CaO对木屑水蒸气气化制取富氢燃气的影响

以木屑为生物质原料,水蒸气为气化介质,CaO为催化剂,在固定床气化炉中进行生物质催化气化制取富氢燃气,考察了CaO与木屑中碳元素的物质的量比(n(Ca)/n(C))、气化温度和水蒸气流量对生物质水蒸气气化特性的影响。结果表明,当n(Ca)/n(C)由0增加至1.0时,H_2体积分数由45.58%增至58.62%,产气率由1.04 m~3/kg增至1.38 m~3/kg,当n(Ca)/n(C)继续增至1.5时,两者均有增加,但是变化不明显;气化温度从700℃增至750℃时,产气中H_2体积分数由51.78%增至58.62%,CO_2由19.89%降至12.60%,继续升高温度,H_2体积分数逐渐降低,燃气热值也降低;水蒸气流量由0.1 g/(min·g)增至0.34 g/(min·g)时,H_2的体积分数由58.62%增至62.55%,水蒸气流量继续增大时,H_2的体积分数和产氢率降低,燃气热值也降低。通过实验选择的最佳气化条件为以CaO为催化剂,n(Ca)/n(C)为1,气化温度750℃,水蒸气流量为0.34 g/(min·g),此时,制取的富氢燃气中H_2体积分数达到最大为62.55%,产氢率为85.08 g/kg,燃气热值为11.41 MJ/m~3。     

木屑高温水蒸气气化制备富氢燃气的特性研究

在高温固定床反应器内,无催化剂作用下,进行了木屑高温水蒸气气化制取富氢燃气的特性研究。实验主要研究3 g原料,反应温度(750～1 050℃)及水蒸气流量(0～1.5 g/min)对燃气组分、产氢率、燃气热值(QLHV)等气化过程评价指标的影响。实验结果表明:反应温度和水蒸气流量对燃气组分影响很大,较高的反应温度和加入适量的水蒸气有利于氢气的产生,但随着反应温度的升高和水蒸气流量的增加会使燃气热值降低。在1 000℃时,水蒸气流量为1.02 g/min时,燃气中氢气体积分数可达51.03%,产氢率为71.08 g/kg(以干燥基计,下同),为理论最大产氢率(172.02 g/kg)的41.32%。考虑到实际操作过程,在反应温度为850℃时,水蒸气流量的最佳值为1.02 g/min。木屑高温水蒸气气化所得燃气热值在11～13 MJ/m3范围内变化。研究结果证明,高温水蒸气气化是生物质制取富氢燃气的一种有效方法。     

生物质氧气气化制备中热值燃气的工艺优化及其示范工程

在高温固定床反应器中,进行松木屑氧气气化制备燃气特性研究,考察了气化温度和用量比(ER)对氧气气化制备燃气的热值、产气率以及燃气中各组分体积分数的影响。将获得的最佳工艺参数,在生物质气化制备燃气用于工业锅炉的示范工程中进行了调试和验证。研究结果表明：在气化温度850～950℃时,随着用量比的增加,燃气热值呈现先升高后降低的趋势,在用量比为0.24时,燃气热值最高;气化温度对木屑的氧气气化有显著的影响,气化温度升高,燃气热值以及燃气中H₂、CO、CH₄体积分数随之升高,产气率先升高后降低,在900℃时达到最高。气化温度900℃、用量比0.24为最佳的气化条件,此时气化制备的燃气热值为13.14 MJ/m³,产气率为0.98 L/g,燃气中H₂、CO、CH₄和C₂H_m的体积分数分别为17.64%、 39.78%、 12.45%和2.76%。将该参数应用于示范工程得到燃气热值为10.90 MJ/m³,产气率约为1.02...     

