CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体的电离特性试验研究

为评估CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体的绝缘性能,研究了其在电场中的电离特性。通过稳态汤逊实验(SST)测量获得了CF3SO2F摩尔分数分别为10%、20%、30%、40%、100%的CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体的有效电离系数和临界约化场强,研究了混合比例、约化场强和电极距离对其电离特性的影响,并比较了CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体相对于SF6的绝缘强度。结果表明:CF_(3)SO_(2)F摩尔分数为10%时,CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体的电离特性与N_(2)类似;随着CF_(3)SO_(2)F占比增大至20%以上后,CF3SO2F/N2混合气体的电离特性逐步由CF_(3)SO_(2)F主导;CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体相对于SF6的理论绝缘强度随着CF_(3)SO_(2)F摩尔分数的增大而增大,40%CF_(3)SO_(2)F/60%N_(2)混合气体的临界约化场强约为SF_(6)的1.01倍,但其对电场变化的敏感程度不如SF6。研究结果可为CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体的绝缘强度评估提供理论基础。

固体酸SO_(4)^(2-)-/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)的制备及其催化合成癸二酸二辛酯的研究

本研究采用沉淀-浸渍法制备了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)固体酸催化剂,以癸二酸和异辛醇的酯化反应为探针反应,确定了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)固体酸催化剂的最佳制备条件。实验分别考察了焙烧温度、焙烧时间、硫酸浸渍浓度、硫酸浸渍时间、陈化温度对催化活性的影响,并进一步考察了催化剂的循环使用性能。结果表明:焙烧温度为600℃、焙烧时间为5 h、硫酸浸渍浓度为0.6 mol/L、硫酸浸渍时间为9 h、陈化温度为-20℃时,制备出的SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-γ-Al_(2)O_(3)固体酸催化剂具有较好的催化活性,癸二酸的酯化率可以达到99.66%,催化剂循环使用5次后,酯化率降至90.54%。

大豆油制生物柴油固体酸Zr(SO_(4))2/Al_(2)O_(3)催化剂的制备与表征

采用浸渍法制备了固体酸催化剂Zr(SO_(4))_(2)/Al_(2)O_(3),考察了催化剂的制备条件和酯化反应条件对生物柴油产率的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)和热重分析(TG-DTA)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,活性组分均匀分散在载体的表面,催化剂表现出较高的催化活性;在Zr(SO_(4))_(2)的负载量(占催化剂的质量)为30%、焙烧温度为350℃,(甲)醇(大豆)油物质的量比为9∶1、催化剂用量为大豆油质量的4%时,生物柴油的产率最高为92.40%,且催化剂循环使用6次后,生物柴油的产率仍保持在90%以上。

SO_(2)和NO混合标准气体在生态环境监测实验室比对中的应用

参考标准物质研制技术,采用称量法制备了一批瓶装氮中SO_(2)和NO混合标准气体,对混合气体的适用性进行了验证,并通过实验室比对考察了混合气体在生态环境监测领域的应用情况。结果表明,研制的SO_(2)和NO混合标准气体具有较好的适用性,可以使用混合气体开展实验室比对,并在实际生态环境监测领域实验室比对中取得了良好的应用效果。实验室比对结果显示,SO_(2)和NO评价结果为满意的实验室比例分别为79.4%和81.4%,表明目前我国气体SO_(2)和NO整体检测能力和技术水平良好。

铜阳极泥O_(2)-SO_(2)焙烧定向转化碲物相强化碲浸出

碲是国家战略准金属,全球90%碲产于铜阳极泥,而硫酸化焙烧-碱浸法是我国从铜阳极泥中提取碲的常用工艺,但存在碲浸出率偏低问题。为此,本研究提出采用O_(2)-SO_(2)焙烧法处理铜阳极泥,通过调节O_(2)、SO_(2)分压,精准控制焙烧过程中的氧势和硫势,将铜阳极泥中碲化物高效定向转化为TeO_(2)。首先,对O_(2)-SO_(2)焙烧铜阳极泥的工艺参数进行优化,然后焙砂采用水浸分离铜、再用NaOH(100 g/L)浸出碲;最后,用碲化亚铜代替铜阳极泥对焙烧过程的碲物相转变机制进行研究。结果表明:在O_(2)-SO_(2)气氛中(体积比为7∶3),温度为600℃的条件下焙烧铜阳极泥3 h后,硒挥发率为98.04%,经水浸-碱浸后,碲浸出率为83.69%,实现了硒高效挥发及碲的高效浸出;在焙烧过程中,碲化亚铜先被氧化分解成Cu_(2.86)Te_(2)和CuO,随着温度的升高,Cu_(2.86)Te_(2)继续被氧化分解成CuTe和CuO,最后CuTe被氧化为TeO_(2)和CuO,同时,CuO进一步与SO_(3)反应生成CuSO_(4)。

