石嘴山电厂煤中微量元素的迁移释放行为

应用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子荧光光谱（AFS）对中国西北部石嘴山电厂的原煤、底灰和飞灰中Hg、As、Se、Pb、Cr、Cd、Mo、Ni、Co、U和Th 11种微量元素的含量进行了测定。根据底灰和飞灰的产率, 结合微量元素在底灰和飞灰中的含量计算了电厂燃煤过程中微量元素的挥发性。结果表明, Hg、Cd、Se、As四种元素在燃煤过程的挥发率均在50%以上, 最高可达70%。通过对底灰和飞灰在酸性介质下的柱淋滤实验研究了底灰和飞灰中微量元素在60h内的迁移释放行为。Mn、Ni、Co、As四种元素的最大淋出率均超过2.0%, 最高接近10.0%, 并且还未达到淋滤平衡。根据微量元素的挥发和淋滤释放特性建立了电厂煤中有害微量元素在燃烧和淋滤过程中的释放分配模型。结果显示, 燃煤过程中的挥发是微量元素释放的主要形式, 部分元素的淋滤释放也可对周围水环境造成污染。
     

典型低阶煤热解过程中镉元素的释放规律

将新疆淖毛湖煤(NMH)和内蒙高硫煤(GL)逐级化学提取,考察镉(Cd)在原煤中的赋存形态分布;分别在400-800℃、卧式/立式管式炉对原煤热解,考察赋存形态、热解终温、升温速率和停留时间对Cd释放规律的影响;利用FactSage软件模拟在理想条件下Cd的迁移和转化。结果表明,NMH和GL中Cd的赋存形态分布分别为有机质结合态(46%与37%)、碳酸盐结合态(32%与24%)、二硫化物结合态(12%与1%)、铝硅酸盐结合态(10%与38%)。Cd的赋存形态分布严重影响其挥发行为,有机质结合态易在低温区挥发,而碳酸盐、铝硅酸盐和硫化物结合态需在中高温区挥发;降低热解速率与延长停留时间有助于Cd的释放。FactSage模拟表明,NMH和GL中Cd的气态产物主要有Cd、CdO、Cd(OH)x和CdS,Cd在两种煤中挥发行为的差异主要是由热解温度、赋存形态分布以及煤阶决定,模拟与实验结果吻合较好。     

伊敏褐煤中微量元素的地球化学特征及其无机-有机亲和性分析

采用脱矿物质、提取腐殖酸等方法结合ICP-MS对伊敏15_上、16_下煤中的32种微量元素的含量及其赋存特征进行了分析。与地壳克拉克值及中国侏罗-白垩纪煤和世界褐煤中微量元素含量相比,伊敏褐煤中微量元素没有明显富集。脱矿物质处理后,Ni明显富集,As略比原煤高,其他微量元素都低于原煤。原煤提取腐殖酸和脱矿物煤提取腐殖酸中Ni、Mo、Cd、Sn、W明显富集,这表明Ni、Mo、Cd、Sn、W和腐殖酸形成了稳定的有机态化合物。原煤提取腐殖酸残煤和脱矿物煤提取腐殖酸残煤中V、Ni、As富集,表明V、Ni、As与煤的大分子结构形成了稳定的有机态化合物。根据微量元素和灰分的相关性系数,把微量元素分为以下几类:无机富集元素Cr、U;亲无机元素Cu、Cd、In、Sn、Ga、Y、Zr、Hf、Bi、Th;偏无机元素Be、Sc、Rb、Sr、Nb、Cs、Ta、Pb;偏有机元素V、As、Tl、Ba、Se;亲有机元素Li、Co、W;有机富集元素Ni、Zn、Mo、Sb。     