木屑半焦高温水蒸气气化制备富氢燃气研究

在高温固定床反应器中,对木屑半焦进行高温水蒸气气化制备富氢燃气。在温度700~900℃、水蒸气流量0.11~0.32 g/(min·g)(以焦炭计,下同)条件下,研究了气化温度和水蒸气流量对水蒸气气化制备燃气中的氢气含量、产气率、热值以及燃气中各组分体积分数的影响。研究表明:水蒸气通入过量会造成燃气热值的降低;在气化温度900℃、水蒸气流量0.32 g/(min·g)时,燃气中氢气达到62.53%,燃气热值为8.99 MJ/Nm~3,燃气产率为2.75 L/g。利用容积反应模型和未反应收缩核模型拟合试验数据得到了相应的动力学参数,发现未反应收缩核模型比容积反应模型可以更好的描述木屑半焦的水蒸气气化行为,容积反应模型所得到活化能为88.67 kJ/(mol·K),指前因子为2 976.55 min~(-1),未反应收缩核模型所得活化能为91.78 kJ/(mol·K),指前因子为2 872.82 min~(-1)。     

麦秸半焦低温催化气化实验研究

以麦秸半焦为研究对象,比较麦秸半焦和酸洗麦秸半焦700℃下水蒸气气化实验,研究了麦秸灰分中碱金属含量、催化剂种类(K基、Ca基和Fe基)对气化过程的影响。实验结果表明,麦秸灰分中较高含量的碱金属K能够有效促进半焦气化的进行,使得在非催化条件下半焦的碳转化率达到63.4%,相比酸洗麦秸半焦提高了2.6倍。低温下碱金属K基催化剂对半焦气化的促进作用显著,在700℃和K/Al催化剂条件下H2产率和碳转化率分别达到118.60 mol/kg和98.5%,相较于Ca/Al、Fe/Al催化剂而言,H2产率分别提高了10.7%和20.5%,碳转化率提高了12.4%和31.0%;而Ca/Al及Fe/Al催化剂有利于水气变换反应的进行,可提高气化产物中H2体积分数,降低CO体积分数。综合考虑碳转化率、气体产率及气体组分含量等因素,在催化效果较好的K基催化剂中添加适量的Ca基催化剂有利于调节产气成分,从而进一步提纯获得富氢气体。     

松木屑超临界水气化制甲烷产气性能试验

以松木屑为试验原料,在自行设计的间歇式高温高压反应釜中进行超临界水气化制甲烷的实验。考查了反应温度、反应压力、松木屑浆料质量分数、粒径以及4种常用碱性催化剂和4种常用金属催化剂对松木屑在超临界水中气化制甲烷效果的影响。结果表明,反应温度对甲烷产量有重要影响,450℃时甲烷产量最高;反应压力的升高能促进松木屑气化,使甲烷产量变高;高质量分数的松木屑浆料不利于气化制甲烷,粒径对于甲烷产量和气化效率没有明显影响。在反应温度450℃、压力34 MPa,松木屑质量分数5%、粒径4.75~8.00 mm条件下碱性催化剂对甲烷产量的影响顺序为KOH>K2CO3>Na2CO3>Ca(OH)2,金属催化剂对甲烷产量的影响顺序为Ni>Co>Fe>Cu。8种催化剂中KOH效果最好,甲烷的摩尔分数、产量以及气化效率分别达到了38.5%,13.7mol/kg和84.7%,所得可燃气体的热值达到14 248.04 k J/kg。这些工作为生物质超临界水气化制甲烷的制备工艺完善和工程放大奠定了一定的实验基础。     

金属元素对生物质一体化制氢的影响

基于生物质一体化制氢工艺,考察了不同金属元素(K、Ca、Mg、Fe、Zn)对玉米芯制氢过程中产氢率、产品气体组成以及碳转化率的影响。结果表明:不同金属元素催化效果依次为KFeMgCaZn,其中K元素的催化效果最为明显,碳转化率达到85.65%,添加K能够促进生物质在热解段和气化段的热化学转化,分别使碳转化率最大提高了5.31和10.30个百分点。当热解温度600℃及气固同步转化温度850℃时,产氢率、潜在产氢率和碳转化率分别为70.02g/kg、86.97g/kg和90.11%。同时,随着温度升高,生物质炭产率降低,K元素损失变大,在850℃时,生物质炭产率和K元素损失分别为13.56%和74.11%     

