流化床中生物质热解气化的模型研究

对水蒸汽和氮气流化条件下，流化床内生物质热解气化生成的纯煤气产率及低位热值随反应温度的变化特性进行了研究。在五种生物质原料实验数据的基础上，进一步研究了流化床内生物质热解气化生成气体产物的反应动力学模型，得到了纯煤气产率和热值的计算公式，并推荐了循环流化床条件下生物质热解的计算方法。     

生活垃圾流化床热处置中重金属迁移分布研究

在流化床实验装置上研究模拟生活垃圾热解、气化、焚烧等热处置过程中重金属Cd、Pb、Zn及Cu的迁移转化,分析氧化还原气氛及温度对重金属挥发特性的影响。结果表明,高温及还原性条件促进了Cd、Pb及Zn的挥发;而氧化性气氛有利于Cu的迁移。热力学平衡模拟结果表明,金属在氧化和还原气氛下的转化途径不同。在还原性气氛下,金属主要以元素态单质或硫化物的形式存在,其熔沸点高低决定了金属挥发程度。反之,CuCl_3等氯化物的生成促进了Cu在氧化性气氛下的挥发。金属基反应在氧化性气氛下得到加强,提高了Cd、Pb及Zn向气相产物转化的起始温度。进一步考察重金属在不同组分的分布及富集规律,大部分以气相形式挥发的重金属易在降温过程中冷凝并富集于飞灰。气流夹带亦是导致重金属迁移的重要原因,流化床的高气速特性对重金属分布有显著影响。     

循环流化床煤气化炉灰渣的组成结构特征与热转化性能

通过工业分析、元素分析和傅里叶红外光谱测试基于循环流化床的新疆准东煤(ZDC)气化灰渣(FA：飞灰;BA：底渣),获得灰渣的基本性质和官能团种类。结果显示,BA的灰分含量高达99.30%,而FA的固定碳和碳元素含量较高,分别为69.30%和73.78%。进一步采用Raman、XRPES和SEM表征ZDC和FA的碳质形式和表面形貌,利用TG-DTG技术考察ZDC和FA的热解、燃烧和气化反应特性。XRPES结果显示,FA表面C元素含量为89.42%,主要以>C-C<和>C-H的形式存在,而O元素主要以>C=O的形式存在。碱土金属Ca与上述涉碳官能团结合,导致FA无序程度较高。SEM观察到熔融矿物质球形颗粒附着和镶嵌在FA表面和孔道中,导致表面粗糙多孔。热转化特性显示,FA的热解和燃烧最大失重速率峰温度均较ZDC明显升高,表明FA的热解和燃烧性能降低。然而,FA的100%碳转化率所用气化时间仅为ZDC的一半,气化性能显著提高,原因在于FA具有发达的孔道结构、较多的无定形碳及丰富的活性位点,强化了气化剂CO₂的扩散过程。因此,FA可直接回收用作循环...     

热响应性磁性复合微粒的制备及性质

滴定水解法制备的Fe3O4磁流体,与单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和α-甲基丙烯酸(MAA),在一定的条件下沉降聚合,制备了Fe3O4/P(NIPAM-MAA)复合微粒.对其形态及性能进行研究表明,复合微粒呈现核壳结构的规则球形,溶胀态和收缩态的平均粒径分别为334.7nm和141.5nm.复合颗粒中的Fe3O4颗粒质量分数为1.9%,当外磁场为104Oe时,复合微粒的饱和磁化强度(Ms)为0.6306emu/g.分散在水溶液中的复合微粒在30℃～36℃之间发生了体积相转变,表现出温度敏感性.在低pH溶液中的体积相转变十分显著,随pH逐渐增大,其体积相转变温度(VPTT)显示向高温迁移.     

