“双碳”战略目标下工业领域实施路径的研究

综述了目前工业领域的碳排放现状及面临的问题,“双碳”目标愿景下我国工业领域的实施路径,为我国工业领域实现碳达峰、碳中和提出了具体可行的实施路径。提出加强政府引导与体系构建、加快能源结构优化与节能提效、技术创新、推动不同行业间耦合发展和健全碳市场体系,加强国际合作对促进工业领域双碳战略的推进具有重要意义。

基于生命周期评价法的黄磷产品碳足迹分析

黄磷作为高耗能、高碳排放产品,摸清其碳排放足迹,促进其低碳发展对中国“双碳”战略具有重要意义。以贵州省某5万t/a黄磷企业为例,采用生命周期评价法(Life Cycle Assessment,LCA),定量分析黄磷产品在其生产过程中的碳足迹(Carbon Footprint),并为其绿色低碳发展提出相应的节能降碳建议措施。研究结果表明:在黄磷生产过程中,每吨黄磷在其生命周期内碳足迹为1.580×10^(4)kg CO_(2);其碳排放主要集中在尾气处理和电力消耗两个方面,二者占总量的90.08%;依据其碳足迹核算结果提出采用绿色电力生产、合理利用磷矿资源地理位置优势、加强工艺控制、黄磷尾气综合利用等减排措施,以此达到减少黄磷产品生产过程碳足迹的目的。

我国茶籽油产业发展现状及展望

茶籽油富含油酸、亚油酸,在医药、食品、化妆品和工业领域均有应用,产业发展潜力巨大。对茶籽油产业的相关政策及区域分布情况进行了概述,同时对茶籽油的提取和精炼工艺进行了简要介绍,提出并总结了新型膜分离技术在茶籽油精炼提纯工艺中的应用情况,并对茶籽油产业发展做出了展望。

无机陶瓷膜用于茶籽油精炼的实验研究

为解决传统茶籽油精炼工艺中因加入脱酸碱炼剂、活性白土脱色剂而影响茶籽油品质的问题,通过将茶籽原油水洗后,利用无机陶瓷膜管与食品级活性炭耦合进行过滤,同时实现了脱胶、脱酸及脱色的目的,并对陶瓷膜管再生清洗进行了研究。结果表明,最优过滤条件为:陶瓷膜管孔径为100 KD、过滤温度70℃,过滤后,磷脂含量由1.542 mg/g降低至0.216 mg/g,脱胶率达到85.99%,酸价由5.56 mg KOH/g降低至1.4 mg KOH/g,脱酸率达到74.82%,色泽呈黄色,达到了茶籽油国家标准中一级油的相关指标要求。

模板法制备多孔g-C_(3)N_(4)光催化剂研究进展

多孔g-C_(3)N_(4)光催化剂具有较高的比表面积和多孔结构,能够提供光生载流子和反应物质的运输通道以及大量活性位点用于氧化还原反应,较好地解决了块状g-C_(3)N_(4)存在的比表面积小、光生载流子复合快及可见光利用效率低等问题。综述了通过硬模板法、软模板法改善块状g-C_(3)N_(4)的结构特性,以及多孔g-C_(3)N_(4)在光催化应用领域的主要研究进展。最后总结了两种制备方法的优劣以及当前面临的关键问题和对未来的展望。

可见光响应光解水制氢的半导体光催化剂

研究开发可见光响应的光催化剂一直是光解水制氢的首要目标。近年来通过能带调控等手段实现光催化剂的可见光化被广泛研究,并取得了令人注目的进展。本文综述了通过能带调变实现可见光化的各种手段,包括TiO2掺杂特别是阴离子掺杂、能响应可见光的新型固溶体和单相光催化材料的开发以及Z-型反应系统的构筑,以及通过电子结构的分析阐述其可见光化的机理。

光催化协同超疏水双重功能自洁涂层研究进展

传统的自清洁涂层主要是基于“荷叶效应”形成疏水表面,达到自清洁效果。而光催化自清洁涂层是通过光催化剂降解涂层表面更多的污染物。目前,更多的研究者将超疏水和光催化自清洁结合起来,使涂层拥有物理和化学自洁性能,从而实现深层次的光催化超疏水协同自清洁。系统地总结了光催化超疏水协同自洁涂层形成的原理与分类,制备方法以及研究现状与进展等多方面内容。最后,对光催化超疏水协同自洁涂层的未来发展进行了展望。

