CO2加氢制甲醇反应动力学及工艺能耗优化

为应对全球气候变暖等环境问题,碳捕集、利用和封存(CCUS)技术得到了越来越多的关注。CO₂加氢制甲醇既可以实现CO₂资源化利用,也可实现可再生能源的化学储存,是一种重要的CCUS技术。为探索优化CO₂加氢制甲醇的工艺,在固定床反应器中测试了商用Cu-ZnO/Al₂O₃催化剂在CO₂加氢制甲醇过程中的催化性能。探究了催化剂在448.15～543.15 K,1～3 MPa, H₂、CO₂物质的量比3～9的催化效果。结果表明,CO₂转化率随反应温度升高而增加;甲醇选择性主要受温度和氢碳物质的量比影响：温度越高甲醇选择性越低,氢碳物质的量比越大甲醇选择性越高;压力升高对CO₂转化率和甲醇选择性均有促进作用。以甲酸盐加氢步骤为反应的速率控制步骤,在LHHW动力学理论基础上推导建立了该催化剂用于CO₂加氢制甲醇的反应动力学模型,在MATLAB中构建模型优化函...     

络合沉淀法脱除湿法磷酸中铝镁杂质的统计分析

采用化学沉淀法脱除湿法磷酸中的铝、镁、氟杂质.采用硝酸铵和氢氟酸对粗湿法磷酸进行处理,从而使镁和铝杂质以一种很容易分离的络合物[(NH4)xMgyAlz(F,OH)6·2H2O]沉淀出来.从络合物化学式可以看出,原湿法磷酸中铵离子、铝离子和氟离子的含量对构成这种络合物的影响很明显,因此,采用这3种因素(铵离子、铝离子和氟离子加入量)来做正交回归实验设计.最后得出结论,原湿法磷酸中铝的含量是镁沉淀量的制约因素,因此,要完全脱去湿法磷酸中主要的杂质镁,可以额外地加入可溶性的铝盐,同时加入氢氟酸和硝酸铵.通过多次实验,最后得到最优的反应条件,杂质脱除也有很好的效果.因此,此方法对磷酸中杂质的脱除是有意义的.     

钛铁矿机械活化-稀酸酸解反应耦合

采用稀酸酸解反应工艺,利用机械活化-稀酸酸解反应耦合技术,在磁驱转动的球磨反应装置上进行了钛铁矿的酸解反应。考察了反应器旋转速率、酸矿比、球料比及硫酸浓度等对酸解反应的影响。结果表明,在硫酸质量分数为60%、酸矿比1.6:1、球料比10:1及反应温度90℃条件下,与原矿浸出反应空白实验相比,采用活化-浸出耦合反应的浸出速率明显提高,浸出2 h酸解率从32%提高到49%,所得钛液的稳定性大于450 mL。扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)表征结果表明,耦合反应使得矿物颗粒不断破碎、细化和脱落,使剩余未活化芯继续活化并不断反应浸出。     

Pd-Rh/TiO2光催化CO2氧化乙烷脱氢研究

采用浸渍还原方法制备Pd-Rh/TiO₂催化剂用于常温光催化CO₂氧化乙烷脱氢制C₂H₄。研究不同Pd/Rh比催化剂的光反应性能,利用XRD、EDX-mapping、TEM、HRTEM、XPS技术表征催化剂表面和电子特性,通过UV-Vis、PL技术考察催化剂光响应性能,采用原位红外光谱技术分析Pd-Rh/TiO₂光催化CO₂氧化乙烷脱氢反应机理。研究表明,Pd-Rh双金属体系可有效提高光反应活性,光照下Pd和Rh金属之间存在内部电子转移的作用,降低了Pd表面的电子云密度,促进光生电子和空穴的分离,同时促进了C₂H₆和CO₂在材料表面的吸附。Ar替换CO₂的对比实验证明,反应中的CO₂消耗H₂,可消除催化剂表面积碳,促进C₂H₄生成。     

天然钾长石-磷石膏矿化CO2联产硫酸钾过程评价

利用工业固废磷石膏热活化天然钾长石矿化CO2是一种减排CO2、消除工业固废并联产高价值硫酸钾的新方法。通过耦合热活化钾长石及CO2矿化过程,研究了新工艺的技术条件。通过单因素实验确定了最优化操作条件,并对最优条件下操作过程进行了评价。结果表明,钾长石/硫酸钙质量比1:2,焙烧温度1200°C,焙烧时间2 h,矿化温度100°C,初始CO2压力4 MPa为最佳工艺参数,此时提钾率为~87%,矿化率为~7.7%。新工艺在经济上可行。     

Ru基催化剂载体表面改性对草酸二甲酯加氢反应的影响

以活性炭作为载体,利用氮掺杂、弱氧化和强氧化的方法对活性炭表面进行改性,用于制备Ru基催化剂,考察了改性前后催化剂的活性金属分散度、石墨化结构和水浸润性等,并研究其对草酸二甲酯加氢反应性能的影响.结果 表明,强氧化改性的Ru/AC-HNO3催化剂展现出最佳的催化活性,乙醇酸甲酯的收率达到了92.3％.强氧化改性提升了催...     

