焚烧过程中铅在PM_(10)中的分布特性及以高岭土为吸附剂炉内捕集铅的研究

在流化床焚烧炉内考察了铅(Pb)在PM10中的分布特性,并将高岭土作为吸附剂进行炉内捕集Pb的研究。用低压冲击器、原子吸收分光光度计和扫描电镜/能谱仪对焚烧烟气中Pb的粒径–浓度分布、飞灰颗粒表面形貌和表面元素分布进行了分析。结果表明,高岭土表面与Pb反应会引发共晶融化,过量共晶融化使高岭土孔隙坍塌成球形颗粒,其融化表面可黏附已生成的亚微米铅颗粒;PM10中90%以上的Pb富集在亚微米颗粒物中,仅有少量Pb存在于粗颗粒物中,而且随着温度升高亚微米Pb的浓度逐渐增加;高岭土可以促进烟气中Pb从细颗粒物中迁移到粗颗粒物中,从而减少亚微米Pb排放;随高岭土添加量增,高岭土对Pb的捕集效率逐渐增加,最佳捕集温度为950℃,最高捕集效率达80%。     

绝缘文摘与专利

高热导率无机填料/硅橡胶复合绝缘材料的电性能/朱艳慧;党智敏/复合材料学报,2011(02)通过分别添加不同含量的微米Al2O3(0.5~3μm)、微米Si3N4(0.3~3μm)和纳米氧化铝(13nm),利用共混法制备了具有不同导热性的无机填料/硅橡胶复合材料。     

低阶煤O2/CO2气氛下燃烧生成颗粒物的特性

选取了2种低阶煤在不同气氛下沉降炉中进行燃烧实验,产生的灰颗收集到粒旋风分离器和低压冲击器中,利用透射电子显微镜和扫描电镜分析亚微米颗粒和超微米颗粒的形态,利用扫描电镜能量色散谱仪联用,透射电子显微镜能量色散谱仪联用和计算机控制的扫描电镜分析灰颗粒的化学元素组成。研究结果表明:O2/CO2燃烧改变超细颗粒物的大小分布和灰中元素的浓度分布,但没有改变细颗粒的生成机制。对于含有更多有机结构矿物质的褐煤,O2/CO2燃烧提高了Fe、Na/K、Al和Si的气化程度,也因此增加了亚微颗粒的浓度,而且褐煤中的Fe元素的气化较为特殊,O2/CO2燃烧氧气浓度的增加提高了Fe气化后在其他粒子上的附着。     

燃煤过程中氧含量对可吸入颗粒物形成及排放特性影响的研究

通过对两种烟煤在沉降炉内的燃烧试验,研究了不同氧气量对可吸入颗粒物的生成量、元素成分及形成机理的影响。试验条件为:煤粉粒径包括小于63μm和63～100μm两种,燃烧温度在1250℃,炉内燃烧气氛包括氧含量20%和50%两种。试验采用低压撞击器(LPI)按不同粒径大小从0.03～10μm共分为13级,分别采集燃烧后的可吸入颗粒物。试验结果显示:两种粒径煤粉燃烧后超微米颗粒物(PM1-10)排放量都随氧含量增加而显著增加,小粒径煤粉的增加更多;在亚微米颗粒物(PM1)中,其主要构成元素S随氧含量增加而显著减小,元素Fe、Si和Al随氧含量增加而显著增加,其中Si元素增加幅度最大;而在超微米颗粒(PM1-10)中,元素S随氧含量增加而少量减小,其主要构成元素Fe、Si和Al随氧含量增加而少量增加;相比较而言,氧含量变化对亚微米颗粒物的元素构成影响比超微米颗粒物大。     

O_2/CO_2气氛下煤种对燃煤PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉和荷电低压撞击器(electrical low pressure-impactor,ELPI)研究了4种煤粉在O2/CO2条件下燃烧后生成的PM2.5排放特性,并对空气和O2/CO2气氛下PM2.5的排放特性进行了比较。结果表明:不同煤粉在O2/CO2气氛下燃烧后,所产生的PM2.5质量浓度均呈双峰分布,峰值分别在0.1和2μm左右;S在亚微米颗粒上明显富集,而在超微米颗粒上含量相对较少;K和Na在亚微米颗粒上含量比在超微米颗粒上高一些;Si和Ca在亚微米颗粒上含量相对较少,而在超微米颗粒上含量相对较多;Fe在亚微米和超微米颗粒上含量相当。分析认为,不同煤粉中组分形式和含量的不同,影响了煤粉燃烧后PM2.5形成的过程,造成PM2.5排放特性的不同。从PM2.5的粒径分布、元素分布和形貌分析可知,和空气气氛相比,O2/CO2气氛不影响PM2.5的生成机制,但影响其粒径分布。     

导热浸渍漆的制备及其性能的研究

以KH-570改性纳米Al2O3为填料制备了导热浸渍漆,并对其性能进行研究.结果表明:KH-570改性Al2O3纳米粉体的加入改善了浸渍漆的导热性能、冲击强度等性能,且纳米Al2O3填充的浸渍漆的性能优于亚微米Al2O3填充的浸渍漆的性能.     

