稻壳直接液化及催化裂解产物分析

分别采用酸性水溶液和碱性水溶液作为反应溶剂,在水热反应釜中进行直接液化反应,初级液化产物在不同温度下催化裂解,通过测定液体产物的酸值、羟值、热值以及残渣的纤维素、半纤维素、木质素、挥发分含量来确定最佳实验条件。结果表明:使用15%氢氧化钠水溶液作为反应溶剂时液化效果较好,主要体现为木质素明显液化。供氢体的加入对于稻壳的液化没有大的影响,液体产物的酸性变化不大,而羟值普遍减小,分子量增大。加入供氢体后产物的热值有所增加,但是热值还是偏低,不适合作为燃料油使用。以Fe~(3+)/SO_4~(2-)/TiO_2粉体为催化裂解催化剂,裂解产物不理想,热值太低。使用HZSM-5作为裂解催化剂时,催化剂加入量为6%、温度为300℃时热值发生了极大的变化,达到了10 MJ/kg以上,已经比较接近新鲜稻壳的热值,具有了作为燃料油的潜质。     

甲烷催化还原NOx中Co基/分子筛催化剂的助剂和载体优化

采用共浸渍法制备了系列Co基/分子筛催化剂,在固定床催化反应器中考察了不同催化剂在甲烷催化还原NO_x中的催化行为,优化了Co基/分子筛催化剂的助剂和载体,并通过催化表征手段阐明了其构效关系.结果表明,Fe和SAPO-34分别作为优化助剂和载体制备得到的Co-Fe/SAPO-34催化剂具有最高的催化活性,在450℃时,NO_x的最大转化率可以达到52.7%.CO_2对Co-Fe/分子筛催化剂活性无明显抑制作用,H_2O对催化剂的活性抑制是可逆的,SO_2对催化剂活性抑制作用明显.Co-Fe/SAPO-34催化剂表面钴物种以CoO和Co(OH)_2为主,Co-Fe/ZSM-5催化剂表面钴物种则以Co_3O_4和Co(OH)_2为主,Co-Fe/Beta催化剂则可能以CoO、Co Al2O_4和Co_3O_4为主.各Co-Fe/分子筛催化剂表面Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比依次为Co-Fe/ZSM-5(3.98)Co-Fe/SAPO-34(0.52)Co-Fe/Beta(0.43).活性组分钴物种的形态和合适的Fe~(2+)/Fe~(3+)含量比对Co-Fe/分子筛催化剂上甲烷催化还原NO_x至关重要.Co-Fe/分子筛催化剂上CH_4-SCR反应机制为:NO在Br?nsted酸位上吸附氧化成NO~+,同时CH_4在Br?nsted酸位上吸附活化成—C=O和—COO等活性物种,生成的NO~+在Co2+和Fe~(3+)等催化活性位上转化成硝酸盐等中间产物,中间产物硝酸盐与活化物种(—C=O和—COO)反应生成N_2和CO_2.     

分子筛负载CoO_x催化剂用于苯的催化氧化

采用等体积浸渍法合成了不同负载量的Co O_x/HZSM-5催化剂用于苯催化氧化反应,并采用XRD、低温氮气吸附、NH_3-TPD及H_2-TPR技术对催化剂的结构、孔性质、比表面积、酸性及氧化还原性能进行表征。催化反应结果发现,HZSM-5分子筛表面分散的Co Ox颗粒显著提高了HZSM-5的苯催化氧化活性,10%Co O_x/HZSM-5催化剂表现出最优的催化活性和良好的催化稳定性。材料表征结果表明分子筛表面丰富的酸中心以及Co O_x活性组分的低温可还原性是影响Co O_x/HZSM-5催化剂催化性能的关键因素。     

废聚酯醇解条件的研究

研究了废PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的醇解条件对产物的羟值及平均分子量的影响,表明在196～198℃时,m(乙二醇) m(PET)=2,催化剂醋酸锌用量为PET质量的1%,醇解3～3 5h,聚酯PET降解很彻底,产物羟值(以KOH计)可达368mg g以上,平均分子量在305以下,主要成分是对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)单体及其低聚物。DSC和IR验证了产物的组成。      

