硝酸改性活性炭上氧/氮官能团对脱汞性能的促进作用

采用硝酸氧化手段对活性炭进行了表面处理,并在固定床反应器上测试了其脱除单质汞的性能.研究表明,在模拟烟气中硝酸改性活性炭能有效脱除单质汞.采用元素分析、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、Boehm滴定、程序升温脱附(TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了活性炭表面官能团对其脱汞性能的影响.结果表明:硝酸氧化处理能同时增加活性炭表面含氧官能团和含氮官能团的含量.与改性活性炭的物理性质相比,其化学性质对脱汞性能的影响更大,单质汞主要被改性活性炭氧化为Hg O而去除.在脱汞反应中,羰基、酯基和酸酐等含氧官能团可能是活性吸附位点,反应后这些官能团被还原为羟基或者醚基;而吡咯等含氮官能团可能是活性催化位点.此外,基于上述表征结果提出了硝酸改性活性炭表面官能团的脱汞机制.     

氧化钙催化煤温和气化研究

报道了神木煤在小型流不反应器中,于４５０～７５０℃温度内,用ＣａＯ催化煤温和气化的研究。结果表明：添加ＣａＯ后,气体和半焦产率增加,焦油产率减少;ＣａＯ粒子对煤温和气化生成的焦裂解具有明显催化作用;可以明显增加气相中Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ１～Ｃ５产率,降低半焦中Ｈ／Ｃ比,ＣａＯ还具有明显的固硫和固ＣＯ２作用,最后,推测了煤温和气化中ＣａＯ催化裂解多环芳烃侧链的机理。     

流化床煤温和气化焦油性质研究

采用南联用技术分析了氧化钙对流化床煤温和气化焦油的组成及其相对含量的影响。结果表明：不添加氧化钙时,焦油产率在６５０℃左右达到最大值,添加氧化钙后,焦油产率则晨５５０℃达到最大值。添加氧化钙后,焦油中Ｈ／Ｃ比增高,杂原子与碳原子比下降。不添加氧化钙时,焦油中的脂肪烃以Ｃ１４－Ｃ２０居多。添加氧化钙后,焦油听 脂肪烃以Ｃ８－Ｃ１５居多。添加氧化钙后煤焦洞的轻质组分ＲＴＸ和ＰＣＸ、萘含量都有不同程度的     

煤温和气化特性的热重研究

用程序升温热重法对煤温和气化特性及反应动力学进行了研究。结果表明：ＣａＯ对煤的裂解具有明显的催化作用。在煤温和气化过程中，减小粒径、提高升温速率有利于煤的裂解反应。煤温和气化反应可分为两段，ＣａＯ的加入明显降低了低温区反应的活化能。低温区与高温区的表观活化能与指前因子呈现良好的线性关系     

煤中矿物质对其半焦反应活性的影响

本工作考察了大同煤、神木煤、蔚县煤镜质组酸洗前后半焦反应活性的变化。煤酸洗后灰分的失去导致了半焦反应活性的降低。煤种不同,制焦条件不同,矿物质在半焦中的分布形式及存在状态不同,对半焦反应的催化能力也不同。煤种不同,煤中矿物质对半焦活化能的影响彼此不同。在整个反应历程中,具有催化作用的矿物质对半焦活化能的影响并不是恒定的。煤酸洗后半焦反应活性的降低是活化能和指前因子共同变化的结果。     

