烧结烟气脱硫脱硝用活性炭混合钢渣复合材料的光谱学分析

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%,同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量形成严重影响。固体废弃物再利用是资源可持续发展的重要途径之一,钢渣的主要化学成分为CaO, SiO2, Al2O3, MgO, Fe2O3, MnO, f-CaO等。面对上述问题,利用冶金固体废弃物与活性炭开发一种价格低廉且性能优越的活性炭混合钢渣复合材料,既是冶金固体废弃物的高附加值利用与资源可持续发展的重要途径之一,也是大幅降低改性活性炭生产成本与提高经济效益的重要途径之一。该研究创新性以活性炭与钢渣为研究对象,利用钢渣中含有的金属氧化物对活性炭进行改性处理制备用于烧结烟气脱硫脱硝的活性炭混合钢渣复合材料,通过搭建实验反应装置对活性炭混合钢渣复合材料的脱硫脱硝性能进行测试。利用X射线荧光光谱仪(XRF)对钢渣的化学成分进行测试与分析,比表面积及孔径测定仪(BET)对活性炭混合钢渣复合材料的孔结构进行测试与分析,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对钢渣的结构组成进行测试与分析,扫描电子显微镜(SEM)对活性炭混合钢渣复合材料的微观结构进行测试与分析,以揭示活性炭与钢渣制备活性炭混合钢渣复合材料的机理,以及活性炭混合钢渣复合材料对烧结烟气脱硫脱硝的机理。结果表明:当钢渣为电炉热泼渣、钢渣与活性炭质量比为2∶4、钢渣与活性炭细度为400目时,活性炭混合钢渣复合材料具有良好的脱硫脱硝性能与合理的经济性,即脱硫效率为100%、脱硝效率为58%。活性炭混合钢渣复合材料具有的多孔结构对SO2和NO进行有作用,钢渣中Fe2O3与MnO2促使活性炭官能团进行催化还原反应提高脱硫脱硝性能,其中吸附作用是主导与前提,催化还原反应是辅助与协同。以期为高附加值的钢渣利用提供新途径,实现钢铁企业以废治废、以废增效的目的。     

繁昌窑址附近多种瓷土成分分析

繁昌窑青白瓷胎体配方工艺一直停留在理论推理阶段，尚未有确凿的测试数据和模拟实验加以证实。为深入探究繁昌窑的胎料配方工艺，选取了繁昌窑址附近的多种瓷土样品进行了测试分析，并采用了古代制瓷工艺进行了模拟烧制。主要运用了波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)、红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）等光谱分析方法对瓷土成分进行测试；借助同步热分析（TG-DSC）对样品烧造温度进行了探索；通过模拟烧制陶瓷样品，对繁昌窑青白瓷的烧制工艺进行了研究，并对烧制的陶瓷样品进行显微结构分析。研究表明，繁昌窑附近的几种瓷土无论是单独制胎还是添加高岭土混合制胎，其烧成温度皆接近古代繁昌窑青白瓷的烧制温度。繁昌窑附近的瓷土是可以作为制作古代青白瓷的原料之一，但由于其中的铝含量较低，不能单独用来制作青白瓷胎体的原料，繁昌窑青白瓷在制作过程中应添加了其他富铝类原料。该研究对探索古代繁昌青白瓷的生产工艺及其蕴含的科学价值，提升繁昌窑在中国陶瓷工艺技术发展史上的地位等具有重要的学术意义，并可为现代陶瓷产业技术改进提供有益启示。     

基于双极性铼配合物的低浓度淬灭电致发光器件

合成了一种含双极性9,9-双(9-乙基咔唑-3-基)-4,5-二氮芴(ECAF)配体的新型三羰基铼配合物Re(CO)3(ECAF)Cl,通过核磁共振氢谱及高分辨质谱对其结构进行了确定。以含有4,5-二氮-9,9-螺二芴(SB)配体的铼配合物Re(CO)3(SB)Cl作为参比物,对比研究了其热稳定性及光电性能。结果表明,与参比物的分解温度(366℃)相比,配合物Re(CO)3(ECAF)Cl有极好的热稳定性(热分解温度419℃)。由于富电子咔唑基团导致的能隙增大,相比参比物的发光波长(572 nm),Re(CO)3(ECAF)Cl的发光波长蓝移至565 nm。Re(CO)3(ECAF)Cl的发光量子效率(39%)稍高于参比物(37%)。以旋涂法制成电致发光器件后,基于Re(CO)3(ECAF)Cl器件的最佳掺杂浓度(质量分数)高达30%,是基于参比物器件的2.4倍,而且开启电压低至2.9 V,明显比参比物器件的4.0 V低,说明ECAF配体能有效抑制发光浓度淬灭,且明显改善了铼配合物的载流子传输性能。基于Re(CO)3(ECAF)Cl器件的最大电流效率及最大外量子效率分别为8.2 cd·A^-1和3.0%,低于参比物器件的9.7 cd·A^-1和3.9%。     

