基于Langmuir-Hinshelwood动力学解析O2/CO2/H2O气氛下烟煤焦反应机理

流化床富氧燃烧湿烟气循环兼具经济与环保优势。湿烟气循环（O₂/CO₂/H₂O）条件下煤焦与O₂、CO₂及H₂O的反应同时发生。为探究O₂/CO₂/H₂O气氛下煤焦-O₂、煤焦-CO₂、煤焦-H₂O反应间的相互作用机制,在自制高精度热重实验装置上系统考察了O₂、CO₂、H₂O及其混合气氛下,典型烟煤焦在900℃的反应特性。基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood（L-H）机理性模型分别计算了烟煤焦与O₂、CO₂和H₂O反应的动力学参数。通过采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了O₂/CO₂、O₂/H₂O和CO₂/H₂O气氛下烟煤焦-O₂、烟煤焦-CO₂和烟煤焦-H₂O两两反应间的作用机制,揭示了H₂O分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点,O₂分子次之,而CO₂分子相对滞后。O₂/CO₂/H₂O气氛下烟煤焦-O₂、烟煤焦-CO₂、烟煤焦-H₂O反应表现出部分竞争反应活性位点,传统的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其反应速率特性。基于H₂O分子优先,O₂分子次优先吸附的原理,建立了O₂、CO₂、H₂O混合气氛下煤焦反应速率L-H动力学方程,方程计算结果与实验值良好吻合。研究结果为深入分析煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性及构建可靠、准确的燃烧反应模型提供了理论支撑。     

煤焦异相还原N_2O的反应机理

采用两种不同的简化煤焦模型,利用量子化学密度泛函理论研究了煤焦异相还原N_2O的反应机理。通过计算反应物、中间体以及过渡态的结构和能量明确了反应的过程,并通过热力学分析和动力学分析深入分析煤焦异相还原N_2O的反应机理。研究结果表明:单个碳原子无法体现N_2O分子在煤焦表面的吸附和脱附过程,不适于作为煤焦模型研究煤焦异相还原N_2O的反应,六环苯环簇碳基模型可以成功地研究煤焦异相还原N_2O的反应。煤焦异相还原N_2O的反应共经历三个过渡态和两个中间体将N_2O还原成N_2,N_2O分子在煤焦表面的吸附反应的活化能为51.01 kJ·mol~(-1),煤焦表面吸附N_2O的过程容易进行。煤焦异相还原N_2O的反应在所研究的温度范围(298.15~1500 K)内为放热反应,可以自发发生,反应平衡常数大于10~5,可以完全进行,认为是单向反应。煤焦异相还原N_2O的反应在所研究的温度范围(298.15~1500 K)内反应速率较快,反应活化能为43.55 kJ·mol~(-1),Arrhenius表达式为1.24×10~(10)exp(-5238.15/T)。     

Al2O3—C—N2系统反应热力学初步探讨

通过热力学计算,研究了高温下流动氮气床中碳热还原氧化铝反应过程,提出了其反应机理为气－固反应机制,很好地解释了在碳热还原法合成氮化铝过程中存在的现象。     

煤焦CO2气化反应动力学研究

在热天平实验装置上进行了霍林河、义马、兖州、平朔、神华、大同6种煤焦的CO2气化反应性实验，实验温度为900～1050℃。通过对实验数据处理，取得了6种煤焦的反应动力学参数等，利用不同的参数对煤焦CO2气化的反应活性进行了比较。     

含氮焦炭异相还原NO反应机理的密度泛函理论研究

选用合理简化的含氮焦炭模型,使用密度泛函理论对含氮焦炭异相还原NO释放出N2的反应机理在分子水平上进行了研究.使用B3LYP/6-31G(d)方法优化得到了含氮焦炭模型、产物、中间体和过渡态的几何构型.在相同水平上计算得到了优化所得结构的单点能并进行了零点能校正,从而得到整个反应的势能面及各中间反应的活化能和反应热.N...     

煤焦与H_2O和CO_2共气化反应动力学研究

在热重分析仪上研究了煤焦与H_2O和CO_2等温气化和非等温气化的反应特性,探讨了两类气化过程动力学模型的适用性以及等温共气化反应活性位点模型的特点,并从动力学补偿效应的角度讨论了非等温共气化过程的协同效应。结果表明,等温气化与非等温气化过程可分别用收缩核模型及均相模型进行描述,共气化活性位点模型表明,高温下共气化反应遵循竞争部分相同活性位机理,其活性位点分配权重趋向于反应速率慢的一方;非等温共气化反应产生的协同效应使指前因子明显增加。     

O2/CO2气氛煤焦的燃烧及其孔隙结构变化

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉实验装置,制备了不同环境气氛下(O2/N2及O2/CO2气氛)、不同燃尽率的煤焦试样,并采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形貌.结果表明,在相同的操作条件下,相同O2浓度的O2/CO2气氛下煤焦的燃烧速率较慢、燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小.两种气氛下燃尽过程孔结构参数(SBET和VBJH)均呈减小趋势,且在孔径变化较明显的区域内(<5 nm)在CO2气氛下煤焦的孔径分布较小且与煤种相关.SEM图像显示CO2气氛下的煤焦表面致密,孔隙较少,其定性结果与N2吸附法的定量测量结果吻合较好.     

