湿法再生吸附剂制备及用于大气CO2的直接捕集

基于湿法再生吸附技术,利用强碱性季铵盐树脂材料制备了异相吸附剂薄膜,应用于大气中极低CO2的直接分离,以对抗全球变暖。通过滴定法分析吸附剂材料的电荷密度和吸附容量,利用SEM分析不同工况下制备出来的膜材料的表观结构,并对膜材料进行CO2吸附性能的测试。结果发现,热处理能够明显提高膜材料的吸附性能,还研究吸附剂制备对吸附速率,吸附量和机械强度等性能的影响,发现粒径小于43μm的树脂粉末,按60％质量分数制成的500μm厚膜材料具有较优的综合性能。     

从空气中捕集CO_2的研究现状

从空气中捕集CO2是一项有前途的新CO2减排技术,具有传统CO2减排技术所没有的多项优势。文中首先介绍了从空气中捕集CO2的意义、可行性、吸收剂选择和捕集器设计原则;然后介绍了最新的原型设计及成本预计;最后讨论了该技术的现存问题和对其他技术的启发。     

温度对离子液体支撑膜捕集CO2的影响

传统CO2的捕集方法存在设备投资大、环境污染严重、再生能耗高等缺点,利用新型绿色工质离子液体负载于聚偏氟乙烯上制备离子液体支撑膜可以较好地解决该问题。在压力为0.2 MPa、流量为50 mL·min-1、温度在298~318 K范围内变化时,测定了CO2在1-乙基-3甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐（[Emim][Tf2N]）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim][AC]）2种离子液体支撑膜中的渗透系数、溶解度和扩散系数,采用Van’t Hoff方程对溶解度数据进行关联、Arrhenius方程对渗透和扩散系数的数据进行关联。实验结果表明,CO2在2种离子液体支撑膜中的渗透和扩散系数随着温度的升高而增大,溶解度随着温度的升高而降低。[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜对CO2的捕集性能优于[Emim][AC]支撑膜,CO2在[Emim][Tf2N]支撑膜中的溶解度最大值为0.447,在[Emim][AC]离子液体支撑膜中的最大溶解度为0.253,由此可确定离子液体支撑膜分离CO2的最佳工作温度,为其在工业应用中奠定良好的基础。     

柴油机微粒捕集器臭氧再生法离线再生

由R175型柴油机、微粒捕集器(Φ90 mm×150 mm)、CF-G10型臭氧发生器组成实验系统,进行了臭氧再生法离线再生研究。研究表明,在190℃温度下,再生气从DPF上游侧进气再生时,臭氧可以有效再生DPF,再生效率可达90%以上,再生效率达到65%左右时发生臭氧穿透,臭氧利用率下降;穿透时间点随微粒捕集时的柴油机载荷增大而提前,随微粒捕集时间增加而提前;臭氧供给量不变,再生气流量越大,再生效果越明显;再生气从DPF下游侧进气再生时,臭氧穿透时间点较上游侧进气再生滞后,但发生穿透后DPF几乎不再再生,总再生效率低于70%。结果表明,微粒捕集器臭氧再生法是可行的,对于如何提高臭氧利用率需进一步研究。     

柴油车道路行驶及颗粒捕集器再生期间颗粒物排放

设计3种状态下车载试验方案,研究重型柴油货车实际道路行驶颗粒物排放特性和颗粒捕集器(DPF)对排气颗粒物的净化性能,以及DPF再生过程对颗粒物排放的影响.结果表明:(1)粒子数量(PN)排放速率与燃油消耗速率呈线性关系,随发动机的转速、扭矩与车速的升高而增大;(2)DPF对PN的净化率大于99％,净化率随车速增大而降低...     

