废聚氨酯硬泡热处理特性及产物检测分析

利用热重分析仪和管式炉研究了废弃聚氨酯硬泡热处理特性并对热处理产物进行了检测分析。研究结果表明,废聚氨酯硬泡热处理过程呈单一剧烈失重峰,热失重主要发生在200～440℃之间,600℃热分解基本完成;FTIR谱图初步分析发现加热分解过程中有大量CO和CO2产生,且热处理过程中可能有O-H、C-H、C=O及带有苯环的物质生成。通过GC/MS检测分析结果显示热处理液体产物中检出多元醇以及苯胺、p-苯胺、苯甲腈等多种芳香类化合物,气体产物以低碳的烷烃和烯烃为主,可见FTIR和GC/MS分析结果有很好的一致性。研究结果显示,气体产物检测出有机氯化合物,这可能是聚氨酯硬泡生产过程中加入的氟利昂类发泡剂所致。     

甘蔗渣热解特性及产物分析

为优化甘蔗渣快速热解工艺并提取高附加值精细化工产品,采用热重分析和热裂解-气质联用分析方法研究了甘蔗渣热解过程及其热解产物。结果表明:甘蔗渣热解过程可分为干燥失水、快速热解、炭化三个阶段;快速热解为甘蔗渣热解的主要阶段,试样失重高达75%,提高升温速率有利于加快热解反应;甘蔗渣在600℃终温下热裂解特征产物共82种,主要成分为有机抽提剂、芳香化合物、烯烃类、杂环化合物类、羰基化合物、烷烃类;硬脂酸和棕榈酸为最主要成分,含量占比分别为25.6%和10.58%;主要特征产物为2-阿氨基乙醇酯、糠醛、2-(十八氧基)乙醇、油酸、异戊二烯、环十四烷、十八烯、硬酯酸甲酯。     

造纸污泥热解特性及动力学研究

为了解污泥在氮气氛围下的热解特性,利用热重分析仪对造纸污泥进行了实验研究。实验发现,在10℃/min和20℃/min的升温速率下,污泥热解过程都经历了三个阶段的失重。实验还发现污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高。并根据对热重曲线的分析,得到污泥的反应动力学参数:频率因子和活化能。     

模拟医疗废物在TG-DTA-FTIR上的热失重特性研究

在热重-差热分析仪上对模拟医疗废物分别在氮气和空气气氛中不同升温速率下加热的热失重行为进行了研究,并对升温速率和不同气氛对其热失重行为的影响进行了探讨.结果表明,随升温速率的提高,模拟医疗废物在2种气氛下热失重时挥发分初析出温度（T_s）向高温方向偏移、失重速率峰值（DTG_max）显著增大;在氮气气氛下,物料热失重时有2个失重峰,前后2个峰的失重率分别为31%和59%左右,在空气气氛下,有3个失重峰,前2个峰失重率分别在44%～59%和31%～46%之间.同时,结合同步傅立叶变换红外光谱仪对各个条件下的气体产物进行了定性分析,并对其中的CO、CO₂、H₂O和CH₄进行了定量分析.实验发现,模拟医疗废物在2种气氛下热失重主要阶段的产物种类相似,都检测到了CO₂、CO、烷烃类、醛类、羧酸、醇类和烯烃的特征吸收峰.并且,结果显示升温速率和气氛条件对CO、CO₂、H₂O和CH₄的生成量都有影响.在热失重的主要阶段,水分含量随加热时间变化曲线上显示1个向下的峰,说明载气中原有水分参与了反应.     

热重质谱联用研究废旧汽车高聚物热解特性

采用热重-质谱（TG-MS）联用技术研究了N2气氛下废旧汽车塑料和橡胶高聚物混合物料热解气体的种类和产生机理.结果表明,废旧汽车高聚物热解过程在240～350℃和420～500℃有两个明显失重阶段,分别有20.9%和28.3%的挥发分析出.650～730℃范围失重峰是由无机填料热分解造成的,产生的挥发性气体产物为CO2...     

