镍闪速炉熔炼共生产品生命周期评价碳排放分配问题

金属镍生产是典型的多元素共生冶炼过程,清单分配问题是制约其生命周期评价准确性的重要技术因素。以共生反应最为密集的硫化镍矿闪速炉熔炼流程为研究对象,采取边界扩展、物理关联、质量分配等多种清单分配方法,在Ni、Cu、S这3种元素之间进行CO_(2)排放分配。边界扩展分配计算结果显示,非金属共生元素与金属产物之间的分配结果为29.86%,金属共生元素之间的分配结果为70.14%。对比分析结果显示,边界扩展方法对于中间态产物的适用性较差;物理关联分配结果准确,但需要大量流程工艺参数支撑;质量分配易于计算,但其准确性取决于共生产品之间的物理化学属性差异。

新工科背景下食品工程类专业创客实验平台建设探究——以黑龙江八一农垦大学食品学院为例

随着食品行业对高水平技术应用人才需求的增加,高等院校需进一步加强对食品工程类专业技术人才创新能力的培养。以黑龙江八一农垦大学食品学院为例,分析了应用型本科院校在创客实验平台建设中存在的问题,探讨了基于创客实验平台的培养体系和管理制度的优化,强化师资队伍建设及推进项目驱动实施等解决办法,旨在为学生提供一个更加开放、创新、协作、共享的创新创业资源。

Cu离子分子筛催化材料在去除NO_(x)方面应用的研究进展

控制大气中氮氧化物的排放对环境和人体健康有着至关重要的作用,应用于NO_(x)去除的技术有很多,其中选择性催化还原(NH3-SCR)技术是去除NO_(x)极有效的技术之一,利用CO去除NO_(x)为烟气脱硝(CO-SCR)提供了一种简单且低成本的技术,直接催化分解NO_(x)被认为是去除NO_(x)最理想、最环保的技术。Cu离子分子筛作为去除NO_(x)的高效催化剂,具有宽温度窗口和良好的水热稳定性。本文综述了Cu交换分子筛在去除NO领域的研究进展,讨论了Cu离子分子筛在NH3-SCR、CO-SCR以及直接催化分解NO中的应用,着重总结了Cu离子参与去除NO的反应机理,归纳了分子筛中Cu活性位点对脱硝性能的影响,还讨论了铜离子分子筛的抗H_(2)O和SO_(2)中毒性能,展望了Cu离子分子筛未来可能的发展方向。

合成过程中聚羧酸共聚物用量对纳米C-S-H晶核成核及其早强作用的影响

纳米水化硅酸钙/聚羧酸共聚物(C-S-H/PCE)晶核悬浮液是一种新型水泥混凝土早强剂,可以通过晶种成核作用,缩短水泥水化诱导期,促进水泥早期强度的发展。本文通过动态光散射仪(DLS)、电子透射显微镜(TEM)、有机碳分析仪(TOC)及热重测试(TGA)研究了合成过程中PCE用量对纳米C-S-H/PCE晶粒尺寸、形貌及PCE实际结合量的影响,并探究了不同用量PCE制备的纳米C-S-H/PCE晶核对水泥水化放热速率、流动性及早期强度的影响。结果表明:当PCE用量占纳米C-S-H/PCE晶核悬浮液的质量分数小于5.0%时,纳米C-S-H/PCE晶核平均粒径随着PCE用量的增加逐渐降低,团聚情况改善,呈现清晰的锡箔状形貌;当PCE用量增加到10.0%时,纳米C-S-H/PCE晶核粒径和形貌变化不大。TOC和TGA测试表明PCE用量为5.0%时,其在C-S-H上基本达到饱和吸附量。过量的PCE会降低纳米C-S-H/PCE晶核对水泥水化放热和早期强度的促进作用。

生物质材料的制备及其资源化利用进展

煤炭、石油等化石燃料属于不可再生的资源,并且日趋枯竭.面对不可再生资源短缺问题和环境污染问题,人们急切希望寻求环境友好、成本低廉的可再生材料替代化石燃料.生物质主要成分是纤维素、半纤维素、木质素和少量的二氧化硅,是碳和硅含量丰富的可再生资源.因此,以生物质为原料制备高性能化学品的研究具有重要意义.结合本课题组前期在生物质综合利用方面的研究成果,介绍了生物质材料的化学组成,综述了以生物质为原料制备碳材料、硅材料和复合材料及其在工业脱硝、污水处理等领域的应用,并展望了未来生物质材料的发展前景.