辅助配体对噌啉类铱配合物光电性能的影响

合成了2种新的噌啉类铱配合物(dpci)_2Ir(paz)和(dpci)_2Ir(taz)(dpci=3,4-二苯基噌啉,paz H=5-(2′-吡啶基)-3-三氟甲基-吡唑,taz H=5-(2′-吡啶基)-3-三氟甲基-1,2,4-三唑),通过核磁共振氢谱和氟谱及高分辨质谱对其结构进行了确定,同时对其光电性能进行了表征。结果表明在聚甲基丙烯酸甲酯(1%,w/w)中(dpci)_2Ir(paz)和(dpci)_2Ir(taz)的发光波长分别为616和612 nm,相对参比铱配合物(dpci)_2Ir(pic)的波长(625 nm)有了较大蓝移,发光量子效率也由16.1%提高到了51.9%和32.5%。改进辅助配体后,材料的稳定性明显提高,使其能用蒸镀法制备有机电致发光器件。基于(dpci)_2Ir(paz)的器件发光为纯红光,CIE色坐标为(0.66,0.34),最大亮度为2 054 cd·m~(-2),最大电流效率为8.5 cd·A~(-1)。基于(dpci)_2Ir(taz)的器件最大亮度为2 931 cd·m~(-2),最大电流效率为14.5 cd·A~(-1)。     

FTIR与XRD的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO2空心微球制备机理研究

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。TiO₂是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO₂的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO₂只能在紫外光源下才具有较高的光催化效率,而在可见光源下的光催化效率较低,从而极大的限制了TiO₂在室内环境领域的发展。因此,研发在可见光源下具有良好光催化性能的TiO₂复合材料势在必行。利用元素掺杂改性技术与提高比表面积方法可以改善光催化反应过程中量子效率和对光能的利用率,以加快电子和空穴向表面迁移的速率同时降低光生载流子的复合机率。以二氧化硅SiO₂为模板、聚乙烯吡咯烷酮为成膜剂、硝酸铈Ce(NO₃)₃·6H₂O和硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O为改性剂采用溶胶-凝胶法制备均匀粒度分布的Ce-Cu/TiO₂空心微球,并将制备过程分为四个阶段,即纳米SiO₂球模板的制备、Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球凝胶的制备、Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球的制备和Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备。利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）与X射线衍射仪（XRD）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备过程各阶段生成物进行测试与分析,即在纳米SiO₂球模板的制备阶段从微观角度研究纳米SiO₂球模板的搭建过程,在Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球凝胶的制备阶段研究TiO₂附着于纳米SiO₂球模板的过程,在Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球的制备阶段研究煅烧工艺对Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中晶相与结构的影响,在Ce-Cu/TiO₂空心微球的制备阶段研究氢氧化钠溶液对Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中纳米SiO₂球模板洗涤效果的影响。利用紫外-可见分光光度计（UV-Vis）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的光响应性能进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO₂空心微球对可见光源的利用效率。利用激光粒度分析仪（LPSA）与扫描电子显微镜（SEM）对Ce-Cu/TiO₂空心微球的粒度分布与微观形貌进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO₂空心微球的均匀粒度分布效果。结果表明：以Si-O-Si基团构建非晶体结构的无定形态纳米SiO₂球模板,有利于聚乙烯吡咯烷酮在纳米SiO₂球模板表面附着,从而控制Ce-Cu/TiO₂空心微球的空腔结构。Ce-Cu掺杂基本进入TiO₂晶体,极少进入纳米SiO₂球模板晶体,从而抑制了Ce-Cu/TiO₂-SiO₂复合微球中TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变。Ce-Cu掺杂TiO₂可以促使TiO₂内部形成新的能级,实现能量较小的光子捕获e-和h+,从而提高Ce-Cu/TiO₂空心微球对可见光源的利用效率。Ce-Cu/TiO₂空心微球的表面光滑且不存在明显的缺陷,其形貌呈现良好的球体且粒径分布均匀,即d₉₀为219.54 nm,d₅₀为151.60 nm、d₁₀为103.84 nm,以及d₉₀-d₁₀为115.70 nm。研究结果为进一步获得可见光源下具有良好光催化性能的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO₂空心微球提供理论依据和研究基础。     

