垃圾衍生燃料等温快速热解和燃烧反应特性

利用热天平和管式炉对RDF(Refuse Derived Fuel)等温快速热解和燃烧反应特性进行了研究。实验发现，在等温快速升温的条件下，RDF热解和燃烧的反应速率都非常快，从受热开始到反应结束需60 s～80 s;从开始失重到完成反应为20 s。RDF热解和燃烧热重反应曲线非常类似，都只有一个反应失重区;RDF组成对其燃烧和热解反应性有重要影响，含有橡胶的RDF的热解和燃烧反应速率较小。在650 ℃～800 ℃RDF快速热解产物中气、液产物的产率可达80%～90%，而固体产物的产率只有10%～20%，热解气体的热值为20kJ/m3，RDF较适合进行热解处理。     

矿化垃圾衍生燃料热解过程HCl与H_2S析出规律

采用热重红外质谱联用法(TG-FTIR-MS)和水平管式热解炉/化学吸收法,对比研究了矿化垃圾(ARDF)和常规垃圾(NRDF)衍生燃料热解过程腐蚀性气体(HCl和H_2S)的析出特性,分析了热解温度及热解类型对析出行为的影响并对热解固相产物腐蚀性元素的赋存特点进行了考察。结果表明,慢速热解过程,两者腐蚀性气体的析出特征温度区间相似,均分为两段,HCl析出区间为200-400和420-500℃,H_2S析出区间为230-370和380-670℃,而ARDF表现为较低的HCl和H_2S析出率;快速热解过程,两者腐蚀性气体的析出受热解温度影响较大,且规律有所差别:随热解温度的升高,HCl析出率呈S型变化(先高后低再高),而H_2S析出率呈正相关,均在850℃达到峰值,其中,HCl析出率分别为48.8%(ARDF)和29.4%(NRDF),H_2S析出率分别为6.8%(ARDF)和44.6%(NRDF)。因腐蚀性气体差异性的析出规律,两类垃圾热解固相产物腐蚀性元素的赋存与热解温度相关,ARDF的Cl和S元素最高赋存率分别可达59.4%(450℃)和84.3%(750℃),而NRDF的Cl和S元素最高赋存率分别仅为36.7%(850℃)和15.2%(650℃)。说明在合适的热解条件下,相比NRDF,ARDF腐蚀性元素不易释放,倾向于固相赋存,此为不同垃圾衍生燃料的热利用提供了一定依据和参考。     

城市生活垃圾低温热解产气特性的实验研究

用直径200 mm的外热式固定床反应器,以城市生活垃圾中9种典型成分的混合物为实验物料,在300 ℃～700 ℃对其进行了低温热解的实验研究。结果表明,在其他条件相同的情况下,随着热解温度的提高,热解反应所需时间缩短;热解气的总产率、最大瞬时产率均增加;热解气的各成分随温度的升高呈现出不同的变化趋势;热解气的热值在600 ℃达到最大值,为15.13 MJ/m3,可满足民用燃气的要求。     

城市生活垃圾典型有机组分混合热解特性的研究

利用自行设计的较大物量(约10 g)的热重分析装置对城市生活垃圾典型有机组分（纸屑、木屑、织物、塑料、橡胶、厨余）的混合热解特性进行了实验研究，并用最小二乘法计算得到由若干平行反应组成的热解反应动力学模型，实验结果与模型计算结果吻合较好。在此基础上对城市生活垃圾典型有机组分混合热解中的交互影响和非线性规律进行了分析。结果表明，城市生活垃圾典型有机组分混合热解动力学模型由2个～4个平行反应组成；混合热解中有反应发生合并的现象；热效应和组分比例对混合物综合热解特性有显著影响。     

