摘要：在面向"双碳"目标的废弃物资源化利用进程中,废塑料气化合成气因其富碳氢特性与负碳潜力成为新兴技术焦点.相比于传统焚烧或填埋导致碳资源耗散与二次污染,气化技术将聚烯烃类废弃物定向转化为高纯度合成气,具备低污染、经济效益高、灵活性强等优势,为废弃物高值化利用与绿氢联产提供了关键路径,在实现资源循环和减少环境污染方面有着显著效应.针对常规气化产物气品质不高、催化剂易失活等问题,提出了废塑料分级热解-化学链气化(Staged Chemical Looping Gasification,SCLG)工艺,采用溶胶凝胶法合成的典型钙钛矿LaFeO3 载氧体,在固定床反应系统上开展了聚丙烯气化试验研究,考察热解温度、气化温度、LaFeO3(OC)与聚丙烯(PP)质量比对LaFeO3 载氧体气化性能的影响机理.该工艺将原料和载氧体分离,能有效避免传统一段式气化工艺中催化剂易被固体残渣、焦炭和焦油污染问题,此外分级反应充分发挥了载氧体的部分氧化能力和还原金属的催化裂解能力,有效提高了合成气的产率和品质.结果表明:热解温度对气化效果的影响较小,而适当提升气化温度效果显著,合适的m(OC):m(PP)能较好地平衡氧化重整和催化裂解两步反应,具备较好的气化效果.在 600℃热解温度、850℃气化温度以及m(OC):m(PP)为 1∶1 的反应条件下具有最佳的气化效果,此时合成气产率为 143 mmol/g,碳转化率达 82%,CO选择性为 80%,并具有较好的循环稳定性.为废塑料资源化及高效稳定气化技术的规模化发展提供了指导.

摘要：针对水体磷污染问题,以青稞秸秆为碳基材料制备生物炭(BC-700),通过共沉淀法将铁基化合物负载至生物炭表面,得到一种具有高吸附容量和强回收能力的磁性生物炭材料(MBC-700),考察了吸附条件(pH、投加量、溶液浓度以及吸附时间)对MBC-700 吸附能力的影响,引入动力学模型和等温吸附模型并结合表征分析手段(SEM-EDS、XRD、XPS、FTIR以及VSM)探究MBC-700 对水体磷酸盐的吸附机理.结果表明:MBC-700 具有丰富的孔隙结构,铁基化合物以FeOOH和Fe3O4 形式成功负载至BC-700 表面,Fe3O4 是MBC-700 拥有较高磁性的主要原因,吸附后的磷酸盐以FePO4 沉淀物和Fe—O—P络合物存在.MBC-700 对磷酸盐的吸附行为是一种可自发的单分子层化学吸附,并且吸附速率受到颗粒内扩散、表面非均匀扩散以及边界层扩散等共同影响,理论最大吸附容量为5.97 mg/g.与此同时,MBC-700 在较为广泛的pH范围内(3～7)对磷酸盐均具有一定的吸附能力,碱性环境会受到抑制,阴离子CO32-和HCO3-对其吸附具有促进作用,并且MBC-700 在磁场作用下的回收率达到 98%以上.此外,MBC-700 对磷酸盐的吸附机理涉及孔隙填充、静电吸引、配体交换、沉淀作用以及络合作用.研究为水体磷污染和生物炭回收领域提供了科学依据和技术支持.

