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.     

燃煤过程中CaO及钙基固氟剂对氟析出的控制

燃煤过程中CaO与HF反应生成CaF₂.在燃烧温度900 ℃时,CaO对煤中氟析出的抑制范围为12.2%～61.0%,平均为39.5%.CaO固氟最佳条件是：燃烧温度800～1000 ℃,停留时间5～10 min, Ca/S（摩尔比）为2.5～3.0.钙基固氟剂由钙基吸收剂和添加剂组成,主要经历钙基吸收剂的分解反应、CaO固氟反应及硅铝钙等化合物的复合反应而形成高温稳定的固氟产物.工业链条炉燃烧试验表明:钙基固氟剂在全预混添加方式下固氟率为54.0%～64.8%,平均为59.3%;在半预混半喷射两段添加方式下固氟率为72.5%～80.5%,平均为75.5%,明显高于全预混添加方式. CaO和钙基固氟剂的固氟效果与燃烧条件、燃烧方式及固氟剂的种类和成分有关.     

固废源CaO基CO2捕集材料的制备与捕集性能研究进展

CO₂捕集技术是当前应对全球气候变化、缓解温室效应的重要途径。利用含钙固体废弃物制备高效CaO基CO₂捕集材料有利于实现固废资源高值化利用、以废治废和清洁生产,具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。基于固废源高效廉价CaO基CO₂捕集材料的良好应用前景,本文介绍了工业废渣、生物质和其他含钙固体废弃物的产生与资源化利用现状,综述了CaO基吸附剂的捕集原理、碳酸化动力学过程和CO₂捕集性能,对比了以不同含钙固体废弃物为前驱体制备CaO基吸附剂的吸附-脱附循环性能和不同改性方法对其吸附稳定性的影响,从经济角度分析了固废源CaO基吸附剂在钢铁厂、燃煤电厂和生物制氢中的应用潜力,展望了固废源CaO基CO₂捕集材料的应用前景和发展方向。该文旨在为固废源CaO基吸附剂前驱体的选择、吸附性能的提高和固废吸附材料的工业应用提供帮助。     

掺杂Ce、Zr对CO2钙基吸附剂循环特性的影响

利用湿法混合-煅烧法将元素Ce、Zr掺杂到CO₂钙基吸附剂中,利用热重分析仪(TGA)研究了24种改性钙基吸附剂吸附CO₂的循环特性。研究发现:CeO₂散布在CaO晶粒之间可抑制晶粒融合,对吸附剂烧结有一定的阻碍作用;CeO₂可明显提高吸附剂在扩散控制阶段对CO₂的吸附速率,原因在于CeO₂中丰富的氧空位可促进CO₂以离子迁移的方式穿过表面产物层到达内部与CaO反应;吸附剂中CeO₂含量越高,稳定性越强;ZrO₂与CaO高温化合成具有高塔曼温度的CaZrO₃,均匀分散在CaO晶粒间,构成稳固的支撑骨架,有效抑制了吸附剂烧结。     

CaO含量对纳米CaO/Al2O3吸附剂性能的影响

研究了纳米CaO含量对CO2吸附剂微观结构和吸附性能的影响。以纳米CaCO3和铝溶胶为前驱体配制混合浆料,采用挤条方法制备CaO含量为6%～100%的CO2吸附剂颗粒,微观结构性能测试结果表明:CaO含量从6%提高到46%,比表面积从151.3 m2.g.1下降到8.1 m2.g.1,孔容从0.41 cm3.g.1下降到0.07 cm3.g.1,孔径从6.05 nm提高到12.39 nm。提高到CaO含量46%以上,吸附剂比表面积和孔结构没有变化,接近纯纳米CaO。当CaO含量超过27%后,氧化铝呈非晶形。吸附性能测试结果表明:随着CaO含量从12%提高到83%,吸附容量从1.02 mol CO2.kg.1增加到7.05 mol CO2.kg.1,吸附速率提高。研究结果还表明:CaO含量对纳米CaO基CO2吸附剂的微观结构和吸附性能的影响呈非线性关系。与纯CaO相比,加入少量氧化铝能提高吸附剂对CO2的吸附容量稳定性和吸附速率。     

