金属改性Pd/Al_2O_3对煤矿乏风催化氧化性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷为基体的Pd/Al_2O_3催化剂,通过负载不同金属(M:Ce、Ni、Ba、Mg、Fe、La和Mn)氧化物进行改性,研究煤矿乏风中甲烷的催化氧化反应机理。结果表明,不同金属氧化物负载下M-Pd/Al_2O_3晶相存在明显差异,Ni和Mg的负载阻止了Al_2O_3高温下向稳定的α-Al_2O_3相态转变,Ni和Mg添加与Al_2O_3形成NiAl_2O_4和MgAl_2O_4能有效地提高催化剂的低温催化活性和高温热稳定性;PdO_2比PdO催化活性更高,Ni和Mg的负载能维持PdO_2相态存在,减弱PdO_2烧结发生和促进Pd的均匀分布;Ni、Mg氧化物改性Pd/Al_2O_3催化剂催化氧化煤矿乏风,具有良好的应用前景。     

O2/CO2工况下回转窑和分解炉内煤粉燃烧的数值模拟及可靠性验证

为研究O_2/CO_2烟气循环煅烧水泥技术实现CO_2和NOx减排的可行性,采用数值模拟的方法对某2 500 t·d~(-1)回转窑和分解炉模型进行了21%O_2/79%CO_2助燃氛围下煤粉燃烧的研究,对比分析了O_2/CO_2助燃工况下与空气助燃工况下回转窑、分解炉的模拟结果,并通过实验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:与空气助燃工况下相比,O_2/CO_2助燃工况下回转窑、分解炉的煤粉燃尽率分别为92.41%、91.15%,下降了3.06%、3.51%;分解炉出口处生料分解率为90.54%,下降了2.90%,仍满足生产需求;O_2/CO_2助燃工况下回转窑、分解炉的NO排放量明显下降,脱硝率分别为74.47%、11.80%;烟气中CO_2体积分数从32.23%增加到95.35%,通过简单的处理就可以实现C捕获。上述研究结果为O_2/CO_2烟气循环煅烧水泥技术的推广应用提供了参考。     

Mo掺入CeO_2/Al_2O_3选择性催化还原NO动力学研究

采用共混法制备不同系列Mo掺入催化剂(CeMo_xO_y/Al_2O_3),研究了Mo掺入对CeO_2/Al_2O_3选择性催化还原NO活性的优化,考察了内外扩散对脱硝性能的影响,并计算得出反应活化能,从动力学角度考察了Mo掺入对脱硝活性反应速率的影响。结果表明,Al/Ce/Mo元素摩尔比为5∶1∶0.15,空速为7 200 h-1,煅烧温度为550℃时,催化剂在250~425℃内脱出NO_x效率均大于90%;催化剂平均粒径小于40目时,空速大于105h-1时,内外扩散的影响可以忽略不计,CeMo_xO_y/Al_2O_3催化反应为一级反应,其中NH_3和O_2反应级数近似为0级。Ce Mo0.15Oy/Al_2O_3活化能为36.57 k J·mol-1,Mo的添加有效的减小了催化剂的表观反应活化能,增加了反应速率,提高了催化活性。     

半干法烧结烟气脱硫灰的氧化改性

半干法烧结烟气脱硫灰中含有大量CaSO_3,而CaSO_3对于脱硫灰的稳定性具有重要影响,限制了脱硫灰的处理和综合利用。为了解决该问题,采用低温静态氧化改性实验和高温动态焙烧改性实验,在掺加和不掺加催化剂条件下,对含CaSO_3的脱硫灰进行了氧化改性研究,并结合热重实验考察了半干法烧结烟气脱硫灰中CaSO_3的高温动态氧化改性效果。结果表明,在低温为45、75和90℃时,掺入不同催化剂对半干法烧结烟气脱硫灰中CaSO_3进行氧化改性2 h,效果依次为:MnO_2Fe_2O_3不掺催化剂V_2O_5,且CaSO_3的氧化率均低于2.2%;在不掺催化剂的条件下,在350℃以上焙烧30~60 min,CaSO_3的氧化率均可达到85%以上。结合热重分析结果发现,选择合适的焙烧温度和时间对提高CaSO_3的氧化率有重要作用。     