摘要：针对藻类生物质催化热解技术中生物油氮氧含量高和催化剂易失活的问题,研究了熔融盐耦合分子筛/铈基催化剂催化螺旋藻热解特性,探究了耦合体系对螺旋藻热解生物油的脱氮脱氧效果,并深入考察了熔融碳酸盐抑制催化剂失活的作用机制.结果表明:熔融碳酸盐能有效将生物油中氮、氧元素产率降低 25.90%、28.53%,相较于催化热解,熔融碳酸盐耦合 H-β(Si/Al=26)分子筛和NiCe/Al2O3 分别使生物油中含氧/含氮化合物的含量下降了 71.49%/31.20%与 53.14%/39.50%,但仅将单次热解时的芳香族化合物含量提升 4.02%与 11.02%.熔融碳酸盐耦合后,单次热解后 H-β(Si/Al=26)的积碳质量降低了 31.60%,而NiCe/Al2O3 的积碳质量降低了 20.97%.熔融碳酸盐通过脱除挥发分中含氧化合物和含氮杂环类等物质抑制积碳生成,同时其与碱性酰胺类/胺类物质间的反应避免了活性位点的失活.此外熔融盐抑制了与碳双键和氨基相关的缩合反应,提高了重质组分饱和度,抑制其进一步聚合形成积碳.由于熔融碳酸盐对催化剂稳定性的提升,循环 5 次后耦合体系获得的生物油中芳香族化合物的含量相较催化热解都提升超过 48%.

摘要：由CO2 吸附剂CaO结合乙烷氧化脱氢催化剂Cr/SBA-15 组成的双功能材料(质量比 1∶1)可实现CO2 原位捕集与转化制乙烯.本研究针对双功能材料中催化剂活性不足的问题,采用酸浸法对Cr/SBA-15 进行改性,系统探究了柠檬酸和硝酸处理对催化剂结构及性能的影响.实验通过等体积浸渍 法合成Cr负载量为 3%的催化剂,酸浸条件为固液比 1∶20,80℃搅拌 4 h,经洗涤、干燥后与CaO机械混合制成双功能材料.紫外-可见光吸收光谱结果显示,酸浸会强化Cr在SBA-15 负载表面的分散度.材料的微观表面形态进一步验证了Cr在载体上的均匀分布.X射线衍射结果表明,酸浸作用提高了催化剂表面Cr6+的占比,加强Cr3+在煅烧作用下的氧化过程.N2-吸脱附测试表明,酸浸增大了材料的比表面积和孔容.另外,固体核磁结果揭示了酸浸通过断裂Si—O键形成骨架空位,Cr通过硅烷醇巢的羟基锚定于载体.Cr在载体上的分散借助于硅烷醇巢的羟基的可用性,而酸浸作用能增多负载表面的硅烷醇巢基团.通过等温吸附催化实验发现,酸浸法显著提升了材料性能.实验结果表明,催化剂经柠檬酸和硝酸改性后,乙烯产率由 26.13%分别提升至 29.35%和 33.49%,乙烷转化率由 37.19%提升至 47.17%.结合催化剂材料表征,可知性能的提升与材料特性的改变有关,催化剂表面Cr的价态、分散度和比表面积均对催化性能的提高起着重要作用.

摘要：硝酸可使木质素快速解聚,具有使造纸黑液水热液化(Hydtrothermal Liquefaction,HTL)高值利用的潜力.以碱木质素(Alkaline Lignin,AL)为原料,分别研究了在硝酸作用下,不同反应时间、反应温度、反应初始压力下木质素水热过程特性,并探究了反应过程中碳元素的迁徙过程及水热反应过程机制.研究发现硝酸辅助AL水热反应过程由脱支链(10%～15%)、酸析聚集(65%～70%)和解聚(15%～20%)组成.水热产物主要受温度和初始压力的影响,对反应时间敏感程度较低.水热温度增加会促进水热炭的脱支链反应、抑制AL酸析聚集形成水热炭,使固体产物碳质量分数从 77.0%减少至 51.6%,气体产物碳质量分数从 0.6%提高到 14.2%;而增大初始反应压力会抑制AL解聚、促进AL酸析聚集形成水热炭,使液体产物碳质量分数从 17.6%下降至 4.1%,而固体产物质量分数则从50.8%增大至 64.9%.木质素水热分解气体产物主要为CO2 和少量的CO,主要来自水热过程羰基、羧基及醚键的断裂;液体产物主要为AL解聚后的单体、二聚体以及酚类低聚物,主要来自酸催化AL的部分解聚和解聚产物的再聚合;水热炭主要由AL在酸性环境下软化、粘连成的疏水无定型中间体,吸附部分解聚的木质素碎片通过交联碳化过程形成.结合三态产物碳分布,反应时间为 4 h、反应温度为180℃、初始反应压力为 0 MPa是最适宜的工况,此时固体碳质量分数为 50.8%,液体产物碳质量分数为 17.6%.