光解水制氢半导体光催化材料的研究进展

自从Fujishima-Honda效应发现以来,科学研究者一直努力试图利用半导体光催化剂光分解水来获得既可储存而又清洁的化学能———氢能。近一二十年来,光催化材料的研究经历了从简单氧化物、复合氧化物、层状化合物到能响应可见光的光催化材料。本文重点描述了这些光催化材料的结构和光催化特性,阐述了该课题的意义和今后的研究方向。

可见光响应光催化剂K_4Ce_2Ta_(10)O_(30)、K_4Ce_2Nb_(10)O_(30)及其固溶体的电子结构

基于密度泛函理论(DFT),采用平面波赝势(PWP)以及广义梯度近似(GGA)方法,对可见光响应的光催化剂K_4Ce_2Ta_(10)O_(30)、K_4Ce_2Nb_(10)O_(30)及其固溶体进行电子结构的第一性原理计算.结果表明,光催化剂K_4Ce_2Ta_(10)O_(30)和K_4Ce_2Nb_(10)O_(30)的导带分别主要由Ta5d和Nb4d组成,处于高能级的电子未占据态的Ce4f与其有很明显的重迭,但由于其高度局域特性,不能很好地参与光生电子在导带中的传导,从而对光催化活性的贡献很小;而其价带则由O2p与Ta5d(Nb4d)的杂化轨道组成,同时电子占据态的Ce4f对价带也有一定的贡献,各个电子轨道对能带结构的贡献决定了该系列可见光响应光催化剂的物理化学和光催化特性.固溶体系列中随着Nb含量的增加,其吸收光谱依次红移,带隙变窄,导带底变低,光生电子的还原能力降低.在固溶体K_4Ce_2Ta_(10-x)Nb_xO_(30)(x=2,5,8)中,由于Ce4f轨道对价带顶的贡献相对较小,固溶体的价带顶低于K_4Ce_2Ta_(10)O_(30)、K_4Ce_2Nb_(10)O_(30)的价带顶,光生空穴的氧化能力相对较强.该系列光催化剂的电子结构分析结果与光催化水分解的活性实验结果有很好的一致性.

光催化高级氧化与无机陶瓷膜分离技术耦合的研究

近年来,光催化高级氧化技术在深度水处理中已引起广泛关注。悬浮式光催化反应器作为一种高效光催化反应器,传质效果好、光利用率高,但光催化剂尤其是纳米光催化剂从悬浮液中的分离回收成为光催化高级氧化技术应用的难题。引入无机陶瓷膜分离技术来解决这一难题,设计了工艺流程,搭建了耦合装置并优化了工艺参数。该耦合系统在光催化高级氧化降解甲基橙(降解率达到99.1%以上)后能实现光催化剂的高效分离回收再利用,对光催化剂能达到99%以上的截留率。同时,研究更廉价、阻力降更小的膜材料及新型可见光响应光催化剂成为该技术发展的关键。

合成氨压缩机级间换热器结焦超声清洗的研究

在贵州某公司以半水煤气合成氨工艺的运行维护中,压缩机级间换热器结焦是一个最为突出、急需解决的问题。结焦造成换热效率下降,阻力增加,压缩比降低,严重影响生产的正常运行。本文以贵州某公司合成氨压缩工段换热器结焦为研究对象,根据前期对结焦机理及结焦物化学组分的研究,采用超声清洗方法,选取OP-10、十二烷基磺酸钠作为主剂,氢氧化钠作为碱性助剂,研究对比各试剂的清焦能力,并对其进行复配,考察清洗剂的组成、浓度以及清洗温度对焦垢去除能力的影响。结果表明:OP-10乳化剂最佳浓度为60g/L,十二烷基磺酸钠的最佳浓度为50g/L,氢氧化钠的最佳浓度为3g/L;且当浓度为60 g/L的OP-10乳化剂、50 g/L的十二烷基磺酸钠和3g/L的氢氧化钠复配组成体积比为1∶2∶2的清洗剂,在50℃时对焦垢进行超声清洗的清洗效果最好。

不同涂层对压缩机级间换热器的结焦抑制效果

以贵州开磷集团公司的合成氨压缩工段结焦现象为研究对象,通过在实际工况下的挂片试验,考察了在换热管表面涂覆各种防腐涂料(包括环氧云铁漆、环氧富锌漆、氟碳漆和聚四氟乙烯/聚酰胺-酰亚胺涂料)的抑焦效果,并分析了涂料涂覆对传热的影响以及施工成本。结果表明,在列管表面涂覆环氧富锌漆的抑焦效果较好,对传热效率的影响较小,具有较好的技术经济可行性。

聚合络合法制备可见光响应光催化剂K_4Ce_2Nb_(10)O_(30)及其光解水活性

以可溶性的草酸铌为前体,通过聚合络合法合成了可见光响应光催化剂K4Ce2Nb10O30.XRD、SEM、BET以及UV-Vis等表征结果表明:通过该法制备的光催化剂相对于传统高温固相反应法制备的样品具有更小(20～50nm)且分布均匀的纳米颗粒和较高的比表面积.在可见光下(λ>400 nm)分解水的活性测试中,聚合络合法获得K4Ce2Nb10O30比高温固相样品具有更高的光催化分解水活性,并且在紫外光段下(λ>300 nm)具备了完全分解纯水的光催化活性.