煤焦直接还原脱除烟道气氮氧化物

选用3种不同煤焦,采用程序升温和恒温实验方法,在固定床上考察了不同实验条件下的NO转化率和C对NO选择性,分析了煤焦脱硝的机理和影响因素。实验结果表明:NO和O2在煤焦表面发生化学吸附所形成的络合物在脱硝过程中起着关键作用,影响C-NO反应和C-O2反应的竞争与协作关系。在所考察的煤焦中锡林浩特褐煤焦脱硝效果最好,当温度为723 K时烟道气中NO还原率可达99%;在温度623~923 K、O2浓度0~5%范围内,提高温度和O2浓度均有利于提高NO转化率,而降低O2浓度有利于提高C对NO选择性;烟道气中NO浓度越高,其转化率越低,但C对NO选择性越高。     

煤焦直接还原脱除烟道气氮氧化物

选用3种不同煤焦,采用程序升温和恒温实验方法,在固定床上考察了不同实验条件下的NO转化率和C对NO选择性,分析了煤焦脱硝的机理和影响因素。实验结果表明：NO和O₂在煤焦表面发生化学吸附所形成的络合物在脱硝过程中起着关键作用,影响C-NO反应和C-O₂反应的竞争与协作关系。在所考察的煤焦中锡林浩特褐煤焦脱硝效果最好,当温度为723 K时烟道气中NO还原率可达99%;在温度623～923 K、O₂浓度0～5%范围内,提高温度和O₂浓度均有利于提高NO转化率,而降低O₂浓度有利于提高C对NO选择性;烟道气中NO浓度越高,其转化率越低,但C对NO选择性越高。     

含N2O烟气的选择性非催化还原脱除NOX特性研究

研究了烟气中存在N2O的条件下,不同温度下的NOX脱除效率和固定温度下不同NSR、N2O:NO比例和烟气含氧量下的NOX脱除效率.研究表明,温度在1050℃以上时N2O脱除效率显著增加,原因是高温对N2O的分解作用,而同时NO、NOX脱除效率明显下降;N2O占比越高对NO还原的抑制越明显;低氧条件能显著提高NO和N2O...     

电氧化N_2O_4制备N_2O_5工艺研究

以N2O4和HNO3为原料,通过电氧化法制备了新型绿色硝化剂N2O5,并研究了电解氧化法制备N2O5工艺的影响因素,主要讨论了电解反应时间、电流密度和反应温度对该工艺的影响。在反应时间为4～5h,电流密度为0.09～0.10A/cm2,反应温度为5～10℃时,可得到质量分数较高的N2O5阳极液。     

碳氧官能团对煤焦低温还原NO的影响

在450℃对神木煤制半焦还原NO进行研究,采用Raman、FT-IR、XPS等分析方法探究了半焦脱硝影响因素与其表面碳氧官能团的关系。结果表明：热解制焦温度、烟气中氧气浓度以及负载金属对脱硝效果的影响都与半焦表面碳氧官能团有关,降低热解温度、增大氧气浓度、负载金属均有利于增加C—O官能团。采用XPS表征对金属负载半焦表面的碳氧官能团进行分析,发现热力学相对稳定的C—O官能团含量与脱硝指标之间存在明显的线性关系(R²>0.96)。研究进一步揭示了热力学稳定的C—O官能团在半焦脱硝过程的重要地位。     

Formation mechanism of Ti4O7 phase prepared by carbothermal reduction reaction

The unique structure of Ti₄O₇ endows it with excellent properties such as outstanding electrical conductivity and corrosion resistance, which makes it one of the most promising electrode materials in the electrochemical field. Carbothermal reduction reaction (CRR) is widely used to synthesize Ti₄O₇, while thermodynamics, kinetics, and reaction mechanism are still limited. Besides, the purity of Ti₄O₇ powders prepared by CRR is also relatively low. It's necessary to study the reaction mechanism of CRR and synthesize single-phase Ti₄O₇. In this work, the unknown thermodynamic data were firstly assessed by the rule of oxygen potential increasing with oxygen mole fraction in oxides. In addition, the isothermal thermal analysis suggested that the reduction process was composed of interfacial and diffusion-controlled reactions. The activation energy of the two stages was 272.0 and 325.4 kJ mol⁻¹ respectively. Based on this, single-phase Ti₄O₇ was successfully synthesized, and a core-shell model of the reaction mechanism was proposed and well verified by the TEM results. This study provided an in-depth and systematic analysis of the CRR process, and it is significant to realize the preparation of single-phase Ti₄O₇.     

