固体添加剂对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发特性的影响

在研究垃圾与污泥掺烧后焚烧飞灰中重金属浸出特征的基础上,重点研究了飞灰在1 000 ℃条件下高温处置过程中重金属(Cu、Zn 、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性及添加剂(CaO、Al₂O₃、SiO₂、高岭土、粉煤灰)对重金属转化与挥发特性的影响。研究结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb、Mn含量较高,Ni的含量较低,而毒性较大的Cd达到29.4 mg/kg。浸出液中七种金属都满足危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996),并且重金属的浸出浓度受浸取时间及浸取液pH值影响较大。在同样的高温处置条件下,焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别。其中,Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率小于30%。综合来看,飞灰中重金属的挥发性大小依次为Pb>Cd>Zn>Cu。飞灰中添加Al₂O₃和高岭土可以抑制Cd的挥发,添加Al₂O₃后Pb的挥发率有所减少,添加SiO₂、CaO、高岭土、粉煤灰均使Zn的挥发率降低,而对Cu的挥发率没有抑制作用,这与飞灰中高Cl含量及各痕量元素化合物对固体添加剂活性位选择性的竞争吸附有关。     

有机固废燃烧/气化过程As、Pb释放特性及热力学研究

在固定床反应器上,研究了不同种类有机固废在800-1100℃不同温度下燃烧/气化过程As、Pb的释放特性以及灰的组成成分,探究了CaO、SiO₂、Al₂O₃对气化过程中重金属As、Pb迁移转化的影响。结果表明,有机固废气化过程As、Pb的释放率整体上随温度升高而升高,且气化过程As、Pb的释放率明显低于燃烧;灰产率随温度升高而降低,灰中主要含有CaO、Al₂O₃和SiO₂;热力学研究表明,在高温下气化过程主要生成气态As和Pb,而燃烧过程则会生成大量的As₂O₃和PbO,As和Pb的单质沸点相比氧化物更高,因此,气化过程As、Pb的释放率比燃烧过程要低;在900℃以下CaO、SiO₂、Al₂O₃会与As、Pb反应生成Ca₃(AsO₄)₂、Ca₂PbO_4...     

丙烷在Ce-Fe/Al2O3/cordierite上选择性催化还原NO

利用凝胶溶胶法和浸渍法制备了Ce-Fe/Al₂O₃/cordierite催化剂,实验研究了其催化丙烷选择性还原NO的特性。结果表明,当铈的负载量从1%增加至5%时,Ce-Fe/Al₂O₃/cordierite的C₃H₈-SCR性能先增强后减弱,3.5Ce-Fe/Al₂O₃/cordierite具有最佳的脱硝性能,在有氧条件下,600℃时可实现96.5%的脱硝效率。Ce的加入能够提升Fe/Al₂O₃/cordierite催化剂的抗硫性能。烟气中通入0.02%的SO₂后,3.5Ce-Fe/Al₂O₃/cordierite催化丙烷还原NO的转化率始终维持在93%,而没有经过Ce修饰的Fe/Al₂O₃/cordierite的NO转化率从88%下降为80%左右。利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、H₂-TPR、吡啶吸附红外光谱等手段研究了催化剂的物理化学性质。结果表明,加入助剂铈能与Fe形成了固溶体,增加催化剂表面Lewis酸浓度和氧化还原能力,从而提高了催化丙烷还原NO的性能。过多的铈引入会减少Fe₂O₃结晶体的形成,不利于在C₃H₈-SCR反应中形成NO₂/NO₃^-物种,从而导致NO还原效率下降。     

Pd@SiO2/Al2O3的制备及其催化氧化CO性能评价

从Pd纳米粒子出发制备具有核壳结构的Pd@SiO₂纳米粒子,并将其负载于不同形貌Al₂O₃载体上,制备出具有良好CO催化氧化活性的催化剂。以纳米球形Al₂O₃为载体时,Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂活性优于无核壳结构的Pd/Al₂O₃催化剂。将纳米Pd@SiO₂负载到球形和菱形Al₂O₃上,制备出Pd@SiO₂/Al₂O₃催化剂。结果表明:具有较大比表面积的Al₂O₃载体(球形)有利于Pd@SiO₂的分散,且SiO₂层可以抑制Pd粒子的团聚,能在一定程度上改善催化活性。而较小比表面积的载体(菱形)上出现了Pd@SiO₂的团聚,表现出较低的CO氧化活性,但在降低负载量后,CO氧化活性明显提高。该结果为推动新型热稳定、高效纳米三效催化剂的研发具有一定的启示意义。     

填料型固体酸的制备及其催化性能

用阳极氧化法制备了填料式Al₂O₃-Al载体,经浸渍H₂SO₄后再焙烧制得SO₄^2-/Al₂O₃-Al固体酸催化剂.用SEM,BET,XRD和NH3-TPD等手段对其进行了表征,结果显示,载体Al₂O₃膜为无定形结构,SO₄^2-/Al₂O₃-Al为中等酸强度的固体酸.用乙酸-乙醇酯化催化反应评估了该固体酸的催化性能,显示出催化剂具有较高的催化活性,且稳定性较好.     

