Fe2O3/氮掺杂石墨烯复合材料的热分解动力学

对Fe₂O₃/氮掺杂石墨烯（NG）的热解行为进行热重研究,分析出物质的热分解特性和机理函数。通过水热法制备Fe₂O₃/NG样品,在氮气氛围的保护下分别以5、10、15、20 K/min的升温速率线性升温到1 473.15 K。使用Kissinger Akahira and Sunose（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）两种“model free”方法和Coats-Redfern模型拟合法进行热动力学拟合,结果表明：FWO和KAS两种拟合法估算的表观活化能变化范围分别为404.08~424.65 kJ/mol和405.52~427.10 kJ/mol,且表观活化能随着转化率的增大而增加;FWO和KAS两种拟合法估算的表观活化能平均值分别为410.92 kJ/mol和412.74 kJ/mol,相差0.4%;Mample Power（P3）是最能反映Fe₂O₃/NG分解机理的函数。     

生物物理预处理污泥热解特性及动力学分析

利用污泥生物物理预处理,获得新型干化颗粒化产物.在不同升温速率条件下,采用热重-差式(TGA-DSC)型热分析仪研究从30 ℃升温至900 ℃时,生物物理预处理污泥的热解规律;同步连接质谱,在线监测热解气释放,研究各物质组成的热分解特性,并通过动力学方程表征生物物理预处理污泥的热解反应机理.结果表明:表观活化能分别为25.46,14.48,48.15,85.22和 60.16 kJ·mol^-1;氢气释放主要在450,700 ℃附近,分别由热挥发作用和成焦作用所致,其中,成焦过程为主要因素;甲烷在450 ℃附近呈现单峰分解的规律;CO₂在350,450,700 ℃附近分3阶段释放.     

生物质电厂灰渣建材化应用

为解决生物质电厂灰渣堆存量大,利用率低、利用过程二次污染严重等问题,首先,通过利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、X射线荧光(X-ray fluorescence, XRF)、热重-微分热重(thermal gravity-differential thermogravimetry, TG-DTG)、pH、粒度分析等常规分析方法对生物质电厂灰渣的理化特性进行了分析;其次,对比分析了生物质电厂灰渣建材资源化利用的方式和方法;最后,基于生命周期理论对生物质电厂灰渣建材资源化利用的环境效益和经济效益进行了分析。结果表明：生物质电厂灰渣富含SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等矿物,具有良好的火山灰活性,可直接进行建材资源化利用;目前生物质电厂灰渣的建材资源化主要利用方式是建材掺合料,陶瓷、黏土砖添加剂和路基填充材料;环境和经济评估结果表明生物质电厂灰渣的建材资源化利用不仅可实现灰渣的大规模、无害化利用,还具有良好环境和经济效益。虽然生物质电厂灰渣的建材资源化利...     

Al2O3对高炉渣物化性能影响的理论分析

随着优质铁矿资源的消耗,钢铁企业可利用的铁矿原料品位逐渐降低。因此,高铝质铁矿资源越来越受到钢铁企业的关注,但高铝原料在高炉冶炼过程中会带来渣铁黏稠、炉温偏低、冶炼安全等一系列问题。本研究中采用FactSage热力学软件分析Al₂O₃质量分数对高炉渣平衡物相、熔化温度、相析出温度的影响以及高铝渣液相区变化和黏度变化,旨在为高炉冶炼高铝原料提供一定的基础支撑。研究发现：炉渣为低铝（5%～10%）含量时,随着Al₂O₃含量增加,炉渣熔化温度升高,析出相为黄长石相和纯物质相,高炉渣黏度变化不大,炉渣中SiO₂含量高,炉渣黏度过高,不适合高炉冶炼;炉渣为中铝（10%～15%）含量时,随着Al₂O₃含量增加,炉渣熔化温度升高,析出相为尖晶石相、黄长石相和纯物质相,高炉渣黏度增加幅度略有提高,Al₂O₃含量对高炉渣性质影响较小,增加炉渣二元碱度对炉渣黏度降低效果较明显;炉渣为高铝（15%～30%）含量时...     

