绿色环保矿用充填泡沫制备及影响因素研究

采用单因素试验研究了醛酚配比(mA/mB)、脲素和三聚氰胺对矿用充填树脂中残余单体质量分数的影响,分析了固化剂对泡沫中残余单体的影响。结果表明,随mA/mB增大,发泡树脂的黏度和固体质量分数增加,羟甲基指数先减小后趋于稳定;残余醛质量分数增大,残余酚质量分数减小。添加脲素后,树脂的黏度降低,固体质量分数和羟甲基指数增加,残余醛质量分数逐渐减小,残余酚质量分数略有增大;当添加三聚氰胺时,树脂的黏度、固体质量分数和羟甲基指数增加,残余醛和酚质量分数均有所减小。红外光谱分析结果表明,脲素与残余醛生成了新化合物,而羟甲基化三聚氰胺与酚形成亚甲基桥结构。经固化剂发泡后,泡沫中的残余单体质量分数明显减小。其中,有机-无机复合固化剂制备的泡沫的甲醛和苯酚质量分数最小。     

固化剂对矿用充填泡沫固化行为的影响

为提高泡沫的充填堵漏风效果,选取有机强酸A,有机磺酸B,无机强酸C等3种固化剂,通过测定泡沫的发泡时间、发泡温度、承压强度和氧指数等参数,分析不同组合固化剂对矿用充填泡沫固化行为的影响。结果表明:乳化时间、起泡时间和表干时间随固化剂用量的增加而明显缩短;泡沫的发泡倍数和发泡温度随固化剂用量的增加而增加;单独使用有机强酸A或有机磺酸B时,泡沫都存在不同程度的收缩,当添加较高量的无机强酸C时,泡沫的尺寸稳定性变好。当复合固化剂有机强酸A用量∶有机磺酸B用量∶无机强酸C用量=1.2∶1∶1时,泡沫的固化效果最优。     

Fe2+催化剂湿式催化氧化处理染料废水的试验研究

以活性炭固载Fe2+为催化剂,在微波反应器中进行湿式催化氧化反应,以单因子法考查亚甲基蓝的湿式催化氧化效果受反应时间、催化剂、H2O2、初始浓度、pH、微波功率条件影响的关系.确定了湿式氧化反应的最优化条件:Fe2+的固载量125 mg,30％H2O2用量10 mL,pH值3.8,功率380 W条件下微波加热10min,处理20 mg/L亚甲基蓝溶液100 mL,降解率超过95％.     

制浆废液中有机物资源利用研究

将马尾松KP法制浆过程中产生的废液的浓缩液与甲醛羟甲基化反应的产物,用三聚氰胺树脂进行接枝,制备出一种用于纸浆内添加的新型纸张增强剂.研究了羟甲基化和接枝反应的条件对纸张增强剂的性能及其对纸张物理性能的影响,并优化出反应条件.同时应用红外光谱、扫描电镜考察了纸张增强剂合成机理,证实了改性制浆废液中已经引入了羟甲基,羟甲基化制浆废液与三聚氰胺树脂之间已发生了缩合反应.结果表明,最佳羟甲基化反应条件为:制浆废液质量分数为50%,制浆废液与甲醛的质量比1∶0.2,温度70℃,时间2.5 h,pH值为11.最佳接枝工艺条件为:改性制浆废液质量分数为40%,三聚氰胺用量为改性制浆废液质量的20%,引发剂用量为三聚氰胺质量的5%,接枝反应温度70℃,接枝聚合的pH值为11.在以上条件下,增强剂用量为绝干纸浆的5%时,可使干纸断裂长提高28%,湿纸断裂长达干纸的24%.同时,制浆废液纸张增强剂颜色较深,更适用于对白度要求不高的本色浆产品.     

[HPMo][OTAC]2/SiO2的制备及其催化柴油氧化脱硫的研究

采用溶胶-凝胶法制备不同负载量的[HPMo][OTAC]2/SiO2,通过红外光谱、比表面积和孔结构分析对[HPMo][OTAC]2/SiO2进行表征,考察负载量、催化剂用量、氧化剂用量、反应温度和反应时间对模拟柴油脱硫效果的影响。结果表明,掺杂后的催化剂保持了Keggin结构,[HPMo][OTAC]2/SiO2在最佳反应条件下,苯并噻吩的脱除率达到48.3%,二苯并噻吩的脱除率达到67.2%。     

超临界水氧化法处理焦化废水

对超临界水氧化技术处理焦化废水进行了试验研究,以H2O2作为氧化剂,研究了氧化剂用量、反应温度、停留时间和压力等影响因素.试验结果表明H2O2用量的增加有利于污染物降解,但是当用量为理论用量1.6倍时,其影响已不明显.废水的CODCr,去除率随着反应温度、压力和停留时间的增大而提高.另外,在所有影响因素中反应温度是影响焦化废水降解的主要因素.试验确定了最适宜工艺条件为:H2O2用量为理论用量1.6倍,反应温度540℃,反应压力28MPa,反应时间大于120 s.在此工艺条件下,废水的CODCr,去除率达99.4%.     

