复合吸剂液相同时脱硫脱硝特性研究

以NaClO2和NaClO溶液为复合吸收剂,在制鼓泡反应上对SO2和NOx吸收特性进行了实验研究.考察了复合吸收剂溶液中NaClO2和NaClO浓度、溶液pH值、反应温度等主要参数对SO2和NOx脱除效率影响,获最佳实验条件为：NaClO2和NaClO摩尔比1：1,溶液pH值5.5,反应温度为50℃.在最佳实验条件下,同时脱硫脱硝效率可分别达100%和89.2%.通过产物分析和相关物种电极电位分析,揭示了复合吸收剂同时脱硫脱硝机理,即复合吸收剂中亚氯酸根离、次氯酸、二氧化氯及氯共同与SO2和NOx发生了氧化吸收反应.热力学研究表明,脱硫脱硝反应均可以发进行,且为放热反应.动力学研究证实,同时脱硫脱硝过程中,SO2反应分级数为1,反应平均活化能为21.6kJmol-1;NO反应分级数为1,反应平均活化能为8.2kJmol-1.     

液相同时脱硫脱硝实验及反应特性

以NaClO2溶液为吸收剂,在自行设计小型鼓泡反应器中,进行了烟气同时脱硫脱硝实验研究,确定了最佳条件,获得了理想的同时脱硫脱硝效果.通过产物分析,提出了基于酸性NaClO2溶液的同时脱硫脱硝反应历程.利用热力学原理对NaClO2溶液同时脱硫脱硝的可能性和限度进行了计算.同时脱硫脱硝反应动力学实验研究表明,SO2和NO的氧化吸收过程都分为区间,即快速反应区和慢速反应区.位于慢速反应区时,两者皆为0级反应.而位于快速反应区时,SO2的反应分级数为1.4级,反应速率常数为1.22（mol·L^-1）^-0.4·s^-1,反应活化能为66.25kJ·mol^-1;NO的反应分级数为2级,反应速率常数为3.15×10^3（mol·L^-1）^-1·s^-1,反应活化能为42.50kJ·mol^-1.     

微波辐照活性炭床脱硫脱硝动力学研究

利用微波的诱导催化作用结合活性炭的吸附和还原能力可以实现烟气中硫氮氧化物的还原脱除。根据实验结果以及对反应产物的测试,分析了微波脱硫脱硝的反应历程。利用热力学原理对活性炭碳热还原脱硫脱硝的热力学参数进行了计算。动力学实验结果表明,微波辐照活性炭同时脱硫脱硝过程可以分为慢速反应区和快速反应区2部分。高温反应区SO2和NO的反应表观活化能分别为30.69和24.06kJmol-1。研究结果反映出微波不仅以其热效应促进了脱除反应的进行,更发挥了它的诱导催化效应。     

UV/H_2O_2高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中NO实验研究

在自行设计的内置紫外光-鼓泡器中,利用UV/H2O2高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中的NO气体.主要对紫外光强度﹑H2O2初始浓度﹑溶液初始pH值﹑溶液温度﹑NO初始浓度﹑液气比以及O2浓度对NO脱除效率的影响进行了考察.研究发现,在各种影响因素中,紫外光强度﹑H2O2初始浓度﹑NO初始浓度以及液气比是NO脱除效率的主要影响因素,在最佳条件下,UV/H2O2脱除NO的效率最高可达到82.9%.在实验研究的基础上,对相关因素的影响机理进行了深入的讨论.     

烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及脱除机理研究

以飞灰、工业用石灰、少量锰盐添加剂为原料制备了具有同时脱硫脱氮性能的“富氧型”高活性吸收剂, 在烟气循环流化床(CFB)上对“富氧型”吸收剂的脱硫脱氮性能进行了试验, 试验结果表明, “富氧型”吸收剂能够实现高达94.5%的脱硫效率和64.2%的脱氮效率. 利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对飞灰、工业用石灰、普通高活性吸收剂、“富氧型”高活性吸收剂和反应后的“富氧型”高活性吸收剂进行了表面微区分析, 结果表明, 普通高活性吸收剂和“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面可以观察到白色薄层状物质; 钙元素在二者表面的平均含量高于吸收剂主体的钙含量; 反应后的“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面具有多孔特性; 氧化性添加剂主体元素锰在“富氧型”高活性吸收剂表面分布均匀; 脱硫脱氮反应后的吸收剂中出现了硫元素的峰. 化学分析方法对吸收剂的脱硫脱氮产物进行的成分分析表明, 反应后的吸收剂中除了硫物种外还有大量氮物种. 由X射线能谱分析和化学分析结果表明, CFB内的主要脱除过程为化学吸收, 脱硫产物主要为硫酸盐; NO首先被快速氧化为NO₂, 进而发生化学吸收反应, 脱氮产物主要为亚硝酸盐.     

微波辐照载催化剂活性炭脱除烟气中NO的实验研究

微波连续辐照活性炭脱除烟气污染物中NO虽然具有很高的脱除效率,但反应温度较高,会造成较高的炭损失,在活性炭中加入催化剂可以降低反应温度、增进反应的选择性.本文利用微波反应器研究了不同催化剂加入对烟气脱硝的影响.研究发现,催化剂的加入会明显降低相同脱除效率下脱硝所需要的微波功率,不同催化剂的加入所引起的效果亦有差异,铜基催化剂的催化作用更明显.加入铜基催化剂后,脱硝反应温度降低约200℃,可提高脱除效率25%左右.采用X射线衍射（XRD）对活性炭进行了微观表征分析,分析结果显示出活性炭表面存在催化剂活性成分.     

亚氯酸钠溶液脱除Hg0及传质-反应动力学研究

以亚氯酸钠（NaClO2）溶液为吸收剂,利用鼓泡反应器实验研究了元素态汞（Hg0）的吸收行为.系统地研究了NaClO2溶液浓度、pH值、反应温度、Hg0浓度等主要参数对Hg0脱除效率的影响,确定了最佳实验条件.实验结果表明,酸性NaClO2溶液可实现72.91%的Hg0脱除效率.通过反应后吸收液中Hg2＋含量分析和NaClO2物种电极电位与Hg2＋/Hg0电极电位的比较,揭示了酸性NaClO2溶液脱除Hg0的机理.实验研究了NaClO2溶液氧化Hg0的传质-反应动力学,结果表明,随NaClO2溶液浓度的增加和pH的下降,增强因子E和KG（Hg0）/kG（Hg0）比值增大,液相传质阻力降低,有利于传质吸收反应.反应温度升高随然可改善增强因子E,但KG（Hg0）/kG（Hg0）比值下降,液相传质阻力增加,因此降低Hg0脱除的反应速度.     

微弧氧化法制备TiO2／Ti电极及其光催化性能研究

采用微弧氧化的方法,分别在2,4,8,12和16g／l的NaH2PO4溶液中制备了不同的TiO2／Ti电极,并在主波长为365nm的250W高压汞灯照射下,对所制备的TiO2／Ti电极的光催化性能进行了测试。结果表明：在NaH2PO4电解质溶液浓度为4mg／l时制备的TiO2／Ti电极效果最好。辐照浓度为5mg／1的若丹明B溶液120min时,若丹明B降解速率达到85％。试验结果模拟证实,在该实验条件下,TiO2／Ti电极降解若丹明B溶液反应符合准一级反应。     

外加磁场对掺杂TiO2薄膜光催化活性的影响

利用外加匀强磁场辅助掺杂TiO2光催化降解偶氮胭脂红B溶液,实验探讨了外加磁场强度对Fe3 、Ni2 、Cu2 掺杂TiO2薄膜光催化活性的影响.结果 表明:外加磁场使掺杂Ni2 /TiO2、Fe3 /TiO2薄膜的光催化活性降低,在磁感应强度为0.7×10-2T时,催化剂Fe3 /TiO2几乎完全失活,光催化降解率低于2.0%,而掺杂0.5% Cu2 /TiO2薄膜的光催化活性在磁场辅助下光催化活性普遍增强,感应强度为1.0×10-2T时光催化降解率达19.4%,相当于无外加磁场时的1.2倍;理论分析指出,磁场辅助对掺杂TiO2光催化活性的影响与掺杂离子的磁导率有关.     