CO2捕集装置与机组集成模拟研究

电厂CO2捕集技术主要以燃烧后CO2捕集技术为主,其具有改造成本低、捕集效率高等特点。以超超临界600 MW机组HG-1793/26.15-YM1燃煤锅炉为例,利用Thermoflow软件,分别对燃烧系统、汽水系统、冷却系统进行模拟计算,提出了CO2捕集装置与现役超临界机组的集成优选方案。结果表明:脱碳机组集成后,CO2捕集效率为90%时,集成机组净效率下降10.87%,燃煤量增加17.61%,CO2排放量降至90.55g/(kW·h),SOx排放量由0.042 2g/(kW·h)降至接近0。     

炉内添加剂对垃圾焚烧过程中重金属捕集影响的试验研究

在管式炉内对垃圾焚烧过程中不同炉内添加剂下重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Cr的捕集效果进行了研究,用原子吸收分光光度计和扫描电镜–能谱仪对焚烧底渣中重金属分布、底渣表面形貌和表面元素分布进行了分析。结果表明,1 000℃下垃圾焚烧底渣结构形貌非常复杂,主要有针状、层状、颗粒状结构,极少部分呈轻微融化状态;底渣消解宜使用HCl/HNO3/HF/HClO4而不应使用王水;在无添加剂情况下垃圾中重金属挥发性顺序为:Pb>Cd>Cu>Cr>Zn;Si的存在可显著减少Zn的挥发;沸石和石灰石对Zn、Cr有一定的捕集效果,砖粉和玻璃粉对Zn、Cu有很好的捕集效果,而高岭土无捕集效果;垃圾组分中硅铝原子比3:1最有利于降低焚烧中重金属挥发。     

生物质锅炉二级过热器结渣恶化机制分析

中国北方某地区新建的几座生物质电厂,平均运行20～30天,二级过热器表面结渣恶化,必须停炉清渣.该文对该地区最具代表性的一燃用棉花杆的生物质锅炉的二级过热器渣体成分进行了详细分析,并对其恶化的原因进行讨论,得出燃料中极高的K、Na含量是造成该地区生物质锅炉二级过热器结渣恶化最主要原因,高Ca低Si、Al、S也是造成结渣恶化的重要方面.提出可以向燃料中添加高岭土(主要成分Al2O3·2SiO2·2H2O)或掺烧高铝煤等方法来缓解结渣恶化.     

不同氧化物对焚烧飞灰旋风熔融过程中重金属迁移行为的影响

利用自行设计的0.2MW旋风熔融炉研究了不同氧化物(CaO、SiO2和MgO)对焚烧飞灰熔融过程中重金属迁移行为的影响。结果表明:CaO掺杂量为5%时可抑制熔融过程中重金属的排放;SiO2和MgO的掺杂有利于重金属向熔渣中迁移。烟气中As、Cd、Zn、Pb的比例随SiO2掺杂量的增加而减少,而Cu、Co、Mn的在熔渣中的比例显著提高。烟气中重金属含量随着MgO掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势,在10%左右达到最低。当MgO掺杂量为10%时,As、Zn、Cd、Pb、Hg大部分迁移至熔融飞灰或烟气中,由高到低顺序为:HgAsZnPbCd。对于Cu、Co和Mn,迁移至熔渣中范围约在45.5%~59.4%之间,而在烟气中的比例在23.8%~26.3%之间。XRD分析表明,飞灰中掺杂5%的CaO后,熔渣中为:CaSiO3、CaAl2Si2O8、Ca2Al2SiO7、Fe2SiO4。随着SiO2掺杂量的增加,熔渣中Ca2Al2SiO7、CaSiO3等晶体的份额下降,有利于熔渣中形成玻璃态无定形物质,可显著提高重金属迁移到熔渣的比例。当试样中MgO掺杂量为10%时,熔渣中的主要晶相为:(MgFe)2SiO4、Fe3Al2Si3O12、Ca2MgSi2O7,其熔渣玻璃化程度较好。     

