整装催化转化器中CO氧化的数值模拟

研究整装催化转化器中CO氧化的起燃过程.建立了起燃过程数学模型,通过数值计算,分析和讨论了起燃过程中温度的变化,气流性质和催化剂性质各种参数对转化器起燃性能的影响.结果表明,在起燃过程中,壁温峰值的位置逐渐向催化剂入口处移动;固相导热系数在反应点火前后对壁温峰值位置的影响不同;增大CO浓度、增大气体流速、降低气体温度会延迟催化剂的起燃;缩短催化剂长度、增大孔密度有利于起燃.参数分析有助于反应器的设计和建模.     

煤样封闭耗氧试验及其参数测定分析

为确定数值模拟所需的煤氧化参数,介绍了测定煤耗氧速度常数和CO生成比率的常温煤样氧化封闭试验方法.测定数据的回归分析表明,煤样耗氧变化符合负指数函数衰减的一般规律.通过煤样氧化封闭试验,可获得与煤样状态同比条件下煤的耗氧速度、耗氧时生成CO比率和煤样氧化下限氧浓度等重要参数指标.试验验证了煤耗氧速度与环境空气中氧浓度成正比;提出了堆积煤样的体积耗氧速度常数新指标,其值可通过试验直接测定;给出了耗氧速度(量)与CO产生速度(量)的比例变化关系.本研究可为煤自燃过程模拟计算与自燃预测研究提供关键性基础参数.     

阻燃剂对聚乙烯垂直燃烧烟气成分的影响

本文采用烟气成分分析仪、垂直燃烧测试仪对添加几种不同类型阻燃剂的低密度聚乙烯进行实验研究,讨论了不同阻燃剂及其含量对PE燃烧烟气成分的影响.结果表明:PE中添加TBBA、ZB、Mg(OH)2和纯PE相比燃烧产生CO2浓度变小;含量相同时,TBBA、Mg(OH)2较ZB对PE燃烧生成CO2浓度影响大.含ZB、Mg(OH)2的PE燃烧生成CO浓度较纯PE燃烧生成CO浓度小,而添加TBBA对PE燃烧生成CO浓度影响与所添加份数有关.增大阻燃剂含量对抑制烟气中CO、CO2浓度来说并非越多越好.     

微生物吸附处理低浓度含铀废水的效能

生物吸附是目前处理低浓度含铀废水最有前途的方法之一.本文探讨了不同种类微生物的来源及其对铀的吸附效能.分析了生物吸附过程的影响因素和吸附机理.细菌、放线菌、真菌和藻类对铀的吸附能力依次递减,pH值、菌种预处理、共存离子和金属初始浓度是生物吸附的主要影响因素;微生物的细胞结构在生物吸附过程中发挥了重要的作用,静电吸附、酶促反应、无机微沉淀和氧化还原等是生物吸附的主要机理.最后预测了生物吸附处理低浓度含铀废水的研究方向.     

生物接触氧化法及其研究进展

综述了生物接触氧化法的发展历程、工作原理、技术特点和影响生物接触氧化法处理效果的主要因素,以及生物接触氧化法在填料选型、生活污水、工业废水以及微污染水源水处理领域的研究应用,提出了发展方向。     

五氯苯酚的降解研究进展

综述了近年来我国在五氯苯酚(PCP)降解研究中取得的进展,并对五氯苯酚的化学与生物降解法进行了评述.在化学降解法中着重讨论了光催化降解和辐射降解,对比了常用光催化技术(UV,UV/H2O2,UV/H2O2/Fe(Ⅱ/Ⅲ),UV/TiO2)和辐射技术对PCP的降解效率及其影响因素,分析了其降解产物和降解机理.化学降解主要为自由基氧化降解,五氯苯酚在HO·、·O2-等自由基作用下,逐步脱氯生成多酚或醌,然后开环矿化.在微生物降解法中,综述了降解PCP微生物的筛选,论述了PCP在好氧和厌氧条件下的降解过程.五氯苯酚的生物降解路径为:好氧条件下,五氯苯酚在氢氧化酶作用下,被氧化生成氯代醌,并逐步脱去所有的氯原子,生成苯酚后开环;在厌氧和缺氧条件下,五氯苯酚还原脱氯,在得到电子的同时,脱掉一个氯取代基,最终矿化为CH4和CO2.PCP的降解研究对讨论其在环境中的迁移、转化以及含酚废水的处理具有重要意义.     

