摘要：基于同轴层流扩散火焰实验平台,结合热泳探针取样法与高分辨率透射电镜技术,系统研究了不同甲醇替代率对乙烯/甲醇同轴扩散火焰中碳烟颗粒的微观和纳观形貌的影响.其中,微观形貌主要分析碳烟颗粒物的大小与数量,纳观形貌主要通过分析碳层长度、碳层间距和碳层曲率研究碳烟颗粒物氧化性的变化.结果表明,随着甲醇替代率的提高,在火焰高度为15 mm下采集的颗粒物逐渐从聚集态碳烟颗粒变为孤立的碳烟基本粒子,纯甲醇或高比例甲醇的扩散火焰中几乎不产生碳烟.在微观形貌方面,随着甲醇替代率的增加,层流扩散火焰中产生的颗粒物初级粒子数量、粒径、分形维数呈现逐渐下降的趋势.主要原因是增加甲醇替代率,促进了燃料中的总含氧量增加,使得燃料燃烧更加充分,进而抑制了碳烟前驱物的生成以及碳烟颗粒物的成核过程和生长过程;在纳观形貌方面,纯乙烯工况下碳烟的基本粒子形状近似为球形,结构为壳状结构,由石墨外壳和无定形内核组成;而在甲醇替代率高的工况下,从火焰中取出的碳烟的内部碳层更加松散,弯曲较多.随着甲醇替代率增加,碳烟的碳层长度不断下降、碳层曲率和层间距不断上升,表明碳烟的氧化性增加.本研究为优化燃烧过程、降低碳烟生成提供了参考.

摘要：厌氧消化是污水和有机固废资源化的前沿技术,近期研究表明,导电材料对厌氧消化过程具有促进作用,但其对不同组分的作用机制尚不明确.本研究以淀粉和大豆分离蛋白为代表性底物,以生物炭和铁粉为导电材料,进行生化产甲烷潜力实验,探究其对厌氧消化过程的影响.结果表明,多糖的产甲烷过程具有明显的双平台特征,而蛋白质的产甲烷过程较为平缓.在导电材料介导下,生物炭对产甲烷潜力有一定提升作用,而铁粉及其与生物炭协同投加,在一定程度上提高了甲烷产率.具体来说,10 g/L的生物炭使多糖的产甲烷潜力从275.8 mL/g提高至292.6 mL/g,而在蛋白质组中,投加生物炭后产甲烷潜力由286.7 mL/g提升至302.4 mL/g.相比之下,铁粉的加入使多糖的最大产甲烷潜力略有降低.在多糖的初期降解过程中,观察到pH下降和丁酸积累现象,而导电材料加速了 pH的恢复及丁酸的降解.在蛋白质水解过程中,氨氮的释放稳定了 pH,并且各组均未出现挥发性脂肪酸(VFA)的明显积累.微生物群落分析表明,在蛋白质实验组中,氢营养型产甲烷菌Methanobacterium的丰度较高,表明蛋白质主要的产甲烷途径可能是氢气作为电子供体还原CO2.无论基质类型如何,铁粉均促进了 Methanobacterium的富集.在多糖实验组中,产丁酸菌Clostridium_sensu_stricto_1显著富集,且生物炭的投加进一步提升了其丰度.在蛋白质实验组中,氢型产甲烷菌Methanobacterium丰度较高.本研究揭示了多糖和蛋白质2类典型底物的厌氧转化规律,探讨了导电材料对反应的影响机制,为提高厌氧高效转化提供了新的见解.

摘要：在碳中和与能源转型的背景下,全球新能源汽车的规模化生产与使用正提质加速,其中动力锂电池是新能源汽车的重要动力来源之一.然而,动力电池退役后的处理问题带来了新的挑战.除此之外,围绕碳达峰碳中和的战略目标,废弃物的回收利用技术也受到了广泛的关注.目前一些废弃生物质(如秸秆、竹粉、厨余垃圾、甘蔗渣、茶渣、咖啡渣等)的回收面临许多困难.基于此,对不同废弃物在回收锂电池中的应用进行了总结,包括反应机理、反应路径及应用价值等.其中,秸秆主要用于酸浸体系的还原剂、制备生物炭以及产生还原气体;厨余废弃生物质,如橘皮,主要用于制备柠檬酸作浸出剂或还原剂;甘蔗渣主要用于制备葡萄糖作还原剂以及制备还原性气体;茶渣则利用其茶多酚成分还原锂电池中的金属.此外,从生物质中提取还原性物质或有机酸可以替代湿法冶金还原过程中硫代硫酸钠或无机酸等对环境不友好的还原剂,从而减轻与废旧锂电池回收相关的潜在环境影响.该方法不仅避免了生物质资源回收处理过程中的成本问题和环境危害,同时也为废旧锂电池的回收提供了一种行之有效的策略,具有极高的应用价值.基于研究现状,评估了废弃物回收锂电池的不同方法,对不同废弃物在废旧锂电池回收中的应用进行了展望,并讨论了废弃生物质回收锂电池的局限性与应对方法,为废弃物资源产业与锂电池回收产业的有机结合提供了新思路.