摘要：在全球"双碳"背景下,生物质作为自然界中储量最丰富的可再生碳资源,具有可持续的大规模供应能力,兼具碳中性、来源广泛和经济适应性强等优势,被视为化石资源的理想替代与可持续能源化工体系的重要基石.然而,受其多组分交织、三维交联结构及多类型化学键特性的影响,生物质高效利用仍面临转化路径复杂、反应选择性不足及能耗高等挑战.传统热催化方法虽可实现较高转化率,但往往依赖较高的温度和压力条件,难以精准控制产物分布,且易引发积碳、结焦等副反应.为此,亟需发展在温和条件下实现高选择性、高效率转化的绿色催化策略.光电催化生物质转化是一种利用光电催化剂吸收光能并激发电子-空穴对的过程,光生空穴可在阳极侧选择性氧化生物质分子中反应活性高的官能团,而光生电子则在阴极侧参与还原反应.通过能带结构的精准调控与界面工程设计,可优化载流子分离与迁移效率,抑制副反应发生,实现生物质特定化学键的选择性断裂及功能基团的精准保留,从而在温和条件下高效合成葡萄糖酸、芳香族化合物等高值化学品.基于生物质的组成与结构特征,分类综述了综纤维素、木质素及其衍生物的光电催化转化研究进展.针对综纤维素部分,重点阐述了葡萄糖、甘油等典型平台分子在光电催化体系中的转化路径、产物分布特征及影响因素;对于木质素部分,从结构中C—O键与C—C键的选择性断裂 2 个维度进行分类总结,涵盖不同光电催化体系在木质素解聚及高值化产物合成中的应用,并分析了染料敏化体系、三室光电生化协同反应等新兴技术在提升转化效率与产物选择性方面的优势.在此基础上,归纳了光电催化剂设计的核心准则,并探讨了界面工程、缺陷调控、掺杂改性等提升催化活性与稳定性的有效策略.最后,总结目前光电催化生物质转化在原料复杂性、反应选择性及能量匹配等方面面临的挑战,并展望原生生物质全组分的高值化利用、双极协同催化等未来研究方向,为生物质光电催化转化机理研究和催化剂筛选优化提供理论支撑与技术参考.

摘要：石墨烯因其优良的理化特性,在电子、新能源、新材料等领域展现出广阔的应用前景.烟煤制备石墨烯既有利于拓展石墨烯原料范围又可以减少煤化工的碳排放.以神东烟煤为原料,基于改进的Hummer's法制备石墨烯,并通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及原子力显微镜(AFM)对烟煤制备的石墨烯及其过程产物进行了晶型、结构、表面形貌与厚度的定性与定量表征,同时研究了原料煤粉粒径对制备的石墨烯结构的影响规律.结果表明:不同粒径的神东烟煤均可通过高温石墨化形成有序度较高的石墨晶体结构,进而成功转化为石墨烯,其 XRD 谱图中出现明显的石墨烯特征衍射峰,拉曼光谱中也呈现出典型的石墨烯缺陷与sp²杂化平面特征.随着烟煤粒径增大,制备的石墨烯缺陷增多,粒径为 46.89 μm的烟煤得到的石墨烯样品具有石墨烯微晶堆砌厚度小、缺陷高等特点.通过 SEM、TEM和 AFM表征发现,制备的煤基石墨烯纳米片片层表面呈褶皱状,层数为 1～2 层,达到少层石墨烯的标准.本研究为烟煤的高附加值利用提供了新的思路,有助于推动燃料煤向原料煤的转型升级及双碳目标的实现.