Fe2O3和CaO添加剂对煤粉燃烧性能的影响及相关动力学研究

喷吹煤粉在高炉内的燃烧特性被认为是确定适宜喷煤量的关键参数。本文通过热重分析法考察了Fe₂O₃和CaO两种添加剂对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:Fe₂O₃和CaO对煤粉燃烧都有促进作用。煤粉的着火指数（C_i）,燃尽指数（D_b）和综合燃烧指数（S_n）都得到不同程度的改善。当Fe₂O₃添加比例由0增至5.0wt%时,S_n由1.37×10?6增至2.16×10?6 %2·min?2·°C?3。同时,研究采用Coats-Redfern method来解析煤粉燃烧动力学过程。结果表明:配加添加剂后,煤粉燃烧活化能（E）逐渐降低。当Fe₂O₃添加比例由0增至5.0wt%时,E由56.54降至35.75 kJ?mol?1,这也再次证明了添加剂对煤粉的燃烧有促进作用。此外,高炉喷煤过程使用纯Fe₂O₃和CaO物质是不经济的。出于成本考虑,研究选取含有Fe₂O₃和CaO物质的除尘灰作为添加剂,开展了相关的研究,并获得了同样的效果。因此,含Fe₂O₃和CaO物质的除尘灰是煤粉助燃剂的潜在选择,该方法也为处置除尘灰类固废提供了一种可行的方向。     

UiO-66及其衍生物对恩诺沙星装载能力的研究

主要利用对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、均苯四甲酸为原料合成出UiO-66、UiO-66-NH₂、UiO-66-（COOH）₂的三种金属有机框架（MOFs）材料.将恩诺沙星（Enr）装载到上述三种MOFs材料中,采用一锅煮法制备出Enr@UiO-66,Enr@UiO-66-NH₂和Enr@UiO-66-（COOH）₂,研究三种MOFs材料对Enr的装载能力.进而对材料进行荧光检测、X射线光电子能谱（XPS）、和热重分析（TGA）.通过对体外释放试验的上清液进行荧光检测,发现Enr@UiO-66-NH₂的释放效果随时间稳定增长,具有缓释效果.X射线光电子能谱（XPS）用于表征UiO-66-NH₂和Enr@UiO-66-NH₂纳米粒子的结构.由热重分析（TGA）可得出载药后的材料Enr@UiO-66、Enr@UiO-66-NH₂比相应非载药材料对热的稳定性较好,Enr@UiO-66的热稳定性最好.     

抗生素菌渣理化特性

以制药厂发酵土霉素、青霉素菌渣为研究对象,利用元素分析仪、原子吸收分光光度计、高效液相色谱仪以及差热-热重分析仪、氧弹热量计和傅里叶红外光谱仪分别对2种菌渣的理化特性进行分析。分析结果表明:菌渣中C,O元素含量较高,质量分数分别达到40%和30%以上,无机成分、重金属含量及多环芳烃含量均较低;菌渣中主要官能团为O—H和C—C,为蛋白质、纤维素等有机物质的特征官能团;菌渣的热解过程可分为3个阶段,第二阶段是热解的主要阶段,为挥发分的析出阶段,另外,土霉素菌渣和青霉素菌渣的热值分别为16.894MJ/kg和17.641MJ/kg。     

氯化铬对油页岩的催化热解及分子模拟机制

原位转化技术是实现深层油页岩大规模开发的关键技术手段,其原理是通过人工加热将地下的固态有机质转化为油气进行开采。利用热重评估实验和高温热解产油实验,开展过渡金属盐催化剂CrCl₃对油页岩催化性能影响的系统研究,采用GC-MS对页岩油产物进行分析,通过分子模拟研究页岩油产物在油页岩层的吸附行为。结果表明：加入催化剂CrCl₃后,油页岩的热解温度能够降低约50℃,油页岩的热解活化能由80.18 kJ/mol降低到44.58 kJ/mol,降幅达44.4%;CrCl₃可将油页岩的产油温度降低,且产油率提升了6.3%;CrCl₃可促进长链脂肪烃裂解成短链脂肪烃,且具有良好的生烃转化能力;CrCl₃可促进有机质裂解,并且使页岩油中短链烷烃的含量增加,具有优异的油页岩的热解催化活性。     

废旧电路板热解过程中溴化氢的生成及脱除

利用热重-红外联用仪和石英管热解实验装置研究了废旧电路板热解回收过程中HBr的生成与脱除特性．结果表明：HBr主要在电路板快速失重阶段（300-360℃）析出，与溴化环氧树脂和环氧树脂的主链降解同时发生．添加CaCO3能有效地脱除热解过程产生的HBr，同时不影响电路板的降解行为；通过添加适当比例、粒径的CaCO3以及控制加热速率、热解温度等热解条件可以较好地消除HBr的危害。     