O_(2)体积分数对N_(2)/O_(2)混合气体工频绝缘强度的影响

为了研究不同比例N_(2)/O_(2)混合气体的工频绝缘特性,分析O_(2)占比对混合气体绝缘性能的影响,文中采用Boltamann方程,对比了Wieland近似与Garland近似两种方法,基于电子输运参数计算了不同比例下N_(2)/O_(2)混合气体的临界电场,分析了O_(2)对混合气体绝缘性能的影响;同时开展了0.1~0.8 MPa下5%~21%O_(2)占比的N_(2)/O_(2)混合气体工频放电实验,结合实验数据验证了计算结果的可靠性。文中发现在实验比例范围内,O_(2)占比对N_(2)/O_(2)混合气体工频绝缘特性几乎无影响,气压与N_(2)/O_(2)混合气体的放电电压成线性相关。文章可为以洁净空气电力设备的设计、运维提供参考。

SCR催化剂活性组分V对SO_(2)氧化影响的研究

采用超声浸渍法制备V_(2)O_(5)-TiO_(2)催化剂,研究了不同V负载量对催化剂表面SO_(3)生成的影响,并通过N_(2)吸附、X射线衍射(XRD)、拉曼分析(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)等方法对催化剂样品进行表征分析。结果表明:随着活性组分V负载量的增加,反应过程中催化剂的V^(4+)和V^(3+)生成含量也随之增加,催化剂表面酸性增强,导致催化剂表面通过V=O键吸附的氧(Oα)增多;SO_(2)通入后会与催化剂表面的V=O发生反应,V^(5+)被还原为V^(4+)的同时能提供更多的表面吸附氧(Oα),使得SO_(2)被氧化为VOSO_(4),另一方面SO_(2)也会与催化剂表面[V^(5+)]—OH基团发生反应生成HSO_(4)^(-),同时V^(5+)被还原为V^(4+);反应过程中O2的作用并不是直接提供O原子将SO_(2)氧化,而是与VOSO_(4)反应重新生成V=O,使得V^(4+)再次氧化为V^(5+)。

CO_(2)/O_(2)在不同含水率烟煤中的竞争吸附模拟研究

为研究CO_(2)/O_(2)混合气体在不同含水率烟煤中的竞争吸附特征,分别建立了含水率为1.42%、3.48%和5.45%的烟煤分子模型,在不同温度和压力条件下进行煤对CO_(2)/O_(2)混合气体的吸附模拟研究。结果表明:不同含水率煤中CO_(2)的吸附能力优于O_(2),煤中水分含量增加对CO_(2)和O_(2)气体的吸附起到抑制作用,并且对CO_(2)的抑制作用更强。整个体系的相互作用能与CO_(2)的比例成正比,与煤的含水率成反比。说明向煤层注入CO_(2)时,含水率越高越不利于煤对气体的吸附,低压低温状态有利于增强防治煤自燃的效果。

β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对新型环保绝缘气体CF_(3)SO_(2)F的气敏响应特性

CF_(3)SO_(2)F作为一种新型的环保绝缘气体,有望取代绝缘气体SF_(6)。考虑到CF_(3)SO_(2)F的生物毒性,开发用于泄漏检测的高灵敏度传感器具有重要的工程意义。为此,基于第一性原理,计算分析了本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对CF_(3)SO_(2)F的气敏响应特性以及氧空位缺陷对CF_(3)SO_(2)F在β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附性质的影响。CF_(3)SO_(2)F吸附前后,本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附体系的功函数发生了显著变化,且室温下的恢复时间短。此外,环境分子O_(2)和CO_(2)的存在并不影响本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面对CF_(3)SO_(2)F的选择性检测。因此,本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面可作为CF_(3)SO_(2)F潜在的场效应晶体管型气敏器件材料,且该器件具有较高的稳定性,良好的选择性,较高的灵敏度和可重复利用性。氧空位缺陷的引入使β-Ga_(2)O_(3)(010)表面吸附体系在环境分子O_(2)和CO_(2)存在的情况下无法对CF_(3)SO_(2)F气体进行选择性检测。因此,在β-Ga_(2)O_(3)(010)表面材料的合成过程中应尽可能避免氧空位缺陷的存在。论文从理论上证明了本征β-Ga_(2)O_(3)(010)表面可作为一种潜在的CF_(3)SO_(2)F场效应晶体管型气敏材料,对后续的实验制备气敏传感器具有指导作用。