超临界水氧化五氯硝基苯生产废水的研究

在间歇式反应器中进行超临界水氧化五氯硝基苯生产废水试验.采用3因素3水平正交试验设计法,判断影响氧化处理效果的主次顺序为温度、压力、时间,并得到最佳工艺条件为反应温度500 ℃、反应压力28 MPa、停留时间30 s.进行单因素试验,考察了反应温度、压强两个主要因素对氧化效果的影响,温度升高和压强增大都有利于污染物去除.单因素试验结果表明,SCWO处理后出水水质达到国家规定的<污水综合排放标准>中的1级标准,验证了该最佳工艺条件的合理性.进行了均相催化和非均相催化超临界水氧化试验.结果表明,催化剂的加入可以显著提高COD的去除率.非均相催化剂中,采用TiO2/ZnO双金属组合催化氧化的效率高于单一金属,均相催化剂Zn(NO3)2和Fe(NO3)3的催化效率相差无几,且都高于Cu(NO3)2催化效率,Na2CO3的催化效果最高.     

碱对含油污泥超临界水氧化的影响研究

在间歇反应釜中进行含油污泥超临界水氧化试验,反应压力为25 MPa,反应温度为390～450 ℃,反应时间为1～10 min条件下,研究添加Na2CO3和NaHCO3对含油污泥超临界水氧化的影响.结果表明,添加Na2CO3和NaHCO3均有利于COD的去除,且NaHCO3的处理效果优于Na2CO3.NaHCO3的适宜添加质量浓度为100 mg/L,且低温下的处理效果优于高温,而高温甚至起到了抑制作用.在390 ℃、25 MPa、NaHCO3添加质量浓度100 mg/L、过氧量427%条件下,反应5 min后含油污泥的COD去除率达86%,比添加前提高了10.7%,同时也降低了中间产物CO和醋酸的收率.本研究为开发超临界水氧化含油污泥无害化处理新技术和新方法提供了参考.     

高铁锌焙砂还原焙烧-酸性浸出选择性分离铁锌研究

传统湿法炼锌中的氧化焙烧阶段产生大量铁酸锌,在常规条件下铁酸锌难以溶出,不利于铁锌的分离和回收.铁酸锌的生成导致后续沉铁工序复杂,渣量大,既浪费了锌铁资源又污染环境.提出了一种新的还原焙烧方法,使高铁锌焙砂中的铁酸锌选择性分解为氧化锌和磁性氧化铁.以北京某锌冶炼厂的锌焙砂为研究对象,研究铁酸锌选择性分解为氧化锌和磁性氧化铁过程中的变化规律,寻找最佳还原焙烧条件.采用化学分析法和XRD检测技术研究了锌焙砂还原焙烧过程中焙烧温度、焙烧时间、CO体积分数和CO/CO2配比等网素对亚铁生成量、可溶锌率及锌浸出率的影响.结果表明,在750℃、CO体积分数为4％、CO/(CO+ CO2)体积比为20％、焙烧60 min的焙烧条件,以及浸出酸度为150 g/L H2SO4、液固比为15∶1、转速为500 r/min、30℃的浸出条件下,锌的浸出率为93.24％,实现了铁锌的有效分离.     

掺硼金刚石膜电极电化学氧化双酚A的影响因素及机理研究

采用响应曲面法系统研究了掺硼金刚石(Boron-doped Diamond,BDD)膜电极电化学氧化双酚A (BisphenolA,BPA)的影响因素及含氯副产物的生成。结果表明,电流密度是影响降解速率常数(k)和氯离子消耗量(Δc(Cl-))的最主要因素。以BPA有效降解的同时生成较少量的含氯副产物为标准,通过响应曲面法计算得到的最优反应条件为:对0. 06 mmol/L BPA、40 mmol/L NaCl(pH=8)的溶液,当电流密度为15 mA/cm2时,k为0. 318 min-1,Δc(Cl-)仅为3. 55 mmol/L。BDD电极电解不仅生成了高浓度的高氯酸盐,还生成了1,1,2,2-四氯乙烷、2,3,4,6-四氯苯酚和五氯苯酚等仅在BDD体系中被检测到的含氯有机副产物。综上,经BDD电极电化学氧化处理后尽管整个BPA溶液的毒性明显降低,但还需特别关注反应过程中生成的含氯副产物。     

