以玉米芯为原料酶法制备木糖条件的研究

为使玉米芯中的木聚糖彻底降解为木糖,采用高压灭菌和蒸汽爆破预处理玉米芯粉,加入不同酶液(4 IU/mg,以木聚糖酶为标准)后将预处理样在40 ℃下酶解24 h.TLC检测结果表明,酶解产物主要为木糖,其中青霉( Penicillium decumbens ) 6号对1.01×106 Pa下汽爆(干粉)样酶解后的木糖得率达33%;黑曲霉( Aspergillus niger ) 2107对120 ℃下高压灭菌样酶解后的木糖得率为19.5%;黑曲霉30197酶液对1.01×106 Pa下汽爆(干粉)样酶解后的木糖得率为26.7%.研究表明,采用黑曲霉酶液对预处理后玉米芯进行酶解来制备木糖的方法可行.     

电镀污泥中镍的浸出过程动力学研究

以硫酸为浸镍剂,从某表面处理工业园电镀废水处理污泥中提取镍,通过单因素优化试验探讨了影响镍浸出效率的主要因素,如污泥粒径、硫酸质量分数、固液比、浸出时间、浸出温度等,并对硫酸浸镍过程的动力学机理进行了研究。结果表明:当污泥粒径为147μm、硫酸质量分数为20%和固液比为1∶7(g∶m L)时,在常温条件下反应60 min,污泥中镍的浸出率可达96%以上;硫酸浸出镍的过程符合收缩未反应核模型,其动力学方程为1-23η-(1-η)23=KDt,浸出反应级数为1,浸出活化能Ea为3.127 k J/mol,指前因子A为0.011 7,反应速率常数为K=0.0117e-3.127RT,根据该模型可知,硫酸浸出镍的决定步骤为固体膜扩散。     

硅胶载钴基催化剂对乙醇废液的催化制氢研究

以硅胶负载Co-Ce-B为催化剂,通过催化NaBH4在乙醇中醇解生成氢气来处理利用乙醇废液。研究了催化剂的量、反应温度和乙醇浓度对NaBH4醇解产氢速率的影响。结果表明:产氢速率随着催化剂的量增加而增加;随着温度的升高,产氢速率逐渐增快,根据醇解反应动力学方程,计算得反应活化能为48.54 kJ/mol;随着乙醇浓度的增加,产氢速率逐渐增加,当乙醇质量分数为90%时,产氢速率达0.417 L/(min·g)。     

高铁低铝煤矸石酸法提取铝、铁研究

以高铁低铝煤矸石为原料,经机械活化,酸浸提取有价元素铝、铁.首先利用硫酸盐在不同温度和不同硫酸质量分数条件下的溶解度差异,通过结晶分离法从酸浸液中转移出硫酸盐,然后利用新鲜煤矸石中和酸浸液中的游离酸,调节pH值至1.5～2.0,制备酸浸初步净化液.以初步净化液为研究对象,利用不同离子水解pH值的差异进行物质分离,再经纯化处理制备相应产品.用XRD对原料和产品进行了表征.结果表明,在硫酸质量分数为75％的条件下,反应液固比为4、温度为125℃、3h时煤矸石中铝、铁溶出率分别为92.5％、99.7％.通过项目经济效益分析可知,该法可以产生良好的环境效益、社会效益,同时可实现煤矸石增值,产生较好的经济效益.     

复合菌系RXS中木质纤维素降解酶类分析

复合菌系RXS能分泌多种木质纤维素降解酶,为探究这些酶在木薯渣降解中的作用,对RXS的培养时间、酶作用的温度和pH值,以及添加金属离子对酶活性和降解效果的影响进行了研究。结果表明,在培养48 h后,木聚糖酶(Xylanase)、滤纸酶(FPAase)和内切葡聚糖酶(CMCase)酶活性均达到最大值(分别为56.02 U/m L、3.14U/m L和6.78 U/m L),pH=6.0(FPAase和Xylanase的最适pH值)、温度为55℃(FPAase和CMCase酶活性最高)条件下,RXS酶液处理可使木薯渣的失重率达到18.78%,纤维素和半纤维素质量分数分别由31.46%和20.19%下降到22.12%和12.23%。添加Cu~(2+)有效地抑制了酶液中FPAase和Xylanase的酶活性,木薯渣几乎不降解,纤维素和半纤维素组分质量分数基本不发生变化;分别添加Co~(2+)和Zn~(2+)时,对3种酶均有一定程度的抑制,木薯渣失重率仅为3.29%和4.70%;分别添加Fe~(2+)、Mg~(2+)时,FPAase酶活性被抑制,Xylanase与CMCase共同降解底物,木薯渣失重率分别达12.77%和15.81%,纤维素和半纤维素质量分数明显降低。研究表明,Xylanase与CMCase是复合菌系中降解木薯渣的关键酶,其协同作用可使木薯渣有效降解。     

