MxOy/USY双功能催化剂对神东煤的快速热解产物的调控

以USY分子筛为载体,采用等体积浸渍法分别制备了NiO、Fe₂O₃、Co₃O₄、MoO₃负载量均为9%的M_xO_y/USY双功能催化剂,并借助ICP、XRD、BET、TEM、NH₃-TPD、TG等分析手段对催化剂进行表征。使用自建的粉-粒流化床对神东煤进行快速催化热解实验,结果表明：①M_xO_y/USY使气体产物收率提高,液体产物收率降低,催化剂的积炭量增加,对半焦的产率基本没有影响;②M_xO_y/USY使CH₄、CO的收率均不同程度地提高,但H₂、C₂的收率皆有所降低;焦油中脂肪烃、单环芳烃、酚类化合物、含氧化合物的含量大幅增加,萘类化合物、联（多）苯的含量显著减少;③M_xO_y/USY的调控作用存在差异性。其中,Fe₂O₃/USY、Co₃O₄/USY的产物调控作用相似,但Fe₂O₃/USY的气体选择性更高,气体总收率提高23%;NiO/USY使C₃收率提高79%,CO₂收率降低91%,使焦油中脂肪烃、酚类、含氧化合物的含量分别增加1555%、739%、412%,萘类化合物的含量减少46%;MoO₃/USY使稠环芳烃的含量增加8%。     

生物质与烟煤程序升温共热解产物特性分析

研究了富含半纤维素的玉米芯(CB)和富含木质素的松木屑(SD)分别与烟煤(YL)程序升温共热解产物产率和组成变化规律,并对焦油族组成进行分析。结果表明:生物质与煤共热解造成热解产物组成和产率显著变化,且其变化程度与生物质的组成和结构有关。对于富含纤维素的玉米芯与烟煤共热解过程,玉米芯质量掺混质量比为75%时,共热解气体产率减小18.87%,其中CO2产率减少29.15%,而热解水产率增加16.77%。由于半焦和玉米芯中碱/碱土金属,尤其是K对焦油中重质组分裂解具有催化作用,共热解焦油中沥青质产率减小43.40%,而极性组分增加63.21%。与富含半纤维素类的玉米芯不同,富含木质素的松木屑与烟煤共热解造成气体和焦油产率增加,而半焦和热解水产率略有减小,气体中CO2和CO略有增加。松木屑中活性H的转移作用,造成共热解焦油中脂肪烃产率增加,极性组分产率减少。松木屑掺混质量比为50%时,脂肪烃增加89.30%,而极性组分减小17.40%。     

甘蔗渣与褐煤共热解半焦的特性

利用自制的干馏装置进行褐煤与甘蔗渣的低温共热解实验,并探究甘蔗渣的添加量对热解产物产率及半焦品质的影响。研究结果表明,在甘蔗渣掺混比为20%时,产物产率的实验值与理论值偏差达到最大,此时焦油产率的实验值比理论值高出9.61%;FTIR检测表明半焦中主要含有-OH、C=C和C=O官能团,且甘蔗渣的添加能促进半焦中苯类化合物转化为其他类低分子化合物;SEM检测表明褐煤与甘蔗渣共热解半焦比煤样单独热解半焦孔隙发达;BET分析表明甘蔗渣与褐煤的相互作用不仅能提高共热解半焦比表面积,而且能改善孔径分布,使共热解半焦孔径有减小的趋势。半焦吸附重金属离子实验表明未经任何处理的煤半焦及甘蔗渣半焦对铅离子去除率分别达到78.42%和87.80%。     

甘蔗渣与褐煤低温共热解产物特性分析

采用自制的低温热解装置研究褐煤与甘蔗渣(SB)共热解过程中添加甘蔗渣对褐煤热解特性的影响.结果表明:随着甘蔗渣掺混比的增加,热解油产率呈现先增大后减小的趋势.在甘蔗渣掺混比为20%(质量分数,下同)时,热解油产率达到最大值16.7%,比褐煤单独热解得到的焦油产率增加了13.7%,与焦油计算值产率出现0.57%的最大正偏差.热值分析得出共热解过程有利于褐煤和甘蔗渣的能量富集,共热解半焦比原煤半焦的热值大;焦油的FTIR谱表明,添加甘蔗渣会促进褐煤中—OH和—CH_3官能团的断裂和分解,会使甘蔗渣中羧基官能团以其他含氧官能团形式转移到焦油中,有利于焦油轻质化;热重分析表明,热解过程分为三个阶段,甘蔗渣的添加对褐煤的快速热解阶段影响显著,使褐煤的最大失重速率增加,提高了8.96%,最大失重速率所对应的热解温度降低了98.8℃,甘蔗渣的添加一定程度上促进了热解反应的进行.     

