氮磷共掺杂生物质多孔碳材料的制备及其氧还原性能研究

将槟榔原料与一定量的磷酸氢二铵均匀混合，在氮气气氛下制备氮磷共掺杂生物质炭，再与KOH二次煅烧生成孔隙结构发达的杂原子掺杂多孔碳。电化学测试结果表明，杂原子掺杂碳催化剂材料的ORR(氧还原)活性良好，具有优异的稳定性和抗中毒特性。组装的锌-空气电池的测试结果显示，无金属催化剂可与商业20%Pt/C催化剂性能相媲美，表明以生物质为基础的氮磷共掺杂活性炭是一种很有商业价值的氧还原催化剂材料。     

聚丙烯与梧桐锯末干混合制备成型活性炭研究

针对塑料及农林废弃物的处理,提出利用塑料及生物质干混合制备活性炭的方法,以达到以废治废的目的。以梧桐锯末为基体,聚丙烯塑料为填充剂,制作成型颗粒。采用K_2CO_3为活化剂,利用高温管式炉,研究城乡废弃物干混合制备成型活性炭工艺的可行性。通过4组独立的单因素实验阐析掺塑率、盐料比、活化温度以及活化时间对成型活性炭吸附性能的影响。研究表明:当掺塑率为5%、盐料比为2.0、活化温度为850℃、活化时间为60 min时,制备的成型活性炭具有较高的碘吸附值(1416.5 mg/g)。扫描电子显微镜(SEM)和Brunauer-Emmett-Teller比表面积测试法(BET)分析显示,成型活性炭具有发达的孔隙结构,比表面积为1738.7 m~2/g,总孔容为0.958 cm~3/g,平均孔径为3.1 nm。初步验证了此工艺的可行性。     

城市污泥与秸秆共水热炭化产物的燃烧特性与动力学研究

采用热重分析法研究了城市污泥（SS）与小麦秸秆（WS）在220℃下共水热炭化（Co-HTC）产物水热炭（Hydrochar）的燃烧特性与反应动力学。对比分析水热炭从室温升至1 000℃的燃烧特性,采用KAS法计算燃烧过程中样品的活化能。结果表明,水热炭化后,污泥和秸秆的着火温度升高、失重率下降。随着混合物中WS质量分数从30%增加到70%,共炭化产物的综合燃烧特性指数从3.47增加到11.35,燃烧性能显著增强,且T_i和T_f之间的温度区间变窄。城市污泥与秸秆混合水热制备的生物质炭燃烧过程中存在协同作用,在320℃时协同作用最强。WS质量分数为50%时,水热炭燃烧的平均活化能达到最小值,为22.55 kJ/mol。     

生物质颗粒微观成型机理研究

为研究生物质平模成型机的攫取成型机理,将棉花秸秆原料压缩成颗粒,通过场发射扫描电子显微镜对生物质平模成型机的供料区、压紧区、压实区、成型区的原料及压辊磨损前后期成型颗粒的组织进行微观形貌观察研究,对比不同阶段物料的微观形态。结果表明:随着压辊转动,散乱的物料方向变化明显,物料间相互填充,空隙减小。压实区物料主要发生弹性与塑性变形,微观结构被破坏,纤维层与层之间紧密胶合,方向形态基本稳定,以有序的排列进入成型孔。颗粒密度通过成型孔进一步增大,颗粒间结合得更加紧密。压辊磨损后期的成型颗粒纵横方向性较前期的混乱,同时生产效率降低、成型密度减小。研究结果旨在为生物质平模成型机优化设计提供理论参考。     

城市生活垃圾破碎机研究分析

垃圾破碎预处理技术是城市生活垃圾资源化利用的关键。介绍了国内外城市生活垃圾破碎机的技术及应用,分析了城市生活垃圾破碎机的设计要求,阐述了城市生活垃圾破碎机技术的发展趋势。针对目前破碎机存在的问题,设计了一种新型城市生活垃圾破碎机,可破碎混杂垃圾,并通过调节转速来调整破碎后物料的粒径,以期为生活垃圾破碎机的设计、选型提供参考。     

