有机硅烷对介孔Y型分子筛理化特性及费托性能影响研究

为了合成对汽油段、柴油段产物有高选择性的催化剂载体,以多种有机硅烷为模板剂原位合成了高结晶度介孔Y型分子筛,考察了硅烷剂浓度以及有机硅烷剂中的取代基对Y型分子筛性能的影响,并以合成的介孔分子筛为载体通过浸渍法负载钴制备了催化剂,考察了催化剂的费托反应性能;采用X射线衍射、比表面积测试、扫描电子显微镜等测试手段分析了介孔分子筛及催化剂的物性特征,分别使用气相色谱质谱联用仪、气相色谱对反应产物进行了定性和定量分析。结果表明:有机硅烷剂中的硅与硅凝胶中的硅摩尔比为1∶30时达到饱和,继续提高硅烷剂浓度将导致分子筛结晶度下降,且大量的微孔损失,粒径明显减小。通过改变有机硅烷剂的取代基链长,分子筛的平均介孔尺寸可在4.9~9.0 nm进行调控。极性有机硅烷剂更有利于合成高结晶度与大比表面积的介孔分子筛,其中最大比表面积达到683.7 m^(2)/g,且相较于相同链长的非极性有机硅烷剂合成的分子筛其微孔孔容增加了约30%,而介孔孔容几乎相同。在以合成气为原料气的费托合成实验中,极性有机硅烷剂合成的分子筛催化剂对柴油段C_(10-20)产物具有较高选择性,最高达31.1%;非极性有机硅烷剂合成的分子筛催化剂对汽油段C_(5-12)产物具有较高选择性,最高达39.7%。

微波活化粉煤灰的微观结构及粉煤灰-水泥浆体的早期性能

微波辐照是激发粉煤灰活性的一种高效低碳的活化方式,高活性粉煤灰有利于早强混凝土的制备。本工作首先研究了微波辐照温度(600℃、700℃、800℃)对粉煤灰物理化学性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其物相组成和微观形貌进行表征,然后研究了活性粉煤灰-水泥浆体的早期性能。研究结果表明:微波辐照促使粉煤灰中的石英相和莫来石相向非晶相转化,极大地提高了粉煤灰的活性。当微波辐照温度为800℃时,与未活化粉煤灰相比,活性粉煤灰非晶相含量从49.13%增加到了58.71%,且28 d活性指数高达94.13%,提高了33.06%。与未活化粉煤灰-水泥浆体相比,800℃微波辐照的粉煤灰-水泥浆体的早期力学性能提升非常显著,其中1 d的抗压强度增加了41.36%。因此,微波辐照活化粉煤灰的合适温度为800℃。

糠醛渣活性炭对4,4′-硫代二苯酚和双酚F的吸附性能

以固废糠醛渣为原料,水蒸气活化法制备糠醛渣活性炭(FRAC),研究其对水体中4,4′-硫代二苯酚(TDP)和双酚F(BPF)的吸附性能,探讨了吸附时间、FRAC用量、pH值、温度以及TDP和BPF溶液的初始浓度对吸附过程的影响。研究结果表明:Sips和Koble-Corrigan等温模型可以很好地描述FRAC对TDP和BPF的吸附平衡数据,FRAC对TDP和BPF的吸附均是自发的放热过程。FRAC对TDP和BPF的吸附过程均符合准二级动力学模型。另外,TDP和BPF在FRAC上的吸附主要受到氢键、疏水作用、静电作用和π—π相互作用的共同影响。在298 K时,FRAC吸附TDP和BPF的最大吸附量分别为5.4083 mmol/g和3.6955 mmol/g,表明FRAC在处理内分泌干扰物废水上具有广泛的应用前景。

燃料乙醇炼制系统优化与碳减排研究进展

生物质是丰富可再生的碳源,以糖、淀粉、秸秆纤维素或其他生物质原料高效生产燃料乙醇,可减少化石能源的需求,其中以木质纤维素为原料的第二代燃料乙醇具有广阔的发展前景。与化石能源相比,燃料乙醇具有环保、经济、可再生的优势,但其在生产工艺技术、经济效益和环境影响等方面仍需要深入研究。近年来,通过开展燃料乙醇炼制系统优化及全生命周期分析研究,有力地促进了燃料乙醇技术进步,推动了燃料乙醇碳减排相关研究。文章主要论述了近年来燃料乙醇生产技术的发展,重点对燃料乙醇系统的模拟优化和碳减排研究进展进行了总结,并对燃料乙醇发展趋势进行了展望,以期为燃料乙醇的可持续发展提供参考。