Co/Fe/Al2O3/cordierite催化C3H6选择性还原NO的实验研究

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了负载于蜂窝陶瓷上的Co/Fe/Al₂O₃/cordierite催化剂,在陶瓷管流动反应器上对其催化C₃H₆选择性还原NO的性能进行了测试。结果表明,该催化剂表现出最优脱硝性能,在模拟烟气条件下,当反应温度为550 ℃时可实现97%的脱硝效率。Co的引入可显著增强Fe/Al₂O₃/cordierite催化剂抗SO₂和H₂O的能力。在模拟烟气中同时引入0.02% SO₂和3% H₂O后,1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite的脱硝性能受影响甚微,当反应温度高于500 ℃时1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite催化C₃H₆还原NO的效率均可达到90%以上;相比之下,未经Co修饰的催化剂Fe/Al₂O₃/cordierite脱硝性能受到了严重的抑制,在整个反应温度区间（200-700 ℃）内,其催化C₃H₆还原NO的效率最高不足50%。XRD和SEM表征结果表明,经过适量的Co修饰后的1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite表面变得更疏松,且形成了以钴铁和钴铝双金属氧化物为主要成分的球状晶粒。H₂-TPR结果表明,相比于Fe/Al₂O₃/cordierite,1.5Co/Fe/Al₂O₃/cordierite有更好的低温还原性能。Py-FTIR结果表明,Co的引入可使催化剂表面的Lewis酸明显增加,且生成了Brønsted酸。N₂吸附-脱附表征结果表明,Co可增大催化剂的比表面积。     

钾改性氧化铝基羰基硫水解催化剂及其失活机理

天然气、油田伴生气、高炉煤气等化工生产过程中伴生COS气体,不仅会腐蚀管道和毒害催化剂,还会严重污染环境并危害人类健康。COS催化水解反应可在温和条件下高效的将COS脱除,是最具应用前景的COS脱除技术之一。碱金属元素因其具有独特的电子供体性质、表面碱性和静电吸附等特性,常被用作助催化剂以提高Al₂O₃的COS催化水解性能。近年来,以钾为助剂改性的Al₂O₃催化剂(K₂CO₃/Al₂O₃)在COS催化水解反应中得到广泛的应用,但由于负载在Al₂O₃上的K物种的组成复杂,目前研究者对K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解机理的理解仍存在一定的困惑和争议。本论文通过湿法浸渍法合成出一系列钾盐和钠盐改性的Al₂O₃催化剂,并利用各类先进的表征技术对这些催化剂进行分析。活性测试表明,以K₂CO₃、K₂C₂O₄、NaHCO₃、Na₂CO₃和NaC₂O₄改性Al₂O₃催化剂均有助于COS的水解。其中K₂CO₃/Al₂O₃拥有最佳的COS水解性能,连续运行20 h后其COS转化率仍高于~93%,远远优于未改性的Al₂O₃ (~58%)。我们利用原位红外光谱和X射线光电子能谱探明了反应过程中催化剂的化学结构特征,阐明了H₂O分子在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解作用机制。原位红外表明COS在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解过程中形成了硫代碳酸氢盐中间产物。X射线光电子能谱表征证明催化剂的失活主要是因为催化剂表面积累了硫酸盐和单质硫。此外,我们还研究了水蒸气含量对COS水解性能的影响,研究发现,由于H₂O和COS分子在催化剂表面存在竞争吸附,过量的H₂O会引起催化活性的下降。上述研究表明,K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解性能的提高主要是形成了HO-Al-O-K界面活性位。更为重要的是,所制备的催化剂都是在模拟工业工况条件下进行的,这为后续的工业应用提供了宝贵理论指导。本工作为理解助剂钾在Al₂O₃催化剂上COS水解活性的增强提供了新的见解,这为未来设计稳定高效的COS水解催化剂打开了新的发展方向。     

SO42-/ZrO2和SO42-/Al2O3-ZrO2催化剂上的正戊烷反应

研究了添加Al对SO₄^2-/ZrO₂超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和正戊烷反应性能的影响,考察了活化温度、反应温度、Al含量和载Pt对催化剂活性和选择性的影响.SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的酸强度与SO₄^2-/ZrO₂基本相当,但超强酸位比后者多,未载Pt时正戊烷反应活性和稳定性明显高于后者.负载Pt后,正戊烷异构化选择性和稳定性大大提高,但Pt/SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的反应活性与Pt/SO₄^2-/ZrO₂相近,Al的促进作用不明显.     

