能源环境保护

  • 生物质基长链含氧燃料、化学品和材料的研究进展

    吴石亮;丁培霖;肖睿;

    随着化石能源的枯竭以及对环境问题的重视,人们越来越关注生物质能源利用的发展。生物质基长链化合物因富含多种官能团和多种结构,在制备高值化学品方面优于短链化合物,引起了国内外学者们的关注。大量研究表明,生物质基长链含氧化合物可用来制备燃料、聚合物电解质和可降解塑料。生物质基燃料聚甲氧基二甲醚(PODE)和三丙二醇单甲醚(TPGME)具有高十六烷值和含氧量,且能与柴油很好地混溶而备受关注。聚合物电解质作为锂离子电池发展的新方向,目前更多采用石油基作为聚合物基质,而天然大分子聚合物纤维素、木质素和淀粉同样能用来制备凝胶态和固态聚合物电解质。此外,以生物质为原料制备的聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)更容易被环境中的微生物降解并不产生其他影响。概述了PODE和TPGME的制备方法和燃烧特性,天然聚合物大分子制备凝胶态和固态聚合物电解质,以及PLA和PBS的合成路径及其化学改性等方面的研究进展,为今后制备生物质基长链含氧化合物及其他高值产品提供参考借鉴。

    2024年02期 v.38;No.212 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K]
  • 生物炭成炭调控及固化土壤重金属研究进展

    廖玮;张雄;杨海平;邵敬爱;张世红;陈汉平;

    生物炭在固持土壤重金属(HMs)方面具有广阔的应用前景,其修复效果受到理化特性以及土壤环境的影响。因此,探究生物炭的成炭调控与重金属固化能力,对于优化生物炭制备生产过程具有重要的指导意义。总结了不同制备工艺下生物炭的理化特性变化,并梳理了生物炭固化重金属的主要机理以及各种老化因素对生物炭理化特性变化的影响。生物炭主要通过孔隙吸附、阳离子交换、官能团络合以及矿物沉淀等方式来固化土壤中的重金属,其各项机制的吸附贡献占比受到热解温度、原料种类、停留时间、热解气氛等因素的影响。生物炭老化会导致其理化特性变化,如孔道破碎、含氧官能团分解、不稳定碳析出等,而不同的老化因素会对生物炭产生不同的影响。通过探究各老化因素的作用机理以及其对重金属固化的影响,可以从热解成炭的角度提高生物炭稳定性及有效性,从而减少环境因素对生物炭固化重金属效果的影响,实现对生物炭物化特性及土壤修复能力的有序调控。同时,还展望了未来生物炭施用研究方向,旨在为合理评估生物炭有效性以及指导生物炭修复重金属污染土壤提供参考。

    2024年02期 v.38;No.212 14-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 943K]
  • 不同生物质原料催化制备5-羟甲基糠醛的研究进展

    陶姣;潘云川;熊健;吕学斌;

    生物质被视为一种潜在的丰富可再生能源,可用于生产能源、化学品和材料等,是传统能源的潜在替代品。5-羟甲基糠醛(5-hydromethylfurfural, HMF)是一种多功能、关键的可再生平台化合物,有许多潜在的应用,被誉为“沉睡的巨人”,可以由生物质衍生的碳水化合物生产。目前,制备HMF的原料主要是糖类化合物。深入讨论了HMF的合成机理以及己糖、多糖和其他生物质等不同来源的原料催化制备HMF方法的研究进展。以往的研究可以发现,葡萄糖转化为HMF大多选用路易斯酸催化剂,对于果糖则更注重于非均相催化剂的设计。多糖类最终水解为单糖进行转化,应同时注重多糖的水解以及单糖的转化,关键点仍是单糖的转化。最后对HMF原料未来的研究方向和催化剂的设计开发进行展望,以期为今后的深入研究提供理论支持。

    2024年02期 v.38;No.212 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 175K]
  • 木质素原位催化加氢脱氧研究进展

    赵玉莹;詹佳慧;胡锐;罗刚;张士成;