典型烟煤热解机理的反应动力学模拟

建立合理有效的烟煤大分子模型,采用基于反应力场(Reactive Force Field,ReaxFF)的分子动力学方法模拟1400-2600 K典型烟煤的热解过程,得出产物分布和中间自由基的演变历程。研究表明,随着热解温度的升高,焦炭产量先增加后降低,焦油产量的变化趋势与焦炭相反,热解气产量单调增加。煤在低温下热解主要发生一次反应,生成焦油自由基碎片和小分子气体;高温下焦油碎片的二次反应显著,生成含量较多但数量较少的焦炭及含量与数量较多的小分子气体。2000 K是一次反应向二次反应的温度转折点。在高温热解时,煤中的C与H逐渐迁移到焦炭和焦油中,而含氧官能团较为活跃,O逐渐迁移到热解气中。二次反应阶段,O最活泼,H次之,C最稳定。热解过程中最先产生的气体是H2O; NH3主要来源于二次反应; H2S在二次反应阶段被消耗转化为其他产物; H2产量最多,且随热解温度升高而增加,尤其在二次反应中大量生成,主要源于裂解产生的氢自由基碰撞和芳香结构的缩合。基于ReaxFF模拟结果得到煤热解失重活化能为39. 45 k J/mol。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定血液中30种微量元素

建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法定量测定血液中微量元素的方法.采用微波消解进行样品前处理,在硝酸-双氧水混合体系中消解后稀释,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定全血中铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、银(Ag)、钡(Ba)、锡(Sn)、镍(Ni)、钴(Co)、钒(V)、锑(Sb)、铊(Tl)、汞(Hg)、锰(Mn)、钼(Mo)、硒(Se)、铬(Cr)、镉(Cd)、钍(Th)、钛(Ti)、铝(Al)、砷(As)、铁(Fe)、钙(Ca)、镓(Ga)、锶(Sr)、锂(Li)、镁(Mg)、铍(Be)、钠(Na)和钾(K)元素的含量.对样品前处理过程和仪器工作参数进行了优化,通过内标校正法降低基体效应.结果表明,上述元素相关系数R^(2)均大于0.9998,检测精密度为0.142%~12.856%.方法简单、准确、快速,可精确测定全血中多种微量元素的含量,为全血中元素含量的测定提供了高效可靠的分析手段.     

原子吸收法对藏草药川木香中12种元素的初级形态分析

用原子吸收分光光度法,测定了产于青藏高原的藏草药川木香的全药材、水提液、醇提液中12种元素(Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Se、Zn、K、Ca、Mg、Cd、Pb)的含量,以及水提液中各元素可溶态、水溶态的含量,同时采取正辛醇-水分配体系模拟藏药水提液中各微量元素在人体胃肠中的分配情况,对藏药中微量元素的初级形态进行了分析,初步探讨了酸度变化(人体胃肠酸度)对微量元素的影响,结合藏药药效讨论其相关性,为进一步研究微量元素与藏药药性、药效的关系提供科学的依据和奠定基础.     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定根茎类蔬菜中12种矿物质元素及食用科学性研究

用硝酸-过氧化氢作消解液,微波消解法处理样品,运用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定根茎类蔬菜中的钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜、锰、硒、铅、镉和铬12种矿物元素的含量。方法检出限为0.033～0.87μg/L,相对标准偏差为0.1%～2.4%。方法快速、稳定、准确,适合食品中多种元素的快速测定。结果表明:白萝卜、田藕和生姜均富含对人体有益的K、Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Mn、Se等矿物质元素。但其皮中Pb、Cd、Cr等含量均超过国家食品卫生标准;而对应肉中Pb、Cd、Cr含量基本未超标;宜去皮后食用。     

食用菌中微量元素分析及营养价值与食品安全评价

建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法,测定香菇、金针菇、白玉菇、杏鲍菇和茶树菇5种食用菌中必需微量元素(Mg、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Se、Sr)和有害元素(As、Cd、Pb)的含量。以微量元素为指标,评价5种食用菌的营养价值和食用安全性。结果表明,5种食用菌均含有丰富Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn,及少量V、Co、Ni、Se、Sr、As、Cd和Pb,且重金属As、Cd和Pb含量均低于国家标准(GB7096-2003)中关于食用菌规定的总量,食用安全。统计回归分析表明,香菇与其它4种食用菌同属真菌,因此微量元素含量相关系数R0.6,但P值均大于0.05,说明微量元素含量因科属的不同而有较大差异,但影响不显著。     

原子吸收分光光度法测定陕南茶叶中微量元素

以陕南产区(西乡,紫阳,镇巴)的茶叶为原料,采用火焰原子吸收分光光度法测定其中的Cu、Zn、Cd、Pb、Se等微量元素含量.结果表明,Cu、Zn含量很丰富,Cd、Pb含量相当低.分析研究陕南产区茶叶中Cu、Zn、Cd、Pb、Se等微量元素的含量情况,对促进陕南茶叶产区经济飞速发展有着十分重要的意义.     

