生物质锅炉氯腐蚀的密度泛函理论研究

氯气的活化氧化腐蚀是生物质锅炉过热器腐蚀的主要原因之一。为探究活化氧化腐蚀循环中FeCl₂与O₂的反应机理,本文利用Material Studio中的DMOl³模块,基于密度泛函和过渡态理论,优化了各反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型。通过频率分析证实了中间体和过渡态的真实性。结果表明,FeCl₂与O₂反应生成Fe₃O₄的过程中逐次生成3个Cl₂分子,其中第三个Cl₂逸出生成Fe₃O₄需要吸收高达300.4 kJ/mol的能量,为反应路径的速率决定步骤。     

FeSO4/K2S2O8对微细粒高黏煤泥的化学调控助滤影响

含大量高灰细泥的煤泥水在沉降浓缩阶段通常会添加大量高分子聚丙烯酰胺(PAM),加速细粒煤的沉降,但PAM的过量使用使浓缩机底流更加黏稠,导致压滤周期延长。通过向含大量高分子PAM的矿浆中添加无机盐FeSO₄、K₂S₂O₈溶液,进行不同药剂用量下煤泥的压滤试验,对药剂添加前后PAM溶液和含PAM矿浆的黏度、颗粒表面电性及颗粒团聚形态进行测试分析,探讨FeSO₄、K₂S₂O₈的作用机理。结果表明：FeSO₄、K₂S₂O₈可降解矿浆中的大分子PAM,降低矿浆黏度,形成松散的大絮体,提高速度,缩短压滤周期,降低滤饼含水率。由于FeSO₄兼具对PAM的化学降解和对微细颗粒的凝聚作用,其助滤效果优于K₂S₂O₈。当FeSO₄用量为...     

非均相类Fenton催化剂脱汞的实验与机理

采用共沉淀法分别制备Ti、Co、Cu掺杂Fe₃O₄的非均相类Fenton催化剂,在小型实验台架上进行非均相类Fenton反应脱汞的实验研究。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的晶体结构和形貌进行了表征。实验考察了掺杂前Fe₃O₄和掺杂后Fe_2.59Ti_0.41O₄、Fe_2.52Co_0.48O₄、Fe_2.44Cu_0.56O₄催化剂的类Fenton脱汞性能,并通过电子顺磁共振技术(EPR)分析了非均相类Fenton脱汞的机理。结果表明:Ti、Cu掺杂后的催化剂具有较高的催化活性, 的强氧化作用是类Fenton脱汞的主要原因。     

Fe2O3-Co3O4异质结的熔盐法制备及其析氢性能

氧化物在电催化析氢反应中具有广阔的应用前景。以Na F和KNO₃的混合盐为反应介质，以Co Cl₃和Fe Cl₃为原料，通过熔盐法于350℃煅烧2 h便可制得Fe₂O₃-Co₃O₄异质结构，并将其用于绿色制氢。借助X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱分析样品的微观形貌、物相结构和电子结构信息，验证了Fe₂O₃和Co₃O₄之间存在有效耦合。Fe₂O₃可使催化剂表面粗糙，大幅增加活性比表面积。此外，Fe₂O₃和Co₃O₄之间存在电子相互作用，Fe₂O₃向Co₃O₄提供电子，降低Co原子的价态，大大提升了Fe     

高温环境下模拟CO2驱采出液中304不锈钢的腐蚀行为

现阶段随着CO₂驱油技术的普遍使用,采出液中CO₂的含量不断上升,使得采出系统中金属管道的腐蚀程度逐渐增大。为了掌握304不锈钢在高温环境下CO₂驱采出液中的腐蚀行为,室内配制了模拟CO₂驱采出液,测试了304不锈钢在高温环境下不同含量CO₂、不同腐蚀时间下的金属腐蚀速率,并对不同腐蚀时间下金属表面的微观形貌和腐蚀产物组成进行了表征。结果表明,随着CO₂含量和腐蚀时间的不断上升,金属的腐蚀速率上升;随着腐蚀时间的上升,金属表面的腐蚀产物逐渐增加,发生了局部区域析氢腐蚀过程;腐蚀产物膜主要由Fe₂O₃、Cr₂O₃和Fe CO₃组成。     

