基于响应曲面法的遗煤自燃分析与研究*

为研究高瓦斯易自燃煤层不同供风量、高抽巷抽采流量、低抽巷抽采流量3因素对采空区自燃“三带”分布影响规律，选取阳煤五矿8406工作面为研究对象，在数值模拟研究基础上，采用Design Expert软件进行Box Behnken试验设计，构建采空区氧化升温带宽度在3因素、3水平条件下的二次回归响应曲面模型，并对不同条件下采空区氧化升温带宽度进行预测与分析。结果表明:二次回归方程P值为0.001 6，预测模型显著，模型的失拟项为0.606 3，不显著，回归方程具有统计学意义；当供风量为1 500~2 000 m3/min，低抽流量为450~650 m3/min，高抽流量为100~200 m3/min时，对氧化升温带宽度一次项重要度排序为C（高抽巷抽采流量）>A（供风量）>B（低抽巷抽采流量），二次项重要度排序为AC（供风量和高抽巷抽采流量）>AB（供风量和低抽巷抽采流量）>BC（低抽巷抽采流量和高抽巷抽采流量），且AB,AC,BC之间均无交互作用。     

肥煤自燃全过程热动力学特征参数研究

实验测定了林西矿肥煤样品30~900℃煤自燃全过程热动力学特征参数,得出:TG/DTG曲线显示煤样DTG初始临界温度45℃,干裂温度122℃,活性温度195℃,增速温度265℃,质量极大值温度342℃,着火温度465℃,最大热失重速率温度515℃和燃尽温度690℃;DSC曲线显示,煤样初始放热温度60℃、最大热释放速率温度511℃。结合TG-DTG-DSC曲线综合分析可知,煤温达到510℃左右时煤样反应最剧烈。由煤自燃标志气体测定实验系统得出:煤温130℃后CO,CO 2释放量迅速增加,210℃增加速度下降;CH 4,C 2 H 6含量变化具有规律性且两者变化相近;C 2 H 4出现温度为130℃;C 2 H 4/C 2 H 6比值在190~350℃有较强的规律性,呈上升趋势且上升速度较快;350℃之后,CH 4,C 2 H 6,C 2 H 4体积分数均开始急剧增大;C 2 H 4/CO与C 2 H 4/CO 2变化趋势大致相同,在130~350℃时缓慢增长,达到350℃后比值呈指数形式上升。经拟合曲线,得到活化能的3个突变点温度:70,180,220℃,其中180℃与交叉点温度相吻合。通过以上研究,得到了肥煤自燃全过程的热力学特征参数,为实际生产中防治煤自燃提供了理论依据。     

钙钛矿型催化剂催化湿式氧化处理煤气化废水纳滤浓缩液

采用溶胶-凝胶法制备了Mn掺杂钙钛矿型催化剂LaFexMn1-xO3，并以其为催化剂催化湿式双氧水氧化处理煤气化废水纳滤浓缩液。采用XRD，SEM，FTIR技术对催化剂进行了表征。表征结果显示：制备的催化剂均具有标准的钙钛矿型结构，其中，LaFe0.9Mn0.1O3的结构稳定，比表面积大。实验结果表明：制备的催化剂中LaFe0.9Mn0.1O3的催化活性最高，且稳定性好，连续使用5次后催化活性未见明显减弱；在H2O2投加量3.0 g/L、n（H2O2）∶n（LaFe0.9Mn0.1O3）=12∶1、反应温度160 ℃、反应压力1 MPa、浓缩液pH 3、反应时间60 min的最优条件下，COD、UV254和TOC的去除率分别达到80.9%、95.2%和68.0%，BOD5/COD由0.02提升至0.40，可生化性大幅提高。     

微波强化CWPO工艺CuO_x-CeO_2/GAC催化剂的制备及其对二甲亚砜的降解

以颗粒活性炭(GAC)为载体、铜为活性组分、铈为助剂组分、草酸钠为沉淀剂,采用浸渍焙烧法制得CuO_x-CeO_2/GAC催化剂。以H_2O_2为氧化剂,微波强化催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理二甲亚砜(DMSO)初始质量浓度为1 000 mg/L的废水,处理3 min后DMSO去除率达93.8%。催化剂第7次使用时DMSO去除率仍保持在75%以上。初始废水pH在3~9范围内,DMSO去除率均在85%以上。助剂Ce的加入提高了催化剂表面活性组分的分散性和稳定性,使催化剂的活性稳定性和使用寿命显著提高。     

CeO2/TiO2纳米管催化剂脱硝性能研究

利用废气中本身含有的CO催化还原烟气中的NO_x,可以实现以废治废。采用TiO₂纳米管负载CeO₂,制备CeO₂/TiO₂纳米管催化剂,并对其进行了SEM表征及影响因素实验。实验结果表明：在n（Ce）∶n（Ti）=3∶7、焙烧温度500 ℃、焙烧时间3 h时制备的CeO₂/TiO₂纳米管催化剂形貌较好,表面颗粒分布相对均匀;反应温度400~600 ℃时NO脱除率达98%;该催化剂具有一定的抗氧性能;当n（SO₂）∶n（NO）=（1∶2）~（2∶1）时,NO脱除率仍然在95%以上。     