C5~C7烃类组分在Al2O3毛细管色谱柱上的分离及应用

详细研究了54种常见的C₅~C₇烃类组分在S型、KCl型和M型3种类型Al₂O₃毛细管色谱柱上的分离和定性,结果显示大部分C₅~C₇烃类组分在3种类型Al₂O₃毛细管色谱柱上的分离效果良好,但也存在一些组分分离不完全或共流出的现象,3种类型Al₂O₃毛细管色谱柱上的分离效果也存在一定的差异。共测定了15个C₅烃类组分,25个C₆烃类组分及14个C₇烃类组分在这3种类型Al₂O₃毛细管色谱柱上的线性程序升温保留指数,为C₅~C₇烃类组分在Al₂O₃毛细管色谱柱上的定性提供了依据。同时定量分析了某石化企业的裂解气样品中C₅~C₇烃类组分的含量。本研究拓展了Al₂O₃毛细管色谱柱的应用范围,可以为石化企业轻烃的分析提供参考。     

碱土Sr对Co/Al2O3催化剂甲烷部分氧化反应的影响

以γ-Al₂O₃为载体,采用共浸渍法制备了Sr-Co/Al₂O₃系列催化剂,研究了助剂Sr对Co/Al₂O₃催化剂上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应的影响,并利用N₂物理吸附、X射线衍射、H₂-程序升温还原和热重等技术对催化剂的理化性质进行了表征。结果表明,未添加助剂的Co/Al₂O₃和800℃焙烧的Sr-Co/Al₂O₃催化剂在POM反应初期催化活性很低,然而,当添加Sr的质量分数高于2%时,催化剂表现出很好的催化活性和稳定性。焙烧后的新鲜催化剂上主要存在两类Co物种,一类是与载体相互作用较弱、易被H₂还原为单质的Co₃O₄;另一类是与载体相互作用较强、难还原、无催化活性的CoAl₂O₄尖晶石。在焙烧过程中,Sr易形成Sr₄Al₁₄O₂₅,从而削弱Co与Al₂O₃之间的相互作用,能在一定程度上抑制CoAl₂O₄物种的形成,提高催化剂的稳定性和活性。未添加Sr的Co/Al₂O₃在反应时易发生物相改变生成尖晶石,导致催化剂迅速失活;但当焙烧温度达到800℃时,添加有限量的Sr还是无法阻止CoAl₂O₄的产生。     

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。     

Preconcentration of mercury using duolite GT-73 in the analysis of water samples by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry.

Duolite GT-73 resin was used for the preconcentration of Hg(II) from hydrochloric acid media as well as separation of the analyte from diversity of the co-existing metal ions (Al, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb and Zn) in off-line column operation. Due to the high affinity of the resin to the transition metals, Hg was adsorbed alongside with the foreign metals investigated. A complete release of the concomitant metals from the resin without the desorption of Hg was carried out using solutions of HCl and HNO3. A quantitative recovery of Hg was obtained by digestion of the resin using a H2SO4 and H2O2 mixture in an open-vessel system. An enrichment factor of 40 was achieved. The devised procedure was applied for the determination of Hg(II) in tap-water samples.     

Preparation, characterization and metal sorption studies of a Chrome-Azurol-S-loaded anion-exchange resin

Chrome Azurol S (CS) was mobilized on an strongly basic anion-exchange resin (Dowex 2 x 4, in Cl(-) form) by batch equilibration. The modified resin was stable in acetate buffer solution and in 0.1 M HCl and H(2)SO(4), but it was readily degraded with 2-6 M HCl and HNO(3). Retention of Ba(II), Sr(II), Ca(II), Mg(II), Al(III), Cr(III), Zn(II), Fe(III), Ti(IV), Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Cd(II) and Pb(II) was studied using the batch equilibration method. The uptake and recovery yields were determined by using inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy (for Mg, Al, Cr, Ti, Fe, Mn, Ni, Zn, Cu, Cd and Pb) and atomic absorption spectrophotometry (for Ba, Sr, Ca and Co). The optimum pH value was established for performing a selective separation of Al(III) from the other metal ions. The sorption capacities of the CS-loaded resing for Al(III), Cr(III), Mg(II) (at pH 6), Fe(III) (at pH 5) and Ti(IV) (at pH 4) were 14, 2.9, 0.3, 3 and 3.9 mumoles g(-1) respectively. On this basis a method for separating Al(III) from other cations was established.     

