大气CO2浓度缓增对冬小麦土壤呼吸的影响

为研究大气CO₂浓度缓增对冬小麦（Triticum aestivum）土壤呼吸的影响,基于开顶式气室组成的CO₂浓度自动调控平台,在2017—2019年开展了两季冬小麦CO₂浓度缓增试验.每季试验在背景大气CO₂浓度基础上（CK,对照）,均设置了CO₂浓度缓增处理（C₈₀和C₁₂₀,即从2016年起逐年增加40 μmol·mol^-1,至2017—2018年和2018—2019年冬小麦生长季CO₂浓度分别为CK+80 μmol·mol^-1和CK+120 μmol·mol^-1）.采用静态暗箱-气相色谱法测定土壤呼吸速率.结果表明：CO₂浓度缓增没有显著改变土壤呼吸的季节变化规律,但是会显著影响冬小麦旺盛生长期的土壤呼吸速率.在2018—2019年冬小麦抽穗-扬花期,C₁₂₀处理使土壤呼吸速率显著增加50.2％（P=0.008）,且使得生长季土壤碳排放显著增加25.9％（P=0.044）,而在2017—2018年冬小麦生长季,与CK相比,C₈₀处理对土壤呼吸没有显著影响.土壤呼吸与土壤温度呈指数正相关,与CK相比,CO₂浓度缓增降低了土壤呼吸对温度的敏感性.研究表明,CO₂浓度缓增120 μmol·mol^-1增加了冬小麦生长季土壤碳排放.     

CO2强化再生骨料的特性及其对再生混凝土性能的影响

CO₂强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20% CO₂浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料（RCA）品质和粒径的影响,试验测试了CO₂强化再生骨料（CRCA）的碳化率、CO₂吸收率、碱度、残留CO₂气体含量、吸水率及CO₂强化再生骨料混凝土（CRAC）的抗压强度和抗氯离子渗透性能。结果表明：CO₂强化再生骨料的碳化率和CO₂吸收率随再生骨料水灰比的增加而增加;CO₂强化显著降低了再生骨料的碱度,且CO₂强化再生骨料粒径越小、水灰比越低,其残留CO₂气体含量越高;CO₂强化显著降低了再生骨料的吸水率,明显提升CO₂强化再生骨料混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。     

热处理对CO2电解过程中氮掺杂碳催化剂电化学活性的影响

碳材料KB具有表面积大、导电性能好等优点,常被用于CO_2电解处理过程。通过调整前期热处理与胺化热处理参数,获得不同批次的NKB催化剂材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱分析和拉曼光谱等表征方法,对所制备样品的形貌、结构和组成等进行了分析,最后对4种样品在CO_2电解过程中的催化活性进行了测试。结果表明,温度预处理有利于提升氮掺杂碳KB催化剂的催化活性,且温度与催化活性成正相关趋势。     

介质填充材料对低温等离子体分解CO2的研究

低温等离子体内部存在很多高活性粒子可以促进CO₂气体在常温下分解。为了提高CO₂的分解效率,探索CO₂减排的新途径。研究了介质材料（γ-Al₂O₃、石英棉、CaO）加入时,等离子体与CO₂的反应情况及不同填充材料对该反应的影响。研究表明,加入介质填充材料会显著提高CO₂的分解效率,且加入石英棉时对CO₂的分解效率最高;填充材料粒径在250 μm时,CO₂转化率最高。     

基于数值模拟的CO2地质封存项目井筒泄漏风险定量化评价方法

为评估CO₂地质封存场地的CO₂沿井筒泄漏风险，介绍了自主研发的可对CO₂井筒泄漏风险进行定量化评价的数值模拟WellRisk软件，将软件应用于实际CO₂地质封存场地--神华鄂尔多斯CO₂咸水层封存示范工程，定量评估该场地CO₂沿注入井和监测井的泄漏量，并将软件模拟结果与美国能源部开发的NRAP–IAM–CS（The national risk assessment partnership–integrated assessment model–carbon storage）软件模拟结果进行对比，实现了CO₂沿井筒泄漏风险的定量化评价。定义了井筒泄漏系数，即井筒发生泄漏的有效截面积和井筒总截面积的比值，并将井筒泄漏系数作为量化表征井筒固井质量的重要参数。当泄漏系数取值为10^–6时，神华CO₂地质封存场地在1 000 a内的总泄漏量为720 tCO₂，占总注入量的0.24%，小于IPCC的风险阈值1%。因此，泄漏系数为10^–6或更低的井筒是低风险泄漏井，具有良好的固井质量，对应于NRAP–IAM–CS软件中井筒渗透率低于10^–12 m²的情况。泄漏系数为10^–5或更高的井筒是高风险泄漏井，具有较差的固井质量。WellRisk和NRAP–IAM–CS的计算结果均表明，当注入井和监测井的固井质量良好时，神华CO₂地质封存场地基本不存在CO₂泄漏风险。     

