超声波强化钙基废渣碳酸化固定CO2的性能

钙基废渣碳酸化固定CO₂可实现CO₂的永久封存,并可实现CO₂原位固定,但苛刻的反应条件、过慢的反应速率是困扰该技术发展的瓶颈。对超声波作用下的钙离子浸出及其碳酸化反应特性进行了实验研究,并与搅拌浸出过程进行了对比,考察了浸出条件的影响及其碳酸化反应过程中溶液pH值与电导率变化特性,对碳酸化反应产物进行了XRD、SEM和TGA分析。结果表明,超声波可有效促进Ca2+从钙基废渣中浸出,其促进效果与废渣种类、浸出时间、超声波功率、浸取剂pH值、浆液存放量和废渣粒度等有关,钢渣和电石渣的含钙量、浸出率和超声波强化效果都较其他废渣高;钙离子浸出浓度随超声波功率的增强而增多;浸取剂pH值越低,浸出浓度越高;废渣粒度越高,超声波作用越明显。超声波对碳酸化反应也有强化效果,与机械搅拌相比,在超声波作用下固碳率更高,碳酸化反应程度更高。     

基于钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应捕集CO2的试验

利用钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应(CCCR)吸收CO2是一种新型、廉价、有效的CO2捕集方法.采用热重分析仪研究了吸收剂的矿物组成、颗粒粒径、煅烧温度和碳酸化温度对CCCR快速反应阶段吸收剂循环碳酸化率(XN)的影响.结果表明:吸收剂的碳酸化反应由快速化学反应控制阶段、过渡阶段和缓慢产物层扩散控制阶段组成;白云石具有良好的抗烧结能力,白云石的XN高于石灰石;随着颗粒粒径的增大,吸收剂的XN逐渐降低;当煅烧温度超过950℃时,随着循环反应次数的增加,吸收剂的XN严重降低;吸收剂在725℃碳酸化温度时的XN最高.     

间歇氯化对电石渣循环捕集CO2性能的影响

提出在碳酸化气氛中间歇加入HCl（间歇氯化）提高电石渣在循环煅烧/碳酸化反应中捕集CO₂性能的新思路。在双固定床反应器上,在不同循环次数加入HCl、碳酸化温度、CO₂/HCl体积比等条件下,研究HCl间歇加入对电石渣循环碳酸化特性的影响。结果表明,在循环煅烧/碳酸化反应中间歇加入HCl使电石渣间歇氯化能提高其循环捕集CO₂性能。在前N次循环碳酸化时加入0.1% HCl,当N=4时能使电石渣获得最优CO₂捕集性能,第10个循环时的CO₂吸收量比无HCl时提高了51%。HCl与CaCO₃发生氯化反应,破坏致密产物层对CO₂扩散的阻碍,提高了电石渣的碳酸化转化率。在碳酸化气氛加入HCl时,最佳碳酸化温度仍为700℃。随CO₂/HCl体积比增大,HCl对电石渣捕集CO₂性能的促进作用减弱。     

再碳酸化处理的理论

本文针对国内外尚未解决的CO_2稳定处理的工艺选择问题进行研究。利用碳酸盐平衡的基本理论详细地分析了CO_2稳定处理的本质。当CO_2与水接触时,其行为可由四个特征pH值来表征,提出了用这四个特征pH值进行CO_2稳定处理工艺选择的原则,并对工艺计算过程进行推导,为利用微机解决这一问题提供了数学模式。     

燃煤流化床飞灰湿法固定CO_2反应特性研究

为处理流化床飞灰堆积,实现CO2减排,以燃煤循环流化床锅炉飞灰作为碳捕获剂,进行了流化床飞灰湿法碳酸化固定CO2的工艺参数研究。考察了反应压力、反应温度、液固比对CO2单位固定量(每克飞灰固定的CO2质量)的影响。结果表明:反应压力只影响反应速率,不影响CO2固定量;在液固比为1 m L/g、反应温度70℃、反应压力3 MPa、搅拌转速300 r/min的条件下,最大CO2单位固定量为0.0879 g/g,碳酸化效率高达49.58%,说明流化床飞灰有较强的CO2固定能力。因此,利用燃煤流化床飞灰固定CO2具有一定的应用价值。     