低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱硫实验研究

低温等离子技术对固体吸附剂表面具有明显的改性作用,为研究低温等离子改性对复合钙基吸附剂脱硫的影响,并开发高效的脱硫吸附剂,分别制取了不同比例的活性炭/复合钙基吸附剂(AC/CaO),并在固定床吸附实验台上进行脱硫实验,探究配比、吸附温度、O_2浓度对SO_2吸附效果的影响。在优化的实验条件下,进一步探究低温等离子改性对复合钙基吸附剂脱硫的影响。结果表明,在最佳实验条件下,复合钙基吸附剂对SO_2的单位质量吸附量达到24.89mg/g,大于纯CaO的脱硫效果;通过低温等离子处理后的复合钙基吸附剂拥有更高的SO_2脱除效率,与未改性复合钙基吸附剂相比,单位质量吸附量提高了61.7%;在SO_2和NO的竞争脱除反应中,经过低温等离子改性后,复合钙基吸附剂脱除污染物向着有利于脱除SO_2的方向发展。     

原料种类与煅烧温度对合成CaZrO_3粉体的影响

为了探讨采用高温固相反应法合成CaZrO_3粉体的适宜工艺条件,以CaO、Ca(OH)_2和CaCO_3粉为钙源原料,以纳米级ZrO_2(简称nm-ZrO_2)、微米级ZrO_2(简称μm-ZrO_2)和CaO部分稳定ZrO_2(简称Ca-PSZ)粉为锆源原料,按照n(CaO)n(ZrO_2)=1 1分别组合配料,经混合、压制成型后,采用固相反应法分别在800、900、1 000、1 100和1 300℃保温3 h煅烧合成CaZrO_3粉体,探讨了原料种类及煅烧温度对CaZrO_3合成率的影响。结果表明:有利于CaZrO_3合成的钙源优势顺序(从优到劣)为CaO、Ca(OH)_2、CaCO_3,有利于CaZrO_3合成的锆源优势顺序为nm-ZrO_2、μm-ZrO_2、Ca-PSZ;以nm-ZrO_2、μm-ZrO_2和Ca-PSZ为锆源的试样中,其CaZrO_3含量迅速增加的温度区间分别主要发生在800~1 000℃、900~1 100℃和1 000~1 300℃;以CaO和纳米级ZrO_2为原料,在1 000℃保温3 h的条件下即可合成出纯度较高的CaZrO_3粉体。     

甲基丙烯酸甲酯(MMA)吸附剂失活的探析

通过对吸附剂差热-热失重分析(TG-DTA)、红外线光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积和孔结构表征研究,得出结论:甲基丙烯酸甲酯(MMA)中甲酸与吸附剂的碱性中心CaO进行物理-化学吸附,形成甲酸钙堵塞了吸附剂的孔道,致使MMA吸附剂失活。     

食品级、医药级磷酸三钙生产工艺

采用改进的固相反应法，以碳酸钙和工业磷酸为原料，制备食品级、医药级磷酸三钙(TCP)产品，研究了CaO与P2O5物质量的比、助剂加入量、反应温度对产物化学组成结构的影响；用X射线衍射(XRD)研究了产品的物相结构。提出了该工艺的反应机理，并确定了在技术上、经济上可行的工艺路线。分析结果表明，可以得到高品质磷酸三钙，产品质量指标符合FCC、USP和EP标准。     

镁负载CaO基吸附剂捕集CO2性能及抗烧结机理

复合钙基吸附剂制备成本过高是限制其工业化应用的主要瓶颈问题。本文以不可溶的CaCO₃和Ca(OH)₂作为钙源,通过燃烧合成法制备钙镁复合吸附剂,在双固定床反应器上研究了其循环捕集CO₂性能。结果显示：制备得到的钙镁复合吸附剂具有更发达的孔隙结构,吸附剂表面Ca和Mg分散均匀,MgO均匀分布于CaO晶粒之间,有效提高了钙镁复合吸附剂的抗烧结特性,因此钙镁复合吸附剂循环反应过程中具有高捕集CO₂活性。以Ca(OH)₂作为钙源时,燃烧合成过程中Ca和Mg均匀同时析出,分散更加均匀,有效避免了CaCO₃作为钙源时Mg的团聚问题,因此得到的钙镁复合吸附剂循环捕集CO₂性能最优。最佳的Ca/Mg摩尔比为(8∶2)~(7.5∶2.5)。本研究以不可溶钙源制备得到高活性钙镁复合吸附剂,有效控制了吸附剂成本,具有更好的工程应用前景。     