高炉渣对废水中Cu^2+的吸附率和吸附行为

工业固废高炉渣对废水中的重金属离子表现出了较好的吸附能力,为了深入了解高炉渣对Cu^2+的吸附效果,在研究高炉渣的用量、pH、吸附时间和温度对废水中Cu^2+吸附率的影响规律基础上,选取四因素三水平正交设计实验,获得吸附Cu^2+的最佳反应条件,并利用吸附等温模型和吸附动力学探讨高炉渣对Cu^2+的吸附行为.结果表明:高炉渣表面的吸附位点、较大的比表面积以及发达的孔隙结构能够促进Cu^2+的吸附.在高炉渣用量为0.5 g、pH为9、吸附时间为360 min、温度为65℃时,去除率可达99.93%,吸附后溶液中Cu^2+的残余质量浓度小于1 mg/L,达到了国家排放标准.高炉渣对Cu^2+的吸附更符合Langmuir吸附等温模型,吸附动力学过程更符合拟二级动力学方程.

高炉矿渣的组成和结构对其在碱性环境中早期水化特性的影响

以不同组成和结构的高炉矿渣作为研究对象,借助XRD、ICP-MS以及29Si MAS NMR等微观测试手段,探究了高炉矿渣在碱性环境中的离子溶出特性、硅氧四面体聚合状态随水化龄期变化的影响规律。研究表明:高炉矿渣中玻璃体的活性受其化学组成和结晶相含量影响,结晶相及铝氧结构单元的存在和增多降低了玻璃体结构的聚合度;网络改性剂在玻璃体结构中表现为不均匀分布,不同网络形成体结构单元的水解会伴随不同的水化特性;在碱性环境下,高炉矿渣玻璃体结构中硅氧四面体含量较大时,其硅氧结构更易被破坏,溶液中硅离子的浓度较高,溶液pH值维持在较低水平,生成的水化产物中高聚态硅氧四面体较多;高炉矿渣玻璃体结构中铝氧四面体含量较大时,其铝氧结构更易被破坏,溶液中铝离子及钙离子的浓度较高,液相pH值维持在较高水平,生成的水化产物中高聚态硅氧四面体较少。

钢渣胶凝活性与体积稳定性优化研究现状

随着粗钢产量的逐年递增,我国钢渣累积存放量也不断上升,将钢渣用作辅助胶凝材料是提高钢渣综合利用率、降低水泥混凝土行业碳排放的有效措施。然而,钢渣存在的胶凝组分含量少且活性低、膨胀组分含量较高等问题限制了其在水泥和混凝土中的应用。目前,用于改善钢渣胶凝活性与体积稳定性的方法主要有机械粉磨、高温活化、碱活化、酸活化、有机物活化及碳化活化等。机械粉磨主要通过物理方式破坏钢渣晶体结构、减小颗粒粒径,但其能耗较高且仅对早期强度有利。高温活化主要包括高温养护和高温调质/重构:高温养护通过改变钢渣水化所处的外界环境促进水化,但较高温度会使钙矾石分解并引入孔洞;高温调质/重构工艺直接改变了钢渣的矿物组成,但存在能耗高和匀质性差的问题。碱活化可以促进离子溶出并消耗氢氧化钙,但存在碱骨料反应和泛碱等问题。酸活化也可以促进离子溶出,增大钢渣比表面积,但过量酸会消耗钢渣中活性组分。有机物活化中,醇胺可以通过络合作用促进离子溶出,但不同分子结构的醇胺作用机理仍不明确。碳化活化通过钙镁矿物与CO_(2)反应形成碳酸盐填充孔隙,但CO_(2)向试块内部的扩散阻力使内外碳化程度不均匀。通过钢渣的来源和组成,分析钢渣活性低和体积稳定性差的原因,归纳目前常见的改善钢渣胶凝活性和体积稳定性的方法,指出各方法目前面临的困境并作出展望,以期为钢渣性能的进一步优化和在水泥混凝土工业中的进一步应用提供参考。