摘要：气化剂种类显著影响生物质气化过程中H2 产率.为系统比较不同气化剂的制氢效果,通过Aspen Plus软件建立了玉米秸秆气化制氢的流程模拟模型,使用不同的气化剂(空气、氧气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气)模拟了玉米秸秆气化制氢工艺,系统分析了温度、当量比、水料比等相关参数对H2 产量的影响,并进一步对不同气化方案进行了经济性评估.结果表明:与单一使用空气或氧气作为气化剂相比,加入水蒸气的联合气化对于H2 生成均有促进作用.在所有气化剂条件下,随着气化温度升高,H2 体积分数均增加,在 900℃下保持稳定,温度增加使CO2 和CH4 体积分数持续下降,LHV和H2 产率持续增加.随着当量比的增加(0.25～0.34),H2 与CO物质的量比整体增加,H2 体积分数和LHV呈现下降趋势,氧气-水蒸气条件下H2 体积分数下降趋势最为明显.随着水料比增加(0～0.8),H2 和CO2 体积分数增加,LHV显著增加,CO和CH4 含量降低,氧气-水蒸气联合气化条件下H2 体积分数整体高于空气-水蒸气联合气化条件下.整体上,相同条件下氧气-水蒸气联合气化制氢效果最佳,在气化温度 900℃、当量比为 0.28、水料比为 0.6 时,H2 体积分数和产率分别可达 56%和126 g/kg.经济性分析表明,尽管氧气-水蒸气气化在制氢效果上占优,但其设备与氧气制备成本较高;相比之下,空气-水蒸气气化因运行成本较低而更具经济性优势,其平准化制氢成本可低至 11.7 元/kg,显示出良好的工业应用潜力.

摘要：农林废弃物作为重要的生物质资源,其高值化能源转化是实现可持续发展与"双碳"目标的有效途径之一.为实现农林废弃物的高值化能源转化,创新性地构建了光合生物制氢与微波热解协同的梯级转化模式.该模式旨在克服单一转化技术的局限性,通过生物与热化学过程的耦合,实现全组分资源的梯级、高效利用.以小麦秸秆、月季杆、竹子、棉花杆和花生杆 5 种典型木质纤维素类废弃物为原料,系统开展了光合生物制氢及微波热解(参数:物料量 20 g、热解时间 20 min、微波功率 800 W)梯级制氢工艺研究.通过气相色谱(GC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和氮气吸附比表面积(BET)等分析手段,对产氢过程中的物质转化机制、尾渣组分演变及产物分布特征进行了定量定性研究.结果表明:在光能驱动下,光合菌群利用其固氮酶和氢酶系统,通过厌氧光生化反应介导底物中碳水化合物的生物降解与脱氢过程,实现初步产氢(7.994～21.211 mL/g).光合生物制氢后的尾渣主要富含难降解的木质素和部分未利用的纤维素和半纤维素残余物.尾渣经微波热解后,残余有机质经热裂解、脱羧及芳构化等反应进一步产氢(87.97～226.905 mL/g).其中竹子总产氢最高达 242.235 mL/g,较单一光合生物制氢工艺提升422.35%.微波热解还展现出良好的碳资源赋能潜力(月季杆尾渣得炭率 54.64%)和甲烷(竹子尾渣 44.812 mL/g)的产出.

摘要：二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)是化石能源与工业领域大规模减排的托底技术.为量化CCUS对海南高碳排放企业的碳减排潜力与碳中和贡献,基于福山油田 CO2 地质利用与封存示范项目参数、福山凹陷地质资料及海南省大型 CO2 点源核查数据,构建了涵盖企业级碳排放核算、区块级封存场地筛选、CCUS 工程技术经济特征分析、基于管道成本曲面的源汇匹配模型及碳减排贡献预测的高精度研究框架,实现公里级及以上尺度的 CCUS综合分析框架.首次完成海南省 CCUS技术"封存容量-场地适宜性-技术经济性-集群部署-碳中和路径"的多维度系统评估.研究表明:海南福山凹陷具备油气藏与咸水层 CO2 地质利用与封存的地质条件,重点企业通过 CO2 咸水层封存技术可实现平准化成本低于 400 元/t、捕集量 90%的碳减排;2060 年前 CCUS 技术对海南企业的净减排贡献累计可达 5.4 亿t,其中 CO2 强化石油开采(CO2-EOR)与 CO2 强化深部咸水开采(CO2-EWR)技术应用规模分别于 2040 年和 2045 年达峰值.结果为海南碳中和 CCUS 规划提供决策支撑,并为南南国家及岛屿地区通过 CCUS实现低碳工业发展提供范式参考.

