煤化工反渗透浓水的高效降解菌株筛选、鉴定及应用研究

一般煤化工废水经过多级氧化处理后,反渗透淡水回用、浓水经蒸发产生难处理的“危废”,有机物的存在对“危废”循环利用有显著制约作用。以煤化工反渗透浓水为底物（TOC为233.4 mg/L,TDS为50.9 g/L,BOD₅/COD仅为0.05）,从不同菌源中筛选得到9株高效耐盐菌,经16S rDNA测序表明,这些菌株属于假单胞菌属、芽孢杆菌属及嗜盐单胞菌属。将9株耐盐菌配制成复合耐盐菌剂连续式运行处理实际废水,有机物去除率可达30%,为进一步提高去除率,经臭氧氧化预处理,有机物去除率可提高至40%,达到国内外较先进水平。根据气质联用分析,臭氧氧化预处理会破坏废水中环状物质的结构,提高复合耐盐菌剂对难降解有机物的去除效果。本研究为煤化工反渗透浓水中有机物的生物降解提供了可行性方案。     

338.15 K时四元体系CaCl2-SrCl2-BaCl2-H2O相平衡测定及溶解度计算

采用等温溶解平衡法研究338.15 K时三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O、CaCl₂-BaCl₂-H₂O和SrCl₂-BaCl₂-H₂O的稳定相平衡,进一步研究四元体系CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O的相平衡。根据实验数据,分别绘制了三元体系的相图和密度-组成图,四元体系空间立体图、相图、水图和密度-组成图。研究结果表明：CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O四元体系在338.15 K时没有复盐和固溶体生成,稳定平衡相图由1个共饱点、3条单变量溶解度曲线,3个结晶区组成,分别对应BaCl₂·2H₂O结晶区、SrCl₂·mH₂O（m=2,6）结晶区和CaCl₂·2H₂O结晶区。采用DFT模型进行338.15 K三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O、CaCl₂-BaCl₂-H₂O和SrCl₂-BaCl₂-H₂O的溶解度计算,计算结果与实验结果基本吻合。针对CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O四元体系及三元子体系的稳定相平衡研究,可为综合开发利用油田卤水中的钙-锶-钡资源提供数据基础。     

粒径对微米级氢氧化镁热解动力学的影响

采用热重分析仪研究了氮气气氛下不同尺寸氢氧化镁颗粒(微米级)的非等温热解动力学。结果表明,氢氧化镁热解反应呈现阶段性特征,转化率达0.8以上的反应后期,其产物水蒸气扩散被氧化镁膜所阻碍,导致失重速率明显降低。针对转化率0~0.8的氢氧化镁主分解阶段,采用Starink法和联合动力学分析法拟合解析其过程动力学模型,发现颗粒尺寸对微米级氢氧化镁的热解过程动力学无显著影响,由此可知,所考察范围内的氢氧化镁热解过程为分解反应控制,颗粒热传导和产物水蒸气扩散的阻力作用弱,氢氧化镁热解主反应过程近似于均匀转化。模型拟合求解结果显示,微米级氢氧化镁热解反应活化能为129.4 kJ/mol,指前因子为1.820×1010 min?1,其热解反应过程服从随机成核和随后生长机理(A1.5)。     

低维纳米立方相Li_4Mn_5O_(12)的制备及锂吸附性能

以MnSO4·H2O和(NH4)2S2O8为原料通过控制水热反应条件合成了纯的四方相β-MnO2纳米氧化物,进一步通过低温固相法制备了立方相Li4Mn5O12,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性的MnO2离子筛.用XRD、HRTEM、SAED、吸附等温线、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对产物的晶相结构和Li+选择性吸附性能进行了研究.HRTEM和SAED图像表明氧化物MnO2、前驱体Li4Mn5O12和离子筛MnO2均为低维纳米棒.离子筛的最大吸附量达到6.6mmol/g,且当Li+初始浓度仅为5.0mmol/L时,离子筛的吸附量即可达到约5.0mmol/g,这对于在海水或锂离子浓度极低的盐湖卤水提锂具有重要的实用意义.     