钌基催化剂催化的气固相反应

催化剂被广泛应用于各种化学品的生产,从原子尺度了解整个催化反应体系有利于合理设计新型催化剂.参与气固相反应的催化剂主要有贵金属催化剂和过渡金属催化剂.近年来, Ru基催化剂由于在低温低压下表现出良好的催化活性而广泛应用于一些气固相反应.本文对 Ru的基本性质、氧化行为以及 Ru基催化剂的理论研究进行综述.介绍了钌基催化剂参与的气固相反应,包括挥发性有机物的催化氧化、一氧化碳优先氧化(PROX)、氨合成、氯化氢氧化以及甲烷部分氧化,分析了催化性能与理化性质之间的构效关系,提出了钌基催化剂在相关反应中存在的问题以及未来发展趋势. Ru具有多种氧化态,在 Ru基催化剂参与的气固相反应中,金属 Ru和/或 RuO2被认为是活性物种,通常反应温度在400oC以下. Ru (0001)晶面在 O2存在条件下,随着氧气含量的不同会从中间态过渡到氧化态,实验证明该晶面属于 RuO2.理论研究证实了在反应过程中 RuO2的存在,并提出了核壳结构,对于其它气固相反应的机理研究有一定启发.挥发性有机物(VOC)的催化氧化主要集中烷烃、烯烃、芳烃以及卤代烃的催化氧化,催化剂的理化性质包括颗粒粒径、价态和晶体结构等对催化活性有很大影响,并且 Ru基催化剂对卤代烃的催化氧化表现出良好的抗卤性,同时多卤代副产物低于其它贵金属体系. Ru基催化剂在低温条件下对 PROX具有高的活性和选择性,并且可以有效抑制 H2氧化、CO甲烷化和CO2甲烷化等副反应发生.氨合成的难点在于 N≡N具有很强的解离能,许多研究表明,氨合成使用的 Ru基催化剂的催化性能与载体性质密切相关, Ru与载体之间强的相互作用使得电子可以迅速地从载体转移到 Ru颗粒上,掺杂其它有效元素可能会提供更多的氧空位和有效防止高温焙烧导致催化剂烧结.对于 HCl氧化虽然研究较少,但是 Over等人对 HCl氧化机理进行了深入研究,并且日本住友化工设计的 Ru基催化剂已经商业化. Ru基催化剂可以有效降低甲烷部分氧化的反应温度和压力,并具有高的选择性和稳定性,避免副产物生成.现有催化系统以及新型催化剂开发仍面临诸多挑战,例如：对于单一 VOC氧化过程和多元 VOCs催化氧化的机理和动力学需要进一步研究;对于氨合成需要寻求具有高电导率的载体,从而将电子快速转移到 Ru颗粒表面,使得氨合成在更低温度下进行;为了避免副产物生成,需确保新型 Ru基催化剂上PROX和甲烷部分氧化在低温低压条件下进行; Ru基催化剂理化性质对活性的影响以及失活等问题需要进一步研究.     

煤制活性焦性质对其脱除烟道气中二氧化硫性能的影响

讨论了四种煤制活性焦的性质对其脱除烟道气中SO2性能的影响,活性焦的表面碱性与微孔面积决定了其对烟道气中SO2的吸附与氧化。生成的硫酸主要贮存在活性焦的微孔内。活性焦内的硫酸在脱附温度为300℃时达到最大脱附速率。     

氧化钙对流化床煤温和气化半焦性质的影响

在Φ4 8× 5 2 5mm小型流化床反应器中 ,于 4 5 0～ 75 0℃温度区间内 ,研究了氧化钙对煤温和气化产物半焦特性的影响。报道了在煤温和气化过程中添加氧化钙对所得半焦的工业分析、元素组成及热值的影响。采用等温吸附法研究了氧化钙对半焦孔结构和比表面积的影响 ,并给予了合理的解释。     

TiO2负载Mn-Co复合氧化物催化剂上NO催化氧化性能

氮氧化物(NO_x)是大气主要污染物之一, 主要来源于化石燃料的燃烧, 其中NO不溶于水难以去除, 催化氧化技术可以将NO氧化为易溶于水可被脱硫装置去除的NO₂, 具有十分重要的实际意义. 本文采用浸渍法制备了不同Mn掺杂量的Mn-Co/TiO₂复合金属氧化物催化剂, 考察了其催化NO氧化的活性. 结果表明, Mn的掺杂对Co/TiO₂催化剂催化NO氧化的活性有明显促进作用, 掺杂量为6%时, Mn(0.3)-Co(0.7)/TiO₂催化剂NO的转化效率最高, 300℃达到88%. 采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附/脱附、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、O₂程序升温脱附(O₂-TPD)和原位漫反射傅里叶变换红外(in-situ DRFTIR)光谱等技术对催化剂的物理化学特征进行了表征. 结果发现, 当掺杂量为6%时, Mn一方面促进了催化剂表面活性组分的分散, 增加了催化剂的比表面积和孔径; 另一方面提高了催化剂的还原性能, 促进氧的低温脱附, 此外还促进了反应中间产物桥式NO-3向NO₂的反应, 从而提高了Co/TiO₂催化剂的NO氧化活性.     

热处理对煤焦反应性及微观结构的影响

用热天平和XRD考察了热处理对二种煤(河北蔚县褐煤、四川湔江烟煤)镜质组半焦微观结构和反应活性的影响。TGA结果表明，热处理温度增加，蔚县煤镜质组(YXV)与湔江煤镜质组(JJV)焦炭的反应性降低；YXV焦炭的反应性随着热处理时间的增加而急剧下降，但一定热处理时间(60 min)后，其下降趋势变缓；热处理时间对JJV焦炭的影响较小。XRD结果表明，在热处理温度为900 ℃，初焦热处理时间为60 min时，YXV焦炭晶格结构发生明显改变，900 ℃以上，YXV焦炭芳香堆垛高度Lc随着热处理时间的增加而增加；热处理时间对JJV焦炭的影响不如YXV显著，而只有在较高的热处理温度(1 200 ℃)下，碳的微观结构才出现明显的有序化。热处理导致的焦炭微观碳结构趋于有序化是焦炭反应性下降的主要原因。