CeCl3和CeO2对松木屑的催化热解作用研究

以松木屑为研究对象,分别负载CeCl₃和CeO₂两种催化剂,制备松木屑原位催化热解原料,探究不同添加比例的CeCl₃和CeO₂两种催化剂在不同热解温度下对松木屑热解产物的产率和气体组分的影响。结果表明:在CeCl₃和CeO₂两种催化剂的催化作用下均能使热解气和焦炭产率增加、焦油产率减小,且随着两种催化剂添加比例的增加,松木屑热解产物的产率和气体组分均有所变化;在650℃的热解温度下,与无催化剂相比,当CeCl₃添加比为10.0%时焦油产率降低至53.05%,下降了11.70%,当CeCl₃添加比为7.5%时热解气产率达到最大值18.58%,当CeCl₃添加比为10.0%时焦炭产率为26.85%,增加了7.48%,热解气H₂和CO₂组分的百分比含量显著增加;当CeO₂添加比为7.5%时焦油产率达到最小值59.95%,下降了4.80%,当CeO₂添加比为10.0%时热解气产率增加了2.39%,当CeO₂添加比为10.0%时焦炭产率相对较大值为21.66%,增加了2.29%,各热解气组分的百分比含量变化较小;在原位催化热解中,CeCl₃催化剂的催化效果优于CeO₂催化剂。     

城市生活垃圾与松木屑共热解实验研究

以松木屑与城市生活垃圾为实验原料,在固定床反应器中进行共热解实验研究,考察松木屑添加量对城市生活垃圾热解产物产率的影响。利用GC-MS、FT-IR、气相色谱仪等仪器对热解油组成和气体产物进行了分析。结果表明:与单独生活垃圾热解相比,随着松木屑添加量的增加,热解焦产率逐渐降低,热解气和水分产率逐渐升高,而热解油先升高后降低;当松木屑添加量为40%时,热解焦的产率降低9.3%,热解油产率增加至27%,热解气组分中CO_2产量增加幅度较大,增加了16.27 mL/g,而H_2的产量为2.58 mL/g,CO的产量为4.37 mL/g,CH_4的产量为33.74 mL/g;松木屑与城市生活垃圾共热解能够降低城市生活垃圾热解油中醇类、羧酸类、醛类等有机化合物的含量,而酯类、酮类、多环芳烃和苯系物的含量则有明显增加。     

污泥与磷酸二氢钙共热解对残渣特性及Cr稳定性的影响

污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H₂PO₄)₂与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH₂基团、脂肪族硝基-NO₂和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H₂PO₄)₂后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO₂基团和磷酸盐PO₄基团。Ca(H₂PO₄)₂在共热解过程中转化为Ca(PO₃)₂,同时Cr在残渣中会形成Cr₂(SO₄)₃晶型化合物。当Ca(H₂PO₄)₂与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H₂PO₄)₂共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H₂PO₄)₂共热解可促进污泥中Cr的稳定化。     

浸渍热解法制备铁改性生物炭活化过硫酸盐去除2,4-二硝基甲苯

为探究并优化浸渍热解法制备铁改性生物炭（MBC）活化过硫酸盐（PS）对有机污染物去除的试验条件及影响因素,以2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）为目标污染物,考察了热解参数（热解温度、升温速率和停留时间）、FeCl₃浸渍浓度及初始pH值对2,4-DNT去除的影响,并采用电子自旋共振波谱技术及自由基猝灭试验鉴定了PS/MBC体系中生成的自由基。结果表明:1）热解温度对MBC活化PS去除2,4-DNT的影响最显著,其次为升温速率和停留时间;当热解温度、停留时间和升温速率分别为300℃、3 h和10℃/min时,热解制备的MBC对活化PS去除2,4-DNT的效果最佳;2）FeCl₃浸渍浓度是影响MBC活化性能的重要因素,随着FeCl₃浸渍浓度的升高,2,4-DNT的去除率先增后减,当FeCl₃的浸渍浓度为100 mmol/L时,5 h内2,4-DNT的去除率可达到100%,2,4-DNT去除的准一级动力学常数（k_obs）为1.373 min-1;3）当初始pH值为5.0~9.0时,2,4-DNT均具有较好的去除效果,其去除率为94.5%~83.6%,k_obs为0.606~0.345 min-1;4）PS/MBC体系中生成的·OH是2,4-DNT去除的主要原因,其强度随MBC的热解温度和FeCl₃浸渍浓度的不同差异较大。研究结果表明,浸渍热解法制备的MBC可有效活化PS实现污染物的高效去除,为PS化学氧化处理有机污染水体提供了新思路。     