镧掺杂对TiO2薄膜性能的影响

用sol—gel法于玻璃表面制备了镧掺杂纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）对其进行了表征。通过接触角测量仪测量亲水角来表征其亲水性能，并根据紫外光照射下亚甲基蓝溶液的光催化降解率评价其光催化性能。研究了镧掺杂量、热处理温度对纳米TiO2薄膜亲水性能和光催化效果的影响。研究发现，镧掺杂可以提高TiO2薄膜的亲水性能并且在黑暗条件下能将亲水性保持更长一段时间；镧掺杂可以提高TiO2薄膜的光催化效率，扩展TiO2薄膜的光谱吸收范围。     

稀土-金属共掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了稀土La3 、Ce3 单掺杂及La-Fe、Ce-Fe共掺杂TiO2光催化剂,利用XRD、FE-SEM等手段对样品的结构、形貌进行了表征.以甲基橙为光催化反应模型化舍物,考察了掺杂对光催化活性的影响.实验结果表明:稀土-金属掺杂抑制了TiO2锐钛矿相向金红石相的转变,抑制了纳米晶体的生长.掺杂后TiO2光催化荆的光催化性能有明显提高,共掺杂TiO2光催化剂产生了协同效应,其光催化性能优于单掺杂样品,以La 0.5%-Fe 0.05%共掺杂效果最佳.     

水中Cr(Ⅵ)在改性生物质吸附剂表面还原转化的电子供体

为揭示生物吸附过程中Cr(Ⅵ)的还原转化机理,以改性玉米秸秆(corn stalk based anion exchanger, CS-AE)为模型吸附剂,通过XPS、13C-NMR和FT-IR等手段表征吸附Cr(Ⅵ)前后的材料表面组成和结构,并结合对吸附溶液中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)等产物分析,探讨Cr(Ⅵ)还原的电子供体及可能反应路径.通过批吸附实验证实了CS-AE吸附去除Cr(Ⅵ)过程中存在Cr(Ⅵ)还原转化现象,在实验条件下10%～35%被吸附Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ),且大部分( 65%)Cr(Ⅲ)产物被固定在CS-AE表面.XPS表征中Cr 2p3/2谱图分析证明了Cr(Ⅲ)的大量存在,且N 1s、C 1s和O 1s谱图分析发现CS-AE与Cr(Ⅵ)反应后表面含氮物质特别是季铵基相对含量降低.13C-NMR和FT-IR表征也进一步地说明了吸附Cr(Ⅵ)后CS-AE表面季铵基减少,羧基结构有所增加,表明了季铵基是Cr(Ⅵ)还原转化的主要电子供体基团.吸附反应后溶液中TOC、TN和NO3--N含量随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,与Cr(Ⅲ)生成量呈正相关关系,可以确认CS-AE表面季铵基被Cr(Ⅵ)氧化,主要反应路径为季铵基经过碳-氮键氧化断裂,形成有机胺进入溶液,且部分有机胺被Cr(Ⅵ)进一步氧化为硝酸盐.     

基于S-CO2循环和ORC耦合的燃煤发电系统烟气余热深度利用方案研究

多级压缩回热能够显著提升超临界二氧化碳(S-CO₂)循环效率,然而当其应用于燃煤发电领域时,由于回热程度的提高,锅炉尾部烟气余热吸收困难.针对这一问题,本文构建了一次再热三级压缩S-CO₂循环(TC+RH)和有机朗肯循环(R123)深度耦合的联合循环,通过优化系统与环境间的能量流动过程,逐步提高系统性能.首先通过ORC同时逐级吸收S-CO₂循环冷却器与锅炉烟气热能,降低锅炉排烟温度、提高锅炉效率.在S-CO₂循环主气参数为620°C/30 MPa时,排烟温度从132°C降低到123°C,系统发电效率从47.13%提升到47.24%.引入有机朗肯循环(ORC)构建的联合循环可以有效地吸收锅炉尾部烟道烟气余热,获得更高的锅炉效率从而使系统发电效率提高.进而在耦合ORC的基础上,充分利用S-CO₂循环冷却器变温放热特点,通过空气与R123共同吸收冷却器内高温段热量,实现系统发电效率的进一步提高(47.24%～48.90%).本文为同时实现高效吸收锅炉尾部烟道烟气余热以及回收循环冷却器...     

