燃煤烟气中Hg迁移转化特性研究

研究了300 MW煤粉锅炉系统选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）、低低温电除尘器、海水脱硫、湿式电除尘器等超低排放设施在不同工况、不同煤种情况下的Hg迁移特性和脱除能力。结果表明：各工况下总汞排放浓度为1.16~2.90 μg/m³。最终排入大气中的汞主要以单质汞存在,还有少量氧化态汞,颗粒态汞被全部脱除;汞主要是在海水法烟气脱硫中被去除的,低低温电除尘器、海水脱硫、湿式电除尘器对总汞平均脱除率分别为25%、62%、37%;Hg²⁺占比是影响烟气中汞脱除效率的关键,气相中较高的Hg²⁺份额有利于在电除尘器和海水脱硫装置中获得较高的脱除效率;在该配备SCR脱硝、低低温电除尘器、海水脱硫、湿式电除尘器等超低排放设施的300 MW煤粉锅炉电厂中,总汞平均脱除率约为83%,能够实现较大程度的汞脱除。     

燃煤烟气中单质汞的催化氧化技术研究进展

针对燃煤电厂烟气中汞的脱除问题,综述了单质汞氧化催化剂与催化氧化机理的研究现状;着重阐述了碳基、金属及金属氧化物催化剂和选择性催化还原(SCR)催化剂对单质汞的催化氧化性能,分析了活性组分、烟气条件等对各催化剂氧化单质汞性能的影响;指出异相反应是单质汞氧化的重要途径,不同催化剂、不同烟气气氛下氧化机理不同;最后结合我国燃煤电厂的现状,提出深入研究单质汞的催化氧化机理,进一步提高SCR催化剂的催化氧化单质汞活性、抗硫性及稳定性将是燃煤烟气汞污染控制技术的重点发展方向。     

磁性硅铁载铜吸附Hg0动力学机制及密度泛函研究

采用粉末冶金法将纳米单质铜(Cu⁰)、硅铁(FeSi)、四氧化三铁硅涂层(Fe₃O₄@SiO₂)混合煅烧并制备出新型磁性硅铁载铜吸附剂MagFeSi-Cu⁰。实验研究不同烟气温度下MagFeSi-Cu⁰的汞吸附能力基础上,结合颗粒内扩散模型、准二阶动力学模型、Elovich模型及Bangham模型分析了MagFeSi-Cu⁰吸附Hg⁰过程的主要控制步骤。在此基础上,依据密度泛函理论(DFT)研究了不同反应温度下FeSi表面Cu⁰原子与Hg⁰原子的汞齐作用机制。研究结果表明,Bangham模型的拟合值与MagFeSi-Cu⁰汞吸附实验值拟合度最高,MagFeSi-Cu⁰表面痕量Hg⁰吸附由汞的外扩散和表面铜汞齐吸附共同控制;通过密度泛函计算,发现Cu⁰颗粒表面Cu-Hg齐吸附能为-0.534 eV,当烟气温度从80℃上升至200℃时,Hg⁰原子与单质Cu原子的吸附自由能从-22.47 kJ/mol下降至-13.96 kJ/mol,这些结果为深入了解Hg⁰在Cu(111)表面的反应机理提供了理论基础。     

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

Fe3+-TiO2/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率，使用Fe³⁺对TiO₂进行改性，采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征，并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物，研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明：经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高，Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时，其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加，TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)...     

NH2-MoS2@BP的制备及其电催化析氢性能研究

采用液相剥离法制备二维黑磷烯纳米片(BP),将其与改性的MoS₂通过水热法合成得到NH₂-MoS₂@BP,利用XRD、SEM、TEM对材料的形貌结构进行表征，并通过三电极体系测试析氢性能。结果表明，NH₂-MoS₂@BP形貌呈片层结构，BP在催化剂中颗粒很小且均匀的分布在其表面。在0.5mol/L H₂SO₄溶液中，当电流密度为10mA/cm²时，氨基的加入使催化剂的析氢过电位降低了20mV,BP的加入使催化剂的析氢过电位降低了90mV,塔菲尔斜率为95mV/dec,表明BP有利于改善改性MoS₂的催化性能。此外，连续的循环伏安测试表明NH₂-MoS₂@BP具有较好的电催化稳定性。     