摘要：随着全球航空业碳排放问题日益严峻,生物质基可持续航空燃料(SAF)因其生产和使用过程的低碳特性成为航空业碳减排的重要发展方向.但是,现有生物质基SAF的生产成本显著高于传统化石航煤.因此,通过综合评估生物质基SAF生产过程的资源消耗、环境影响和经济效益对优化SAF生产工艺,降低SAF生产成本,实现低碳航煤规模化生产具有重要意义.系统综述了近年来关于生物质基SAF生产工艺的生命周期评价(LCA)和技术经济性分析(TEA)的研究进展,从资源、环境与经济角度对比分析了不同技术路线的优劣势.在生命周期评价方法中,针对生物质基SAF生产的碳足迹评估最为普遍,被广泛应用于多种SAF生产工艺.统计分析结果表明:虽然各生产工艺的碳减排效果差异较大,但均远低于传统化石航煤,碳减排百分比为 17.4%～96.8%.此外,LCA也被用于评估生物质航煤生产过程中除碳排放外的其他环境影响.对气化费托工艺(G-FT)和水相重整工艺(APR)的LCA结果表明:除碳排放外,2 种工艺分别对酸化潜值和人体毒性潜值的贡献最大.敏感性分析表明:土地利用方式、产氢方法、电力来源的变化对碳足迹产生了显著影响.基于层次分析法(AHP)和㶲分析法的LCA进一步拓展了传统LCA的评估维度,前者通过多视角赋权实现环境影响的综合量化,后者从热力学角度揭示了能源利用效率与资源消耗的关系.技术经济性分析表明:原料成本和生产规模是影响生物质基SAF销售价格的主要因素,扩大生产规模可在一定程度上分摊资本投资,降低原料成本.敏感性分析也显示生物质价格波动对经济性的影响最大,生物航煤生产过程受到多种不确定度的影响.此外,结合生命周期思想的㶲经济分析表明,自供电方案通过减少化石能源依赖,显著降低了环境成本,提升了经济收益.未来研究需进一步优化原料供应链、提高转化效率、推动绿氢应用,同时建议政府加强政策支持,合理制定差异化碳税和补贴政策以降低生产成本.通过多维度评估为生物质基SAF生产工艺的技术改进与规模化应用提供了理论依据,助力航空业降碳增效,实现可持续发展.

摘要：5-羟甲基糠醛(HMF)作为典型的生物质平台化合物,其定向氧化产物 2,5-二甲酰基呋喃(DFF)在生物基高分子、精细化工及功能材料领域具有重要的应用价值.相较于HMF完全氧化生成呋喃二甲酸(FDCA)的路径,DFF的合成需在选择性氧化羟甲基的同时抑制醛基过度氧化,反应路径更为复杂,对催化剂的活性与选择性调控的要求更高.系统综述了HMF热催化氧化制备DFF的研究进展,重点解析了反应中涉及的多种氧化路径机制,讨论了氧源种类、溶剂环境、活性氧物种及其与催化剂活性位点的协同作用.根据催化剂体系的构成与作用机制,归纳了贵金属催化剂、非贵金属氧化物催化剂以及碳基催化剂在结构调控、构效关系及性能优化方面的最新进展,比较了其在DFF选择性转化中的优势与不足.同时,还指出当前热催化体系在反应选择性控制、催化剂稳定性、机理解析及绿色工艺构建等方面面临的主要挑战,并为后续高效热催化剂的设计与应用提供了理论借鉴与研究基础.