热压烧结Ti_3AIC_2材料在空气中的恒温氧化行为

研究了热压烧结的Ti3AlC2(含有2.8%(质量分数)的TiC)在900~1300℃空气中的恒温氧化行为.结果表明,该材料具有良好的抗高温氧化性能,其氧化行为遵循抛物线规律.随着温度升高,氧化抛物线速率常数kp从900℃的1.39×10?10增大到1300℃的5.56×10?9kg2·m?4·s?1,计算得到的氧化活化能为136.45kJ/mol.在900~1100℃时,氧化产物为α-Al2O3和TiO2;当温度达到1200℃时,TiO2开始部分地转变为Al2TiO5;氧化温度升高到1300℃,Ti在氧化层中完全以Al2TiO5的形式存在.氧化过程由Al3 和Ti4 的向外扩散和O2?的向内扩散控制.Al3 和Ti4 的快速向外扩散在基体与氧化层界面处导致大量的缺陷的形成.     

Al2O3／TiAI基复合材料在空气中的高温氧化行为

研究了热压烧结的Al2O3／TiAI基复合材料在900℃静止空气中的断续氧化行为．结果表明,随着Nb2O5掺量的增加,氧化增重减小,氧化抗力明显改善,其初始氧化动力学符合线性规律,断续氧化动力学服从抛物线规律．Nb2O5掺量大的材料,因氧化产物中含有TiAI和Ti2AIN相,显示其良好的抗高温氧化性．在900℃温度断续氧化120h后,氧化膜主要由TiO2外表层、Al2O3次表层以及TiO2和Al2O3的混合内层构成,由外向内为富AI向富Ti的氧化物混合层过渡．靠近基体TiO2和Al2O3混合内层为多孔疏松状结构,孔洞是由于形成Ti的氧化物后生成的．整个氧化层厚约20μm．氧化膜表面均未形成均一的Al2O3保护膜,但形成的内层Al2O3膜与外层TiO2膜粘附性高,没有发生氧化膜脱落现象．原位自生的Al2O3微细颗粒,高温下促使其本身成核与生长,使得热力学形成其膜所需的最低Al含量降低;同时,增加了Ti离子由M／MO界面向O／MO界面扩散的势垒,从而降低了TiO2的生成率,提高了抗氧化性能;另外,形成从外向内由富AI向富Ti氧化物混合层过渡的复层结构,降低了O^2-的内扩散,改善了复合材料的抗氧化性能．     

Al_2O_3/TiAl基复合材料在空气中的高温氧化行为

研究了热压烧结的Al2O3/TiAl基复合材料在900℃静止空气中的断续氧化行为.结果表明,随着Nb2O5掺量的增加,氧化增重减小,氧化抗力明显改善,其初始氧化动力学符合线性规律,断续氧化动力学服从抛物线规律.Nb2O5掺量大的材料,因氧化产物中含有TiAl和Ti2AlN相,显示其良好的抗高温氧化性.在900℃温度断续氧化120h后,氧化膜主要由TiO2外表层、Al2O3次表层以及TiO2和Al2O3的混合内层构成,由外向内为富Al向富Ti的氧化物混合层过渡.靠近基体TiO2和Al2O3混合内层为多孔疏松状结构,孔洞是由于形成Ti的氧化物后生成的.整个氧化层厚约20μm.氧化膜表面均未形成均一的Al2O3保护膜,但形成的内层Al2O3膜与外层TiO2膜粘附性高,没有发生氧化膜脱落现象.原位自生的Al2O3微细颗粒,高温下促使其本身成核与生长,使得热力学形成其膜所需的最低Al含量降低;同时,增加了Ti离子由M/MO界面向O/MO界面扩散的势垒,从而降低了TiO2的生成率,提高了抗氧化性能;另外,形成从外向内由富Al向富Ti氧化物混合层过渡的复层结构,降低了O2?的内扩散,改善了复合材料的抗氧化性能.     

