鹤壁烟煤地下气化模型试验研究

通过自行研制的煤炭地下气化模拟试验系统,采用富氧空气/水蒸气两阶段气化工艺,完成了鹤壁煤的地下气化模型试验。文章就试验不同阶段的煤气组成、热值变化和气化过程的稳定性特征进行分析,结果如下:鹤壁煤地下气化水煤气平均热值达11.85 MJ/m3,空气煤气热值为4—6 MJ/m3,水煤气中氢气最高体积分数超过80%,相应的煤气热值达到12.91 MJ/m3;适当增大鼓风量有利于高温温度场的快速建立与恢复,试验条件下,最佳鼓风量为20 m3/h,最佳蒸汽流量为0.26 m3/h。试验为煤炭地下气化制氢提供了有力依据。     

有机膨润土对Cr(Ⅵ)模拟废水的吸附特性

采用扫描电子显微镜(SEM)、低温氮气物理吸附仪对有机膨润土的表面形貌和孔结构特性进行表征,系统考察了吸附时间、膨润土用量、pH值、温度、六价铬初始浓度对模拟废水中六价铬脱除的影响,并从有机膨润土结构、吸附机理等角度分析其对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性。实验结果表明,该有机膨润土片层结构明显,孔隙较发达,孔径分布较宽(主要分布在3~24nm之间),为典型的介孔材料,有利于污染物在有机膨润土内的迁移和扩散;该有机膨润土对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在20℃、pH=6、20min条件下,2g膨润土对六价铬(50mg/L,50mL)的脱除率高达94.9%,此时吸附量为1.19mg/g.     

膨胀石墨的制备及其对煤炭地下气化煤气冷凝水的净化

以天然石墨为原料,采用化学氧化-高温膨胀工艺制备膨胀石墨,利用扫描电镜、低温氮气物理吸附仪和红外光谱仪对膨胀石墨的表面形貌、孔结构特征及表面官能团等微观结构进行表征;并系统研究其对内蒙古褐煤地下气化煤气冷凝水中氨氮(NH3-N)和总有机碳(TOC)的吸附净化特性.结果表明,所制膨胀石墨具有片层状三维网络结构,孔隙发达,比表面积可达27.3 m2·g-1,总孔容为0.124 cm3·g-1,孔径主要分布在2～10 nm,且其表面含有丰富的羰基、酚羟基等含氧官能团,是一种性能优良的介孔吸附材料.膨胀石墨对煤炭地下气化煤气冷凝水中NH3-N和TOC具有良好的净化效果;当膨胀石墨添加量为1.5 g,吸附温度为40℃,振荡吸附时间为60 min的工艺条件下,膨胀石墨对煤气冷凝水中NH3-N的脱除率和吸附量分别为44.35％和8.76 mg·g-1,TOC的脱除率和吸附量则分别为59.80％和4.07 mg·g-1.     

山核桃壳活性炭对煤气洗涤水的吸附净化

以山核桃壳为原料,经磷酸浸渍、炭化和活化后制得活性炭,用SEM和低温氮气吸附仪对活性炭进行表征,并用该活性炭对模拟气化试验产生的煤气洗涤水进行吸附净化,考察活性炭对煤气洗涤水中挥发酚、TOC、COD、氨氮和微量元素的净化效果。实验结果表明:用山核桃壳制备的活性炭具有介孔结构,其孔径主要分布在1~6nm范围内,比表面积达2959m²/g,孔容积为2.223cm³/g;该活性炭对挥发酚具有良好的吸附效果,经45h处理对挥发酚的去除率可达99.75%,TOC和COD的去除率分别到达88.33%和65.73%;对氨氮和微量元素也有很好的净化效果,经15h吸附后氨氮的去除率可达80.71%,微量元素的去除率均达99%以上。     

烟煤地下气化对地下水潜在的有机污染

以水蒸气为气化剂,利用自建的煤炭地下气化模拟试验系统模拟了鹤壁烟煤在不同温度下的地下气化过程。将模拟地下气化产生的粗煤气用深层地下水进行洗涤,并使用GC-MS检测煤气洗涤水中的有机物,模拟研究了煤炭地下气化对地下水可能造成的有机污染。结果表明:鹤壁煤气化过程中煤气溶解到地下水中的有机组分有108种,以脂肪烃为主,其次是卤代烃和芳香烃,同时检测到洗涤水中含有少量的苯系物和酚。参照国际癌症研究署(IARC)公布的《致癌物分类列表》和国家《危险废物鉴别标准》,苯及其衍生物、苯酚、甲酚、二甲酚以及萘等是主要的有毒有机污染物。地下气化过程中溶解在地下水中的污染物种类和浓度与气化温度有关。     

褐煤气化半焦对地下水有机污染的模拟脱除

通过自制的煤炭地下气化模拟系统,采用富氧空气/水蒸气两阶段气化工艺,完成内蒙褐煤的地下气化模拟实验。利用傅里叶红外光谱、低温氮气物理吸附仪和扫描电镜对气化残留半焦的表面官能团、孔结构及表面形貌进行表征,进而考察了半焦对苯酚模拟废水中苯酚及煤气洗涤水中总有机碳（TOC）的脱除效果。实验结果表明：半焦孔径主要分布在1~4nm之间,表面有较丰富的含氧官能团及较多的孔洞和裂隙,其孔结构、含氧官能团及孔洞裂隙均有利于污染物在半焦内的迁移和吸附;气化半焦对苯酚的吸附符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附;实验条件下最大吸附率为97.95%,吸附量为2.44mg/g;气化半焦对煤气洗涤水中TOC的脱除随吸附时间的变化具有阶段性,脱除率可达88.1%。     

烟煤地下气化半焦对模拟废水中苯酚的脱除

以鹤壁烟煤地下气化半焦为脱除剂,对苯酚模拟废水进行脱除实验研究。采用扫描电镜、低温氮气物理脱除仪和红外光谱仪对半焦的表面特性、孔结构和表面官能团进行表征,进一步考察了半焦投加量、震荡时间、实验温度对模拟废水苯酚脱除的影响。实验结果表明:气化半焦具有微孔(小于2nm)和层状结构,微孔孔径主要分布在1~5nm之间,表面有较丰富的含氧官能团;在模拟废水苯酚浓度为100mg/L、水焦比为10:1、震荡时间为2h、脱除温度为40℃时,半焦对苯酚的脱除率和吸附容量分别为65%和0.66mg/g,气化半焦的孔结构特性和表面含氧官能团对苯酚脱除有积极作用;半焦对模拟废水中苯酚的吸附为多分子层物理吸附,其Freundlich吸附等温式为Q=0.0546C^0.6286。