高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响

在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高氯高碱准东煤的超细模态颗粒物生成量和峰值粒径均明显大于其他两种煤,其主要成分为Na和Cl。Ca的迁移特性与其形态密切相关,原煤中的Ca主要以无机矿物形式存在,主要迁移进入粗颗粒物而对超细颗粒物生成贡献较小。气氛中加入不同浓度HCl气体后,低钠煤和调质煤产生细颗粒物中Cl含量均升高,但生成量无显著变化。表明HCl并未显著促进矿物的气化,但会促进NaCl形式矿物蒸气的形成,进而促进成核形成超细颗粒物。     

煤样不同密度组分中致渣矿物特性的CCSEM研究

将一种典型的易结渣烟煤分为低(1.3 g·cm-3)、中(1.3~1.6 g·cm-3)、高(1.6 g·cm-3)3个密度煤样。利用先进计算机控制扫描电镜(CCSEM)技术对原煤及分密度煤样中的致渣矿物进行了深入研究。结果表明,Na与K在煤中无机矿主要以硅铝酸盐的形式存在;粒径大于22μm的外在(独立于炭基质)黄铁矿、磁黄铁矿主要分布在高密度煤中;未识别矿物(复杂硅铝酸盐)在高密度煤矿物中所占的比例最小,但其中Fe含量为20%~90%的颗粒所占比例最高;不同密度煤样中,内在(与炭基质结合)矿的硅铝比和碱酸比不同,低密度煤中内在矿的碱酸比最大,结渣倾向最严重,而中密度煤内在矿的碱酸比和硅铝比均小于原煤。     

兰炭型焦用于民用燃料的研究

介绍了兰炭型焦的生产工艺,并将兰炭型焦与兰炭、原煤的工业分析、元素分析、硫含量及灰成分等性质进行了对比,通过试烧实验得出几种燃料的燃烧性能、颗粒物和有害气体的排放等数据;通过对比,验证了兰炭型焦替代原煤作为民用燃料的节能减排效果,以及用于民用燃料的必然趋势。     

煤样不同密度组分中致渣矿物特性的CCSEM研究

将一种典型的易结渣烟煤分为低（<1.3 g·cm^-3）、中（1.3～1.6 g·cm^-3）、高（>1.6 g·cm^-3）3个密度煤样。利用先进计算机控制扫描电镜（CCSEM）技术对原煤及分密度煤样中的致渣矿物进行了深入研究。结果表明,Na与K在煤中无机矿主要以硅铝酸盐的形式存在;粒径大于22 mm的外在（独立于炭基质）黄铁矿、磁黄铁矿主要分布在高密度煤中;未识别矿物（复杂硅铝酸盐）在高密度煤矿物中所占的比例最小,但其中Fe含量为20%～90%的颗粒所占比例最高;不同密度煤样中,内在（与炭基质结合）矿的硅铝比和碱酸比不同,低密度煤中内在矿的碱酸比最大,结渣倾向最严重,而中密度煤内在矿的碱酸比和硅铝比均小于原煤。     

220MW热电联产锅炉中痕量元素的迁移及分布特性

本实验在北京某220 MW热电联产锅炉上进行。采用承重撞击器系统对该锅炉SCR前、ESP前以及FGD前的颗粒物进行采集,研究了痕量元素在烟道沿程上的迁移特性,另外,还给出了痕量元素在各固体燃烧产物中的分布。结果表明：ESP前的颗粒物上As、Cd、Cr和Pb的浓度明显高于SCR前的浓度;在从SCR到ESP的过程中,As、Cd、Cr、Pb从气态迁移到固态的质量分别占到了原煤中总质量的26 %、16 %、12 %和11 %;从ESP到FGD的过程中,颗粒物上As与Cd的浓度有略微增加,而Cr和Pb的浓度几乎不变;Mn在三个采样点的浓度几乎一致;绝大部分痕量元素存在于ESP捕获的飞灰中,在ESP出口处,As、Cd、Cr、Pb在<10 μm的四个粒径段上的质量随着粒径的减小而增大,而Mn的质量分布与颗粒物质量分布类似。     

220MW热电联产锅炉中痕量元素的迁移及分布特性

本实验在北京某220 MW热电联产锅炉上进行。采用承重撞击器系统对该锅炉选择性催化还原（SCR）前、电子除尘（ESP）前以及烟气脱硫（FGD）前的颗粒物进行采集,研究了痕量元素在烟道沿程上的迁移特性,另外,还给出了痕量元素在各固体燃烧产物中的分布。结果表明：ESP前的颗粒物上As、Cd、Cr和Pb的浓度明显高于SCR前的浓度;在从SCR到ESP的过程中,As、Cd、Cr、Pb从气态迁移到固态的质量分别占到了原煤中总质量的26%、16%、12%和11%;从ESP到FGD的过程中,颗粒物上As与Cd的浓度有略微增加,而Cr和Pb的浓度几乎不变;Mn在3个采样点的浓度几乎一致;大部分痕量元素存在于ESP捕获的飞灰中,在ESP出口处,As、Cd、Cr、Pb在<10 μm的4个粒径段上的质量随着粒径的减小而增大,而Mn的质量分布与颗粒物质量分布类似。     