糠醛渣增强粗甘油基聚氨酯泡沫性能的研究

采用一锅法将生物柴油副产物粗甘油(CG)转化为生物基多元醇(CG-polyol),并以糠醛渣(FR)为增强填料,共混发泡制备出一种FR增强生物基聚氨酯(PU/FR)泡沫复合材料。通过对PU/FR泡沫的结构形貌、热稳定性、发泡时间、密度和压缩强度进行表征,探究了糠醛渣粒径(0.25 mm、 0.09 mm样品分别标记为FR60和FR180)和添加量对PU/FR泡沫性能的影响。结果表明:通过热转化法合成的CG-polyol酸值为1.9 mg/g、羟值为406 mg/g、黏度为1 092 mPa·s,该多元醇适合用于制备PU泡沫。FR的加入延长了发泡时间,最大上升时间和不粘时间分别由未添加时的29和31 s提高到37和39 s,泡孔结构更加完整,泡孔尺寸减少,破碎现象明显减少。FR添加量≤5%时,可有效提高泡沫的密度和压缩强度;当添加量相同时,FR180填料对泡沫的性能提升更显著;当FR180添加量为5%时制备的PU/FR180-5泡沫复合材料的压缩强度达到最大为0.153 3 MPa,相比未添加FR的泡沫提高了28.1%,此时密度为0.051 0 g/cm~3,导热系数为0.032 8 W/(m·K),复合材料的综合性能较好。同时FR的添加可适当提高PU泡沫材料的热稳定性,相比未添加FR的泡沫的最大热解速率温度(T_(max))453℃,PU/FR180-5泡沫的T_(max)达到463℃。

小麦B淀粉浆超低酸水解及其动力学

小麦B淀粉浆是小麦加工过程产生的一种副产物,将其高值化利用能够促进小麦深加工技术的发展。本研究针对小麦B淀粉浆原料特点,提出了一种超低酸水解糖化工艺路线,考察了超低酸浓度、水解温度和水解时间对水解液中葡萄糖相对质量(DE)值的影响规律,并采用响应面法优化了超低酸水解工艺条件,进一步建立了B淀粉浆的超低酸水解动力学。研究结果显示:B淀粉浆在硫酸质量分数为0.07%,水解温度166℃,水解时间66 min的优化条件下水解,水解液中葡萄糖DE值达到88.58%。动力学结果显示B淀粉浆超低酸水解过程符合一级反应动力学模型,活化能和指前因子分别为75.118 kJ/mol和1.429×10^(7)min^(-1)。

微波辐照活化粉煤灰辅助胶凝材料研究

微波辐照活化在提高粉煤灰的活性方面具有一些独特的优点,是一种速度快、能耗低、低碳的活性激发技术。本文研究了微波辐照功率(500 W、800 W、1000 W)对粉煤灰活性的影响,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微分析(SEM-BSE)方法对其微观结构进行表征,并研究活性粉煤灰对水泥水化的影响机理。结果表明:微波辐照能够提升粉煤灰的潜在活性,最佳微波辐照功率为1000 W,28 d的活性指数为80.89%。经过微波辐照后的粉煤灰颗粒发生了局部或者整体破碎,非晶相含量增加了17.74%。微波辐照粉煤灰-水泥水化热可提前0.56 h达到终凝,其7 d未水化水泥所占面积较原粉煤灰-水泥浆体降低了15.8%,水泥水化进程明显加快。

微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石

为了解决传统水热合成粉煤灰基托贝莫来石时间长、能耗高的问题,提出使用微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石。以粉煤灰、氢氧化钙为原料,在Ca和Al+Si摩尔比0.83、液固比30 mL/g、合成温度220℃的条件进行微波与传统水热合成试验,并进行XRD,SEM,FTIR,N2吸附测试。结果表明,微波与传统水热合成的主要产物均为铝代托贝莫来石,呈长片状。与传统水热合成产物相比较,微波水热合成产物平均孔径较小、比表面积大,合成时间仅为传统水热合成时间的一半。因此,采用微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石更具优势,为微波蒸压技术制备以托贝莫来石为主要水化产物的加气混凝土提供了技术指导和理论参考。