化工废液焚烧炉内积灰结渣特性

以一台化工废液焚烧炉为研究对象,研究炉内的积灰、结渣与腐蚀行为。利用X荧光光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪对样品的元素组成、微观相貌以及矿物组成进行分析。结果表明,化工废液中高浓度的Na、S在焚烧和换热过程中的转化机理是影响飞灰粒子沉积和管壁腐蚀的关键因素。XRF元素分析显示,沉积物样品中的元素成分基本相似,但是由于挥发性不同,表现出不同的分布、沉积特征,Na在整个取样范围内分部均匀,而Fe、Ni沿烟气流动方向逐渐降低,S则在低温段表现出富集的特征。在660~900℃,碱金属硫酸盐与气相SO₂/SO₃以及Fe₂O₃和NiO发生反应生成的低熔点共晶体,即碱-铁硫酸盐Na₃Fe(SO₄)₃和硫酸镍钠Na₂Ni(SO₄)₂,能够加剧已沉积粒子的烧结和诱发高温腐蚀;在低温段检测到的Na₃H(SO₄)₂表明低温腐蚀的出现。     

酸性水气提管束腐蚀失效分析

通过宏观检查、工艺分析、PT检测、腐蚀产物能谱分析、金相检验等手段对换热管的腐蚀部位以及附着产物进行分析,并配以腐蚀机理分析做综合评判,确定316L换热管束腐蚀主要是腐蚀介质与应力集中共同作用的结果。从技术上提出了相应的措施,改变换热管材质,确保设备的长周期运行。     

基于甲烷脉冲法的Fe2O3-Al2O3载氧体还原特性研究

开发高效廉价铁基载氧体是天然气化学链重整制氢技术走向应用的关键。为探究高效铁基载氧体设计的基本依据,利用自行设计的脉冲反应器和气体产物全量同步在线分析系统,在800℃和无内外扩散影响的条件下研究了不同Fe₂O₃质量分数的Fe₂O₃-Al₂O₃载氧体的甲烷脉冲法还原特性。结果表明：Fe₂O₃的还原反应依两段机理进行,随载氧体颗粒内Fe₂O₃含量的多少可停止于Fe₃O₄,也可完全进行至FeO;气相产物中CO₂与CO的摩尔比随CH₄脉冲次数的变化规律也与Fe₂O₃含量密切相关。对用α-Al₂O₃粉末稀释高Fe₂O₃质量分数载氧体粉末的方法制备的低Fe_...     

铁氧化物在流化床温度和CO气氛下的形态迁移及其对NO催化还原

利用小型固定床实验台实验研究了铁氧化物在典型流化床温度和CO还原性气氛下的形态迁移及其生成物对NO的催化还原作用,采用分级还原结合X射线衍射（XRD）表征分析,确定铁氧化物与CO和NO反应后生成物的价态及各种铁氧化物对NO的还原机制。结果表明,Fe₂O₃在实验条件下可依次被CO还原为Fe₃O₄、FeO和单质铁,反应过程中随着还原度的增加,还原速率逐级下降,从Fe₂O₃还原到Fe₃O₄的速率最高,FeO还原到Fe速率最低,在实验温度范围内,床温升高有利于提高Fe₂O₃到Fe₃O₄的还原速率和还原度。不同形态的铁氧化物对NO的催化还原特性不同,Fe₂O₃及其部分还原后生成的Fe₃O₄都不能直接与NO反应,Fe₂O₃对CO催化还原NO的效果很弱,而Fe₃O₄对CO还原NO的反应却有很强的催化作用,而进一步还原生成FeO与单质铁还可直接与NO反应。     

高温含硼水蒸气中304不锈钢的腐蚀行为

研究了304不锈钢在300℃含硼水蒸气中的腐蚀行为,采用扫描电镜及配套能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等表征手段,分析了试样在含硼水蒸气中腐蚀后表面的显微结构及成分分布,并与液相中试样对比。结果表明：气相中试样表面氧元素的质量分数显著高于液相试样,并且气相中试样表面形成的氧化膜为双层结构,上层为Fe₂O₃和Fe₃O₄颗粒层,下层为细密的含铬尖晶石层,而液相试样表面仅有一层分散的氧化物颗粒;当密闭反应器中有适量氧气时,可显著降低含硼水蒸气中304不锈钢的腐蚀程度,分析讨论了可能的腐蚀与防腐机理。     

CeO2/TiO2吸附剂煤气脱汞产物的浸出规律

基于金属氧化物脱汞吸附剂后续无害化处理要求，本文提出采用硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)溶液浸出金属氧化物脱汞产物的新思路。CeO₂/TiO₂吸附剂(CeTi)吸附汞后得到含汞吸附剂(Hg-CeTi)，利用汞程序升温脱附实验(Hg-TPD)确定其表面吸附态汞的赋存形态。随后探究Na₂S₂O₃溶液对于Hg-CeTi表面脱汞产物的浸出能力，着重分析不同赋存形态的汞在Na₂S₂O₃溶液中的迁移规律。Hg-TPD结果表明，模拟煤气中脱汞产物以HgCl₂、HgO和HgS为主。由于硫代硫酸根(S₂O₃^2-)与Hg²⁺的配合能力，HgO易从Hg-CeTi表面脱附并向液相迁移；HgCl₂会在液相中与OH^-反应生成Hg...     