三乙醇胺对液体无碱速凝剂“促-抑”水泥早期水化的调控机理研究

三乙醇胺(TEA)作为水泥混凝土中常用的早强组分,对早期强度发展有显著的促进作用。近年来随着喷射混凝土和液体无碱速凝剂的快速发展,三乙醇胺以其优良的早强特性逐渐得到广泛应用。然而,不同条件下由三乙醇胺制备的速凝剂性能不尽相同,甚至截然相反,其对水泥早期水化的影响规律及作用机理亟待明确。本工作制备了不同TEA比例的液体无碱速凝剂,从凝结时间、早期强度、水化放热行为、水化物相、热分析等方面详细研究了液体无碱速凝剂中TEA对水泥早期水化的影响规律。结果表明,当TEA占液体无碱速凝剂质量的0.25%时,凝结时间最短,初凝109 s,终凝324 s,1 d强度最高,达到12.32 MPa,满足喷射混凝土用速凝剂的国标要求。TEA在低掺量时能够加速液体无碱速凝剂对水泥早期水化的促进作用,而TEA在高掺量下会对水泥早期水化有明显的削弱和抑制。此外,通过电导率、核磁氢谱等手段研究了TEA与铝相的络合机制,揭示了TEA对液体无碱速凝剂“促-抑”水泥早期水化的调控机理:(1)低TEA掺量时,TEA络合偏铝酸根离子,参与加速C_(3)A的早期水化;(2)高TEA掺量时,会生成大量钙矾石和TEA-Ca络合物,覆盖在C_(3)A表面抑制水化。本工作系统探究了不同TEA掺量的液体无碱速凝剂对水泥早期水化的影响规律和调控机理,为开发高性能液体无碱速凝剂提供了重要的研究基础和科学指导。

基于抑制粘土负作用效果的聚羧酸减水剂的设计合成及机理

混凝土原材料附带的粘土具有劣化作用,给高性能混凝土的推广与应用带来了新的难题。本研究首次报道了基于粘土和聚羧酸分子尺寸计算自主设计合成的聚羧酸减水剂(PCE)对粘土负作用的改善效果,并结合吸附量、热重(TG)分析和X射线衍射(XRD)分析揭示了其对粘土负作用的抑制机理。计算结果表明,粘土层间吸附的不是整个PCE分子而是其功能性的聚醚侧链。因此针对性地合成了一种立体大尺寸分子结构的PCE,并由核磁氢谱(1 H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)证明了预期结构的存在及其分子量特性。性能评价结果表明,该PCE可在含粘土条件下提高22.2%—35.7%的水泥净浆流动度,并且在高粘土掺量下对混凝土1h坍落度也有明显改善。这归因于其大尺寸的立体结构能够产生显著的空间位阻效应,避免大分子上的聚醚侧链被全部吸入粘土层间,从而保障优良的减水分散功效,表现出抑制粘土负作用的效果。

PC-CSA复合水泥收缩特性与微观结构

为了解决水泥混凝土普遍存在的收缩开裂问题,研究了硅酸盐-硫铝酸盐(Portland cement and calcium sulfoaluminate cement,PC-CSA)复合水泥化学收缩、自收缩和干燥收缩的机理及影响因素,通过微观形貌扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、孔结构分析等手段对复合水泥浆体微观结构进行表征,对比普通硅酸盐水泥与PC-CSA复合水泥,揭示了不同矿物组成的水泥基材料的收缩特性与水泥基材料微观结构的对应关系.结果表明:化学收缩直接由水泥矿物组成决定,相比于自收缩,膨胀组分的加入对干燥收缩的影响最小.自收缩特性同时受到水泥内部相对湿度和水化产物组成及结构的影响.运用SEM图像定量分析水泥的孔隙率,通过此研究得到了一个图像选取区域的最佳范围:矿物30%~45%,该范围与水泥水化程度密切相关.分析了水化过程中水泥浆体孔结构的变化规律,发现膨胀组分的加入会改变水泥初期孔结构,同时验证了水化1d时复合水泥表现出明显的微膨胀现象,与实际测量的体积变化规律吻合.