作为Be2+磷光探针的含9-冠-3的铱配合物

以4′-(2-苯并噻唑基)苯并-9-冠-3(BTZ9C3)为主配体,用2,2′-联吡啶(bpy)及3-三氟甲基-5-(2′-吡啶基)-1,2-二唑(Hfppz)辅助配体分别合成了离子型铱配合物[Ir(BTZ9C3)2(bpy)]PF6(1)和中性铱配合物[Ir(BTZ9C3)2(fppz)](2)。配合物的结构通过核磁、高分辨质谱进行了表征,并测定了配合物1的单晶结构。对它们光物理性能的研究表明,2种配合物掺杂在PMMA中的发光为黄绿光发射,配合物1的发光波长为535 nm,配合物2的发光波长为541 nm,发光量子效率分别为10.8%,45.0%,发光寿命分别为3.01和2.58μs,为典型的磷光发射。通过循环伏安法测得配合物1和2的HOMO能级分别为-5.60和-5.35 eV。2种配合物对Be2+都有发光增强的选择性识别效果,化学计量比为1∶2,最低检测限低至6.0μmol·L-1。抗干扰能力方面,离子型配合物1的抗干扰能力较好,而中性配合物2受Al3+的干扰较大。     

灰气体加权和辐射模型综合评估及分析

在O_2/CO_2气氛下,参与性介质的非灰气体辐射特性表现出不同于空气气氛下的特性,因此,非灰气体辐射模型的选择和应用在换热过程中将变得十分重要.基于统计窄谱带模型,本文综合评估近年发展应用较广的灰气体加权和(WSGG)模型.结果表明,几种WSGG模型的预测值总体趋势正确,但仍存在着一定的差别.对于发射率,Dorigon等(2013 Int.J.Heat Mass Transfer 64 863)和Bordbar等(2014 Combust.Flame 161 2435)的WSGG模型与基准模型符合较好,相对误差小于20%.与离散坐标法结合,本文求解了PH_2O/PCO_2=1,2时的一维平行平板间辐射换热问题.结果显示,由Dorigon等和Bordbar等的WSGG模型得到的辐射热源和热流密度分布的相对误差均较小(10%左右).Johansson等(2011 Combust.Flame 158893)和Bordbar等的WSGG模型具有更广的适用范围.     

基于ICP-MS研究转炉钢渣微粉吸附镍和铅的动力学机理

随着工业化的发展,水体和土壤中的重金属污染日益严重。其中,重金属镍是一种常见的致敏性金属,会引起人体过敏发炎,甚至会引发癌症;血液中铅浓度的超标会危害人的神经系统、心血管系统和生殖系统,造成终身性的危害。因此,治理镍和铅重金属污染具有十分重要的意义。钢渣是炼钢过程中产生的一种副产物,其存在难以利用与附加值低的问题。同时加之管理制度的不健全,导致大量钢渣露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量造成严重影响。钢渣微粉具有比表面积大、多孔、化学活性高等特性,被广泛利用,可以成为吸附材料。本文以转炉钢渣微粉为研究对象,利用激光粒度仪、电感耦合等离子体质谱仪、比表面积与孔隙度吸附仪、 X射线荧光光谱仪等测试转炉钢渣微粉的基本性质,重点研究转炉钢渣微粉添加量、重金属初始浓度、溶液pH和吸附时间对转炉钢渣微粉吸附Ni²⁺、 Pb²⁺的效果,结合吸附动力学与吸附等温线理论揭示转炉钢渣微粉对Ni²⁺、 Pb²⁺的吸附作用机理,为处理镍、铅重金属污染和工业废水处理提供技术支持与理论依据。结果表明：当转炉钢渣微粉添加...     

