影响。Cl~-离子浓度愈高,E_b值愈负;而NaCl溶液中加入NO_3~-、SO_4~=或H_2PO_4~-离子后,E_b值变正,后者起抑制孔蚀作用,缓蚀效率按所列顺序递减,并随浓度的增加缓蚀作用增大。Cu~((?))和Fe~((?))离子在铝合金表面沉积为金属铜和铁而作为有效的阴极,使体系的腐蚀电位(E_c)向其临界孔蚀电位一方移动。E_b值对温度(0—75℃)和pH值(3—10)不敏感。孔蚀机理可根据络合腐蚀理论解释。     

煤灰氧化物与钠盐的固相反应过程分析

采用热综合分析、高温煅烧试验及XRD表征分析,考察了NaCl、Na_2SO_4、Na_2CO_3的高温挥发特性,同时探讨了4种煤灰氧化物CaO、SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3与3种钠盐的固相反应机理.结果表明:3种钠盐的挥发能力依次为NaCl、Na_2CO_3、Na_2SO_4,挥发急变的温度区间分别为:800~1,000,℃、850~1,120,℃、1,100~1,400,℃;4种煤灰氧化物与3种钠盐的反应过程明显不同,CaO与3种钠盐均不发生反应;Al_2O_3可以与NaCl和Na_2SO_4在高温下发生反应形成NaAl_(11)O_(17);3种钠盐中,Na_2CO_3与煤灰氧化物的反应能力最强,可与SiO_2、Al_2O_3以及Fe_2O_3分别发生固相反应,形成钠硅酸盐(Na_2SiO_3、Na2Si2O_5)、钠铝酸盐(NaAlO_2)和钠铁酸盐(NaFeO_2).     

CH4/H2S在TiO2纳米通道中吸附分离的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了CH_4/H_2S混合流体在TiO_2纳米通道中吸附分离的过程。结果显示,TiO_2纳米通道对H_2S的吸附分离能力大于其对CH_4的吸附分离能力。当体系施加电场时能够一定程度提高纳米通道对H_2S的吸附分离能力,但是随着电场增强,分离能力提升不大,表明电场的影响是有限的。而通道内壁TiO_2粒子振动条件下吸附分离效果也比壁面粒子固定不动时的效果好。根据研究,建议在一定的电场强度下采用TiO_2纳米通道分离吸附CH_4/H_2S混合流体,降低天然气中H_2S的浓度。     

热化学硫碘制氢中Bunsen反应分层现象及副反应的实验研究

利用硫酸、氢碘酸和碘配制混合溶液研究了反应温度和溶液配比对Bunsen反应分层现象及副反应的影响.实验结果表明:水量越大,出现分层所需的I2摩尔分数就越大,而温度对分层现象的影响不大,出现分层所需的I2摩尔分数随温度升高略有减少;I2摩尔分数和水量的增加有利于抑制Bunsen反应副反应的发生而温度的增加会促进副反应的发生.     

碳酸盐作用下生物质热裂解制富氢气体

以杉木屑为原料,Li_2CO_3-Na_2CO_3-K_2CO_3(LNK)为热介质和催化剂进行生物质热裂解制富氢气体的研究,考察金属氧化物、镍盐、载气流量和反应温度等参数对H_2产率及气体组成分布的影响。研究表明:金属氧化物能促进氢气生成,Co_2O_3作用下H_2产率和气体总产率最高,为285.0和644.0 mL/g;镍盐中Cl~-对H_2生成的促进效果优于SO_4~(2-);载气流量为43.6 L/h时H_2产率和可燃气产率最高,为357.0和525.0 mL/g;高温利于H_2生成,反应温度为565.0℃时H_2体积浓度达到96.9%。本研究为生物质热裂解制富氢气体提供参考。     

H_2O_2/Nafion-纳米TiO_2复合膜强化日光光解脱色甲基橙染料研究

用流延法在石墨板上成功制备出用于光催化的Nafion-纳米TiO_2复合膜。在H_2O_2存在的条件下,用Nafion-纳米TiO_2复合膜对甲基橙染料进行可见光照射处理。结果表明,H2_O_2/Nafion-纳米TiO_2复合氧化工艺中甲基橙降解脱色速率显著提高,两者之间存在明显的协同效应。在协同体系中,酸性媒介比碱性媒介更有利于甲基橙染料光解脱色。实验所用的NO_3~-、Cl~-和SO_4~(2-)等阴离子,均对降解脱色有抑制作用,其中NO_3~-对脱色作用抑制最显著。可见光辐射处理前后,UV-Vis谱图分析表明在H_2O_2/Nafion-纳米TiO_2复合膜处理中甲基橙溶液脱色是因为染料发生氧化光解作用。     

生物质无氧气化制氢系统的热力学计算

介绍了一种基于CO_2接受体气化法的生物质无氧气化制氢系统。采用热力学平衡模型,研究了以玉米秸这一典型生物质为原料时系统压力、温度、[H_2O]/[C]比、[Ca]/[C]比对制氢过程的影响规律。获得典型工况下,系统制氢效率对这几个参数的相对线性敏感性系数。结果表明,H_2浓度在一定范围内随压力升高而明显增大,同时H_2产量会有少量降低,过高的温度会明显降低H_2产量及浓度。综合考虑,合适的气化压力在1.3～2.5MPa之间,不同压力具有不同适合制氢的最高温度。[H_2O]/[C]比的提高可以促进H_2生成,但大于1.5之后,H_2浓度明显下降,合适的[H_2O]/[C]比在1.5～2.0之间。[Ca]/[C]比的增加有利于H_2产量及浓度的提高。线性敏感性系数的计算表明,计算工况下[H_2O]/[C]比对制氢效率的影响非常大,压力和温度的影响也比较显著,[Ca]/[C]比的影响为零。     

紫外_过氧化氢法同时脱硫脱硝的研究

介绍了UV/H_2O_2脱除废气中污染物的研究进展.分析了UV/H_2O_2体系的强氧化性对模拟烟气中SO_2和NO_x的脱除作用,在最佳实验条件下,应用UV/H_2O_2对S_2和NO_x的脱除效率可达到95%以上.对UV/H_2O_2体系脱除SO_2和NO_x的反应机理进行了分析,提出自由基反应是使污染物得以氧化脱除的基础.指出此方法可用于改造现有的湿式烟气脱硫塔,使之成为具有烟气多污染物控制能力的大气污染控制设备.