机械活化煤气化细渣资源化利用及残碳燃烧反应动力学探究

随着我国煤气化技术的快速发展，气化渣的产生和排放量逐年增加.煤气化细渣的大量堆存，给当地的环境保护造成了巨大的压力，已经成为限制煤化工产业基地可持续发展急需解决的重大问题.本文针对气化细渣中残碳反应活性低和转化难度大的问题，研究了机械活化法对气化渣残碳反应动力学的影响.采用Coats-Redfern法分析了机械活化对残碳反应活化能的作用规律.结果表明，机械活化8 h，残碳燃烧反应活性显著提高，650℃下的活化能由63.2 k J·mol^-1降到28.4 k J·mol^-1.不添加其他化学试剂，1000℃烧制高强度轻质陶粒，其堆积密度为0.867 g·cm^-3，筒压强度为7.67 MPa.相关研究可以为我国气化细渣的资源化利用提供一定的数据和技术基础.     

逆流萃取+臭氧氧化联合工艺处理油基岩屑的效果

为解决页岩气开采过程中产生的油基岩屑的资源化、无害化处理问题,采用逆流萃取+臭氧氧化联合的方法对其进行处理,并分别对逆流萃取、臭氧氧化环节的工艺参数进行了优化。结果表明,在最优条件下,经过处理后的油基岩屑的含油率可由原始的39.42%降低到0.18%,达到了GB 4284-2018中规定的处置要求,处理过程中回收的油分可重新用于配制钻井液。通过对油基岩屑固相的表征,发现其具备臭氧催化氧化催化剂的明显特征,是一种天然的臭氧催化氧化催化剂,并从反应动力学角度对臭氧氧化环节的反应特性进行了定量分析。结果表明,其满足一级反应动力学特征,反应活化能为6.194 kJ·mol~(-1)。以逆流萃取+臭氧氧化为核心的联合工艺为油基岩屑的资源化、无害化处理提供了参考。     

包钢干熄焦除尘灰用于高炉喷吹的研究

为研究包钢干熄焦除尘灰代替部分高炉喷吹用煤,对干熄焦除尘灰进行了工业分析和微观形貌分析,采用热重分析仪对干熄焦除尘灰和高炉喷吹用煤的着火点、燃尽温度、燃尽时间、综合燃烧特性指数以及动力学参数进行了分析,探讨了干熄焦除尘灰配入量对高炉喷吹性能的影响。研究结果表明:活化能随干熄焦除尘灰配入量的增加而增大,燃烧性能降低,干馏烟煤、无烟煤、半焦和干熄焦除尘灰(配比为40%30%25%5%)搭配组成的混合煤燃烧性能最好。     

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

固体云爆剂热分解性能研究

目的研究固体云爆剂的热分解特性。方法利用差示扫描量热(DSC)和热重分析(TG)测定该固体云爆剂的热分解过程。分别得到固体云爆剂在不同温度下的DSC和TG曲线,以及同一温度下云爆剂不同组分的DSC和TG曲线。结合线性回归分析的方法,利用Ozawa法、Starink法以及Kissinger法计算了反应活化能。结果其表观活化能为208 k J/mol左右。结论该固体云爆剂的热分解是一个连续的过程,具有良好的安定性。     

干热河谷林地燥红土固碳特征及"新固定"碳表观稳定性

全球气候变化背景下,森林土壤固碳能力及所固定碳的稳定性受到极大关注.基于土壤密度分组和酸水解技术,对比研究了1991年营造的大叶相思(Acacia auriculiformis)林不同阶段(1991、1997、2003和2010年)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度.结果表明,造林19 a后林地表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)土壤有机碳密度分别为1.40 kg.m-2和0.99kg.m-2.研究期内(1991～2010年)表层和亚表层土壤平均固碳速率分别为37.89 g.(m2.a)-1和16.84 g.(m2.a)-1,且土壤呈现加速固碳特征.2003年林地表层重组有机碳分配比例为71.44%,显著高于2010年(67.99%).2003年林地表层或亚表层轻组顽固性碳指数显著高于重组,但均随林龄的增加而降低,尤其是轻组顽固性碳指数.2003～2010年间燥红土"新固定"碳中57%～70%受物理保护,33%～49%为生化稳定性碳.研究揭示出干热河谷人工林燥红土具备较大的固碳能力.受物理保护碳的生化稳定性低于非保护碳,其稳定性均随林龄的增加而降低.     

内分泌干扰物4-叔丁基苯酚在水中的氯化动力学研究

对典型内分泌干扰物4-叔丁基苯酚（4-TBP）在水中的氯化反应动力学进行了研究.结果发现,在不同HOCl初始浓度和pH条件下,4-TBP能够迅速被氯氧化,4-TBP的氯化反应符合二级反应动力学.表观速率常数k_app与pH值有关,在pH为5和9左右时,k_app分别达到最小值和最大值;对氯化反应中的每一个基元反应的反应速率常数进行了计算, HOCl与4-TBP的酸催化反应及ClO^-与4-TBP反应的速率常数分别为4.99×10⁶　L²·（mol²·min）^-1和1.96×10⁴　L·(mol·min)^-1,而HOCl与4-TBP的反应及HOCl与4-TBP^-的反应较慢,4-TBP^-与ClO^-不发生反应.水处理中氯消毒工艺对4-TBP的降解有一定的影响,在氯投加量为3 mg/L时,4-TBP的半衰期为12.1　min.     

烟气组分扩散系数的确定

为了研究烟气中多组分传质问题,引入了Maxwell-Stefan方程.将二元组分扩散和多元组分扩散关系用于研究烟气组分扩散.通过引入表观扩散系数来研究烟气成分、温度和系统压力对其中有害成分SO2和NO的扩散系数的影响.结果显示,低压和适当增加温度有利于SO2和NO的脱除,这对烟气脱硫脱硝过程的设计提供了一定的参考.     

臭氧氧化法处理焦化废水生化出水的反应动力学简

对臭氧氧化去除焦化废水生化出水COD的反应动力学及其影响因素进行了实验研究，结果表明，在臭氧投加量为8.50 mg/min，反应温度为20℃和初始pH为10.61条件下，对COD的降解符合表观一级反应动力学模型，其相关系数R²=0.9991，表观反应速率常数k_Abs=1.01×10^-3 s^-1。该条件下，臭氧氧化对COD的降解主要来源于高活性羟基自由基的强氧化作用。在不同的臭氧投加量（4.25~12.75 mg/min）、不同的反应温度（10~40℃）和不同的初始pH（3.76~12.53）下，COD的降解也同样遵循一级反应动力学规律。随着臭氧投加量的增大，COD降解的表观反应速率常数从（0.554×10^-3） s^-1增加到（1.06×10^-3） s^-1；随着反应温度的升高，表观反应速率常数从（0.427×10^-3） s^-1增加到（1.40×10^-3） s^-1，温度越高反应速率提高的幅度却越小；在初始pH3.76~10.61范围内，表观反应速率常数从（0.218×10^-3） s^-1增加到（1.01×10^-3） s^-1，在初始pH为12.53时表观反应速率常数下降到（0.857×10^-3） s^-1。     

苯蒸气在有机膨润土上的吸附动力学

本文研究了苯蒸气在溴化十六烷基三甲基胺（CTMAB）系列单阳离子有机膨润土上的吸附动力学过程。结果表明，苯蒸气在有机膨润土上的吸附符合一级动力学方程，即：r＝KvCo；在12h内，吸附反应均可达到平衡，吸附速率常数（Kv）与温度（T）成正相关，吸附反应的活化能在9．50－17．92kJ.mol^-1之间。