聚氨酯材料醇解法回收及高值化应用进展

总结了醇解法回收聚氨酯(PU)材料中醇解剂、催化剂、醇解温度等因素对再生多元醇的影响,并结合近年该领域研究现状,综述了醇解法回收PU材料的新技术及醇解产物的高值化应用,展望了醇解法回收PU发展方向,为废旧PU材料的资源化利用提供参考和启发。

分子筛HZSM-5催化合成生物基缩酮的工艺

为了制备新型生物质基甘油缩酮,开发一种以生物质基平台化学品乙酰丙酸甲酯(ML)和甘油(GLY)为原料,分子筛催化合成乙酰丙酸甘油缩酮甲酯(MLK)的绿色工艺。考察β、USY、HZSM-5型3种分子筛的催化效果,筛选出HZSM-5为适宜的催化剂。在此基础上,采用Box-Behnken实验设计考察并优化催化剂用量、反应温度和反应原料物质的量比对MLK产率的影响,同时对反应前后的催化剂进行了表征。结果表明:在ML与GLY物质的量比为4.3,反应温度为121℃,催化剂用量为1.6g的条件下,MLK产率达到92.09%。HZSM-5循环使用6次后,MLK的产率为87.89%,表明HZSM-5分子筛催化剂具有良好的催化活性和稳定性。

醇解法制备生物基化学品乙酰丙酸酯的研究进展

综述了近年来醇解法制备乙酰丙酸酯的研究进展,分别对生物质直接醇解法、糠醇醇解法和其他原料醇解法进行了总结,重点对催化剂和反应体系的研究进展进行了综述,并对醇解法制备生物基乙酰丙酸酯进行了展望。

Fe-Zn共改性ZSM-5催化作用下生物质快速热解特性研究

选取木屑和花生壳作为原料进行生物质热解,研究有机产物分布,催化剂使用Fe、Zn两种金属元素进行改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外(FT-IR)、比表面积测试(BET)对Fe-Zn改性的ZSM-5进行分析。使用闪速裂解-气质联用仪(PY-GC/MS)对原料进行热解,探究生物质催化热解的产物分布变化。催化剂的使用使得芳烃类产物产率获得较大提升,在木屑热解中,Fe负载的分子筛催化获得了酚类的最高产率,比ZSM-5催化热解产率提升18.30%。金属改性催化剂在花生壳热解中,大幅提升了芳烃类产物产率,其中Zn负载催化剂芳烃类产物产率最高,Zn负载催化热解比直接热解的酚类产率降低了18.92%。Zn负载催化获得了最低的酮类产率,与直接热解相比酮类产率降低19.74%,显示出较强的脱羟基效果。此外Zn负载催化和Fe-Zn双金属负载催化在花生壳热解中都大幅降低了酸类产物产率,与直接热解相比酸类产率分别降低了30.46%、36.71%。

医疗固体废弃物处理技术综述

介绍了国内外现行的针对医疗固体废弃物处理的法律法规。针对几种废弃物处理技术,详细地分析了其研究现状和处理过程中出现的问题及解决方法。对比发现,现行工业化应用前景最好的仍是热解处理。指出了对医疗固体废弃物热解研究中的不足之处:多是针对废弃物中的典型组分进行研究,对混合废弃物的热解少有提及;对热解产物的资源化利用少有系统的研究。

医疗固体废弃物热解及其产物特性分析

目前关于医疗固体废弃物热解的研究主要集中在热解条件对产物分布的影响,在产物成分及应用方向少有报道。本试验将预处理后的医疗固体废弃物在450~550℃下进行热解处理,对热解后产生的气体、液体、固体三相产物,系统地分析了其成分及产物特性,并提出其进一步资源化利用方向。结果表明,所得气体产物中可燃组分占83.17%,热值为10995kcal/m3(1kcal=4.18kJ);液体产物热值为8973kcal/kg,进一步分离提纯后所得产物中烃类组分占67.81%,热值可达10214kcal/kg;固体产物经过改质后,碳含量高达63.13%,热值为5455kcal/kg。研究表明,医疗固体废弃物热解得到的气、液、固三相产物在资源化利用方面都具有一定的价值,除了可以直接用作替代燃料外,三相产物中均含有多种应用广泛的化工原料。

预处理生物质催化热解制取生物油的研究进展

总结了常见的生物质预处理方法,分析了不同催化剂的添加对生物油特性的影响,最后讨论将生物质预处理和催化热解联合作用对热解过程及产物的影响。认为合理的生物质预处理方法能改善生物油的品质,应结合生物质原料特性"因材施教";同时应深入探究催化剂在热解过程中的作用机理,从而选择最佳的预处理方法和催化剂进行联合热解,达到优化生物油特性的目的。