气氛对快速催化热解生物质的影响

通过测定两种气氛下(氮气和二氧化碳)的催化热解(HZSM-5为催化剂)的产率,并利用气质联用仪(GC/MS)分析热解油的成分,研究这两种热解气氛对快速催化热解生物质(玉米杆)的产率和液体产物的影响差异。结果表明:改变热解气氛对结果产生明显影响,CO2气氛对催化热解不利,该气氛下的固液气产率分别为30.30%,37.89%,31.81%,CO2促使快速催化热解的液体产量降低,促进水相产物的生成。对催化热解油的分析发现CO2气氛抑制了HZSM-5的去氧和芳香化催化作用,同时促进稠环芳烃的生成,使产物结构复杂化。     

MO_x-CeO_2/HZSM-5催化剂催化氧化含氯挥发性有机物研究

采用浸渍法制备了不同过渡金属掺杂的MOx-CeO2/HZSM-5（M分别表示Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu）催化剂,研究了各催化剂对1,2-二氯乙烷（DCE）的催化降解性能.结果表明,过渡金属掺杂后,MOx-12%CeO2/HZSM-5催化剂催化氧化1,2-二氯乙烷（DCE）的活性明显提高.各催化剂（记为M-CeO...     

载体对生物质油裂解镍基催化剂的性能影响

以改性处理的CaA分子筛、硅藻土和ZrO_2-CeO_2复合氧化物为载体,分别负载镍制备催化剂,并采用XRD、SEM、TPR、TG、FT-IR对催化剂的结构、形貌、表面酸中心种类、还原性能和积碳性能等进行了表征。结果表明,载体的种类影响催化剂性能,改性后的Ca A分子筛具有较大的比表面积和孔容,负载镍基催化剂表面具有较强的L酸和B酸中心,能与镍物种形成较强的相互作用,在生物质油催化裂解反应中表现出较好的活性,同时催化剂表面较强的酸中心也促进了积碳前驱物的形成;而Ni O/硅藻土催化剂和NiO/ZrO_2-CeO_2催化剂的酸中心强度相对较弱,影响了活性组分与载体的相互作用,活性组分在反应中烧结现象明显。     

EGCG强化Fe~(2+)/过硫酸盐体系降解金橙G的研究

通过向亚铁-过硫酸盐(Fe~(2+)/PDS)体系中引入具有还原性及络合性的绿茶提取物EGCG,促进Fe~(3+)/Fe~(2+)循环,增强其对偶氮类染料金橙G(OG)的降解.实验考察了PDS投加量、OG初始浓度、溶液初始pH、Fe~(2+)投加量、EGCG投加量以及溶液中共存阴离子对该体系降解OG的影响.结果表明:单独投加Fe~(2+)、EGCG、PDS以及投加EGCG/PDS、Fe~(2+)/EGCG均不能有效地降解OG;EGCG的引入使得Fe~(2+)/PDS体系对OG的降解有了显著的提升,从30.89%上升到83.71%;OG的降解效率随着PDS及Fe~(2+)投加量的增大而增大、随着OG初始浓度的增大而减小;当EGGC投加量在10~40μmol/L时,降解效率随着其投加量的增大而增大,而当EGCG投加量大于40μmol/L时,降解效率随着其投加量的增大有一定程度的降低;与Fe~(2+)/PDS体系相比,EGCG的引入使得该体系在p H为2.0~7.0范围内均能取得较好的去除效果;体系中共存阴离子对OG的降解效率有着不同程度的抑制作用,其中PO_4~(3-)CO_3~(2-)Cl~-.另外,通过分别加入淬灭剂甲醇和叔丁醇,证明了体系中存在着硫酸根自由基以及羟基自由基,且硫酸根自由基占主导地位.     