含杂质CO2干气密封运行工况点物性参数计算及密封温度场分析

在“碳达峰、碳中和”背景下,二氧化碳（CO₂）捕集利用与封存（carbon capture, utilization and storage,CCUS）技术作为减少CO₂排放的最有效策略已成为世界关注的热点。针对应用于CCUS技术中的离心式压缩机,以螺旋槽干气密封为研究对象,含杂质CO₂为润滑介质,基于EOS–CG（equation of state for combustion gases and combustion gas-like mixtures）模型获得干气密封运行工况范围内含杂质CO₂混合物密度、焓值、声速及焦耳–汤姆逊系数等热力学参数;考虑实际气体效应、黏温压效应、阻塞流效应、离心惯性效应及润滑介质与密封端面间的对流换热,采用有限差分法耦合求解雷诺方程、能量方程及密封环热传导方程,获得含杂质CO₂干气密封压力场、温度场、开启力、泄漏率等稳态性能参数。结果表明：当温度一定时,密度随压力的增大而增大,焓值、焦耳–汤姆逊系数随压力的增大而减小;当压力一定时,密度随温度的增大而减小,焓值随温度的增大而增大,在较低压力区域,声速随温度的增大而增大,焦耳–汤姆逊系数随温度的增大而减小;当密封进口压力为12 MPa、进口温度为380 K、转速为15 000 r/min时,含杂质CO₂干气密封出口压力为1.9 MPa,气膜进出口温差约为23 K,密封环端面内外径温差约为10 K;以转速、进口压力、进口温度为变量时,气膜温度、密封环端面温度随转速、进口温度的增大而增大,随进口压力的增大而减小;开启力随转速、进口压力、进口温度的增大而增大;泄漏率随转速、进口温度的增大而减小,随进口压力的增大而增大。     

超临界CO2增透煤热流固耦合模型与数值模拟

针对中国绝大多数高瓦斯煤层渗透性低以及低渗透煤层强化抽采瓦斯效果不理想的现状,结合超临界CO₂强扩散和溶解增透孔隙介质等独特优点,依据超临界CO₂作用后煤微观孔裂隙的演化特征,得到煤微观孔隙率和渗透率演化方程,根据孔隙率的变化确定损伤变量,考虑体积应力、温度、孔隙压力及超临界CO₂溶解增透作用的影响,建立超临界CO₂作用后煤的热流固耦合力学模型,利用ABAQUS软件提供的场变量子程序,结合PYTHON脚本和子程序二次开发功能,实现低渗透煤层注超临界CO₂增透规律数值模拟。结果显示：超临界CO₂注入后,注气孔周围煤体内体积应力、温度及孔隙压力变化明显,随着距注气孔距离的增加,影响程度逐渐减弱,并趋于稳定;经超临界CO₂作用后,注气孔周围煤体内不断萌生新的孔裂隙,并与原有的孔裂隙相互贯通,随注气时间的延长各级孔裂隙不断向煤体纵深演化发展,煤微观孔隙率较注气前提高了2个数量级;超临界CO₂的致裂增透作用引起煤体不同程度的损伤,距注气孔越近,损伤程度越大,损伤增加越快,注气时间越长,损伤增加的幅度越大;煤微观孔裂隙的有效发育为煤层气的扩散渗流提供了更多的运移通道,使煤体渗透系数较注气前提高了3个数量级。     

TiO2/ML-Ti3C2复合纳米材料的制备及其光催化性能

通过水热技术在二维(2D)多层材料Ti_3C_2 (multi-layer Ti_3C_2, ML-Ti_3C_2)的表面及层间原位晶化和生长锐钛矿相TiO_2纳米球,制备出TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料。采用XRD、SEM、氮吸附等表征技术对TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料进行分析表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,对纯TiO_2和TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料的光催化性能进行了评价。实验结果表明,两种材料的耦合抑制了Ti O_2中光生电子-空穴对的湮灭,延长了复合光催化剂中载流子寿命,拓宽了复合材料的光谱响应范围。在紫外光照射下,以TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料为光催化剂,200 mg/L的MB溶液在20 min内几乎完全脱色,降解率为98.98%。TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料的光催化性能优于纯TiO_2和Ti_3C_2, Ti_3C_2优异的电子传输能力和超强的吸附性能优化了TiO_2的光催化性能。本研究为使用光催化技术处理废水提供了一种新的思路,具有一定的实际应用前景。     