水热处理对白石湖煤热解过程中钠钙迁移行为的影响

采用高压釜对富镜质组白石湖煤进行了水热处理,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分峰拟合方法分析了煤中含氧官能团变化。在固定床中开展分离废液和未分离废液水热处理煤样的热解实验,利用原子吸收分光光度计(AAS)测定了热解产物中钠钙含量。结果表明,白石湖煤经水热处理后水分、挥发分、氧含量以及Cl、Na和Ca等无机元素含量明显降低。水热处理过程中芳香醚水解和羧酸盐发生离子交换反应使得氢含量和H/C原子比增加,促进固定床热解焦油产率升高。300℃下水热处理脱除了部分有机形式Ca后随水废液被分离;废液中钠钙等无机元素的催化作用导致未分离废液较分离废液的样品具有更高热解气产率和更低焦油产率。白石湖原煤及其水热处理样品热解产物中Na含量和分布由高到低顺序均为:热解焦热解水焦油热解气,Ca含量和分布顺序为:热解焦焦油热解水热解气。水热处理温度越高,热解过程钠和钙释放率越低,释放的Na主要进入热解水,其次焦油;而释放的Ca则主要分布于焦油中,其次热解水。     

煤焦油在超临界水中的改质研究

在自制的间歇式高压反应釜中，对煤焦油在超临界水中的改质反应进行了研究。考察了温度、反应停留时间、水密度等对产物分布及组成的影响。通过与N2气氛下的焦油常压热解、高压热解过程所得结果进行对比，表明煤焦油在超临界水中发生了轻质化反应，获得一定量的轻质化油品；超临界水介质的存在还对产气量和过程结焦产生一定的抑制作用。为获得较高的轻组分收率，最佳的反应条件为：450℃左右，反应停留时间约为20 min，水密度约为0.40 g/cm3在此反应条件下的轻质油收率为51.55 w%，比原料中的增加了约30％。     

煤中痕量元素在循环流化床锅炉中的迁移行为与富集特性

对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E_R<0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1R≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E_R>0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。     

焦煤中添加废塑料和脱硫剂的焦化过程研究

在模拟焦化室和焦化条件下，进行了焦煤中直接添加废塑料和脱硫剂后的焦化过程的研究，分析了焦化过程中焦炉煤气H2S脱除效果及脱硫剂和废塑料的添加对焦炭硫和锌及其在焦炭中残留率的影响。结果表明，焦煤的焦化过程中，直接添加ZnO、Fe2O3或冶金粉尘(MD)作为脱硫剂，当关键脱硫组分ZnO和（或）Fe2O3与可挥发性硫的摩尔比(nZn+Fe/nS)为1.2时，焦炉煤气H2S脱除效果均较好，塑料本身的热分解使得焦煤中添加质量分数为5%的废塑料后焦炭产率从81.52％降到77.61％；当焦煤中添加质量分数为5％的废塑料，并以ZnO为脱硫剂时，由于塑料中硫的质量分数相对焦煤要高，所以需要增nZn+Fe/nS到1.7，才能取得较好的煤气脱硫效果，与此同时焦炭中锌和硫的质量分数均有不同程度的增加。     

焦油催化裂化催化剂积炭失活的实验研究

对白云石、石灰石作用下生物质热解焦油催化裂化过程中的积炭失活问题进行了研究，考察了较长反应时间内催化剂积炭量和焦油转化率的变化情况。最长运行时间32 h，所得积炭质量分数为3%～15%，焦油转化率下降到70％左右。对不同来源焦油的生焦性、催化裂化反应条件等对积炭形成的影响作了考察，并从动力学角度对催化活性与积炭量之间的关系进行了分析，得到了单层积炭和多层积炭阶段线性和指数形式的关联式。     