电子废弃物中的废塑料热解特性研究

选取电脑电路板上三种典型电子元器件(并行通信口、插槽、电路板)中的废塑料,研究不同的升温速率和成分对样品热解的特性影响及其动力学分析。在氮气气氛下进行热解实验,温度从室温升到1000℃,升温速率分别设为10,20℃/min。研究结果表明,并行通信口、插槽和电路板中塑料的失重有相似的变化趋势,且随着升温速率的变化,达到最高热解速率时所对应的温度也发生变化,其中电路板中塑料的失重率最小,并行通信口中塑料的失重率最大。热解速率随着升温速率的提高而增大,在不同的升温速率下,同一样品的热解剩余物质量分数基本一致。电路板中塑料的含碳量高于并行通信口和插槽中的塑料含碳量,并通过动力学研究得出电路板中塑料的活化能最小。     

聚氯乙烯(PVC)类医疗废物的热解特性研究

为研究含聚氯乙烯医疗废物的热解特性,选取输液管和尿样盒为对象,利用差热热重分析仪,在氮气气氛下进行热重实验,探讨了二者热失重行为和机制,分析了反应过程中热量变化及热解剩余物性状,建立了反应动力学模型.结果表明,输液管和尿样盒的降解过程以主要成分PVC的热解机制为主导,分别在约200～390℃和约390～550℃区间内,呈现两段主要的热解过程,最大热解速率分别出现在315℃和470℃左右;增塑剂可降低样品脱氯的温度并增加失重率,样品复杂的成分导致失重峰不规则且不平滑;热解过程为吸热反应,呈现2个明显的阶段,分别对应试样的两段热解,热延迟的存在导致DTA峰温稍滞后于对应的DTG峰温;建立的"整体两步四反应模型"能很好地描述输液管和尿样盒的热解行为.     

钢渣对京津冀地区典型罐底油泥热解影响

为了研究钢渣对油泥热解产物的影响,以京津冀地区典型罐底油泥为研究对象,利用固定床反应器、热重分析仪对油泥热解条件及反应特性进行研究,通过单因素实验和响应面实验设计考察了热解终温、升温速率、停留时间和钢渣添加量等对热解产物产率的影响,采用气相色谱（GC）、气质联用（GC-MS）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）等对热解气体、热解回收油和热解焦表征,并对反应后固体残渣采用磁选的方式回收钢渣及分析物相组成（XRD）。热重分析（TG）表明:添加钢渣有利于油泥失重率增加。热解动力学计算表明,油泥单独热解和添加钢渣的反应的表观活化能分别为8.32,7.43 kJ/mol。固定床实验表明:当热解温度为550℃,升温速率为40℃/min,停留时间为30 min时,钢渣添加量为15%时,油泥热解回收油产率最高,达到16.03%。通过17组响应面实验设计,预测回收油产率最高可达16.12%。热解产物分析表明,添加钢渣提高了气体中H₂和CH₄产量增加,降低了CO₂产量。焦油的GC-MS分析表明,添加钢渣提高了焦油中低碳原子数成分含量。这证明了油泥和钢渣协同处置的可行性,可为热态钢渣与油泥的协同处置研究提供数据支撑。     

医疗废物典型组分的热重分析及新的动力学模型

为研究医疗废物的热解失重规律和反应动力学机制，对其热失重过程进行了模拟．利用差热热重分析仪，在氮气气氛下对医疗废物的14种典型组分进行了热解实验，建立了“整体两步四反应模型”．结果显示，样品失水后，在160℃-290℃之间开始热解，次序依次为药物类、塑料类、蛋白质类、生物质类、合成纤维类和橡胶类；经过一步或两步失重，在800℃时热解基本完成．所建立的“整体两步四反应模型”能很好地描述样品的热解行为，最大相对误差为1．68％，并可以对医疗废物的热解产物进行预测．     

初温和终温对废轮胎热解产物分布影响

以热重分析和固定床热解实验为基础,研究初温和终温对废轮胎热解产率及气相产物特性影响。实验结果表明:废轮胎的热解过程存在两个主要失重过程,第一失重温度区间为200～500℃,第二失重温度区间为650～800℃;升温速率仅改变了热解的最大失重速率,并未改变废轮胎最终热解失重率。固定床实验表明:初始温度低于100℃时,废轮胎在800℃时热解已基本结束;当终温为800℃,初始温度在100～550℃范围内时,随着初始温度的提高,固、气两相产物产率均提高,而液相产物产率降低;其中气相中H2、CO、CH4的含量高于初始温度小于100℃时的含量;分析认为:可通过调节热解的初始温度调节废轮胎热解在不同热解阶段的时间分配,适当提高热解初始温度有利于提高整个热解过程中的时间利用效率、改变废轮胎热解产物的分布;废轮胎热解气化的最佳温度区间为500～800℃。     

废电脑电线热处理特征

利用热重分析仪/傅立叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)联用,测定废电脑电线的热处理特征及其过程产物.结果表明:废电脑电线热处理过程存在2个剧烈失重阶段,第一失重阶段处于250～340 ℃,该温度段失重约45%;第二失重阶段处于420～520 ℃,该温度段失重约10%.加热至600 ℃后样品失重缓慢.废电脑电线热处理产物中既有大量的CO₂和CO,也有烷烃类、脂肪族、芳香族等有机化合物,并且还伴随大量HCl的产生.这些热处理产物主要来源于废电脑电线中有机聚合物以及阻燃剂等添加剂的分解.      

