煤矿瓦斯固化防突及低浓度瓦斯固化分离新技术

为防治煤矿瓦斯突出事故和分离低浓度瓦斯,研究了瓦斯水合机理,设计了可视化实验装置及3组含煤表面活性剂溶液系统（T40、T80、T40/T80）,依据瓦斯水合物的生成过程以及3种组分瓦斯气样在不同实验体系中水合化分离情况,采用色谱分析法,计算了CH4分离提纯浓度。结果表明：瓦斯气体在含煤表面活性剂溶液中生成较快;存在记忆效应的条件下,诱导时间可缩短至47min,生成速率可达2.33×10-5m3/h;CH4的体积分数分别为26%、39.8%和58.98%的三种气样,经一级瓦斯水合化分离后,CH4的体积分数可提高到40.6%、60.41%和80.41%。研究结果证实了利用水合机理防治煤矿瓦斯事故和分离低浓度瓦斯技术的可行性。     

甲烷浓度对瓦斯水合物生长速率的影响

为提高瓦斯水合物生成速率,利用可视化水合物实验设备,研究了四种不同甲烷体积分数的高浓度瓦斯气样在0.3 mol/L四氢呋喃（THF）和0.2 mol/L十二烷基硫酸钠（SDS）复配溶液中水合固化过程,获取了瓦斯水合物生成过程的压力-时间曲线,结合水合物生长速率模型对数据进行计算和分析。结果表明：随着甲烷体积分数的提高,瓦斯水合物生长速率呈增大趋势,最大可达5.40×10~（-6）m~3/min;THF-SDS复配体系在一定程度上提高了瓦斯水合物生长速率,促进了水合物的形成。该研究为应用水合物技术进行瓦斯固化储存提供了参考数据。     

源头提质的高热值垃圾制衍生燃料热解产气特性

基于江苏省甪直镇城市生活垃圾源头提质后的高热值组分经过分选、破碎等工艺压制成RDF燃料,利用高温管式炉进行RDF热解实验,研究热解终温、物料配比、催化剂、温升速率和添加辅料等影响因素对RDF的热解燃料气的影响。研究结果表明:热解终温增大,热解效率及气体转化率都增大,温度越高,热解气中H2体积分数增大CO体积分数先减小后增大,CH4体积分数先增大后减小,CO2体积分数减小;随着RDF中生物质含量减小,生活垃圾含量增大,半焦及热解气先增大后减小;添加污泥的RDF热解效率及气体转化率分别增加2.85%和2.62%,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小;添加催化剂DHC-32的RDF热解气中H2体积分数大幅增加,CO2体积分数减小。快加热方式热解气产率增大,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小。     

窄间隙介质阻挡放电转化甲烷的研究

在常温常压无催化剂条件下,对介质阻挡放电甲烷与氧气的合成进行了研究.试验了原料气体总流量、氧的体积分数和激励电压等参数对甲烷转化率、甲醇及C2H4收率的影响,并研究了不同氧的体积分数下甲烷转化率和消耗功率的关系.甲烷和氧气的总流量为1 000 mL/min时,CH4转化率保持在70%以上,最高达到81.1%;氧气的加入提高了甲醇的收率,当氧的体积分数为18.26%时甲醇收率达到12.33%;激励电压在1 850~1 900 V时,CH4转化率、甲醇和C2H4的收率均出现了最大值;随着消耗功率的减少,CH4转化率也随之降低.     

瞬态热线法测定瓦斯水合物导热系数

为研究瓦斯水合物的热量传递机理,基于瞬态热线法原理,建立一套实验设备对瓦斯水合物及纯甲烷水合物的导热系数进行了测试。结果表明,实验所选瓦斯气体生成水合物的导热系数与甲烷水合物导热系数均随温度的升高而升高。该研究从瓦斯水合物的热物性因素方面论证了对煤矿抽采瓦斯进行水合固化分离后以NGH(水合物储运)形式进行储运的可行性。     

源头提质的可燃固体废物流化床气化实验

采用流化床对源头提质的可燃固体废物进行气化实验研究,研究反应温度和空气当量比(ER)对燃气组分变化和气化反应特性的影响。研究结果表明:随着气化温度升高,H2和CO体积分数也随之升高,而CO2和CH4体积分数随着气化温度升高而降低;随着空气当量比增大,CO2体积分数也随之增加,而H2和CH4体积分数随着空气当量比增大而减少;气化气可燃成分中的CO体积分数最高,H2和CH4体积分数次之;气化气低位热值随着气化温度升高和空气当量比增大而降低,而气化效率随着气化温度升高和空气当量比增大而降低;气化气产率随着温度升高而增大,随着空气当量比增大而增大。典型组分气化的最优工况如下:空气当量比为0.4,温度为700℃。     