生物质热解气化行为的研究

以固定床为气化反应器,对生物质水蒸气气化的特性进行了一系列实验研究。气化介质水蒸气为一定温度下的蒸汽,由一定流量的氮气载入反应体系内。实验探讨了采用杨木屑作为气化原料时,气化温度、以原料浸泡方式加入的催化剂类型、水蒸气加入量等主要参数对气体产量的影响。结果表明:在较高气化温度下,白云石催化剂中铁含量越多,比表面积越大,中孔越多,水蒸气加入量越多,对气化反应越有利。在原料量1500mg、反应温度900℃、水蒸气蒸发温度48℃、陕西白云石催化剂状态下得到的最高氢气产量为5.95mL/min。     

木屑炭流态化活化工艺研究

以木屑炭为原料,水蒸气为活化剂,采用流态化工艺制备活性炭,研究了活化温度、载气流量、水蒸气流量、进料速度等因素对活性炭性能的影响。通过正交试验,确定了最佳工艺条件为活化温度870℃、载气流量250 m3/h、水蒸气流量150 m3/h、进料速度54 kg/h。在最佳工艺条件下,产品碘吸附值为1 162 mg/g,得率为31.62%。方差分析表明:对活性炭产率来说,只有活化温度的影响达到显著水平,其它因素的影响均不显著;对活性炭碘吸附值来说,活化温度、水蒸气流量、载气流量3因素的影响均达到显著水平。     

The Activation Process of Fluidization for Sawdust Charcoal

以木屑炭为原料,水蒸气为活化剂,采用流态化工艺制备活性炭,研究了活化温度、载气流量、水蒸气流量、进料速度等因素对活性炭性能的影响.通过正交试验,确定了最佳工艺条件为活化温度870℃、载气流量250 m3/h、水蒸气流量150m3/h、进料速度54 kg/h.在最佳工艺条件下,产品碘吸附值为1 162 mg/g,得率为31.62％.方差分析表明:对活性炭产率来说,只有活化温度的影响达到显著水平,其它因素的影响均不显著;对活性炭碘吸附值来说,活化温度、水蒸气流量、载气流量3因素的影响均达到显著水平.     

烟草薄片废水中烟碱提取方法研究

为研究Ca-Mg-Al组合混凝剂处理并富集烟草薄片废水中烟碱至固相污泥过程、提取固相污泥中的烟碱的工艺流程,通过正交试验设计和碱液浸提的方式,再采用溶剂萃取污泥浸提液中的烟碱,最后用HPLC测定污泥中烟碱含量。并对萃取剂种类、萃取剂用量、萃取次数分别进行了单因素考察。结果表明：pH值为10.0,Ca(OH)₂、MgSO₄·7H₂O、Al₂(SO₄)₃·18H₂O的摩尔比为12∶3∶4,组合混凝剂投加量为5.0 g/L,该条件下COD去除率达到62%,废水烟碱富集率最高可达到58.4%。最终,处理得到的污泥中烟碱含量为1.05%,具有一定提取回收价值。     

武汉市夏季大气中PAN和O3污染特征分析

采用在线监测设备对2020年9月武汉大气中光化学污染物PAN、O₃以及气象条件进行实时监测,对PAN和O₃变化特征和日变化规律进行分析,并将PAN和O₃体积分数与气象观测数据和后向轨迹相结合,综合分析输送特征以及污染状况。观测期间,武汉城区大气中PAN体积分数平均值为(0.68±0.53)×10^-9,最大小时体积分数为2.79×10^-9,O₃体积分数平均值为(54.56±22.44)×10^-9,最大小时体积分数为108.73×10^-9。PAN与O₃间存在相似的日变化趋势,PAN与O₃均是碳氢化合物与氮氧化物光化学反应的产物,通过相关性分析PAN和O₃体积分数相关系数为R²=0.61,城市大气中大多数反应性VOCs都能生成O₃,而PAN仅由能产生CH₃CO₃自由基...     

