利用均匀设计法优化废弃热固性碳纤维复合材料热解工艺

为确定废弃热固性碳纤维复合材料(CF/EP复合材料)热解反应的实验条件,在自制的管式热解反应器中进行CF/EP复合材料热解试验,考察了热解过程及主要影响因素。结果表明:热解终温、升温速率和保温时间等实验条件对废弃热固性碳纤维复合材料热解产率影响较大,通过均匀设计及回归分析法确定了最佳热解操作条件:热解终温515℃,保温时间10min和升温速率18℃/min。在该条件下进行验证性实验,并将回收的碳纤维表面性能与原纤维进行比较,表明均匀设计优化所得结果准确可靠。     

污泥中有机官能团的释放特性

以西安某污水厂污泥为对象,使用热重-红外联用技术(FTIR)分别对污泥在热解和燃烧过程气体产物的释放特性进行了研究,分析污泥在不同终温下燃烧和热解过程中有机官能团的释放特性差异。结果表明:1污泥燃烧和热解过程中释放的有机官能团的种类基本相同,均为羧酸类物质、含-OH化合物、饱和或不饱和烃类、NH_3和CO;气体释放量不同,热解过程中释放量较多;2污泥在450℃终温下有机官能团的释放种类和释放量最多。3NH_3作为主要的脱硝还原剂,热解时在450℃终温下大量释放,而燃烧时主要在250℃终温下释放;对其热分析曲线进行分析可以发现:热解过程中的NH_3的释放速率比燃烧时更快,释放量更大。     

生物质热解条件对生物焦吸附性能的影响

研究了热解终温、生物质粒径和升温速率对热解所得生物焦吸附亚甲基蓝性能的影响,并结合扫描电镜(SEM)图进行了详细分析。实验表明,热解终温为800℃时得到的生物焦吸附性能较好,孔隙材料和生物焦表面的结构烧蚀较少;生物质粒径为30～60目时热解所得生物焦表面存在的坍塌区较60～100目的少;热解时升温速率的提高使得可燃气产率增加,20℃/min时所得的生物焦吸附性能较好。     

液化残渣灰分对型焦性能与结构的影响

以低变质粉煤与液化残渣(DCLR)为原料制备型焦,主要考察了液化残渣中的灰分对型焦抗压强度、热解产品收率的影响。采用TGA、SEM对液化残渣的热解特性及型焦形貌进行了分析表征。研究表明,采用HF酸可以有效脱除液化残渣中的灰分,使其灰分含量从17.74%降低到10.62%。脱灰前后,DCLR的热解特性参数会发生显著变化,反应起始温度降低了约70℃,失重量增加了约7%。同时,型焦产率降低,焦油、煤气的产率有所增加。型焦抗压强度显著增大,当D-DCLR添加量为30%时可提高50%左右。     

液化残渣灰分对型焦性能与结构的影响

以低变质粉煤与液化残渣(DCLR)为原料制备型焦,主要考察了液化残渣中的灰分对型焦抗压强度、热解产品收率的影响。采用TGA、SEM对液化残渣的热解特性及型焦形貌进行了分析表征。研究表明,采用HF酸可以有效脱除液化残渣中的灰分,使其灰分含量从17.74%降低到10.62%。脱灰前后,DCLR的热解特性参数会发生显著变化,反应起始温度降低了约70 ℃,失重量增加了约7%。同时,型焦产率降低,焦油、煤气的产率有所增加。型焦抗压强度显著增大,当D-DCLR添加量为30%时可提高50%左右。     

H_2O_2-[BMIm]Cl改性碱木质素的热解特性研究

采用等体积30%H2O2溶液和离子液体[BMIm]Cl的混合液对提取自造纸黑液的碱木质素氧化降解后,清液加水再生,所得固体改性碱木质素经TGA-FTIR分析,研究了其热解特性。TG/DTG/DTA结果表明,改性碱木质素热解的动力学控制温区在533~649K,且使用Coats-Redfern法在一级热解反应模型下计算得,热解主要发生在574.7K以下,其活化能高达105.675kJ/mol,较改性前高出2.2倍。以10K/min的升温速率分析热解过程所形成的气相FT-IR谱图知,改性碱木质素结构稳定但更容易热解,热解产物中诸如1,2,4-三甲氧基苯、2,6-二甲氧基酚和苯酚等具有邻位和对位二取代官能团的芳香族化合物显著增多。     

