杂原子掺杂电极用于全钒液流电池中的研究进展

液流电池因其本质安全、超长寿命等特性,是大规模储能的关键技术之一。电极材料作为全钒液流电池的核心部件,其与电解液的界面特性会对液流电池的性能产生重要影响。通过电极表面改性处理方法能够实现其在高电流密度下的电化学活性提升,而电极表面杂原子掺杂技术是目前的研究热点。本文归纳了以石墨毡为基体的杂原子掺杂机理及其研究进展,着重介绍了碳骨架的原位掺杂和电极表面的杂原子催化剂两种掺杂策略,并总结了两种掺杂策略的掺杂类型和性能差异。其中,依据杂原子的电负性和原子尺寸,阐述了电极材料原位掺杂的机理,讨论了杂原子对碳纤维电子结构的影响方式;根据碳基材料催化剂的种类,介绍了多孔炭材料、碳纳米管和石墨烯三种碳基催化剂的杂原子掺杂对电极材料电化学性能的影响规律。综合分析表明,通过电极表面的原子掺杂不仅可以增加电极反应的活性位点,促进活性离子的迁移,还可以改善其亲水性,增大电极与电解液接触的有效面积。基于此,提出了采用调控电极表面电荷分布、官能团种类、构建缺陷位点等方法有效增强电极材料的稳定性和电化学性能,并有望在实现高电流密度下电化学活性提高的同时获得较高的电导率。

复合混凝剂PMFC处理印染废水的实验研究

利用废熔盐研制了一种新型复合混凝剂PMFC(聚合氯化镁铁),应用该复合混凝剂对印染模拟废水以及实际废水进行了处理,并对其混凝机理进行了探讨。实验结果表明:该复合混凝剂在合适的条件下对印染废水具有良好的处理能力,其脱色效果明显优于PAC。此外,该复合无机混凝剂具有成本低、脱色率高、沉降速度快等优点。

机器学习在火电厂NO_(x)减排中的应用综述

随着火电厂超低排放改造的完成,产生了成本增加、喷氨超标等问题。通过机器学习对电厂运行数据建模和优化成为解决这一问题的重要手段。综述了NO_(x)减排中常用的机器学习算法及其应用场景。在算法方面,归纳了数据预处理、算法模型和模型参数优化3个过程的研究现状,给出了各个过程多种机器学习算法的应用情况及适用性,提出了变工况数据预处理方法、多目标优化中目标函数的构造方法等未来研究方向。在应用层面,总结了机器学习在炉内低氮燃烧、选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统运行优化、全系统综合节能降耗等过程的实施方法及其运行效果,展望了长周期动态建模控制及多电厂联合建模等未来应用场景。

负载贵金属的γ-Al_(2)O_(3)催化剂的抗烧结策略

负载贵金属的γ-Al_(2)O_(3)催化剂具有优异的有机物催化降解能力,被广泛用于处理固定源和移动源排放产生的废气,高温烧结是导致催化剂失活的重要因素之一,如何提高催化剂抗烧结性能备受关注.本文介绍了负载贵金属的γ-Al_(2)O_(3)催化剂高温烧结产生的原因和机理,分析表明高温致使贵金属发生Ostwald熟化和液化团聚以及γ-Al_(2)O_(3)晶相转变降低催化剂比表面积,降低了催化剂活性.在此基础上从贵金属、载体以及载体与贵金属间作用三个方面回顾和整理了提高催化剂高温热稳定性的方法,并重点阐述了贵金属修饰、载体改性以及改变金属与载体相互作用来达到提高热稳定性的方法.此外,还介绍了其他如限域法、晶面控制等实现催化剂稳定性提高的方法,为催化剂的设计提供了新思路.最后,对γ-Al_(2)O_(3)基氧化催化剂的未来发展方向进行了展望.