稻壳和稻草的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱(TG-MS)联用对比研究了氮气气氛中稻壳和稻草在升温速率分别为5,20℃/min时的热解行为,分析得到了稻壳和稻草热裂解过程产生的小分子气相产物(CO,CO_2,CH_4,H_2)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:稻壳和稻草的热解过程可分为脱水干燥预热解阶段、挥发分析出快速热解阶段和残余物裂解炭化阶段;稻草热解总失重率约为75%,稻壳约为55%,而且稻草的热解特性指数高于稻壳;稻草热解释放生物质燃气主要成分(CO,CH_4,H_2)的离子流强度明显高于稻壳;用Coats-Redfern法计算生物质的热解动力学参数,表观活化能和挥发分初始析出温度均是稻草稻壳,这与实验结果吻合,表明相同条件下稻草的热解性能优于稻壳.     

含油污泥真空热裂解的研究

采用真空热裂解的方法处理含油污泥,研究热解终温、体系压力、保温时间和冷凝温度对热解产物产率的影响。实验结果表明:在热解终温为500℃,体系压力为10 kPa,保温时间为30 min,冷凝温度为-20℃的条件下,可得到热解固体渣、热解液和热解气的产率分别为9.4%,85.8%和4.8%;分离热解液的水分后得到油产率为原含油污泥的31.25%;采用真空热裂解的方法,能实现含油污泥全组分清洁循环利用。     

花生壳的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱联用(TG-MS)研究了氮气气氛中花生壳在不同升温速率(5,10和20℃/min)下的热解行为,分析得到了花生壳热裂解过程产生的小分子气相产物(CO2,CH4,H2,CO)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:花生壳热裂解过程分为四个阶段,升温速率越大,花生壳热解的失重温度区间越宽,最大热解速率峰越陡峭.应用Flynn-Wall-Ozawa法得出花生壳热裂解过程不同转化率(0.2~0.8)下的活化能在57.3~88.6 k J/mol范围内.结合Achar微分法和Coats-Redfern积分法确定了该反应过程的机理函数表达式,将30种常用机理函数一一代入得出花生壳热裂解机理的最概然函数为球形对称的三维扩散Jander方程,反应级数为2级.     

壳聚糖对活性污泥动力学参数的影响

壳聚糖具有良好的吸附性以及生物降解性,作为一种天然高分子絮凝剂,具有絮凝效果好、无毒无害,不会造成二次污染等优点,在水质净化工艺中具有广阔的应用前景。以活性污泥为研究对象,在壳聚糖(分子量为50kDa、脱乙酰度85 %)添加质量浓度分别为0,15,25,35 mg·L^-1时,采用耗氧速率表征方法,测定计算了活性污泥的动力学参数:COD_Cr 最大比去除速率(v_mS)、COD_Cr去除半饱和常数(K_S)、氨氮最大比去除速率(v_mN)、氨氮去除半饱和常数(K_N)。结果表明,一定质量浓度的壳聚糖能导致活性污泥的v_mS及v_mN降低,K_S及K_N增大,对活性污泥降解COD_Cr和氨氮有抑制作用。壳聚糖的抑制作用受壳聚糖浓度的影响,但并不随之增大而增强,即存在最大抑制作用。当壳聚糖质量浓度为25 mg·L^-1时,抑制作用最强,而壳聚糖的絮凝作用则不受此影响。     

高温高压CO2/水交替微观驱油机制及运移特征

 针对复杂的油藏环境, 利用高温高压微观可视化模拟系统, 在60℃、18 MPa 下进行CO₂/水交替驱油实验, 以便更直观、清楚地观察水、二氧化碳气体及CO₂/水交替驱的驱油现象。通过观察水、二氧化碳气体和CO₂/水交替驱油过程中多相流体的渗流过程及残余油分布状况, 详细地描述多相流体在多孔介质中的运移特征, 并应用图像处理技术和软件分析方法定量分析各阶段模型内残余油比例。结果表明, CO₂/水交替驱油既克服了水驱替过程中的绕流现象, 也降低了二氧化碳驱过程中气沿渗透性好的孔道、区窜进问题, 使水、气驱替优势互补。CO₂/水交替驱与二氧化碳驱相比提高采收率12.31%。从而为CO₂/水交替驱油提高采收率技术进一步发展提供基础。     