燃烧中铅元素排放特性的实验研究

使用一维炉实验台对铅颗粒的空气动力学粒径分布、化学成分、微观形貌等排放特性进行了实验研究，并对铅颗粒的形成机理和途径进行了分析探讨。铅以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到液化石油气燃烧区。按照美国EPA标准方法使用Andersen撞击器对颗粒物进行等动量采样以获得颗粒粒径分布。研究结果表明：约2/3的铅颗粒空气动力学粒径小于480 nm，质量浓度呈单峰分布且峰值在0.2~0.6 μm，颗粒的化学成分是PbO；存在氯元素时，铅颗粒粒径分布没有发生显著变化，但颗粒的化学成分变为PbCl2，表明氯与铅有非常强的反应性。对铅颗粒微观形貌的观察发现了一种基本颗粒，其特征为粒径在50 nm左右且边界清晰，是构成整个颗粒团的基本单元。基本颗粒连接形成链状，颗粒链又交织形成网状，最终形成粒径数百纳米的颗粒团，这是铅颗粒排放时的主要形态。根据对微观形貌的观察将铅颗粒形成途径进行了细化，指出基本颗粒可能是颗粒形成过程中的一个重要的界点。 关键词: 铅；排放特性；颗粒物；粒径分布；颗粒形成     

DFT Studies on Al Distribution and Bronsted Acid Sites in Zeolite ECR-1

Abstract

Based on the density functional theory (DFT), the distribution of Al and Bronsted acid sites in zeolite ECR-1 were studied by utilization of SIESTA (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms) code at DZ2P basis set level. The 8?T cluster model was used to calculate the Al substitution energies at 10 independent T sites, the proton affinity energies and the adsorption energies of NH₃ and acetone at the acid site were obtained. The results indicate that T1, T2 and T3 are the priority Al substitution sites in the skeleton of zeolite ECR-1, demonstrating that Al in MAZ and MOR layers of zeolite ECR-1 are rich and poor, respectively, which is consistent well with the experimental results. Bronsted acid is preferentially located in Al1(O8H)Si1, Al2(O12H)Si2 and Al3(O13H)Si3, and the most acidic site is Al3(O13H)Si3.     

偶联剂协同低温等离子体的复合材料氧化铝填料表面改性

环氧树脂广泛应用在电机绝缘领域,向树脂中添加微米氧化铝可以减缓绝缘老化的侵蚀,为了进一步提升氧化铝/环氧树脂复合材料电气性能,本文引入偶联剂协同低温等离子体复合改性方法对氧化铝填料进行表面处理。将偶联剂包覆改性后的微米氧化铝置于重复脉冲低温等离子体中分别进行0~9min表面改性处理,其次将氧化铝掺杂进环氧树脂中制备复合材料。观测氧化铝填料外表的形貌、官能团及结构变化,对复合材料局部放电起始电压进行测试分析。结果表明,偶联剂和低温等离子体复合改性能有效提升氧化铝填料表面活性官能团的含量,为氧化铝与树脂基体的紧密键合提供了基础,进而提升了氧化铝/环氧树脂复合材料的电气性能。在复合改性中等离子体处理时间为3min时,氧化铝填料表面含氧基团的含量相对于单一偶联剂改性增长了3.32%,表面偶联剂的接枝率提升了24.5%,复合材料的电气性能提升了7.9%。     

钙基CO2吸收剂循环反应特性的试验与模拟

合成了3种不同质量配比的钙基CO2吸收剂CaO/ Ca12Al14O33,并对CaO/Ca12Al14O33、石灰石、白云石的循环煅烧/碳酸化特性进行试验研究,以考察吸收剂的转化率随循环反应次数的变化规律。试验结果表明,3种吸收剂反应活性均随循环反应次数的增加而降低;在850 ℃煅烧温度下,CaO/Ca12Al14O33(75%/25%)吸收剂在第10次循环后其循环转化率保持在51.7%左右;在900 ℃煅烧温度下,吸收剂活性下降较快,CaO/Ca12Al14O33的反应活性高于石灰石和白云石,且当CaO和Ca12Al14O33的质量比为75%/25%时最优。建立了吸收剂的循环转化率模型以及循环碳酸化过程动力学模型,为反应器的设计提供理论依据。     

CuO/g-Al2O3和CuO-CeO2-Na2O/g-Al2O3催化吸附剂的脱硝性能

利用改进的溶胶凝胶法制备纳米孔径的CuO/γ-Al2O3和CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化吸附剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性。两类催化吸附剂250～400℃范围内脱硝效率稳定在70％以上。在350℃时效率稳定在最高值。利用程序升温方法研究了两类催化剂对NH3和NO的氧化性能,发现NH3在高于400℃下急剧氧化,是脱硝效率下降的主要原因。CuO/γ-Al2O3催化剂能将NO氧化生成NO2,NO2生成有利于脱硝反应的进行。NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用。改进的CuO-CeO2-Na2O/γ-Al2O3催化剂能使NH3在高温400℃下不被氧化,也促进了NO在催化剂表面的吸附,从而提高催化剂了脱硝效率。催化剂反应的机理为NO吸附在催化剂表面,氧化生成吸附态的NO2,其再与吸附催化剂上的NH3反应。     