    由于化石能源的枯竭和环境污染的加剧,发展可再生能源和实现碳中和势在必行。木质素作为大量存在的天然芳香族聚合物,经过解聚升级可制备高附加值的化学品和燃料,有望替代化石资源。然而,木质素解聚产生的生物油和化合物因其高含氧量而限制了其直接应用。加氢脱氧策略为开发高价值的生物基燃料和化学品提供了一条潜在路径。传统高压分子氢气主导的木质素增值转化存在安全性隐患,阻碍了其工业化推广。木质素原位催化加氢脱氧作为其替代策略,采用溶剂和木质素自身基团作为氢源,在催化剂作用下原位产氢并作用于反应底物实现其高效增值转化。该方法不仅有效避免了外部高压供氢,而且能在温和条件下实现木质素原位升级,提高了原子利用率和产物选择性。通过对木质素原位催化加氢脱氧策略的研究,总结梳理了近年来原位供氢的研究进展,分析了联合水相重整加氢脱氧、联合金属水解加氢脱氧、催化转移氢化、自供氢氢解四种常用原位催化加氢脱氧策略的反应机理,讨论了几种策略的研究现状,并展望了木质素原位催化加氢脱氧策略的研究重点、难点和发展前景。

    2024年02期 v.38;No.212 32-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
  • 生物质定向热解制备高附加值化学品研究进展

    武刚;肖睿;张会岩;

    石油化工产品是制备众多生活和生产用品,如化妆品、润滑油、塑料制品、合成纤维等的原材料,这使得人类对以石油为原料生产的各种化学品的依赖非常严重。基于此,以可再生生物质为原料生产高附加值平台化学品受到了广泛关注。生物质定向热解可选择性地制备多种高附加值平台化学品,已成为目前全球研究的前沿和热点。对生物质定向热解制备多种常见的高附加值化学品进行了系统地概述,首先总结了热解原料、热解方式、预处理方式、反应温度、反应时间、催化剂等条件对目标高附加值产物的影响规律,然后分析了生物质定向热解制备目标产物的反应路径,最后对生物质定向热解制备平台化学品的未来发展方向进行了展望,为生物质的高效转化利用提供一定的依据和借鉴。

    2024年02期 v.38;No.212 43-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 313K]
  • 微波热解木质生物质的研究进展

    蒋志伟;刘鹏昊;赵峻;严凯;

    随着化石资源的日益枯竭及环境污染问题的日益严峻,开发与利用环境友好的可再生资源受到广泛关注。木质生物质微波热解具有反应速率快、易于控制、安全无污染等优点,但是存在产物分布不均和经济价值不高等问题,严重制约了生物质能的全面与高效利用。系统地介绍了木质纤维素组分的结构,详细阐述了木质纤维素各组分的热解机制,并比较了微波热解与传统热解的差异,探讨了微波热解的影响因素以及微波催化热解木质纤维素的产物分布。此外,介绍不同种类催化剂(碳基材料、分子筛、金属氧化物等)在促进生物质微波热解中的作用,可以高效转化木质纤维素,优化微波热解产物的种类分布,并促进选择性生产特定高值化学品,以实现木质纤维素的资源化和高值化利用。最后,对木质纤维素热解未来研究方向和技术发展进行了展望。

    2024年02期 v.38;No.212 57-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
  • 生物质热解动力学模型研究进展

    李亮;朱一萍;廖玉河;

    生物质是地球上最丰富的可再生碳资源之一,在实现“双碳”战略目标方面扮演着重要作用。生物质热解是一项极具前景的生物质利用技术,其中热解形成的生物油有望取代传统化石能源,用于生产高值燃料或化学品。然而,生物质热解是一个十分复杂的过程,该过程及热解产物分布受诸多因素影响。因此,发展生物质热解动力学模型对指导热解工艺生产十分重要。动力学模型的研究不仅可以揭示热解过程中所涉及的物理化学变化,还可以预测热解反应速率及主要产物分布。早期构建的全局动力学模型为热解机理的理解与更详细模型的发展奠定了基础。随着生物质热解的主要研究目标由最大化生物油产量转变为最大化高附加值化学品产量,包含更多热解机理信息和可预测更多单个产物产率的半详细和详细动力学模型开始出现。主要介绍了生物质热解动力学模型的研究现状,将动力学模型分为全局模型、半详细模型和详细模型,并对未来生物质热解动力学研究及详细模型的发展进行了展望。