甘蔗渣纳晶纤维素酸法制备工艺的响应面法优化

为了获得甘蔗渣纳晶纤维素酸法制备的最佳工艺条件,基于Box-Behnken试验设计,选取硫酸质量分数、水解时间和水解温度为主要影响因素,采用响应面分析法优化了甘蔗渣纳晶纤维素酸水解制备工艺参数,并建立了二次多项式回归模型.方差分析表明,回归模型较好地反映了纳晶纤维素得率与硫酸质量分数、水解时间、水解温度的关系.甘蔗渣纳晶纤维素最佳的酸水解制备工艺条件为:硫酸质量分数56％,水解时间180 min,水解温度38℃.该条件下纳晶纤维素的得率达到52.93％.酸法制备工艺的响应面优化试验显著提高了甘蔗渣纳晶纤维素的得率,降低了纳晶纤维素的制备成本.     

二氧化钛载钴基催化剂对乙醇废液的催化制氢研究

以TiO2负载Co-Ce-B作为催化剂,通过催化NaBH4在乙醇中醇解生成氢气来处理利用乙醇废液。研究了乙醇浓度、NaOH浓度及NaBH4浓度对NaBH4醇解产氢速率的影响。结果表明,产氢速率随着乙醇浓度的增加逐渐增加;随NaOH浓度的增加产氢速率先增大后减小,当NaOH质量分数是15%,产氢速率达到4.51 L/(min·g);反应速率随NaBH4浓度的增加先增大后减小,当NaBH4质量分数为10%时,反应速率达到3.97 L/(min·g)。     

Fe(NO3)3催化乙酸预处理玉米秸秆的研究

采用Fe(NO3)3催化乙酸对玉米秸秆进行预处理,以提高水解反应的效率,考察了乙酸初始质量分数和预处理时间对玉米秸秆水解反应的影响。结果表明,Fe(NO3)3可有效提高乙酸预处理秸秆的水解率。当使用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸预处理秸秆15min时,与单独乙酸预处理玉米秸秆相比,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别提高了110%、250%和10%,同时秸秆中半纤维素和纤维素的水解率分别提高了49%和14%;与单独0.05 mol/L Fe(NO3)3预处理玉米秸秆相比,水解液中相应的各单糖质量浓度分别提高了131%、68%和61%。随乙酸初始质量分数增加,水解反应中各产物的质量浓度均逐渐增加。乙酸初始质量分数从1%增加到5%,水解玉米秸秆15 min时,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别从8.67 g/L、11.68 g/L和3.19 g/L升高到11.86 g/L、13.78 g/L和3.23 g/L。延长预处理时间有利于秸秆的水解反应,但太长会导致玉米秸杆中半纤维素和纤维素的水解率增加变缓。当采用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸时,预处理时间从15 min延长到60 min,半纤维素的水解率从74.7%逐渐升高到92.9%,而纤维素的水解率没有变化,稳定在26%。     

氨真空预处理对互花米草厌氧发酵特性的影响

为解决木质纤维结构对互花米草厌氧发酵过程的抑制作用,提出了氨真空预处理的方法.在氨水体积分数为10%,真空度分别为0.03 MPa和0.06 MPa的条件下对互花米草进行预处理,然后在35℃,挥发性固体(VS)质量分散为6%的条件下对预处理后的原料进行批量厌氧发酵试验.FTIR、UV和XRD分析结果表明,该预处理方法可以有效促进木质素和纤维素无定型区的降解.批量发酵试验结果表明,在36d的发酵时间内,真空度为0.06 MPa和0.03 MPa处理组的累积产气量分别达到了 136.3 mL/gVS和110.1 mL/gVS,比对照组的99.5mL/gVS分别提高了36%和11%.VFAs分析结果表明,该处理方法可以提高互花米草的水解产酸速度,从而提高发酵液中VFAs的浓度.     