不同材料对高As污泥中As的固定效果

针对制酸行业产生的高砷(As)污泥浸出毒性过高且难处理的问题,选择典型无机硫化物、含钙材料、含铁或铝材料(Fe~0、铁盐、Fe_2O_3/Al_2O_3)对高As污泥进行固定化,采用醋酸(TCLP)、H_2SO_4-HNO_3和H_2O_3种浸提法评估了各材料对As的固定效果;考察了固定化对污泥中As结合态和价态分布的影响,筛选最佳固定化材料,进行联合水泥固化。结果表明,FeCl_3固化As的效果最好,3种浸提法评估的固砷率分别为86.01%、42.02%、 58.87%。FeCl_3和Fe~0处理能够促进污泥As向固定态转化,非专性和专性吸附态占比分别降低了80.60%和38.13%。FeCl_3促进非专性和专性吸附态向结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态和残渣态转化。CaO、Fe~0、FeSO_4·7H_2O、Fe(NO_3)_3·9H_2O、FeCl_3和Fe_2O_(12)S_3处理对As(Ⅲ)具有一定的氧化作用。FeCl_3处理后,As(Ⅲ)占比由77.14%降为19.72%。Fe(OH)_3、Fe_2O_3和Al_2O_3处理对As(Ⅲ)的氧化性不明显,Na_2S·9H_2O处理使As(Ⅲ)占比升至85.84%。随FeCl_3、水泥和两者配伍材料投加量的增加,在3种方法中,污泥中As的浸出量均明显降低,单一FeCl_3和配伍固砷效果均优于水泥;水泥配伍比≥100%时的固砷效果优于单一FeCl_3;250%FeCl_3+125%水泥可使3种方法中浸出砷浓度降至最低,分别为113.81、399.28、347.27 mg·L~(-1),固砷率均高于97%。本研究结果可为高As污泥的固定化提供参考。供参考。     

不同晶型MnOx催化还原NO活性研究

为研究低温烟气脱硝的高效选择性催化还原(SCR)催化剂的催化活性,采用湿式浸渍法制备了以γ-Al_2O_3为载体、以MnO_x为活性组分的系列MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET多分子层吸附模型等测试方法对催化剂进行表征,分析Mn负载量对MnO_x晶型、形貌及催化剂比表面积的影响,并进行催化还原NO实验,通过脱硝效率反映不同MnO_x晶型时催化剂的脱硝特性。结果表明,Mn负载量对MnO_x的晶型和形貌产生明显影响。Mn负载量低于0.4mmol/g时,无法形成明显晶核;Mn负载量为0.8mmol/g时,形成球状_β-MnO_2;Mn负载量为1.2mmol/g时,形成棒状α-MnO_2。球状_β-MnO_2提高了MnO_x/γ-Al_2O_3比表面积,含球状_β-MnO_2的MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂具有最优的催化还原NO活性,175℃条件下达到84%左右的脱硝效率。H_2O(气态,下同)和SO~3 _2的存在对催化剂脱硝性能产生影响,分别持续通入600mg/mSO_2、6.000%(体积分数)H_2O 480min,脱硝效率分别下降约14百分点和10百分点。     

电冶铝废阴极碳块的处理

氟中毒是危及全身的慢性疾患。含氟废阴极碳块由石墨、NaF、β—Al_2O_3和少许 CaF_2所组成。NaF 易被水所浸出,当用石灰乳直接浸出时转化为 CaF_2和 NaOH 溶液。工业实践证明,以废碳块替代无烟煤作还原剂用于 Al_2O_3生产,收到了强化还原、提高 Al_2O_3溶出率的效果,每年经济收益24.6万元。     