含厨余垃圾的混合污水污泥热解性能及逸出气体分析

为解决厨余垃圾进入市政管网导致的污泥处理问题,利用厨余垃圾制备初沉污泥(PS),与污水处理的残余污泥(RS)混合制备了不同厨余垃圾比例的混合污水污泥(MSS)。采用TG-FTIR评估了含厨余垃圾的混合污水污泥的热解性能及逸出气体特性。质量损失可分为3个阶段:初步脱水阶段、主要分解阶段及连续轻微分解阶段。PS含量的增加导致反应速率提高和热解特性参数CPI增加,反应时间缩短,从而提高了污水污泥的热解性能。不同温度下PS和RS之间的相互作用存在差异,低温区(<300℃)基本不存在相互作用,中温区(300~550℃)为相互促进,高温区(550~850℃)为相互抑制。FTIR主要检测出CH₄、CO₂、H₂O、CO、CO、SO₂ 6种气态产物及官能团,表明CO₂是主要的气态产物,且随着PS含量的增加,逸出气体及官能团的产生均增加。相互作用不仅体现在质量损失过程中,也体现在产物演化过程中,PS50RS50呈现最明显的相互促进效果,可认为是最适合的比例。随着温度增加,产物普遍在500~600℃内达到最大值,可认为是最佳的热解温度。     

污泥与磷酸二氢钙共热解对残渣特性及Cr稳定性的影响

污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H₂PO₄)₂与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH₂基团、脂肪族硝基-NO₂和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H₂PO₄)₂后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO₂基团和磷酸盐PO₄基团。Ca(H₂PO₄)₂在共热解过程中转化为Ca(PO₃)₂,同时Cr在残渣中会形成Cr₂(SO₄)₃晶型化合物。当Ca(H₂PO₄)₂与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H₂PO₄)₂共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H₂PO₄)₂共热解可促进污泥中Cr的稳定化。     

浸渍热解法制备铁改性生物炭活化过硫酸盐去除2,4-二硝基甲苯

为探究并优化浸渍热解法制备铁改性生物炭（MBC）活化过硫酸盐（PS）对有机污染物去除的试验条件及影响因素,以2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）为目标污染物,考察了热解参数（热解温度、升温速率和停留时间）、FeCl₃浸渍浓度及初始pH值对2,4-DNT去除的影响,并采用电子自旋共振波谱技术及自由基猝灭试验鉴定了PS/MBC体系中生成的自由基。结果表明:1）热解温度对MBC活化PS去除2,4-DNT的影响最显著,其次为升温速率和停留时间;当热解温度、停留时间和升温速率分别为300℃、3 h和10℃/min时,热解制备的MBC对活化PS去除2,4-DNT的效果最佳;2）FeCl₃浸渍浓度是影响MBC活化性能的重要因素,随着FeCl₃浸渍浓度的升高,2,4-DNT的去除率先增后减,当FeCl₃的浸渍浓度为100 mmol/L时,5 h内2,4-DNT的去除率可达到100%,2,4-DNT去除的准一级动力学常数（k_obs）为1.373 min-1;3）当初始pH值为5.0~9.0时,2,4-DNT均具有较好的去除效果,其去除率为94.5%~83.6%,k_obs为0.606~0.345 min-1;4）PS/MBC体系中生成的·OH是2,4-DNT去除的主要原因,其强度随MBC的热解温度和FeCl₃浸渍浓度的不同差异较大。研究结果表明,浸渍热解法制备的MBC可有效活化PS实现污染物的高效去除,为PS化学氧化处理有机污染水体提供了新思路。     

生物质再燃脱硝及其同相还原反应特性

利用固定床反应器研究了稻壳、木屑和玉米秸3种生物质在不同工况〔再燃温度、φ(O₂)〕下的再燃脱硝效率,同时考察了再燃区出口处CO、H₂、碳氢类物质(主要是CH₄)、HCN和NH₃的体积分数随工况的变化规律. 结果表明:生物质类型对再燃脱硝效率有很大影响,木屑再燃脱硝效率最大值达57.0%±2.1%,高于稻壳(50.0%±1.5%)和玉米秸(51.0%±1.1%). 在再燃过程中,生物质产生的热解气能够增强还原性气氛,从而提高再燃脱硝效率,当烟气中φ(O₂)为0%～1%时,再燃脱硝效率较高. 在还原性气氛(800～1 200 ℃)下,3种生物质再燃脱硝效率差异主要来自生物质不同热解气与NO的同相反应. 其中,碳氢类物质对NO的还原起到了关键作用,而CO和H₂所起作用并不大,φ(HCN)与φ(NH₃)之和反映了气相中NO向N₂的转化趋势. 因此,深入了解生物质热解气对其再燃脱硝效率的影响机制有益于燃料再燃脱硝效率的提高.      