Experimental study of NO reduction over biomass char

Some biomass fuels produce more NO_x than coal on the basis of heating value, giving rise to the necessity and importance of controlling NO_x emission in biomass combustion. The present study investigated the NO reduction over biomass char in a fixed bed quartz reactor in the temperature range of 973–1173 K. The reaction rates of three biomass chars (sawdust, rice husk and corn straw) with NO were compared with Datong bituminous coal char. The results show that the reaction orders of biomass chars for NO are of fractional order and independent of temperature. Biomass chars are more active in reducing NO than coal char. The characteristics of biomass char affect NO conversion. Biomass char formed at high pyrolysis temperature, especially large in particle size, is less active in reducing NO. To some extent, increase of reaction temperature and char loading enhance NO conversion. There exists an optimum bed height for the highest NO conversion. Moreover, NO reduction over biomass char is also enhanced in the presence of CO, O₂ and SO₂.     

N2O催化分解--CuY分子筛的催化活性

用离子交换,等体积浸渍法分别制备了ＣｕＹ分子筛系列催化剂,考察了它们对Ｎ２Ｏ分解的催化活性。结果表明：ＣｕＹ催化剂的活性,随着Ｃｕ＾２＋交换度的增大而提高;焙烧温度对催化性能有显著的影响;离子交换法制备的ＣｕＹ活性显著优于浸渍法。     

低氧条件下生物反硝化过程中N2O的产量

利用SBR反应器,控制曝气量为0.3 L·min-1,通过改变N2∶O2比例,调节反硝化过程中DO浓度,以连续投加乙醇作为反硝化碳源,考察了低氧条件下NO-3N反硝化过程及N2O的产量。结果表明,DO对反硝化菌的活性具有明显的抑制作用。DO由0增至0.7 mg·L-1,NO-3N还原速率由18.12 mg N·(g MLSS)-1·h-1降至11.37 mg N·( gMLSS)-1·h-1,系统N2O产量由0.23 mg·L-1增至1.74 mg·L-1。其原因为：(1)较高的NO-2N浓度导致系统反硝化速率降低,N2O积累并释放;（2）DO对N2O还原酶活性具有明显的抑制作用。降低缺氧-好氧生物脱氮过程中缺氧反应器内部DO含量,是减少生物脱氮过程中N2O产量的关键因素。     

Catalytic reduction of N2O with CH4 and C3H6 over Ag–Rh/Al2O3 bimetallic catalyst in the presence of oxygen

A study of nitrous oxide (N₂O) reduction with methane (CH₄) and propene (C₃H₆) in the presence of oxygen (5%) over Ag/Al₂O₃, Rh/Al₂O₃ and Ag–Rh/Al₂O₃ catalysts, with Ag and Rh loadings of 5 wt% and 0.05 wt% respectively, has been performed. From the results, it was observed that the Ag–Rh bimetallic catalyst was the most active for both nitrous oxide removal (more than 95%) and hydrocarbon oxidation. This high activity seems to be connected with a synergistic effect between Ag and Rh. The findings from X‐ray diffraction and X‐ray photoelectron spectroscopy studies showed also, that there were no strong interactions (eg alloying) between Ag and Rh. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

工艺因素对还原气氛下铝热法制备Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷的影响

以铝粉、B2 O3 粉和TiO2 粉为原料 ,研究了埋炭还原气氛下B2 O3 加入量、温度和气氛 3种工艺因素对铝热还原法制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷的影响。结果表明 :(1)在还原气氛下用铝热还原法可以制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷。 (2 )原料中B2 O3 过量 ,则有 9Al2 O3 ·2B2 O3 相生成。 (3)烧成温度在 90 0℃时铝热反应基本未开始 ;10 0 0℃时有大量TiB2 和α Al2 O3 相生成 ,α Al2 O3 呈长方柱状 ,晶粒较大 ,TiB2分布在α Al2 O3 颗粒之间 ,晶粒细小 ;10 0 0℃以上时 ,反应产物的相组成变化不大 ,但 15 0 0℃后 ,TiB2晶粒较大 ,尺寸为 0 .5～ 3μm。     

色谱法测定N_2O_4、MON中相当水含量的不确定度评定

为确定气相色谱法测定四氧化二氮(N2O4)、绿色四氧化二氮(MON)中相当水含量的不确定度,按照GJB1964—1994、GJB1673—1993中规定的色谱法测量相当水含量的方法,用SC-200气相色谱仪测定N2O4相当水含量,应用测定数据进行标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度的分析和评定。合成标准不确定度为0.0327%,扩展不确定度为0.065%(包含因子k=2)。