摘要：烟草生产过程中产生的大量废弃物兼具废物与资源的双重属性.利用热化学技术将烟草废弃物转化为用于环境修复的生物基炭材料,有助于实现其清洁高效利用.系统综述了烟草废弃物衍生炭材料的制备策略及其在气、水、土污染物吸附机制方面的研究进展.现有研究表明,烟草废弃物衍生炭材料可分为原生生物炭、功能化改性生物炭和活化改性生物炭3类,其结构特征与对应不同污染物的吸附机制存在显著差异.具体而言,功能化和活化改性炭材料通过静电吸引、离子交换和表面络合等机制,在气体捕集和废水处理领域展现出良好的应用前景;而原生生物炭则因其独特的理化性质,能够提升土壤肥力、增强微生物活性以及抑制污染物释放等,可作为高效的土壤调理剂.进一步研究发现,烟草废弃物衍生生物炭的吸附性能主要取决于其孔隙结构、表面官能团和芳香碳结构的协同作用.基于"制备-结构-效果"的构效关系,未来研究应着重探索自上而下的热化学制炭策略,以实现烟草废弃物向高效吸附炭材料的定向转化,为环境修复领域提供参考.

摘要：塑料应用广泛且年产量巨大,同时还会产生大量废弃塑料,因无法对其进行有效处理而对环境造成了严重污染.因此,寻找绿色高效的回收方法对解决该问题至关重要.氢解是一种较新颖的聚酯塑料降解回收策略,可以将其还原为单体或高附加值化学品.烷基聚酯塑料聚己内酯(PCL)由ε-己内酯单体催化开环聚合得到,具有良好的力学性能和生物相容性,是一种广泛使用的可生物降解塑料,但其回收率较低.本研究在无溶剂条件下,以廉价的钴膦络合物和金属三氟甲磺酸盐为催化剂,实现了 PCL的高效氢解,采用气相色谱、核磁共振氢谱对反应后产物进行分析.探究氢气压力和温度对反应的影响,并确定最佳条件,即在160 ℃、6MPa氢气压力、10％(摩尔分数,下同)Co(OAc)2-triphos(1,1,1-三(二苯基膦甲基)乙烷)和10％Sc(OTf)3(三氟甲磺酸钪)催化剂下反应12 h,可以高效解聚PCL,以99％的转化率和99％的产率得到1,6-己二醇,当氢气压力降至2 MPa,Co(OAc)2-triphos和Sc(OTf)3的量均减少至1％时,仍能以99％的转化率和97％的产率得到1,6-己二醇.1,6-己二醇是一种价值较高的精细化学品和重要中间体.PCL氢解反应机理为强路易斯酸性的金属三氟甲磺酸盐催化其重排,中等路易斯酸性的金属三氟甲磺酸盐则无法催化重排,仅可削弱聚酯上羰基的作用.Co(OAc)2-triphos体系可以催化羰基加氢,而Ni(OAc)2-triphos体系仅可氢化C=C.因此,使用Co(OAc)2-triphos体系和Sc(OTf)3催化时,先促进PCL加氢反应形成半缩醛,后发生分子内1,3-氢转移,PCL解聚为6-羟基己醛,再加氢C=C得到1,6-己二醇.本研究为废弃PCL塑料的提质回收提供了一种可行的策略.

