复合沸石滤料的制备及其性能测试

以活化后的天然斜发沸石为主要原料,添加粘合剂、成孔剂等制备出孔隙率高、比表面积大的球型复合沸石滤料。通过正交实验得到最优工艺组合条件为ω沸石粉∶ω粘合剂∶ω成孔剂=55%∶35%∶10%,活化温度为150℃,活化时间为3 h。制备的成品堆积密度为674 kg/m3,筒压强度为4.32 MPa,显气孔率59.02%。较陶粒相比,该滤料用于曝气生物滤池在挂膜启动与稳定运行阶段,均具有较高的氨氮去除效果,且挂膜微生物量高,更适宜作为曝气生物滤池的载体。     

流化床中煤与稻秆混烧污染物排放特性

在自主设计的流化床上开展煤与稻秆混烧的实验。通过对燃烧过程中烟气成分及飞灰含碳量的分析,研究了质量掺混比、燃烧温度、流化风速及二次风率对混烧的影响。实验结果表明,掺混稻秆有效改善了煤的燃烧特性,随着质量掺混比的增加,NO_x、SO_2及CO的排放浓度降低,飞灰含碳量降低。当掺混比由0%增加至30%、温度为850℃时,NO_x排放浓度由506.25 mg·m-3降低至404.33 mg·m~(-3),SO_2排放浓度由762.86 mg·m~(-3)降低至522.86 mg·m~(-3)。随着燃烧温度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,而CO排放浓度和飞灰含碳量降低。随着流化速度的增加,NO_x与SO_2排放浓度增加,CO排放浓度和飞灰含碳量先降低后增加,并分别在流化速度0.234 m·s~(-1)和0.26 m·s~(-1)时达到最低。随着二次风率的增加,SO_2排放浓度与飞灰含碳量降低,NO_x排放浓度与CO排放浓度先减小后增加,均在20%二次风率时达到最低。     

稻草活性炭的成型及其对H_2S的吸附性能

为了开发出农业生物质废弃物合理利用的新途径,使粉末状活性炭产品利于实际运用中的运输,本文以生物质废弃物—稻草为原料,使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂制备出粉末状稻草活性炭(AC)并将其成型。探究了粘结剂浓度、AC/PVB的质量比和成型压力等对材料的强度以及吸附H_2S性能的影响,并利用SEM、FT-IR和XRD分析了活性炭的结构。研究发现:当成型压力为15 MPa、粘结剂浓度为4%、粘结剂与炭的质量比为1∶1时,成型活性炭对H_2S的吸附性能最好,吸附时间可达70 min,强度可以达到15 N·cm~(-2);结构分析显示制备出的成型稻草活性炭,具有规则排列的孔洞,PVB的加入对炭的表面官能团未产生明显的影响,但加入量过大则会使活性炭的孔堵塞,影响H_2S的吸附。     

木质素对豆粉和尼龙在热转化过程中有机氮的释放规律

利用热重-傅里叶变换红外分析仪(TG-FTIR)和管式炉装置等技术,对木质素与豆粉和尼龙共热解及燃烧过程中有机氮释放规律进行了研究,分析了各温度下的协同效应。结果表明,热解工况下,豆粉和尼龙材料热解主要生成NH_3。当豆粉与木质素质量比达到1:1时,NH_3增加15.6%,但HCN降低了73.1%;对尼龙,加入同样比例的木质素可有效降低18.5%的NH_3。燃烧工况下,当豆粉与木质素质量比为3:1时,NO_x排放量仅为计算值的28.1%;木质素也使尼龙减排36.6%的NH_3。木质素对2种材料的作用机理不同,但都能有效降低热转化过程中含氮气体的排放。     