磷酸钙骨水泥制备方法的改进及其性能研究

采用2种方法探索了磷酸钙骨水泥(CPC)固体粉末的制备,即沉淀法和固相反应法,并合成了CPC;对CPC的固化时间、抗压强度、产物物相组成等进行了分析。沉淀法生成的固相粉末为磷酸三钙、焦磷酸钙,通过实验确定适当的调和液为柠檬酸,使固相粉末拥有骨水泥特性,并探讨了温度、缓冲液、模拟体液浸泡等对其性能的影响。固相反应法制备的固相粉末应为磷酸四钙(TTCP),但在空气中,1 500℃下煅烧6h制得的TTCP结晶度不好且含有杂质CaO。综合2种方法,结果表明以焦磷酸钙、磷酸三钙为主要成分的骨水泥的性能优于以磷酸四钙为主要成分的骨水泥。     

镁钙耐火材料与钢水作用的热力学研究

通过扫描电镜能谱分析,研究了镁钙耐火材料与ARO16钢的作用,通过热力学数据,结合试验结果,进行了热力学研究,结果表明:含游离CaO的镁钙耐火材料在1600℃下与ARO16钢发生作用,在耐火材料表面形成反应层,推测有CaS、3CaO·Al2O3、CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3、CaO·6Al2O3、3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·2SiO2、MnO、FeO等物质生成.     

高温下钙基吸附剂吸附CO2的研究

CaO基吸附剂是一种理想的CO2高温吸附剂。利用热重分析仪研究了由不同前体制备的CaO高温下对CO2的吸附性能。利用吸附仪测定了各吸附剂的比表面积等参数。实验发现CaO的最佳吸附温度范围为700—750℃;由CaC2O4.H2O制得的CaC2O4-CaO具有良好的吸附性能,在实验条件下,其吸附量为理论吸附量的89.1%;在较宽的CO2体积分数范围内,CaC2O4-CaO始终保持很高的吸附性能;吸收速率的大小受吸附剂比表面积、孔体积、孔结构等参数的共同影响。高温下,CaO基吸附剂吸附CO2的微观机理有待进一步研究。     

高包容模拟放射性核素Sr固化技术研究

以氧化铁、钛粉、氧化钙、二氧化钛为原料,利用溶胶-凝胶反应制备了人造钙钛矿岩石。以人造岩石为基底,利用固相反应固化模拟放射性核素Sr。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析固化体形貌与结构。结果分析表明:当Fe2O3∶Ti∶CaO∶TiO2=2∶3∶4∶1(物质的量之比),掺入SrO含量为10%时,可以获得较好的钙钛矿物相。     

钙基吸附剂循环吸附性能对增强式生物质气化制氢的影响研究

钙基吸附剂循环CO₂吸附性能对增强式生物质气化连续高效制氢起重要作用。采用将CaO颗粒分散在惰性载体中的方法并结合挤压成型技术制备了合成吸附剂颗粒。为了筛选循环吸附性能较好的吸附剂,在热重分析仪上进行了循环吸附性能测试。基于热重测试结果开展了吸附剂循环利用条件下的增强式生物质气化制氢实验。结果表明：添加惰性载体能延缓CaO烧结,提高吸附剂的循环吸附能力;挤压成型过程会破坏吸附剂原有孔隙结构,导致吸附剂颗粒吸附性能不同程度降低,其中CaSi75p、CaAl75p和CaY75p三种吸附剂循环性能较好;添加以上三种吸附剂颗粒均可显著提高生物质气化合成气中H₂浓度及产率,5次循环过程中气体成分和产率变化不大,表明吸附剂循环吸附能力和稳定性较好。     

基于钴改性的钙基吸附剂污泥富氢气化

基于钙基吸附剂的污泥蒸汽气化制取富氢合成气是一种高效环保的污泥处理方式。本文采用溶胶-凝胶法制备了Co改性、Al₂O₃为载体的钙基吸附剂。借助热重分析仪测定不同钙基吸附剂在多个碳酸化和煅烧循环中的CO₂吸附能力和循环稳定性,并在固定床上进行污泥蒸汽气化实验。结果显示：煅烧过程中,以Al₂O₃为载体的钙基吸附剂中的Al₂O₃与CaO生成七铝酸十二钙(Ca₁₂Al₁₄O₃₃),并表现出优异的孔隙结构的和CO₂吸附能力,其中,Co质量分数为10%的吸附剂在30次循环（700℃碳酸化35min,850℃煅烧5min）中碳酸化率稳定在70%左右;提高气化温度及Co的添加量可促进焦油裂解和甲烷重整反应,显著提高了合成气中H₂的浓度和产量及污泥气化的冷煤气效率,有利于富氢气体的制取;在650℃下,相比于纯CaO,添加Co质量分数为15%的吸附剂时,H₂产量提高了102%,H₂体积分数提高到85%。     