页岩气开发油基钻屑-单组分生物质共热解特性

油基钻屑与生物质热解油分别存在产率低、有害组分含量高的问题,为探究二者共热解是否可以产生协同作用,采用固定床反应器研究了热解温度、终温时间（热解温度保持时间）、升温速率、N₂流量、生物质与油基钻屑混合比例（质量比）等因素对油基钻屑与单组分生物质共热解的影响.结果表明:①油基钻屑与单组分生物质热解效果随热解温度和终温时间的增加而增强、随升温速率的加快而减弱,N₂流量对热解过程影响不大;最佳热解工艺参数为热解温度350℃、终温时间60 min、升温速率10℃/min、N₂流量0.15 L/min.②共热解可产生协同作用,当生物质与油基钻屑混合比例分别为3:7、7:3时,热解灰渣含油量较理论值下降较为明显,降幅分别为21.71%、17.64%.③共热解可减少生物质热解过程中有害物质的生成,提高油基钻屑的液相产率,生物质单独热解时液相产物中有害组分占比高达74.92%;加入适量油基钻屑共热解时有害组分占比明显降低,当油基钻屑与生物质混合比例为7:3、8:2时,有害组分占比可分别降至22.74%、17.57%.研究显示,共热解产生的协同作用可减少有害物质的生成,提高热解油产率,在油基钻屑无害化、资源化利用与生物质开发中具有良好的应用前景.      

介质阻挡放电协同Bi2WO6/天然赤铁矿降解乙酸乙酯

为强化DBD（介质阻挡放电）技术对VOCs（挥发性有机物）的处理效果,采用溶胶凝胶法制备Bi₂WO₆/NH（NH为天然赤铁矿）复合催化剂,并利用DBD协同催化剂降解EA（ethyl acetate,乙酸乙酯）.采用XRD（X射线衍射）仪、BET（比表面积及孔径）分析仪、SEM（扫描电子显微镜）分析仪对催化剂进行表征,对比分析DBD、DBD/Bi₂WO₆（DBD协同Bi₂WO₆）、DBD/NH（DBD协同NH）及DBD/Bi₂WO₆/NH（DBD协同Bi₂WO₆/NH复合催化剂）4个体系中EA去除率和能量产率随输入功率、初始ρ（EA）及气体停留时间的变化情况,同时探究输入功率和催化剂对ρ（O₃）及矿化率的影响,并对降解产物进行分析.结果表明:①在不同工艺参数条件下,EA去除率和能量产率均表现为DBD/Bi₂WO₆/NH体系> DBD/NH体系> DBD/Bi₂WO₆体系> DBD体系.②EA去除率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而增加,随初始ρ（EA）的升高而降低;但能量产率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而降低,随初始ρ（EA）的升高而增加.③在输入功率为84 W、初始ρ（EA）为0.40 mg/L、气体流量为1.0 m3/h的条件下,相较于DBD体系,DBD/Bi₂WO₆/NH体系中EA去除率和矿化率分别提高了19.16%和14.44%,而ρ（O₃）降低了74.47%.④DBD降解EA的最终产物主要为CO₂、H₂O及微量的CH₄、CH₃CH₂OH及CH₃COOH等小分子有机化合物.研究显示,DBD协同Bi₂WO₆/NH复合催化剂能够高效去除EA.      

焦油模型物与木屑共热解产物分布规律研究

利用甲苯和乙酸为焦油模型物,以杉木屑为原料,在一级固定床反应系统中进行共热解实验,以实现木屑热解最大化脱除焦油产气,并探讨不同温度下共热解产物分布规律及产物之间的协同作用。结果表明,与木屑单独热解相比,木屑与甲苯、乙酸共热解产生的协同作用呈现出优越的焦油脱除效果。尤其,木屑与甲苯共热解可有效地将焦油产率减少81.47%,从焦油组分来看,含氧类化合物在共热解过程中不能有效脱除,而芳烃类化合物在热解过程中易通过高温共热解脱除,乙酸与木屑共热解的协同作用较甲苯强度稍弱。共热解产物产率变化受温度影响显著,其变化规律与纯木屑单独热解一致,热解温度升高对半焦、焦油的抑制效果增强,为焦油脱除及高效转化提供了理论基础。     

