基于碳源回用目标的剩余污泥水解酸化产物调控研究

剩余污泥水解酸化产生的挥发性脂肪酸(VFAs)等有机物可作为补充碳源回用于低C/N比城市污水脱氮除磷系统中。然而,在污泥水解酸化过程中由于甲烷菌等微生物的作用而难以实现水解酸化产物的有效积累。同时,含有高浓度氮磷的污泥水解酸化液直接回用将进一步增加污水处理的氮磷负荷。本研究基于碳源回用目标,在热碱预处理的基础上,采用添加二溴乙烷磺酸钠(BES,2-Bromoethanesulfonic acid sodium)和Ca O2的方式对城市污水厂剩余污泥水解酸化过程的主要产物即溶解性有机物(SCOD)、VFAs及氮磷的溶出进行优化调控,旨在得到含有高浓度有机物、低浓度氮磷的污泥水解酸化液以回用于低C/N比城市污水脱氮除磷系统,提高出水水质,为剩余污泥的资源化利用提供理论依据。结果表明,污泥经Na OH预处理后,添加BES可有效提高水解酸化过程SCOD、VFAs的积累,其最高质量浓度分别达到6 169.8 mg·L^(-1)及1 335.0 mg·L^(-1),较对照组分别提高66.7%、192.5%,其中,VFAs中乙酸的质量分数达到66.0%。添加CaO_2的实验组酸化液中,NH4_+^-N和PO_4~3--P的溶出量显著降低,分别降至200.7 mg·L^(-1)、9.6 mg·L^(-1),较对照组分别减少了59.6%、65.7%。同时添加BES和CaO_2的组合体系在实现污泥水解酸化过程SCOD、VFAs累积的同时有效降低了氨氮和正磷酸盐的溶出,所获取的剩余污泥水解酸化产物可作为低C/N比城市污水脱氮除磷提标升级的优质碳源,实现了剩余污泥的资源化回用。

磷石膏矿化CO_(2)制备高纯碳酸钙及产物调控

针对CO_(2)减排与磷石膏资源化利用的巨大压力,基于CO_(2)矿化与磷石膏利用过程耦合的学术思想,以磷石膏为原料,研究氯化铵体系中氨水强化磷石膏浸出液制备高纯CaCO_(3)的反应过程。试验过程中系统讨论了不同工艺条件对磷石膏中二水硫酸钙浸出的影响;并就钙离子浸出液在不同条件下所得碳酸化产物的晶型与形貌进行了系统表征。结果表明:在优化的工艺条件下磷石膏中二水硫酸钙的浸出量为0.945×10^(-2)g/mL;所得碳酸化产物为球形球霰石,纯度99.80%,白度99.2%,碳酸化产物的基本性能满足普通工业沉淀碳酸钙标准(HG/T 2226—2010)中的指标要求;在碳酸化过程中通过工艺条件的调控成功实现球霰石和方解石与球霰石混合晶相的可控制备;通过化学分析揭示了磷石膏制备高纯碳酸钙的反应过程。该研究为磷石膏的资源化利用与高纯碳酸钙的制备提供了新的思路。

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、Fe_2O_3、Co_3O_4、MoO_3负载量均为9%的M_xO_y/USY双功能催化剂,并借助ICP、XRD、BET、TEM、NH_3-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:(1)M_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;(2)M_xO_y/USY使CH_4、CO的收率均不同程度地提高,但H_2、C_2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;(3)M_xO_y/USY的调控作用存在差异性。其中,Fe_2O_3/USY、Co_3O_4/USY的产物调控作用相似,但Fe_2O_3/USY的气体选择性更高,气体总收率提高23%;NiO/USY使C_3收率提高79%,CO_2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%;MoO_3/USY使稠环芳烃的含量增加8%。

