粉煤灰在环境材料中利用的研究进展

能源转化的燃煤过程产生大量粉煤灰,其资源化利用不但减少环境污染而且提高经济效益,已成为人们研究的热点。本文综述了粉煤灰作为吸附剂在去除烟气NOx、SOx、汞、有机芳烃和污水中重金属离子、磷和氟离子以及有机化合物中的应用。粉煤灰中未燃尽的炭在吸附过程中起重要作用。粉煤灰合成沸石控制污染物是粉煤灰在环境材料方面利用的发展方向。基于"以废治污"科学理念,提出了利用粉煤灰制备DeNOx添加剂降低流化催化裂化(FCC)再生过程NOx排放新工艺,开辟粉煤灰资源化利用新途径,同时为FCC再生过程NOx污染物控制技术提供理论支持。  

利用粉煤灰合成低硅铝比NaP分子筛

以粉煤灰分级处理获得的硅铝组分Na2SiO3和NaAlO2为原料,通过水热反应制备了NaP型分子筛.考察了钠盐不同阴离子和有机空间位阻剂对NaP分子筛制备的影响,优化了水热合成NaP分子筛的工艺参数,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和BET方程对NaP分子筛产品的晶型、形貌和孔容进行分析表征,对NaP分子筛吸附水溶液中Ni2+的性能进行了评价.结果表明,合成NaP分子筛的最佳原料摩尔比为n(Na2O)∶n(SiO2)∶n(Al2O3)∶n(H2O)=3.23∶1.95∶1∶226,反应温度为120℃,晶化时间为8h.当钠盐中阴离子为Br-时,可增大P型分子筛产率并提高其纯度.添加有机空间位阻剂三乙醇胺(TEA)[n(TEA)∶n(Al2O3)=1∶1]时,合成的P型分子筛粒径较小且具有较大的孔容,此时对应的Ni2+去除率较高,可达96.2%.  

Zr改性Ni2P/SBA-15催化剂的制备及其加氢脱氧性能

以正丙醇锆（n）和Zr（SO₄）₂（m）为锆源制备了Zr改性的Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n）和Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m）催化剂，并采用XRD、BET、CO吸附、XPS、NH₃程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征。以苯并呋喃（BF）为模型化合物，研究了催化剂加氢脱氧（HDO）性能。结果表明，Zr改性后，形成了新的层状结构的ZrP；Zr的引入有助于生成更多、更小粒径的Ni₂P活性相，催化剂的酸强度和酸量均提高。与正丙醇锆相比，Zr（SO₄）₂为锆源能够获得比表面积大、酸性强、酸量大的催化剂，得到更多的ZrP相、更小粒径的Ni₂P晶粒，暴露更多的Ni活性位点。Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n）和Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m）的BF HDO产率分别为71.5%和85.9%，较Ni₂P/SBA-15分别提高了14.0%和28.4%。催化剂HDO活性、脱氧产物选择性和产率大小顺序为：Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（m） > Ni₂P/ZrO₂-SBA-15（n） > Ni₂P/SBA-15。  

钇和柠檬酸对非负载磷化镍催化剂加氢脱硫性能的影响

采用传统程序升温(TPR)法制备了稀土金属钇(Y)或柠檬酸(CA)改性及Y和CA同时改性的非负载型Ni2P催化剂;采用X射线衍射(XRD)分析、N2吸附比表面积(BET)测定、CO化学吸附分析、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的结构和性质进行了表征;并考察了Y和CA对催化剂上进行的二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)反应性能的影响.结果表明,Y和CA均可促使非晶相NixPyOz向磷化镍活性相的转化,抑制Ni_5P_4杂晶相的形成,从而促进Ni2P活性相的生成;同时能够丰富催化剂的孔道,抑制催化剂表面磷的富集,得到更好的孔结构、更高的活性相分散度.Y或CA以及两者同时改性后的催化剂DBT转化率均明显高于Ni-P催化剂.各催化剂的HDS活性大小顺序为Y-Ni-P-CANi-P-CAY-Ni-PNi-P.在340℃,3.0 MPa,氢油体积比700,质量空速(WHSV)1.5 h-1的条件下,Y-Ni-P-CA催化剂的DBT转化率为97%,比Ni-P催化剂提高了约35%.  

钙钛矿型混合离子电子导体在能源转化中应用的研究进展

钙钛矿型离子电子导体具有良好的传导氧离子和电子性能,使其在能源转化过程中具有较好的应用前景,已成为人们研究的热点。本文综述了钙钛矿型离子电子导体的主要制备方法,并着重介绍了其在化学循环燃烧、氧气的分离、制备H2、太阳能电池方面的应用。钙钛矿型混合离子电子导体可作为一种复合催化剂,可应用于甲烷选择性氧化工艺,为钙钛矿离子电子导体应用新途径,同时为甲烷高效催化转化利用提供了理论支持。  

CaZr_(1-x)Fe_xO_3催化热解甘蔗渣木质素制备酚类化合物

采用固相反应法制备了一系列钙钛矿型混合离子电子导体CaZr_(1-x)Fe_xO_3(CZFO-x,x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0).通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对其晶型、形貌和金属赋存价态进行了表征.采用热重分析仪(TG)测试了其催化苷蔗渣木质素(BL)热解性能,并采用固定床微型反应器对其催化热解BL制备酚类化合物性能进行了评价,利用气相色谱/质谱(GC/MS)对BL催化热解的气相和液相产物进行分析.研究结果表明,CZFO-x呈粒状或层状致密结构,随着Fe掺杂量的增加,其特征衍射峰强度增大,且衍射峰位置向大角度偏移,晶胞体积及晶粒尺寸减小.固定床反应结果显示,在Ca Zr0.8Fe0.2O3(CZFO-0.2)催化下,BL热解液相产物收率可达23.71%,其中酚类化合物主要包括苯酚类、愈创木基类、邻苯二酚类和紫丁香基类,其选择性分别为35.19%,6.18%,10.68%和14.21%,其余产物为苯类和甲氧基芳香化合物.反应后催化剂经氧化再生后,仍然具有较高的催化活性和结构稳定性.对BL催化热解气体产物进行分析发现,CZFO-0.2促进了芳香烃烷基侧链的断裂,致使气相产物组成中CmHn和CH4含量增加.  

流化催化裂化再生过程NO_x控制技术研究进展

根据流化催化裂化(FCC)再生过程中NOx的生成机理和特点,FCC再生过程中NOx控制技术主要包括FCC原料预处理与改变工艺参数、脱NOx添加剂和FCC再生烟气脱硝3种。本文综合分析了FCC再生过程NOx控制技术原理、工艺流程及特点,在现有技术的基础上,以"以废治污"为指导思想,提出了利用粉煤灰制备脱硝催化剂,构建了原位催化还原与烟气返回耦合降低FCC再生过程NOx排放新工艺,开辟了粉煤灰资源化利用新途径,为开发FCC再生过程中NOx污染控制技术提供科学理论指导。