吡喃木糖和O-乙酰基吡喃木糖热解形成羟基乙醛的机理研究

以半纤维素主要成分木聚糖的两种单体--吡喃木糖和O-乙酰基吡喃木糖为模型化合物,运用密度泛函理论(DFT),采用B3LYP方法和6-31+G(d,p)基组进行计算,研究了吡喃木糖热解形成HAA的6条可能的反应路径和O-乙酰基吡喃木糖热解形成HAA的3条可能的反应路径。由此确定了吡喃木糖热解形成HAA的最优路径为:吡喃木糖首先开环得到链式木糖,然后C3羟基和C2氢脱水,随后经重排和逆醇醛缩合反应生成包含C4/C5的HAA;该路径的决速步骤为脱水反应,能垒为253.3 kJ/mol。O-乙酰基吡喃木糖热解形成HAA的最优路径为:O-乙酰基吡喃木糖首先支链断裂脱出乙酸(AA),开环后的链式中间体经氢转移反应得到包含C4/C5的HAA;该路径的决速步骤为最后的氢转移反应,能垒为317.6 kJ/mol。     

Mn-Fe_2O_3载氧体作用下CO化学链燃烧特性及动力学研究

采用共沉淀法制备不同物质的量比Mn掺杂的铁基载氧体(Mn-Fe2O3),并进行XRD、BET和TEM表征。开展不同温度下Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧实验,研究载氧体的反应特性,确定较优的掺杂量和反应温度。结果表明,适量的Mn掺杂有助于改善铁基载氧体的反应活性,Fe∶Mn物质的量为50∶1时燃烧反应转化率最高。多循环化学链燃烧实验证实了载氧体稳定性较好。不同升温速率(30、40、50℃/min)下反应动力学分析表明,Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧还原反应均属于随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程模型,并依据模型分别计算出了该模型的活化能和频率因子。     

高指数晶面结构氧化铁化学链燃烧反应活性及深层还原反应机理

采用密度泛函理论计算和实验研究形貌可控制备氧化铁作为高效载氧体用于化学链燃烧的可行性. 首先从理论上对比分析Fe₂O₃高指数晶面[104]和低指数晶面[001]的反应活性及深层还原反应机理. 表面反应结果显示, Fe₂O₃[104]氧化CO的反应活性远高于Fe₂O₃[001], Fe₂O₃[104]被还原成为低价的铁氧化物或单质, 这些低价的铁氧化物或单质可被O₂氧化再生. 载氧体和CO深层反应结果显示Fe₂O₃[104]可被CO彻底还原成Fe单质, Fe₂O₃[104]释放氧能力强, 反应活性高; 而Fe₂O₃[001]还原到一定程度后反应能垒高, 抑制表面进一步还原, 释放氧能力有限. 最后, 实验结果进一步证明了Fe₂O₃[104]作为载氧体用于化学链燃烧的高反应活性及稳定性.     

生物质气再燃减少流化床N_2O排放的实验研究

以生物质气化气作为再燃燃料,在小型流化床反应器内进行了N2O脱除的实验研究。研究了生物质气化气投入位置、料层高度、再燃燃料比、烟气含氧量和反应温度对N2O排放的影响。结果表明,距布风板200 mm的B喷口较离布风板较近的A喷口(距布风板100 mm)对应的N2O转化率高;反应温度为850℃、按照N2O/N2配置模拟烟气的情况下,B口喷入生物质气量为1%,床料CaO高度为10 mm时N2O接近完全分解;反应温度为850℃,床层高度大于20 mm时,从B口喷入大于0.4%比例的生物质气对应N2O分解率高于95%。     

Density Functional Study of the C Atom Adsorption on the α-Fe2O3 （001） Surface

The adsorption of C atoms on the α-Fe2O3(001) surface was studied based on density function theory(DFT) ,in which the exchange-correlation potential was chosen as the PBE(Perdew,Burke and Ernzerhof) generalized gradient approximation(GGA) with a plane wave basis set. Upon the optimization on different adsorption sites with coverage of 1/20 and 1/5 ML,it was found that the adsorption of C atoms on the α-Fe2O3(001) surface was chemical adsorption. The coverage can affect the adsorption behavior greatly. Under low coverage,the most stable adsorption geometry lied on the bridged site with the adsorption energy of about 3.22 eV;however,under high coverage,it located at the top site with the energy change of 8.79 eV. Strong chemical reaction has occurred between the C and O atoms at this site. The density of states and population analysis showed that the s,p orbitals of C and p orbital of O give the most contribution to the adsorption bonding. During the adsorption process,O atom shares the electrons with C,and C can only affect the outermost and subsurface layers of α-Fe2O3;the third layer can not be affected obviously.     