离子液体催化木质素转化制备丁香醛

木质素的高值转化对于生物质的全组分利用具有重要意义,直接关乎生物炼制产业链的经济可行性。离子液体作为一种新型催化剂,具有较高的可设计性、结构稳定性和热稳定性,可用于木质素催化转化制备具有高附加值的小分子产物以提高木质素的利用效率。以乙醇胺类和胍类离子液体为催化剂,考察了木质素种类与用量、催化剂种类与浓度、反应温度和pH值等因素对丁香醛收率的影响。结果表明:当催化剂为乙醇胺四氟硼酸盐[MEA]BF4,木质素与催化剂用量比为2∶1,固液比1∶150,温度160℃,pH=4.35,反应6 h后丁香醛收率最高,为9.20%。     

微生物菌剂复配及强化厨余垃圾好氧堆肥效果分析

厨余垃圾中有机组分的降解速率是影响其堆肥过程的重要因素。针对厨余垃圾中脂肪、蛋白质等特异组分设计了微生物菌剂复配方案,筛选了复配的微生物菌剂适宜接种量,并验证了厨余垃圾堆肥的强化效果。结果表明:厨余垃圾堆肥的适宜复配比为m(米曲霉)∶m(地衣芽孢杆菌)∶m(解脂假丝酵母)∶m(绿色木霉)∶m(褐球固氮菌)=1.5∶1∶1.2∶2∶1;且当接种量为6‰时,厨余垃圾中特异性组分脂肪降解率可达76.2%,氮损失率最低为11.8%。同时发现,固氮菌可以减少堆肥过程中氮素的损失,但固氮效果与初始加入固氮菌的量有关,且与菌剂间多种微生物的协作有关,进一步说明了微生物菌剂复配必要性和有效性。     

农林生物质锅炉烟气排放特性及其SNCR脱硝效果的数值模拟

以河北省典型生物质发电厂生物质锅炉为研究对象,在对其农林生物质燃料组成进行分析的基础上,借助FLUENT软件对生物质锅炉烟气排放特性及SNCR脱硝性能进行数值模拟。结果表明,与单一生物质相比,小麦秸秆、果木枝、树皮3种生物质按照0.3∶0.4∶0.3配比构成的农林混合燃料具有更低的N含量(0.39%)。不同生物质燃料燃烧排放的烟气中NO平均质量浓度由高到低依次为小麦秸秆(503.6 mg·m^-3)>果木枝>树皮>混合燃料(369.2 mg·m^-3);排放的SO₂平均质量浓度由高到低依次为小麦秸秆>混合燃料>树皮>果木枝;CO：树皮>小麦秸秆>混合燃料>果木枝;排放的CO2平均质量浓度由高到低依次为混合燃料>果木枝>树皮>小麦秸秆。SNCR脱硝数值模拟得出,将还原剂(尿素)喷嘴高度设置在8～11 m、喷嘴数量为10个、反应温度约为900 K、氨氮比为1.5时,SNCR脱硝率最高(78.7%)、NO排放浓度最低(78.7 mg·m^-3     

造纸黑液木质素用于制备人造板胶粘剂的研究

分别采用硫酸、硝酸和盐酸从造纸黑液中提取木质素,以此替代部分苯酚.制备改性人造板用酚醛树脂胶粘剂,并测定其固体含量、动力黏度(40℃)、游离甲醛含量和胶合强度等性能;考察了3种酸析木质素掺入量、催化剂(氧氧化钠)加入量和苯酚与甲醛摩尔比(简称酚醛比)对木质素酚醛树脂胶粘剂性能的影响.结果表明,当硫酸、硝酸木质素掺入量为苯酚用量的20%(质量分数,下同)时,获得的胶粘剂性能较好;以硝酸木质素掺入量为苯酚用量的20%为例,当氢氧化钠加入量为苯酚用量的0.6%(质量分数)、酚醛比为1.0:1.5时.制备的硝酸木质素酚醛树脂胶粘剂胶合性能较好.用木质素替代部分苯酚,不仅可以降低产品成本,而且减少了苯酚的用量,更环保.     