    2024年02期 v.38;No.212 67-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1238K]
  • 电催化5-羟甲基糠醛氧化为2,5-呋喃二甲酸的研究进展

    潘远江;郭珍燕;黄金术;李虎;

    在可持续发展导向下,替代能源需求不断增加,生物质资源的有效利用成为研究焦点。5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种生物质基平台化合物,具有广阔的应用前景。通过选择性氧化反应,HMF可以转化为高附加值化合物,如2,5-呋喃二甲酸(FDCA)。近年来,电催化氧化作为一种绿色环保的新型手段,在HMF转化为FDCA的研究中取得了显著进展。然而,这一过程涉及竞争反应,如水氧化,对FDCA的产率和法拉第效率产生影响。催化剂对降低反应能垒、提高产物选择性至关重要,但面临稳定性不足、过电位偏高和酸性环境下活性不足等挑战。聚焦于高效催化剂的研究进展,从贵金属催化剂到非贵金属催化剂和非金属催化剂进行深入探讨,旨在为生物质的高效转化提供有益参考。

    2024年02期 v.38;No.212 81-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
  • 木质纤维素生物转化的技术研究和应用前景

    潘润泽;牟璐;邱敏;姜万奎;章文明;蒋羽佳;信丰学;姜岷;

    随着工业化进程的发展,不可再生能源的消耗以及环境的污染问题是面临的严峻挑战。因此,可再生生物质资源的开发得到了广泛关注。木质纤维素是一种丰富的可再生生物质资源,可用于生物化学品和生物燃料的生产。然而,其复杂的结构阻碍了木质纤维素生物转化的最终效率。有效的预处理技术以及合适的转化宿主为木质纤维素的生物转化提供了帮助。此外,选择合适的木质纤维素转化工艺更有利于目标产物的合成,其中包括单独水解和发酵、同步糖化和发酵以及统合生物加工过程。在这些工艺中,通过统合生物加工过程构建的微生物共培养系统被认为是高效生产生物化学品和生物燃料的潜在策略。进一步,将共培养体系与合成生物学和代谢工程相结合,为未来构建高效稳定的木质纤维素生物转化体系提供了理论指导。

    2024年02期 v.38;No.212 94-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 271K]
  • Cu/MOF双功能催化剂催化乙酰丙酸制取γ-戊内酯的研究

    邬玉珊;王继大;许狄;徐艳飞;定明月;

    传统化石能源的日益消耗引发了严重的能源危机和环境污染等问题,亟需开发和利用可再生能源。生物质因其资源丰富、成本低廉和清洁的特点,引起了人们的广泛关注。采用简单、高效的溶剂热方法构筑了一种金属有机框架封装金属Cu的新型复合材料,Cu/MOF-808,该催化剂中Cu原子锚定在Zr基金属有机框架MOF-808次级结构单元的缺陷位。Cu/MOF-808催化剂在较温和的反应条件下(140℃),以异丙醇为氢源,通过催化转移加氢路径,将生物质平台分子乙酰丙酸选择性加氢转化为γ-戊内酯,产率达到91.5%。溶剂影响因素结果表明,Cu/MOF-808催化剂在异丙醇中表现出最好的活性和选择性,远高于甲醇、乙醇和仲丁醇体系,主要得益于异丙醇优异的供氢能力。此外,Cu/MOF-808催化剂具有良好的稳定性和可重复利用性,在5次循环后仍能保持较高的催化活性和目标产物选择性。机理研究揭示了MOF锚定的高分散Cu金属位点和MOF中Zr簇的Lewis酸性位点的高效协同作用,促进了乙酰丙酸高效催化转化。

    2024年02期 v.38;No.212 105-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 802K]
  • 反应温度对Mo/Al_2O_3催化碱木质素生物油加氢脱氧影响研究

    曹鹤;杨天华;李秉硕;张海军;佟瑶;