Fe2O3对甘氨酸热解特性及氮转化的影响

选用污泥中典型氨基酸-甘氨酸（Gly）为研究对象,利用差式热值分析-质谱联用技术（DSC-MS）和固定床实验研究了Fe₂O₃对甘氨酸热解特性、NO _x 前驱物生成规律以及氮转化特性的影响。结果表明：热解特性实验中,由于Fe₂O₃将Gly的第一热失重阶段一分为二,导致其热解过程由2个阶段增至3个;Fe₂O₃使Gly热解起始温度及气体析出温度降低50℃,并通过促进半焦的二次裂解反应使Gly失重率增加23%。与Fe₂O₃对Gly热解过程的影响一致,Fe₂O₃将含N气体析出过程同样分成3个独立的阶段。固定床实验中,在Fe₂O₃/N=0.5时,Fe₂O₃最大程度地抑制了NO _x 前驱物（NH₃和HCN）析出,使其减少30%。由于Fe₂O₃促进肽脱水缩合、环化和芳香化反应,使得更多P-N、N-5和N-6固定在半焦中,半焦氮残留率增加5%。     

淖毛湖煤加氢热解产物特性及半焦气化反应性

在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO₂气化反应性。结果表明：与常压N₂中热解相比,煤在加压的H₂中热解可有效提高热解气体中CH₄和C₂～C₃的产率,在800℃热解CH₄和C₂～C₃的体积产率分别由53.5和16.6 mL/g增至345.6和20.8 mL/g。焦油和轻质焦油产率也有效提升,在600℃下,与常压N₂中热解相比,1.5 MPa H₂中煤热解的焦油产率由19.3%升至22.8%,焦油中脂肪烃含量由35.5%降至14.8%,单环芳烃含量由8.3%增至28.9%,轻质焦油质量分数和产率分别升至95.0%和21.8%。半焦的N₂吸附和拉曼光谱分析结果表明,煤在加压H_...     

煤油共炼残渣与榆林煤共热解特性及半焦性质

以煤油共炼残渣与榆林煤为原料,基于热重分析仪和格金干馏仪,开展共炼残渣与煤共热解过程的协同效应及半焦性质研究。实验结果表明：共炼残渣添加比例为0～40%时,煤与共炼残渣之间具有正的协同效应;添加量为20%时,焦油产率高出理论值6.2%,是煤单独热解焦油产率的139.7%,半焦产物为A型且黏结性增加;半焦性质分析结果显示,共炼残渣能够提高半焦在CO₂气化过程中的最大失重速率,有利于气化反应的进行,但会使半焦的燃烧性能变差且在添加量高于20%的情况下更为明显。     

Fe2O3/硅藻土催化剂催化甲苯二胺焦油重组分降解

非均相催化甲苯二胺(TDA)焦油重组分降解是资源化利用的新途径。本文采用离子交换-焙烧法制备了Fe₂O₃/硅藻土非均相Fenton催化,并通过SEM、XRD和EDS等手段对催化剂微观结构进行表征。探究了Fe₂O₃/硅藻土催化剂催化TDA焦油重组份降解的性能,结果表明：硅藻土对TDA焦油具有吸附优势,且Fe₂O₃能够均匀分散于硅藻土表面而实现对TDA焦油的可控高效降解。在1g 0.5%Fe催化剂,[m(Fe₂O₃/硅藻土催化剂):m(30%H₂O₂)]=1:6,20℃,pH=4.5,反应时间2h条件下,焦油分解得到TDA最多,产率为71.79%。     

低阶煤与玉米芯低温共热解的产物特性分析

采用低温干馏装置对不同玉米芯加入量的褐煤/玉米芯混合物进行低温共热解实验。结果表明：当玉米芯加入量为30%时,焦油产率最大为11.70%,比褐煤单独热解提高了53.75%。随着玉米芯的加入量增加,热解气中CO、CH₄和H₂含量逐渐增大。对热解焦油进行GC-MS检测,发现添加30%玉米芯后脂肪族质量分数从褐煤单独热解的24%提高到了30.67%,酚类质量分数从6.29%提高到了18.49%,杂原子质量分数从29.75%降低到了13.33%,一定程度上实现了焦油的轻质化和高品质化。对热解半焦进行SEM、比表面积分析和热值测定,发现共热解半焦表面变粗糙,孔隙结构得到改善,热值明显高于褐煤单独热解半焦热值。     

氨气添加对褐煤微波热解行为影响的实验研究

褐煤作为低阶煤其清洁利用已成为煤化工领域研究的热点。微波具有选择性加热、加热速率快等优点。采用微波对褐煤进行热解,可以得到高附加值、高热值的产品,而通过气体添加剂的使用,有可能改变热解产物的分布。因此,本论文以氨气(NH₃)作为气体添加剂,在微波热解反应装置上进行褐煤热解实验,探究氨气在不同条件下对褐煤微波热解特性的影响及其热解机理。实验结果表明,NH₃能够抑制焦油中脂肪烃与含氧化合物的含量,可以使焦油中芳香烃的含量由6.52%上升至24.53%,使焦油总产率提高2.48%。NH₃也可以提高热解气体中CH₄、CO的含量,抑制CO₂的含量,还可以促进褐煤半焦中气孔的生成。     

