污泥掺混褐煤水热制固体燃料的理化特性

为了解决污泥单独水热碳化灰分高、热值和资源化利用率低等问题,通过水热处理的方法对城市污泥掺混低阶褐煤进行提质处理,对水热提质固体燃料的燃料特性、孔隙结构以及化学结构的变化等理化特性进行研究.结果表明,当污泥与褐煤质量添加比为1∶9时,随着水热温度的提高,固体燃料中碳含量以及热值大幅度提高,且原子个数比n(H)/n(C)和n(O)/n(C)显著下降.固体燃料羟基或羧基官能团中—OH和酰胺官能团或羧基官能团中—C≡O的相对光谱吸收强度显著降低,表明提质过程中污泥与褐煤发生了显著的脱水和脱羧反应.通过13 C核磁共振波谱分析,发现随着提质温度的升高,甲氧基减少的速率最快,摩尔分数从5.76%减少到了1.31%,羧基和羰基的摩尔分数从9.03%减少到5.64%,说明固体燃料中氧元素的丢失不仅与脱水作用有关,与羰基和羧基的转化以及甲氧基的变化也密切相关;芳香化碳的摩尔分数显著增加,表明固体燃料的芳香化程度加深,煤质特性提升.     

离子交换法测定低阶烟煤中羧基和酚羟基含量

用一定浓度的醋酸钙和氢氧化钠溶液与酸洗脱灰处理后的低阶烟煤在煮沸的条件下分别进行离子交换,测定羧基的滴定终点由空白试验的pH值确定,而总酸性基的滴定终点由酚酞指示剂确定;筛选了不同浓度和煮沸时间对测定结果的影响.结果表明:醋酸钙溶液在0.15 mol/L、煮沸2 h,氢氧化钠溶液在0.25 mol/L、煮沸1 h分别可得到较准确的羧基和总酸性基含量.3种低阶烟煤中羧基含量均在0.2 mmol/g以下,而酚羟基含量在2耀4 mmol/g,且酸性官能团中的氧元素占干燥无灰基煤中总氧含量的50%耀60%,得到了一种比较准确的测定低阶烟煤中酸性含氧官能团的方法.     

褐煤与水分子相互作用的量子化学计算

高含水量限制着褐煤的大规模利用,研究褐煤持水机理,揭示含氧官能团与水分子间氢键作用的本质,对指导褐煤脱水具有重要的理论意义.通过第一性原理分子动力学(AIMD)模拟褐煤表面水分子的有序结构,采用密度泛函理论(DFT)研究褐煤结构单元和水分子的相互作用.结果表明：界面处水分子分别在0.192 nm和0.322 nm附近形成了第1配位层和第2配位层;褐煤结构单元的负电势极值点主要分布于含氧官能团中氧原子附近,最大达到了-154.20 kJ/mol,正电势的极值点主要分布于含氧官能团和苯环中的氢原子附近,最大为221.08 kJ/mol.水分子处于羧基、羟基、羰基和醚键处的4种二聚体结合能分别为-47.76,-29.44,-40.45和-23.36 kJ/mol,其中静电作用分别占总吸引能的65.92%,67.45%,55.99%和65.19%.分子中原子理论(AIM)拓扑分析估算的总氢键结合能遵循羧基>羟基>醚键>羰基,处于羰基附近的水分子与褐煤结构单元的其他部分相互作用太强,使得水分子与羰基间的作用能最小.     

神府煤不同密度级组分光催化氧化的XPS研究

利用XPS对比分析神府脱灰煤及其两个密度级组分D3(1.375～1.400g/cm3)和D4(1.400g/cm3)在低温光催化氧化前后表面化学键的变化,结果表明:煤表面主要含氧官能团以碳氧键(C-O)为主,氮的存在形式在D3组分中以吡咯型氮(N-5)和吡啶型(N-6)氮为主,D4组分中主要为吡咯型氮;神府脱灰煤主要是质子化吡啶型氮和吡咯型氮.光催化氧化50h后,神府煤表面含氧官能团含量减小,碳碳骨架键(C-C)含量增大;煤中内部质子化吡啶(N-Q)转化为芳香环边缘上的吡啶氮或吡咯氮.     