Sn/In/Ti纳米复合氧化物对可燃和有毒气体敏感特性研究

采用可控溶胶-共沉淀法合成了二元Sn／In和三元Sn／In／Ti纳米复合氧化物作为半导体CO，NO2和CH4传感器的敏感材料．通过优化可控制备参数研制出化学均一、高热稳定的纳米晶体复合氧化物．利用各种分析方法表征了纳米粉体的物性和结构，并对CO，CH4和NO2的气敏特性进行了考察．实验结果表明，所研制的二元纳米气敏材料对CO有高灵敏度和选择性，引入适量TiO2提高了对CH4的灵敏度和选择性，经少量金属元素掺杂和氧化物添加后气敏性质有大幅度提高．研究了复合物组成，先驱物焙烧温度及气敏操作温度和待测气体浓度对灵敏度的影响．其优化条件为金属盐总浓度0．05mol／L，金属阳离子比Sn^4＋：In^3＋为40％（摩尔分数）的纳米复合物在600℃时焙烧6h，则在150℃～250℃之间对CO和NO2有较高灵敏度，在气敏条件下以程序升温吸脱附实验研究了复合物表面的吸脱附行为，X射线光电子能谱分析证实复合物组分间存在着电子和化学的协同效应，气敏机理为表面吸附控制型．     

UV光强度对甲基橙光催化降解性能影响的研究

以自制的纳米TiO2为光催化剂,甲基橙（MO）为模型污染物,在自行设计的浅池光催化反应器上进行了甲基橙光催化降解反应研究,主要研究了紫外光强度（I）对MO光催化降解速率及降解反应的表观光量子产率（Φapp）的影响。实验结果表明,紫外光强度（I）对甲基橙光催化降解反应的速率常数（k）影响较大;通过对实验数据进行拟舍,得到紫外光强度（I）与反应速率常数（k）之间的关联式;此外,在对多相光催化反应体系的光量子产率（Φapp）进行定义的基础上,通过对光催化反应体系提出几点合理假设,建立了一个可用于估算光催化反应体系光量子产率的简化数学模型。     

纳米TiO2/ZnO光催化降解氯胺磷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了几种不同比例的纳米TiO2/ZnO复合半导体光催化剂及纯TiO2、ZnO单组分催化剂,并利用XRD,FE-SEM等手段对样品的结构和形貌进行表征.选用有机磷药氯胺磷为光催化降解对象,利用钼锑抗分光光度法测量并计算降解率,研究了溶液初始浓度、催化剂用量、催化剂的不同配比、热处理温度及溶液的pH值等因素对光催化降解效果的影响.实验结果表明:对于初始浓度4.5mg/L的氯胺磷溶液,催化剂用量为0.6 g·L<'-1>时,TiO2与ZnO的最佳比例为10:1,最佳热处理温度为500℃.反应进行5 h后,最大降解率可达到44.1%.在酸性及碱性介质中均有利于氯胺磷的降解,降解后溶液pH值都向中性趋近     

铁银共掺杂TiO2纳米材料的制备及性能

本文采用溶胶一凝胶法制备了Fe^3＋、Ag单掺杂以及Fe^3＋Ag共掺杂的TiO2复合材料,采用XRD、SEM研究分析了样品晶体的结构变化和形貌。以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了掺杂对光催化活性的影响。无论是单掺杂还是共掺杂,掺杂后效果明显提高,性能均优于纯TiO2,特别是共掺杂效果更为明显。根据最后试验共掺杂的最佳比例Fe^3＋0．1％、Ag0．7％,确定了共掺杂降解环境的最佳pH值。