煤基活性炭表面改性对稀土负载型CeO_2/AC低温脱硝性能的影响

以煤基活性炭(AC)为载体,在不同温度下分别采用空气热氧化和硝酸浸渍对其进行预氧化表面改性处理,然后将稀土金属Ce3+负载在预氧化改性后的活性炭载体上,经煅烧而制得改性Ce O2/AC低温SCR脱硝剂。并采用N2等温吸附脱附测试、X射线光电子能谱等表征手段考察了2种不同预氧化改性方式对基炭孔结构和表面物化性质的影响。同时研究了不同预氧化方式、稀土负载量、煅烧温度对脱硝剂的低温脱硝性能的影响。结果表明:空气热氧化预处理的AC相对于原炭而言,比表面积没有明显损失,且基炭表面官能团得到了明显丰富;而经硝酸氧化的活性炭,比表面积有明显下降。制备Ce O2/AC低温脱硝剂的最佳工艺为:在350?C下,采用空气热氧化预处理,稀土负载量为5%(质量分数),500?C N2保护煅烧温度下,所得到的Ce O2/AC脱硝剂具有最佳低温脱硝活性。该脱硝剂在脱硝温度为150?C即可达到100%的脱硝率。     

疏浚底泥固化改性与资源化利用技术

通过疏浚底泥固化改性使其作为路基回填土得以安全处置与资源化利用。复配CaO、Al_2O_3、聚合氯化铝(PAC)、CaSO_4制备CAS型和MCAS型固化剂,当聚丙烯酰胺(PAM)、MCAS3/1/4(CaO、PAC、CaSO_4复配摩尔比3∶1∶4)投加量分别占含水率90%底泥湿重的0.2%、1%时,室温养护7d后,固化底泥无侧限抗压强度达209.56kPa,液限小于50%,塑性指数为15.67,HJ/T299标准方法测定重金属浸出浓度低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类水体相关限值,符合路基回填用土性能要求。X射线衍射分析结果表明,MCAS固化剂固化底泥中有单硫型/多硫型铝酸三钙晶体3CaO·Al_2O_3·xCaSO_4·xH_2O生成,这种非水溶性晶体是促进固化底泥体系力学强度形成的关键影响因素。     

超顺磁性纳米Fe_3O_4的制备及其类Fenton反应性能

以二甘醇/乙二醇醇热法制备了超顺磁性纳米Fe_3O_4,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)以及磁滞回线等手段对制备的纳米Fe_3O_4进行表征,并通过纳米Fe_3O_4/H_2O_2类Fenton反应降解罗丹明B废水考察了纳米Fe_3O_4/H_2O_2的性能及其稳定性。研究表明,制备的纳米Fe_3O_4不仅分散性好、规整球状结构,磁性强且粒径比较均匀,平均粒径约为80 nm;从单因素实验(纳米Fe_3O_4投加量、H_2O_2/Fe_3O_4的摩尔比、pH以及反应时间)与正交实验获得了最佳反应条件:纳米Fe_3O_4投加量为2 g·L~(-1),pH=4,H_2O_2/Fe_3O_4摩尔比为4∶1,反应时间为3 h,此时罗丹明B与TOC去除率分别为100%和35%。重复4次使用纳米Fe_3O_4,通过表征发现纳米Fe_3O_4颗粒的晶体结构不变但是发生了团聚,纳米Fe_3O_4的催化性能有所下降。     

CH_4对于尿素选择性非催化还原脱硝的影响研究

在加热的石英反应器中研究CH_4对于模拟烟气尿素选择性非催化还原(SNCR)脱硝过程的影响。结果表明:添加CH_4可使脱硝曲线向低温方向移动,提高低温下的脱硝效率及脱硝温度窗口宽度,但最佳脱硝效率略有降低,当CH_4添加比由0增大到6.0时,尿素SNCR最佳脱硝效率减少了近14百分点,最佳脱硝温度降低了200℃,当CH_4添加比为2.0时脱硝温度窗口宽度最大,为296℃;添加CH_4可以缓解尿素SNCR体系的NH_3、HNCO逃逸,NH3、HNCO的近零排放温度均下降约150℃,为控制CH_4逃逸,喷入CH_4时应尽量保证喷入处温度不低于850℃;添加CH_4会提高低温下尿素SNCR的N_2O生成浓度,因此低温下N_2O的排放问题要引起足够重视;温度低于1 000℃时,提高氨氮比可以增强CH_4对脱硝效率的促进作用,但高于1 000℃时则起抑制作用。     