醇水共溶剂中KOH高效催化液化互花米草制备生物油（英文）

以入侵植物互花米草为原料,利用常见的碱性催化剂KOH在乙醇-水中催化液化互花米草,考察了不同工艺条件对互花米草生物油得率及残渣率的影响,同时与直接液化互花米草制得的生物油进行了对比,分析碱性催化剂对生物油得率、残渣率及液态产物中主要化学成分的影响。结果发现催化剂KOH可以使互花米草液化反应条件更为温和,在320℃、乙醇体积分数75%、液料比10∶1(mL∶g)、反应时间60 min时生物油产率最大为52.30%,此时的转化率为90.17%。通过对固体残渣进行SEM扫描电镜分析发现,KOH促进互花米草解聚初期挥发分的产生。通过GC-MS和FT-IR分析发现,催化剂KOH并没有改变互花米草液化产物主要成分的组成,但对其质量分数有一定的影响,催化液化的生物油中酚类化合物明显提高,由原来的29.88%提高至40.98%,而酯类化合物明显降低,仅为10.40%。     

杨木屑木聚糖碱法提取及其制备低聚木糖的工艺研究

为充分利用杨树资源,以杨木加工废弃物杨木屑为原料,研究碱法提取木聚糖的工艺条件,并采取酶法制备低聚木糖。以质量分数为1%的稀硫酸预处理可以有效提高杨木屑木聚糖的得率,较对照组提高了2倍。对比3种碱液(NaOH、KOH和NaHCO_3)提取杨木屑木聚糖的得率,以NaOH提取的木聚糖得率最大。通过单因素和正交试验优化NaOH提取杨木屑木聚糖的条件,结果显示碱液质量分数10%,固液比1∶10(g∶mL),温度120℃下提取3 h所得的木聚糖得率可达到20.7%,且四因素对提取得率的影响显著程度依次为提取温度碱液质量分数提取时间固液比。碱法提取杨木屑木聚糖酸水解后产物由88.69%D-木糖、4.76%纤维二糖和6.62%葡萄糖组成且不含有阿拉伯糖,说明碱法提取的杨木屑木聚糖支链上主要连有木糖。以碱法提取杨木屑木聚糖为底物,优化了来源于嗜热菌Dictyoglomus thermophilum的重组木聚糖酶Xyn B-DT的酶解适宜条件:在温度70℃,pH 6.0,酶用量3.00 U/m L,反应时间12 h后,杨木屑木聚糖水解产物中以木二糖和木三糖为主,并含有少量木四糖,降解率达86.2%。研究结果为杨木屑木聚糖的高值化利用奠定了基础。     

Ni-B/CxNy@mSiO2催化剂的制备、表征及其催化松香加氢性能研究

成功制备了一种由内腔、疏水性掺氮碳内层和亲水性二氧化硅外层组成的Janus两亲性碳硅双骨架纳米材料C_xN_y@mSiO₂,并首次将Ni-B合金纳米粒子负载在两亲性碳硅纳米材料上制得Ni-B/C_xN_y@mSiO₂催化剂,并用于松香的水相加氢反应。采用SEM、TEM、N₂吸附-脱附、XRD、XPS等方法对催化剂的结构进行分析与表征,结构分析结果表明：该催化剂具有大比表面积的纳米材料的中空结构,有利于传质和底物富集,内层碳骨架中N原子的掺杂使得附加的金属纳米颗粒得以附着,细小的Ni-B非晶态合金粒子均匀地分散在C_xN_y@mSiO₂中空纳米球及mSiO₂外壳层中,亲水性二氧化硅外壳可以提高催化剂的稳定性和分散性。在水/油两相反应体系中,作为固体发泡剂的两亲性纳米催化剂极大地促进了H₂的溶解及与底物的接触。Ni和B原子之间的协同作用可以显...     

AlCl3促进毛竹低共熔体系预处理效率的研究

研究了一种AlCl₃辅助的低共熔溶剂（DES）预处理毛竹的方法。合成了以氯化胆碱和AlCl₃为氢受体，愈创木酚为氢供体的低共熔溶剂，考察了低共熔溶剂中AlCl₃用量对毛竹原料的化学组成、物料得率和后续酶水解效率的影响，结果表明：随着AlCl₃用量的增加，预处理物料木聚糖和木质素含量逐渐降低，葡聚糖含量升高，葡聚糖酶水解得率显著提高。当AlCl₃用量为1.32%（摩尔分数）,氯化胆碱、愈创木酚和AlCl₃物质的量比为25∶50∶1)时，预处理效果达到最佳，预处理物料得率为57.16%,葡聚糖和木聚糖回收率分别为95.95%和12.84%,木质素脱除率为74.88%,葡聚糖酶水解得率由未添加AlCl₃时的11.16%提高到96.20%,表明AlCl₃可以有效促进DES体系对毛竹中木聚糖和木质素的溶解。通过XRD、SEM和FT-IR分析对预处理后物料进行表征。XRD分析结果表明预处理物料的结晶度随着AlCl_3...     