高硫炼焦煤化学结构及硫赋存形态对硫热变迁的影响

利用红外、拉曼、热重及XANES等技术对不同煤阶高硫炼焦煤的化学结构、原煤及焦样形态硫分布进行了准确判定,对煤中化学结构及硫赋存形态与硫的热变迁行为进行了关联分析。结果表明,高硫炼焦煤中硫的热变迁行为不仅与硫赋存形态有关,而且受化学结构不同的高硫炼焦煤热解挥发分释放特性的影响。较低煤阶高硫炼焦煤中脂肪结构热分解产生大量挥发分,且挥发分释放温区较宽,形态硫分解产生的活性硫与挥发分中富氢组分相结合,形成更多的含硫气体转移到气相中,提高了热解脱硫率,焦炭体相中噻吩硫相对含量高于表面,硫化物硫则与之相反。煤化程度升高,煤中稳定噻吩类硫含量增多,挥发分释放量减少,热解脱硫率降低,且形态硫在焦炭体相与表面的分布差异不明显。无机硫脱除率与黄铁矿硫分解程度直接相关,热解过程中也将形成部分新的无机硫滞留于焦中。煤结构及有机硫的赋存形态决定了有机硫脱除率,煤阶升高时有机硫脱除率明显降低。     

An application of neutron activation analysis to biological materials

Fourteen trace elements (short-lived nuclides: Al, Br, Cu, Mn and V; long-lived nuclides: Ag, Au, Cd, Co, Cr, Fe, Sc, Se and Zn) in human eye tissues are determined simultaneously by non-destructive neutron activation analysis. The quantity of Al, Br, Fe, Se and Zn in the eye tissues (about 1 to more than 10 μg/g dry weight tissue) seems to be higher than that of other trace elements, although content of each trace element in individual tissue are scattered in a wide range. Conjunctiva, iris (+ciliary body) and choroid (+pigment epithelium) seem to contain larger amount of various trace elements than other eye tissues. From correlation studies it is evident that the relative distribution of 14 trace elements in various eye tissues are similar, and furthermore the content of trace elements in the eye tissues may be correlated in each of the three groups (group A: Cd, Fe, Se and Zn; group B: Al, Cr, Fe, Se and V; group C: Al, Au, Fe and Se).     

煤焦油重组分甲苯不溶物结构组成及对悬浮床加氢裂化生焦的影响

以煤焦油常压渣油(CTAR)为原料在3000mL环流反应器悬浮床加氢装置上进行了中试实验,并分别从CTAR和加氢产物中提取了甲苯不溶物(TI)及焦炭,通过元素分析、SEM、XRD、FT-IR、XPS等手段对TI及焦炭进行对比分析,明确了TI的结构组成并将其与加氢裂化生焦情况进行了关联。结果表明,CTAR悬浮床加氢工艺具有轻油收率高、生焦总量小、没有壁相焦的特点。TI由煤焦油生产过程中带入的碳质、矿物质颗粒及稠环芳烃有机物构成,O是其中含量最高的杂原子,Ca、Si、Al、Na来源于煤焦油中矿物质,C和O主要存在于C-C、C-H、C-O-C、C-OH结构中,N主要以吡咯和胺的形式存在,S主要以脂肪类S存在。TI具有明显的片层堆积结构,在作用力下容易破碎为具有较大比表面积及吸附能力的微米级微晶及碳质颗粒,和硫化后的催化剂颗粒一起为加氢反应提供载焦中心,优先吸附大分子自由基从而明显减少壁相焦的生成。     

火焰原子吸收法测定树头发的微量元素

使用灰化法处理样品,火焰原子吸收光谱法测定了药用真菌树头发中的Zn、Se、Fe、Cu、Ag、Cd的含量。结果表明,除Cd未检出外,树头发中的微量元素含量Zn、Se、Fe、Cu、Ag分别为12．835、2．376、35．256、1．029、0．078μg／g,各元素含量由高到低顺序为：Fe、Zn、Se、Cu、Ag,加标回收率为96．3％-106．7％。