铊(I)离子选择电极动力学分析法测定超痕量铁

Fe(II) induces the reaction between Tl3+ and H2O2. The rate of reaction is linearly proportional to the concentration of Fe2+ in the range 2.5 ?10-9-2.5 ?10-8 mol dm-3 (20? and 5 ?10-9-5 ?10-8 mol dm-3 (15?. The standard deviation is less than 0.071 ?10-8. A 1000-fold excess of Zn2+, Cd2+, Mg2+, Ni2+, Pb2+, Ba2+, Ca2+, Li+, Na+, Ag+, NO3-, SO42-, AcO-, HPO42-, 500-fold excess of Al3+, Fe3+, Co2+, Hg2+ and 100-fold excess of Ti4+, Cr3+, Cu2+, Br-, Cl- can be tolerated, but reducing agents such as (NH2)2SO4, NH2OH.HCl interfered. This kinetic method was applied to determine Fe(II) in standard zinc sample and fountain water, with satisfactory results.     

用固体吸附剂控制燃煤重金属排放及其对SO2,NOx的影响

用石灰石，硫酸钙，铝土矿对燃煤重金属排放进行控制，发现三种吸附剂对某些有毒重金属有吸附作用，吸附效率与吸附剂种类，粒径大小有关，同时添加吸附剂后对ＳＯ２，ＮＯｘ浓度也有影响。     

Kinetic parameters of urease immobilized on modified acrylonitrile copolymer membranes in the presence and absence of Cu(II) ions

Poly(acrylonitrile-methylmethacrylate-sodium vinylsulfonate) membranes were subjected to seven different chemical modifications and the amount of the newly formed groups was measured for each membrane. Urease was then covalently immobilized onto the modified membranes and the amount of bound protein was determined. The kinetic parameters V(max) and K(m) of the immobilized urease were studied under static and dynamic conditions. Results showed that the rate of the enzyme reaction was higher for the membranes modified with NH(2)OH . H(2)SO(4), NH(2)NH(2) . H(2)SO(4), NaOH + EDA and NaOH + GA + EDA. It was confirmed that the reaction rate, measured under dynamic conditions, was higher than that one determined under static conditions. The influence of Cu(II) ions, as inhibitors, on the enzyme reaction kinetics (V(i) and K(i)) was also investigated. It turned out that the most sensitive membranes towards Cu(II) were those modified with NH(2)NH(2) . H(2)SO(4), NaOH + EDA and H(2)O(2). The results initiated further investigations on the influence of other heavy metal ions (Cd(II), Zn(II), Ni(II) and Pb(II)) over urease bound to a NH(2)OH . H(2)SO(4)-modified membrane. It was found that the inhibition effect of the heavy metal ions over immobilized urease decreases in the order: Cu(II) > Cd(II) > Zn(II) > Ni(II) > Pb(II). [Diagram: see text]     

煤中痕量元素在循环流化床锅炉中的迁移行为与富集特性

对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E_R<0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1R≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E_R>0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。     

Test strips for lead(II) based on a unique color change of PVC-film containing O-donor macrocycles and an anionic dye.

Glassy test strips partially coated with PVC-film including O-donor macrocyclic receptors (L), tetrabromophenolphthalein ethyl ester (TBPE(-)), and a plasticizer sensed Pb(2+) in aqueous solutions by a unique color change. Yellow films successively changed color to green, dark-blue and purple with increases of the Pb(2+) concentration. In contrast with the ordinary "optode", a characteristic absorption band at 525 nm was newly appeared independently of the protonation and deprotonation of HTBPE (yellow to blue). The unique color change occurred only when asymmetric receptors with respect to the basal plane were coupled with Pb(2+). This optical-structural correlation is likely to be induced by the H aggregate of two sets of TBPE(-) in the 1:2 ion-pair, [Pb-L](2+).(TBPE(-))(2). The color change, based on metachromasy, was exclusive for Pb(2+) among common metal cations (Ca(2+), Al(3+), Cd(2+), Zn(2+), Fe(3+), Co(2+), Hg(2+)) and anions (Cl(-), SO(4)(2-), PO(4)(3-), S(2)O(3)(2-)).     

用植物叶片中重金属元素含量指示大气污染的研究

通过对潮州市区交通繁忙路段和对照区 (红山森林公园 )不同植物叶片重金属元素 (Pb、Cd、Cu、Zn)的含量研究 ,探讨了重金属含量与城市大气污染之间的关系。结果表明 ,植物叶片中的重金属元素富积量和大气中污染指数正相关。植物叶片的重金属元素富积量可较好和客观地指示市区大气的重金属污染状况。该研究为城市规划和环境保护提供了科学依据