安全电池:内置热响应高分子开关材料

正安全电池长期以来备受关注。人们在追求高质量、经久耐用电池的同时,也希望能够提升电池的安全系数,对高温、漏电等进行快速响应。主要的方法有:在电池中增加分隔膜、热挡板或利用非易燃的固态电解质1,2。这些或者对电池性能产生极大的影响,或者电池受损不能可逆控制电池的安全运行。斯坦福大学鲍哲南教授和崔屹教授课题组最近开发出一种新型热响应高分子复合材料3,它用于锂离子电池集流体时,可以智能的控制电池     

CaO伴随生物质热裂解制油同时脱氧的小型流化床实验研究

在小型流化床反应器中,对CaO伴随生物质快速热裂解制油过程中的直接脱氧效果进行了研究。当反应温度为520℃、载气流量8000L/h时,在纯白松粉末和CaO伴随条件下分别制出了生物油样品。实验结果表明,当采用纯白松与CaO/白松质量比分别为1、2、4时,生物油样品中有机组分的含氧量依次为39.38%、39.15%、39.04%和32.29%;在CaO/白松质量比为4时,生物油有机组分含氧量的下降幅度达18.0%（相对变化）。GC-MS分析结果表明,CaO加入后左旋葡聚糖和甲酸、乙酸等高含氧量物质相对含量明显下降,证实了CaO伴随生物质热裂解过程中“富氧中间体”固氧路径的存在;与此同时,糠醛类等主要来源于脱水反应的产物相对含量上升,说明CaO的加入也促进了脱水反应的发生。     

双重热响应离子凝胶的构筑及相行为研究

传统热响应凝胶体系受限于响应机制单一以及响应温度可调性差等问题,难以满足复杂场景中对智能凝胶材料的需求.本文中提出了一种构筑双重热响应离子凝胶的简易策略,通过将改性的半晶型聚乙二醇(PEG)在离子液体(IL)中交联聚合,成功制备出兼具上临界互溶温度(UCST)以及下临界互溶温度(LCST)相行为的双重热响应离子凝胶.其中离子凝胶的UCST相行为基于PEG结晶熔融;而LCST相行为则是由温度影响PEG与IL之间的氢键变化所产生.此外,通过改变高分子含量、聚合物链长和离子液体中阳离子侧链长度,可以实现离子凝胶2种机制下热响应温度的大范围连续调控.同时离子凝胶的热响应相转变伴随着多种物化性质的变化,如光学透过率、机械强度(3.6～0.1 MPa)以及离子电导率.离子凝胶的上述特性使其在智能显示、可穿戴设备以及柔性传感器等领域发挥重要应用.     

阳离子表面活性剂和有机酸混合水溶液的热响应特性

用稳态和动态流变学方法研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和有机酸3-甲基水杨酸(3MS)的混合水溶液随浓度和温度变化的流变特性。在加热过程中混合溶液呈现三种不同类型的温度响应。其中最有趣的是,当3MS的浓度在80与100 mmol·kg^-1之间时,有浅蓝色的稀溶液出现。随着温度的升高,样品由浅蓝色溶液转化成透明的粘弹性溶液,同时聚集态从囊泡转变成长的蠕虫状胶束,且开始转化的温度随溶液中3MS浓度的增加而升高。利用流变温度扫描和电导率测定对此转变进行了验证。定性解释这个转化是因为在高温下吸附的3MS分子从囊泡上解吸被溶解到水相中。     

Hofmeister离子对水溶液中热响应聚合物的局域环境的影响

The Hofmeister ion effect is a very interesting but elusive phenomenon, the importance of which is revealed in self-assembly, ion recognition, and protein folding regulation. With an increasing number of studies suggesting that interactions between ions and solutes play a role in the Hofmeister ion effect, the nature of the Hofmeister phenomenon becomes more debatable. Yet, it is not clear whether the Hofmeister ion effect is a local effect or bulk effect that can reach beyond many hydration shells, where specific interactions between ions and solutes play key roles. In order to further explore this, we applied proton nuclear magnetic resonance (¹H-NMR) spectroscopy to study the effects of specific ions on the local environment around N, N-dimethylpropionamide (NDA) and N-isopropylisobutyramide (NPA), which are the model compounds for poly(2-ethyl-2-oxazoline) and poly(N-isopropylacrylamide), respectively. These polymers are important bio-engineering materials that possess thermoresponsive properties and are also subject to specific ion effects. By correlating the changes in chemical shifts of the two methyl groups on either side of the amide bond, it was found that the Hofmeister ion effects on NPA were more anisotropic than on NDA, and that the cationic effects were more anisotropic than the anionic effects on NPA. These results indicated that the effects of specific ions were almost identical for all methyl groups of NDA. On the other hand, NPA is a larger molecule; thus, not all of its methyl groups were subjected to the specific ion effects to the same extent. The calculation of the electrostatic potential surfaces of NDA and NPA suggested that these observations on the Hofmeister ion effects might be due to steric hindrance, and that the observations on the cationic effects might be due to the interactions between cations and NPA being stronger than the interactions between anions and NPA. This would explain why the highly charged cations caused a significant anisotropicity. Additionally, we found that the chemical shift of the water protons (Δδ_H2O) of conventional kosmotropic anions was larger than zero, which suggested a stronger HB and more charge transfer between water and these anions. The Δδ_H2O of conventional chaotropic anions was less than zero. Despite the different solutes, the results were indifferent in both NDA and NPA solutions. Surprisingly, the Δδ_H2O of Cl^- at concentrations lower than 1 mol∙L^-1 was zero, thus becoming the benchmark between chaotropes and kosmotropes. These results suggested a quantitative measurement of kosmotropicity/chaotropicity, where the anion would be kosmotropic if its Δδ_H2O were higher than that of Cl^- and chaotropic for the opposing condition. Moreover, the results showed that the effects of the cations on the water structure were minimal, which was consistent with minimal charge transfer between the cations and water. The overall results of this study suggest that the Hofmeister ion effect is a global effect, while local interactions of ions with solutes also play a key role.     