溶胶-凝胶法制备可见光响应光催化剂K_4Ce_2Ta_(10)O_(30)及其光解水活性

以可溶性的乙醇钽为前体,通过溶胶-凝胶法合成可见光响应光催化剂K4Ce2Ta10O30。XRD、SEM、BET以及UV-Vis等表征手段表明通过溶胶-凝胶法制备的K4Ce2Ta10O30具有分布均匀的纳米颗粒(20～40nm),比表面积高,光吸收红移近30nm。并且在可见光下(λ>400nm)分解水的活性测试中,溶胶-凝胶法制备的样品比高温固相反应获得样品具有更高的光催化分解水活性。

悬浮式光催化反应器中催化剂的分离

光催化高级氧化技术在深度水处理方面具有降解无选择性、高效、无二次污染的独特优势,光催化反应器是光催化反应高效进行的关键。在众多反应器中悬浮式反应器体现出传质优良、光源利用率高的特点,但催化剂细微颗粒的分离回收难以实现。本文利用自行设计的无机陶瓷膜分离组件对催化剂进行分离回收,对原生粒径21 nm的二氧化钛催化剂颗粒的分离效率达到99%,在操作压力为0.4 MPa时的膜渗透通量约为200 L.m-2.h-1。

我国膜分离技术的发展现状

近些年来,我国膜分离技术得到了很大的发展,并且渗透到各个应用领域。从膜的相关标准、产值的增长情况、专利申请情况和有关分离膜的文献发表情况,对我国当前分离膜的发展进行了简要的综述,并结合产业政策对膜的发展方向和前景进行了分析。

利用煤矸石制备无机陶瓷膜支撑体

定量的工业级Al2O3为原料,经过预烧、酸洗除杂质处理,以甲基纤维素为粘结剂,以活性碳粉为造孔剂,经过混料、捏泥、陈腐、真空练泥、挤出成型、干燥并且分别采用不同的温度烧结制备出无机陶瓷膜支撑体。通过对酸洗前后煤矸石原料进行XRF分析及对酸洗过程中不同盐酸浓度下及烧结过程中不同烧结温度下的支撑体进行了SEM、XRD、孔隙率以及抗压强度表征分析,发现100 g煤矸石预烧后用84 m L 38%的盐酸酸洗处理后的原料,在1050℃的高温下烧结保温2 h的支撑体各种性能较好,试样抗压强度达到9.34 MPa,孔隙率达到42%,符合陶瓷膜支撑体的预期要求。

竹叶多糖的闪式提取工艺条件的优化

为提高竹叶中多糖提取率、降低提取成本,对闪式提取竹叶多糖的工艺条件进行了优化。结果表明,竹叶多糖闪式提取的最佳工艺条件为固液比1∶25,提取时间170s,提取电压180V,在此条件下进行提取,所得到竹叶多糖的提取量为34.02mg/g。

烧结制度及造孔剂用量对粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体性能的影响

以粉煤灰为原料,采用挤压成型和固态粒子烧结法制备管状粉煤灰基多孔陶瓷膜支撑体。采用TG-DSC技术对粉煤灰进行了热分析,采用SEM和XRD技术对样品的微观结构及物相组成进行了分析,并测定了样品的开孔率、抗压强度及空气渗透速率等性能指标。研究了烧结温度、保温时间和造孔剂添加量对支撑体性能的影响。结果表明:支撑体晶相组成主要为赤铁矿、红柱石和石英;烧结温度为1000℃,保温2 h,仅添加1%的粘结剂,不添加造孔剂的条件下制备出的管状支撑体综合性能最优,此时的支撑体孔隙率为44.95%,抗压强度为8.92 MPa,空气渗透速率为2.57×10~4m^3·h^(-1)·m^(-2)·MPa^(-1)。

无机膜在高温气体除尘中的试验研究

用α-Al2O3无机膜,研制了无机膜高温气体除尘的实验装置,并进行了有关的数据测试.结果表明,无机膜分离技术用于高温气体除尘领域是可行的,其总除尘效率大于99.7%,对0.1μm以上粉尘的分级除尘效率为100%.为该领域的深入研究提供了有价值的参考.