废SCR催化剂钠化焙烧回收钨和钒的机理探究

文章从热力学角度,分别以温度和碳酸钠加入量为变量,用热力学软件HSC Chemistry计算了蜂窝状废SCR催化剂钠化焙烧的过程,得到了相应的相图,并分析了其对钨和钒浸出率的影响。研究了不同动力学条件下钨和钒的浸出率,得到最佳焙烧条件为：碳酸钠加入量为30%、焙烧温度为800℃、粒度为75~100μm、焙烧时间为2~2.5 h。采用XRD和SEM进行物相和形貌分析。从理论和实验上探究了失效SCR催化剂钠化焙烧过程的机理。

燃煤烟气中单质汞的催化氧化技术研究进展

针对燃煤电厂烟气中汞的脱除问题,综述了单质汞氧化催化剂与催化氧化机理的研究现状;着重阐述了碳基、金属及金属氧化物催化剂和选择性催化还原(SCR)催化剂对单质汞的催化氧化性能,分析了活性组分、烟气条件等对各催化剂氧化单质汞性能的影响;指出异相反应是单质汞氧化的重要途径,不同催化剂、不同烟气气氛下氧化机理不同;最后结合我国燃煤电厂的现状,提出深入研究单质汞的催化氧化机理,进一步提高SCR催化剂的催化氧化单质汞活性、抗硫性及稳定性将是燃煤烟气汞污染控制技术的重点发展方向。

废钒-钛系脱硝催化剂回收利用策略与技术进展

我国以煤为主的能源结构以及日趋严格的氮氧化物排放标准催生了选择性催化还原法(SCR)脱硝技术的广泛应用,由于化学失活或物理结构破损等导致大量的废弃脱硝催化剂产生,造成严重的环境污染。然而,SCR催化剂的主要成分钒、钨、钛等有价金属具有重要的经济和战略价值。随着SCR催化剂的广泛使用,脱硝领域将面临严峻的环境污染和资源浪费问题。针对从废SCR催化剂回收TiO_(2)、WO_(3)、V_(2)O_(5)等金属元素,目前主要有酸法、碱法或氯化法等主要回收技术路线。在此过程中,通过化学反应,催化剂中钒、钨、钛等金属转变为其他形式化合物或进入到液相,再经过氧化、水解、结晶及煅烧等反应过程,实现产物分离以及产品性能提升的目的。回收的TiO_(2)既可以作为催化剂的载体,也可以用作涂料、光催化剂等其他材料;WO_(3)、V_(2)O_(5)、MoO_(3)等可以直接作为原料用于脱硝催化剂再生或制备中,也可用于生产其他化工产品。从我国特有的煤电局面,以及钒、钨、钛冶金工业为基础,以资源循环利用的未来绿色化工为理念,从废脱硝催化剂的成分及原料性质出发,建议因地制宜、因时制宜及因材制宜地选择技术路线和生产。通过冶金和化工过程回收其有价金属,从强化工艺、高效回收利用、清洁生产三个方面考虑,探索低温反应降低能耗,减少酸碱用量、水耗,缩短工艺流程,提高产量和品质,从而优化整合出一套适合于废SCR脱硝催化剂回收的工艺,实现脱硝催化剂“生产-再生-回收”绿色循环。本文归纳了废钒-钛系脱硝催化剂回收的研究进展,分别对酸法、碱法和氯化法回收钛白,以及钒-钨分离提纯工艺等进行介绍,分析了废脱硝催化剂回收面临的问题并展望其前景,以期为开发出一套高效清洁的废脱硝催化剂回收技术提供参考。

选择性催化还原脱硝催化剂的失活、失效预防、再生和回收利用研究进展

综述了选择性催化还原(SCR)脱硝钒钛基催化剂失活的机理,针对该催化剂不同失活机理,提出相应的失效预防手段、多种再生方法和回收利用途径。在此基础上,提出了一套SCR脱硝催化剂管理系统。进行SCR脱硝催化剂管理系统的开发,有利于最大程度地延长催化剂使用寿命,降低脱硝运行成本,缓解废弃催化剂的环境危害,促进SCR脱硝技术的推广和应用。

燃煤发电副产物综合利用

从环境保护和煤炭可持续发展的角度,综述了我国燃煤发电副产物粉煤灰、脱硫石膏和二氧化碳的排放量及利用情况。重点介绍了燃煤副产物的研究现状、进展,提出了燃煤副产物综合利用的问题和展望。

双流化床反应器间气体泄漏规律的数值模拟

建立了描述双流化床化学链燃烧反应器内气固两相流动的数学模型,采用计算流体动力学方法,模拟考察了提升管和鼓泡床相耦合的双流化床内不同单元之间气体泄漏产生原因和影响因素。化学链燃烧系统压力平衡的分析结果表明,反应器间的气体泄漏主要发生在溢流装置和鼓泡床之间;增大溢流装置表观气速,气体泄漏增大,而增大提升管或鼓泡床表观气速时,气体泄漏会随之减小;化学链燃烧系统内颗粒总藏量增加时,气体泄漏会减小;颗粒粒径减小后反应器之间气体泄漏降低。其研究结果对其他循环流化床反应器的设计与工程放大也有一定的借鉴作用。