摘要：微反应器凭借优异的混合性能和高效的传质特性,广泛应用于化工生产、药物合成及能源转化等多个领域.围绕微通道结构设计,深入研究了被动式微反应器强化传质的内在机理,设计了蝶形通道、特斯拉通道、蛇形通道和人字槽通道4种微反应器结构,并对其混合性能进行了系统研究.采用数值模拟与实验测试相结合的方法,以混合效率(η)、离集指数(Xs)等关键参数为评价指标,具体研究了雷诺数(Re)、流体黏度等因素对混合效率和压降能耗的影响规律,并揭示了不同微通道结构在强化传质中的内在机理.其中,蝶形通道通过设置障碍物实现流体的高效分散与重组;特斯拉通道通过回流装置实现流体碰撞和流场交错;蛇形通道通过弯曲流道引发流速差和二次流动;人字槽通道通过内壁沟槽生成横向二次对流.这些通道结构显著增强了微反应器的混合性能.进一步研究表明,随着雷诺数增加,微反应器中流体的传质模式逐渐由分子扩散主导转变为对流传质主导.本研究旨在为高效微反应器通道结构的设计和优化提供理论支撑和实验依据,具有重要的实际应用参考价值.

摘要：微生物固定化技术具有耐高毒性、稳定性强以及污染物去除率高等优点.针对高浓度苯酚废水抑制微生物活性的问题,采用包埋-交联复合固定法制备海藻酸钠/壳聚糖@生物炭(SA/CS@BC)复合微球固定深海苯酚降解菌群SP-1.通过单因素实验优化微球组分配比(SA浓度 1.0％～5.0％、CS 浓度 0.25％～1.25％、CaCl2 浓度 1.0％～5.0％、BC 浓度 0.25％～1.25％),系统对比游离菌群、SA/CS微球及SA/CS@BC微球在200～1 200 mg/L苯酚浓度下的降解性能,并利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、比表面积分析(BET)、液相色谱-质谱(LC-MS)及总有机碳(TOC)测定等手段解析降解机制.结果表明,在最佳配比(3.0％SA、0.75％CS、4.0％CaCl2、1.00％BC)下,SA/CS@BC微球对1 200 mg/L苯酚的降解率高达94.6％,较游离菌群(28.7％)提升3.3倍;生物炭(BC)的添加使微球比表面积从4.936 m2/g(SA/CS)显著增至32.829 m2/g,SEM观察证实微生物大量定植于BC孔隙结构内,FTIR分析显示微球表面含氧官能团(-OH、-COOH、C-O-C)的丰度增加且特征吸收峰发生偏移(—OH由3 420 cm-1移至3 335 cm-1),表明氢键作用增强,进而促进污染物吸附与生物降解过程;苯酚代谢路径经LC-MS验证为羟基化生成邻苯二酚,经邻位开环裂解为黏糠酸,再氧化为琥珀酸进入三羧酸循环,最终矿化为CO2和H2O,TOC去除率达93.9％,无机碳/总碳(IC/TC)比值从初始5.8％升至68.5％;微球重复使用5次后,苯酚降解率仍保持90.5％.该SA/CS@BC复合微球通过生物炭的快速吸附与海藻酸钠/壳聚糖凝胶的缓释功能形成协同机制,有效缓解高浓度苯酚的瞬时毒性冲击,为含酚废水的高效生物处理提供了稳定可靠的技术方案.

摘要：为开发零碳燃料微型燃烧系统,设计和测试了一种微型纯氢旋流燃烧器.该燃烧器采用非预混燃烧模式和低流阻设计,旋流叶片一体化成型,配备预热环形流道,旋流强度为0.76,流动阻力小于86 Pa,能够在较宽的化学当量比和较大的输入功率范围内高效运行,并实现碳氢气体燃料与纯氢燃料的灵活切换.基于数值模拟,研究了微型旋流燃烧器内的空气动力学特性,结果表明,该燃烧器在出口处形成良好的高速区和回流区,中心回流区呈轴对称分布,可有效卷吸下游高温烟气,从而实现稳定的旋流燃烧.通过实验,详细研究了化学当量比(0.3～0.6)和输入功率(495～990 W)对微型纯氢旋流燃烧温度分布和污染物排放浓度的影响规律.结果发现,开发的燃烧器在化学当量比为0.3～0.6时可高效稳定运行,随着化学当量比的增加,烟气温度先上升后下降.当输入功率为990 W时,化学当量比为0.3、0.4、0.5和0.6的7个测点的平均温度分别为1 182、1 277、1 376和1 256 K,并在化学当量比为0.5时达到最高值,测点最高温度为1 579 K.输入功率显著影响烟气温度,随着热负荷的增加,烟气温度不断上升.在化学当量比为0.5,输入功率为990 W时,NO的排放浓度达到140.6 mg/m3.在相同输入功率下,降低化学当量比能显著降低NO浓度;当化学当量比为0.3、输入功率为990 W时,氢气完全燃尽,同时NO排放浓度降至60.3 mg/m3,较化学当量比为0.5时的140.6 mg/m3降低了 57.1％.纯氢火焰在有光源环境下透明,肉眼难以观测;在无光源条件则显示出微弱的发光特性,火焰呈现橙红色,周围有微弱的蓝紫色,主要是燃烧中间产物导致.随着输入功率的增加,纯氢火焰高度不断提升.当输入功率为495 W时,火焰锚定在燃烧器出口平面;当输入功率达到990 W时,火焰高度可超过3 cm.

