生物质快速催化裂解的反应动力学

根据生物质在流化床中气化受热速率较高的特点,设计了生物质快速升温催化裂解实验系统,提出生 物质催化裂解动力学模型。研究假定的模型综合了三竞争反应模型和二次反应模型的特点,即生物质首先进行3 个平行的裂解反应,生成气体、焦炭和焦油,焦油再经二次裂解生成气体和焦炭;模型对于锯末、纤维素和木 质素的催化裂解适用比较准确;动力学反应级数n的数值在0．66-1．57之间,用镍基催化剂时,其n值要高于 使用锻烧白云石时求出的n值;当白云石应用温度高于800℃时,焦油裂解活化能才有显著降低,即白云石的使 用温度宜高于800℃。     

NH3选择性催化还原烟气中NO的反应动力学

采用自行研制的V2O5-WO3-MoO3/TiO2催化剂在微型积分反应器上对NH3还原NO的反应进行了微观动力学试验,考察了温度、空速值对NO转化率的影响,并得出反应的微观动力学方程,确定了相关的动力学参数.通过小型试验台的试验,考察了反应气体在催化剂内部的传质、扩散过程对反应速率的影响,建立了催化剂有效因子的计算模型和宏观反应速率方程.试验结果表明,用该模型计算得到的理论值和试验数据具有良好的一致性.     

生物柴油臭氧氧化裂解的传质-反应动力学

提出以生物柴油为原料臭氧氧化裂解制备壬二酸单甲酯的新工艺。在双搅拌釜中,从乙酸、丙酸、己酸、壬酸4种溶剂中筛选出乙酸作为反应溶剂;进一步研究该工艺两步气液反应的传质-反应动力学。结果表明:两步气液反应的传质-反应动力学区域均为快速拟一级反应区域;在T=305 K下,第1步臭氧化反应的二级反应速率常数k₂=1.39×10⁴m³/(kmol·s),增强因子E与液相双键浓度C_BL的关系为E=427.16C_BL^1/2,R²=0.98;在T=363 K下,第2步臭氧氧化物氧化裂解反应的二级反应速率常数k₂=3.87×10⁴m³/(kmol·s),增强因子E与液相臭氧化物浓度C_BL的关系为E=359.44C_BL^1/2,R₂=0.99。     

热分析仪中生物质炭氧化特性及面反应动力学分析

为明确生物质堆积燃烧或大颗粒炭燃烧动力学特性,应用同步热分析仪对不同生物质炭(玉米秸、稻壳、榆树皮和柏木)在不同横截面积坩埚(0.21、0.42 cm²)中使用不同高度样品量(满坩埚、1/10坩埚)进行实验,分析样品失重速率与反应面积(坩埚横截面积)和样品量的关系。结果表明：失重速率与反应面积成正比,与样品量无关,表明生物质炭的堆积燃烧为面反应;灰分少、氧扩散阻力小的柏木炭的热重数据更能体现动力学特性,其基于面反应的动力学参数指前因子As=40.5 m/s,活化能E=61.5 kJ/mol。     

铁酸铜尖晶石催化甲醛氧化的性能研究

通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备了系列Cu_xFe_3-xO₄尖晶石催化剂。采用XRD和XPS表征方法对催化剂晶相结构及表面元素价态进行了分析,考察了Cu_xFe_3-xO₄催化甲醛的氧化效率。采用密度泛函理论探究了甲醛吸附在CuFe₂O₄表面的最稳定构型和吸附机理。结果表明,Cu_xFe_3-xO₄催化剂主要由Cu-Fe尖晶石相和部分CuO、Fe₂O₃相组成。Cu_0.5Fe_2.5O₄催化甲醛氧化效率最佳,在温度高于250℃时氧化效率达到90%以上。甲醛在CuFe₂O₄(100)表面的吸附属于化学吸附,吸附能为 -107.15 kJ/mol。     

微生物燃料电池的反应动力学探究

从反应动力学方面分析,微生物燃料电池中,葡萄糖在阳极的电化学反应是异相的,只能发生在阳极电极和阳极溶液的交界处。微生物燃料电池的电压损失包括活化损失、欧姆损失和浓度损失。活化损失可通过降低溶液温度和提高交换电流密度的方法来减小。欧姆损失可通过采用高电导率的阳极溶液和阴极溶液、减小电极之间的距离和增大反应器截面面积的方法减小。浓度损失可通过采用降低溶液温度和增大极限电流密度的方法减小。     