干湿法结合工艺回收废弃SCR脱硝催化剂中的钛、钒和钨

利用干湿法结合工艺实现废弃SCR脱硝催化剂中Ti、V和W元素的高效分离和浸出,提出成套废弃SCR脱硝催化剂中Ti、V和W的回收技术。以废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,优选Ti、V和W元素最佳浸出工况,研究硫酸溶解法回收TiO₂和有机萃取法回收V₂O₅和WO₃的回收率与纯度。结果表明:酸浸还原浸钒最优工艺条件为温度140℃,液固比30∶1;钠化焙烧浸钨最优工艺条件为煅烧温度750℃,反应物与Na₂CO₃配比（质量比）为1∶1.5,在以上条件下V、W浸出率分别达到97.6%、93.6%。利用硫酸溶解法回收得到的TiO₂产物主要以锐钛矿晶型存在形式,在最佳焙烧温度750℃下,TiO₂回收率达到97.17%,纯度为95.35%。利用有机萃取法回收得到的V₂O₅和WO₃产物的回收率和纯度分别为72.47%、75.43%和93.25%、78.26%。     

大气氮沉降对海北高寒草甸优势种叶片光合作用过程的影响

为研究大气氮沉降对海北高寒草甸光合作用过程的影响,对不同施氮水平和氮沉降类型〔KNO₃、(NH₄)₂SO₄和NH₄Cl〕下5个群落优势种叶片w(TN)、异针茅叶片光合参数和冠层LAI(叶面积指数)进行测定和分析,并利用Farquhar植物光合作用模型估算光合参数变化对GPP(总初级生产力)的可能影响,其中,氮沉降设置4个水平,即对照〔0 kg/(hm2·a)〕、低氮〔10 kg/(hm2·a)〕、中氮〔20 kg/(hm2·a)〕和高氮〔40 kg/(hm2·a)〕,均以N计.结果表明:除了施加(NH₄)₂SO₄、低氮处理下甘肃棘豆叶片w(TN)显著增加9.4%以外,其他施氮水平和施氮类型对5个优势种叶片w(TN)均无显著影响.高氮处理下V_cmax25(25 ℃时最大羧化速率)、J₂₅(25 ℃时电子传输速率)、TPU₂₅(25 ℃时丙糖磷酸传输速率)和R_d25(25 ℃时暗呼吸速率)分别较对照处理高出38.6%、30.4%、27.8%和164.3%.氮添加后,R_d25的增加抵消了因V_cmax25增加引起的光合作用增强效果,使得整体上GPP的增加趋势不显著.不同施氮水平和施氮类型下海北高寒草甸群落优势种的LAI均未发生显著变化.研究显示,当大气氮沉降量低于40 kg/(hm2·a)时,氮沉降量的增加会促进海北高寒草甸植物叶片光合作用的反应速率,但对植物叶片w(TN)、LAI和GPP的影响并不显著.      

气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝技术的性能和氮转化

气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝技术具有脱除效率高、设备简单、投资低、运行易控等优点,适用于钢铁烧结、焦炉和陶瓷等较低温度（<150℃）和较低NO_x浓度（<400 mg/m3）烟气的深度净化。从理论上分析了臭氧氧化协同湿法吸收脱硝反应过程物理化学行为,并采用傅里叶红外光谱和离子色谱等方法,分别考察了气相臭氧氧化NO和气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝的氮产物分布,计算氮转化率。结果表明:n（O₃）:n（NO）和水溶性是影响NO氧化程度和氧化产物吸收脱除效率的关键因素。当n（O₃）:n（NO）>1.5时,NO的氧化产物是与SO₂水溶性相当的N₂O₅和HNO₃,均可实现在传统脱硫吸收塔中同步高效脱除,而且产物为稳定性良好的NO₃-。氮平衡分析结果表明,氮转化率接近99%,而不可检测的氮组分可以忽略不计或者不存在。