催化剂掺混对污泥快速热解产气的影响

将干污泥(DS)与3种催化体系(CaO、焦炭、CaO-焦炭)掺混,经机械化学预处理后制得热解混合样品,考察催化剂掺混对DS快速热解产气的影响。研究表明,CaO可以提高DS热解综合产气效果,促进热解气相产物中的CH4和CO2向H2和CO转化,当CaO和DS质量比为1.00∶1.00时,热解气相产物中H2、CO体积分数之和、气体产率、产气低位热值及H2产量均达到最大值,分别为77.04%、0.412 m3/kg、62.75kJ/kg和6.88 mol/kg;焦炭可以改善DS热解气相产物品质,当焦炭和DS质量比为1.00∶1.00时,热解气相产物中H2体积分数和氢占比(H2与CO的体积比)最优,分别为38.90%和1.23;CaO-焦炭体系可以明显提高DS热解液相产物质量分数,当CaO、焦炭和DS质量比为0.50∶0.50∶1.00时,热解液相产物的质量分数达到最大值50.17%。研究结果为剩余污泥的资源化利用提供数据支持。     

石墨气体扩散电极的制备与性能优化

电极的制备工艺及参数直接影响电极材料的活性。主要考察了C/PTFE质量比、碾压压力、煅烧温度、造孔剂NH4HCO3及稀土掺杂等因素对电极产出H2O2的影响规律。研究结果表明,电极最佳制备条件为:石墨和PTFE质量比为2∶1、石墨、造孔剂和稀土元素质量比为6∶1∶1、碾压压力10 MPa、煅烧温度330℃。在pH=3、电解质Na2SO4浓度为0.05mol/L条件下,电解2 h后,改性电极产生的H2O2从95 mg/L提高到350 mg/L,提高了268.4%。     

风化煤中腐殖酸的提取及其性能表征

以陕西黄陵风化煤为原料,分别采用碱溶酸析、氧解法和催化法提取腐殖酸,确定提取的最佳工艺条件,并通过测定腐殖酸灰分、红外光谱、凝胶色谱和E_4/E_6值对提取的腐殖酸进行性能表征,考察不同的提取方法对腐殖酸的提取率及结构的影响。结果显示,3种方法制备的腐殖酸在官能团结构方面没有明显的差异,腐殖酸中含有大量的—COOH和—CO官能团;催化法提取的腐殖酸灰分最多,分子量最大。实验得到最佳提取腐殖酸的实验方法为催化法,最佳提取工艺为催化剂选用NHPI、1∶8的固液比、0.5 mol·L~(-1)NaOH碱液和30 min的沸水浴时间。     

改进型共沉淀法制备四氧化三铁磁粉及表征

结合传统共沉淀法和沉淀氧化法的优缺点,在不需要惰性气体保护下,采用新型的改进型共沉淀法通过对酸洗废液的氧化,制备出性能相当的四氧化三铁磁粉。系统研究了反应温度、陈化温度、有机钠盐加入量、烘干温度对四氧化三铁磁粉制备过程的影响,并采用振动样品磁强计、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、马尔文激光粒度仪、全自动比表面积和孔隙分析仪对制备的样品进行表征。结果表明:在ORP=525 mV时,酸洗废液中Fe~(2+)和Fe~(3+)的摩尔比为1∶1.8,反应温度为50℃,陈化温度为90℃,有机钠盐加入量为0.2 g,可制备出具有较高结晶度的球型四氧化三铁粒子,比饱和磁强度可达85.951 emu·g~(-1),比表面积可达78.116 m~2·g~(-1)。     