CO2捕集回收技术研究

主要介绍了常用的胺化合物吸收法、钙基吸收剂法、金属氧化物法等CO2捕集回收技术的最新研究进展及存在的问题,综合对比了各种方法的优缺点:胺化合物吸收法吸收速率快,但再生能耗较高,因此开发"高效低耗"的复合吸收剂成为研究的重点;钙基吸收剂法在高温环境下对CO2的吸收有较好的效果,但吸收剂的碳酸化转化率及热稳定性是有待解决的关键问题;金属氧化物法具有高的CO2吸收效率,但成本较高.在此基础上,探索了CO2捕集回收技术改进工艺,提出改善吸收剂性能、开发高效低耗的CO2选择性吸收剂将成为今后CO2捕集回收技术的研究方向.     

不同气氛下微粒捕集器的离线再生

基于NO2、NO2/O2以及O3与PM的化学反应模型,探究了气氛对微粒捕集器（DPF）离线再生效果的影响。研究结果表明,NO2/N2的气氛下,PM的起燃温度为250℃,而在NO2/O2/N2气氛下,PM的起燃温度降至150℃左右,但在O3/N2气氛下,PM可在低于100℃的再生温度下起燃。在3种气氛下,DPF的再生效率受再生温度的影响均较为明显。当再生温度较低（≤250℃）时,O3/N2气氛下,DPF的再生效果最好,且实现完全再生的时间最短;当再生温度较高（>250℃）时,NO2/O2/N2气氛下,DPF再生效果最好,且温度越高,实现完全再生的时间越短。在所选的再生温度范围内,O3/N2气氛下的壁面最大温度梯度峰值均高于NO2/N2和NO2/O2/N2气氛,但远小于DPF安全的温度梯度极限。     

大气细粒子的快速捕集及化学成分在线分析方法研究

本文介绍了一种新型的大气细粒子快速捕集及其化学成分在线分析方法。该方法中大气细粒子与过饱和水蒸气绝热混和而增长成大粒子 ,并在气流的带动下惯性撞击到一垂直玻璃板上 ,一含有内标物的去离子水流自上而下将撞击到玻璃板上的粒子收集 ,收集液被直接输送到离子色谱、总有机碳分析仪 ,在线分析其中的化学成分。该方法每 12min可完成单个样品分析 ,每小时可连续采集分析 5个样品。离子色谱最低检测限约为 0 .0 5 μg/m3(NH+4 )到 0 .2 0 μg/m3(SO2 -4 ) ,不确定度约为 3 % ,TOC最低检测限为 5× 10 -5μg/m3,不确定度约为 3 %。真实的大气细粒子观测结果表明 ,该方法快速、简捷、灵敏度高 ,是实时监测大气中细粒子化学成分的有效工具     

催化型微粒捕集器的再生与压降数值研究

采用新的再生机理对催化型微粒捕集器（CPF）深床捕集微粒的氧化再生过程进行了建模,并将微粒捕集器中的压降分成5个部分分别计算,对其压降特性进行了数值研究。结果表明,新模型对深床捕集微粒的氧化再生计算与实验值吻合良好,比原模型更能反映微粒沉积的实际过程,深床捕集微粒的压降计算值也更精确。在排气流量大、温度高的工况下,深床捕集微粒的压降先迅速增大再减小的现象明显。研究结果能为工程应用提供验证手段,为CPF的优化设计提供依据。     

改性分子筛二氧化碳捕集材料的制备及其性能

以微孔分子筛为基体,用环氧树脂(EP)作交联剂,采用浸渍法将聚乙烯亚胺(PEI)或者四乙烯五胺(TEPA)浸渍在微孔分子筛上,制备了一系列的胺基吸附分子筛。通过热失重等方法对样品结构表征。研究了温度、PEI/EP质量比、TEPA/EP质量比及吸附气体中CO2初始浓度对吸附容量的影响,探讨了该吸附分子筛材料性能与结构的关系。结果表明,改性的胺基分子筛对CO2有较好的吸附效果。在333 K下,PEI改性分子筛吸附量最大,CO2初始浓度为20%时的最大吸附量为0.69 mmol/g。TEPA改性分子筛在CO2初始浓度为20%和15%时的最大吸附量分别为0.50 mmol/g和0.33 mmol/g。     

