K2CO3修饰的铁锆复合氧载体-煤焦化学链气化制氢反应特性研究

以K₂CO₃修饰的Fe₂O₃和ZrO₂复合型氧化物为氧载体(K3-Fe70Zr30),在固定床装置上考察了温度和原料配比对煤焦化学链制氢过程中产气率及组成的影响。程序升温实验结果表明,煤焦与氧载体500 ℃时开始反应,温度高于750 ℃时反应速率快速增大;而还原态氧载体与水蒸气400 ℃时开始反应,当温度高于500 ℃时出口氢气浓度明显增大。恒温实验表明,随温度升高,产品气中CO/CO₂体积比增大,导致产氢量降低。随煤焦与氧载体比例增加,产品气体中CO/CO₂体积比增加,而产氢量先增大后降低,其最大值可达1.734 L/g。K3-Fe70Zr30氧载体在前两次循环能维持良好的反应活性,但在第3次循环反应中活性降低,而重新添加K₂CO₃之后氧载体活性恢复,表明氧载体活性降低主要是由于K₂CO₃的流失所致。     

重油残渣与不同煤阶煤共热解/气化实验研究

采用快速热解固定床在恒温热解条件下研究了不同混合比例不同煤阶煤与重油残渣共热解焦的形貌和焦产率的规律,进而在热重分析仪上采用非等温气化方法研究了煤焦、重油残渣焦及混合焦的气化反应性。结果表明,煤与重油残渣共热解焦有明显的结块现象,但焦产率与理论值一致,表明共热解过程中两者没有相互作用。重油残渣焦的气化反应性较褐煤和烟煤的低,比无烟煤活性略高,重油残渣与褐煤和烟煤混合焦气化反应速率比计算值高,表明气化过程有促进作用存在,进一步分析表明,煤中的矿物质如Ca、Fe,对重油残渣气化有一定的催化作用。     

热解压力对生物质焦结构及气化反应性能的影响

利用加压固定床反应器、吸附仪、X射线衍射仪、元素分析仪、电感耦合等离子原子发射光谱仪等考察了热解压力对生物质半焦(以下简称半焦)产率、物化结构、元素组成的影响规律。同时,利用热天平对不同热解压力下所制半焦的气化行为进行了考察。结果表明,随热解压力升高,半焦产率增大,当压力升至1.0 MPa后,半焦产率基本不变;半焦中C元素含量随热解压力的升高而增加,而H元素含量和BET比表面积则减小;此外,随热解压力升高,玉米秸秆焦和锯末焦的石墨化程度增强,而稻壳焦的石墨化程度则基本不受热解压力影响。气化反应的研究表明,玉米秸秆焦及锯末焦的平均气化反应速率随热解压力的提高而减小,而稻壳焦的平均气化反应速率基本不受热解压力的影响。热解压力对半焦BET比表面积及碳微晶结构的影响规律与气化反应速率变化规律的对比研究表明,热解压力引起半焦微晶结构的变化是造成热解压力对半焦气化反应速率影响的主要原因。     

流化床气化炉半焦细粉的燃烧特性及其动力学研究

利用热天平研究了三种不同变质程度煤流化床气化半焦细粉的燃烧特性,考察了灰分对燃烧行为的影响,同时采用三种不同的动力学计算方法对其燃烧动力学进行了分析。研究结果表明,挥发分的存在能显著降低低阶褐煤半焦细粉的着火点;高温下半焦细粉中矿物质的分解导致其DTG曲线出现较为明显的二次峰。细粉中的灰分对其燃尽性能和综合燃烧反应性都具有一定的抑制作用。动力学分析结果表明,燃烧活化能随转化率的增加而增加;三种常用动力学分析方法中,Vyazovkin对半焦细粉的燃烧拟合效果最好。     

CO气氛下褐煤加压快速热解过程中CH_4的逸出规律

在管式反应器上进行了霍林河褐煤加压快速热解实验,研究了CO气氛下CH4逸出规律。在加压快速热解条件下,由于CO解离态吸附的O(a)吸附在煤上,提供了活性中心,电负性强的O(a)诱发其周围其他原子的电子云向O(a)偏移,减弱了原来化学键的强度,导致芳香环的开裂,侧链、醚键和脂肪链的断裂提供更多的自由基,稳定煤热解生成的碎片,促进了CH4的生成和逸出。因此,CO气氛下CH4产率较N2气氛下的高,在900℃、1.0 MPa时,50%CO气氛下的CH4产率较N2气氛下的提高了12.5%,并且CH4产率随着温度升高、压力的增大而增大。     