合肥市高新区大气SO_(2)与O_(3)和NO_(2)污染特征及来源分析

采用长光程差分吸收光谱系统对合肥市高新区大气SO_(2),O_(3),NO_(2)进行连续观测,分析气体污染特征和可能存在的污染源.日变化显示,夜间SO_(2)质量浓度较高,日间质量浓度低.NO_(2)呈单峰单谷型,交通晚高峰对NO_(2)质量浓度有一定影响,全日质量浓度持续偏高(35~45μg/m^(3))且变化较小,存在其他重要的氮氧化物排放源.O_(3)有明显的日变化,日间质量浓度高,在午后16:00出现最大值;夜间质量浓度低,凌晨出现最低值.冬季大气边界层低,不利于污染扩散,NO_(2)和SO_(2)质量浓度保持较高水平,而夏季光解反应剧烈,湿沉降明显,污染物质量浓度较低,O_(3)质量浓度表现为春夏季高于秋冬季.污染源分析表明,SO_(2)高值主要与观测点西北面农村居民生活燃煤及东南侧制药公司和涂料厂的无组织排放有关.低风速下NO_(2)高质量浓度受观测点附近望江西路的机动车尾气排放及东侧制药厂的污染排放影响,而东北偏东(风速大于6 m/s)的NO_(2)高值受合肥皖能发电厂和市区机动车尾气的远距离传输影响.O_(3)与NO_(2)风速风向分布基本相反.NO_(2)和O_(3)线性拟合相关系数仅为-0.4296,合肥市高新区大气中存在其他重要的O_(3)前体污染物.

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H_(2)SO_(4)/Gd_(2)O_(3)摩尔比的影响

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中存在的Gd_(2)O_(3)第二相影响其闪烁性能。本工作以H_(2)SO_(4)和Gd_(2)O_(3)为原料,采用水浴法合成Gd_(2)O_(2)S:Tb前驱体,研究了H_(2)SO_(4)与Gd_(2)O_(3)的摩尔比(n)对前驱体和Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd_(2)O_(3)·Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(n<2.00)、Gd_(2)O_(3)·2Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(2.25≤n≤2.75)和Gd_(2)(SO_(4))_(3)·8H_(2)O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd_(2)O_(2)S相。Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段。采用真空预烧结合热等静压烧结制备了Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷,相较于n为2.00、2.25、2.50,其他n制备的Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd_(2)O_(3)第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路。

SO_(4)^(2-)/M_(x)O_(y)型固体酸抗硫流失的稳定性研究进展

SO_(4)^(2-)/M_(x)O_(y)型固体酸催化剂具有酸强度高、制备方法简便、成本低、无腐蚀性等优点,但其在催化反应过程中却表现出稳定性差、易失活的问题,严重地限制了其大规模应用。硫物种流失是造成SO_(4)^(2-)/M_(x)O_(y)型固体酸失活的最主要原因。硫物种与载体间的S—O—M键受到水的影响而容易发生断裂,进而使得硫物种浸出、脱落,造成固体酸的酸强度降低和酸量减少。调研了关于SO_(4)^(2-)/M_(x)O_(y)型固体酸抗硫流失的稳定性研究进展文献的基础上,针对其结构设计、表面调控和技术改进3方面进行概述,并展望了未来研究方向。

不均匀电场下CF_(3)SO_(2)F混合气体的工频击穿特性

在球-球和尖-板电极下测量了新型环保绝缘混合气体CF_(3)SO_(2)F/N_(2)和CF_(3)SO_(2)F/CO_(2)的工频击穿电压,分析了气压、电极间距和电场不均匀度等因素对混合气体工频击穿特性的影响,并与SF_(6)进行了对比。结果表明:稍不均匀电场下CF_(3)SO_(2)F混合气体的工频击穿电压与气压为正向线性关系,随间距增长击穿电压出现微弱的饱和趋势。极不均匀电场下CF_(3)SO_(2)F混合气体的工频击穿电压随气压变化呈现“上升-下降-上升”的“驼峰”曲线,“驼峰”峰值对应的气压值在0.2~0.35 MPa之间。其中CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体的工频击穿电压整体大于CF_(3)SO_(2)F/CO_(2)混合气体。在0.3 MPa及以上,CF_(3)SO_(2)F/N_(2)混合气体在极不均匀电场下仍可保持较高的相对SF_(6)绝缘水平,具备良好的应用潜力。

采用SO_(2)/O_(2)催化氧化法脱除低铜萃余液中的铁锰

以刚果(金)某企业低铜萃余液为研究对象,开展Na_(2)S_(2)O_(5)/O_(2)催化氧化常温除铁工艺优化研究。着重考察了新型添加剂(BGX)对铁渣过滤性能和沉降性能的影响,pH值对铁、锰沉淀和钴损失的影响。采用扫描电子显微镜-能谱分析仪(SEM/EDS)表征铁渣的微观形貌及元素组成。结果表明:在催化氧化时间6 h、添加剂BGX用量5 g/L时,采用20%CaO作中和剂调节pH值至3.5左右,铁沉淀去除率可超过99.9%,锰沉淀去除率在83%左右,钴夹带损失为0.95%;除铁渣主要以CaSO_(4)、夹带的铁锰沉淀物和独立的铁锰水合物形态存在;添加剂BGX有利于减少钴的夹带损失并可改善过滤性能。