风浪流影响下的船舶废气排放测度模型研究

船舶速度是船舶废气排放量计算的重要影响因子。为更加准确地测度船舶废气排放量,考虑海洋环境场对船舶速度的影响,分析了风、浪、流影响下的船舶运动,利用获取的实时风、浪、流信息对船舶AIS提供的航速进行修正,在此基础上建立了风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型,并介绍了船舶引擎功率的估算方法,以及排放因子和负荷因子的确定。最后,选取某散货船和客滚船的两个航次,分别采用传统模型和风、浪、流影响下的船舶废气排放计算模型进行计算,以CO2排放量反推油耗,并计算其与实际油耗的误差,结果表明,与传统模型计算结果相比,基于风、浪、流影响下的船舶废气排放测度模型得到的误差均有所减小,分别减小16.90%、18.60%、21.59%、21.94%,验证了模型的有效性。     

不同粒径易自燃煤常温氧化实验研究*

为探究易自燃煤在常温条件下的氧化特性,自行设计煤常温封闭氧化实验装置,采用实验研究与回归分析2种方法,分析易自燃煤发生氧化反应的气体变化过程,探究3种粒径煤样在20 ℃有限空间内的耗氧与产气特征。结果表明:易自燃煤样在16 d常温封闭氧化过程中,容器内O2体积浓度呈指数衰减、CO和CO2体积浓度呈指数增长的变化规律;在0.06~0.83 mm范围内,粒径越大,易自燃煤耗氧速率越大,CO和CO2产生速率则先增大后减小;介于中间的粒径为0.13~0.25 mm易自燃煤氧化反应最强烈,更容易发生氧化。研究结果对揭示生产环境温度下煤粒粒径对煤自燃的影响有一定的意义。     

安徽省工业化石能源消费碳排放研究

按不同化石能源品种的消费量估算安徽省2004—2014年CO2排放量,分析该省工业行业能源消费量及化石能源消费碳排放量的变化规律。在此基础上,采用等维灰数递补动态GM(1,1)预测模型预测3种发展情景下2030年安徽省工业化石能源消费碳排放量。结果表明:安徽省工业化石能源消费CO2排放量由2004年的1.64亿t上升到2014年的4.25亿t;到2030年,在基准情景、低碳情景和强化低碳情景下将分别达到7.51亿t、6.06亿t和4.91亿t。     

铁路沿线供暖用低温空气源热泵热力性能对比研究

我国北方铁路沿线站段冬季采暖主要以燃煤锅炉为主,随着冬季雾霾现象日益严重,采用空气源热泵作为北方铁路沿线传统燃煤锅炉供暖的替代方式,对于减少能源消耗、改善大气环境具有重要意义。研究跨临界CO2热回收热泵和回热循环热泵系统2种低温空气源热泵系统,对其热力性能进行了实验和对比分析。结果表明,当环境温度不变时,随着供水温度由45℃升高至55℃,跨临界CO2热回收热泵制热量和COP均升高;随着供水温度由45℃升高至50℃,回热循环热泵制热量和COP均逐渐降低。当供水温度低于50℃时,回热循环热泵COP高于跨临界CO2热回收热泵,回热循环热泵系统的节能效果更为显著;当供水温度超过50℃时,跨临界CO2热回收热泵的性能更优。在低温环境条件下,跨临界CO2热回收热泵系统能够提供更高的供水温度,并有效提升空气源热泵的制热性能,结合我国北方铁路沿线站段的供暖需求和气候条件,提出相较于回热循环热泵系统,跨临界CO2热回收热泵系统的适用性和热力性能更为优越。     

应对气候变化——二氧化碳捕集与封存

全球气候变化问题日益严重,CO2捕集与封存(CCS)技术被看作是最有发展前景的解决该问题的技术之一。CCS技术主要包括3个环节:CO2捕集,运输和封存。首先介绍了CO2捕集技术,该技术按工艺主要分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、燃烧后捕集和化学链燃烧捕集。随后介绍了CO2封存技术,该技术按封存地点可分为地质封存和海洋封存。在众多的CO2封存技术中,CO2强化采油技术由于其较高的经济效益近年来得到广泛应用。从国外、国内两个层面详细介绍了该技术的发展情况。     

