纳米银催化剂在安全型低温催化氧化工业装置中的应用

针对现有催化氧化装置多采用贵金属铂钯等催化剂,反应温度高,价格昂贵的特点,研发了低温纳米银催化剂,并在此基础上开发了安全型低温催化氧化耦合工艺包,现场应用表明,该技术能够使石油化工行业难以处理的轻烃以及苯系物长期达标排放。     

人工智能助力臭氧催化剂SrFexZr1-xO3的开发

将人工智能应用于催化臭氧氧化催化剂SrFe_xZr_1-xO₃的开发过程,采用共沉淀法制备了50种不同配方的催化剂,考察聚乙二醇（PEG）投加量、煅烧时间、老化时间、氨水投加量和铁掺杂量对SrFe_xZr_1-xO₃催化剂催化臭氧降解间甲酚反应活性的影响.同时,利用人工神经网络（ANN）和响应面（RSM）对催化剂合成条件与TOC去除率和间甲酚转化率的关系进行拟合,训练集中ANN的R²值分别为0.91和0.97,高于RSM的R²值0.35和0.41;在4组测试集上ANN的均方误差（MSE）分别为9.87和17.67,远小于RSM的23.89和28.87.结果表明,ANN模型对催化剂制备过程的复杂体系具有更好的拟合和泛化能力.在ANN训练好的模型中通过枚举法寻找最优合成条件为：PEG投加量为19.00%,煅烧时间为1.25 h,老化时间为26.50 h,氨水投加量为6.21 mL,铁掺杂量为3.37%,所得催化剂为SrFe_0.13Zr_0.87O₃-B.最佳反应条件下,间甲酚转化率和TOC去除率分别达到98.52%和17.21%,优于空白组的73.46%和1.86%.     

柴油表征燃料在高浓度CO2氛围下燃烧机理的分析

为研究高浓度CO₂在高温高压情况下对柴油燃烧特性的影响,提出了柴油表征燃料在CO₂/O₂氛围下的燃烧反应机理.通过量子化学计算了化学反应路径并对反应路径进行分析,最后进行柴油表征燃料燃烧的仿真.通过搭建定容燃烧弹试验台架和可视化系统进行试验与仿真分析,结果表明：在50% CO₂+50% O₂氛围下,对仿真与实验的火焰燃烧极限长度和火焰纵截面面积进行对比,最小误差分别为0.39%和0.64%,最大误差分别为8.54%和4.94%,说明此机理适用于高浓度CO₂氛围下柴油燃烧特性的研究;CO₂的化学效应在柴油表征燃料燃烧时具有促进作用,CO₂在2600 K时发生热解,热解产物CO与H自由基等发生反应可以生成着火促进剂·OH;柴油在50% CO₂+50% O₂、43% CO₂+57% O₂和35% CO₂+65% O₂氛围下的燃烧效率比空气氛围分别提高了28.2%、30.4%和33.3%.     

过渡金属改性的Cr-Ce-O催化剂氧化氯苯性能

以氯苯为含氯挥发性有机污染物探针物,以稀土基CeO₂为基底活性氧化物,采用柠檬酸络合法制备Cr-Ce-O催化剂,考察Cr/Ce物质的量比、过渡金属氧化物掺杂及掺杂量、载体和焙烧温度对Cr-Ce-O催化剂催化氧化氯苯性能的影响;采用XRD、BET、SEM、H₂-TPR、XPS等表征技术分析催化剂的基本特性.研究表明,Cr₂O₃和CeO₂间形成了CrCeO_x固溶体,掺杂有ZrO₂的Cr₂O₃-CeO₂/Al₂O₃催化剂其比表面积得到显著提升,且载体对催化剂活性组分形态结构产生重要影响,其中以焙烧温度为400℃,堇青石为载体的催化剂氧化活性较优.研究发现,ZrO₂掺杂量亦对催化剂氧化活性产生显著性影响,当Zr/Cr物质的量比为1：2时,Cr₂O₃-CeO₂-ZrO₂/堇青石催化剂表现最佳,催化氧化氯苯转化率可达92.7%（反应温度为350℃）,这主要是由于ZrO₂掺入促进了CeO₂和Ce₂O₃,Cr₂O₃和ZrO₂间的相互作用,氧空位增加促使表面活性氧（O_sur）增多.     