NH3/CO2制冷系统的研究

介绍了CO₂作为冷媒的主要特点及其制冷系统形式,论述了NH₃/CO₂制冷技术的研究内容和试验结论,提出了NH₃/CO₂制冷系统的最佳适用范围。通过大量的系统试验数据和分析表明,NH₃/CO₂制冷系统有着极高的运行效率和安全、环保效应。CO₂因其环保和节能的特点在不久的将来将成为最有前景的制冷剂之一。     

基于金纳米簇和碳量子点的比率荧光传感法快速检测Hg2+

汞离子(Hg²⁺)是一种致癌和无法生物降解的高毒重金属污染物，因此开发Hg²⁺的快速检测方法对环境监测和人类健康维护具有重要意义。本研究成功构建了对Hg²⁺快速裸眼筛查和检测的比率荧光传感器。首先采用水热合成法制备了发红色荧光的金纳米簇(Gold nanoclusters, AuNCs),采用微波辅助法制备了具有高量子产率(85%)且发蓝色荧光的碳量子点(Carbon quantum dots, CDs),然后将AuNCs和CDs简单混合，构建了具有单一激发和双发射的AuNCs-CDs比率荧光传感器。基于Hg²⁺和Au⁺的高亲和嗜金属效应，Hg²⁺可明显猝灭AuNCs-CDs中AuNCs在670 nm处的荧光发射峰，而CDs在420 nm处的参比荧光强度基本保持不变。AuNCs-CDs的比率荧光信号(I₆₇₀/I₄₂₀)与在0.005～1 mg·L^-1范围内的Hg²⁺浓...     

V2O5-MoO3/TiO2催化剂的NH3-SCR性能：载体的影响

采用浸渍法制备了一系列V-Mo/TiO₂催化剂，主要考察了TiO₂载体的晶型结构(金红石相、锐钛矿相以及两者混合相)和平均颗粒尺寸对催化剂NH₃-SCR性能的影响，并利用SEM、XRD、Raman、BET、H₂-TPR、NH₃-TPD等方法对催化剂的理化性质及结构进行了表征。结果表明：平均颗粒尺寸较小的催化剂拥有高比表面积和孔容积，有利于活性组分VO_x的负载和沉积，从而有利于催化剂脱硝性能的提升。锐钛矿晶型载体的V-Mo/Ti-A1催化剂因拥有优异的比表面积、氧化还原能力和丰富的酸性位点而具有最佳的脱硝性能；同时混合晶型载体的V-Mo/Ti-P25催化剂在180～320℃的脱硝活性接近100%。     

NH4+扩层MoS2的制备及其储锌性能研究

二硫化钼(Mo S₂)作为水系锌离子电池的正极材料,受到锌离子(Zn²⁺)与主体框架之间的强静电相互作用表现出缓慢的反应动力学。并且Mo S₂的层间距较窄难以嵌入大尺寸水合Zn²⁺,导致Mo S₂电极呈现出较低的放电比容量。本研究通过一种简单的氨水辅助水热法制备了NH₄⁺扩层的二硫化钼(Mo S₂-N)电极,氨水分解产生的氨气在促进硫代乙酰胺水解和提供还原性S^2–的同时,还会产生大量NH₄⁺作为插层离子,将Mo S₂的层间距由0.62 nm扩展至0.92 nm,进而大大降低了Zn²⁺嵌入能垒(改性电极的电荷转移电阻R_ct低至35?)。当电流密度为0.1 A·g^–1时,Mo S₂-N电极的初始放电比容量相比未扩层的Mo S₂     

燃煤电厂烟气中SO3的生成、危害、测试及排放特征研究

燃煤电厂烟气中SO₃等非常规污染物的排放尚未得到有效控制,其危害主要表现在低温腐蚀、设备堵塞和环境污染等,主要来源于煤的燃烧。对中国200种煤种基硫含量（S_ar）进行统计分析,其范围在0.11%~3.47%,平均值为0.82%;SO₃采样方法主要有控制冷凝法、异丙醇吸收法,将2种方法耦合使用,可大幅提高SO₃的捕集率,提高测试数据的准确性;基于现场实测及文献调研,对现有燃煤电厂的SO₃排放特征进行表征。结果可为后续燃煤电厂SO₃排放控制提供借鉴。     