H2O(g)对富氧燃烧超细颗粒物生成特性影响

为实现富氧燃烧技术的广泛推广,对煤粉燃烧在富氧气氛下的颗粒物排放特性进行了研究。在1800 K管式炉内进行煤焦燃烧试验,研究了富氧气氛下H₂O(g)体积分数(0、5%、10%、20%、30%)对煤焦燃烧超细颗粒物的影响;采用荷电低压撞击器(ELPI+)获得超细颗粒物质量和数量浓度粒径分布并进行分析。结果表明,H₂O(g)对超细颗粒物质量浓度和数量浓度粒径分布无影响,但会导致超细颗粒物的峰值波动。超细颗粒物总数量由最小粒径超细颗粒物决定,5种水蒸气浓度下EL?PI+第1级撞击器收集到的超细颗粒物数量占比均超过65%。超细颗粒物总质量由最大粒径超细颗粒物决定,5个水蒸气浓度下ELPI+第7级撞击器收集到的超细颗粒物质量占比均超过94%。低H₂O(g)浓度会抑制超细颗粒物生成,H₂O(g)体积分数为5%时的抑制作用最显著;高H₂O(g)浓度会促进超细颗粒物生成。这是因为一方面H₂O(g)与煤焦发生气化反应,使煤焦颗粒周围产生还原性气氛,促进矿物质还原为单质,进一步促进矿物质蒸发;另一方面气化反应是吸热反应,会降低煤焦颗粒燃烧温度,同时H₂O(g)加入也导致烟气热容增加进一步降低,煤焦燃烧温度抑制煤中矿物质的蒸发,导致超细颗粒物生成减少,是2种作用相互竞争的结果。此外,H₂O(g)的加入使超细颗粒物平均粒径增大,0~5%H₂O(g)时超细颗粒物平均粒径增大最迅速。     

褐煤O2/CO2燃烧PM 10中重金属分布特性

通过在沉降炉中燃烧实验,研究了O2/CO2气氛下褐煤燃烧时PM10中重金属元素在颗粒物中的分布特性。结果表明,气氛对重金属元素分布的影响主要体现在亚微米颗粒范围内。与O2/N2燃烧相比,相同氧浓度O2/CO2燃烧PM10中的重金属向小粒径颗粒中富集。O2/CO2气氛下,氧浓度较低时重金属元素对亚微米颗粒物的生成贡献较大。     

准东煤高温燃烧过程中含钙矿物质的转化规律

采用3种萃取液（水、醋酸铵和盐酸）对准东煤进行逐级萃取实验,使用高温气氛炉对准东原煤及萃取后的煤样进行燃烧实验,使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪和X射线衍射物相分析仪对萃取前后的固体煤样及燃烧后煤灰样品分别进行Ca元素分析和矿物检测。研究结果表明,准东煤中的钙元素主要以醋酸铵溶钙和盐酸溶钙形式存在。在燃烧过程中,准东煤中含钙矿物质与含硅、含铝矿物质反应生成硅钙石、斜硅钙石与钙铝石等;其中经水萃取后碱酸比减小,灰熔融温度升高,盐酸溶钙与含硅、含铝矿物质反应生成硅钙石、硅铝石等,不溶钙主要以稳定的硅铝酸盐形式存在。     

煤岩显微组分分离富集物热化学反应特性

依据煤中不同类型有机质性质差异对其进行分离，进而分质利用是实现煤炭清洁高效利用的有效手段。论文利用重选法将一种低变质烟煤分质得到镜质组较原煤48.25%增加至76.02%的富镜样，惰质组较原煤43.96%增加至63.98%的富惰样，以及矿物质含量高于61.99%的富矿样。利用热重-质谱分析仪，考察了分离富集物的热解反应特性及气体逸出规律，及其燃烧和气化反应特性。结果表明，分离所得富镜样热解反应失重量及热解过程中逸出的小分子挥发分的量及组成与富惰样和富矿样均有明显差异，表明分质实现了煤中不同类型官能团的分离富集。而由分离所得富镜样、富惰样和原煤热解失重峰温基本一致则表明分质所得煤的主体官能团结构仍较为接近，但含量有明显差距。富镜、富惰与原煤的燃烧曲线整体趋势较为类似，燃烧活性差别不大。以气化反应峰值温度高低判断，富镜样气化反应活性最低，富惰样与原煤气化反应活性较为接近，富矿样气化反应活性最高。将原煤在对应热反应时的理论反应曲线与实验曲线进行对比，发现煤分质过程及煤中镜质组、惰质组和矿物质的分离与否对热解过程挥发分的逸出影响较小，但导致了其燃烧和气化反应活性有所降低。     