十六烷值添加剂对乙醇柴油发动机燃烧与排放影响的研究

为降低柴油机的碳烟颗粒排放,配制了乙醇体积分数分别为10%、20%和30%的乙醇柴油混合燃料,利用与0#柴油临界互溶温度优化高碳醇助溶剂的添加比例.同时为改善发动机的燃烧,在混合燃料中添加了十六烷值添加剂.在2102QB型直喷式柴油机上进行试验.结果表明,由于乙醇的掺入使混合燃料十六烷值下降,着火延迟期增加.十六烷值添加剂可以提高混合燃料的十六烷值,恢复发动机的压燃着火特性,但十六烷值添加剂对混合燃料发动机的排放影响较小.柴油机燃用乙醇柴油混合燃料后,烟度大幅下降.ESC十三工况下颗粒比排放减少超过60%,氮氧化物排放相当,碳氢和CO的排放总量有所下降.研究表明,柴油机燃用比例不超过30%的乙醇柴油混合燃料时,在保持其动力经济性的基础上,可大幅降低碳烟颗粒排放.     

玉米秸秆与牛粪预混联合发酵工艺研究

利用食草牲畜粪便牛粪中含有纤维素分解菌的特性,以及木质纤维素可被纤维素分解菌分解为可被光合产氢微生物利用的还原糖和小分子酸等物质的特点,以还原糖产量为参考指标,研究玉米秸秆与牛粪预混联合发酵过程中p H值、预处理时间、预处理温度和粒径等因素对纤维素分解菌的生长和还原糖产量的影响,并利用联合发酵糖化液进行光合生物制氢。结果表明,单因素分析下的最优工艺条件为:p H值6.0~7.0,预处理温度50℃,预处理时间7 d,玉米秸秆粒径0.097 mm。优化工艺条件下的发酵液产氢量最大,达498.67 m L,说明该技术可行。     

影响酸法提取煤矸石中氧化铝主要因素的试验研究

对煤矸石中有用元素的提取,是煤矸石深度利用开发的一个方向。从山西柳林煤矸石入手分析其组成与结构,采用X射线衍射来分析不同煅烧温度下煤矸石的晶型变化。研究了煤矸石在硫酸介质中氧化铝浸出的影响因素,较好的工艺条件如下:煤矸石活化温度为750℃,酸浸温度为100℃,酸浸时间为4 h,酸矸比为1.1∶1,固液比为1∶3。在此条件下Al2O3的浸出率可以达到85.2%。     

配方型吸附剂脱硫脱硝的实验研究

通过溶胶-凝胶法制得(V_2O_5-WO_3/TiO_2)SCR催化剂,以质量配比为3 1的活性焦和载银沸石为载体制备负载V_2O_5-WO_3/TiO_2得到活性焦-载银沸石配方型吸附剂,利用X射线光电子能谱仪和X射线多晶衍射仪对SCR催化剂进行表征。在固定床实验系统上进行该配方型吸附剂的脱硫脱硝的实验研究。实验结果表明,SO_2质量浓度为3 428 mg/m3、温度为120℃、O_2体积分数为6%、H_2O体积分数为8%的条件下,脱硫效率达到66.67%;当温度升高时,脱硫效率降低;SO_2质量浓度升高时,SO_2脱除效率呈现先增加后降低的趋势;氧气体积分数对SO_2的脱除有较大影响。NO质量浓度为821 mg/m3、温度为180℃、O_2体积分数为6%、NH_3/NO为1的条件下,NO脱除效率达到53.8%;温度升高,脱硝效率增加;NO的质量浓度对NO脱除效率影响不大;NH_3/NO是影响脱硝的一个重要因素,脱硝效率与其比值呈正相关。     