粉煤灰基SAPO-34分子筛脱硝催化剂的合成及其脱硝性能

以内蒙准格尔电厂粉煤灰为原料,采用酸碱联合法,制备了粉煤灰基SAPO-34微孔分子筛。以SAPO-34分子筛为载体,以碳酸铵为铵盐、硝酸铜为铜源,采用离子交换法制备了不同Cu担载量的Cu-SAPO-34分子筛催化剂。在500℃、8%H2O/N2气氛下老化处理后,对催化剂的选择性催化还原脱硝性能和物理化学特性进行了测试分析。结果表明,SCR活性与Cu物种种类密切相关,位于离子交换位的孤立态的Cu^2+是Cu-SAPO-34催化剂在NH3-SCR反应中的主要活性中心,随着Cu担载量的增加,催化剂的低温SCR活性提高,而高温活性在Cu质量分数达到1.50%上达到最高而后降低。1.50 Cu-SAPO-34催化剂在空速高达200000h−1、350~500℃范围内可达到80%以上的NOx转化率,显示出较宽的脱硝温度窗口。文中指出该催化剂因更好的高温活性和抗烧结能力,相比钒钛系催化剂更适用于高温工况。这项工作开辟了燃煤电厂粉煤灰无害化处理用于制备SCR催化剂的新途径。

SCR脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用进展

介绍了以钢铁、水泥、玻璃和垃圾焚烧行业为代表的非电行业烟气特点和烟气污染物处理现状,对选择性催化还原(SCR)脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用和面临问题进行了总结分析,并对SCR催化剂的研究方向做了预测。

煤电/煤化工废物协同处置与循环利用技术及示范

该研究以实现燃煤发电固体废物规模化消纳和资源化利用为目标,以排放量大、堆存量大、污染严重的大宗工业固废粉煤灰为切入,针对我国煤炭领域污染物三废严重污染,固废粉煤灰排放巨大并带来环境污染;废气二氧化碳引起全球气候变化、以及煤化工严重的水污染。对煤炭领域污染物(废固、废气、废液)从全局考虑,进行资源整体和资源化治理,通过对粉煤灰进行深加工,以废治废,资源最大化回收。从粉煤灰中提取氧化铝;利用粉煤灰合成吸附材料处理烟气中的二氧化碳;利用粉煤灰合成水处理工程材料应用于煤化工污水处理。形成附加值高、市场容量大的资源化利用粉煤灰高附加值产品,建立具有推广示范意义的粉煤灰资源化利用标志性示范工程,获得一批技术先进、清洁环保、经济可行的粉煤灰规模化消纳与资源化利用核心技术。

碳化物衍生碳及其在吸附领域中的应用研究进展

碳化物衍生碳(CDC)是近年来开发的一种具有纳米结构的新型多孔碳材料。该材料是将碳化物前体通过物理(如热分解等)或化学(如卤化等)过程,由表及里逐层刻蚀掉非碳原子得到的,可以实现原子水平上的调控。本文介绍了CDC的制备工艺、性质(孔和形貌)及其在吸附领域中的应用。结果表明,可以通过控制刻蚀温度、碳化物前体、后处理等合成条件实现CDC比表面积大范围可调、孔径及孔径分布等微观结构精确可控,得到从无定形碳到高度有序的石墨、碳纳米管或石墨烯等多种结构。最后指出了解制备过程-结构-性质之间的关系有利于精确调控CDC以满足特定应用的要求。

低温锰基分子筛脱硝催化剂的研究进展

本文综述了近年来国内外有关低温锰基分子筛NH_3-SCR催化剂的研究进展,较为全面地总结了该系列催化剂主组分MnOx、助剂的选择及其对催化剂性能的影响,分析了锰基低温分子筛脱硝催化剂的H_2O和SO_2中毒机理,对锰基分子筛催化剂上低温NH_3-SCR反应机理进行了详细总结,并对分子模拟在分子筛催化剂设计中的应用做了介绍.最后,针对锰基分子筛应用于低温NH_3-SCR所存在的问题,展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点.