基于膜分离技术的生物聚合铁的制备

开展基于膜分离技术优化反复序批式工艺制备生物聚合铁（BPFS）的技术研究。考察了应用聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜（PVDF）对微生物的分离效果,Fe^2+的生物催化氧化速率,制备周期及膜的污染与处理的情况。研究表明,PVDF膜可有效分离微生物,显著提高原液中的生物量。在优化工艺的基础上,制备了全铁含量分别为60、80、100 kg·m^-3 BPFS,Fe^2+的生物催化氧化速率分别达到1.75、1.85、1.43 g·L^-1·h^-1,制备周期分别为15.5、21、40 h,比工艺优化前分别缩短了38%、42%、18%,反应液中的生物量达到10⁸ 个·ml^-1数量级。实验中发现,随着分离次数和全铁含量的增加,膜污染加剧,膜通量下降;采用0.2 mol·L^-1的草酸钠和0.2 mol·L^-1硫酸的混合溶液对PVDF膜进行清洗,可基本清除膜表面的污染物,满足分离要求。     

序批式生物反应器中自生动态膜的成分与结构分析

通过粒度分布仪、扫描电镜等对最佳工况条件下的序批式生物反应器中动态膜结构成分及过滤性能进行了测定分析,用能量色散X射线荧光法(EDX)分析了动态膜的元素组成,结果表明：动态膜中滤饼层质量为39.2g·m-2,其中胶体、挥发性悬浮颗粒物、无机物含量分别为5.7 g·m-2、 26.5g·m-2、 7.0 g·m-2;自生动态膜为多孔状结构,具有较高的孔隙率,可以清晰的观察到丝状菌夹杂在动态膜内,起到了骨架作用;动态膜内主要以70μm～130μm的颗粒为主;O、K、Na、Ca、P、S、Cl、Mg、Si等为动态膜成分的主要元素。     

多元杂多酸在仲辛醇制己酸中的催化作用

采用磷、钼、钒系列多元杂多酸作为硝酸氧化仲辛醇制己酸的催化剂,对其催化性能和选择性进行了实验研究。结果表明:H6PMo9V3O40、H10PMo5V7O40、H11PMo4V8O40等多元杂多酸均可提高仲辛醇的转化率、己酸产率和己酸选择性,并确定了这3种催化剂的最佳用量:当它们分别为仲辛醇质量的1 4%、1 0%、1 4%时,仲辛醇转化率可达98 3%、97 6%、100%;己酸的选择性可达85 7%、85 8%、78 8%;其性能明显优于钒催化剂。     

利用荧光素异硫氰酸酯检测季铵盐阳离子表面活性剂的方法

使用荧光素异硫氰酸酯（FITC）实现了对季铵盐阳离子表面活性剂（QAS）在水溶液中临界胶束浓度（CMC）的准确测量及其在CMC以下的浓度定量。用该法测得十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）在水中的CMC分别为12～13 mmol·L^-1和0.70～096 mmol·L^-1,与电导率法、表面张力法和芘荧光法的检测值相近。对DTAB和CTAB的检测下限分别是011 mmol·L^-1和1.7 μmol·L^-1,定量范围分别为0.11～9.73 mmol·L^-1（0.034～3.0 g·L^-1）和1.7 μmol·L^-1～0.27 mmol·L^-1（6.2×10^-4～0.1 g·L^-1）。结果表明,使用FITC荧光探针检测QAS具有安全、简便、灵敏度和准确度高的优点。     

缺氧胁迫影响硝化污泥活性的机理

硝化过程是废水生物脱氮的关键环节。为了研究缺氧胁迫对硝化活性的影响及其机理，采用分批培养法分别测定了经0、12、24 h缺氧滞留处理的污泥硝化活性、过氧化氢酶活性和过氧化物酶活性，以及这些硝化污泥抗氧毒（过氧化氢）性能。经过12、24 h缺氧处理后，污泥平均比氨氧化活性分别从0.894 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1降为0.453、0.387 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1，下降了46.8％、49.8％，平均比亚硝酸氧化活性也从0.761 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1降至0.485、0.459 mg N·(g MLSS)^-1·h^-1，下降了36.3％、39.7％。试验结果证明，缺氧胁迫可降低污泥硝化活性，缺氧胁迫时间越长，硝化活性降幅越大，缺氧胁迫对氨氧化的影响大于亚硝酸氧化。缺氧胁迫可抑制硝化污泥的抗氧化酶活性，POD、CAT活性分别下降了10％、17％（12 h）和24％、21％（24 h），缺氧胁迫时间越长，抗氧化酶活性越低。缺氧胁迫可削弱硝化细菌的抗氧毒能力，引起硝化活性降低。     