热磁双重响应性载药微囊的制备及其性能研究

采用LbL模板技术,将天然聚电解质壳聚糖CS和海藻酸钠ALG、磁性纳米颗粒Fe3O4或带负电荷或双亲性磷脂在单分散胶体表面进行组装,制备了一种具有热磁双重响应性的新型载药微囊.通过透射电镜、激光共聚焦显微镜、zeta-电位分析仪、紫外分光光度计等对微囊结构及载药、释药性能进行了表征.实验结果表明:微囊的载药量最高可达到22.40%,且具有磁导向作用.微囊外层组装具有热敏性质的磷脂层能有效地克服壳聚糖/海藻酸钠微囊通透性大而导致在较低温(正常生理环境)的输送过程中药物泄漏问题,而在较高温条件下又可使药物迅速释放,从而实现药物的可控释放.     

气致、热致响应铂配合物发光薄膜的制备

以具有环境响应特性的蒎烯功能化Pt(C^N^N)(Dmpi)配合物(C^N^N=6-苯基-2,2-联吡啶,Dmpi=2,6-二甲基苯基异腈)为活性材料,将其掺杂到不同的高分子聚合物中,制备了一系列发光薄膜.研究了这些薄膜在不同溶剂蒸汽暴露及加热条件下的发光性能变化,并考察了气致和热致响应前后的紫外和红外光谱.以聚(甲基丙烯酸甲脂)为基底的薄膜对溶剂蒸汽较为敏感,其暴露在二氯甲烷蒸汽后,表现出有趣的可逆发光行为.以羟丙基纤维素薄膜和聚(甲基丙烯酸甲脂)为基底的薄膜在加热后都观察到明显的发光增强现象.     

含吡咯烷酮基的衣康酸酯聚合物及其水凝胶的热响应性

含吡咯烷酮基的衣康酸酯聚合物及其水凝胶的热响应性潘怀忠阎雁唐莉吴志强李福绵（北京大学化学学院北京１００８７１）关键词衣康酸 １ （２ Ｎ （２ 吡咯烷酮） 乙）酯 ４ 甲酯，温敏水凝胶，转变温度，溶胀比近年来，对智能型水凝胶方面的研究已成为功能高分...     

微型流化床与热重测定煤焦-CO2气化反应动力学的对比研究

对微型流化床反应分析仪(MFBRA)和热重分析仪(TGA)测定煤焦与CO₂的等温气化反应动力学进行了比较.在最小化气体扩散影响的条件下,半焦在MFBRA中的气化反应速率比TGA中大,且在转化率为0.15时有最大值.缩核模型能很好地描述半焦的气化行为.在760~1 000 ℃,半焦气化分两个阶段:在低温段,利用MFBRA和TGA求取的反应活化能基本相同,验证了MFBRA在求取反应动力学数据方面的有效性和可靠性;在高温段,MFBRA测定的反应活化能较大,说明其受扩散的抑制作用较小.相同温度下通过MFBRA求取的效率因子明显较大,这同其较快的反应速率相一致.上述差异充分说明了反应器类型对测试的(表观)反应动力学有显著影响.     