加压喷动流化床煤部分气化数值模型

本文建立了一个加压喷动流化床煤部分气化的数学模型,根据流场对喷动流化床进行了分区,在喷动区采用类似气力输送流动模型,在周边环行区采用流化床模型。模型中考虑了设备几何特性、运行工况和煤质对煤气化的影响,特别是研究了在喷动流化床中蒸汽、空气与煤之间的比例关系以及系统压力对煤气化的影响。模型计算结果表明,系统压力提高可显著提高煤气化速率,空煤比和汽煤比增加也可提高煤气化速率,但煤气热值降低。     

果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛的机理研究

提出了一种利用果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛(HMF)并联产糠醛(FF)副产物的方法。通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验,研究果糖快速热解的产物分布特性以及温度对HMF生成的影响。结果表明,HMF是果糖低温快速热解的最主要产物,在350 ℃下可获得最大产率,在250 ℃下可获得最高纯度,相对峰面积含量高达81.2%。此外,通过密度泛函理论计算,研究果糖热解形成HMF的五条可能反应途径。计算结果表明,果糖热解形成HMF的能量最优途径为路径1,即果糖首先发生C2位羟基与C1位氢的脱水,再发生C3位羟基与C1位羟基氢的脱水,最后发生C4位羟基与C5位氢的脱水而形成HMF。     

改性SCR催化剂对Hg0催化氧化性能的研究

采用一系列金属氧化物对商用SCR催化剂进行掺杂改性,筛选出最优Ce掺杂SCR催化剂,模拟实际烟气组分,考察了Ce改性催化剂对烟气中Hg⁰氧化的影响。实验结果表明,Ce掺杂比例适当可显著提高其催化活性,Ce最佳负载量为9%时,Hg⁰的催化氧化效率比未掺杂SCR催化剂提高近40%,BET和XRD也显示,CeO₂在催化剂表面分散程度较好,未出现聚集现象。烟气工况对Hg⁰的催化氧化具有重要影响,其中,烟气组分HCl显著促进了Ce改性催化剂对Hg⁰的氧化,在一定温度范围内,Hg⁰的氧化效率随着温度升高而增加,在最佳空速、温度和烟气组分浓度时,Hg⁰的催化氧化效率可达95.11%。此外,掺杂CeO₂之后SCR催化剂的脱硝性能并未受到影响。     

磷酸丙酮法木质纤维素预处理中木质素的分离与表征

在木质纤维素制取乙醇过程中,合理高效地分离出木质素并加以利用,可以提升纤维乙醇整体工艺的经济性。 以杨木粉为原料,从木质素产率和改性程度的角度出发,分析对比了3种预处理方法所提取的木质素。 结果表明,磷酸丙酮法所得木质素产率达到15%~25%,碱法蒸煮法和有机溶剂所得木质素仅占到9.58%和13.47%。 红外吸收光谱结果表明,磷酸丙酮木质素在1608、1507和1463 cm-1等处具有相对最强的吸收信号,在1650 cm-1处也有共轭羰基吸收峰,因此磷酸丙酮木质素的改性程度相对较小,核磁共振氢谱表征也同时验证了这一结果,这种木质素适于进一步的开发利用。 低压常温下的磷酸丙酮预处理方法可以有效提升纤维乙醇工艺的经济性。     

流态化吸收式垃圾焚烧烟气净化试验研究

本文描述了城市生活垃圾与煤混烧后烟气利用流态化吸收式净化装置净化的试验研究结果。当吸收剂为石灰石浆液，浆液浓度１％，循环倍率为３，喷射速度为５～１５ ｍ／ｓ；鼓泡管插入深度１４０ ｍｍ时，流态化吸收式垃圾焚烧烟气净化装置的脱硫效率大于９０％，脱硝效率为２０～３０％之间，脱氯效率大于８０％，除尘效率大于９９％，重金属净化效率大于９８．６％，二恶英净化效率９９．３５％。