摘要：生物质作为一种洁净零碳可再生能源,在优化能源结构、减少碳排放方面具有重大意义.我国作为农业大国,具有丰富的生物质资源,但其相对于煤炭具有碱金属含量高、易结渣的特性,容易造成锅炉设备的腐蚀与损坏.为研究湍流热解条件下生物质颗粒的碱金属析出特性,利用四风扇对冲电加热试验装置在 200～900℃的湍流条件下开展了 6 mm球形荷木颗粒的热解试验.采用SEM-EDS、ICP-OES、IC等检测方法探究了不同热解条件及热解阶段下碱金属的赋存、释放和转化机制.结果表明:荷木中Na元素占碱金属物质的量分数的 86%,以水溶性Na为主,其次是Ca、K、Mg.在热解过程中,NaNO3 最先释放,并且在 400℃时达到最大释放量.随温度进一步升高,NaCl与Na2CO3 相继释放,各释放峰值与其熔点正相关,并且在水溶性钠释放时氨溶性Na会向水溶性Na转化.在 600、800 和 900℃时Na的总释放率分别达到 58.25%、65.15%和 71.13%.通过对比在自然对流与湍流热解环境下Na的释放率发现,生物质颗粒升温过程中,湍流热解条件下的Na释放率始终高于自然对流环境下的Na的释放率,这是由于湍流热解条件下颗粒升温更快且孔隙率明显增加.但相同环境温度下,湍流和对流热解条件下Na的最终释放率差异不显著,表明温度仍然是碱金属最终释放率的决定性因素.

摘要：厌氧发酵-气化耦合技术作为一种新型生物质高效转化路径,可显著提升生物质处置与转化效率,在实现"双碳"目标的背景下具有广阔的应用前景.借助机器学习方法,将传统厌氧发酵模型与气化过程模型有机融合,构建了生物质厌氧发酵-气化耦合过程的动态模拟体系,系统揭示了从厌氧发酵至气化全流程中关键产物的动态演变规律.模拟与试验验证结果表明:该耦合模型对气化阶段主要气体产物(包括H2、CO、CH4、CO2)浓度预测的平均精度达到 91.3%,相较于传统单一气化模型预测精度提高了 12.5%,显示出优异的泛化与预测能力.在厌氧发酵初期阶段(0～6 d),发酵系统表现出较高的产甲烷活性,挥发性脂肪酸快速降解,累计甲烷产量快速上升至 136.4 mL/g,为发酵系统主要产甲烷阶段.随着发酵进行,沼渣的理化性质发生明显变化:C、O元素在沼渣中的质量分数呈整体下降趋势,C元素的质量分数从初始 34.14%降至 29.11%,O元素的质量分数由 30.05%降至 20.10%,反映出有机组分分解并向CO2 和CH4 转化的规律.N元素的质量分数从 2.15%上升至 2.57%,主要归因于含碳组分的降解导致相对富氮.在碳减排效益评估方面,以单位生物质输入所产生的CO2 排放当量为指标,其随发酵时间的增加呈先升后降趋势.当厌氧发酵进行至第 3 d时,耦合系统CO2 排放当量值达到最高(0.069 4 gCO2eq),说明该时间点系统碳减排性能最优.研究为生物质原料梯级利用技术的工程化应用提供了关键理论支撑.

摘要：熔盐储热是煤电灵活性改造的重要方式之一,但其与煤电机组耦合的技术及经济性综合评价相对较少,难以支撑工程设计所需.为此,以315 MW煤电机组为研究对象,运用Aspen Plus进行系统模拟,并构建9种熔盐储热方案,以调峰性能、热力学性能、供电煤耗率、碳排放和经济性为指标,考察了不同方案的技术经济性,并采用优劣解距离法(TOPSIS)综合评价,确定最优耦合方案.研究发现,储热过程中,随着储热功率升高,耦合系统的调峰和热力学性能均提高,其中,抽取再热蒸汽作为热源时,耦合系统的热效率最高.释热过程中,较高的储热功率对应的热力学性能较差,其中,热熔盐加热2号高加入口凝结水时,系统的调峰和热力学性能最优.经济性方面,耦合系统的运维成本占比较高,储热系统补偿收益占比最高.通过TOPSIS综合评价,确定最优方案为:储热功率20 MW、储热过程以再热蒸汽为热源,释热过程加热2号高加入口凝结水.相关研究结论可为构建煤电耦合熔盐储热调峰系统提供理论和数据支撑.