硫酸溶液中二氧化硫的臭氧化过程影响因素的研究

为了优化SO2液相氧化产硫酸过程中的试验操作条件,研究了在O3氧化SO2的过程中反应器进口气体中SO2浓度、O3浓度及臭氧化氧气流量对SO2氧化效果的影响规律。结果表明,在反应器进口气体中低浓度的SO2和高浓度的O3均利于溶液中SO2的氧化,液相氧化时反应器进口气体中SO2的体积比控制在20 000 mL/m3以内为宜。溶液ORP是考察O3氧化SO2的重要指标,溶液ORP降低较快时硫酸根产率较高,表明O3对SO2的氧化效果较好。臭氧化氧气流量增大并不能使硫酸根产率增加。在吸收液硫酸质量分数为3%,气相SO2体积比为6667mL/m3,臭氧化氧气体积流量为1.5 L/min,氮气体积流量为1.5 L/min时,硫酸根产率达到100%。同时,通过研究吸收液硫酸浓度与温度对溶液中的O3饱和浓度影响,得到在稀硫酸(质量分数小于10%)溶液中,O3达到饱和时质量分数较浓硫酸(质量分数大于等于10%)溶液中O3质量分数高,而且吸收液温度越低越利于O3溶解。     

甲苯-环己烷混合气体燃爆特性试验研究

针对挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)治理工程易发生的有机气体燃爆问题进行研究,以甲苯、环己烷2种典型VOCs气体为研究对象,研究其在不同条件下闪点、自燃点和爆炸下限的变化规律。结果表明,随混合样品中甲苯体积分数增加,混合蒸气的闪点由-17℃增加到9℃,自燃温度由264.1℃增加至515.9℃,爆炸下限由0.917%上升到1.252%。当混合样品中闪点、自燃温度和爆炸下限均较低的环己烷体积分数增大时,气体混合物的燃爆危险性相应增大。甲苯-环己烷混合样品(体积比为1∶1)的自燃点随质量浓度增加呈现先降低后上升的趋势,质量浓度为0.417 g/L时自燃温度最低,为461.82℃,混合样品在此质量浓度下最易发生自燃。当初始温度从65℃上升到165℃时,甲苯-环己烷混合蒸气(体积比为1∶1)爆炸下限降低,由1.310%降至0.980%,初始温度升高使混合气体爆炸的危险性增大。     

柱色谱法批量分离N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3’,4’:1,2][60]富勒烯研究

经C60、N-甲基甘氨酸和间硝基苯甲醛反应得到N-甲基-2-(3-硝基苯基)吡咯烷[3′,4′∶1,2][60]富勒烯(MNPF)反应液,旋转蒸发干燥得质量分数为23%的MNPF粗品,采用柱色谱法批量分离其中的MNPF。确定了柱色谱法批量分离MNPF的最佳工艺条件:二硫化碳为流动相,柱层析用硅胶(37~48μm)为固定相,色谱柱直径5cm,高径比为6∶1,最大上样量为23 g。此时分离所得MNPF纯度达99%,回收率为92.3%。     

磷酸-乙酸混合溶液中萃取分离回收磷酸

为了利用半导体行业产生的磷酸、乙酸混合废液中的磷酸,实验室条件下采用多次萃取法,以磷酸与乙酸质量分数分别为25.35%与1.00%的混合溶液作为萃取对象,磷酸三丁酯为萃取剂,正辛烷为稀释剂萃取分离回收磷酸。实验结果表明,在磷酸三丁酯与正辛烷质量比为1∶2条件下,萃取等质量磷酸乙酸混合溶液,萃取4次后,乙酸质量分数降至0.15%,而磷酸质量分数变化不大,为23.93%,相比未萃取前仅损失了5.60%,并且不同萃取次数之间磷酸的损失基本相同。萃余液可以作为生产磷肥的原料,节约了资源。     

低压环境下固液混合燃料爆炸特性研究

为研究高原低压环境下固液混合燃料的燃爆特性及反应机制,利用20 L爆炸球测试系统,以铝粉-乙醚和铝粉-乙醚-硝基甲烷2种固液混合燃料为研究对象,开展环境初始压力对爆炸峰值压力、爆炸质量浓度下限及爆炸产物的影响趋势研究。研究表明：2种固液混合燃料的最佳爆炸质量浓度、爆炸压力和爆炸危险性随环境压力的降低而降低;与零海拔相比,在模拟海拔4 500 m处(57.4 kPa),450 g/m³固液混合燃料的爆炸压力降低了26.84%～30.80%,爆炸质量浓度下限提高了5～10 g/m³;随着环境压力降低,爆炸气体产物一氧化碳(CO)体积分数增加,二氧化碳(CO₂)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)体积分数降低;爆炸固体残余物主要为α-氧化铝(α-Al₂O₃)和铝(Al)。     

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。     

铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。