生物氧化提金废物安全治理

随着人们对黄金需求量的增加,黄金的生产规模在不断地扩大,我国易处理的金矿资源日渐减少,人们逐渐把眼光转向难处理的金矿,同时给人类带来的环境污染日趋严重,开发无污染或少污染的选冶新技术及如何安全环保的处理提金产生的废物,越来越受到广大从事黄金提取科技工作者的关注。生物氧化提金工艺的出现解决了此问题。生物氧化法具有投资少,金的回收率高,工艺操作简单,不污染环境等优点,此方法已成为开发难处理低品位金矿石的主要方法。我国自2000年开始投入使用,近几年,它的发展在中国相当迅速。本文介绍了我国新疆金铬矿业有限公司的生物氧化提金工艺及环废物处理情况,概述了其他提金废物处理的进展,旨在促进我国生物氧化提金清洁提取技术的发展。     

海基硬岩矿床的安全开采技术研究

给出海基硬岩矿床开采的概念,分析海基硬岩矿床开采与一般陆地矿床开采的不同之处;综述世界范围内海基硬岩矿床开采所使用的开拓方法与采矿方法,通过对海基矿床上覆岩层的完整性掌握、矿床埋深、防水岩柱厚度的分析研究了海基硬岩矿床开采的可行性。结合我国三山岛海底金矿的开采经验,研究开采过程中的工程灾害及灾害的产生机理;提出要通过加强海底矿床上覆岩层的地质勘察、合理留设防水岩柱、加强岩层移动监控、渗水点的定时监测、作好充填接顶等措施来防止海水溃井,同时也对井内防治水害、长距离矿井通风等问题给出了治理措施。     

基于CFD的深水钻井溢油事故定量风险评估

针对深水钻井作业过程中的井喷溢油问题,基于计算流体力学(CFD)方法,通过UDF函数给定海流流剖面、波浪入口边界条件和海水静压分布情况,结合标准k-ε方程,采用VOF模型实现对油、气、水三相自由面的追踪,建立了溢油扩散事故数值仿真模型,评估深水条件下溢油扩散危害区域,研究海流流速、溢油量对原油扩散的影响。结果表明,海流流速和溢油量是原油扩散行为和危害区域分布范围的重要影响因素。     

煤低温恒温氧化过程反应特性的试验研究

为进一步揭示煤低温氧化机理、指导煤矿安全开采过程中的煤自燃火灾防治工作,根据CO,CO2是煤低温氧化的主要气体产物这一反应特性,同时CO是判断煤自燃程度的重要指标性气体这一工程实际,采用恒温试验方法研究某烟煤在30℃,50℃和70℃解吸附和解吸附后再氧化过程中的CO,CO2气体产物的产生特性。研究结果表明,新鲜煤中就存大量活泼的络合物,并且这种络合物在高于常温的情况下就可以自身发生分解,产生的主要气体产物为CO2,在较高的温度下,CO的生成量才逐渐增加;在煤的低温氧化阶段,煤与氧气发生的化学反应并不强烈,气体产物CO和CO2主要由络合物分解产生。因此,在煤自燃火灾防治时要及时控制煤在低温情况下,由于络合物分解放热而使煤温逐渐升高从而导致自燃发生。     

煤自燃发火潜伏期不同温度下耗氧特性的研究

为了探究地层温度的升高对采空区自燃倾向性的影响,对处于自燃潜伏期的煤展开耗氧特性和CO释放特性的研究。通过对长平矿3#煤分别进行20~60℃的封闭耗氧实验,得到了自燃潜伏期不同温度下煤的氧浓度以及CO浓度随时间变化的曲线。对氧浓度变化曲线和CO浓度变化曲线进行拟合分析得到了不同温度下煤的氧气消耗和CO生成速度,同时得到了氧浓度衰减系数和CO浓度增长系数。封闭耗氧实验结果表明:从20~60℃氧气消耗速度逐渐增大并且氧浓度衰减系数呈指数增长,CO浓度增长系数也逐渐增大并且同样呈指数增长,煤的窒熄带氧浓度临界值从20~60℃逐渐由16.8%降低到12.4%。为探究不同温度下采空区煤的自燃发火危险性,将封闭耗氧实验结果的参数应用到采空区CFD数值模拟仿真中,模拟得到随着温度升高采空区窒熄带临界氧浓度位置由200 m增长到380 m。结果表明:常温下不易自燃的煤在较高的环境温度下表现出了较强的氧气消耗和CO释放能力,并且采空区自然氧化带随着温度的升高动态变宽,增大了采空区的自燃发火危险性。