能源微藻规模化培养影响因素的研究进展

微藻比陆生油料作物适应能力强、光合作用效率高,在二氧化碳减排、水污染治理以及生物基喷气燃料等领域具有重要的应用。本文从能源微藻规模化培养的影响因素出发,首先对影响微藻规模化培养的因素进行了综述,分别从生态学因素、气候因素、工艺因素和选址因素这四方面进行了介绍,重点介绍了微藻生物燃料所需土地、水资源和微藻培养新技术发展现状,提出了能源微藻大规模培养的技术难点和障碍。在此基础上,结合我国国情分析了微藻生物燃料发展面临的问题和挑战,探讨了我国能源微藻培养潜在的产量和适合养殖地区,并对我国微藻生物燃料的发展提出了展望。

生物质原料供应链技术经济研究进展

生物质原料供应链是生物质资源转化的基础保障,是未来实现大规模生物质能源开发利用的关键所在。本文对生物质供应链相关技术问题进行了分析,分别介绍了生物质原料收获与收集、储存与预处理、运输等技术现状与存在的问题。同时,对供应链的技术经济性进行了综述,对比阐述了国内外采用的研究方法,通过建立定量化的数学模型来优化供应链的技术经济指标是当前研究的主要方式。国内外研究结果显示,生物质原料的收购价格、收集半径和收购模式是影响生物质供应链成本的关键因素。我国由于户均耕地占有面积小,生物质原料分散,生物质供应链是一个复杂的系统工程。在此基础上,进一步对生物质供应链的发展提出了展望,为生物质资源供应链的研究与发展提供参考和借鉴。

撞击流式反应器内水合物法分离沼气中CO2研究

实验考察了撞击流式反应釜内水合物法分离沼气中CO2的特性。选取纯水和十二烷基硫酸钠(SDS)两个不同的体系,考察了水合物生成过程中压力、温度、撞击强度的影响。实验结果表明在纯水体系和SDS体系下压力的升高均有利于水合物的快速生成,但并不利于沼气中的二氧化碳捕集;实验通过改变撞击流式反应器的撞击强度发现,当撞击强度为0.128时,CO2分离因子(S.F.)在纯水和SDS两种体系下均达到最大,纯水体系下S.F.的最大值为138.9,SDS体系下S.F.的最大值为64.5;实验结果表明添加剂SDS可以促进水合物的生成,最适宜的浓度为600 mg/L,此时耗气量、CO2水合率S.Fr.(CO2)和CH4水合率S.Fr.(CH4)达到最大,但SDS对CH4水合物生成过程的促进作用大于CO2水合物,反而不利于CO2的分离,降低CO2的分离因子。

响应面法优化纤维素基载体固定糖化酶的研究

利用纤维素的空间结构特点(海藻酸可与钙离子交联形成凝胶的性质),采用纤维素-海藻酸钠混合溶液滴入氯化钙溶液的包埋法固定糖化酶.考察纤维素-海藻酸钠质量比、纤维素-海藻酸钠混合溶液质量浓度、氯化钙溶液质量浓度等单因素对酶活力的影响.在单因素试验的基础上应用响应面优化试验,得到最优制备固定化糖化酶的工艺条件为:纤维素-海藻酸钠用量比例为1. 5∶1,两者混合溶液质量浓度为2. 80%,氯化钙溶液质量浓度为2. 77%,响应面优化结果验证良好.此外还进行了重复使用性实验,相比仅用包埋法制备的固定化糖化酶,包埋并且经过吸附酶液的固定化糖化酶重复使用性较好.

生物质厌氧发酵制氢技术研究进展

聚焦生物质厌氧发酵制氢技术进展,分别从发酵菌源、生物质制氢原料、生物质制氢反应器、发酵制氢影响因素和优化工艺等方面进行综述。研究结果显示,不同种类的生物质原料能有效拓展生物质发酵制氢的应用范围,反应器结构和发酵工艺因素的优化有利于提高生物质发酵制氢的产率和效率。近年来,通过固定化技术、添加纳米颗粒等方法能够促进生物质发酵产氢,通过将暗发酵与光发酵偶联,有利于提升生物质发酵制氢工艺的经济性。在此基础上,对生物质发酵制氢技术进行了展望。