Ti-MCM-41/次氯酸钠催化氧化脱除模型油中苯并噻吩的研究

采用水热法合成了介孔Ti-MCM-41分子筛,并通过X射线粉末衍射（XRD）,傅立叶变换红外光谱（FT-IR）,紫外−可见光漫反射光谱（DR UV-vis）以及BET氮气吸附−脱附等温线方法对合成的样品进行表征。以正庚烷−苯并噻吩模拟油,以Ti-MCM-41/NaClO为催化氧化体系,考察其催化氧化反应条件及动力学参数。结果表明当反应温度为308 K,反应时间为40 min,NaClO用量为3 mL,Ti-MCM-41用量为0.05 g,萃取剂乙腈用量为10 mL,脱硫率达68%;动力学分析表明苯并噻吩的氧化反应为一级反应,表观活化能Ea为56.55 kJ/mol。结果表明利用Ti-MCM-41/NaClO体系催化氧化脱硫是行之有效的。     

微生物燃料电池的反应动力学研究

微生物燃料电池的理论基础包括热力学、反应动力学和酶动力学3个方面。从反应动力学方面分析,微生物燃料电池中,葡萄糖在阳极的电化学反应是异相的,只能发生在阳极电极和阳极溶液的交界处。微生物燃料电池的电压损失包括活化损失、欧姆损失和浓度损失。活化损失可通过降低溶液温度和提高交换电流密度的方法减小。欧姆损失可通过采用高电导率的阳极溶液和阴极溶液、减小电极之间的距离和增大反应器截面面积的方法减小。浓度损失可通过采用降低溶液温度和增大极限电流密度的方法减小。     

低温等离子体转化NO的反应动力学研究

针对含有和不含有O2的两种模拟柴油机尾气(NO+N2和NO+N2+O2)在介质阻挡放电反应器中脱除NO的机理进行了分析,建立了利用低温等离子体去除和转化NO的反应动力学模型,并对处理NO的化学过程进行了反应动力学模拟,将模拟结果与自行设计的介质阻挡放电低温等离子体试验装置的试验数据[1]进行对比,验证了该动力学模型的合理性和正确性,并利用该机理模型,对反应体系中其余主要反应物种的浓度进行了模拟研究,得到了这些物种的浓度随停留时间的变化曲线.     

基于非等温热重法的生物质燃烧反应动力学研究

采用非等温热重法对两种麦秆的燃烧反应动力学特性进行了研究。根据燃烧实验所得的TG,DTG及DTA曲线,对两种麦秆的燃烧过程进行了分析,找出了麦秆挥发分和固定碳燃烧反应阶段的起始温度,采用Coats-Redfern积分法建立了麦秆类生物质的反应动力学方程,求出了2个阶段燃烧过程的活化能E,频率因子A,反应级数n,相关系数R等反应动力学参数,并确定了2个阶段的反应动力学方程。麦秆的燃烧符合合适的反应动力学模型,当用麦秆作为燃料时,所计算的动力学参数能够作为一定的参考。     

异抗坏血酸稳定亚硫酸盐防腐蚀作用的研究

通过除氧试验,腐蚀试验和电化学试验,了异抗坏血酸对亚酸酸盐仿腐蚀效果的影响。结果表明,异抗坏血酸使亚硫酸盐几乎失去了除氧作用,但却提高了亚硫酸盐在含氧水中对２０ｇ钢的防腐蚀性能,使钢的自腐蚀电位更剧烈负移并使阴极极化增加。     

亚硫酸钠循环法烟气脱硫工艺实验研究

以处理量为1800m3/h的亚硫酸钠循环法烟气脱硫装置为实验对象,着重研究吸收液pH值、液气比L/G、吸收液成份和脱硫剂初始浓度等因素对脱硫效率的影响,并对脱硫剂再生过程和再生清液的脱硫特性进行研究。结果表明:吸收液pH值决定硫成份在溶液中的状态,从而影响脱硫效率,当pH>6时,脱硫效率高且随pH增大变化平缓;当pH<6时,脱硫效率随pH减少急剧降低;该工艺可以在较低的液气比(L/G=0.25~1.25L/m3)下保持较高的脱硫效率(η>90%);同等条件下,与NaOH和Na2CO3相比较,Na2SO3的脱硫能力稍低;吸收液Na2SO3浓度在5%~10%范围内脱硫效率大于90%;脱硫剂再生反应过程能很快完成,再生脱硫剂脱硫效率稳定,与新鲜脱硫剂相比脱硫效率略低。     

异抗坏血酸稳定亚硫酸盐的制备及其贮存稳定性研究

通过除氧试验和空气氧化试验,研究了异抗坏血酸对亚硫酸盐自动氧化的阻滞作用。结果表明,自由基链反应引发剂铜离子能够加速亚硫酸盐与氧的反应,自由基吸收剂异抗坏血酸能够通过消除亚硫酸盐氧化过程中生成的自由基而抑制反应,水的ｐＨ值、碱度和硬度成份则无影响。试验结果为亚硫酸盐氧化的自由基机理提供了有力的证据,也为亚硫酸盐的贮存失效提供了有效的防止方法。     