干水和THF-SDS对瓦斯水合分离的影响

为探寻有效改善瓦斯水合生长速率和分离浓度的方法,利用可视化瓦斯分离实验装置,研究纯水体系、干水体系和THF-SDS复配体系（THF 0.10 mol/L,SDS 0.10 mol/L）对瓦斯水合物生成过程及分离浓度影响。实验获取各个体系中瓦斯水合物生成过程的温压-时间曲线,利用水合物生长速率模型求出各体系水合物生长速率。运用气相色谱仪测定出平衡相和水合物相CH₄浓度,计算出CH₄回收率和分离因子,并对干水和THF-SDS复配溶液促进机理进行初步分析。结果表明:干水体系和THF-SDS复配体系的瓦斯水合物生长速率较纯水体系分别提高了0.081和0.09 cm3/min,CH₄回收率分别提高了4.34%和14.57%,分离因子分别提高了0.166和0.949。     

聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺平板复合膜CO2/CH4的研究

利用聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺（PDMS/PEI）非对称平板复合膜,以CO2/CH4混合体系作为研究对象,考察了原料气组成、原料气压力、渗余相流量、温度对分离过程的影响。结果表明：随着原料气中CH4组成的提高,CO2渗透速率下降,分离因子先升高,但在CH4体积分数大于0.5时,分离因子开始下降;随着原料气压力的提高,CO2的渗透速率和分离因子均为下降趋势;在不同压力和温度下,随着渗余相流量的增大,CO2渗透速率基本维持稳定,分离因子略有上升,其中在低压或者低温下,CO2分离因子变化不大,在高压或者高温下,CO2分离因子上升明显。     

基于轻组分充压的改进型三塔真空变压吸附工艺富集煤矿乏风瓦斯的实验研究

建立了以活性炭为吸附剂的三塔真空变压吸附实验装置,对循环过程中的充压方式和抽真空排放过程进行了实验研究.采用轻组分从吸附塔上端充压可以在排放气甲烷体积分数相同的情况下,延长穿透时间,提高产品气甲烷体积分数;而在循环中引入抽真空排放步骤也可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产品气中甲烷的体积分数.在此基础上,对同时包含排放气充压步骤和抽排步骤的三塔变压吸附循环流程进行了实验研究.实验结果表明,应用该循环可以在吸附和解吸压力分别为140 kPa和20 kPa条件下将甲烷体积分数为0.2%的乏风瓦斯富集至0.654%,同时甲烷回收率在65%.     

变温工况下甲烷对SNCR脱硝性能的影响

为了解燃煤锅炉变温条件下甲烷对选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction, SNCR)方法脱硝性能的影响,考察了4种化学反应模型的适用性,在此基础上,选择了能较好反映出低温、长停留时间下SNCR效果的AA模型,计算了变温工况下不同甲烷喷入量对NO脱除效率的影响.结果表明,喷入RCH4(CH4与NO的体积分数之比)=0.5～2.0的甲烷可显著降低SNCR过程中NO与NH3发生反应的温度,提高NO脱除效率;考虑到CH4和CO的不完全燃烧, RCH4=0.5是较适宜的甲烷添加比例,过高CH4喷入量将导致CO排放增加,成为限制NO脱除效率的瓶颈.     

丙烷含量对多组分气体水合物生长速率的影响

为使多组分瓦斯气体迅速固化、储运,利用可视化水合物实验设备,研究了三种多组分气样在0.1 mol/L四氢呋喃(THF)和0.2 mol/L十二烷基硫酸钠(SDS)复配溶液中的水合固化过程,实验获取了水合物生成过程的压力-温度-时间曲线,结合水合物生长速率模型对实验数据进行计算和分析。结果表明:三种气样中随着丙烷含量的提高,生长速率呈增大趋势,在一定程度上可以提高水合物生长速率,抑制水合物中甲烷的含量。     

蒙脱土/聚丙烯成核机理的α→β转变

蒙脱土(MMT)填充等规聚丙烯(i PP)仅形成α-晶。该文利用MMT的Ca2+与庚二酸(PA)反应形成庚二酸钙(Ca PA)制备了表面负载β-成核剂的MMT(β-MMT),FTIR和TGA证实了β-MMT表面Ca PA的形成。采用DSC和XRD研究了β-MMT填充i PP纳米复合材料的β-成核作用和β-晶含量,观察到随着MMT/PA质量比减小(即PA用量增加),i PP复合材料的结晶峰温提高,α-晶熔融峰强逐渐减弱,β-晶熔融峰强逐渐增强,最后仅出现β-晶熔融单峰,表明β-成核作用增强。XRD结果表明随着MMT/PA质量比减小,β-晶含量逐步提高,当MMT/PA质量比为100制备的β-MMT填充i PP纳米复合材料全部形成β-晶。以上结果表明,MMT粒子表面负载β-成核剂可实现MMT填充i PP复合材料结晶从α-晶转变为β-晶。     