采用响应面法降低湿法氧化脱硫中Na2S2O3生成量

Na₂S₂O₃是湿法脱硫过程外排废液中最主要的副盐,降低Na₂S₂O₃的生成量对绿色生产具有重要意义。首先采用Plackett-Burman实验筛选出影响Na₂S₂O₃生成量的关键因素,即pH、单质硫浓度、温度。在此基础上运用响应曲面法,以Na₂S₂O₃生成量为目标函数,进行三因素三水平的优化设计分析。研究结果表明,pH对Na₂S₂O₃的影响最大,其次是温度和单质硫浓度,因子间交互作用的影响很小。得到最优的操作条件为pH 8.25,单质硫浓度0.47 g/L,温度31.80℃,PDS浓度90 mg/L,氧硫比1.2 mmol/mmol,此时Na₂S₂O₃生成量为1.838 mmol/L。从Na₂S₂O₃反应动力学和多硫离子的平衡反应两方面对各因素的影响规律进行了解释。最后对实际生产过程进行分析,发现实验得出的pH过低,不利于吸收过程的稳定,现有单质硫熔融分离方法不利于降低脱硫液中的单质硫含量,加速了副盐的生成等问题,对此提出了改进意见,并取得了显著效果。     

NaY分子筛担载FeSO4催化剂用于氨气还原NOx的性能

研究了分子筛担载FeSO₄催化剂在SCR脱硝反应中的催化性能和反应机理。实验结果表明,在同等工况下分子筛担载FeSO₄后的催化剂具有更好的物理结构,与纯FeSO₄相比脱硝率可提高将近20%。经Mossbauer谱分析,催化剂制备过程中Fe²⁺转化为Fe³⁺,其具体存在形式为Fe (OH)SO₄与Fe₂O(SO₄)₂,前者催化脱硝效果优于后者。原位红外分析结果表明,吸附在分子筛担载催化剂表面的氨与气相中的NO反应,Fe离子是吸附及发生催化氧化还原反应的活性中心。与钒、钛系相似文献   

In625合金和316L不锈钢在NaCl-CaCl2-MgCl2熔盐中的腐蚀机理

为了解Cr元素对含铬合金在三元NaCl-CaCl₂-MgCl₂氯化物熔盐中腐蚀的影响机理，选择两种含铬合金镍基Inconel 625（In625）和铁基奥氏体316L型不锈钢，采用全浸没法分别研究它们在500~700℃下于三元氯化物NaCl-CaCl₂-MgCl₂低共熔盐中的腐蚀行为，以及接触空气程度与温度对腐蚀的影响。绘制了In625合金和316L不锈钢在熔盐中600℃下浸没21 d的腐蚀速率曲线。采用XRD（X射线衍射仪）、SEM（扫描电镜）和EDX（X射线能谱仪）对In625合金和316L不锈钢的腐蚀产物和截面形貌进行分析。结果表明：两种金属的腐蚀程度随着接触空气的量和腐蚀温度的增加而加大；600℃下腐蚀21 d后金属表面和截面的元素及形貌分析表明，Cr具有优先脱溶性；600℃下腐蚀21 d后在合金截面形成了贫Cr区域；致密的腐蚀层可以降低金属的腐蚀速率；在NaCl-CaCl₂-MgCl₂三元氯化物熔盐中镍基合金In625拥有比奥氏体不锈钢更好的耐腐蚀性能。     

生物质锅炉积灰特性与露点腐蚀

以ND钢为研究对象,选取316 L不锈钢为对比材料,主要研究了65 t·h^-1生物质循环流化床锅炉烟气深度冷却条件下的积灰与露点腐蚀耦合特性。对积灰和腐蚀层进行了XRF、XRD、SEM和EDS分析。实验结果表明：实验管件表面沉积物可分为腐蚀层、耦合层和灰沉积层（NH₄Cl、SiO₂和（NH₄）₂SO₄）。耦合层包含了灰沉积物和金属腐蚀产物,且与灰沉积层黏结紧密易剥落;腐蚀层多为金属的氯化物和氧化物,其厚度随实验进口水温降低而降低,当管壁温低于烟气水露点时,ND钢被腐蚀的程度急剧加重。在实验条件下,ND钢的抗露点腐蚀能力弱于316L不锈钢。     