Ce掺杂TiO2-V2O5-WO3催化剂在水泥窑脱硝中的应用

以经Ce掺杂后的TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂为材料,在新型干法水泥生产线窑尾布袋除尘器后进行了低温选择性催化还原(SCR)脱硝中试试验。结果表明,掺杂Ce降低了TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂的起活温度。当烟气流量为10 000m~3/h(空速约5 000h~(-1))、氨水流量为5L/h、烟气温度超过150℃时,脱硝效率可达50%以上。SCR脱硝系统中,5 000h~(-1)空速设计是可行的。Ce适宜作为TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂低温改性助剂。     

Fe_3O_4-TiO_2·nH_2O·Al吸附剂去除水中氟离子

以实验室制备的Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附剂处理模拟和实际含氟废水,探讨了吸附剂用量、体系p H、吸附温度和吸附时间等因素对F-吸附效果的影响。结果表明:在初始F-浓度16.1 mg/L,起始p H 8.0,吸附剂投加量5 g/L,室温(约25℃)下吸附15 min时,模拟和实际废水的出水F-均可达到10 mg/L的《电镀污染物排放标准》和《污水综合排放标准》,且吸附剂的容量都在1.6 mg/g左右,显示Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al具有一定的实际应用价值。含氟水溶液初始p H对Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附F-性能影响较大。在p H介于3.0~5.0时,吸附容量较大,过高或过低都会导致吸附容量降低。Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附F-的过程为放热反应,升温不利于F-的吸附。该吸附剂吸附F-的过程为化学吸附,符合准二级动力学模型,等温线拟合接近Freundlich吸附等温线。     

Al_2O_3/石墨相氮化碳光催化剂的合成及其光催化性能

以Al_2O_3和硼改性的石墨相氮化碳(g-C_3N_4B)为原料,利用表面氢氧根修饰结合超声分散的方法制备了具有不同Al_2O_3含量的一系列复合光催化剂Al_2O_3/g-C_3N_4B。通过X射线衍射、紫外—可见漫反射光谱和光致发光光谱对Al_2O_3/g-C_3N_4B进行表征,以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,考察了Al_2O_3/g-C_3N_4B的光催化活性。结果表明:Al_2O_3/g-C_3N_4B对MB具有较好的光催化降解性能,其中Al_2O_3质量分数为40%的Al_2O_3/g-C_3N_4B光催化活性最佳。在MB光催化降解过程中,·O_2~-和h~+起了重要作用,而H_2O_2与·OH的作用可以忽略。     

ZnO/Al_2O_3-SiO_2固体碱催化动物脂肪废油制备生物柴油

采用溶胶-凝胶法制备了Al_2O_3-Si O_2复合载体,采用等体积浸渍法在复合载体上负载Zn O制备固体碱催化剂,催化动物脂肪废油酯交换反应来制备生物柴油。研究了Zn O负载量以及复合载体中Al_2O_3/Si O_2质量比对催化剂活性的影响,并通过重复性实验对优化得到的催化剂稳定性进行考察。活性测试表明,当Zn O的负载量为20%,复合载体中Al_2O_3/Si O_2质量比为1∶9时催化剂的活性最佳,酯交换率达到95.2%。另外,对催化剂进行了BET、XRD、CO_2-TPD一系列表征。结果表明,Al_2O_3高度分散渗透于非晶相Si O_2中,形成催化剂的介孔结构。Zn O负载量为20%时催化剂碱性最强,这是导致催化剂高活性的重要原因。     

低温非钒基NH3选择性催化还原催化剂的技术需求和研究进展

低温脱硝技术对于氮氧化物(NOx)的脱除意义深远,而NH3选择性催化还原(NH3-SCR) NO技术不仅在燃煤工厂里有应用,也在移动源的NOx的脱除上有应用的潜能.在低温NH3-SCR技术领域,很多非钒基的催化剂材料因其优异的催化性能受到重视.简述了低温SCR技术在能源、水泥、冶金行业的技术需求,并着重介绍了各种催化剂的SCR活性、不同催化剂的催化机制和抗SO2、H2O性能.并由此得出未来工业脱硝对催化剂的高SCR催化活性、高的N2选择性以及良好的抗SO2和H2O性能的要求.     