固体废弃物碳酸化处理研究综述

固体废弃物碳酸化是利用含钙等废弃物溶解或活化后吸收固定CO2形成稳定碳酸盐的一种以废治废的处理方法。作者就该处理方法的研究现状进行了归纳和综述:目前开发利用的固体废弃物主要有钢渣、磷石膏和建筑废料等;处理方法有湿法和干法,且以湿法为主;湿法处理又分为水溶处理、酸溶处理和碱溶处理。     

电石水解制备复合钙基吸附剂及其循环吸附CO2的特性

利用电石水解制乙炔工艺制备新型电石渣CaO/Ca12Al14O33复合钙基吸附剂,考察了Ca12Al14O33含量、碳酸化和煅烧再生温度对CaO转化率和多循环吸附CO2的影响,并与分析纯CaCO3和传统电石渣进行了比较,对其表面形貌、比表面积和孔结构进行了分析. 结果表明,新型复合钙基吸附剂在多循环煅烧/碳酸化过程中具有较好的多循环吸附CO2的性能. Ca12Al14O33有效减缓了吸附剂烧结现象. 20次循环后,自制电石渣吸附剂的CaO转化率仍保持在48%以上.     

凹凸棒石改性钙基吸收剂循环碳酸化特性的试验分析

钙基吸收剂在较高的温度下可有效的循环捕集烟气中的较低浓度的CO2,通过升温释放出高浓度的CO2.但其弊端在于随着CO2释放/吸附的不断进行,吸收剂的烧结现象严重,CO2的吸收效率也显著的下降,若仅采用钙基材料作为CO2捕集剂,需不断的投入新鲜的吸收剂,消耗量较大.本论文以水泥工业为背景,研究其烟气中CO2的捕集,并采用一维结构的凹凸棒对吸收剂进行表面修饰处理,来缓解吸收剂的烧结现象,以提升CO2的吸收效率.试验结果表明:凹凸棒石物理吸附CO2的量对钙基吸收剂碳酸化率的提高有一定的贡献,但此贡献要小于吸收剂抗烧结性能的提高所带来的贡献;凹凸棒石对颗粒粒径较大的吸收剂的改性效果较好;不改变钙基吸收剂的粒径,当将提纯凹凸棒石的粒径减小时,其改性效果进一步提高.     

钙基吸收剂循环吸收CO2技术的研究进展

阐述了对钙基吸收剂循环吸收CO₂技术的研究现状,包括各个可能因素对CaO碳酸化反应的影响,如吸收剂成分、颗粒特性、反应温度、反应时间、CO₂浓度等,并总结了各种CaO吸收CO₂反应动力学模型。同时对钙基吸收剂循环吸收CO₂技术未来的研究方向作了简述。     

超临界CO2辅助聚合物加工

近年来,以超临界CO₂替代聚合物加工过程中大量使用的有机溶剂实现超临界CO₂辅助聚合物加工过程已引起人们越来越多的关注。CO₂在聚合物中的溶解扩散可导致其结构和形态的变化,能够溶胀增塑聚合物并且将溶解于其中的小分子物质携带输运到聚合物基体中,进而影响聚合物的结晶及晶型转变行为,聚合物/CO₂体系界面张力以及聚合物/CO₂体系流变行为等基本物性的变化。利用聚合物基本物性的变化可实现CO₂辅助聚合物接枝反应,CO₂辅助聚合物渗透小分子物质以及CO₂辅助聚合物发泡等超临界CO₂辅助聚合物加工过程的应用。结合本研究室的实例,探讨了CO₂作用下等规聚丙烯和间规聚丙烯的结晶行为以及一种多晶型聚合物--等规聚丁烯-1的晶型转变行为;探讨了利用CO₂对等规聚丙烯、聚乳酸和聚酯三种典型的低熔体强度结晶聚合物具有的不同诱导结晶作用,调控聚合物的结晶行为,使其具备发泡所需的熔体强度,制备了具有不同结构特征的发泡聚合物材料。     