Fe3O4基类Fenton催化剂的改性及应用研究进展

Fe₃O₄作为尖晶石型非均相类Fenton催化材料,具有绿色无毒、价廉易得、催化活性较高等优点,但纯相Fe₃O₄催化剂存在H₂O₂利用率低、适用pH范围窄、活性位点少以及难以回收等问题,影响其实际应用。通过改性Fe₃O₄或优化反应体系使其具有更高的催化活性是当今国内外学者的研究重点。简述了Fe₃O₄的理化特性以及类Fenton催化机理,分析了限制Fe₃O₄催化活性的主要因素,并在此基础上总结了形貌调控、元素掺杂、与载体复合等改性方法在提升Fe₃O₄催化活性方面的研究进展以及Fenton与其他氧化技术协同提升Fe₃O₄基催化剂催化活性的机理和应用现状。总结历年来研究成果可知,催化剂自身调控策略以及Fenton体系协同优化均对Fe_3<...     

基于铁基载氧体的无烟煤化学链燃烧过程中硫分布特性

在间歇式固定床反应器上,基于Fe₂O₃/Al₂O₃载氧体,研究了还原阶段反应温度和Fe₂O₃负载量对无烟煤化学链燃烧产物及S元素分布的影响。研究结果表明,含碳气体释放量随反应温度升高而增加,随Fe₂O₃负载量先增加后减少。产物中CO₂比例随反应温度升高先增加后减少,在850℃时达到最高（37.6%）。在实验条件下,未检测到SO₂生成。反应2 h时,载氧体中S元素的富集程度随温度和Fe₂O₃负载量升高而增加;5.5 h时,载氧体中S元素分布比例随温度升高而显著降低。利用SEM分析了载氧体表面微观形态结构。分析表明,Fe₂O₃负载量大于40%会导致载氧体轻微烧结。     

混合气体环境中集气管线材料优选研究

油田集气管线输送介质成分复杂，尤其是当CO₂/H₂S/H₂O存在时，导致管线发生严重内腐蚀。在现场无损检测过程中，即使是不锈钢仍然存在微裂痕。因此本文通过腐蚀形貌、力学实验，研究了Q235A钢、Q345A钢、45#钢和3Cr13钢的腐蚀特性。结果表明，Q235A钢的腐蚀产物颗粒呈多边形，具有良好的交联特性，优于Q345A和45^#钢;同时，3Cr13钢的腐蚀产物颗粒之间没有明显的边界，其中腐蚀产物中的Fe₃C和纳米尺度表面微裂纹的观察表明，3Cr13钢的腐蚀以晶间腐蚀为主。与其他三种金属相比，3Cr13钢的强度下降比例更大，尤其是屈服强度，下降比例达到73.02%。     

前驱体盐对铁钛催化剂及其脱硝性能的影响

利用低价态铁前驱体盐(FeSO₄)对高价铁前驱体盐(Fe(NO₃)₃)进行替换，制备一系列新型铁-钛复合氧化物基脱硝催化剂。在该系列催化剂中，Fe_0.5Fe_0.5TiO_y催化剂展现高稳定性、水硫耐受性及优异的低温活性与催化选择性等优点。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测试(BET)、程序升温法(H₂-TPR、NH₃-TPD、O₂-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和原位红外(In situ DRIFTs)等分析手段对催化剂进行表征。结果表明，Fe_0.5Fe_0.5TiO_y催化剂具有较大的比表面积(65.056 7 m²/g),较高的表面可增加还原物种含量、酸性位点数量及表面活性氧浓度。此外，该催化剂表面的NH₃-SCR反应过程主要遵循E-R机理。     

g-C3N4/Fe3O4/MnO2光催化剂制备及光催化性能研究

以尿素和铁盐为原料，负载了MnO₂，利用原位沉淀法与煅烧法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料。使用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS对合成的部分光催化剂进行表征。结果表明：g-C₃N₄为类石墨的层状结构，Fe₃O₄和Mn O₂通过分子间作用力与g-C₃N₄复合。在不同反应条件下的可见光诱导的光催化实验表明，当m(Mn)∶m(g-C₃N₄/Fe₃O₄)=1∶1时，g-C₃N₄/Fe₃O₄/MnO₂复合材料具有出色的降解污染物的能力，其中光降解反应的优化条件为g-C₃N