SO2在Fe2O3颗粒表面不同温度下非均相反应的实验模拟

使用漫反射Fourier变换红外光谱(DFTIRS)、离子色谱(IC)及透射电子显微镜(TEM)对不同温度条件下SO2在α-Fe2O3颗粒表面的非均相反应过程进行实验模拟和监测, 并分析了反应剧烈波段(8.7 μm)的产物硫酸盐以及颗粒吸收和后向散射光学系数的变化. 结果表明, 在15-45 ℃内, 硫酸盐生成量、生成速率以及吸收系数、后向散射系数都随反应温度的升高而呈现先增加后减少的趋势; 同一反应温度下, 硫酸盐生成速率随时间呈现先增大后减小, 最后逐渐趋于稳定的演变; 光学系数变化与硫酸盐生成量之间存在较好的指数关系. 在当前全球气候变暖背景下, 研究结果将对深入了解真实大气中SO2与矿尘非均相反应造成的气溶胶光学特性演变, 以及定量评估其辐射强迫影响具有一定意义.     

二硫桥键钴卟啉二聚体的合成与电催化氧还原性能

成功合成了二硫桥键相连的钴卟啉二聚体2Co。通过循环伏安电化学方法测试,在无水二氯甲烷溶剂中,钴卟啉二聚体展示了3个氧化和2个还原峰,表明此钴卟啉二聚体可以稳定多重负/正电荷。详细研究了在酸性条件下的钴卟啉二聚体的电催化氧还原性能。钴卟啉二聚体的电催化氧还原显示了高稳定性和高活性,测得转移电子数为3.5~3.6之间。钴卟啉二聚体的电催化氧还原性能说明通过二硫键对钴卟啉单体二聚化可以提高钴卟啉的电催化氧还原性能。     

两种甲氧基苯基咔咯铜配合物的合成及光谱性质

合成了两个中位苯基上具有甲氧基取代基的铜咔咯配合物(Tp-OCH3PC)Cu和(To,p-(OCH3)2PC)Cu,通过紫外-可见、红外光谱、元素分析、核磁共振及质谱对它们进行了表征。研究了配合物在非水溶剂中的电子顺磁共振、电化学和光谱电化学性质,结果表明无论在固体状态还是在非水溶剂中,配合物的中心金属离子均为三价铜Cu(Ⅲ),在给定的溶剂中Cu(Ⅲ)可以发生可逆的还原反应生成Cu(Ⅱ),也可以被可逆氧化为Cu(Ⅲ)的阳离子自由基。探讨了甲氧基取代基以及溶剂对配合物的紫外-可见光谱和氧化还原电位的影响。     

气相色谱法测定蔬菜中拟除虫菊酯类农药残留量

从1.0kg蔬菜中选其可食用部分,切碎后用四分法取样,取适量样品经充分捣碎制得分析用样品。称取试样25.00g用50mL乙腈高速匀浆提取,收集滤液40～50mL与5g氯化钠振荡盐析。定量分取上层清液10mL置于80℃水浴上吹氮至干,加正己烷2mL溶解残渣,所得溶液流经Florisil小柱纯化,用丙酮-正己烷(1+9)混合液淋洗2次,每次5mL,洗脱液在50℃水浴上吹氮至干,用正己烷定容至2.0mL,取1μL进样进行气相色谱分析。采用Varian CP-Sil 5CB毛细管色谱柱分离及电子捕获检测器定量检测,5种拟除虫菊酯类农药可很好地分离。其峰面积值与相应质量浓度均在0.01～1.0mg·L~(-1)之间呈线性,检出限(3S/N)在1.6～2.0μg·kg~(-1)之间。在3个浓度水平上(0.02,0.10,0.50mg·kg~(-1))加入各农药标准溶液,按方法作回收率及精密度试验,测得回收率和相对标准偏差(n=6)分别在90.5%～106.4%和0.98%～6.3%之间。     

煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化研究进展

煤炭是中国最重要的能源.煤炭的有效利用不仅要提高效率,而且要降低污染物和温室气体二氧化碳的排放.相对于传统的煤燃烧利用技术,煤经气化生产各种化学产品被认为是先进的煤洁净利用的重要途径.几乎所有的目前由日趋枯竭的石油资源生产的化学产品,都可经煤气化从合成气转化获得.本文介绍了中国科学院山西煤炭化学研究所近年来在煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化方面的研究进展,主要包括煤的灰熔聚流化床气化、高温气体净化、浆态床反应器铁基催化剂费托合成、低碳醇合成以及一步法二甲醚合成等技术.