Ru-Ni/ZrO2-Fe3 O4催化剂上甘油氢解制备1,2-丙二醇

采用浸渍法制备了Ru-Ni/ZrO_2-Fe_3O_4催化剂,优化了甘油氢解反应条件:Ru/Ni摩尔比,温度,H_2压力,时间以及催化剂用量。结果表明,在180℃,H_2压力3 MPa,反应时间8 h的条件下,甘油转化率和1,2-丙二醇选择性分别为94.76%和84.51%。     

Cu-ZnO/膨润土的制备及光催化降解甲基橙废水性能

以溶胶-凝胶法制备了Cu-Zn O/膨润土复合光催化剂,用XRD和FTIR对其结构进行了表征。以光催化降解甲基橙为探针反应,研究了焙烧温度、催化剂用量、反应时间、溶液p H值及光照条件等因素对光催化反应性能的影响。结果表明,在Cu-Zn O/膨润土中,Zn O主要为六方晶系结构,掺杂的Cu2+可能进入Zn O晶格取代了部分Zn2+,Zn O中的部分Zn2+进入了膨润土层间,置换出了部分Al3+,实现了与膨润土的复合。其中,550℃焙烧的Cu-Zn O/膨润土光催化性能最好,当催化剂投加量为1.5 g/L、紫外光照120 min、溶液p H值为6时,该催化剂对20 mg/L甲基橙的降解率高达99.25%。Cu的掺入拓宽了Zn O光谱响应范围,使得该催化剂在可见光或太阳光照下也表现出优良的光催化活性。此外,该催化剂沉降性好,易于回收,且再生回用5次后仍保持良好的光催化活性。     

2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺氧化合成热危险性研究

为研究2-氨基-23,-二甲基丁酰胺氧化合成的热危险性,采用差示扫描量热仪(DSC)测试2-氨基-2,3-二甲基丁腈和2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的热分解情况,采用反应量热仪(RC1)研究反应温度、双氧水滴加速度和氢氧化钠用量对反应的影响。研究结果显示,2-氨基-2,3-二甲基丁腈吸热热分解温度为149.5℃2,-氨基-2,3-二甲基丁酰胺表现为吸热和放热2段分解过程,吸热和放热分解温度分别为234.4℃和456℃。反应放热速率主要为加料控制,但是,存在一定的热累积。热失控体系最高温度(MTSR)低于2-氨基-23,-二甲基丁腈和2-氨基-23,-二甲基丁酰胺的分解温度,高于体系沸腾温度,在热失控的条件下,反应体系容易导致冲料危险;在优惠的工艺条件范围内,提高反应温度,延长滴加时间,可降低反应的MTSR,提高热转化率和反应安全性。     

矿用网式发泡器结构参数影响发泡性能规律实验研究

设计加工了一种新型矿用网式发泡器,针对网式发泡器在煤矿井下较大风压和水压条件下发泡倍数低的缺点,采用参数优化的方式对网式发泡器的发泡网层数、发泡网直径、发泡网间距、发泡网厚度以及泡沫除尘剂溶液出口距发泡网距离5个参数进行了优化实验。研究表明,随着发泡网层数和泡沫除尘剂溶液出口距发泡网距离的增大,发泡量呈现出先增大后减小的趋势;随着发泡网直径和发泡网厚度的减小,发泡倍数逐渐增大;随着发泡网间距增大,发泡量和发泡倍数逐渐增大后趋于稳定,优化后发泡器的发泡倍数可达53.57倍。     