抗生素菌渣催化热解特性的研究

为了将生物质转化为高品质的液体燃料,以青霉素菌渣为催化热解实验原料,在温度为400,500,600,700℃下进行热解实验,以生物质油产率最大化为目的,探究最佳热解温度。在此基础上,选用CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5作为催化剂,对青霉素菌渣进行催化热解实验,探究催化剂对生物油催化提质的作用。结果表明:不添加催化剂时,青霉素菌渣在500℃条件下热解所得的生物质油产率达到最高。在此温度条件下,添加催化剂CoO/HZSM-5和NiO/HZSM-5时,生物质油的产率相对降低,但催化热解后生物油中烃类物质含量分别增加8.66,7.41百分点,达到25.34%和24.09%;含氧类物质如醇类、酯类和醛类物质含量分别降低9.68,12.49百分点,为31.74%和30.34%;含氮杂环类物质含量分别降低5.96,12.49百分点,为32.51%和35.07%。天冬氨酸、组氨酸、谷氨酸和中间产物DKP的催化热解实验进一步解释了青霉素菌渣催化热解的机理。     

树脂负载草酸铁光助类芬顿降解水中孔雀石绿

为了强化多相类芬顿反应的速率,在可见光下采用以草酸盐为配体的三价铁草酸络合物(Fe~(3+)C_2O_4/R)为催化剂催化过氧化氢降解水中孔雀石绿.结果表明,与Fe~(3+)/R相比催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R具有更强的催化活性,能强化羟基自由基(·OH)的产生. 过氧化氢的初始浓度越高,反应速率越快,反应遵循一级反应动力学,反应速率常数与过氧化氢浓度具有很好的相关性.在pH值3～9的范围内,催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R都能有效地对MG进行降解,最佳pH值为6.随着催化剂投量的增加,MG的去除效率明显提高.随着MG初始浓度的增加,MG的去除也由吸附为主转化为以氧化为主,但总体影响不大.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明铁在树脂表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.反应中的氧化活性物种是羟基自由基和高价态铁同时共存.     

污泥基活性炭-甲醇工质对吸附/解吸特性

将市政生物污泥资源转化与吸附制冷能效提升相交叉融合,通过炭素前驱体进行复配、KOH催化炭化及磷酸催化活化相结合的压块炭改进工艺对污泥基活性炭的孔结构进行原位调控,制备了4种新型污泥基活性炭（WNC-4/3/2/1）;对比研究了以污泥炭和甲醇制冷剂为工质对的吸附制冷床的吸附/脱附循环、制冷量及制冷功率变化特性.结果表明： KOH和磷酸浸渍过程可分别促进微孔及中孔结构的发育,WNC-4的总孔、微孔及中孔容积分别达到0.6960,0.1641和0.5319cm³/g.比表面积与孔结构容积水平的同步提升与甲醇制冷剂吸附/脱附量呈良好的相关性（R²>0.90）.基于Langmuir吸附等温模型（R²=0.9939）计算的最大吸附量Q_L^*达到（552.67±23.83）mg/g;基于Sokoda-Suzuki方程计算的40min内的平衡吸附量和脱附量分别为（372.94±9.504）和（412.55±8.309）mg/g.脱附温度为100℃时,WNC-4吸附制冷系统的稳定脱附量、制冷量和制冷功率分别达到（328.81±10.74）mg/g,（300.34±9.81）kJ/kg和（600.68±19.62）kJ/（kg·h）.     

Mn/Fe-Mn改性HZSM-5在NH3-SCR中的催化性能

采用离子交换法制备了不同Mn含量及不同Fe/Mn物质的量比的HZSM-5改性分子筛,并以NH3为还原剂,在体积空速为12000 h-1条件下,考察了上述催化剂选择性催化还原NO性能.同时,运用环境扫描电镜(ESEM)、比表面积(BET)和X-射线衍射(XRD)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,改性催化剂中活性组分在载体表面呈高度分散形式,催化活性较高,复合改性较单独改性性能更为优越,适量Fe的加入提高了催化剂催化活性和稳定性;(0.25)Fe-Mn/HZSM-5(Fe/Mn物质的量比为0.25)的NO转化率于300℃时最高达到98%,在300～500℃范围内NO转化率均保持在90%以上.实验还研究了不同焙烧温度下制备的(0.25)Fe-Mn/HZSM-5对NO转化率的影响.结果表明,焙烧温度对催化剂的活性影响较大,550℃为最佳焙烧温度.     