超临界CO2快速膨胀法制备SiO2/聚氨酯超疏水涂层

用超临界CO₂快速膨胀法制备了SiO₂/聚氨酯超疏水涂层。首先用十三氟辛基三乙氧基硅烷（F-硅烷）和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性纳米二氧化硅,制备出含双键的纳米二氧化硅粒子,将其分散在超临界CO₂中,再利用超临界CO₂快速膨胀法将其喷射到双键封端的且已添加了引发剂的聚氨酯涂层表面,通过加热,使纳米二氧化硅粒子接枝在聚氨酯涂层表面,形成稳固粗糙结构,获得了超疏水性质。研究了喷嘴温度、反应釜温度和压力、偶联剂配比、表面粗糙度对涂层疏水性的影响。结果表明：涂层的静态水接触角可达到169.1°±0.6°;在喷嘴和釜内温度都为90℃,釜内压力为16 MPa,F-硅烷和KH-570配比为1∶1,表面粗糙度为7.3 μm时,所制得涂层具有较好的超疏水性,且具有优良的耐刮伤性。该法高效环保,涂层性能优良,适于大面积制备。     

UV/H2O2氧化联合Ca(OH)2吸收同时脱硫脱硝

在小型紫外光-鼓泡床反应器中,对UV/H₂O₂氧化联合Ca(OH)₂吸收同时脱除燃煤烟气中NO与SO₂的主要影响因素[H₂O₂浓度、紫外光辐射强度、Ca(OH)₂浓度、NO浓度、溶液温度、烟气流量以及SO₂浓度]进行了考察。采用烟气分析仪和离子色谱仪分别对尾气中的NO₂和液相阴离子作了检测分析。结果显示:在本文所有实验条件下,SO₂均能实现完全脱除。随着H₂O₂浓度、紫外光辐射强度和Ca(OH)₂浓度的增加,NO的脱除效率均呈现先大幅度增加后轻微变化的趋势。NO脱除效率随烟气流量和NO浓度的增加均有大幅度下降。随着溶液温度和SO₂浓度的增加,NO脱除效率仅有微小的下降。离子色谱分析表明,反应产物主要是SO₄^2-和NO₃^-,同时有少量的NO₂^-产生。尾气中未能检测到有害气体NO₂。     

CaO-Ca9Al6O18吸收剂的碳酸化反应动力学

以柠檬酸钙和硝酸铝为前体,采用湿法混合法制备了CaO质量分数为80%的CaO-Ca₉Al₆O₁₈吸收剂,并对其CO₂吸收性能进行了研究。结果表明,CaO-Ca₉Al₆O₁₈具有优异的CO₂吸收容量和长周期循环使用稳定性,经过50次循环使用后,其转化率仍保持在78%以上,远优于传统的CaO吸收剂。在500～700℃和CO₂分压为0.005～0.015 MPa条件下,研究了CaO-Ca₉Al₆O₁₈吸收剂的碳酸化反应动力学,分别采用离子反应模型和表观模型描述化学反应动力学控制阶段(快反应段)和产物层扩散阶段(慢反应段)。实验测得的吸收剂转化率与模型预测值吻合较好,快慢反应段的活化能分别为25.6、57.7 kJ·mol^-1。该动力学模型可准确模拟CaO-Ca₉Al₆O₁₈吸收剂在长周期循环使用条件下的碳酸化反应。     

新型CO2低温捕集与N2/O2分离复合系统性能分析

提出了一种CO₂低温捕集液化与N₂/O₂分离的新型复合系统,并且对该系统的性能以及优势进行了分析。这一系统不仅将CO₂低温捕集液化与N₂/O₂的分离结合起来,而且能达到降低能耗与减少投资的目的。采用理论分析和软件模拟相结合的方法,对该系统进行可行性分析。结果显示,这一新型系统不仅能量消耗低于传统醇胺吸收捕集CO₂的系统,该新型复合系统捕集1 t CO₂耗能3.29 GJ·t^-1,而传统MDEA吸收法耗能4.11 GJ·t^-1。而且在该系统中,CO₂分离液化的同时,可以获得副产物N₂与O₂。本研究阐明了一种CO₂低温捕集液化与N₂/O₂分离复合系统的新思想。     