垃圾衍生燃料热解半焦气化过程中HCl与H2S析出规律

通过水平管式气化炉和化学吸收法,对比研究了矿化垃圾热解半焦（ARC）和常规垃圾热解半焦（NRC）在水蒸气和CO₂气化过程中腐蚀性气体（HCl和H₂S）的析出特性,考察了气化温度、气化介质类型和流量对腐蚀性气体析出特性的影响。当气化温度升至950℃,ARC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为66.1%、100%和74.9%,而其在CO₂气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为77.8%、100%和2.9%;NRC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为98.8%、100%和53.7%,而其在CO₂气化过程中的碳气化率、HCl和H₂S产率分别为100%、96.2%和10.3%。以NRC为原料,考察了水蒸气和CO₂流量对其HCl和CO₂析出特性的影响。NRC的HCl和H₂S产率均随水蒸气流量增加而增加,但当水碳比大于等于3.3时,其促进作用不再明显。NRC的HCl产率随CO₂流量的增加而增加,而H₂S产率随CO₂流量的增加而减小。     

TGA技术研究城市生活垃圾燃烧特性

采用TGA（热解重量分析法）技术,考察了山西省晋城市区生活垃圾不同组分的着火及燃烧特性,实验室出了原生垃圾中不同组分（包括废塑料类,废纸类,废弃织物类,植物类,厨余类和细粒类）垃圾的TG／DTG曲线,着火温度及其它燃烧特征参数,通过对TG／DTG曲线,着火温度及燃烧特征参数的分析,首次提出了一种在TGA技术中确定着火温度的新方法,给出上述不同垃圾组分的开始热分解温度,着火温度,燃尽温度以及平均燃烧速率等重要参数,并对各种垃圾的着火及燃烧特性进行了对比研究,为垃圾焚烧工业化应用提供了基础数据。     

烘焙预处理对稻壳燃料品质及热解特性的调控机制研究

研究493–573 K惰性烘焙和有氧烘焙对稻壳元素构成、组分分布、芳香结构、孔隙结构、热解特性和反应动力学的影响规律。结果表明,烘焙温度对生物质燃料品质影响最为明显,氧化剂的加入可以增加生物质燃料品质对温度变化的敏感性。烘焙温度的升高促使生物质中含氧结构逐渐解离,当烘焙条件为573 K的烟气气氛时,样品的H/C和O/C比明显降低(0.188和0.259)。多种氧化剂能够协同调控生物质的官能团结构、活性芳香结构和孔隙结构,温度的升高促使稻壳中羟基减少、活性芳香结构占比逐渐降低和轻质挥发分的解离,在573 K烟气烘焙后活性结构占比达到最小值1.79、比表面积达到最大值295.78 m²/g。稻壳的热解动力学参数可以通过Coats-Redfern近似函数求解,烘焙可以有效提高生物质发生热解的温度和活化能(14.84→28.82 kJ/mol)。相较于惰性气氛和贫氧气氛,烟气气氛能够更加节能、高效地提高生物质的燃料品质和存储稳定性。     

餐饮垃圾热解制取生物燃油的实验研究

主要研究温度、餐饮垃圾种类以及催化剂对餐饮垃圾热解所制生物燃油的产率和品质的影响。结果表明,猪肉和米饭的最佳产油温度均为410℃,白菜的最佳产油温度为450℃。米饭、白菜、猪肉的产油率分别为45.02%、25.60%、71.26%。采用氧弹热量计对其热值进行测定,米饭和白菜热解油的高位热值较低,分别为18.30MJ/kg和17.49MJ/kg;而猪肉热解油的高位热值为36.57 MJ/kg, 并且黏稠度较高。催化剂Co-MCM-41的催化效果明显,使餐饮垃圾的产油率由41.99%提高到66.30%,同时使热解油中的含氧化合物明显降低,而烷烃类和烯烃类的含量明显增加,高位热值由30.30MJ/kg提高到32.74MJ/kg。通过物理吸附仪对新制备的和使用一次后再生的催化剂Co-MCM-41进行表征,结果表明,催化剂Co-MCM-41再生后孔容、孔径和比表面积变化不大,性质基本不变,活性依然存在。
     