摘要：加压流化床煤催化加氢气化技术因其高碳转化率和甲烷产率,在煤制天然气领域展现出广阔的应用前景.流化数作为影响流化床气化炉性能的关键参数,通过调控床层内颗粒运动混合及气固传质传热过程,对气化炉温度分布、碳转化率、甲烷产率具有重要影响.然而,目前关于流化数的系统性研究较为匮乏,深入揭示其对气化"三传一反"过程的作用机制对工艺参数优化和反应器设计具有重要意义.基于计算流体力学模拟,采用多相质点网格模型(MP-PIC),系统研究了 2.0、3.5、5.0、8.0四种流化数对催化加氢气化的影响规律.研究发现,较低流化数条件下生成的气泡尺寸较小,可有效提升碳-氢传质效率,强化气化反应过程,提高床层热点温度.2.0倍流化数工况的热点峰值温度可达1 555 K,超过了煤灰的熔融温度.流化数的增加促进了颗粒在床内的运动扩散,导致热点温度分散下降,其余流化数工况下的最高温度均在1 300 K以下.在综合考虑反应强化与热点控制的基础上,3.5倍的流化数是较佳选择.此外,还追踪了不同粒径的代表性颗粒,通过分析它们的运动轨迹、温度演变及反应性,发现初始直径为196 μm的颗粒在高温区与小气泡强化传质区域的协同作用下,展现出最佳的加氢反应特性.过大或者过小的颗粒会因堆积在床层底部或者被夹带至稀相区而影响其反应性.相应结果可以为流化床煤气化炉的设计和优化提供理论指导.

摘要：人为CO2排放激增引发的环境危机加速了碳中和技术的发展,其中CO2加氢制甲醇因兼具碳减排、绿氢储能与高附加值化学品转化潜力备受关注,但其工业化应用受限于高效催化剂的开发与反应机制的深入解析.围绕具有良好工业前景的非贵金属催化体系,系统综述其热力学路径、催化剂设计与反应机理的最新进展.研究指出,Cu基催化剂通过活性位优化与界面工程显著提升活性位点密度与氧空位再生能力;In2O3基催化剂因高氧空位稳定性与抗烧结特性展现优异性能;Zr基固溶体催化剂则通过晶格应力与氧空位协同作用效应优化电子结构,突破单组分性能瓶颈.此外,载体比表面积与路易斯酸碱位、助剂的选择及其电子转移功能以及制备策略对金属活性位的精准调控,被证实为关键优化方向.反应机理层面,实验与理论计算揭示甲酸盐路径(*HCOO主导)与逆水煤气变换-羰基化路径(*COOH解离)的竞争机制,具体主导机制与催化剂结构特性密切相关.本综述通过多维度整合催化剂设计、表界面特性、反应性能与动力学行为的关联性研究,为构建新型高效CO2制甲醇体系的开发提供理论支撑,推动碳循环技术与绿氢经济的深度融合,对碳中和目标下能源-环境协同技术发展具有重要参考价值.