不同温度下棉杆颗粒热解制炭的性能研究

为了考察不同热解温度下制备的棉杆颗粒炭(CSPB)的理化性能,评价其农业、工业等不同领域的应用价值和最佳工艺条件.分别采用FTIR分析、元素及工业分析、燃烧测试方法对热解温度在300℃、400℃、450℃、500℃、600℃下制备的CSPB的官能团、元素含量、表观特性及燃烧性能进行研究.结果表明,随着热解温度的升高,CSPB中羟基、脂肪族C-H键、羰基、醚类C-O键等含量逐渐减少,芳香族C=C键逐渐增多,与粉末炭相比其波数在2 000 cm1以下的官能团峰值较大.热解温度对CSPB的性能影响显著,高温颗粒炭有较高的碳含量、固定碳含量、p H值、导电性和持水量,但其跌落强度、质量得率、能量得率、固定碳得率均相对较低,且高温颗粒炭的灰分大、着火点较高.综合考虑450℃热解温度下制备的CSPB性能较好,适用于颗粒活性炭、固体燃料等二次加工产品.     

添加锰粉对铝碳耐火材料抗氧化性的影响

石墨和结合碳的氧化是铝碳耐火材料在使用中损坏的重要原因之一.研究了锰粉在铝碳耐火材料中的行为以及作为抗氧化剂的作用,并与仅添加Si或Al试样的性能相比,添加Mn试样的抗氧化性明显增大,且Mn的含量为3%左右,复合添加Si和Mn试样的抗氧化性均有大大提高.在高温下Mn在含碳材料中能促进易被氧化的石墨边棱活性炭、结合剂残碳形成难被氧化的C-C键结构,使含锰试样抗氧化大大提高,另外在高温下形成的硅酸锰熔体作为一道屏障也起到了延缓或阻止碳氧化的作用.     

城镇污泥胞外聚合物对重金属吸附特征及机制

中国城镇污水处理行业重水轻泥现象严重,致使大量市政污泥积聚并亟待处理处置.在污泥处理处置过程中,重金属不断富集,其广泛存在严重制约了污泥最终的土地利用,因此,重金属在污泥中的吸附特征及存在形式受到广泛关注.胞外聚合物(EPS)作为污泥有机物的主要成分,主要由蛋白质、腐殖酸和多糖类物质等构成,具有多孔聚合结构,含有大量以羰基、羧基、羟基等官能团为代表的潜在吸附位点,能够有效吸附重金属离子,其物化特性对污泥中重金属含量及分布特征影响巨大.本文首先介绍中国市政污泥处理现状以及典型城镇污泥中EPS的化学组成、物理特性和结构特征,并对可能含有的吸附位点进行分析总结;在此基础上,重点概括近年来污泥重金属在EPS上吸附的研究进展,对EPS吸附重金属研究中常见的表征手段进行总结;最后,针对性地提出未来EPS吸附重金属研究方向的建议.     

铁系添加剂对污泥基活性炭性能与结构的影响

通过在污泥中分别掺入铁系添加剂(氯化铁、氯化亚铁、三氧化二铁),采用化学活化法制备出改性污泥活性炭。以吸附碘值为标准,考察了添加剂掺入比例、活化剂浓度、热解温度、热解时间对活性炭吸附性能的影响。并对其结构进行比表面积及孔隙结构(BET)、表面形态(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)等表征分析。结果表明:相比于纯污泥活性炭,掺入FeCl_3、FeCl_2、Fe_2O_3制备出的改性污泥活性炭的吸附碘值分别提高了31.59%、18.23%、15.48%。比表面积分别提高了101.6%、91.4%、79%。而且表面都具有羟基、羧基、酚羟基、碳碳双键和三键等官能团。     

云南寻甸褐煤化学降解后腐植酸的理化性质分析

利用pH分级法将云南寻甸褐煤和褐煤氧化降解制备黄腐酸后残煤中的腐植酸分为酸性不同的组分,对每一组分进行元素、红外光谱、官能团含量定性、定量分析,测定了主要组分的凝聚限度值,从结构组成、性质方面将2种腐植酸进行对比研究.研究表明:降解前后腐植酸的结构性质存在明显的差异,降解后腐植酸(OHA)分子质量减小,主要组分的酚羟基、羧基含量分别由HA中的3.68 mmol/g,3.00 mmol/g增加到OHA中的4.76 mmol/g,3.61 mmol/g,主要组分的凝聚限度值由16.80 mmol/L增加到20.42 mmol/L;随着沉淀溶液酸度的增强,总酸性基团、羧基、酚羟基含量增大;元素氧含量,C/H原子比增加,元素碳、元素氢含量,C/O原子比减少.2种腐植酸都呈现出相似的变化趋势.     