微介复合固体酸β分子筛催化芳烃硝化合成研究

研究了多级孔道β分子筛催化剂对芳烃(氯苯)的硝化反应,显示具有优异的催化作用。在以硝酸为硝化剂,氯苯∶催化剂=3∶1,60℃反应2 h条件下,对比传统β分子筛,自制多级孔道β分子筛的催化活性较高,且氯苯的对位选择性均有所提高,对位/邻位比分别从0.5提高到1.2。多级孔道β分子筛催化剂重复使用5次,催化活性保持稳定,且随着孔道比表面积增加,催化剂稳定性更好。     

催化臭氧氧化处理煤化工高盐废水COD研究

针对某企业因高盐废水COD过高造成膜易污堵和蒸发结晶效果不好等问题,研制了4种臭氧催化剂,对高盐废水小试和侧线研究后得出结论:(1)4种催化剂对COD均有去除效果,催化剂C的去除率最高为51%;(2)采用催化剂C小试确定最佳反应条件为:臭氧投加量300 mg/L、空速1 h-1、p H值8,臭氧转移率为81%;(3)开展现场侧线研究,进水COD在124～144 mg/L时,出水COD小于85 mg/L,平均去除率大于40%。研究表明,催化臭氧氧化处理高盐废水技术上可靠、工业化可行,该技术成果可以在高盐废水处理改造提升和新建项目的废水处理方案中借鉴和应用。     

美军军事极端环境选择的科学表征

介绍了美国陆军研究办公室资助陆军研究实验室环境科学部和陆军军官学校地理与环境工程部,研发了通过地理环境分析提高利用自然环境进行试验和训练的科学判据,实现了表征任意环境试验站点支持试验任务的能力.在地理环境位置分析中,采用了8步骤环境试验站评价分析模型,并给出了理想热带试验区环境条件分析和理想沙漠环境精确的地理学参数分析案例.为最优化试验站点选择,还研发了附加关键自然环境因素评价等级.研究成果的创新在于通过科学的标准将选择全球最佳自然环境进行现场试验和军事行动的需求与地理背景环境联系起来,能够对相关环境试验站的选择进行科学表征和评估,实现装备/材料现场试验与部队训练效益最大化.     

常温除甲醛催化剂Mn1Cex/HZSM-5的活性位点与性能分析

装修等产生的室内甲醛严重影响人体健康,因此在室温下降解甲醛的需求日益迫切。目前,常温催化氧化法被视为最有前景的甲醛处理方法之一。沸石分子筛具有较大比表面积及较多吸附位点,以此为载体,以MnO_x和CeO_x为反应活性位点,通过共沉淀法成功合成了Mn₁Ce_x/HZSM-5催化剂。该催化剂在常温下可降解96.86%的甲醛且具有良好的稳定性。此外,通过一系列的物理化学表征分析发现,Ce物种不仅能够显著提高催化剂中高价态锰的含量,还能带来更多的表面吸附羟基和吸附氧,进而提升催化剂的性能。鉴于其优异及稳定的性能、简便的合成方法,此高效除甲醛Mn₁Ce_x/HZSM-5催化剂可为室温下除甲醛催化剂的合成提供新的参考。     

Mn-Ce@FA催化剂处理催化湿式氧化医药废水应用

该研究制备了粉煤灰基Mn-Ce@FA催化剂,利用现代分析手段对材料的矿物相、微观形貌与成分、官能团组成等进行分析,将其应用到催化湿式氧化处理医药废水,研究催化剂量、反应温度、反应时间等对其处理效果的影响,并采用动力学方程对其反应过程进行拟合。结果表明:合成材料具有较大的比表面积,Mn和Ce元素被成功负载在粉煤灰载体材料上,该材料具有较好的热稳定性。湿式氧化对医药废水去除效果有限,Mn-Ce@FA催化剂的加入可显著提高污染物去除效率。随着催化剂量增加、反应温度提高与反应时间延长,催化湿式氧化对医药废水TOC与COD去除率逐渐提高。与二级动力学方程拟合结果相比,一级动力学方程对2个体系处理医药废水的结果拟合程度较高。     

非热等离子体强化尿素-SCR脱除NOx

针对低温条件下尿素-SCR存在的尿素分解不完全以及脱硝效率低的问题,利用介质阻挡放电产生非热等离子体,并将其与同时具有催化尿素分解和催化NO_x还原活性的MnO_x/Al_2O_3催化剂相结合,考察了非热等离子体对于低温(100℃)下尿素催化分解制氨以及NH_3-SCR和尿素-SCR脱除NO_x的强化作用。结果表明:仅有催化作用时100℃下尿素难以分解,NH_3-SCR也仅能脱除23. 0%的NO_x。在催化床层内施加较低放电功率(约10 W)的非热等离子体既可促使尿素在低温下高效分解制氨,又可显著强化NH_3-SCR对于NO的脱除,并最终在MnO_x/Al_2O_3催化剂表面实现尿素-SCR高效脱除NO。