纳米Fe_3O_4负载聚苯胺对染料的协同催化降解

通过Hemin催化聚合苯胺工艺在纳米Fe_3O_4上负载导电聚合物聚苯胺(PANI),制备得到了具有高效催化活性的异相类Fenton反应用的催化剂PANI@Fe_3O_4.研究了PANI@Fe_3O_4/H_2O_2体系中罗丹明B(RhB)浓度、H_2O_2浓度、PANI@Fe_3O_4投加量、pH值以及·OH捕获剂对RhB降解的影响.结果表明,对于400mg/L的RhB溶液,当催化剂投加量为0.5g/L,H_2O_2浓度为0.04mol/L时,PANI@Fe_3O_4/H_2O_2可在pH3.75~12.0间达到98%以上的去除率,H_2O_2的利用率达到80%.将该体系对于初始COD为1715mg/L模拟混合染料废水,可去除70%的C0D,PANI@Fe_3O_4/H_2O_2体系适用pH值范围广,催化活性高,H_2O_2利用率高且水相中残留铁离子少.机理分析表明,在PANI@Fe_3O_4中PANI和纳米Fe_3O_4存在明显的协同效应,纳米Fe_3O_4部分溶解释放出Fe~(2+),并通过Fe~(3+)和Fe~(2+)间的快速电子转移补充催化所需Fe~(2+).PANI提供反应所需H~+,并通过与铁离子形成配位键而减少了铁离子释放到水相中.     

钒和钨负载量对V2O5-WO3/TiO2表面形态及催化性能的影响

采用浸渍法制备了一系列不同钒和钨负载量的V2O5-WO3/TiO2催化剂样品,对样品NH3选择性催化还原NO性能进行了评价,并用BET、XRD、XPS等手段对催化剂样品的表面形态进行了表征.研究发现,钒的负载量对催化剂的比表面积和催化活性有显著影响,当钒负载量从1%升高到8%时,催化剂比表面积下降了16 m2/g,最高活性温度降低了约100℃.钨起到稳定剂和助剂的双重作用,当钒负载量为1%时,钨负载量从0升高到6%,催化剂比表面积仅下降了3 m2/g,而活性温度窗口向高温和低温各拓宽了约50℃.研究表明钒和钨负载量都能影响催化剂表面的VOx物种,但对催化剂的表面晶型没有明显影响.     

Ce掺杂对Pd/γ-Al2O3催化燃烧甲苯性能的影响

通过等体积浸渍法制备了单金属Pd/γ-Al₂O₃催化剂和双金属Pd-Ce/γ-Al₂O₃催化剂,考察掺杂CeO₂对Pd/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响.并通过N₂吸脱附、SEM、H₂-TPR表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能.结果发现,CeO₂的掺杂一定程度上降低了Pd/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积,但增加了10nm孔径的孔密度,且催化剂仍保持介孔结构,当添加4% CeO₂时（质量分数,下同）,催化剂比表面积降至165m²/g,孔道存在一定程度的堵塞,阻碍污染物和反应产物的扩散,降低催化剂催化性能.H₂-TPR结果表明,Pd和Ce之间存在较强的协同作用,与PdO相邻的CeO₂更容易打开Ce-O键,相较于单金属0.2% Pd/γ-Al₂O₃,掺杂了0.3% CeO₂的催化剂具有更强的还原峰,表明CeO₂的引入为催化剂提供了更多的表面氧空位,增强了催化剂的催化氧化能力,其T₁₀和T₉₀与单贵金属催化剂相比分别降低10和40℃.     