镁电解槽内流动的冷模实验研究

室温下,在有机玻璃容器中以水、硅油和氩气建立冷模实验体系,研究高温下镁电解槽内氯化物熔盐、液镁及高温氯气的流动特性。按照相似性准则,有机玻璃容器的尺寸设计为工业电解槽的1/5;根据氯气析出速度调节氩气流速;根据动力学黏度以及密度关系(1ρ-2ρ)/(1ρ+2ρ)选择硅油和水模拟高温熔盐和液态镁。在冷模实验中,详细考察了电解槽的几何参数和物性对电流效率以及镁收集率的影响,发现随着阴极高度的增大,电流效率降低;镁收集率随气泡尺寸变化不大,但随着气体流速增大而增大。     

煤气组分对固体氧化物燃料电池碳沉积的影响

以煤气化合成气作为固体氧化物燃料电池的燃料是煤炭清洁利用的重要方式之一, 但是存在碳沉积会对SOFC的运行造成一定影响. 本文构建了基于实验的全三维SOFC数学模型, 考虑了化学/电化学反应、气体的流动和扩散、气固耦合换热、过电势等多种运行参数, 计算了煤气化合成气中不同组分对以Ni-YSZ为阳极的SOFC碳沉积的影响. 可以看出, 增加水蒸气以及二氧化碳有助于碳沉积的降低, 但是过多的水蒸气和二氧化碳也会导致SOFC输出电压的降低. 较高的氢气含量对碳沉积也有一定的抑制作用. 一氧化碳含量的增加有助于减少碳沉积的范围, 但在SOFC入口处却增加了碳沉积活性. 同时, 甲烷能导致剧烈的碳沉积, 因此, 在煤气化合成气中应尽量去除甲烷.     

高长径比硼酸镁晶须的制备及生长机理研究

以六水氯化镁和硼砂为原料, 以氯化钠、氯化钾作为助熔剂, 通过熔盐法制备出长为200~800μm, 最大长径比为250, 品质均匀的硼酸镁晶须. 采用XRD分析、光学显微和SEM观察, 研究产物的结构和形貌, 并研究不同n(B)/n(Mg)、反应温度和时间对硼酸镁晶须生长过程及质量的影响, 结果表明, 反应的最佳条件是n(B)/n(Mg)=3:1、反应温度为900℃、恒温时间为6h. 根据XRD分析, 表明Mg₂B₂O₅晶须的生成经过中间产物方硼石Mg₃B₇O₁₃Cl的转化过程, 晶须生长需要一个富硼的环境. 晶须的生长机理符合L-S机理.     

13X-APG沸石真空变压变温耦合工艺吸附捕集烟道气中CO2

采用13X-APG沸石吸附捕集烟道气中CO2,并研发了五步循环真空变压变温(VTSA)耦合吸附捕集工艺. 实验测定了循环吸附/解吸过程中吸附剂再生率、烟道气中CO2回收率、产品气量及产品气中CO2纯度,并与传统的真空变压吸附工艺(VSA)和变温吸附工艺(TSA)比较. 由于VTSA在真空解吸的同时加热吸附剂,减少了真空泵的电耗,可在较温和的真空下(约3′103 Pa)操作,附加的吸附剂再生温度也不高,90~150℃下吸附剂再生率达97%以上,CO2回收率达98%以上. 吸附剂捕集CO2的量可提高到1.8 mol/kg,是VSA工艺产品气量的2倍,且产品气中CO2纯度提高到90%以上.     

低碳醇强化铝酸钾溶液晶种分解过程研究

铝酸盐溶液的晶种分解工艺是氧化铝生产过程中的关键步骤。针对铝酸钾溶液,考察了60℃下加入水、乙醇、甲醇以及晶种对铝酸钾溶液分解效率和粒度的影响。结果表明,加入乙醇和甲醇均能强化晶种分解过程。加入水后分解率提高至约68%,粒度仅为24.5μm;加入乙醇后分解率可提高至63%,但所得的氢氧化铝晶体粒径约为110μm,产品呈六棱柱状附聚物;加入甲醇后分解率提高到81%,粒度约为90μm,产品呈片状附聚物。同时晶种的加入可明显提高乙醇过程分解率和反应速率,而对甲醇过程的影响不大;在未加晶种的条件下,甲醇的存在会导致新晶型诺三水铝石的产生。     

Seeded Induction Period and Secondary Nucleation of Lithium Carbonate

Seeded nucleation of lithium carbonate in aqueous solution during reactive crystallization was monitored by FBRM (focused beam reflectance measurement) and PVM (particle video microscope). The impacts of operating variables, such as seed size and loading, stirring speed, on induction period and secondary nucleation were investigated and explained by an adsorption model. The results show that seed surface area plays an important role in secondary nucleation, for more surface area has higher adsorption capacity and consumes more supersaturation on seed growth, thus restrains nucleation better. A method through comparison between pure breakage/attrition and nucleation process was put forward to distinguish attrition-induced and surface-induced nucleations quantitatively, which can reveal the contributions of different nucleation mechanisms. The nucleation processes in different conditions were studied, the principles and valuable experimental data were obtained for seeding approach primarily. FBRM and PVM are useful on-line apparatuses to facilitate seed selection and seeding optimization.