    碱木质素作为重要的工业木质素来源,通过水热液化技术可以保留其中芳环结构,用于制备生物燃料中芳烃组分。在反应过程中,温度对生物油产率和组分影响较大。重点研究了在Mo/Al_2O_3催化碱木质素水热液化制备生物油过程中,反应温度对油产率和芳烃产率影响。研究结果表明,随着温度升高,生物油产率先增加后减少,在280℃时获得最高生物油产率。生物油的O/C比随温度升高持续下降,最低可达0.22,同时H/C比则持续增加,最高可达1.14。此外,高位热值也持续增加,最大值可达30.41 MJ/kg,温度的升高促进了生物油燃料特性的提升。然而,温度的升高对生物油中芳烃的富集不利,温度越高,生物油中芳烃的相对含量越低,而酚类化合物的含量越高。在260℃和添加质量分数15%的Mo/Al_2O_3催化剂条件下,芳烃的相对含量达到最大值34.1%,此时芳烃产物中对甲苯的选择性高达97.7%,芳烃产物富集效果最好。

    2024年02期 v.38;No.212 114-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K]
  • Ga、Zn改性ZSM-5对生物质热裂解产物单环芳烃选择性的影响

    柴美云;刘荣厚;

    针对生物油组分复杂、含氧量高等问题,通过使用金属改性催化剂改善生物油的组成,提高生物油中单环芳烃(Monocyclic Aromatics Hydrocarbon, MAHs)的选择性,并探讨了生物质催化热裂解反应机理。以硝酸镓、硝酸锌为改性剂,采用离子交换法对不同硅铝比的ZSM-5进行改性,使用Py-GC/MS外标法探究硅铝比(30、40、50和60)和金属元素类型(Ga、Zn)对玉米秸秆催化热裂解产物单环芳烃选择性的影响。结果表明,对于Ga/ZSM-5,硅铝比为30时更有利于单环芳烃的产生,此时玉米秸秆催化热裂解产物单环芳烃的相对含量为19.02%,是在母体ZSM-5(30)催化下的1.38倍;对于Zn/ZSM-5,硅铝比为40时更有利于单环芳烃的产生,此时玉米秸秆催化热裂解产物单环芳烃的相对含量为22.18%,是在母体ZSM-5(40)催化下的1.51倍。硅铝比对二甲苯、萘和二甲基萘的产率影响比改性金属元素影响大,改性金属元素对苯、甲苯和茚的产率影响比硅铝比影响大。从生物油的相对含量、元素组成、芳香烃的相对含量、以及单环芳烃的产率来看,Zn/ZSM-5(40)的催化效果优于Ga/ZSM-5(30)。

    2024年02期 v.38;No.212 123-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 2044K]
  • 焦油模型物与木屑共热解产物分布规律研究

    李学琴;刘鹏;王玲玲;呼和涛力;王志伟;雷廷宙;

    利用甲苯和乙酸为焦油模型物,以杉木屑为原料,在一级固定床反应系统中进行共热解实验,以实现木屑热解最大化脱除焦油产气,并探讨不同温度下共热解产物分布规律及产物之间的协同作用。结果表明,与木屑单独热解相比,木屑与甲苯、乙酸共热解产生的协同作用呈现出优越的焦油脱除效果。尤其,木屑与甲苯共热解可有效地将焦油产率减少81.47%,从焦油组分来看,含氧类化合物在共热解过程中不能有效脱除,而芳烃类化合物在热解过程中易通过高温共热解脱除,乙酸与木屑共热解的协同作用较甲苯强度稍弱。共热解产物产率变化受温度影响显著,其变化规律与纯木屑单独热解一致,热解温度升高对半焦、焦油的抑制效果增强,为焦油脱除及高效转化提供了理论基础。

    2024年02期 v.38;No.212 136-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
  • 松木基多孔碳表面重构强化过硫酸盐去除双酚A

    王亮才;陈登宇;周建斌;

    双酚A(BPA)作为最常用的工业化合物之一,在环境中具有持久性,对人类健康及其他微生物造成威胁,因此,开发双酚A高性能去除剂并了解其作用机制具有重要意义。基于此,采用KOH活化策略制备了松木基多孔碳(PC),利用NaBH_4对PC进行表面重构获得性能增强的松木基多孔碳(PC-1)。随后,采用单因素的实验方法考察了在多孔碳/过硫酸盐系统中松木基多孔碳去除BPA的能力及机制。结果表明,与PC相比,PC-1表面的羟基增加,羰基减少,I_(D1)/I_G从1.55增至1.60。与PC/PDS系统相比,PC-1/PDS系统在反应温度为25、35及45℃时对BPA的降解效率分别提高了45%、18%和64%。淬火及电化学实验说明PC及PC-1分别通过自由基及非自由基途径去除BPA。因此,碳的内在缺陷是过硫酸盐活化的活性位点,而含氧官能团则是影响活化途径的关键因素。