摘要：Anammox自养脱氮工艺具有显著低碳特性,添加填料形成生物膜是实现主流市政污水厌氧氨氧化脱氮的常用策略.然而关于低基质条件下Anammox生物膜形成过程中微生物群落结构及功能演变的研究相对较少.因此,首先在低基质条件下(NH4+-N浓度(32.6±2.4)mg/L,NO--N浓度(43.9±1.9)mg/L)成功启动了 Anammox泥膜系统,并深入分析了 Anammox生物膜形成过程中的微生物群落结构及功能演变规律.结果表明,在低基质条件下,Anammox生物膜可在20 d左右形成,反应体系的总氮去除率维持在67.1％±2.5％.填料的投加为体系提供了多样性的生态位,显著提高了泥膜体系的物种丰富度和多样性;填料的投加对Anammox菌群还起到了一定的选择作用:起骨架作用的丝状菌Chloroflexi的相对丰度从种泥的20.9％降至18.6％,而norank_f＿norank_o＿norank_c＿WWE3和norank_f＿AKYH767的相对丰度分别从1.9％和0大幅提高至13.8％和7.6％.βNTI(β最近分类单元指数)结果也证明了低基质条件以及填料的投加在群落构建过程中增加了同质选择的作用.此外,生物膜的形成增强了 Anammox群落与细胞生长相关的代谢功能,如氨基酸代谢、翻译、复制和修复、核苷酸代谢及细胞生长和死亡等;同时强化了反硝化、硝酸盐呼吸、硝酸盐还原及与碳循环相关的生态功能.然而,能量代谢及与信息交流相关的膜运输和信号转导等代谢功能,如氮呼吸、亚硝酸盐呼吸、Anammox及硫循环相关生态功能则有明显降低.

摘要：当前我国正处于大力发展生物天然气产业的阶段,生物天然气的生产需要通过厌氧发酵将生物质转化为沼气,然后进行净化提纯.我国海岸带资源丰富,海藻产量巨大,是潜在的生物质能源和生物天然气原料.采用厌氧发酵技术,将以海带为例的大型海藻转化为甲烷气体,实现我国海藻生物质的有效利用并产生能源气体甲烷.探究在纳米磁铁矿存在下,对该过程的促进作用及影响机制.研究结果表明,添加纳米磁铁矿能够促进海带中有机物质的降解和甲烷产生,总化学需氧量(TCOD)和溶解性化学需氧量(SCOD)去除率分别提高20％和12％以上,甲烷产量可提高1倍以上.同时,纳米磁铁矿有助于使厌氧系统更加稳定,海带发酵产酸后pH恢复中性的速度更快.微生物群落结构分析显示,纳米磁铁矿对系统内电活性微生物丰度提高明显,可以构建微生物直接种间电子传递(DIET)产甲烷的途径.此外,纳米磁铁矿还能提高5,10-亚甲基四氢甲烷蝶呤还原酶控制基因(mer)和杂二硫化物还原酶控制基因(hdrABC)这2类产甲烷菌胞内重要基因的丰度,促进基于DIET产甲烷代谢通路,为我国发展生物天然气产业提供可能方案,助力"双碳"目标的实现.