用纯化合物确定热重质谱联用质谱CO2响应因子

利用纯化合物KHCO3的热分解,测定了热重质谱联用系统用于质谱定量CO2的响应因子,考察了载气流速、升温速率和试样量等热重操作条件对响应因子定量的影响;在限定的线性条件下,用该响应因子进行的定量结果与理论计算之间的误差在3％-5％之间。     

热响应纳米金球作为非共价药物载体合成及性质研究

以聚N-异丙基丙烯酰胺接枝的聚酰胺作为稳定剂,以纯水作为溶剂,采用原位合成的方法合成了具有可调光热响应行为、智能响应释药行为的有机无机杂化金纳米粒,并以TEM、紫外-可见分光光度计测定其在不同温度下分别对金核的粒径和表面等离子吸收峰的影响,采用1H-NMR,IR对上述聚合物做了表征.通过紫外-可见光分光光度计测定了不同组样品的低临界溶胀/溶解温度(LCST)值,发现不同组样品LCST有一定差别,通过激光照射测定了样品的体外光热响应性能.选用难溶性吲哚美辛作为模型药物,考察了各组样品的载药释药行为.实验研究结果表明,聚N-异丙基丙烯酰胺接枝的聚酰胺修饰的金纳米粒较单独的聚合物N-聚异丙基丙烯酰胺更适宜作为多功能药物载体:具有更接近人体生理温度的LCST值,并且具有随温度变化而发生变化的光热响应性质及温度响应的药物释放行为.因此它在难溶性药物的控制释药、光热肿瘤消融领域具有较为广阔的应用前景.     

木屑在鼓泡流化床和循环流化床中气化特性的对比研究

对木屑在内径分别为0.3m×0.3m的鼓泡流化床气化炉（BFBG）和内径0.4m的循环流化床气化炉(CFBG)中的气化特征进行了对比,重点考察了当量比对生物质气化特性的影响。实验结果表明,在相同当量比下,由于CFBG操作气速明显高于BFBG,床内强烈的气固传热传质,使得CFBG可以获得较高的热解速率,同时可以使 CFBG在较高温度下运行。较高的运行温度不仅有利于二次裂解气化反应,使可燃气体质量明显好于BFBG,同时也减少了燃气中焦油的量。在较低气化当量比下(ER≤0.28),CFBG比BFBG可以获得更高的气体产率、碳转化率和气体效率;在较高当量比下,(ER＞0.28),CFBG和BFBG的气体产率、碳转化率和气体效率则相差不大。     

流化床射流区的颗粒分离

研究了气体垂直射流喷入流化床时待分离物料玻璃珠从喷口排出的稳定分离过程及各参数对初始分离速度U_(IJ)的影响,其经验式为U_(IJ)=1.334U_t.e~(0.1171H)_0C_b~(0.0894)考察了射流区的几何结构对床层流动特性与分离过程的影响,提出用结构流动参数C_5作为选取射流区台理几何结构的重要判据。发现了在粗颗粒射流流亿床中加入一定量的细粒组份将有利于形成射流区的稳定颗粒分离过程。     

Hofmeister离子对水溶液中热响应聚合物的局域环境的影响（英文）

Hofmeister离子效应的机制仍然未知。为了进一步探索,我们应用质子核磁共振(1H-NMR)波谱研究了特定离子对聚(2-乙基-2-恶唑啉)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)的模型化合物N,N-二甲基丙酰胺(NDA)和N-异丙基异丁酰胺(NPA)水溶液的局域环境的影响。这些聚合物具有热响应性质,是重要的生物工程材料,也受到特异离子效应影响。通过将酰胺键两侧的两个甲基的化学位移的变化相关联,发现对于所有NDA的甲基,特异离子的作用几乎相同。然而,NPA是一个较大的分子,我们发现并不是所有的甲基具有相同程度的特异离子效应。这项研究的结果表明,霍夫梅斯特离子效应可能主要是一种全局效应,而离子与溶质的局部相互作用也起了关键作用。     

煤在流化床中的热解

采用小型流化床热解装置对神木煤流化床浓相段热解产物在稀相段的二次反应进行了研究。流化床浓相段温度为６００℃，稀相段温度为５８０－１０００℃，气体在稀相段的停留时间为０．０７－１２ｓ。实验得到了稀相段温度及停留时间对气相产物组成的影响规律，并对称相段气相产物生成反应进行了动力学关联，得到了相应动力学参数。