考虑气体传输和应力耦合作用的页岩表观渗透率演化机理

为模拟页岩气抽采过程中孔隙压力对其吸附特性和渗透特性的影响,通过吸附及多孔弹性理论,建立考虑过剩吸附量的吸附模型,并进一步建立考虑气体传输影响的页岩表观渗透率模型,通过试验数据验证其合理性。结果表明,1)随孔隙压力逐渐升高,页岩过剩吸附量呈先快速增加后趋于平缓的变化趋势;随温度升高,其吸附量呈降低趋势。考虑过剩吸附量和温度修正的吸附模型计算结果与试验所测结果吻合较好,且能较好地反映不同温度下页岩过剩吸附量与孔隙压力的关系。2)页岩气体吸附过程中产生的基质膨胀变形量随孔隙压力升高而升高,且温度较低时的气体吸附变形量大于温度较高时的变形量。3)在有效应力恒定的条件下,CH₄和He的表观渗透率随努森数增大而减小。相同孔隙压力条件下,随有效应力升高CH4和He的表观渗透率均呈降低的趋势,且页岩表观渗透率对有效应力的敏感程度随孔隙压力升高而降低。相同有效应力条件下,充入He的页岩表观渗透率均大于充入CH4的页岩表观渗透率。4)构建考虑气体传输和应力耦合作用的页岩表观渗透率模型,模型计算的渗透率与实测值具有良好的一致性,能较好地表征不同外应力条件下的页岩表观渗透率演化规律。     

Thermal hazard assessment for synthesis of 3-methylpyridine-N-oxide

The exothermic oxidation of 3-methylpyridine with hydrogen peroxide was analyzed by Reaction Calorimeter (RC1e) in semi-batch operation. Heat releasing rate and heat conversion were studied at different operating conditions, such as reaction temperature, feeding rate, the amount of catalyst and so on. The thermal hazard assessment of the oxidation was derived from the calorimetric data, such as adiabatic temperature rise (ΔT_ad) and the maximum temperature of synthesis reaction (MTSR) in out of control conditions. Along with thermal decomposition of the product, the possibility of secondary decomposition under runaway conditions was analyzed by time to maximum rate (TMR_ad). Also, risk matrix was used to assess the risk of the reaction. Results indicated that with the increase of the reaction temperature, the reaction heat release rate increased, while reaction time and exotherm decreased. With the increase of feeding time, heat releasing rate decreased, but reaction time and exotherm increased. With the amount of the catalyst increased, heat releasing rate increased, reaction time decreased and exothermic heat increased. The risk matrix showed that when the reaction temperature was 70 °C, feeding time was 1 h, and the amount of catalyst was 10 g and 15 g, respectively, the reaction risk was high and must be reduced.     

金属矿山地表沉陷的可拓评价预警

针对金属矿山地表沉陷灾害的预警问题,应用可拓学理论,建立基于物元和关联函数的矿山沉陷评价预警模型。选取沉陷密度、沉陷面积率、断层密度、覆层强度指标、深厚比、下沉系数6个预警指标,划分4级预警模式。根据各指标特征建立关联函数并计算关联度,结合德尔菲-层次分析法确定指标权重。选取我国4个典型金属矿山开展模型验证,获得各矿山地表沉陷的预警等级,与矿山实际情况对比分析认为评价结果具有较好的可信度。该方法操作简单,结果直观,为金属矿山的地表沉陷预警提供了新的思路。     

钛酸纳米管的光催化性能研究

以Ti0_2(Degussa P25)和NaOH为原料,采用水热法制备钛酸纳米管.以亚甲基蓝溶液(Methylene Blue,简称MB)为模型污染物,研究水热反应条件对所制钛酸纳米管光催化性能的影响,以及钛酸纳米管加入量、溶液pH值和MB初始浓度等光催化反应条件对钛酸纳米管光催化性能的影响.研究表明:水热反应温度为150℃,反应时间为48 h制得的钛酸纳米管对MB的光催化效率最高;钛酸纳米管的加入量、溶液pH值和MB初始浓度等光催化反应条件对钛酸纳米管的光催化性能有较大影响.     

Feasibility of honeycomb monolith supported sugar catalyst to produce biodiesel from palm fatty acid distillate (PFAD)

Carbon coated monolith was prepared by sucrose solution 65 wt.% via dip-coating method. Sulfonation of incomplete carbonized carbon coated monolith was carried out in order to synthesize solid acid catalyst. The textural structure characteristics of the solid acid catalyst demonstrated a low surface area and pore volume. Palm fatty acid distillate (PFAD), a by-product of palm oil refineries, was utilized as oil source in biodiesel production. The esterification reaction subjected to different reaction conditions was performed by using the sulfonated carbon coated monolith as heterogeneous catalyst. The sulfonation process had been performed by using vapour of concentrated H₂SO₄ that was much easier and efficient than liquid phase sulfonation. Total acidity value of carbon coated monolith was measured for unsulfonated sample (0.5 mmol/g) and sulfonated sample (4.2 mmol/g). The effect of methanol/oil ratio, catalyst amount and reaction time were examined. The maximum methyl ester content was 89% at the optimum condition, i.e. methanol/oil molar ratio (15:1), catalyst amount (2.5 wt.% with respect to PFAD), reaction time (240 min) and temperature 80 °C. The sugar catalyst supported on the honeycomb monolith showed comparable reactivity compared with the sugar catalyst powder. However, the catalyst reusability studies showed decrease in FFA% conversion from 95.3% to 68.8% after four cycles as well as the total acidity of catalyst dropped from the value 4.2 to 3.1 mmol/g during these cycles. This might be likely due to the leaching out of SO₃H group from the sulfonated carbon coated monolith surface. The leaching of active species reached a plateau state after fourth cycle.     