甲基丙烯酸改性硅油的合成与性能

以甲基丙烯酸和高含氢硅油为原料在二丁基二月桂酸锡催化下,合成了兼有二者性能的甲基丙烯酸改性硅油聚合物。研究了物料配比、反应温度和时间对转化率的影响,并考察了聚合物黏温性能、表面性能与含氢量和黏度的关系,并用FT-IR及GPC对产物进行表征。结果表明,含氢硅油与甲基丙烯酸的摩尔比为1∶1.7,在80℃反应4.5h,产率相对较高,且硅氢硅油的含氢质量分数对聚合物性能影响比其黏度的影响显著,硅氢硅油含氢质量分数和黏度越小,聚合物的性能越佳。     

热解氛围对聚丙烯腈分离炭膜微结构的影响

采用FTIR、XRD、Raman等分析方法对在真空和氩气氛围中制备的聚丙烯腈炭膜化学结构和微晶结构的变化进行研究。结果表明，在两种氛围下PAN分子结构随着热解温度的升高由链状线型结构转变为乱层石墨结构，发生了氰基环化、脱氢、脱氮反应。PAN在真空氛围中的热解反应活化能低于氩气氛围中的活化能，说明真空氛围能够降低热解反应的温度，加速反应的进行。在真空氛围中制备的PAN炭膜微晶的La值大于氩气氛围中制备的炭膜微晶值，而d002、Lc。值则小于后者，说明真空氛围下制备的炭膜微晶有序度高，结构缺陷和孔隙均小于氩气氛围下制备的炭膜。可见，热解氛围对聚丙烯腈炭膜的热解机理、化学结构和碳微晶结构有很大的影响。     

中温沥青中甲苯可溶组分的热解特性及热转化产物的性质

以中温煤沥青的甲苯可溶组分为原料,进行元素分析和TG/DTG分析,并且利用偏光显微镜、X射线单晶衍射仪、拉曼光谱以及相应的分峰拟合等数学方法对热转化的产物进行研究。以实验获得的数据为基础,采用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger-Akahira-Sunose法计算得到反应活化能,采用Satava-Sastak法求解热解反应动力学参数。实验结果表明,中温沥青中甲苯可溶组分的热解反应活化能为E=88.48kJ/mol,指前因子lgA=10.22,反应级数为2级,热解反应机理适合随机成核及其随后的增长模型。1 000℃焙烧后的炭化产物的光学显微组分含量为:镶嵌型23.74%,粗纤维型14.80%,细纤维17.88%,大片结构30.45%。由XRD研究结果可知,趋于规整结构的碳微晶含量为41.86%。Raman光谱分析研究结果表明,石墨结构的碳微晶含量为11.59%,缺陷石墨碳含量为79.31%,无定形碳含量为9.10%。热转化产物具有很好的可石墨化性。     

HFO-1216工质热分解机理研究

利用反应分子动力学方法,在不同温度条件下对六氟丙烯(HFO-1216,CF3CF=CF2)的热解特性进行模拟,并利用密度泛函理论(DFT)对结果进行计算比较。结果表明:基态HFO-1216分子CF3CF=CF2激发到三重态CF3CF-CF2是其主要的起始反应路径。分析了温度对热解产物分布的影响,热解的主要产物是CF4和CF2=CF2,其他产物为F2、CF3-CF3和CF≡CF分子。CF4有四种形成机理,分别是自由基攻击反应、分子间消除反应、分子内消除反应(1,3消除和2,3消除)和自由基间结合反应。CF2=CF2的形成机理与CF4有所不同,分别是自由基攻击反应、自由基间结合反应和脱氟反应。从分子尺度研究了HFO-1216的热解机理,并为研究其他有机工质的热稳定性提供了参考。     

Galvanic sludge metals recovery by pyrometallurgical and hydrometallurgical treatment

This paper reports a study, on laboratory scale, of sulphating roasting to perform a treatment for a selective recovery of valuable metals from galvanic sludge. The target metals were copper, zinc and nickel and the sulphating agent used was pyrite, from coal wastes. The particularity of this treatment is the use of two hazardous wastes as raw material. They are generated in large quantities at coal extraction sites (coal wastes) and at plating shops (galvanic sludge). The wastes were characterized by X-ray fluorescence (XRF), particle size distribution and water contents. The chemical characterization showed sludges with high copper concentration, with more than 14% (dry base). In the roasting step, the galvanic sludge was mixed with pyritic waste and the parameters evaluated were galvanic sludge/pyrite ratio, roasting temperature and roasting time. After roasting, the product of reaction was leached with water in room temperature for 15 min. Considering that other studies have already demonstrated that the pyrometallurgical step determines the process efficiency, this paper only reports the influence of pyrometallurgical parameters. Hydrometallurgical processes will be better evaluated in further studies. The conditions that best reflect a compromise between the valuable metal recover and the economical viability of the process were achieved for 1:0.4 galvanic sludge/pyrite ratio, 90 min of roasting time and 550 degrees C of roasting temperature. These conditions lead to a recovery of 60% zinc, 43% nickel and 50% copper.     