摘要：以同一地区污水处理厂污泥和选煤厂煤泥为研究对象,考察了燃烧温度、燃烧时间、掺混比例等燃烧条件对污泥和煤泥混燃过程砷、硒和铅迁移转化特性的影响,以及燃烧产物中砷、硒和铅的环境影响行为.污泥和煤泥中砷、硒和铅释放率随温度升高而增大,最终释放率由高到低依次为硒＞砷＞铅,且砷、硒和铅释放率随污泥掺混比例增加而增大.污泥和煤泥中砷、硒和铅释放率随燃烧时间延长先快速增大然后趋于平缓,且达到最大释放率用时由高到低依次为铅＞砷＞硒.在恒温燃烧条件下,1 200 ℃时污泥和煤泥中砷、硒和铅的释放速率均快于900 ℃,且在燃烧初期煤泥中砷、硒和铅的释放速率略快于污泥.污泥和煤泥中砷、硒和铅的赋存形态分布特性是其释放行为的主要影响因素.污泥和煤泥中砷、硒和铅均主要以无机结合态存在,且污泥中无机结合态砷、硒和铅占比高于煤泥.煤泥和污泥中有机结合态砷、硒和铅主要在低于500 ℃的燃烧温度下随挥发分一同释放,在800～1 200 ℃燃烧温度范围内,煤泥和污泥中碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态和硫化物结合态砷含量显著降低,碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态和硫化物结合态铅主要释放温度区间则分别略微延迟到900 ℃和1 200℃.在酸性浸取环境下,污泥和煤泥燃烧产物中硒均处于中风险区域,其浸出率明显高于砷和铅;除SPLP方法对污泥燃烧产物的砷浸出率处于低风险区域外,其余燃烧产物中砷浸出率处于中风险区域;燃烧产物中铅浸出率最低,只有TCLP方法对煤泥燃烧产物的铅浸出率处于中风险,其余均为低风险区域.

摘要：电容去离子(Capacitive Deionization,CDI)作为一种基于电场驱动离子电吸附的新型脱盐技术,因其低能耗和环境友好特性在水处理领域展现出重要应用前景.电极材料作为CDI系统的核心组件,其电子传导能力和界面润湿特性直接影响脱盐效率.以高导电的短切煤沥青基碳纤维(Pitch-based Carbon Fiber,PCF)为对象,通过KOH化学活化构建分级孔结构以增加比表面积和采用硝酸氧化引入含氧官能团进行表面润湿性调控.经此双重活化制备的样品(KN-PCF),不仅比表面积高达583.83 m2/g,而且接触角大幅降至65°,界面能显著降至34.6 mN/m(降幅达60.1％),还保持了优异的导电性(电导率约为13.7 S/cm).在1.4V低电压下,KN-PCF电极展现出25.5 mg/g的脱盐容量、0.77 Wh/g的能耗以及96.7％的脱盐容量保持率.结合密度泛函理论(DFT)计算揭示了 KN-PCF表面含氧官能团通过降低Na+吸附能垒和缩小HOMO-LUMO能隙的双重机制,有效强化了离子捕获能力并提升了界面电荷转移效率.此外,通过COMSOL软件设计的三维多物理场仿真证实KN-PCF电极与电解液界面间的电场均匀性得到了显著提升.研究为低值沥青基碳纤维的高值化利用提供了理论和技术参考.

摘要：为了将煤炭和煤炭衍生物沥青制备成具有高性能储钠的煤基碳负极材料,提出了煤炭中温活化-与沥青高温共碳化的闭孔结构梯级构筑方法,对煤炭先经NaOH中温活化形成的高容积多孔碳,然后与沥青混合、高温共碳化形成的具有高容积闭孔结构的煤基碳负极材料进行了研究.结果表明:沥青与多孔碳高温共碳化抑制了沥青单独高温碳化时长程有序碳微晶结构的形成,并实现了多孔碳开孔结构向闭孔结构的高效转化,形成的碳负极材料具有0.252 cm3/g的高闭孔容积,而比表面积只有6.09 m2/g.并进一步通过研究NaOH与煤的比例、沥青与多孔碳比例、碳化温度等的影响,发现当NaOH与煤炭质量比为1∶1时开展700 ℃中温活化,沥青与多孔碳质量比为2∶1、碳化温度为1 400 ℃时开展高温碳化,所形成的闭孔碳(AC/ZL-1400)的结构与钠离子储存性能最佳.AC/ZL-1400在30 mA/g时显示出高达360.1 mAh/g的储钠容量,首圈库伦效率为81.27％.此外,在150 mA/g下进行400次长循环后,AC/ZL-1400的容量仍可达182.50 mAh/g.该方法为煤炭衍生物沥青与低阶煤的高值化利用提供了新途径.