MeMo/USY催化剂对神东煤热解产物的调控

以USY分子筛为载体,通过等体积浸渍MoO_3、Fe_2O_3、Co_3O_4、NiO四种过渡金属氧化物,制备了Mo/USY、FeMo/USY、CoMo/USY、NiMo/USY催化剂,并借助ICP、XRD、BET、NH_3-TPD、TG等手段对催化剂进行表征。使用粉-粒流化床进行神东煤的催化热解实验,考察了过渡金属氧化物对USY的改性作用及其对热解产物的影响。结果表明:不同催化剂作用下,半焦收率基本保持在65%左右;与SiO_2相比,USY分子筛使焦油中酚类化合物含量从36.95%减少到5.08%,萘类化合物含量从8.24%增加到72.76%;与USY相比,Mo/USY使气体、液体产物的收率分别降低了4.4个百分点、30.0个百分点,萘类含量减少了18.5个百分点;Fe_2O_3、Co_3O_4、NiO对Mo/USY的改性作用明显,降低了催化剂的积炭率,提高了CH4、C2、C3、CO_2的收率和气体总收率;FeMo/USY促进了产物的芳构化和萘类的生成;CoMo/USY促进了产物的芳构化反应,抑制了萘类的生成反应;NiMo/USY抑制了产物的芳构化反应、萘类的生成反应。

金属改性结合核壳结构协同调控酶解木质素催化热解液体产物分布的研究

针对催化热解中目标产物单环芳烃收率低、催化剂易失活等问题,制备4种金属改性分子筛催化剂,并提出结合金属改性和核壳结构的新型催化剂制备手段.将改性催化剂应用于酶解木质素催化热解制取液体燃料中,Fe改性的分子筛催化剂具有较高单环芳烃选择性和MAHs/PAHs比值,以其为微孔内核进行介孔壳层的包覆能够提高反应物和产物的扩散速率.在金属改性结合核壳结构催化剂的制备中,金属负载与介孔包覆顺序对于液体产物具有不同调控机制.研究结果表明,“先负载,后包覆”的催化剂能够降低多环芳烃选择性,提高MAHs/PAHs至2.38.“先包覆,后负载”的制备方法保留了酸性位点优势,促进芳构化反应和烷基化反应,单环芳烃质量收率提升至8.06%.

Na-Fe3O4/ZSM-5催化剂上CO2加氢反应汽油烃产物的组成调控

CO_2加氢直接合成汽油不仅有利于CO_2减排,还可减轻人们对化石能源的依赖。汽油馏分烃产物组成是决定汽油燃料品质的重要因素,其调控是该过程具有挑战性的研究热点。研究NaFe_3O_4/ZSM-5催化剂中分子筛的金属(La,Ga,Zn,Cu,Co)改性对CO_2加氢产物中汽油馏分烃组成的影响,结果表明,与其他金属相比,Cu改性ZSM-5分子筛组分可在保持较高汽油收率前提下,明显提高汽油产物中异构烷烃选择性。优化改性分子筛中Cu质量分数8%时,汽油馏分烃产物中异构烷烃含量最高。当Na-Fe_3O_4和Cu-ZSM-5采用分层填装方式时,汽油馏分烃产物中异构烷烃含量达50.5%,组成调控后富含异构烷烃汽油产品更符合汽油品质升级趋势需求。

CH_(3)COONa-NH_(4)OH-H_(2)O体系下磷石膏矿化CO_(2)-联产高纯CaCO_(3)

基于我国面临CO_(2)减排与磷石膏资源化利用的巨大压力,本文提出助剂循环使用的CO_(2)矿化与磷石膏资源化利用过程耦合的学术思想,立题以磷石膏为原料,研究醋酸钠体系下氨水强化磷石膏浸出液矿化CO_(2)联产高纯CaCO_(3)的反应过程。实验过程中系统讨论了不同工艺条件对磷石膏中Ca^(2+)的浸出及浸出液矿化CO_(2)反应效能的影响,并系统表征了反应条件对矿化产物晶粒尺寸、结构与形貌的影响。结果表明:低温常压条件下1t磷石膏可以矿化吸收208kg的CO_(2),同时联产472kg纯度为99.63%的球形球霰石。通过调节矿化反应条件可有效调控矿化产物的晶粒尺寸;提高反应温度和延长反应时间有利于亚稳态的球霰石向热力学更稳定的文石和方解石转化。实验过程中实现了醋酸钠的循环利用与回收。本文为磷石膏的资源化利用与高纯CaCO_(3)的制备提供了新的思路。