硫酸负载对Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化剂性能的影响

采用共沉淀-浸渍法制备了系列硫酸负载催化剂Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)),利用X射线衍射仪、物理吸附仪、红外光谱仪等对其进行了表征,并在固定床微型反应装置上对其催化异丁烷正构化反应性能进行了评价。结果表明:硫酸单层分散于载体表面,硫酸负载不利于四方晶相ZrO_(2)长大;随着硫酸负载量的增加,催化剂介孔结构的有序性增强且孔径减小,孔径最小降为3.41 nm,孔容可提高至0.091 cm^(3)/g,比表面积增至100 m^(2)/g以上;在反应温度为250℃的条件下,硫酸负载量为15%时,异丁烷转化率高达41.74%;硫酸负载量为2%时,正丁烷选择性最高为93.91%。

SO_4^(2-)/TiO_2-V_2O_5催化废油脂制备生物柴油

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备SO_4^(2-)/TiO_2-V_2O_5固体超强酸催化剂,并考察了其在废油脂制备生物柴油中的催化性能。运用XRD、比表面积、全硫测定、酸性测定等表征了催化剂。钒的引入延迟了基体氧化物的晶化,并使催化剂粒径减小,比表面积增大,有效抑制了催化剂中硫的流失,进而增强酸性中心。SO_4^(2-)/ TiO_2-V_2O_5催化剂试样对制备生物柴油有较高的催化活性,在催化剂用量为原料油质量的4%、n(乙醇):n (废油脂)=1 5:1、反应温度220℃、反应时间10 h的条件下,生物柴油收率可达79%以上。催化剂重复使用5次,生物柴油收率在75%以上。

Pt/SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化正己烷异构化反应中的失活研究

制备了Pt/SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3(Pt SZA)催化剂,考察了Pt SZA在正己烷异构化反应中的失活与再生问题,并通过XRD、Raman、TG、IR和TPO-MS等手段对失活前后催化剂的晶相、硫质量分数和积碳量进行表征。结果表明:在165℃反应550 min后,Pt SZA催化剂几乎完全失活。失活前后催化剂的晶相结构和硫质量分数没有明显变化,失活催化剂上仅有微量积碳生成,高温氢气和空气再生处理消除了失活催化剂上少量的积碳,催化活性得到完全恢复,催化剂上微量积碳的产生是催化剂失活的主要原因。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体PD作用下气体和固体副产物生成特性

C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)混合气体以其优异的环保和绝缘性能成为目前最具潜力替代SF6应用于电力工业的气体绝缘介质。尽管O_(2)的加入可以在一定程度上提升C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的绝缘性能和化学稳定性,但O_(2)加入及其体积分数变化对混合气体局部放电(partial discharge,PD)作用下气体和固体副产物生成特性的影响规律尚不清楚。因此通过针–板电极模拟设备内的金属突出物缺陷开展C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)96 h PD及其分解特性试验。研究发现C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体中加入体积分数2%~4%的O_(2)可以显著抑制大部分副产物的生成,O_(2)体积分数大于6%时每秒累积放电量和平均放电量急剧增加,导致混合气体分解加剧;C_(4)F_(7)N/CO_(2)/O_(2)在长时间PD作用下板电极表面中心区域出现较为明显的圆环状固体析出物,主要成分包括金属氧化物(CuO)、氟化物(CuF、CFx)、碳氧化合物(CO、CO_(2))和氮氧化合物(NO、NO_(2));体积分数4%的O_(2)加入对PD固体析出物的元素组成及其价态影响较小,但可以一定程度上减少其生成量,混合气体中O_(2)对金属导体的腐蚀作用弱于C_(4)F_(7)N。

纳米固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

以纳米固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3为催化剂,催化环己酮和1,2-丙二醇的缩合反应,合成了环己酮1,2-丙二醇缩酮。研究焙烧温度、反应时间、酮醇物质的量比、带水剂用量和催化剂用量等对反应的影响。较适宜的反应条件为:环己酮200 mmol,酮醇物质的量比为1:1.1,催化剂用量为200 mg(占反应物总质量的2.9%),甲苯30 mL,温度(120～130)℃,反应2.5 h,环己酮1,2-丙二醇缩酮收率达97.4%,纯度>98%。

纳米固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3催化合成尼泊金酸丁酯

以纳米固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3,为催化剂,催化尼泊金酸与正丁醇的酯化反应,合成尼泊金酸丁酯。较适宜的反应条件为:尼泊金酸25 mmol,n(尼泊金酸):n(正丁醇)=1:4,催化剂加入量为反应物总质量的2%,甲苯5 mL,温度(122～124)℃,反应4 h,酯化率达92.4%。