Fe2(SO4)3对活性污泥微生物活性的影响

为了解Fe₂(SO₄)₃作为絮凝剂对活性污泥中微生物活性的影响,向活性污泥系统中投加质量浓度为20、40、60、80,100 mg·L-1的Fe₂(SO₄)₃,反应4 h后测定活性污泥的脱氢酶活性、比耗氧速率(R_SOU)、胞外聚合物(EPS)及各组分含量,同时测定系统出水的COD等各项指标．结果表明:Fe₂(SO₄)₃质量浓度在20～60 mg·L-1时对活性污泥的脱氢酶活性、R_SOUEPS及各组分含量影响均不大,此时污水中COD、TP、UV₂₅₄等污染物随Fe₂(SO₄)₃质量浓度增加而有较大幅度去除．Fe₂(SO₄)₃质量浓度为80 mg·L-1时,污泥的脱氢酶活性、R_SOU、总EPS含量均明显下降．当Fe₂(SO₄)₃质量浓度增加到100 mg·L-1时,污泥的脱氢酶活性、R_SOU进一步受到抑制,而总EPS含量则大幅度提升．此时污水中COD、TP、UV₂₅₄等污染物去除率增加幅度变缓,SCOD及NH₃-N去除作用有所下降．     

LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2与LiMn2O4共混正极材料电化学性能

为开发具有优良循环性能和安全性能的大型锂离子电池的正极材料,将不同比例的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4材料进行共混,研究了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4共混以及共混比例(10∶0、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、0∶10)对锂离子电池的首次放电性能、循环性能和倍率性能以及交流阻抗和循环伏安曲线的影响,并采用扫描电镜对电极材料进行了表征.研究结果表明,共混比例会影响材料的电化学性能,8∶2,7∶3和6∶4配比的混合材料的体积比容量、循环性能和倍率性能要好于纯LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4材料.其中,8∶2配比的材料性能最好.     

钢铁工业CO2的排放现状及主要的捕集方法

简要讨论了目前CO2等温室气体的危害、钢铁工业CO2的排放现状及来源,并针对我国钢铁行业的发展状况,分析了温室气体CO2的捕集方法.     

CO2捕集技术的研究进展

化石燃料燃烧排放的CO_2是当今温室气体中CO_2污染的主要来源。介绍了CO_2捕集技术中吸附法、吸收法和膜分离法的研究进展,并分析了各种方法的特点,归纳总结了目前新型吸附/吸收剂中金属有机骨架、相变吸收剂、离子液体吸收剂和纳米流体吸收剂的研究成果。降低能耗和成本是今后研究工作的重点。开发新型吸附/吸收剂、优化反应过程和联合使用不同方法是未来CO_2捕集技术的发展方向。     

Spatial heterodyne spectroscopy for space-based measurements of atmospheric CO2

To reduce the error from measurement and retrieval process,a new technology of spatial heterodyne spectroscopy is proposed.The principle of this technology and the instrument spatial heterodyne spectrometer(SHS)are introduced.The first application of this technology will be for CO_2 measurements from space on a high spectral observation satellite.The outstanding measurement principle and the priority of combination of retrieval algorithm and three channels(O_2 A-band,CO_2 1.58μm and 2.06μm bands)are theoretically analyzed and numerically simulated.Experiments using SHS prototype with low spectral resolution of 0.4 cm~(-1) are carried out for preliminary validation.The measurements show clear CO_2 absorption lines and follow the expected signature with theory spectrum,and the retrievals agreed well with GOSAT CO_2 products,except a small bias of about 4×10~(-6).The results show that the ability of spatial heterodyne spectroscopy for CO_2 detecting is obvious,and SHS is a competent sensor.     

膜法脱除模拟烟气中CO_2的实验研究

以一乙醇胺(MEA)和三乙醇胺(TEA)为吸收液,主要考察了气体流量、吸收液流量、MEA/TEA混合比,以及吸收液浓度对膜吸收法脱除CO_2的脱除率的影响.实验结果表明,脱除率随模拟烟气流量的增加而减小,随吸收液流量的增加而增大;MEA的CO_2脱除率比TEA的CO_2脱除率高;两种溶液混合后,二者没有相互影响,混合吸收液的CO_2脱除率介于二者之间.     

煤电机组应对二氧化碳减排的策略

美国环保署要求,新建燃煤电厂的CO_2排放限值为年平均发电碳排放强度不大于635 kg/MWh。其建议的"减排最佳系统"(BSER)技术路线为:对部分烟气量进行碳捕捉、运输和储存(CCS)。由于CCS存在成本、安全性和地质储存条件苛刻等短板,可采用非CCS的煤电机组碳减排策略,即进一步提高超超临界机组的热效率、采用冷热电联供、燃煤耦合生物质发电等3种技术路线。对这些技术路线满足美国碳排放限值的技术现状、前景和条件进行分析后,得出了当前的技术水平下采用冷热电联供或燃煤耦合生物质发电是两个可行且经济的手段,而进一步提高超超临界机组的热效率也具有现实可行性的结论。