超低硅铝比多级孔ZSM-5分子筛的无模板剂合成

以水玻璃为硅源、Al_2(SO_4)3·18H_2O为铝源,投料硅铝比SAR=n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=40,前躯体凝胶pH=11.2、Na_2O/SiO_2=0.18、H_2O/SiO_2=43、m(晶种)/m(SiO_2)=0.16,不添加任何模板剂条件下合成了具有多级孔结构的超低硅铝比ZSM-5分子筛,其结构经27Al NMR,SEM-EDS,Py-IR,NH_3-TPD,XRD和N_2吸脱附表征。SEM结果表明ZSM-5分子筛晶体为侧面呈"维管束"状的长方体;EDS分析表明其表面硅铝分布具有显著不均一性:顶底表面SAR=20,侧面SAR=13。NH_3-TPD分析表明:该ZSM-5分子筛整体具备可观的弱酸总酸量(1.9 mmol·g^(-1)),且以Lewis酸为主。N_2吸脱附实验表明:ZSM-5分子筛存在明显的介孔结构,属同时含有微孔-介孔结构的多级孔、超低硅铝比ZSM-5分子筛。

燃煤电厂脱硝催化剂宽负荷运行的现状与发展

随着“碳达峰、碳中和”3060目标的推进,燃煤电厂深度调峰辅助新能源消纳利用成为目前电力行业发展的趋势。机组低负荷运行对脱硝系统带来了巨大挑战,常规选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂由于活性较低,且其易在低温运行过程中受硫酸氢铵(ammonium bisulfate,ABS)的沉积而快速失效,无法满足低负荷下安全投运。宽温脱硝催化剂可实现脱硝系统在240~420℃宽温区间经济、安全投运,是一种新型的低成本全负荷脱硝技术,对提高机组灵活性具有重要意义。该文梳理了电力行业脱硝催化剂的宽负荷运行问题,总结了国内外宽温脱硝催化剂研发、改进及产业化应用情况,针对其应用遇到的瓶颈及适配的工程技术进行了分析。结合宽温脱硝催化剂的应用现状并预测未来的发展趋势,可为该技术在电力行业的大规模推广应用提供一定的参考。

烟气多污染物协同处理催化陶瓷过滤管的研究进展

燃烧烟气中各污染物的排放是大气污染的最主要来源,针对烟气多污染物的治理意义重大。本文综述了国内外目前关于烟气多污染物脱除的两种技术,即传统串联脱除技术和一体化协同脱除技术。相比于传统串联脱除工艺,多污染物一体化协同脱除技术具有占地面积小、运行费用低、应用领域广的优点,是烟气多污染物治理的发展趋势。而陶瓷过滤管催化剂技术以其独有的非对称、孔径梯度变化的结构特性,成为一种极具应用前景的一体化协同脱除新技术。国内外关于陶瓷过滤管催化剂的研究主要从过滤管元件的选材和负载脱硝催化剂的工艺方法这两方面,围绕过滤管催化剂的催化活性、过滤压降及性能稳定性的进行研究,取得了一定的成果。结合当前陶瓷过滤管催化剂的研究现状,对今后烟气多污染物陶瓷过滤管催化剂技术的发展提出了建议。

锰基低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性能研究进展

锰基催化剂以其良好的低温脱硝活性受到越来越多的关注,在低温脱硝领域具有广阔的应用前景.然而,在实际应用过程中,反应气氛中存在的SO_2和H_2O容易造成催化剂中毒失活.本文分析了锰基催化剂在低温氨选择性催化还原(NH_3-SCR)过程中SO_2和H_2O的中毒机理,重点介绍了提高锰基催化剂抗硫抗水性方面的研究进展,从添加过渡金属助剂、改变形貌和改变制备方法等3个方向展开分析.最后针对目前锰基催化剂存在的问题,提出了改进意见,并对锰基脱硝催化剂未来的发展方向和应用前景进行了展望.

高铝粉煤灰碱溶预脱硅过程研究

为了获得内蒙古准格尔高铝粉煤灰碱溶预脱硅的优化工艺条件,采用正交实验设计对预脱硅工艺进行优化。结果表明,准格尔粉煤灰细灰脱硅的优化实验条件如下:脱硅温度为95℃,粉煤灰与苛性碱的质量比为1∶0.6,脱硅时间为1 h,碱液中苛性碱的质量分数为15%。在优化实验条件下,准格尔高铝粉煤灰的脱硅率可达48.6%,脱硅粉煤灰中氧化铝与二氧化硅的质量比由1.27增大到2.23。