常温空气无焰燃烧在燃煤锅炉煤改气中的应用

在燃煤锅炉的炉膛内安装常温空气无焰燃烧反应器,可将燃煤锅炉改造为燃气锅炉。计算表明与其它燃气锅炉以对流换热为主的热交换方式不同,该锅炉强化炉内换热,辐射换热量提高。实测结果锅炉热效率达到92.92%,比改造前提高30%以上,比现有同吨位的燃气锅炉高4%以上。由于锅炉实现了无焰燃烧,反应器温度分布均匀,尾气污染物排放远低于国家标准。     

低温烘焙下城市生活垃圾与烟煤的混燃特性

为了探讨垃圾与煤的混燃特性,选取城市生活垃圾(MSW)和烟煤(BC)为研究对象,通过热重分析法研究烘焙温度、掺混比例、升温速率对样品燃烧特性的影响,并采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算样品的活化能。结果表明:MSW经220℃,260℃和300℃低温烘焙后,热值都有所提升,随着烘焙温度上升,其质量产率和能量产率逐渐降低,挥发分析出与燃烧区间逐渐减小,固定碳燃烧区间逐渐增大;MSW-260与BC掺混能有效改善烟煤的燃烧特性,提高混合样的燃烧速率;升温速率上升会产生热滞后现象,MSW-260与BC混合燃烧各反应阶段向高温侧移动,且升温速率越快偏移越明显。综合动力学分析以及燃烧特性参数分析来看,在保证资源高利用率和良好的燃烧状况条件下,MSW-260与BC混燃质量比可以选用5∶5。     

真空干燥动力学实验平台的设计及测试

真空干燥既能保证干燥后物料品质,又能提高干燥速率,且具有干燥温度低,温差热应力小和适用于热敏性物料干燥等优点。相对于传统热风干燥,作为热敏性作物的稻谷采用真空干燥可以有效降低爆腰率和提高发芽率。为研究稻谷真空干燥动力学特性,设计搭建了可准确控制相对压力、温度并实时测量质量的干燥动力学实验平台。该平台包括真空控制模块、温度控制模块、质量称量模块、实时数据采集与控制模块以及数据处理模块。对实验平台的真空控制、温度控制和质量测量性能进行测试分析,结果表明该平台能够实现相对压力和温度的准确控制并实现干燥数据的实时精确采集。     

基于分布式改良Coats-Redfern法的梧桐叶燃烧动力学研究

采用热重分析法分别研究梧桐叶及其热解炭、水热炭在不同升温速率下(10、20、30℃/min)的燃烧特性,采用分布式改良Coats-Redfern积分法分析其燃烧动力学,编程计算出拟合度最佳的反应级数n和活化能E,并与Coats-Redfern法分析结果进行对比。结果表明:梧桐叶及其水热炭燃烧差热重量分析法(DTG)曲线呈4个峰,热解炭呈3个峰;升温速率为20℃/min时,相对于梧桐叶,其热解炭综合燃烧特性指数下降85%,水热炭下降18%,表明水热炭更适合用作燃料;样品燃烧过程中活化能分布均呈N型,低温燃烧区活化能较高,高温燃烧区活化能较低。     

污泥-锯末混合ZnCl2活化制备活性炭

以城市污水厂二沉池污泥为主要原料、固体ZnCl2为活化剂,添加一定量锯末,在高温管式炉中采用化学活化法制备污泥活性炭,通过单因素实验考察了锯末添加率、盐料比、活化温度、活化时间对污泥活性炭吸附性能的影响. 结果表明,锯末添加量为20%、盐料质量比为2.0、活化温度为550℃、活化时间为15 min时,所得活性炭碘吸附性能最优,达679.25 mg/g;污泥活性炭具有发达的孔结构,其比表面积达609.68 m2/g,总孔容为0.51 cm3/g,平均孔径为3.51 nm.