木质纤维类生活垃圾热解过程矿物质和碳结构的演化规律

使用水平管式炉,在不同热解温度(500~1 000 ℃)条件下对废纸屑和樟树叶两种木质纤维类生活垃圾进行了热解实验,分别采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱研究了样品所含矿物质和碳结构随热解温度的变化。结果表明,废纸屑和樟树叶含有的主要矿物分别为方解石和草酸钙,在500 ℃之前草酸钙全部转化为方解石,焦样中的方解石在800 ℃以后逐渐分解并形成生石灰。拉曼光谱对生活垃圾焦的碳结构变化非常敏感,低温热解时生活垃圾的大分子结构发生缩合和解聚,产生了孤立sp²碳原子,导致峰参数D1峰半高宽和峰面积比值I_D1/I_G逐渐增大;高温热解时晶体sp²碳原子增多,导致D1峰半高宽和I_D1/I_G逐渐减小。焦样的碳结构有序度随热解温度升高先降低后提高。     

垃圾焚烧炉飞灰中二噁英的分布特性

采用高分辨色谱/低分辨质谱联机分析了不同炉型垃圾焚烧炉布袋除尘器飞灰中的二噁英分布特性。结果表明，燃料组成及飞灰中氯含量对飞灰中二噁英的浓度均有影响。飞灰中氯含量与灰中的二噁英含量成正比关系。尽管飞灰中含有大量重金属，但与飞灰中二噁英的含量并不存在显著的关系。流化床炉与炉排炉布袋除尘器飞灰中二噁英同系物分布特性不同。飞灰中二噁英的主要同系物是1,2,3,4,6,7,8-HpCDD(heptachlorinated dibenzo-p-dioxin)，1,2,3,4,6,7,8-HpCDF(heptachlorinated dibenzofuran)和OCDD(octachlorinated dibenzo-p-dioxin)，PCDFs(polychlorinated dibenzofurans)，TEQ (toxic equivalence quantity)高于PCDDs含量。初步研究表明，炉排炉飞灰中二噁英总量及毒性当量（TEQ）大于流化床炉飞灰。     

白云石和灰石灰对废轮胎热解产物的影响

据估计 ,美国每年有大约 2亿 5千万条废轮胎[1] ,中国约有 1亿条 ,香港约有 10 0万条。如何处理这样大量的废轮胎引起了一系列的环境与经济问题。目前 ,世界各国较常用的废轮胎处理方式可分为堆置和填埋、资源回收后的原型利用及粉碎再利用、作为能源利用的燃烧、热解及气化等。国内外虽然对废轮胎热解技术进行了一些研究[2～ 5] ,但以产气为目的的研究尚未被成功应用。废轮胎具有高挥发组份与低灰份等优点 ,产生的气体燃料可以贮存、运输又可方便地应用于锅炉或其它各种形式的燃烧器 ,而无需对现有设备进行改装。所以废轮胎气化技术是有效…     

脱除柴油里碱性氮固相配位萃取剂的制备及其性能研究

根据Lewis酸碱理论制备了苯乙烯磺化金属阳离子型树脂。以该树脂吸附柴油里碱性氮的吸附量为考察指标,选定Sr2 型阳离子树脂为最佳萃取剂,并对Sr2 型阳离子树脂吸附性能进行了详细研究。在最佳吸附温度为25℃,8h就达吸附平衡实验条件下,此树脂静态饱和吸附量达9.10mg/g,吸附速率常数为9.28×10-5/s,主要受液膜扩散控制,树脂的物理结构对其吸附性能有很大的影响。     

四苯基卟啉制法的改进

传统合成四苯基卟啉(简称H_2TPP)的方法是将吡咯与等摩尔苯甲醛在丙酸中进行回流,产率仅20%,制得的H_2TPP中含3%～10%四苯基二氢卟啉(简称TPC),分离十分因难。 本文报道以丙酸为主的混合溶剂,并用亚硫酰氯代替过去采用的,毒性大的2,3-二氯-5,6-二氰苯醌作氧化剂进行氧化处理。H_2TTP产率达60%以上,纯化物收率38%。     