聚吡咯改性石墨毡电极的氧还原性能及应用

通过电化学氧化聚合法对石墨毡(GF)进行了聚吡咯(PPy)改性,并利用SEM、FTIR、XPS、LSV和EIS对聚吡咯改性石墨毡电极的形貌结构、元素组成和电化学性质进行了研究,采用H_2O_2生成速率表征了改性电极的两电子氧还原活性。考察了支持电解质种类和聚合时间对改性电极结构和氧还原性能的影响。结果表明,通过改性能够在石墨毡表面引入吡咯氮结构,在恒–0.45 V阴极电势的条件下,以硫酸钠为支持电解质制得改性电极的两电子氧还原活性最高,H_2O_2生成速率为24.82 mg/(L·cm~2·h)。改性石墨毡的两电子氧还原活性随着聚合时间的延长先增加后降低,聚合时间为1000 s时所得改性石墨毡的两电子氧还原活性最高,H_2O_2生成速率达到29.40 mg/(L·cm~2·h)。以PPy/GF-Na_2SO_4-1000为阴极材料构建电芬顿体系降解来自乙基纤维素生产过程的高盐有机废水,阴极电势为–0.55V时,8h后废水的化学需氧量(COD)可降至100mg/L以下,去除率达到88.8%。PPy/GF-Na_2SO_4-1000经过5次循环实验后活性无明显变化。     

Cr2O3/TiO2催化剂上铵盐选择性催化还原脱硝研究

因低温NH₃-SCR脱硝面临耐硫性能差、硫酸氢铵中毒等难以克服的问题,构建了采用无机铵盐选择性催化还原脱硝的方法。采用浸渍法制备了Cr₂O₃/TiO₂催化剂,选用草酸铵、硫酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵作为还原剂,对氮氧化物进行选择性催化还原反应,并测定了4种铵盐作还原剂的脱硝活性。利用XRD、XPS和原位漫反射红外光谱等表征探究了4种铵盐对催化剂物化性质的影响,并研究了4种铵盐在Cr₂O₃/TiO₂催化剂上的反应与再生过程。结果表明,4种铵盐中的NH⁺₄都可以在Cr₂O₃/TiO₂催化剂上与NO发生反应,除硫酸氢铵因HSO^-₄易与TiO₂结合为Ti(SO₄)₂而不可再生外,其它铵盐皆可再生。     

有机胺功能化介孔固体吸附剂吸附分离CO_2性能研究

针对当前固体胺CO_2吸附剂存在吸附容量小、循环稳定性差等问题,采用高比表面积、易嫁接胺的介孔SBA-15作为载体,研究分子筛模板剂脱除方法和有机胺改性方法对制备的固体吸附剂吸附性能的影响,并采用N_2物理吸附、X射线衍射、红外光谱、热失重分析等表征技术并对样品进行表征。实验结果表明,通过嫁接和浸渍能够合成出不同有机胺负载量的胺功能化吸附剂,其中混合胺嫁接法改性的APTES-SBA(U)-T60吸附剂其吸附容量最大,在75℃下的纯CO_2气氛中吸附量达到192.05 mg/g,优于溶剂萃取和煅烧法去除模板剂。此外,混合胺嫁接法制备的样品在多次的吸/脱附操作下,CO_2吸附稳定性良好,表明混合胺修饰的吸附剂具有很好的稳定性和再生性。     

CO2碳酸化石灰岩酸解产物回收乙酸及副产沉淀碳酸钙

乙酸酸解石灰石造腔是一种建造地下储库同时环保地开采石灰岩制备沉淀碳酸钙的新方法。通过耦合乙酸酸解石灰石及酸解产物乙酸钙CO₂碳酸化的工艺过程,研究了乙酸酸解石灰岩的表面反应动力学和乙酸钙CO₂碳酸化的工艺技术条件。采用正交实验分析法,研究了CO₂碳酸化反应中乙酸钙浓度、反应温度、CO₂压力、反应时间对乙酸钙碳酸化反应制沉淀碳酸钙的影响,并通过正交实验确定了最优化操作条件。实验结果表明,乙酸酸解反应速率主要受乙酸浓度控制。CO₂碳酸化反应在当乙酸钙溶液浓度为0.631 mol·L^-1,CO₂压力为5.0 MPa,温度为80℃,反应时间为50 min时CO₂碳酸化效率达到最高（23.13%）,生成的沉淀碳酸钙产品各项指标均符合中国国标优级要求。