废弃轮胎制备中孔炭吸附材料工艺及性能研究

为了解决废弃轮胎造成的资源浪费和环境污染的问题,对以废弃轮胎橡胶为碳的前驱体原料,制备具有高吸附性能中孔炭材料工艺进行了系统的研究。通过XRD、扫描电镜以及比表面积分析,对制备的中孔炭微观结构和性能进行表征,讨论了炭化温度、碱炭比,以及活化温度和活化时间等工艺条件对制备中孔炭的产率、结构和性能的影响。结果表明,通过改变工艺条件制备的中孔炭的孔径分布可以在2~80 nm范围内进行调控。在500℃炭化温度,碱炭比为4∶1,900℃活化1 h的工艺条件下,制备的中孔炭的比表面积为473 m2/g,对甲基橙的最大吸附量达到254 mg/g。     

高铁脱硫渣制备磷酸亚铁锂的研究

以高铁脱硫渣为原料,采用机械化学合成法,即高能球磨法制备出磷酸亚铁锂.分别研究了球磨过程中球料比、转速和高温灼烧过程中灼烧温度、时间对产物的影响.结果表明,适宜的条件为球料比为3、转速为650r/min下球磨6h后,氮气保护下700℃灼烧4 h,即可制得结晶性能良好、颗粒分布均匀、平均粒径为9.41μm的磷酸亚铁锂.     

油菜秸秆直接液化为液体油工艺探讨

为了实现油菜秸秆的综合利用,将其在高温高压下催化液化制备液体油。结果表明:(1)油菜秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素质量分数分别为25.45%、11.57%、28.73%,木质素最高,其次是纤维素。(2)油菜秸秆和残渣元素分析可知,液化反应前后油菜秸秆各元素含量无明显变化,热值(HHV)分别为10.58、10.47MJ/kg。(3)硫酸盐催化作用优于氯化物催化剂,硫酸铁和硫酸亚铁在中性反应溶剂条件下催化效果较佳,特别是在酮类反应溶剂中。在实验条件为固液比1.0∶19.3(油菜秸秆与混合溶剂的质量比)、反应时间4h、催化剂用量1%(质量分数)、丙酮作反应溶剂、硫酸铁作催化剂时,转化率可达47.106%。(4)预先将油菜秸秆浸泡在1%(质量分数)KOH溶液中12h,对生物质中纤维素、半纤维素和木质素有溶胀作用,能提高转化率。(5)通过热重(TG)/差热(DTG)曲线分析,残渣的燃烧反应性更好,活化能略低于油菜秸秆。     

活性组分稀土氧化物对甲苯催化燃烧性能的影响

以活性组分氧化铜、氧化锰为基础,加入活性组分稀土氧化物,研究对甲苯催化燃烧性能影响。研究结果表明,在所选稀土氧化物中,加入氧化铈时甲苯的起燃温度和完全燃烧温度最低;在一定的负载量下,Cu∶Mn∶Ce摩尔比为1∶2∶0.7时,制备的Cu Mn Ce/Zr O2整体催化剂甲苯完全燃烧温度最低;催化剂合理的焙烧温度为500℃,此时甲苯的起燃温度约200℃,完全燃烧温度为220℃;催化剂合理的焙烧时间为3 h。     

PS高级氧化-离子沉淀-V型砂滤组合工艺深度处理AO7染料废水应用研究

采用Fe2+活化PS高级氧化-离子沉淀-V型砂滤组合工艺对模拟印染废水进行深度处理。以AO7为模型污染物,模拟COD约100 mg/L的废水,考察了PS、Fe SO4投加量和摩尔比对COD去除率、体系剩余SO2-4浓度和SS去除率的影响。结果表明,该组合工艺能有效处理AO7废水,当PS∶Fe2+∶AO7摩尔比为30∶15∶2时,COD去除率可达最大的80.6%,处理成本5元/m3;当PS∶Fe2+∶AO7摩尔比为30∶15∶4时,COD去除率可达77.6%,SO2-4去除率高达60.6%,出水SO2-4浓度124.4 mg/L,处理成本2.7元/m3;当PS∶Fe2+∶AO7摩尔比为30∶20∶8时,COD去除率可达64.7%,SO2-4去除率达42.4%,出水SO2-4浓度110.5 mg/L,SS10 mg/L,处理成本为最低的1.5元/m3。组合工艺中高级氧化塔为COD去除的关键环节;离子沉淀池可以有效去除反应过程中产生的SO2-4。     