油污泥热解残渣处治风积沙路基力学性能研究

为探究油污泥热解残渣处治风积沙路基的工程力学特性,通过室内试验研究了不同热解残渣掺量下风积沙路基的压实特性、回弹模量、加州承载比（CBR）、直剪特性以及25%残渣掺量下的无侧限抗压强度 . 结果表明：油污泥热解残渣掺量为 25% 时干密度值最大为2.071 g/cm3;掺量为 15% 时回弹模量最大为 160.61 MPa;CBR 随残渣掺量的增加不断增大,浸水后试样的CBR值明显减小,降幅为10.97%～38.46%;掺量为20%时内摩擦角最大为34.35°;25%残渣掺量试样的14 d及14 d以后的无侧限抗压强度值均超过0.4 MPa. 综合试验结果可知,油污泥热解残渣可有效提升风积沙路基的各项力学性能,可以作为风积沙路基填料使用.     

污泥基磁性生物炭及其对水体中铜离子的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,热解制备生物炭基质,经Fe²⁺/Fe³⁺改性加载纳米级铁氧化物颗粒,得到新型磁性生物炭材料(MBC),用于水体中重金属离子吸附.利用VSM,SEM-EDS,XRD,FTIR等综合分析磁性生物炭材料的物理化学特性,结果表明:生物炭基质表面加载磁性γ-Fe₂O₃颗粒,分布均匀,其饱和磁化强度达13.53Am²/kg.磁性生物炭投加量1.25g/L、吸附时间24h、水体pH为5.0时,Cu²⁺吸附量为67.68mg/g,较生物炭基质吸附量增加60.08%.磁性生物炭吸附过程符合Langmuir吸附等温线、准二级吸附动力学模型.污泥基磁性生物炭吸附效果显著,兼具便于从水体中分离的优势,可实现“以废治废”的环保目标.     

CO2吞吐井套管腐蚀规律及极限吞吐轮次研究

部分老油田进入高含水开发后期，为提高采收率，在注水开发中陆续配套实施了二氧化碳吞吐工艺，使得采出液中二氧化碳含量升高，对井筒管柱造成严重腐蚀，引起管柱强度降低，腐蚀穿孔甚至管柱断裂事故时有发生。为此，基于电化学腐蚀的热、动力学原理和管柱力学相关理论，结合现场实际工况，考虑温度、压力、含水率、CO₂分压、流速、井斜角、pH值等因素的影响，采用腐蚀预测模型计算得到了二氧化碳吞吐井不同阶段的腐蚀速度。建立了腐蚀后剩余强度计算方法及极限吞吐轮次计算方法，开展了大量模拟计算，得到了在该吞吐井腐蚀条件下注气、焖井、放压和生产4个阶段的套管腐蚀规律、剩余壁厚及该井的极限吞吐轮次。     

铝合金污泥中可燃气体的产生机理

基于污泥量、静置时间、除菌前后的产气实验，结合扫描电镜、粒度分析、元素分析、微生物群落分析等手段测试产生气组分、分析产气规律，并研究产气机理.实验结果表明:污泥产生气的成分为H₂，CO₂及少量CH₄.污泥产气量与污泥中细菌含量成正比.产气机理为污泥中的细菌在代谢过程中产生H₂和CO₂的同时，形成的酸性环境腐蚀了污泥颗粒表面氧化层并形成孔洞，污泥中水分沿孔洞进入颗粒内部与合金发生产氢反应，提高了产生气中H₂的比例.H₂和CO₂为污泥中的甲烷杆菌目细菌提供代谢原料，促进CH₄产生.     

提高再生气中H2S浓度的方案研究

对以生物质热解气为原料的低温甲醇洗工艺进行模拟和研究,热解气主要成分为CO₂、H₂、CO、H₂S、COS和水等。采用Aspen plus对低温甲醇洗工艺进行全流程模拟,通过对比分析可知,模拟结果与实际值基本吻合。针对原工艺H₂S浓度低的问题,提出两个改进方案以提高H₂S的浓度：①提高气提塔的N₂流量;②在气提塔后添加一个闪蒸罐,气提塔塔底的甲醇溶液经过加热和闪蒸后再进入甲醇再生塔。结果表明改进方案可以大大提高再生气中H₂S的浓度。