摘要：钢铁烧结烟气中二噁英(PCDD/Fs)的排放对区域空气质量和人体健康构成严重威胁.近年来,随着国家对二噁英污染控制的日益重视,钢铁烧结工序作为二噁英的重要排放源,其控制需求愈发迫切.因此,选择经济可行、环保高效的PCDD/Fs控制技术至关重要.基于现有文献,首先分析总结了烧结过程中二噁英的生成机理,指出其生成过程和机理较为复杂.其次,阐明了烧结烟气中二噁英及其同系物的分布特征,发现其主要以多氯二苯并呋喃(PCDFs)为主.随后,综述了当前烧结工序中二噁英的控制技术,并强调在实际应用中需要重点关注各技术的优缺点,结合实际条件合理采用多技术联用策略.同时,提出了"以废治废、协同治理"的技术路线.最后,对二噁英控制的研究方向进行了展望,以期为烧结烟气中二噁英的有效控制提供参考.

摘要：氢能作为一种热值高、燃烧产物清洁且无碳排放的二次能源,对于推动实现"双碳"目标具有重要意义.TiFe合金储氢容量高、成本低廉且吸放氢条件温和,可以有效解决氢能储运技术成本高、安全性差的问题.然而,TiFe合金显著的氧敏感性,使其极易受到氧气毒害,在合金表面形成致密的钝化层.已有大量研究表明,通过Cu和其他元素共同掺杂,可以有效改善TiFe合金的活化性能,但Cu对TiFe合金储氢性能的影响机制尚不明确.本研究基于密度泛函理论(DFT)计算,采用Cu取代Fe的策略,系统探究了 Cu对TiFe合金表面氧化层形成的影响机制及储氢过程的调控机理.结果表明,Ti原子具有极强的氧亲和力,在氧化过程中首先与O结合形成致密性较强的钛氧化物.Cu掺杂后,合金表面的氧化物连续性显著降低,钛氧化物含量相应减少.从头算分子动力学(AIMD)计算发现,Cu显著降低Ti原子的运动速度,在150 fs时,Ti原子沿z轴正向的运动速度从0.368 Å/ps降至0.182 Å/ps.同时,Cu周围的Fe原子运动速度明显加快,提高了生成致密性更低的铁氧化物的可能性.这表明Cu不仅可以有效延缓氧化层的生长,还能降低氧化层的致密性.此外,从微观层面探究了 Cu对于氢在合金表面吸附与体相扩散行为的影响,发现Cu不仅使得H2在体系表面的吸附能从-2.93 eV降至-3.13 eV,还进一步减小了其解离能垒.同时,Cu优化了 H原子在表面的扩散通道,使其扩散能垒最高下降了 64％,进而促进了 TiFe合金的吸氢过程.最后,通过真空熔炼法制备了 TiFe和TiFe0.9Cu0.1合金,并进行活化性能测试和等温储氢测试,以验证理论计算的正确性.结果表明,Cu使得TiFe合金完全活化所需的次数从5次减少至3次,显著提升了合金的活化特性.同时合金的最大储氢量和吸氢动力学均未下降,与理论计算结果一致.

摘要：糠醛(FFA)作为一种重要的生物质衍生化学品,具有广阔的研究前景和较大的市场潜力.以FFA为原料生产石化产品,是其高值转化的重要研究方向.通过FFA选择性加氢制备环戊酮(CPO)具有重要的工业价值与经济意义.FFA加氢制备CPO的反应机制较为复杂,FFA与H2首先吸附在催化剂表面,H2解离为氢原子,随后氢原子逐步加成至FFA,经过糠醇(FA)等中间产物,最终在水的作用下,发生开环、重排等反应生成CPO.催化剂类型对反应性能影响显著,常见的贵金属催化剂如Pd、Pt等,活性高且选择性佳;而非贵金属催化剂如Cu、Ni、Co等,虽然成本较低,但存在稳定性差且制备过程复杂等缺点.现有研究表明,通过调控载体的酸碱性质及金属-载体界面工程等策略,可有效优化催化剂性能,为构建高效稳定的FFA转化体系提供了理论基础.在反应条件方面,温度一般控制在110～180 ℃,H2压力维持在1～5MPa.综述了用于FFA加氢制备CPO的催化剂及其催化性能进展,阐述了该反应的机理及关键参数;深入剖析了反应动力学机制与催化剂构效关系,旨在推动生物质资源替代化石原料的工业化进程.