不同含钙原料对CaZrO3合成的影响

为了找出CaO合成CaZrO3的适宜含钙原料,分别以CaCO3、CaO和Ca(OH)2为钙源,以单斜ZrO2和CaO稳定ZrO2为原料,利用固相反应法在1 600℃下烧结制备CaZrO3。对合成产物进行热力学计算,并用XRD、SEM分析烧后试样的相组成、显微结构和晶粒的发育情况。结果表明,不同原料均能够合成锆酸钙,但不同原料所合成的锆酸钙的致密度和晶粒尺寸不同:以Ca(OH)2和CaO稳定ZrO2为原料合成的试样中CaZrO3晶相的含量最高,致密度最好,晶粒发育最完全。     

燃煤过程中卤族元素-溴的析出行为及治理研究

为了解决煤中痕量卤素-溴的燃烧产物排放造成的污染,通过固定床管式炉煤燃烧试验,研究了燃煤过程中添加钙基质(CaO)作为固溴剂对溴化物析出的影响。结果表明:钙基质(CaO)能够有效地降低燃煤过程中溴化物的排放量;采用预混与喷射相结合的方式向锅炉中添加固溴剂能够最大限度的吸收燃煤过程中析出的溴化物,减少溴化物的排放量。此外,钙基固溴剂的脱溴效率还受燃烧温度、停留时间、钙基固溴剂(CaO)的添加量、燃烧气氛等因素的影响,燃煤过程中控制合理的钙基质与溴化物的反应条件有利于提高钙基质的脱溴效率。     

添加Er_2O_3及煅烧温度对固相反应制备CaTiO_3材料的影响

为提高合成CaTiO_3材料的烧结性能,以分析纯的CaO和TiO_2为原料,以Er_2O_3为添加剂,按照CaO、TiO_2反应的化学计量比配料,在混合粉末中分别外加质量分数1%、2%、3%和4%的Er_2O_3进行球磨混合,通过固相反应烧结法合成钛酸钙材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分别对试样的物相组成、显微形貌及组成进行了分析表征。用衍射仪配套软件X’Pert High Score Plus计算钛酸钙晶胞参数,分析了离子间取代行为和晶胞体积变化的关系。结果表明:伴随Er_2O_3的少量添加,Er3+与Ti4+之间优先发生置换反应,致使CaTiO_3的晶胞结构发生畸变,晶胞体积增大。当进一步提高Er_2O_3添加量时,取代反应在Er3+与Ca2+之间发生,CaTiO_3晶胞发生收缩,晶胞体积呈减小趋势。Er_2O_3与CaTiO_3的固溶造成的晶格畸变促进了离子间的扩散,加速了固相反应烧结,造成的结构缺陷促进了CaTiO_3晶粒的生长。同时,随着煅烧温度的升高,结构中热缺陷数量增多,提高了钛酸钙材料的烧结性能。     

论水泥石的硫铝酸盐膨胀——兼论液相中CaO低于饱和浓度时硫铝酸钙膨胀的特点

本文回顾了膨胀和自应力水泥发展以及对水泥石的硫铝酸盐膨胀研究的历史。介绍了建材研究院水泥所物化室自六十年代初至最近关于水泥石硫铝酸盐膨胀的研究结果。认为:1.在水泥石硬化初期形成的钙矾石起强度骨架作用,在水泥石具有一定强度后,继续形成的钙矾石才起膨胀作用;不管形成钙矾石的Al_2O_3、CaO、SO_3的来源如何,不管液相中 CaO的浓度是饱和还是不饱和,所形成的钙矾石均能引起膨胀。2.水泥石的硫铝酸盐膨胀时产生的自应力值和水泥石结构与下述条件有关:钙矾石形态(取决于液相CaO浓度)、数量、形成钙矾石时的水泥石强度;与钙矾石同时生成的胶凝相的形成方式、数量、形态以及混凝土的限制条件。3.水泥石液相中CaO低于饱和浓度时,某些铝酸盐矿物形成了膨胀性较小的钙矾石并在同一反应中形成了水化氧化铝凝胶,得到的水泥石的显微结构致密,强度和膨胀协调发展,混凝土的自由膨胀率和限制膨胀率的比值较小,有利于获得高自应力值及高气密性的自应力水泥混凝土。用上述论点,讨论了与形成钙矾石有关的膨胀现象和理论,展望化学予应力逐步赶上机械予应力及大幅度提高水泥制品抗气渗性能的前景。