单颗粒海藻生物质在流化床内燃烧试验与数值模拟

在小型流化床试验台上研究海藻颗粒(条浒苔)的流化床燃烧试验,条浒苔颗粒在流化床中先进行脱水和挥发分的燃烧;接着发生焦炭燃烧,其燃烧过程符合缩核模型,炭核由外向内逐层燃烧,灰层半径几乎不变。通过对不同燃烧时间收集的焦炭颗粒剖面的SEM扫描电镜观察,进一步确定燃烧过程,发现随着燃烧的进行,颗粒内孔隙增大,微孔表面粗糙,局部甚至出现融化。最后建立条浒苔单颗粒在流化床内燃烧的数学模型,模拟结果与试验对比基本符合。     

基于分子层面研究海藻多糖与纤维素分子共热解协同现象

通过对海藻多糖、纤维素模型化合物的共热解过程进行分子动力学模拟,探究其协同耦合现象。选取海藻内2种主要的多糖分子(硫酸多糖、褐藻糖胶)和陆生生物质的主要成分纤维素为研究对象。模拟基于Amber力场和ReaxFF力场发现:虽然海藻多糖与纤维素热解特性有许多相似之处,但分子结构上的差异使两者在热解过程中表现出不同的热力学特征。其中最明显的是两者热解温度范围不完全重叠,多糖分子提前热解产生大量的氢提供给纤维素,使纤维素热解更充分。共热解与单独热解叠加的模拟结果相比较,分子裂解碎片数目差异较大,共热解可促进两者的热解,提高热解转化率,增加中温段的产气率。     

条浒苔与稻壳共热解协同效应

为了进一步探究大型海藻与陆生生物质共热解的协同效应,选取条浒苔与稻壳生物质作为代表进行了单样以及不同混合比例的共热解台架试验。通过三相产物产率的计算,以及生物油产物的GC-MS、FT-IR、热值分析和对气相产物的GC分析,研究了条浒苔与稻壳共热解协同效应的影响。共热解的气相产物产率在各个混合比例下均高于理论值,说明共热解对气相产物的生成具有促进作用,同时共热解气相产物中甲烷、乙烷、乙烯、丙烷为主的小分子烃类物质产率高于理论值,生物油中以乙酸为代表的小分子产物明显增多,分析认为条浒苔灰分中Na、K等碱金属具有促进大分子产物进一步裂解的催化作用,进一步验证了条浒苔与稻壳共热解的协同效应。     

海藻颗粒流化床燃烧后灰孔隙结构分析

在小型流化床试验台上进行了大型海藻颗粒(条浒苔与马尾藻)在流化床内的燃烧试验研究,结果表明,条浒苔颗粒能够稳定燃烧,而马尾藻颗粒结渣严重.针对海藻原样和流化床燃烧后收集的底灰,进一步利用压汞法和氮气吸附法进行孔隙结构分析,结果表明,燃烧后灰比原样孔隙增多,孔隙率从21.01%增大到49.74%;内部孔隙扩张,孔容积和比表面积增大.通过分形分析可知,海藻原样表面光滑,燃烧后灰表面粗糙不规则.燃烧后海藻灰具备多孔结构,可以考虑综合利用.     

上海世博园区景观水系生态要素的构建

根据世博会总体规划,应用水生态学原理,结合黄浦江区位、水文气候特征,采用系统聚类分析与水生态工程集成技术,注重自然生态保护、资源节约、环境友好以及综合利用,将人工调控与自然调控相融合,构建世博园人工水系生态生物群落要素,营造水体生态景观,以维持水生态系统的结构、功能的可持续性,保证水生态系统健康,促进城市生态性和经济性的协调发展,体现“城市,让生活更美好”的主题思想,塑造人与社会、人与自然的和谐。     

基于副产物揭示条浒苔热解机理

以生物质条浒苔为原料,石英管管式炉为反应器,在190、320、550℃热解温度下制备半焦,以X射线光电子能谱法(XPS)为主要分析手段,利用XPS检测不同热解温度下半焦表面结构变化,同时结合热解气和半焦电镜扫描的分析结果揭示条浒苔的热解机理。研究结果表明:条浒苔在低温段(190℃)热解过程中主要以脱水和部分小分子侧链的解聚为主;在中温段(190～320℃)热解过程中,蛋白质、硫酸多糖及一些脂类物质开始不断解聚和重组;在高温段(320～550℃)热解过程中,蛋白质与水溶性多糖基本热解完毕,少量纤维素碳化生成CO、CH_4气体并析出。     

马铃薯酯酰基水解酶的特性研究

从马铃薯生产废水中提取分离马铃薯蛋白Patatin组分,并以对硝基苯乙酸酯为底物,研究了Patatin作为酯酰基水解酶的酶学性质。结果表明,马铃薯酯酰基水解酶在37℃时活性最高,在40～50℃的条件下具有热稳定性,70℃处理120min后酶失活;马铃薯酯酰基水解酶发挥酶活的最适pH为8.2;Fe2+、Fe3+、Mg2+对马铃薯酯酰基水解酶具有活性激活作用,K+、Ca2+对马铃薯酯酰基水解酶活性具有抑制作用。此外,低浓度的Al3+和Zn2+对酯酰基水解酶的水解能力具有促进作用,高浓度的Zn2+抑制了酯酰基水解酶的活性。     

TG-MS联用分析海藻和稻壳的协同耦合热解机制

采用TG-MS分析技术,对条浒苔、稻壳及条浒苔与稻壳质量比(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)混合物的热解过程进行研究。条浒苔和稻壳热解特性存在很大差异:前者在主要挥发分析出阶段表现为放热,后者主要表现为吸热。而条浒苔与稻壳任意比例混合热解时均表现为放热,说明两者混合热解可实现能量的耦合、减少外部供给热量。两者混合后在主要热解阶段热失重速率试验值高于理论值,且在混合质量比为1∶2时提高最明显。通过热重-质谱分析可知,由于稻壳的加入,条浒苔和稻壳混合热解生成NO、NO_2和SO_2气体的反应受到抑制,且在混合质量比为1∶3时抑制效果最强。故条浒苔与稻壳的混合热解,并非各组分热解特性的简单叠加,而是发生协同耦合效应。