660 MW燃煤机组瞬态过程NOx生成及脱除特性

燃煤机组为完成电网负荷调峰任务,锅炉负荷长期频繁波动,对氮氧化物的生成及脱除效果有显著影响。以某660 MW燃煤机组瞬态过程氮氧化物的生成及脱除特性为研究目标,建立了机组瞬态过程氮氧化物生成预测模型,开展了变负荷过程中氮氧化物生成预测研究。针对燃煤机组变负荷过程燃烧器切换的特点,发现新增燃烧器的负荷点越高时,越能有效避免氮氧化物的生成值增大。另外,分析了选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）动态特性,分别研究了SCR入口氮氧化物浓度、喷氨浓度、烟气流速和反应温度等阶跃变化对氮氧化物脱除的动态特性影响,为后续瞬态过程喷氨优化控制逻辑提供参考。     

Study on the mechanism of NH3-selective catalytic reduction over CuCexZr1--<?Pub Caret?>x/TiO2

Copper--cerium--zirconium catalysts loaded on TiO₂ prepared by a wet impregnation method were investigated for NH₃-selective catalytic reduction (SCR) of NO_x. The reaction mechanism was proposed on the basis of results from in situ diffuse reflectance infrared transform spectroscopy (DRIFT). When NH₃ is introduced, ammonia bonded to Lewis acid sites is more stable over CuCe_0.25Zr_0.75/TiO₂ at high temperature, while Br?nsted acid sites are more important than Lewis acid sites at low temperature. For the NH₃+NO+O₂ co-adsorption, NH₃ species occupy most of activity sites on CuCe_0.25Zr_0.75/TiO₂ catalyst, and mainly exist in the forms of NH₄⁺ (at low temperature) and NH₃ coordinated (at high temperature), playing a crucial role in the NH₃-SCR process. Two different reaction routes, the L-H mechanism at low temperature (<200°C) and the E-R mechanism at high temperature (>200°C), are presented for the SCR reaction over CuCe_0.25Zr_0.75/TiO₂ catalyst.     

CeO2修饰Mn-Fe-O复合材料及其NH3-SCR脱硝催化性能

氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料,并对其进行不同含量CeO2修饰,用于低温NH3-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H2-TPR、NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明,在相同反应条件下适量CeO2修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH3-SCR脱硝催化性能,在80℃时NO转化率在95%以上,且具有较高的N2选择性。CeO2修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe^3+、Mn^3+和Mn4+含量及表面酸性位点数量,从而有助于NH3的吸附及催化反应的进行,并且Fe^2+/Fe^3+、Mn^2+/Mn^3+/Mn^4+以及Ce^3+/Ce^4+电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

Preparation and characterization of LiAl0.23Mn1.77O4 for supercapacitor electrodes

LiAl_0.23Mn_1.77O₄ was synthesized by high temperature solid-state reaction. The structure and morphology of LiAl_0.23Mn_1.77O₄ were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The supercapacitive performances of LiAl_0.23Mn_1.77O₄ materials were studied using galvanostatic charge/discharge measurements, cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods in 2 mol L⁻¹ (NH₄)₂SO₄ solution. The results show that the LiAl_0.23Mn_1.77O₄ electrode exhibits typical supercapacitive characteristics in aqueous (NH₄)₂SO₄ electrolyte. The specific capacitance is up to 185 F g⁻¹ at current density of 2 mA cm⁻². The ohmic resistance (R_sol) is only 0.22 Ω. Besides, the electrodes showed a stable cycle life in the potential range of 0–1.0 V and retained 93% of initial specific capacitance over 100 cycles.     

SCR烟气脱硝系统出口烟道NOx测点技术改造

燃煤电站锅炉排放的氮氧化物是大气污染的一个重要来源,控制NO_x排放已成为当前电厂的重要工作。上海漕泾电厂分别于2014年和2015年实施了超低排放改造工程,在改造后的长期运行过程中发现,1号机组选择性催化还原烟气脱硝法（SCR）装置出口NO_x浓度值与烟囱出口数据有着较大偏差。通过对SCR所在烟道流场的数值模拟发现,原有SCR进出口的测点在烟道入口NO_x浓度分布不均匀时不能准确测量出NO_x的浓度值,因此对原有的NO_x出口测点进行了技术改造,变原来的2点平均测量为网格多点测量。技术改造后发现测点NO_x与烟囱出口NO_x数据变化趋势吻合,为进一步的按需喷氨提供了基础。