超声-微波辅助酶法对小米SDF提取和物理性质的影响

目的为了提高小米中水溶性膳食纤维(SDF)的得率,实验采用超声-微波(U-M)辅助酶法提取小米SDF,并对提取工艺进行优化。方法以小米SDF的得率为测定指标,对微波功率、提取温度、提取时间、料液比等4个因素进行单因素试验,并利用正交试验对以上4个因素进行优化。对此条件下提取的SDF和采用传统酶法提取的SDF得率及其物理性质进行研究。结果得到了提取小米粉SDF的最优条件,微波功率为550 W,料液比(g/mL)为1:25,微波温度为55℃,微波时间为20 min,提取率为13.63%,比传统酶法提取的SDF含量提高了46.88%;通过对小米SDF物理性质的测定,发现超声-微波处理对小米SDF的持水力、膨胀力、持油力均有显著提高,分别提高了24.79%,25.16%,15.74%。结论通过超声-微波辅助酶法可以提高小米SDF的得率,对其物理性质影响显著。     

丝瓜络微纤维的提取及表征

目的 以丝瓜络为原料,采用碱煮与次氯酸钠氧化相结合的提取方法,研究不同提取方法对丝瓜络纤维结构及提取率的影响。方法 通过扫描电镜、红外光谱仪、热重分析仪、X射线衍射析仪等表征处理过程中丝瓜络纤维的表面形貌、杂质去除情况、化学结构以及热学性能等。结果 碱煮可以去除原料中的半纤维素,得到了微米级的丝瓜络纤维;氧化处理则可以去除其中的木质素;通过处理,丝瓜络纤维热稳定性没有明显变化,但晶体含量得到提升;丝瓜络微纤维的提取率受氧化液中氢氧化钠(质量分数为7.4 %)和次氯酸钠(质量分数为5 %)的体积比、氧化温度以及超声波辅助处理等因素的影响,温度越高提取率越高,超声波辅助处理可显著提高其提取率,缩短提取时间。结论 通过碱煮和次氯酸钠氧化,在超声波辅助下可以有效提取丝瓜络纤维(提取率最高可达35.7%)。     

均匀沉淀法制备纳米氧化镁的研究

以ＭｇＣｌ２和ＣＯ（ＮＨ２）２为原料,采用均匀沉淀法制备了纳米ＭｇＯ。考察了反应温度、反应时间、反应物配比及煅烧温度和时间对产物收率与粒径的影响,获得了最佳工艺条件。通过热重分析、Ｘ射线衍射、透射电镜研究了产品的结构性能,所得纳米ＭｇＯ分散性良好,粒度分布均匀,平均粒径３０ｎｍ,粒子形状为球形     

Effective utilization of waste ash from MSW and coal co-combustion power plant: Zeolite synthesis

The solid by-product from power plant fueled with municipal solid waste and coal was used as a raw material to synthesize zeolite by fusion-hydrothermal process in order to effectively use this type of waste material. The effects of treatment conditions, including NaOH/ash ratio, operating temperature and hydrothermal reaction time, were investigated, and the product was applied to simulated wastewater treatment. The optimal conditions for zeolite X synthesis were: NaOH/ash ratio=1.2:1, fusion temperature=550 degrees C, crystallization time=6-10 h and crystallization temperature=90 degrees C. In the synthesis process, it was found that zeolite X tended to transform into zeolite HS when NaOH/ash ratio was 1.8 or higher, crystallization time was 14-18 h, operating temperature was 130 degrees C or higher. The CEC value, BET surface area and pore volume for the synthesized product at optimal conditions were 250 cmol kg(-1), 249 m(2) g(-1) and 0.46 cm(3) g(-1) respectively, higher than coal fly ash based zeolite. Furthermore, when applied to Zn(2+) contaminated wastewater treatment, the synthesized product presented larger adsorption capacity and bond energy than coal fly ash based zeolite, and the adsorption isotherm data could be well described by Langmuir and Freundlich isotherm models. These results demonstrated that the special type of co-combustion ash from power plant is suitable for synthesizing high quality zeolite, and the products are suitable for heavy metal removal from wastewater.     