生物质与催化裂化油浆共热解协同作用研究

基于生物质焦油氧含量高、品质差的缺陷,本文提出将生物质与重油共转化利用的方法。以催化裂化油浆（FCC）、稻壳（RH）、木屑（PS）为原料,通过低温固定床热解实验对其共热解产物分布进行了研究。结果表明,在FCC的供氢作用下,共热解有利于焦油中含氧化合物的脱除,随着生物质比例增加,反应过程中脱羧基、脱羰基反应减弱,脱羟基反应增强,产物中CO、CO₂产率较计算值增加幅度减小,水的产率较计算值逐渐增大。焦油中烃类物质增加,其中芳香烃以二元环和四元环增加为主,脂肪烃中以C₁₃~C₂₀增加为主。整体上,共热解过程促进了半焦产率的增加,焦油产率虽无明显改变但品质得到了显著提升。     

生物质与催化裂化油浆共热解协同作用研究

基于生物质焦油氧含量高、品质差的缺陷,本文提出将生物质与重油共转化利用的方法。以催化裂化油浆（FCC）、稻壳（RH）、木屑（PS）为原料,通过低温固定床热解实验对其共热解产物分布进行了研究。结果表明,在FCC的供氢作用下,共热解有利于焦油中含氧化合物的脱除,随着生物质比例增加,反应过程中脱羧基、脱羰基反应减弱,脱羟基反应增强,产物中CO、CO₂产率较计算值增加幅度减小,水的产率较计算值逐渐增大。焦油中烃类物质增加,其中芳香烃以二元环和四元环增加为主,脂肪烃中以C₁₃~C₂₀增加为主。整体上,共热解过程促进了半焦产率的增加,焦油产率虽无明显改变但品质得到了显著提升。     

磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe₃O₄与TiO₂复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe₃O₄@TiO₂可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe₃O₄@TiO₂对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。     

Influence of temperature and Ca(OH)2 on releasing tar and coal gas during lignite coal pyrolysis and char gasification

The yield of tar and syngas has been investigated by catalytic pyrolysis of Pingzhuang lignite (PZL) over Ca(OH)₂ catalyst in temperature range of 600℃-1000℃ in a tube furnace. The results show that the yield of volatile pyrolysis increases and char decreases with rising temperature for both raw and catalyzed Pingzhuang lignite. The hydrogen fraction (H₂) increased from 20% to 40% for the PZL sample; but, for the PZL-Ca(OH)₂ sample, H₂ fraction fluctuated randomly between 35% to 42%, with the maximum H₂ fraction found at 1000℃. The Gaschromatography mass-spectroscopic (GC-MS) analysis revealed that the maximum tar yield at 800℃ and 700℃ was obtained for PZL and PZL-Ca(OH)₂, respectively. The surface morphology of PZL and PZL-Ca(OH)₂ chars underwent different transformation in the presence of catalyst as illustrated by SEM/EDX, FTIR, and BET analysis. Furthermore, char sample was investigated for the carbon conversion and reactivity index using TGA analysis under N₂ and CO atmosphere.     

磁性响应茶渣制备及其对水溶液中亚甲基蓝的吸附

采用化学共沉淀技术制备了茶渣（TW）/纳米Fe₃O₄磁性复合材料（magnetic tea waste,MTW）,用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）和比表面积测定仪（BET）对其结构进行了表征,并考察了其对水溶液中亚甲基蓝（methylene blue,MB）的吸附性能。结果表明,MTW磁性响应明显,其表面可见有颗粒状物质堆积。MTW对MB吸附量随Fe₃O₄负载量增加而先增大后减小,并在负载量为23.16%时达到最大,此时MTW表面Fe元素的原子分数为5.24%,比表面积比TW增大85.71%,孔容积增大1倍。在303K下其对MB的Langmuir最大吸附量为160.5mg/g,比TW提高了9.93%,并具有良好的再生与循环使用性能。     

Synergistic effect in low temperature co-pyrolysis of sugarcane bagasse and lignite

Sugarcane bagasse was co-pyrolyzed with lignite in a fixed bed reactor to investigate the possible interaction during co-pyrolysis. GC-MS revealed that the concentration of phenols and aliphatic compounds in the tar increased with the addition of sugarcane bagasse, while the content of aromatic compounds had the contradictory tendency. The phenol content in co-pyrolyzed tar reached 20.35%, which increased by 142.26% compared with the calculated values. The sugarcane bagasse decomposition peak partly overlapped with lignite pyrolysis peak from TG-DTG curves, which meant more interaction between lignite and sugarcane bagasse during the pyrolysis process. The difference between the experimental and calculated values of pyrolysis products yield, tar components, DTG values and kinetics analysis indicated the synergetic effect between lignite and sugarcane bagasse.     

Fabrication of Poly（y-glutamic acid）-coated Fe3O4 Magnetic Nanoparticles and Their Application in Heavy Metal Removal

In this study, poly（y-glutamic acid）-coated Fe3O4 magnetic nanoparticles （y-PGA/Fe304 MNPs） were successfully fabricated using the co-precipitation method. Fe3O4 MNPs were also prepared for comparison. The av erage size and specific surface area results reveal that 7-PGA/Fe304 MNPs （52.4 nm, 88.41 m2.g-1） have smaller particle size and larger specific surface area_ than Fe3O4 MNPs （62.0 nm, 76.83 mLg-1）. The y-PGA/Fe3O4 MNPs