腐植酸与Ga.V.Cr的作用

一、前言腐植酸广泛存在子自然界中;土壤、泥炭、褐煤以及风化煤是腐植酸的主要资源。但到目前为止,腐植酸缺乏严格的定义和化学分子式,一般说来腐植酸的分子量在10~4-10~6之间,由于不同地区不同原料和不同的加工方法所得到的腐植酸在结构和性能上很不相同,据研究腐植酸:(1)具有高分散胶体性质,(2)含有相当多的含氧官能团,它们主要是羧基、酚羟基、羰基和甲氧基,其中羧基、酚羟基是使腐植酸呈酸性的主要基团。正是由于上述基团的存在,所以腐植酸具有阳离子交换性能和络合能力,它和铵盐、碱金属盐、重金属盐、微量元素等形成可溶或不可溶的盐、以及稳定程     

酸洗对龙口油页岩化学结构的影响分析

为研究脱灰对龙口油页岩的影响,采用HCl→HF→HNO3三级酸洗法脱灰,用XRD以及FT-IR法分别分析酸洗前后矿物质和化学结构的变化.结果表明:油页岩含氧官能团主要包含醚氧、羧基、羟基和羰基4类,酸洗制得的有机质纯度较高,酸洗后油页岩灰分的质量分数低于1%.酸洗对油页岩的化学结构产生影响,酸洗过程发生了水解反应,油页岩烷基醚、芳基醚含量减少;酸洗破坏了含氧官能团与无机盐之间的离子交联作用,将有机盐转化为有机酸,羧酸和酚羟基含量显著上升;羟基结构在酸洗前后都以环羟基、OH—O和OH—OH这3种形式为主,酸洗对环羟基、OH—O影响较大,对OH—OH影响很小;脂肪族在酸洗后部分CH伸缩振动和不对称的CH3伸缩振动转变成不对称的CH2伸缩振动,脂肪链长度增加.     

煤基碳点的制备和应用研究进展

煤和煤衍生物的碳含量高、资源丰富,开发煤基碳材料及其制备技术具有重要的研究价值。碳点作为碳纳米材料家族冉冉升起的新星,由于其优异的光电性能、无毒性和良好的生物相容性等,在许多领域显示出巨大的应用前景。煤和煤衍生物是一种三维交联的网络状多晶材料,含有丰富的官能团和悬垂键,且芳香结构单元之间通过亚甲基、醚键等交联桥键连接,桥键可通过化学、电化学或物理方法来破坏。基于煤和煤衍生物的结构特点,综述煤基碳点的合成方法及其在电化学、光催化、化学分析、生物医药、光电材料等领域的应用,展望煤基碳点的未来发展方向。未来值得研究的方向为：优化合成工艺,实现高性能煤基碳点的规模化、绿色化制备;开发模拟、理论计算和其他先进技术,进一步探索煤基碳点及其复合材料结构和性能的调节机制;通过煤基碳点的改性和组装,拓展其应用领域。     

污泥的热解特性实验研究

采用热重分析仪对城市污水处理厂及造纸厂废弃污泥的热解特性进行了实验性研究,考察热解温度、升温速率和混煤比例等不同操作参数下的污泥失重特性.实验结果发现,污泥热解过程经历了三个阶段:水分挥发阶段,挥发分挥发阶段和固定碳燃尽阶段;污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高;混煤后污泥的活化能与频率因子都有显著的下降.     

汤丹4#矿体选矿工艺研究

汤丹公司4#矿体矿物为含碳细粒浸染型矿石,围岩为黑灰色墨化碳质白云岩及板岩,石墨化比较严重,碳泥质含量高,是东川矿区少有的低钙镁酸性脉石铜矿体。一直以来,汤丹4#矿体的生产存在回收率不高、精矿品位偏低的问题,不仅造成资源的浪费,而且影响铜精矿的销售价格。通过选矿试验研究,确定合理的选矿工艺流程,解决4#矿体选矿过程中铜精矿品位低且不稳定的问题,以提高铜精矿品位、选矿回收率。     

城市污泥热解过程中重金属的形态转化模拟研究

利用重金属Cd,Cu,Zn和Pb的碳酸盐、可溶性盐（如硫酸盐、硝酸盐、氯化盐）或硫化物作为污泥中重金属的模拟化合物,在不同条件下对模拟化合物进行热解.通过对热解产物进行X-射线衍射分析,确定产物的组成,从而推断污泥热解时重金属的形态变化过程.结果表明：Cd的碳酸盐热解过程中向更加稳定的CdS发生转变;Cu的碳酸盐和硫化物生成Cu2S;Zn的离子交换态和Pb的碳酸盐与离子交换态热解之后均生成相应的氧化物和硫化物.     