活性形貌对CuO/ZnO/Al_2O_3催化加氢反应的影响

以硝酸铜、硝酸锌等为原料,采用沉淀-沉积法制备了载体是介孔Al_2O_3的CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂,通过改变焙烧时间可得到不同活性组分形貌(团簇球状和棒状)的催化剂,并用于CO/CO_2加氢反应。通过XRD、BET、N_2吸附-脱附、TEM、H_2-TPR、CO_2-TPD、NH_3-TPD和FTIR对催化剂进行了表征与测试。结果表明,活性组分(CuO/ZnO)形貌的改变影响了催化剂的Cu O晶粒尺寸、比表面积、孔径及其还原性能,且对催化剂的酸性位点和碱性位点的相对数量影响较大。团簇球状催化剂中活性组分的分散度高、易还原、碱性位多、酸性位少,有利于甲醇的生成;而棒状催化剂中孔道不均匀、碱性位少、酸性位多,更有利于二甲醚(DME)的生成。活性测试结果表明,团簇球状催化剂表现出高甲醇选择性(95.05%)和低DME选择性(4.18%);棒状催化剂的产物选择性与团簇球状相反,表现出高DME选择性(75.41%)和低甲醇选择性(12.81%)。

N,N-二甲基二甘醇胺合成新工艺研究

开发了环氧乙烷和二甲胺反应合成N,N-二甲基二甘醇胺并副产N,N-二甲基乙醇胺的新工艺,研究了原料摩尔配比、反应温度、反应压力和溶剂等对反应的影响,较优的反应条件为:原料摩尔比(环氧乙烷/二甲胺)为1~2,温度80℃,压力1.2 MPa,溶剂为水时,原料二甲胺转化率大于95%,环氧乙烷转化率大于80%,产物N,N-二甲基二甘醇胺与N,N-二甲基乙醇胺含量比为0~4,且此含量比随环氧乙烷/二甲胺摩尔比变大而变大,因此可通过改变原料配比对产物分布进行调控。

在Cu-SnO_2/Al_2O_3催化剂上顺酐的选择性加氢

在Cu-SnO2/Al2O3催化剂中,研究制备方法对顺酐加氢产物的调控。结果表明,采用共沉淀-浸渍法和共沉淀法制备的Cu-SnO2/Al2O3催化剂有较高的顺酐加氢制γ-丁内酯选择性,如使用共沉淀-浸渍法制备的催化剂,在280°C,顺酐转化率为94.4%,γ-丁内酯选择性为100%;而采用浸渍法制备的催化剂有较高的琥珀酸酐选择性,在220°C,顺酐转化率为98.5%,玻珀酸酐选择性为76.4%。

病毒诱导的基因沉默在茄科植物基因功能研究中的应用进展

茄科植物中有许多重要的经济与药用植物,随着茄科植物基因组测序工作的陆续完成,急需对基因组中大量功能未知基因的生物学功能进行鉴定。病毒诱导的基因沉默(VIGS)是近20 a发展起来的一种研究植物基因功能的高效反向遗传学技术,在总结VIGS作用原理、VIGS载体开发和改良研究现状的基础上,就近年来VIGS在茄科植物品质性状、生长发育、植物-病原真菌互作以及代谢产物生物合成和调控相关重要基因功能分析等方面的国内外研究进展进行了综述,并讨论了VIGS技术应用于茄科植物存在的问题和前景展望。