Characteristics of Self-Healing Microcapsules for Cementitious Composites

Urea formaldehyde/epoxy resin microcapsules were prepared by an in situ polymerization method and the effect of emulsifier on the syntheses process of the microcapsules was discussed. The surface morphology of the microcapsules was observed by optical microscopy and scanning electron microscopy（SEM）. Chemical structure was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy（FTIR）. Thermal stability was obtained using simultaneous thermal analysis（STA）. The microcapsules were composed of urea-formaldehyde resin shell and epoxy resin core. Emulsifier played an important role in the polymerization process when the core material was packed by pre-polymer, so the effects of different emulsifiers（OP-10, SDS and SDBS） were discussed respectively. Results showed that the particle size of the microcapsules was uniform when SDBS as an emulsifier. Microcapsules showed good thermal stability below 240 ℃ and the initial decomposition temperature of the microcapsules was 265 ℃. The core materials released after microcapsules rupturing, which could be proven by the images of SEM. When implanted in cementitious composites, complete shape of microcapsules and good interface between microcapsules and cement specimen substrate could also be observed.

稻壳灰制备TiO_2-SiO_2复合载体脱硝催化材料

鉴于农业废弃物稻壳灰中非晶态硅含量高的特点,以稻壳灰为原料,采用共沉淀法制备了以TiO_2-SiO_2复合材料为载体,锰、铈为活性组分的脱硝催化材料。探究了SiO_2的添加对催化材料微观结构的影响,并对不同硅含量催化材料的脱硝机理进行了相关分析。实验结果表明,与纯TiO_2为载体的催化材料相比,TiO_2-SiO_2复合材料为载体的催化材料表面颗粒大小均匀,呈蓬松状态堆积,比表面积及孔容都有所增加,弱酸性位点的数量也大大增加,当SiO_2与TiO_2的物质的量比为4∶1时,催化材料的脱硝效率可达90%以上。

稻壳灰-电石渣复合吸收剂的脱硫脱硝性能

SO_2和NO_x是水泥窑炉尾气中主要的大气污染物,减少其排放已经成为控制大气污染的主要途径。本工作尝试采用农业废渣稻壳灰和工业废渣电石渣配制复合吸收剂,在水泥熟料形成过程中实现脱硫脱硝。本工作研究了稻壳灰和电石渣掺配比(2∶5～18∶5,质量比)、反应温度(500～900℃)、氧气浓度(0%～3%)对复合吸收剂脱硫脱硝效率的影响。结果表明,稻壳灰和电石渣的配比为6∶5,掺入水泥生料中,在900℃、1%的氧气浓度条件下,脱硝率达到97%,脱硫率达99%。利用稻壳灰和电石渣这两种废渣配制复合吸收剂可以在水泥分解炉中有效脱除SO_2和NO_x。

燃煤催化剂的发展及研究现状

我国的水泥生产以新型干法水泥窑技术为主,使用燃料为高挥发分、低灰分的优质烟煤。水泥生产属于高能耗、高排放行业,控制水泥生产过程能耗、降低碳排放对实现“双碳”目标具有重大意义。燃煤催化剂可以有效地解决水泥生产过程中高能耗、高排放的问题,近年来引起了广泛的关注。本文结合国内外研究现状,系统综述了燃煤催化剂的组成与评价方法、催化剂的催化机理、脱硫脱硝型燃煤催化剂的研究和催化剂在工业生产中的应用。研究改进催化剂添加方式,保证在煤粉中的分散度可以提高催化剂的催化效率,是推进燃煤催化剂工业化使用的关键之处。

芸豆蛋白抗氧化肽组分对大豆油热氧化稳定性的影响

为了探索英国红芸豆蛋白抗氧化肽组分的抗氧化作用及对油热稳定性的影响,将不同分子量的抗氧化肽组分添加到大豆油中,利用Schaal烘箱法,在63℃下加速氧化15 d,研究抗氧化肽对大豆油的过氧化值、酸价、P-茴香胺、羰基价等指标的影响,并对大豆油的氧化稳定性进行评价。结果表明:从0到15 d,SO(不含肽的油)、SO-h;(含小于1000 Da肽的油)、SO-h;(含1000~3000 Da肽的油)的过氧化值分别由0.50增加至2.91、1.48及1.57 mmol/kg,酸价分别由0.19增加至0.41、0.37及0.38 mg/kg,P-茴香胺值分别由2.34增加至9.96、8.06及9.75 mg/kg,羰基价分别由5.59增加至14.53、11.87及11.92 meq/kg。SO的增加幅度最大,SO-h;的增加幅度最小,以上结果均差异显著(P<0.05)。由此可见,氧化指标均随大豆油氧化时间的延长呈增加趋势,从而导致油的热稳定性下降;抗氧化肽组分的抗氧化活性与分子量有关,其中分子量<1000 Da和1000~3000 Da的组分抗氧化效果最佳。此研究为英国红芸豆蛋白抗氧化肽组分的进一步应用提供了理论依据。