油墨污泥热解实验及能量平衡分析

油墨污泥作为危险废物,实现其低成本减量化、无害化处理处置具有重要意义。采用固定床反应器对油墨污泥在500～900℃内进行了热解实验,研究了油墨污泥热解产物的特性,并分析了其低成本处理处置的可能性。结果表明,实验用油墨污泥挥发性有机物含量高达60. 43%,热解后干污泥减容率可达55%～62%。含水率约80%的污泥经干燥、热解后,固体减容率达到90%,且固体残渣浸出毒性小,可安全填埋。随着反应温度的升高,气体产率增加,热解残渣产率减小,在500℃时气体、热解残渣产率分别为21. 7%、48. 5%,900℃时分别为44. 3%、37. 4%; 600℃时焦油产率最高,达到30. 5%。根据800℃下热解结果进行了能量平衡分析,结果表明:焦油和气体燃烧产生的能量可满足含水率65%的污泥干燥和热解所需,从而实现污泥热解过程的能量自给。     

初温和终温对废轮胎热解产物分布影响

以热重分析和固定床热解实验为基础,研究初温和终温对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。实验结果表明:废轮胎的热解过程存在两个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率。固定床实验表明:初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃,初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO、CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为:可通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

制浆造纸厂污泥热分解特性及其动力学、热力学分析

热解技术在制浆造纸厂污泥的无害化、资源化、减量化处置方面具有很大的应用潜力。目前对制浆造纸厂污泥在热解过程的热解行为、热动力学特性和产品组成情况了解仍不全面。采用热重红外联用(TG-FTIR)、快速热解-气质联用(Py-GC/MS)技术,研究了制浆造纸厂污泥在不同加热速率下的热分解行为以及挥发性产物的释放特性,并采用多组分平行反应动力学模型、动力学补偿法以及主图法探究了有机物热解动力学。研究结果表明,制浆造纸污泥中的有机物质主要集中在温度范围为140℃至600℃之间进行热解,热解产物主要包括H₂O、CH₄、CO₂、CO、NH₃、酮、醛、羧酸、酚、芳烃、醚和醇类等物质。随着热解温度升高至600～900℃时,制浆造纸污泥中的CaCO₃将会分解,产生大量CO₂,同时CO₂会与热解炭反应生成CO。研究采用的4组分的平行反应动力学模型可以较好地描述制浆造纸污泥中的有机物分解过程。4个假组分的平均表观活化能分别为171.54、179.50、192...     

延长油田含油污泥真空热解研究

利用真空管式热解炉对延长油田含油污泥进行真空热解,研究了热解终温、保温时间、升温速率、催化剂种类及其加量对油回收率的影响;将热解残渣与标准煤粉制成粉末状燃料,测定了燃料热值,分析了燃烧烟气中各项污染物浓度。研究结果表明:热解终温与保温时间对油回收率有很大影响。在各催化剂中,活性白土的催化效果最好,其加量为1%时,油回收率可达83%。粉末状燃料的热值达到24 000 k J/kg,超过烟煤的热值。燃料燃烧烟气中的各项污染物浓度均低于GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》规定的限值,可将其作为燃煤锅炉的燃料使用。真空热解是含油污泥资源化利用的切实可行的方法之一。     

漂浮型B、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及柴油降解性能

以膨胀珍珠岩为载体,采用溶胶-凝胶法制备硼、氮共掺杂漂浮型Ti O_2,采用XRD、BET、SEM、UV-vis DRS、XPS等分析手段进行材料表征并考察其对柴油的光降解性能.结果表明,B-N-Ti O_2/EP复合光催化剂表面有明显的Ti O_2覆层,晶型为锐钛矿型Ti O_2,Ti O_2负载有利于比表面积的提升.制得的B-N-Ti O_2/EP的可见光区响应高于N-Ti O_2/EP和Ti O_2/EP,该结果与3种材料的柴油光降解效果相一致.B-N-Ti O_2/EP对柴油的9h降解率将近50%,GC-MS分析表明,光降解过程中柴油各特征组分(C_9~C_(23))均得到不同程度降解,其中C_(11)以下的短链有机分子降解效果明显.     