摘要：碳捕集、利用与封存技术(CCUS)为钢铁行业提供了一条现实可行的脱碳路径,是现有高碳生产模式向低碳转型过程中不可或缺的过渡技术.总结了当前钢铁行业的粗钢生产现状及碳排放特征,系统概述并对比了炼钢厂中几种常见的碳捕集技术,包括液体吸收法、固体吸附法和膜分离法的原理和优缺点.同时,回顾了国内外钢铁行业碳捕集技术的试验进展及典型工程应用案例.许多钢铁企业和研究机构正在探索与行业特征相适应的碳捕集工艺,如高炉煤气的化学吸收和物理吸附技术等.然而,由于成本高昂、能耗较大以及基础设施限制,碳捕集技术的大规模应用面临诸多挑战.展望未来,随着全球碳中和目标的推进、政策支持的增强以及技术的突破,碳捕集技术在钢铁行业的应用有望逐步扩大,为行业脱碳进程提供重要支持.

摘要：钢铁烧结烟气中一氧化碳(CO)的过度排放对地区空气质量和人体健康构成了严重的威胁.贵金属负载催化剂因其催化效率高、耐水抗硫性能好,在CO催化净化中受到了广泛的关注.然而,贵金属的稀缺性和昂贵价格以及复杂的烟气组分,限制了其在工业烟气治理领域的应用.因此,基于CO氧化的相关研究来指导降低贵金属负载量和提高催化剂抗中毒性能尤为重要.在现有文献的基础上,首先分析了典型贵金属负载催化剂在CO催化氧化领域的应用情况.其次,探究了制备方法、贵金属分布状态和配位环境等物化性质,以及H2O和SO2对CO催化性能的影响.随后,总结了贵金属负载催化剂上的CO反应机理.最后,展望了贵金属负载催化剂催化氧化CO方面的未来研究方向,以期为开发适用于烧结烟气的CO贵金属负载催化剂的优化设计提供指导.

摘要：氨分解制氢面临NH3转化率低的问题,需要提高氨分解催化剂的活性.分子筛具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构,可以作为氨分解催化剂的良好载体,从而提高氨分解的活性.然而,目前对于分子筛载体性质对氨分解的影响规律尚不明确.因此,选用了 3种在氨分解领域广泛应用的分子筛载体:ZSM-5、SBA-15和MCM-41,采用等体积浸渍法制备了一系列Co基分子筛催化剂.探究了不同分子筛载体(ZSM-5、SBA-15、MCM-41)Co基催化剂对氨分解制氢反应的影响,结果表明,Co基分子筛载体催化剂的氨分解活性依次为Co/SBA-15＞Co/MCM-41＞Co/ZSM-5,Co/SBA-15具有最佳的氨分解活性.采用BET、XRD、SEM、H2-TPR和NH3-TPD等表征手段分析Co基催化剂的物理化学性质,揭示了分子筛载体负载前后变化及其对氨分解性能的影响.通过对Co基分子筛催化剂的比表面积、孔结构、金属晶粒尺寸、表面形貌、催化剂颗粒粒径、氧化还原能力和酸性位点的研究发现:载体的比表面积、孔结构、催化剂颗粒粒径和酸性位点数量及强度对催化剂氨分解活性影响较大;载体的氧化还原能力以及不同分子筛载体负载金属的晶粒尺寸影响较小.结合催化活性和表征结果,发现氨分解催化剂的载体应具备以下特点:较大的比表面积、丰富的孔道结构,并且具有适当尺寸(5～10nm)的孔径、较小的催化剂颗粒粒径、较少的酸性位点数量以及较弱的酸性强度.氨分解反应的活性位点为金属态,在反应之前对催化剂进行H2还原处理可以增加氨分解反应的活性位点,从而有效提高氨分解活性.与其他2种分子筛催化剂相比,Co/SBA-15催化剂具有较低的表观活化能,对氨分解反应具有较低的反应能垒.此外,Co/SBA-15催化剂还表现出优异的催化稳定性和可重现性.最后,通过对Co/SBA-15催化剂进行in situ DRIFT实验,发现其表面富集了—NH和—NH2的中间产物,表明氨分解反应的限速步骤可能为吸附态N原子的重组脱附.阐明了催化剂载体的理化性质对氨分解制氢反应性能的影响规律,为选择合适的氨分解催化剂载体提供了一定的理论指导.