含钙工业废渣在烟气干法脱硫中的应用及改性

SO是污染大气、危害健康、造成经济损失的主要污染气体,也是水泥窑等大型工业生产过程中排出的一种主要的废气,严重地影响着人们的生活.在目前的脱硫方法中,干法脱硫无废渣废水产生,热损耗低,有利于节能减排,是目前最环保的方法之一,众多干法脱硫剂中钙基脱硫剂因其资源丰富、使用简便占据重要地位.含钙工业废渣由于钙含量高或富含金属氧化物及SiO_(2)等成分,被用于钙基脱硫剂的制备与改性,提高干法脱硫性能.综述了含钙工业废渣制备和改性干法脱硫钙基脱硫剂的现有研究,并通过分析改性机理及脱硫反应过程,对提高含钙工业废渣脱硫性能的改性方法进行了讨论.

细胞氧化应激的危害及抗氧化应激的研究进展

氧化应激是机体受到有害刺激时,体内活性氧自由基产生过多,氧化-抗氧化平衡受到了破坏,从而导致组织损伤。活性氧主要来源于线粒体呼吸作用,而过量的活性氧将会损伤线粒体的结构和功能。因此如何保持细胞内的氧化系统与抗氧化系统平衡(氧化还原平衡),对健康极为重要。抗氧化系统通过清除ROS、螯合金属离子、猝灭单线态氧以及降低氧浓度等方式来减缓或抑制细胞氧化。将从细胞氧化应激、氧化应激与线粒体损伤、抗氧化防御系统三方面阐述氧化与抗氧化平衡对健康的重要性,为促进健康并预防疾病提供新的思路。

不同硫酸盐浓度下钙矾石对Cr离子的固化作用

借助X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)等测试方法,分析了不同硫酸盐浓度下钙矾石对不同价态Cr离子的固化作用.结果表明:在水化液相中SO4^2-浓度适宜条件下,钙矾石对低掺量(0.5%)、不同价态Cr离子的28 d固化率均达85%或以上,Cr离子掺量增至2.0%时,钙矾石对Cr(Ⅲ)的固化率变化不大,而对Cr(Ⅵ)的28 d固化率降至38.6%;水化液相中SO4^2-浓度较低时,钙矾石对Cr(Ⅵ)的固化能力有所增强;无论液相中SO4^2-浓度适宜与否,Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)对钙矾石晶体结构和晶体形态均产生了不同程度的影响,且Cr(Ⅲ)影响较Cr(Ⅵ)显著;液相中SO4^2-浓度不同,Cr离子对钙矾石晶体形态影响程度也不相同,其中,液相中SO4^2-浓度较低时,Cr(Ⅲ)掺入对钙矾石晶体c轴方向的生长发育有明显促进作用,且在一定程度上提高了钙矾石结晶程度与热稳定性.

不同价态Cr离子对钙矾石形成与结构的影响

借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)等测试方法,分析了不同价态Cr离子对水化液相中钙矾石的形成与晶体结构的影响.结果表明:Cr^(3+)对水化初期钙矾石的形成略有抑制作用,钙矾石早期结晶极其细小,但水化后期钙矾石相大量形成,水化放热速率显著增强,且晶体结晶粗大,随水化龄期延长,钙矾石长径比逐渐缩小;Cr^(6+)对水化初期钙矾石的形成有一定促进作用,钙矾石结晶良好,且后期晶体形态没有较大变化;水化液相中SO_4^(2-)含量充足时,Cr^(3+)和Cr^(6+)均可通过离子置换形成钙铬矾石,但前者对钙矾石晶体结构影响较大,使其Al和S电子结合能明显降低,而后者对钙矾石晶体结构影响较小.同时,Cr^(3+)在钙矾石中的结合能和结合数量均高于Cr^(6+)的结合能和结合数量.