预氧化聚丙烯腈/g-C3N4光催化降解罗丹明B

以聚丙烯腈(PAN)和g-C_3N_4为原料,采用超声波辅助分散的溶液浸渍法及煅烧法制备了具有共轭结构的预氧化聚丙烯腈/g-C_3N_4复合光催化剂(CPAN/g-C_3N_4),采用XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS、EIS等技术对光催化剂进行了表征,考察了CPAN/g-C_3N_4对罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解性能。结果表明:CPAN与g-C_3N_4具有良好的协同作用,使g-C_3N_4片状结构堆叠体颗粒显著减小,明显增强了光催化剂在全部光谱范围内的光吸收,有效提高了光生电子-空穴分离效率;在PAN与g-C_3N_4质量比为1∶200、煅烧温度250 ℃、煅烧时间1 h条件下所制备的CPAN/g-C_3N_4光催化活性最高,且具有良好的光催化活性稳定性。超氧自由基和光生空穴为CPAN/g-C_3N_4复合光催化剂光降解罗丹明B的主要活性物种。     

北京地区PM10与秸秆燃烧排放单颗粒对比分析

采用场发射带能谱扫描电镜(FESEM/EDS)法分析北京怀柔地区PM₁₀与秸秆燃烧排放颗粒的形貌特征和成分差异。结果显示:秸秆燃烧后排放颗粒物多为大粒径颗粒,成分上都含S、Cl和K元素。含有生物质燃烧标志元素K的PM₁₀颗粒物多为含Si、Al和Na元素的燃煤飞灰和矿物颗粒,与秸秆燃烧排放颗粒组成化学元素差异明显。据此推断,北京区域PM₁₀受秸秆燃烧排放影响相对较弱,化石燃料燃烧来源影响仍然显著。     

CePO4-TiO2固溶体的NH3-SCR活性

采用共沉淀法合成了不同Ce与Ti摩尔比的CePO₄-TiO₂复合材料,利用XRD、TEM、NH₃-TPD和H₂-TPR技术对其物理化学性质进行了表征,并对其NH₃-SCR活性进行了评价。实验结果表明：随着CePO₄含量的增加,催化剂的活性提高;当Ce与Ti的摩尔比为8:2时催化剂的活性最高,230 ℃的NO转化率达到100%,且具有更广的温度窗口,优于纯CePO₄。表征结果显示,CePO₄与TiO₂形成固溶体后,颗粒尺寸较为均匀,强酸位的数量增多,氧化还原性能提升,从而提高了催化剂的SCR反应活性,同时改善了其抗水抗硫性能。     

汽车用聚合物材料火灾燃烧特性研究

为研究车用聚合物材料的燃烧特性，并对材料的火灾危险性进行全方位的评估，采用锥形量热仪，对汽车上常用的ABS，PP-PVC，PVC革-无纺毡以及无纺布-PVC聚合物材料进行分析表征，测得点燃时间、热释放速率、总热释放量、质量损失速率、烟气生成速率等参数。结果表明:ABS材料的点燃危险性相对最低，PVC革-无纺毡材料相对最高；随热辐射强度的增加，各样品的热释放速率和烟气生成速率明显加快；结合热释放速率峰值、均值和总热释放量可知，无纺布-PVC材料的热危险性相对最低；结合烟气生成速率和总烟释放量可知，ABS材料的发烟危害性相对最高，无纺布-PVC的相对最低；综合比较各样品的FGI和FPI值，安全等级由高到低依次为ABS，PP-PVC，PVC革-无纺毡，无纺布-PVC。     

不同煤层煤氧化自燃性实验分析

为研究不同煤层煤自然发火特征的异同性及规律，以淮南矿区1号、3号、6号、13号煤层为研究对象，通过自然发火实验，对不同煤层煤的自然发火期周期、煤样70℃时放热强度和R70值进行分析。研究结果表明:4个不同煤层煤样自燃性由强到弱依次为:3煤>6煤>1煤>13煤；变质程度相近的4个煤层，3煤自然发火期最短，这与煤体中硫分和水分含量高有关；13煤变质程度较高，且前期放热强度、耗氧速率增长缓慢，其自燃性较弱；4个不同煤层煤的耗氧速率、CO，CO2产生率，以及C2H4/C2H6值随煤温升高具有相似的变化规律；煤中CH4气体大量解吸出现于煤温60℃之前，煤中灰分在80~120℃开始逐渐吸热融化，解析和融化均会抑制煤氧接触并且减小煤氧反应放热总量。