双功能钙基催化剂催化苯酚重整制氢实验研究

采用煅烧-水化法制备钙基载体CaO-C_(12)A_7,负载金属Ni和Ce,制备得到双功能钙基催化剂NiO/CaO-C_(12)A_7和NiO-CeO_2/CaOC_(12)A_7。选取苯酚作为焦油模拟物,在实验室固定床反应器中进行苯酚催化重整制氢实验研究,研究了反应温度、S/C比对产氢性能的影响以及不同温度下钙基吸附剂对CO2的吸附差异。结果表明:以C_(12)A_7作为CaO的载体,在显著提升比表面积的同时还能改善催化剂的机械强度;助剂CeO_2的添加对提升氢气产率具有一定促进作用,而对CO_2的吸附存在一定的抑制作用;随着反应温度的升高,H_2的相对浓度总体呈现先增后减的趋势,且CO_2的吸附效果在650～700℃范围内达到最佳;当以NiO-CeO_2/CaO-C_(12)A_7作为反应催化剂时,在反应温度为650℃,S/C比为3的条件下,实验效果达到最佳,此时H2的相对浓度和CO_2吸附量分别为73.09%、112 mg/g。     

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。     

生物质粉体燃烧炉实验研究

利用生物质微米燃料进行了粉体燃烧炉实验研究。在实验工况下,该燃烧炉能够稳定燃烧;当燃料/风量为250g/m3时,主燃室温度稳定在1150℃左右,最高可达1249℃,燃料燃烧充分,燃烧效果最佳;在最佳工况下,炉膛的温度场适宜,能够满足其工业化应用需要。     

椰子壳生物炭促进餐厨垃圾厌氧消化的响应面优化实验

主要研究了椰子壳生物炭添加对餐厨垃圾厌氧消化的影响,选取污泥接种量、初始pH值和生物炭添加量为主要影响因素,运用最陡爬坡实验确定参数水平,然后运用响应面法,以甲烷产率作为厌氧消化过程响应指标,优化椰子壳生物炭促进餐厨垃圾厌氧消化的工艺条件。结果表明:根据实验数据建立的二次多项式数学模型具有高度显著性(P<0.0001),决定系数R~2=0.9844,说明实验值和预测值之间具有很好的拟合度。通过数值优化得到最优条件分别为污泥接种20.98%,初始pH=7.05,生物炭添加量为22.14 g/L。在该条件下,餐厨垃圾甲烷产率的预测值为331.66 L/kg,实验值为326.15 L/kg,二者相对偏差为1.69%。     

La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂的制备及其对生物质热解特性的影响

采用共沉淀法制备了La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3纳米粉体,并通过XRD、SEM、TG-DTA等手段对所合成的样品进行了分析和表征.结果表明,采用碳酸铵作为共沉淀剂、聚乙二醇为分散剂,在600℃下煅烧6h可作为实验制备该催化剂粉体的最优条件.用实验室自制热解催化炉验证其对生物质热解的效果,实验结果表明,采用La0.5Ca0.5Ni0.5Fe0.5O3催化剂,生物质热解过程中焦油产量降低了12.4%,气体产率提高了14.0%,气体产物中一氧化碳、甲烷含量分别从33.8%和15.1%提高到了38.5%和18.4%,燃气的品质大大提升.     

新型负载型光催化剂的制备及其光催化活性研究

以硝酸钙和磷酸为原料,采用均匀沉淀法制备了羟基磷灰石(HAP);以HAP为载体,采用浸渍-提拉法制得负载型光催化剂TiO2／HAP,并用其对酸性媒介红B进行光催化氧化实验;探讨了HAP煅烧温度和TiO2负载量对TiO2／HAP光催化活性的影响,并利用XRD、FT—IR和TEM对载体及TiO2／HAP催化剂进行了表征。实验结果表明,煅烧温度、TiO2负载量对HAP吸附性能及催化活性有较大的影响;TiO2／HAP的催化活性明显优于TiO2／玻片的催化活性。     

松木屑化学链气化制备合成气实验

生物质能源的开发与利用有助于缓解日益严重的能源危机与环境污染。在生物质能源的利用中,生物质化学链气化技术展现了较好的发展前景。以来源广泛、经济友好的赤铁矿为载体,在小型流化床反应器中进行了生物质化学链气化制备合成气实验研究,研究了O/C、水蒸气流速、反应温度对合成气产率的影响,同时进行生物质焦油分析和循环实验。结果表明:在O/C为0.2,水蒸气流量为0.15 mL/min,反应器温度为850℃时,6 g松木屑CO、CH_4、H_2产量分别为2.43,0.77,1.4 L。XRD结果表明:在水蒸气存在的条件下,赤铁矿的还原受到抑制,Fe_2O_3只能被转化为Fe_3O_4;多次循环后,赤铁矿比表面积由2.63 m~2/g变为1.35 m~2/g;SEM分析多次循环的赤铁矿发现,氧载体颗粒表面烧结现象明显。     

脱水污泥/松木锯末水蒸气共气化研究

以城市污水处理厂机械脱水后的污泥(含水率约为80％)和松木锯末的混合物为原料,进行了共气化制取富氢燃气的研究.同时,采用热重分析(TGA)研究了混合样品的热失重特性,并在固定床反应器上考察了不同掺混比对燃气成分、燃气产量和碳转化率的影响.TGA结果表明,随着锯末掺混比的增加,样品的失重量、最大失重率及挥发分析出特性指数增大.在固定床反应器中,脱水污泥中的水分在高温条件下形成蒸气气氛,与产生的半焦发生了蒸气气化反应.实验结果表明,最佳掺混比为40％ ～ 60％,此时氢气含量、燃气产量、碳转化率分别为40％、0.70 m3· kg-1、64.1％.此外,借助BET和SEM对残余半焦的比表面积及表面形貌特征进行了分析.     

Ni/钙铝石催化剂对焦油模拟物甲苯的催化研究

以高温烧结法制备的钙铝石为载体,利用溶液浸渍法制备出Ni/钙铝石催化剂。以甲苯为生物质焦油模拟物,在N2气氛下研究Ni/钙铝石催化剂对甲苯催化裂解的性能。采用XRD、SEM、BET等分析手段对催化剂进行表征,然后在实验室自制固定床反应装置中考察了反应温度、镍负载量对催化产气成分、产氢量及甲苯转化率的影响。结果表明:随着反应温度的增加,甲苯转化率升高,产气量增加;较高温度下,增加镍负载量有利于提高产氢量。     

镍基催化剂的制备及其对垃圾气化产氢的催化活性

以陶粒为载体,采用常温浸渍法制备了负载型镍基催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)、BET、环境扫描电镜-能谱仪分析(ESEM-EDX)和元素分析等对其进行了表征,该催化剂BET表面积为101.3m2/g.活性组分NiO颗粒平均粒径约为2μm,均匀分散在载体表面.并在下吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化城市生活垃圾有机组分的实验来评价镍基催化剂的催化活性.结果表明,在镍基催化剂的作用下,H2和CO含量明显增加,H2含量最高达43.22%,CO2、CH4、C2H4和C2H6.平均含量降至1%以下.催化气化过程的产氢率远远高于气化过程,最高达19.9mol H2/kg,低温段催化气化的潜在产氢率高于气化过程,但高温段低于气化过程;高温有利于气化产气中H2和CO的生成,还可以促进CH4、C2H4和C2H6的分解.催化气化过程的焦油产率、灰渣产率明显低于气化过程,特别是焦油产率降至2%以下,而产气率则高于气化过程.