La-Co-Fe-Cu/HZSM-5在尾气碳颗粒燃烧中的催化性能

采用柠檬酸络合低温浸渍法制备分子筛负载钙钛矿型复合氧化物催化剂。采用XRD、SEM和H2-TPR等手段对催化剂性能进行表征,并在微型固定床反应器中对催化剂进行活性评价。结果表明,在钙钛矿型复合氧化物中进行B位离子掺杂,可以改善催化活性,碳颗粒燃烧温度降低。在20%LaCoO3/HZSM-5催化剂中用铁离子部分取代钴离子可以改善碳颗粒的燃烧性能,取代量增加碳颗粒燃烧温度降低,但是生成CO2的选择性也降低,以20%LaCo0.2Fe0.8O3/HZSM-5为催化剂,Tig、Tm和Tf分别为256℃、399℃和403℃,但生成CO2的选择性只有72.5%。在20%LaCo1-xFexO3/HZSM-5中的钙钛矿型复合氧化物B位离子中加入铜离子后,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性得到明显改善,Sco2提高10个单位以上。以20%LaCo0.2Fe0.6Cu0.2O3/HZSM-5为催化剂,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性可以达到94.7%,Tig、Tm和Tf分别为242℃、427℃和445℃。     

低浓度苯系物在室温下的MnOx/Al2O3催化O3氧化

采用固定床连续流动反应器,研究在室温下MnOx/Al2O3催化剂催化臭氧(O3)氧化.结果表明,在室温下,MnOx/Al2O3催化剂具有良好的催化O3分解和催化臭氧氧化苯系物的性能,Mn的最佳负载量为5%.当入口O3和苯系物浓度分别为70,15 mg/m3时,苯、甲苯、对二甲苯和O3的转化率分别为75%,84%,88%,90%.随着入口O3浓度的升高,苯系物转化率先升高然后基本不变,而O3转化率略有下降;随着入口苯系物浓度的升高,苯系物转化率明显降低,O3转化率略有下降.苯系物及O3转化率皆随催化反应时间的延长而缓慢降低.苯系物催化氧化反应中生成的芳香醛、芳香酸和甲酸等中间产物在催化剂表面的堆积是导致催化剂活性降低的主要原因.     

活性炭负载TiO2催化剂对直接耐酸大红4BS溶液的光催化降解研究

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型TiO2催化剂,采用了XRD、BET和SEM对催化剂进行表征。研究了催化剂对直接耐酸大红4BS的紫外光催化降解,比较了活性炭、P25和TiO2／AC对4BS溶液的降解能力,探讨了催化剂煅烧温度和投加量以及染料溶液的初始浓度对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生实验。结果表明,500℃下煅烧的TiO2／AC催化剂比表面积为1147．88m^2／g、TiO2粒径为21．9nm、晶相组成以锐钛矿为主,具有良好的光催化活性和稳定性;90min后2g／L催化剂对150mg／L的4BS溶液紫外光催化降解率达到99．8％。     

类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究

为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe~(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe~(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L~(-1)和0.45 mol·L~(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L~(-1)和(3357.67±66.37) mg·L~(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg~(2+)浓度为0.056 mol·L~(-1)和NH~+_4浓度为0.08 mol·L~(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L~(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe~(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路.     

常温除甲醛催化剂Mn1Cex/HZSM-5的活性位点与性能分析

装修等产生的室内甲醛严重影响人体健康,因此在室温下降解甲醛的需求日益迫切。目前,常温催化氧化法被视为最有前景的甲醛处理方法之一。沸石分子筛具有较大比表面积及较多吸附位点,以此为载体,以MnO_x和CeO_x为反应活性位点,通过共沉淀法成功合成了Mn₁Ce_x/HZSM-5催化剂。该催化剂在常温下可降解96.86%的甲醛且具有良好的稳定性。此外,通过一系列的物理化学表征分析发现,Ce物种不仅能够显著提高催化剂中高价态锰的含量,还能带来更多的表面吸附羟基和吸附氧,进而提升催化剂的性能。鉴于其优异及稳定的性能、简便的合成方法,此高效除甲醛Mn₁Ce_x/HZSM-5催化剂可为室温下除甲醛催化剂的合成提供新的参考。