水热法合成NaP1型粉煤灰沸石的性能表征

通过碱性介质中的水热反应,由粉煤灰合成了单一沸石矿物种的NaP1沸石,并对合成产品进行了表征.经粉晶X射线衍射鉴定,合成产物中主要矿物成分为NaP1沸石,另有少量尚未反应的石英和莫来石.在电子显微镜下,粉煤灰颗粒呈球形且表面光滑,而合成产物颗粒表面粗糙.粉煤灰合成沸石含有大量的交换性Ca2 ,且与粉煤灰原料相比,SiO2含量明显减少,Al2O3稍有增加,SiO2/Al2O3比值由3.3降至1.8.红外光谱分析和差热分析证实了合成的粉煤灰沸石中沸石水的存在.NaP1型粉煤灰沸石的阳离子交换容量(CEC)达213 cmol/kg,比表面积达29 m2/g,分别比粉煤灰高约100倍和26倍.     

FeCl3低温共熔Cl深度萃取模拟油脱硫性能的研究

用 N-甲基咪唑和氯代正辛烷为原料,首先合成出中间体[Omim]Cl,然后与几种典型的金属氯化物按不同的物质的量比合成出了一系列的离子液体,采用红外光谱对其进行表征,并考察了离子液体对正辛烷中二苯并噻吩的萃取脱除效果。对几种不同的离子液体的脱硫性能进行了初步比较,并针对[Omim]Cl·2FeCl3离子液体详尽考察了剂油体积比、萃取时间、萃取温度、硫化物的种类、重复利用次数等因素对脱硫率的影响。结果表明,萃取温度为25℃,萃取时间为20 min,剂油体积比为1∶20时,[Omim]Cl·2FeCl3对 DBT 的脱除率高达99.20%,并且对4种不同含硫组分的脱除能力：DBT>BT>T>3-MT。且离子液体再重复使用5次后,对 DBT 的脱除率还能够达到89.56%,离子液体经回收之后,对 DBT 的脱除率没有明显的下降,表明再生效果良好。实验数据对咪唑离子液体的萃取脱硫性能研究和反应条件的优选提供了重要信息。     

磷酸锌钾纳米薄片的固相合成及工艺优化

以ZnSO4·7H2O和K3PO4·3H2O为原料,采用固相反应法合成磷酸锌钾纳米片,通过XRD、SEM和EDS等表征方法,考察原料摩尔比、研磨时间、保温温度和保温时间等因素对产物的产率、锌含量的影响,根据实验结果进行回归分析,建立了锌的含量、产物的产率与相关影响因素的关系模型,应用均匀设计和数据挖掘技术对两个数学模型优化处理,得到固相法合成磷酸锌钾纳米薄片的最优工艺条件。     

HTW加压流化床煤气化模拟

为深入了解高温温克勒（high-temperature Winkler,HTW）加压流化床煤气化过程,采用Aspen Plus构建相应模型,以氧煤比和蒸汽煤比为变量,对HTW加压流化床气化炉的气化气成分、热值、气体产率和冷煤气效率进行了模拟。模拟结果表明,随着氧煤比的增加,出口温度升高,CO含量增加,H₂含量先增加然后略有减小,CO₂和CH₄的含量降低,气体产率增加,气体热值下降,冷煤气效率下降。HTW加压流化床气化炉的常见运行温度为1 050℃,在此工况下的氧煤比大约为0.71,而水蒸气煤比对HTW加压流化床气化炉的运行性能影响较小。模拟结果对HTW加压流化床煤气化技术的深入研究与实际设计具有指导意义。     

Study of the co-pyrolysis of biomass and plastic wastes

This work aimed to study the recovery of two types of waste by the process of pyrolysis. The obtained results show that the adding of a plastic mix improves the overall efficiency of the slow pyrolysis of pine. Therefore, it was possible to achieve higher liquid yields and less solid product than in the classic slow pyrolysis carbonization of biomass. The obtained liquids showed heating values similar to that of heating fuel oil. The gas products had energetic contents superior to that of producer gas, and the obtained solid fractions showed heating values higher than some coals. There were also identified some typical products of fast biomass pyrolysis used as raw material in several industries. The effects of experimental conditions in product yield and composition were also studied. The parameters that showed higher influence were (with its increase): reaction time on gas product composition (increase of the alkane content) and on liquid composition (increase in aromatics content); reaction temperature on product yield (decrease of liquid yield with increase of solids and gases) and on gas product composition (increase in alkane content); initial pressure on liquid composition (increase in the aromatics content) and mainly the pine content of the initial mixture on products yield (increase of gas and solid yield with a decrease in liquids) and on the gas product composition (favouring CO and CO₂ formation). An erratum to this article can be found at