氧化生物质制备甲酸过程中木质素结构变化的表征

表征生物质酸性氧化制备甲酸过程中木质素结构变化是木质素高值化利用的关键之一。以O₂为氧化剂,对松木粉在NaVO₃-DMSO-H₂SO₄体系中氧化生成甲酸进行研究,考察反应时间、催化剂和固液比对木质素结构变化的影响。采用高效液相色谱（HPLC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、凝胶渗透色谱（GPC）、气相色谱（GC）和二维异核单量子相干核磁光谱（2D-HSQC）对固体残渣和已溶解的木质素碎片进行分析。结果显示,在H₂SO₄浓度为0.7wt.%的NaVO₃-DMSO-H₂SO₄体系中,当固液比为1∶50时,甲酸的碳摩尔收率为75.1%。在氧化解聚过程中,木质素通过断裂C—O键被降解形成125 ~ 900 g/mol之间的碎片,而且木质素碎片中的芳环结构被氧化成醌类结构。     

低阶煤电化学氧化制腐植酸的研究进展

目的  随着可再生能源的大力发展,“双碳”背景下低阶煤的清洁高效利用不仅提高了资源利用率、经济价值,更具有重大的社会意义。褐煤、风化煤等低阶煤是煤基腐植酸的主要来源,腐植酸因具有弱酸性、氧化还原性、生理活性等特性,用途广泛。然而直接提取方式难以实现煤中腐植酸的高效提取,通常需经氧化预处理来提高腐植酸的产率。 方法  文章首先简述了腐植酸的性质和应用;然后,介绍了传统的化学氧化的工艺过程、原理和特点,综述了新型低阶煤电化学氧化方法及优势;最后,对低阶煤电化学制腐植酸进行了展望,以期为低阶煤制取腐植酸提供参考。 结果  电化学氧化法具有条件温和、反应易于控制、产率高、减少环境污染等优点,是一种比较有前景制备腐植酸的方法。 结论  采用可再生电力驱动的电化学氧化实现低阶煤中腐植酸的高效提取是实现低阶煤非燃料高附加值利用的途径之一。     

镁在水蒸气中高温氧化的动力学特性

对镁在水蒸气中着火前的高温氧化特性和机理进行了研究.发现水蒸气中镁的高温氧化反应可以分为3个阶段:在400℃前基本不发生反应;高于400℃后为高温氧化阶段,属于表面反应;在大约500℃后可能出现气相反应,继续加热可能出现着火和燃烧.通过实验和理论分析研究了内、外扩散速率和化学反应速率量级,明确了化学反应速率是该过程的速率控制步骤.在对镁高温氧化模型进行分析的基础上,计算了镁在水蒸气中高温氧化阶段的动力学参数.     

湿法烟气脱硫系统中FAS式氧化装置性能的试验研究

进行了曝气器开孔直径、表观气速及孔排布置方式等因数对固定空气喷射器(FAS)式氧化装置性能影响的试验研究。结果表明：随着曝气器开孔直径减小，氧化速率提高；表观气速增加，氧化速率增加，但当表观气速增大到一定值后，氧化速率增加的趋势减缓；曝气器与氧化槽当量直径比值D／D0增加时，氧化速率增加；但当D／D0大于0．8时，氧化速率变化较小。孔排布置方式对氧化速率影响较大，对不同的开孔直径，存在一合理的孔间距与孔径的比值，使氧化槽具有较高的氧化能力；尽量保证各喷管出口流量均匀，改善氧化槽中的气液分布。图10参5     

不同还原性煤的低温氧化气体解析动力学

基于煤升温氧化过程中,氧气消耗速率和气体产物的解析速率增大的原理,选用煤升温氧化实验系统,采集一对变质程度相同而煤岩成分与还原程度不同的太原组和山西组对比煤样,研究升温过程空气中氧气反应的动力学特征.结果表明:太原组和山西组煤的耗氧速率、氧化产物和C1～C4烃的解析速率的对数与热力学温度的倒数呈一次线性关系.强还原程度的太原组煤解析CH4的活化能Ea最低,其次是CO2解析C3H6的Ea最高,其次是C2H4弱还原程度的山西组煤解析CO2的Ea最低,其次是C26;解析i-C4H8的Ea最高,其次是C3H6.两种组煤与氧化合的强度及其气体产物解析的强度存在很大差异,为不同还原程度煤的自燃倾向性预测提供了理论依据.     

煤的超临界水氧化技术研究进展

对煤的超临界水氧化（Supercritical Water Oxidation,scwo）技术进行综述,介绍了煤颗粒在超临界水中的点火模型和最新的反应动力学研究,分析了煤中硫、氮等元素变迁路径。从理论层面讨论了煤的SCWO过程能量的利用方法,归纳了SCWO过程中反应系统、单个组件火用效率计算方程。最后,提出了尚需解决的科学问题。