潮湿巷道风流温度与湿度变化规律分析

通过对矿井风流与围岩热湿交换理论的研究,提出理论上更可靠的风流温、湿度计算方法,编制了模拟解算矿井风流与围岩热湿交换的计算机程序,解算出潮湿巷道风流温度及湿度的变化规律,并分析通风时间、湿度系数等参数对风流温度及湿度变化规律的影响;沿风流流动方向,风流温度及湿度不断增加;巷道风流温度及湿度随着通风时间的增加而不断减小,通风时间越长减小的幅度越小;围岩壁面湿度系数对风流温度及湿度的影响较大,其他参数不变时,壁面湿度系数越大,风流温度越小,风流湿度越大。     

磷矿浆催化氧化湿法脱硝研究

采用液相催化氧化NO_x的方法,通过磷矿浆中过渡金属离子的催化作用,达到净化电厂烟气中NO的目的。考察了烟气含氧量、吸收温度、磷矿浆固液比及气体流量对磷矿浆湿法脱硝的影响。结果表明,试验最佳条件为NO进口质量浓度670 mg/m~3、磷矿浆吸收温度25℃、固液比500 g/L、流量0.3 L/min、含氧量20%;优化条件下的磷矿浆脱除效率最高可达88.9%。随着磷矿浆湿法催化氧化脱硝反应的进行,p H值不断下降,导致磷矿浆逐渐失效,需补入新鲜矿浆,维持吸收液的p H值以保证良好脱硝率。     

ClO2杀灭拟柱孢藻过程中毒素释放行为与释放机理

试验考察了二氧化氯(ClO_2)杀灭拟柱孢藻过程中不同条件下柱孢藻毒素(CYN)随时间的释放规律,对释放量与时间数据进行曲线方程拟合,并以透射电镜观察不同反应时间拟柱孢藻细胞形态,对柱孢藻毒素的释放机理进行分析。结果表明,反应初期5 min内CYN释放率随时间延长快速提高,随后增长缓慢,30 min后趋于稳定。ClO_2投加量影响了CYN释放速率,1.0 mg/L ClO_2投加量时CYN释放率要高于0.5 mg/L和0.7 mg/L时,但在反应2 h后不同ClO_2投加量的CYN释放率趋于接近。拟柱孢藻初始浓度对CYN释放率的影响不明显。CYN释放率在酸性条件下高于中性和碱性条件。随反应温度升高,CYN释放率逐渐升高。各种反应条件下CYN释放量与反应时间的关系可以用曲线方程来表示。藻细胞形态随反应时间延长发生变化。ClO_2投加量增大,藻细胞结构的破坏程度加剧。在反应初期CYN释放是通过扩散作用而并非由细胞壁的破裂而致。     

阻挡放电联合金属氧化物催化降解H2S的研究

采用介质阻挡放电联合金属氧化物催化降解气态H2S,考察了单组分及复合金属氧化物催化剂、催化剂与低温等离子体结合方式对H2S及副产物O3去除性能的影响,分析了等离子体联合Mn复合金属氧化物催化降解H2S机理。结果表明,金属负载量相同条件下,电压低于22kV时,Mn复合金属氧化物对H2S的催化活性高于单组分Mn金属氧化物,催化活性及对O3的分解能力从大到小依次为:Ag+Mn、Cu+Mn、Fe+Mn、Mn。当电压为18 kV时,Ag+Mn、Cu+Mn、Fe+Mn复合催化剂分别比单组分Mn催化剂对H2S的去除效率提高了近10%、6%、4%。等离子体后催化区域中Mn催化剂催化氧化H2S的效率明显低于等离子体催化区域。Mn催化剂在等离子体后催化区域中能有效催化分解O3。随着电压的升高,Mn金属氧化物在等离子体后催化区域对H2S催化作用逐渐增强。在电压22 kV时,等离子体联合后催化比单独等离子体作用时,H2S去除效率提高了近11%。