不同含水率污泥和小麦秸秆混合热解制备富氢合成气

为拓展活性污泥资源化利用方向,在固定床反应器中研究了不同含水率污泥与小麦秸秆的共热解。将不同含水率的污泥和秸秆在600~900 ℃范围内混合热解,研究了热解温度、污泥含水率和秸秆添加量对气体组成的影响。当污泥含水率一定时,随着反应器温度的升高,H₂和CO的含量逐渐增加。在相同温度下,随着污泥含水率的增加,H₂的含量呈现先增加后减少的趋势,而CO含量呈逐渐下降趋势。当污泥含水率为60%时,H₂的含量达到最大值。当热解温度为800 ℃时,制备富氢合成气的最佳比例为40%的秸秆与含水率为60%的污泥混合热解。     

秋季黄渤海C2~C5非甲烷烃海-气通量与大气反应活性

分别运用吹扫捕集和三级低温预浓缩系统与气-质联用的方法,测定了2014年11月黄渤海表层海水和大气中主要的C₂~C₅非甲烷烃（NMHCs）的浓度,研究其分布特征及海-气通量,并评价了它们的大气化学反应活性.海水中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯和异戊二烯的浓度平均值分别为53.0,49.4,26.4,29.2,186,62.7,35.6,89.9,42.4pmol/L.大气中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯和异戊二烯的体积分数平均值分别为0.043,21,0.36,6.7,7.5,0.71,0.12,0.16,0.085×10^-9.大气中乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯、1-丁烯和异丁烯具有较好的相关性,均与异戊二烯没有相关性.海-气通量的计算结果表明,近岸陆架海域可能是大气中C₂~C₅NMHCs重要的源.通过计算C₂~C₅NMHCs的臭氧生成潜势和OH·消耗速率,表明乙烯、丙烯、丙烷和正丁烷是黄渤海大气C₂~C₅NMHCs的关键活性组分.     

转炉钢渣热闷循环水水质稳定技术研究

由于转炉钢渣热闷循环水具有"高水温、高硬度、高碱度、高pH和高蒸发"的工艺特点,系统出现了严重的结垢问题。探讨采用CO2处理钢渣热闷循环水达到水质稳定的可行性。结果表明:采用液态CO2,穿孔管曝气器,平流沉淀池作为主要的反应工艺,控制pH在8.5～10.0之间,可以使出水总硬降到150 mg/L(以CaCO3计)以下,结垢现象得到明显的缓解。     

含油污泥组成及其对热解特性的影响

对含油污泥及其主要组成矿物油与矿物质进行了成分分析,并利用热重-红外光谱联用仪与管式电阻炉对比分析了含油污泥及其组成的热解过程与热解气体析出特性.结果表明,[1]含油污泥具有较高热值(15422.41 kJ/kg),以石英为主要成分的矿物质在含油污泥中所占比重较大(61.57%),并与热转化性能较好的矿物油紧密结合;[2]含油污泥热解过程依次经历干燥脱气(50-180℃)、轻质油分挥发析出(180-370℃)、重质油分热解析出(370-500℃)、半焦炭化(500-600℃)与矿物质分解(>600℃)5个阶段;[3]矿物质通过表面作用与导热性系数提升作用影响矿物油的热转化反应,矿物油中的杂质元素会降低矿物质的分解温度;[4]矿物质的存在降低了矿物油热解气体的产量并促进H2析出.     

污水污泥低温热解技术工艺与能量平衡分析

针对一次给料稳定运行污泥热解系统制取三相产物的工艺展开分析,并基于能流图、能源回收率、能耗比等方法和衡算指标讨论该工艺的能量平衡关系。研究发现:热解产物的产率和热值高低受热解终温影响最大,反应时间次之,升温速率最小。不同工况条件下热解过程热量损失具有明显差别,热解停留时间长、升温速率低都造成输入能量、热损失增大。热解过程能量平衡分析也验证了以制取气相产物为目标的污泥热解工艺条件的回收率和能耗比最高,分别为0.94和1.73;与高产出液相油的热解过程相比,产物总能量相差不多而系统消耗的能量能够减少35%。从能源回收、节约能源角度分析,污泥低温热解制取可燃性气相产物的工艺系统具有较高应用价值。