催化加氢法提高乙二醇质量

对对催化加氢法提高乙二醇质量进行了研究,考察了反应温度、压力和乙二醇空速对乙二醇紫外透过率和杂质去除率的影响。结果表明,在反应温度353 K、乙二醇液时空速 30 h^-1、压力0.25 MPa、氢气质量空速0.02 g·ml^-1·h^-1条件下,催化剂连续运行90 d,乙二醇含水料在220、275、350 nm的UV值由原来的49.6％、88.2％、97.7％平均提高到73.8％、93.2％、99.7％,精馏后乙二醇成品的紫外透过率平均提高到84.2％、95.1％、99.9％,杂质去除率提高到75.5％、60％、95.8％,成品的醛含量由原来的11.5 μg·g^-1下降到3.7 μg·g^-1。     

Properties of water-soluble and insoluble particulate matter emitted from dewatered sewage sludge incineration in a pilot-scale ash melting furnace

Emission of inorganic particulate matter (PM) from the incineration of dewatered sewage sludge has been investigated in a novel ash melting furnace. The sludge containing 79 wt% water was incinerated in an oxygen-enriched atmosphere at the primary temperature of 1400 °C, and its unburned volatile was combusted at 1100 °C in a secondary combustion chamber. A 13-stage low-pressure-impactor and the conventional impinger methods were employed for PM sampling at the outlet of the secondary combustion chamber. The results indicate that, PM is dominated by volatile and semi-volatile elements including Br, Cl, P, S, Na, K, Zn, As, Cu, Mn and Ni. Less refractory elements were found. PM has two major fractions: <0.22 and ?0.22 μm. Their chemical forms as well as water solubility are different between two fractions. The majority of Br, nearly half of Cl, and 40% of S and P are present in the small fraction. They are mostly water-soluble due to the association with alkali elements and heavy metals. The water-insoluble calcium sulfate and calcium/iron phosphate were, however, found in the large fraction of PM. Regarding the cations, the water solubilities of Na, K, Mn and Ni are close to their proportions partitioned into the small fraction of PM, since their water-soluble species were preferentially formed in this fraction. A relatively weak correlation for Al, Ca and As, while no such a correlation were found for Cu, Zn and Fe, due to the complex compounds formed for them.     

厌氧氨氧化固定床反应器脱氮性能和过程动力学特性

进行了厌氧氨氧化固定床反应器的运行性能试验,分析了其过程动力学特性。接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器。当进水总氮浓度为608 mg·L^-1,水力停留时间为2 h,总氮负荷为7.34 kg·m^-3·d^-1时,反应器获得最大基质去除速率6.11 kg·m^-3·d^-1。二级动力学模型和改进的Stover Kincannon模型均适用于非基质抑制状态下的厌氧氨氧化反应器过程模拟。Stover Kincannon模型动力学分析表明,这种反应器的最大基质去除速率可达12.4 kg·m^-3·d^-1,具有较大的脱氮潜能。     

螺旋升流式反应器系统较长泥龄时运行效果及其流态释因

结合螺旋升流式反应器（SUFR）的特性，通过对比试验分析SUFR系统在较长泥龄时（主要在32 d左右）营养物去除的工艺特点。试验结果表明，SUFR系统（θ_c=32 d）出水COD和TN分别小于40 mg·L^-1﹑10 mg·L^-1，SUFR系统（θ_c=32 d）除磷率随着泥龄的延长有一定的下降,但出水TP一直稳定在1 mg·L^-1内， SUFR系统（θ_c=32 d）的SOUR值为10～18 mg·g^-1·h^-1。流态模拟结果表明，SUFR系统中单元反应器的推流流态容积利用率为63%。这说明SUFR系统反应器以活塞流为主要特征的流态特性有助于减轻较长泥龄对污水处理的负影响。该系统具有更宽的泥龄适宜范围。     

PS-PVA-CH塑料空心微球充D2

研究了激光惯性约束聚变靶用PS-PVA-CH三层塑料空心微球采用热扩散法高温高压充氘气技术。实验研究表明，对于直径300 μm、PS壁厚5～7 μm、PVA壁厚3～5 μm、CH层厚4～6 μm的塑料微球，50℃充气的平衡时间为20～40 h，70℃的平衡时间为7～12 h，90℃的平衡时间为2～4 h。在室温25℃时，微球的气体渗透系数为（3.0～4.2）×10^-19 mol·m^-1·s^-1·Pa^-1，对应的保气半寿命为28～37 h。对于参数接近的微球，如果充气时间相同，充气外压与微球内压基本呈正比。当外压达到6.0 MPa时微球开始出现破损。