5-氯甲基糠醛水解制备5-羟甲基糠醛的工艺优化及反应动力学研究

研究了5-氯甲基糠醛（CMF）在纯水或水/丙酮体系中水解生成5-羟甲基糠醛（HMF）,探究了水解反应条件（如溶剂体系、碱中和剂、温度和CMF添加量等）对CMF水解的影响,并分析了其水解反应动力学。研究结果表明：水/丙酮体系有助于减少HMF的副反应,加入连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）可以进一步阻止腐殖质的产生;1 g CMF在10 mL水/丙酮体积比为1∶4的混合液中,添加0.35 g的CaCO₃,温度353.15 K下保温反应28 min,此优化水解条件下CMF转化率为97%,HMF得率可达85%,副产物乙酰丙酸（LA）得率为6%;添加Na₂S₂O₄后,HMF的分离得率可由50%提高到86%。动力学研究结果表明：在水/丙酮体系中CMF水解反应活化能为12.3 kJ/mol,水解速率常数k₁=5.56exp（-1.23×10⁴/RT）。     

阴香幼苗营养元素含量及其与土壤养分的关系

研究了不同阴香群落中幼苗营养元素的含量及其与土壤养分之间的关系。结果表明:阴香幼苗营养元素含量幅度分别为:N 15.3-4.1 g/kg;P 0.4-0.2 g/kg;K 4.9-2.3 g/kg;Ca 16.1-1.9 g/kg。阴香幼苗元素含量差异显著,各器官中以叶的营养元素含量最高。各元素中以Ca的变异程度最大,变异系数为61.12%,K的变异程度最低,变异系数为25.95%。阴香幼苗各元素之间相关性显著,但与土壤养分之间相关性不显著,这主要是由阴香的生物生态学特性所决定的。     

松木屑加压水蒸气气化研究

在温度为800、850、900和950℃,压力为0.1～0.6 MPa的条件下,考察了一定流量的水蒸气和松木屑反应产生合成气的气体组分和产量的变化规律.实验结果表明高温能够增加反应速率并且有利于产生富氢燃气,氢气的含量在气体中最高,超过了50％;同时,随着温度增加,合成气中H2和CO的浓度逐渐增加,CO2和CH4的浓度逐渐减少.提高反应系统的压力,合成气气体的产量会增加而产生的焦油量减少,H2和CO2浓度出现增加趋势而CO和CH4的浓度出现减小趋势.     

外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土固碳潜力的影响

【目的】研究外源钙添加对有机物料改良滨海盐碱土过程中土壤CO₂排放和土壤碳库的影响,以期为滨海盐碱土的改良利用与固碳潜力提升提供理论依据。【方法】采用室内培养试验,在施用玉米秸秆生物炭+鸡粪(BM)以及水稻秸秆+鸡粪(SM)的基础上,以氢氧化钙和硅酸钙作为钙源,按照等钙量原则,分别设置了6种处理：不施用硅酸钙和氢氧化钙(CK)、施用12.4 g·kg^-1硅酸钙(Ca1)、施用24.8 g·kg^-1硅酸钙(Ca2)、施用7.9 g·kg^-1氢氧化钙(Ca3)、施用15.8 g·kg^-1氢氧化钙(Ca4)以及施用12.4 g·kg^-1硅酸钙+7.9 g·kg^-1氢氧化钙(Ca5),进行1个月的培养试验。【结果】培养期间外源钙的添加能显著降低CO₂累积排放;有机物料的施用会导致土壤有机碳(SOC)的损失,外源钙的添加不会显著影响SOC矿化但会导致土壤无机碳(SIC)含量显著增加,从而弥补SOC的损失,增加土壤的总碳量,...