磁性还原石墨烯的制备及其对抗生素的吸附性能

针对日益突出的抗生素水污染问题,利用共沉淀法制备磁性还原石墨烯(rGO/Fe_3O_4),并研究其对污染物去除性能。通过考察pH、吸附时间、污染物浓度等影响因素,研究rGO/Fe_3O_4对四环素(TC)和磺胺嘧啶(SDZ)2种典型抗生素的吸附性能,并分析吸附机理。实验结果表明:rGO/Fe_3O_4对2种抗生素具有很好的吸附能力,对TC和SDZ的最佳吸附pH分别在4.0和5.0左右,对应的最佳吸附量分别达到(114.29±1.60)和(20.64±2.17)mg·g~(-1);对TC的吸附效果要好于SDZ。rGO/Fe_3O_4对2种抗生素污染物的吸附更符合准二级反应模型,表明吸附过程是由化学反应控制,而不是物理扩散控制,通过计算可知,TC的吸附速度要快于吸附SDZ。rGO/Fe_3O_4对TC和SDZ的吸附过程更接近Langmuir吸附等温方程,模拟的最大吸附量分别为123.46和28.49 mg·g~(-1),与实测值很吻合。rGO/Fe_3O_4具有优良的磁性分离效果,可以快速完成与液相污染物的分离;对rGO/Fe_3O_4吸附2种抗生素的机理主要包括π-π共轭作用、氢键作用、静电作用以及范德华力等,这些作用力使rGO/Fe_3O_4对抗生素具有优良的吸附性能。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al_2O_3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和比表面积测试仪(BET)研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134～469mg·m~(-3)区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100℃,空速3 336h~(-1),[NH_3]/[NO]为0.9,烟气量20m~3·h~(-1)条件下连续反应168h,其催化效率可以稳定保持在75%～80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al_2O_3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H_2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H_2O后抑制作用消失。反应气中通入143mg·m~(-3)SO_2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO_2后活性不能恢复。同时通入143mg·m~(-3)SO_2和5%H_2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO_2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO_2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

水泥窑烟气SNCR脱硝技术喷射系统的关键问题

喷射系统是水泥窑烟气SNCR脱硝技术的重要组成部分,对日产5 kt新型干法水泥烟气SNCR脱硝项目中的喷射系统进行了设计和实验研究.结果表明,系统压力设计、分配调节设计、喷枪布置和喷枪雾化能力是影响烟气脱硝效率的关键因素.在氨水质量分数为13.5％,喷入点温度904℃,n(NH3) /n(NH3)为1.2条件下,系统压力能够稳定运行在0.3～0.6 MPa之间、喷枪雾化颗粒度平均直径在50μm左右、喷枪在分解炉上的垂直安装角度为75°时烟气NOx浓度由原来的720 mg/Nm3降低到206 mg/Nm3,脱硝效率能达到70％,远低于水泥工业大气污染物排放标准的限定要求.对同类新型干法水泥熟料生产线SNCR脱硝技术有一定的参考意义.     

Ce-HPW-TiO2催化剂利用C3H6选择性催化还原NO反应的机理

为提高C_3H_6-SCR脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用浸渍法合成了几种由铈和Keggin型磷钨酸改性的TiO_2催化剂。在模拟烟气的实验条件下,考察了不同催化剂在150～350℃的脱硝活性,通过XRD、FT-IR和SEM对催化剂的理化性质进行了分析,并且通过原位FT-IR探究并对比了不同催化剂在吸附NO和C_3H_6时产生的吸附物种。结果表明:铈和磷钨酸的共掺杂大大提高了TiO_2催化剂在中低温区的脱硝效率;Ce和H_3PW_(12)O_(40)(HPW)成功负载于TiO_2上,负载的HPW也保留了其Keggin结构,而且负载后的催化剂表面更加光滑,形态更加规则,分散性更好;原位FT-IR结果显示:Ce和HPW的掺杂可以促进催化剂表面硝酸盐物质和丙烯吸附物种的形成;同时发现无论是在预吸附NO还是在预吸附C_3H_6的情况下,Ce-HPW-TiO_2(CM)催化剂表面发生的反应活性最高。由此提出了Ce-HPW-TiO_2(CM)催化剂的反应机理,发现其反应中间体主要为无机硝酸盐、甲酸盐、乙酸盐和有机氮化合物。