玉米芯活性炭的制备及储气性能

天然气、氢气、二氧化碳等气体的吸附研究在洁净气体代油燃料的强化存储、温室气体减排、大气治理等方面具有重要意义,其重点内容是高效吸附材料的开发．以玉米芯为原料,采用磷酸活化法制备了含有较高中孔比例的活性炭,其比表面积达到1,610,m2/g,孔容为1.72,cm3/g,中孔体积达到1.14,cm3/g,占孔容的66％．测定了H2、N2、CH4和 CO2在该吸附剂上的吸附等温线．在0.4,MPa 时,CO2对 CH4的选择性达到2.76,对 N2的选择性达到7.63,对 H2的选择性达到42.31,具有良好的分离应用前景．测定了水存在条件下甲烷在该活性炭上的吸附等温线,由于孔尺寸有利于甲烷水合物的生成,因此甲烷吸入量较在干燥吸附剂上提高了82％．根据克劳修斯-克拉佩龙方程计算了甲烷水合物的生成焓为-64.37,kJ/mol．     

利用气体水合物技术分离含氢气体混合物

建立了一套高压水合物分离装置。在不同的温度下 ,利用该装置分别测定了H2 ,CH4二元混合物和H2 ,CH4,C2 H6三元混合物与水合物促进剂和水的乳化液进行水合反应时系统压力以及气相中各组分浓度随时间的变化。结果表明 ,温度对分离效果有明显的影响。温度越低 ,体系压力降低越快 ,H2 浓度增加越快。对于二元混合物 ,当压力降低 (H2 浓度增加 )到一定程度后 ,其降低 (上升 )趋势变缓。三元混合物的规律和二元混合物类似 ,但C2 H6浓度在初始阶段有明显的降低 ,到一定阶段又开始缓慢上升。总体上来看 ,C2 H6的浓度还是低于原料气浓度。根据实验结果确定了水合反应的气体停留时间 ,即二元混合物停留时间为 15～ 2 5min ,三元混合物停留时间为 2 0～ 30min。对于三元混合物 ,停留时间不能过长 ,否则 ,对C2 H6的浓度提高不利     

聚己内酰胺分离纯化缩宫素粗品研究

通过考察在不同乙腈浓度等度洗脱条件下,缩宫素在聚酰胺色谱柱上的保留,研究了聚酰胺对缩宫素的分离机理,建立并优化了聚酰胺对缩宫素粗品的粗分离方法,并与反相C18分离效果进行对比.缩宫素在聚酰胺色谱柱上的保留呈现典型的氢键吸附和疏水作用吸附共同作用的混合吸附模式;在优化的纯水等度洗脱分离缩宫素粗品的条件下,样品栽量可达9.38 mg/mL介质,纯度可达65.8%,回收率72.1%.研究结果表明,聚酰胺纯水等度洗脱分离缩宫素粗品有着与传统反相C18分离基本相当的效果,与反相C18相比还有着样品栽量高、经济、安全和环保等优点.     

水合物氢气分离技术及相关动力学研究

水合物气体分离技术是根据不同气体分子生成水合物的条件不同而提出的。首次提出了利用水合物气体分离技术分离含氢气体的方法 ,并建立了一套水合物分离装置。对工业生产中典型含氢气体混合物 (CH4-H2 混合气、CO2 -H2 混合气 )进行了提纯实验。实验结果表明 ,水合物气体分离技术对氢气有较好的提纯效果 ,气液比是影响水合物反应速率的重要因素。利用简化的Englezos Skovborg水合物生长动力学模型对实验数据进行了计算 ,结果发现 ,表征反应的综合影响因子k并非定值 ,而与进气浓度等因素有关     

Cryogenic induced phase separation of chitosan solution

The chitosan porous membrane was prepared by extending the principle of thermally induced phase separation (TIPS) for the polymer-diluent system to the polymer solution at arnbient temperature to carry out the cryogenic induced phase separation (CIPS). The porous membrane obtained was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and gas permeability. It was found that a specific lacy pore structure morphology corresponding to the TIPS’ solicd-liquid phase separation was formed in the demixing process and the porosity could be more than 70%. The research of demixing mechanism and membrane-formation process showed that the membrane was stacked through porous lamella. The porosity of membrane increases and the pore diameter decreases with increasing solidtfying temperature. Both the porosity and pore diameter decrease with the chitosan concentration increase.     

Cryogenic induced phase separation of chitosan solution——A novel method for preparation of membrane with high porosity

The chitosan porous membrane was prepared by extending the principle of thermally induced phase separation (TIPS) for the polymer-diluent system to the polymer solution at ambient temperature to carry out the cryogenic induced phase separation (CIPS). The porous membrane obtained was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and gas permeability. It was found that a specific lacy pore structure morphology corresponding to the TIPS' solid-liquid phase separation was formed in the demixing process and the porosity could be more than 70%. The research of demixing mechanism and membrane-formation process showed that the membrane was stacked through porous lamella. The porosity of membrane increases and the pore diameter decreases with increasing solidifying temperature. Both the porosity and pore diameter decrease with the chitosan concentration increase.