摘要：工业烟气氮氧化物(NOx)的减排对于实现我国细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的协同控制至关重要.围绕以一氧化碳(CO)为还原剂的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)技术,系统综述了研究现状,并展望了未来的应用前景.研究表明,CO-SCR脱硝技术的核心是气固相反应催化剂的研发.常见的CO-SCR催化剂可分为过渡金属氧化物和负载型贵金属材料,其表面的缺陷位(如氧空位)以及不饱和配位的阳离子中心等,是主要的氧化还原活性位点.在过渡金属氧化物中,Cu基、Co基、Mn基催化剂的研究较为广泛;而在负载型贵金属材料中,以Ir基为典型代表.工况波动导致的CO/NO比例变化、高浓度氧气(O2)、二氧化硫(SO2)和水(H2O)均会影响CO-SCR催化剂脱硝性能.因此,未来应重点关注在不同应用领域的催化剂研发需求,完善不同反应条件下CO-SCR微观模型,如钢铁烧结烟气选择性循环耦合CO-SCR脱硝等技术协同效果.此外,高昂的催化剂成本也是限制CO-SCR脱硝技术大规模应用的关键.

摘要：有色冶炼烟气被认为是我国最主要的人为砷排放源之一.由于有色冶炼烟气成分复杂,从中高效脱除气态砷仍是一个巨大挑战.基于生物质炭表面富含的大量官能团及其对砷的强亲和力,本研究以油茶壳为材料,采用水热法合成了改性生物质炭吸附剂,以期实现气相砷的高效捕获.吸附剂表征研究结果表明,制备的生物质炭呈多孔球形颗粒,具有较大的比表面积(532.441 m2/g)和发达的微孔结构(0.647 cm3/g),其表面富含大量的C—O和C＝O含氧官能团.砷吸附性能研究显示,生物质炭吸附剂的最佳吸附温度为400 ℃,此时脱砷能力达到16.14 mg/g,优于传统矿物吸附剂.此外,在8 g/kg SO2、10 g/kg HCl和16％CO2浓度下生物质炭吸附剂砷的吸附容量均保持在10 mg/g以上,显示出较强的抗酸性气体中毒能力.进一步研究表明,冶炼烟气中O2有利于砷的脱除,而H2O对砷的去除有轻微的抑制作用.分析吸附产物发现,在250 ℃和N2气氛下,吸附产物中砷主要以As5+的形式存在,占总砷比例的62.7％;升高温度和增加O2浓度均会提高吸附产物中As5+的比例,砷的氧化在砷的脱除过程中起着重要的作用.烟气中气态As2O3首先通过物理吸附富集于生物质炭表面,随后被生物质炭表面的含氧官能团氧化为稳定的As2O5.吸附后的生物质炭可通过碱浸法实现循环再生,经过10次循环后,其除砷能力仅下降30％,证实了油茶壳生物质炭具有良好的脱砷再生性能.本研究结果表明生物质炭在砷污染物控制领域具有优异的工业应用潜力.

摘要：CF4是一种强温室气体,具有极强的热稳定性,铝电解工业烟气是CF4的主要排放源.现有基于铝基催化剂的热催化技术可实现CF4高效分解,但反应温度需达到600 ℃以上.由于实际铝电解过程中烟气最高温度仅有140℃,研发低温烟气CF4催化分解技术是铝电解行业减少温室气体排放的重要需求.针对CF4低温分解难题,提出铝基催化剂耦合低温等离子体分解CF4的思路,设计了富羟基介孔铝催化剂,实现了常温(25 ℃)下CF4的高效分解.围绕铝表面羟基位点构筑,以异丙醇铝为铝源,采用溶胶-凝胶法制备富羟基介孔铝,显著提升了 CF4的分解效率.在CF4浓度为10％、流量为10 mL/min条件下,介孔铝耦合等离子体对CF4分解效率最高可达95％.流量提升至50 mL/min,最高分解效率仍可达70％.介孔铝的强酸性位点和羟基含量分别比商业Al2O3提高16.2％和118.0％.介孔铝表面酸碱性位点含量更高,其中弱碱性位为Al—OH,强碱性位为O2-等活性氧.反应后,介孔铝表面的Al—OH参与了 CF4分解,转变为C和AlF3沉积在催化剂表面,导致孔隙堵塞,使CF4分解效率下降.羟基可在CF4分解反应过程中提供质子,扮演碱性位和B酸双重作用,从而提高CF4分解性能.