利用微藻同步实现CO2生物固定与养殖废水脱氮除磷

文章欲通过对小球藻Chlorella sp.的优化培养提高微藻的固碳率以及对养殖废水中氮、磷的去除率。探讨了光强、初始氮浓度(ITNC)、CO2通气比、通气间隔时间和连续培养时间等因素对Chlorella sp.固定CO2和净化污水的能力的影响。结果表明,在光强240μmol/(m·s)、初始氮浓度128 mg/L、通气比0.3 m3/(m3·min)、通气通断间隔15 s/60 s条件下培养10 d,微藻达到最高固碳率564.67 mg/(L·d),与此同时,氮、磷去除率和生物质浓度分别达到66.72%、55.95%和3.50 g/L。     

溴掺杂TiO_2光催化剂的制备与性能研究

以KBr和Ti(SO4)2为原料,通过水热法制备了高催化活性的溴掺杂纳米TiO2(Br-TiO2)光催化剂,利用XRD、XPS、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征。通过苯酚降解实验评价了Br-TiO2的光催化活性。结果表明,700℃焙烧、溴与钛的摩尔比为0.35∶1时,Br-TiO2具有最佳光催化活性。该催化剂为晶体发育完整的锐钛矿相TiO2,粒径平均大小为50 nm,比表面积为16.81 m2/g,在紫外区的吸收得到加强,光催化能力优于Degussa P-25。确定了降解苯酚的最佳条件:催化剂投加量为0.5 g/L,苯酚初始浓度为10 mg/L,pH值为6.0。     

硅烷化改性MCM-41负载戊二酸锌催化CO2与环氧丙烷共聚制备可降解材料

以三甲基氯硅烷(TMCS)为硅烷化试剂,对MCM-41分子筛进行表面改性处理,并以此为载体制备负载型戊二酸锌催化剂(ZnGA/TMCS-MCM-41);采用红外光谱、氮气吸附-脱附和X射线衍射等分析手段对催化剂进行表征,结果表明:三甲基氯硅烷基团被成功接枝到MCM-41分子筛表面,形成比表面积略低的硅烷化MCM-41载体,但其骨架未被破坏,负载活性物质过程中,戊二酸锌能以更小的粒径均匀分散到载体的表面;聚合反应实验表明,与单纯戊二锌催化剂相比,ZnGA/TMCS-MCM-41催化剂对CO2与环氧丙烷(PO)的共聚反应显示出更高的催化效率和更快的反应速度,在反应34 h后催化效率达到86.3 g聚合物/g ZnGA;红外光谱和核磁分析表明所得共聚产物中碳酸酯结构含量大于95.8%。     

TiO_2/PTh/Fe_3O_4催化剂制备及光催化与磁回收性能

以聚噻吩磁性微珠PTh/Fe3O4(PF)为载体,采用低温水热法(170℃,pH=7±0.2)在其表面负载TiO2,制备了壳/壳/核结构的磁载光催化剂TiO2/PTh/Fe3O4(TPTF)。用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的形貌、物相组成、表面性质、磁学性质进行了表征。以苯酚为模拟污染物,评价其光催化活性;通过自制的磁回收装置,考察其磁回收特性。结果表明,TiO2晶粒大小在4~6 nm之间,具有混晶结构(锐钛矿型占93.6%,金红石型占6.4%);当nTiO2∶n噻吩单体∶nFe3O4=75∶2.5∶1时,TPTF的催化活性最佳;P25、纯TiO2、TPTF(nTiO2∶n噻吩单体:nFe3O4=75∶2.5∶1)和TiO2/Fe3O4(TF)光催化降解苯酚的速率常数分别是0.0371、0.0302、0.0253和0.0106 min-1;TPTF循环使用5次,其反应速率常数、饱和磁化强度以及磁回收率为0.0205 min-1、1.59emu/g和89.3%,比第1次的0.0253 min-1、1.85 emu/g和94.7%略有降低。     