电炉渣超微粉改性生物质废弃物制备生态活性炭的光谱学分析

利用木材、竹子、等其他生物资源制备具有发达多孔结构与丰富比表面积的活性炭,存在生产成本较高、不利于生态环境的可持续发展、使用寿命短和失效后容易造成室内环境二次污染的问题。冶金固体废弃物与生物质废弃物是工业生产与农业生产主要的副产品,因利用难度大、附加值低且成本高,导致大量堆放和填埋,不仅造成生态环境的污染,而且极大的浪费潜在资源。面对上述问题,利用冶金固体废弃物与生物质废弃物开发一种价格低廉且性能优越的生态活性炭,既是冶金固体废弃物与生物质废弃物的高附加值利用与资源可持续发展的重要途径之一,也是大幅降低改性活性炭生产成本与提高经济效益的重要途径之一。以核桃壳与电炉渣为研究对象,利用电炉渣中含有的金属氧化物对生物质废弃物进行改性处理制备用于甲醛降解的生态活性炭,依据《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》(GB18580-2017)对生态活性炭性能进行测试。利用X-射线光电子能谱(XPS)对元素含量进行测试与分析,X-射线荧光光谱仪(XRF)对化学成分进行测试与分析,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对结构组成进行测试与分析,X-射线衍射仪(XRD)对矿物组成进行测试与分析,扫描电子显微镜(SEM)对微观结构进行测试与分析,激光粒度仪(LPSA)对粒度分布进行测试与分析和比表面积及孔径测定仪(BET)对孔结构进行测试与分析,以揭示核桃壳与电炉渣制备生态活性炭的机理,以及生态活性炭对甲醛的降解机理。结果表明:核桃壳超微粉与电炉渣超微粉进行复合制备具有良好降解甲醛性能的生态活性炭,不仅实现了冶金固体废弃物与生物质废弃物的高附加值的利用,而且提出了"以废治危"的新室内空气甲醛治理理念。电炉渣超微粉较好的被包裹于生态活性炭层状结构中,提高生态活性炭的粉化率,形成粒径较小的颗粒,有利于提高生态活性炭与甲醛的降解作用面积。电炉渣超微粉中含有Fe元素、Mn元素与Ti元素,Fe元素具有磁性促使大量甲醛在生物质活性炭孔结构表面形成富集,Mn元素与Ti元素对已经富集的甲醛进行催化降解,实现吸附降解与催化降解的协同作用。     

基于SEM与FTIR研究改性钢渣/橡胶复合材料的热氧老化机理

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%,同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量形成严重影响。面对上述问题,以热闷渣、电炉渣和风淬渣研发改性钢渣微粉,并且将改性钢渣微粉与复合橡胶进行复合制备改性钢渣/橡胶复合材料。依据《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》（GB/T3512—2014）对改性钢渣/橡胶复合材料进行热氧老化处理,采用平衡溶胀法测定改性钢渣/橡胶复合材料的交联密度,扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）和傅里叶转换红外光谱仪（FTIR）分别测试其微观形貌、失重率和结构组成,从微观层面阐述改性钢渣/橡胶复合材料的热氧老化机理。结果表明在热氧老化前期老化作用在改性钢渣/橡胶复合材料表面,其内部以交联键形成反应为主;在热氧老化中期老化作用已经作用改性钢渣/橡胶复合材料内部,造成交联键断裂反应速度高于交联键形成反应速度,形成大量断裂交联键;在热氧老化后期由于改性钢渣/橡胶复合材料内部已经存在大量断裂交联键,导致主链及交联键断裂速度降低,交联键形成反应占优势。改性钢渣微粉以热闷渣（SiO₂含量高）为原材料,有利于形成聚合物大分子链贯穿炭黑网络的结构,提高综合性能,尤其是物理机械性与滞后性;以电炉渣、风淬渣（Fe₂O₃含量高）制备改性钢渣微粉,有利于热传导性能的改善,不仅提高改性钢渣/橡胶复合材料的耐热性,而且提高其硬度与脆性。热氧老化过程中改性钢渣/橡胶复合材料内部在橡胶分子链α-H上发生了不同程度的氧化反应,并在橡胶分子链周围生成了羟基、羧基和醇类化合物,双键烯氢含量降低。