稻壳基高比表面积介孔活性炭的制备与表征

以稻壳为原料,KOH为活化剂,分炭化和活化两步制备高表面积介孔活性炭。采用比表面积测定仪测定其N2吸附脱附等温线,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射分析仪(XRD)对活性炭形成过程中的物相变化与显微结构进行了表征。结果表明,氮气保护下,稻壳在420℃温度下炭化4 h,再将KOH与炭化稻壳按质量比3∶1混合均匀后,在750℃活化1 h条件下制备的活性炭平均孔径可达4.54 nm,比表面积高达2 174.09 m2/g,介孔率达到78.57%。     

木质素盐在原油污染土壤清洗中的应用

木质素磺酸盐价格低廉,容易获得,若将其作为洗油剂中的牺牲剂,可较大幅度地降低洗油成本.以华北油田原油、华北平原典型表层土壤为模拟原料,配制了石油污染土壤,探讨木质素磺酸铵和木质素磺酸钠的洗油性能,以及木质素磺酸盐与壬基酚聚氧乙烯醚、曲拉通和平平加的复配效果.实验以碳酸钠和硅酸钠为助剂,经反复实验筛选,确定了4组最佳洗油剂配方:(Ⅰ)6(曲拉通):6(平平加):8(木素钠):40(硅酸钠):40(碳酸钠);(Ⅱ)6(曲拉通):6(壬酚聚醚):8(木素钠):35(硅酸钠):45(碳酸钠);(Ⅲ)9(曲拉通):3(壬酚聚醚):8(木素钠):50(硅酸钠):30(碳酸钠);(Ⅳ)6(曲拉通):6(壬酚聚醚):3(木素铵):5(木素钠):35(硅酸钠):45(碳酸钠).以此配方为基础,利用正交实验设计对搅拌温度、时间、固液比和加药浓度等工艺条件进行了优化.结果表明:当搅拌温度75℃、搅拌时间50 min、固液比1:15、加药总浓度为0.3g/L时,洗油率可达92.25%.清洗后污油无明显乳化现象,且浮于液面,只须简单刮油即可回收.     

木质素盐在原油污染土壤清洗中的应用

木质素磺酸盐价格低廉,容易获得,若将其作为洗油剂中的牺牲剂,可较大幅度地降低洗油成本.以华北油田原油、华北平原典型表层土壤为模拟原料,配制了石油污染土壤,探讨木质素磺酸铵和木质素磺酸钠的洗油性能,以及木质素磺酸盐与壬基酚聚氧乙烯醚、曲拉通和平平加的复配效果.实验以碳酸钠和硅酸钠为助剂,经反复实验筛选,确定了4组最佳洗油剂配方：（Ⅰ）6（曲拉通）：6（平平加）：8（木素钠）：40（硅酸钠）：40（碳酸钠）;（Ⅱ）6（曲拉通）：6（壬酚聚醚）：8（木素钠）：35（硅酸钠）：45（碳酸钠）;（Ⅲ）9（曲拉通）：3（壬酚聚醚）：8（木素钠）：50（硅酸钠）：30（碳酸钠）;（Ⅳ）6（曲拉通）：6（壬酚聚醚）：3（木素铵）：5（木素钠）：35（硅酸钠）：45（碳酸钠）.以此配方为基础,利用正交实验设计对搅拌温度、时间、固液比和加药浓度等工艺条件进行了优化.结果表明：当搅拌温度75℃、搅拌时间50 min、固液比1：15、加药总浓度为0.3g/L时,洗油率可达92.25%.清洗后污油无明显乳化现象,且浮于液面,只须简单刮油即可回收.