湖北省能源消费CO2与大气污染物协同减排研究

以2015年为基准年,基于拓展的STIRPAT模型预测2025年湖北省能源消费CO2和主要大气污染物排放量.通过设置基准(记为BAU)情景、低碳(记为LC)情景和强化低碳(记为ELC)情景3种控制情景,测算CO2和主要大气污染物的减排量,并运用污染物减排量交叉弹性法评价了CO2减排对主要大气污染物的协同效应.结果表明,...     

Effects of elevated atmospheric CO2 and tropospheric O3 on tree branch growth and implications for hydrologic budgeting

The forest hydrologic budget may be impacted by increasing CO₂ and tropospheric O₃. Efficient means to quantify such effects are beneficial. We hypothesized that changes in the balance of canopy interception, stem flow, and through-fall in the presence of elevated CO₂ and O₃ could be discerned using image analysis of leafless branches. We compared annual stem flow to the results of a computerized analysis of all branches from the 2002, 2004, and 2006 annual growth whorls of 97 ten-year-old trees from the Aspen Free-Air CO₂ and O₃ Enrichment (Aspen FACE) experiment in Rhinelander, WI. We found significant effects of elevated CO₂ and O₃ on some branch metrics, and that the branch metrics were useful for predicting stem flow from birch, but not aspen. The results of this study should contribute to development of techniques for efficient characterization of effects on the forest hydrologic budget of increasing CO₂ and tropospheric O₃.     

PEI-DTC的制备及其对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

以Pb²⁺吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征,研究了材料的复用性能。结果表明,采用30% PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)= 2:1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3:1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3:1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构,比表面积较大;PEI-DTC对Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势,Pb²⁺、Cu²⁺在100 r·min⁻¹、Zn²⁺在150 r·min⁻¹时表现出较好的吸附效果,Pb²⁺在材料投量为0.03 g时即近于完全吸附,而Cu²⁺、Zn²⁺在材料投量为0.08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的去除率分别可达97.62%、14.79%、78.92%,对应的吸附量分别为4.005、0.509、4.658 mmol·g⁻¹;PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型,吸附为自发的吸热过程;经4次使用,材料对Pb²⁺的吸附量仍保留81.14%。     

异相类Fenton催化剂CuFeO2的制备及其对水中氧氟沙星的降解性能

以三水合硝酸铜、九水合硝酸铁分别作为铜源和铁源,通过简单的一步水热法合成纯3R相结构CuFeO₂催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和高分辨透射电镜对其晶格结构和形貌进行了表征,构建了CuFeO₂/H₂O₂体系对目标污染物氧氟沙星(OFX)进行降解,考察了不同催化剂投加量、H₂O₂浓度、溶液pH等参数对OFX降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1.1 g ·L⁻¹、H₂O₂浓度为15 moL·L⁻¹以及pH=3.65的条件下,反应300 min后,CuFeO₂/H₂O₂体系对10 mg·L⁻¹ OFX的降解率高达93.8%;此外,CuFeO₂催化剂在活化H₂O₂降解OFX过程中具有良好的稳定性,经5次降解后的降解率仅降低了8.1%;自由基捕获实验和电子自旋共振波谱测试结果表明CuFeO₂/H₂O₂体系中·OH是主要的活性自由基;降解反应前后CuFeO₂的X射线光电子能谱表征结果表明,Cu⁺和Fe³⁺的相对含量均有不同程度的降低,表明CuFeO₂中的Fe和Cu双活性位点在异相类Fenton反应中均起着重要的作用。最后,通过质谱鉴定了OFX的降解产物,并在此基础上提出了可能的降解路径。