煤系石墨氧化过程中结构变化研究

以湖南新化、郴州两地不同石墨化程度的煤系隐晶质石墨为原料,采用改进Hummers法,制备出系列氧化石墨,然后利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对石墨原料及系列氧化产物进行表征。结果表明,经氧化后两个地区石墨化不同的石墨结构层上均接有羟基(C-OH)、环氧(C-O-C)、羧基(COOH)或羰基(C=O)等含氧官能团,高锰酸钾的用量和原矿的石墨化程度对氧化石墨的难易和产物的结构无序程度均有影响。低石墨化程度的石墨较高石墨化程度的石墨易于被氧化。随着KMnO_4用量的增加,两种石墨的结构无序程度都逐渐增加,但在相同的KMnO_4用量下,低石墨化度的石墨氧化产物的结构无序程度更高。推测一方面是隐晶质石墨的粒径偏小,与高锰酸钾及溶液的接触面积较大,另一方面是低石墨化度石墨C-C多,化学活性较强,易被氧化。此外,高石墨化程度的石墨氧化后的最大层间距大于低石墨化度石墨氧化后的最大层间距。     

用氮掺杂碳量子点荧光光度法测定环丙沙星的含量

以富含蛋白的豆奶为碳源,通过一步水热法合成高荧光量子产率的氮掺杂荧光碳量子点(N-CQDs),透射电镜(TEM)观察N-CQDs的粒径在3nm左右; X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)证明N-CQDs的表面被羧基、氨基、羟基、羰基等官能团功能化,具有良好水溶性.在PBS缓冲液中(p H6. 0)中,N-CQDs的荧光强度(F)与环丙沙星浓度在0. 1～10. 0μg/m L之间存在良好的线性关系,检出限为0. 08μg/m L.研究发现,环丙沙星(CIP)对NCQDs有良好的荧光增敏作用,可作为荧光探针测定环丙沙星含量.建立的方法用于鸡蛋中环丙沙星的检测,具有方法灵敏度高、选择性好、简便快速等特点.     

城市污泥重金属形态及其生物有效性的研究

采用Tessier连续提取法对城市污泥中的Zn、Cu、Cd、Cr、Pb、Ni进行了形态及总量分析,并通过盆栽实验研究了污泥中重金属的生物有效性.结果表明,污泥中Zn、Cu、Cd、Cr、Pb、Ni的含量均低于污泥农用控制标准值(土壤pH≥6.5);Zn、CA、Cr、Pb主要以残渣态存在,Cu、Ni主要存在形式为有机结合态;Zn、Cd、Cr、Pb的不可利用态所占比例均在50％以上,这对污泥农用是非常有利的.盆栽植物酸模叶蓼的根部对重金属的富集作用大于茎叶,其吸收的重金属不仅包括可交换态和碳酸盐结合态,还包括了在一定条件下释放出来的铁锰氧化态和有机结合态.     

纳米碳管的结构与嵌锂行为研究

研究纳米碳管的微观结构与嵌锂行为,对于制备出真正实用的锂离子电池负极材料具有重要的指导意义.催化热分解法制备了纳米碳管,对提纯后的纳米碳管进行了充放电性能的研究.纳米碳管首次放电比容量为1 295mA.h/g,不可逆容量为845mA.h/g,充放电效率为34.7%.采用XRD、TEM和FTIR谱研究了纳米碳管的结构、表面形貌和固体电解质中间相膜(SEI膜)的形成机理和组成.纳米碳管管径约20~30nm,长大于100nm,定向生长.纳米碳管的层间距d002值为0.349 6nm,表面存在着羰基(-CO-)、羟基(-OH),碳氢σ键等活性基团.纳米碳管在锂离子反复的嵌入与脱出后,层间距变大,衍射峰变宽,峰强变弱.     

神府煤显微组分表面性质研究

为了考察煤显微组分的可浮性,对神府煤镜质组和惰质组进行了元素分析、工业分析、光电子能谱分析（XPS）、润湿热和表面电性测定.结果表明,镜质组和惰质组的表面化学组成和结构相似,物理化学性质相近,不同显微组分表面同时存在亲水性基团和疏水性基团.含氧官能团对所研究显微组分表面润湿性的影响显著.镜质组表面极性含氧官能团中氧碳质量比为0.135,其中羟基中的为0.090;惰质组表面极性含氧基团中的为氧碳质量比0.112,羟基中的为0.061.与以往的报道不同,实验惰质组表面疏水性较好,二次去离子水中放热9.639 J/g;镜质组相对亲水,二次去离子水中放热21.306 J/g.在较广的pH值范围内,煤显微组分表面荷负电,惰质组和镜质组ξ-电位差别不大,零电点的pH值分别为2.80和3.40.