磺化聚醚醚酮与壳聚糖共混制备直接甲醇燃料电池用质子交换膜

给出了不同磺化度下的磺化聚醚醚酮(SPEEK)用作质子交换膜的一系列性能,另外提出了一种新型的酸碱共混质子交换膜,其中,磺化聚醚醚酮和壳聚糖分别被选为酸性、碱性高分子电解质,并对所制备的质子交换膜的相关性能如质子传导性,甲醇渗透性,吸水率以及膜溶胀性、热稳定性等进行了表征,结果表明此种新型复合膜尽管在质子传导性能方面有所下降,阻醇性能改变不大,但是膜溶胀性和吸水率方面有了较大的改善.磺化度为71.4%的SPEEK与壳聚糖以5∶1摩尔比共混制备的质子交换膜,其性质可以与商品化的Nafion 117相媲美,有望在甲醇燃料电池中得到应用.     

PREPARATION AND PROPERTIES OF SPAES-TiO_2 HYBRID MEMBRANES FOR DIRECT METHANOL FUEL CELL

Sulfonated poly(arylene ether sulfone)(SPAES) copolymer with degree of sulfonation of 1.0 was synthesized and characterized.A series of SPAES-TiO_2 hybrid membranes with various contents of nano-sized TiO_2 particles were prepared and characterized through sol-gel reactions.Scanning electron microscopy(SEM) images indicated the TiO_2 particles were well dispersed within polymer matrix.These composite membranes were evaluated for proton exchange membranes(PEMs) in direct methanol fuel cell(DMFC).These mem...     

燃料馏分油气－液相平衡常数的测定与关联

实沸点蒸馏原油获得燃料馏分油。采用拟静态法测定不同沸程的22种燃料馏分油在系列温度下的泡点蒸气压，用Antoine方程关联蒸气压与温度的关系。在泡点压力分别为10 kPa、30 kPa、50 kPa、80 kPa和101.325 kPa时，按虚拟组分处理法计算了燃料宽馏分油中各虚拟组分的气-液相平衡常数，关联了气-液相平衡常数与虚拟组分的沸点以及相平衡温度、压力的关系，得到的表达式可以计算常压沸点范围在348.15 K至623.15 K间燃料宽馏分油的气-液相平衡常数，经180个数据点回归检验，平均误差为4.5%。     

复合型胺基吸附纤维及其对二氧化碳的吸附性能

将聚乙撑亚胺固化在玻璃纤维上,制得胺基吸附纤维.系统考察了不同原料比例下该吸附纤维的化学结构性能、热稳定性能及交换容量,测定了该吸附纤维的吸水率,在饱和水蒸汽和干燥条件下对CO2的吸附性能,以及作为CO2气体吸附材料的重复使用及再生性能.研究表明,适当的交联剂用量可使该吸附纤维250℃左右仍保持热稳定.该吸附纤维具有较高的交换容量,最高可达到3mmol/g以上;在饱和水蒸汽环境中,该吸附纤维对二氧化碳的吸附量可达20wt%以上,但吸附量随着交联程度的提高而减低.该吸附纤维具有良好的重复使用及再生性能,经再生使用后,吸附纤维对湿态CO2的吸附量变化不大.     

磺化聚芳醚酮砜/聚吡咯复合型直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备与性能研究

以高磺化度的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)和吡咯(Py)为原料,通过原位聚合的方法制备了含有不同吡咯含量的SPAEKS/PPy复合膜.红外谱图表明SPAEKS聚合物中的磺酸基团与聚吡咯(PPy)中的亚氨基基团之间形成了强烈的相互作用.扫描电镜照片显示PPy能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,没有发生团聚现象.通过对复合膜的性能测试发现PPy的引入提高了复合膜的热稳定性,降低了复合膜的吸水率,改善了其水溶胀性.同时膜中水的脱附系数下降,提高了膜的保水能力.SPAEKS/PPy-3复合膜的甲醇渗透系数达到了1.18×10-7cm2/s,明显低于纯SPAEKS膜的8.52×10-7cm2/s,而其质子传导率虽有所降低,但在25℃和80℃仍然分别达到了0.039S/cm和0.061S/cm,能够满足质子交换膜对质子传导率的要求.研究结果表明,聚吡咯与SPAEKS中磺酸基的摩尔比为0.99的复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用.