CuO/γ-Al_2O_3催化剂上NH_3选择性催化还原NO

利用溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3催化剂颗粒,在固定床上测试其催化脱硝活性。通过研究发现CuO/γ-Al2O3催化剂在250～450℃范围内脱硝效率达到了75%以上,硫化后催化剂的最佳温度窗口向高温扩展。同时利用程序升温方法研究了CuO/γ-Al2O3催化剂对NH3的氧化性能,发现催化剂的脱硝反应活性不仅取决于催化剂表面的氧化性能,而且还与催化剂本身结构相关。硫化后的催化剂氧化性能降低,是催化剂在低温区活性降低的主要原因。水蒸气存在使最佳脱硝反应温度窗口向高温方向偏移。动力学计算表明催化剂优良的孔结构特征和较高的单层分散活性组分降低了催化剂反应所需的活化能。     

黄铁矿燃烧时亚微米颗粒物的生成特性

将纯黄铁矿在O2/N2与O2/CO2条件下进行沉降炉燃烧实验,采用低压撞击器(dekati low pressure impactor,DLPI)收集燃烧生成的亚微米颗粒物(PM1),并获得质量粒径分布。利用X射线荧光能谱仪(X-ray fluorescence,XRF)和配备了能谱仪的环境扫描电子显微镜(scanning electron microscope equipped with energy dispersive X-ray spectrometer,SEM- EDS)对PM1的物化特性进行深入表征,研究黄铁矿在不同燃烧气氛下所生成的PM1的质量粒径分布、浓度、元素组成、形貌和成分特性。研究结果表明,黄铁矿燃烧对PM1的生成具有重要贡献。相同O2浓度时,相比于O2/N2燃烧条件,O2/CO2燃烧条件下黄铁矿燃烧过程中PM1的生成量与峰值粒径均减小。在O2/N2或O2/CO2燃烧条件下,随着O2浓度的增加,PM1的生成量与峰值粒径呈增大趋势。PM1的组成主要以S元素为主。在O2/N2燃烧条件下,O2浓度对不同含S化合物的分布具有重要影响,在低O2浓度下,PM1中的S元素主要以S单质的形式存在,而在高O2浓度下,PM1中的S元素主要以硫酸或硫酸盐的形式存在。     

Fabrication of Isolated Ferroelectric Domains in Nano-Scale

Lead zirconate titanate (PZT) thin films were prepared by a sol-gel method on platinized Si. Their microstructure and surface morphology were characterized by XRD and AFM. Phase transformations of the prepared PZT films from pyrochlore to ferroelectric were observed at 550 and 600°C for furnace and RTP annealing, respectively. Smaller scattering angle (2°) XRD results showed more pyrochlore phases in the near surfaces and PZT (100) nucleated in Pt substrate and transformed to the surfaces in FA annealing PZT films. Isolated ferroelectric phases in the surroundings of pyrochlore phases were fabricated in order to study size effect of laterally confined ferroelectric domains. The isolated ferroelectric phases in the diameter of about 400 nm were found in FA PZT films at 450°C. Piezoresponse mode of AFM shows complex ferroelectric domains in the isolated phase, not from the surroundings.     

Study of Hf—Al—O High-k Gate Dielectric Thin Films Grown on Si

Ultrathin amorphous films of Hf-aluminate (Hf—Al—O) have been deposited on p-type (100) Si substrates by pulsed-laser deposition. Transmission electron microscopy study revealed that for the films deposited in oxygen ambient with partial pressure of 1 × 10^?3 Pa, the amorphous structure of Hf—Al—O films is stable under rapid thermal annealing at temperatures up to at least 1000°C. Electrical properties have been characterized by means of high-frequency capacitance-voltage measurements at 1 MHz on the metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors using Pt dot electrode. The relative permittivity of the Hf—Al—O dielectric film is calculated approximately to be about 10 and the equivalent oxide thickness to SiO₂ is 30 Å. However, for the Hf—Al—O films deposited in a relatively higher vacuum condition (1 × 10^?4 Pa), islands of Hf silicide formed from interfacial reaction between the films and Si substrates. The formation of Hf silicide was attributed to the presence of Al oxide in the films that altered the Gibbs free energy for the reaction between the Hf atoms in the amorphous Hf—Al—O films and Si under an oxygen deficient condition. X-ray photoelectron spectroscope results suggested that there is Hf silicide formation in the interfacial region.     

内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料的性能研究

采用Cu2O粉为供氧方式的内氧化法制备Al2O3／Cu复合材料。通过微观组织观察，分析了Al2O3／Cu复合材料的组织，研究了复合材料的导电性能及高温下退火后的硬度特性。研究表明，细小的Al2O3颗粒在Cu基体内的弥散分布，阻碍了位错及晶界、亚晶界运动，抑制了再结晶，从而使制备的Al2O3／Cu复合材料电导性能好，而且高温退火后仍保持较高的硬度。