介质阻挡放电中气体成分对NOx脱除的影响

利用介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体进行烟气的脱硝实验,研究了在乙烯存在的条件下,温度和其他烟气成分对NO_x脱除率的影响。结果表明:随着温度的升高,NO脱除速率增快;模拟烟气中加入CO₂,在能量密度较低时,CO₂作为电负性分子会降低自由基的生成,导致NO的脱除率降低,随着能量密度的升高,CO₂对NO脱除的影响减小;模拟烟气中加入水后可以产生更多的OH、HO₂等自由基,促进NO的氧化;SO₂的加入会与自由基O反应,使初始反应中O与C₂H₄的反应速率减弱,从而影响了NO的氧化速率,但O₃、HO₂等强氧化自由基会优先与NO反应,因此SO₂的加入不会影响NO最终的脱除率。     

跨临界CO2热泵系统的喷射器特性

在自行研制的跨临界CO₂热泵热水器实验台上,通过调节系统中阀门开度控制喷射器的进出口压力和温度,研究喷射器的流量、喷射系数、压缩比和效率的变化规律。实验结果表明:同时增大工作流体压力和引射流体压力可以提高喷射器的工作性能,减小工作流体压力或者增大引射流体压力可以提高喷射器的工作完善度。高效率喷射器的研制是优化跨临界CO₂热泵系统的关键要素。     

木质素磺酸钠在TiO2/水界面的吸附特性

木质素磺酸钠在固体表面的吸附特性决定了其应用性能,利用红外和紫外分光光度仪,采用剩余质量分数法研究了温度、pH值、无机盐和氢键破坏剂脲对木质素磺酸钠在TiO₂/水界面吸附动力学和等温吸附性能的影响,初步探讨了其在固液界面的吸附作用机理。结果表明,该吸附为单层多点式吸附,随着温度升高和pH值减小,木质素磺酸钠在TiO₂/水界面的吸附速率常数和饱和吸附量均增大,而离子强度的增大和脲的加入却使吸附速率常数减小;木质素磺酸钠在TiO₂/水界面的吸附驱动力为静电、疏水和氢键作用,疏水作用力可显著增加其吸附量。     

改性纳米SiO2/聚氨酯-含氟丙烯酸酯无皂乳液合成及其胶膜性能表征

引言水性聚氨酯相对溶剂型聚氨酯具有不燃、气味小、不污染环境等优点[1-2],从而广泛用于涂料[3]、胶黏剂[4]、油墨[5]等领域。目前,常用于软包装领域的薄膜主要是表面能很低的非极性膜,而水性聚氨酯胶黏剂具有较高的表面自由能,对非极性膜的润湿性差,因此需要降低水性聚氨酯的表面张力,达到润湿非极性膜的目的。     

缺失PHO13基因与进化工程构建高效利用木糖酵母

过表达了木糖还原酶、木糖醇脱氢酶和木酮糖激酶基因的重组工业酿酒酵母菌株KAM-6X内缺失了编码对硝基苯磷酸盐磷酸化酶的PHO13基因,接着通过EMS诱变和进化工程筛选,获得了一株高效利用木糖的菌株,命名为PE。有氧条件下,在含50 g/L木糖和100 g/L木糖的YPX中最大比生长速率分别为0.299和0.282 h^-1,分别比出发菌提高了95.43%和102.87%,同时PE菌株能在前24 h内耗掉36.12 g/L木糖,48 h内耗掉70.25 g/L木糖。微好氧条件下副产物产量降低,糖醇转化率最高达到0.382 g/g,证明PE是一株高效利用木糖发酵的工业酵母菌株。