    2024年02期 v.38;No.212 145-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K]
  • 乙酸和富芳香组分对生物油电化学提质中聚合结焦的影响

    陈俊杰;邓伟;汪雪棚;许凯;徐俊;江龙;苏胜;胡松;汪一;向军;

    生物油是唯一的液体含碳可再生资源,因其成分复杂、热值低、酸度高、粘度大等特点,必须经过提质才能进一步利用。生物油电化学提质是一种条件温和、易于控制的新兴提质方法,但仍面临生物油聚合结焦的问题,降低了提质生物油的品质和收率。通过对含有不同浓度乙酸和富芳香组分(Aromatic-Rich Fraction, ARF)的调制生物油分别进行电化学提质实验,对电化学反应后的溶液和焦表征分析,研究了乙酸和ARF对焦产率的影响规律,探讨了乙酸和ARF对生物油聚合结焦的影响机制。结果表明,乙酸能抑制生物油聚合结焦,加入浓度1%的乙酸可降低焦产率约25%,继续增加乙酸浓度会进一步降低焦产率;而ARF则会促进生物油聚合结焦,当ARF浓度从60%升到70%时,焦产率增加了约70%,当ARF浓度升到80%后,焦产率增加了约150%。乙酸能抑制生物油中酚类物质自缩合,降低了聚合结焦反应的速率,而ARF则增强了羟醛缩合反应,提高了聚合结焦反应的速率。

    2024年02期 v.38;No.212 155-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
  • 小球藻水热催化联产功能化碳材料过程反应特性研究

    周清明;张敬苗;朱贤青;黄云;夏奡;朱恂;廖强;

    微藻水热碳化技术具有无需干燥高含水率微藻、反应溶剂绿色无污染、反应条件相对温和等优势,可用于制备碳点和水热炭等功能化碳材料,受到广泛研究关注。然而,目前微藻水热碳化制备的碳材料存在质量产率较低、性能较差的问题,需通过添加适宜的催化剂以提高碳材料的产率与品质。因此,研究了H_2SO_4、CH_3COOH、NaOH、Na_2CO_3等催化剂对蛋白核小球藻水热碳化制备碳点与水热炭的影响规律,并采用集总参数法建立了水热碳化过程中多相产物的生成反应动力学模型。研究结果表明,4种催化剂均能提高微藻碳点质量产率,其中NaOH可使碳点产率提高约73.3%。添加酸性催化剂使碳点尺寸变小,碳点平均粒径最小仅为1 nm;而在碱性条件下获得的碳点尺寸变化不明显,粒径主要集中在3.0~4.0 nm之间。在230℃和100 min条件下,CH_3COOH作为水热催化剂制备的微藻碳点的荧光量子产率最高可达7.88%,并在340 nm的吸收波长激发下发射出波长为420 nm的最强发射荧光。元素分析表明,4种催化剂均降低碳点中的N元素含量,且均能提高水热炭的高位热值。催化剂对水热炭高位热值的提高效果由强到弱为H_2SO_4> CH_3COOH> NaOH> Na_2CO_3。热重分析发现,在水热碳化过程中,微藻碳水化合物的水解转化比蛋白质更快;添加CH_3COOH可以促进蛋白质水解转化,而碱性催化剂不利于碳水化合物的水解转化,这4种催化剂对微藻脂质降解过程的影响均不明显。动力学分析发现,水热碳化过程中主要反应包括碳点聚合生成水热炭、微藻生物油的析出以及微藻降解生成其他相产物。碳点主要是通过其他相产物中的小分子聚合和微藻大分子裂解直接生成;在230℃、CH_3COOH催化条件下,微藻碳点较难发生水解,且微藻生物油水解后难以发生逆向反应。

    2024年02期 v.38;No.212 166-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 4422K]
  • 制浆造纸厂污泥热分解特性及其动力学、热力学分析

    丁蕾;陈方军;任冠龙;熊勤钢;

    热解技术在制浆造纸厂污泥的无害化、资源化、减量化处置方面具有很大的应用潜力。目前对制浆造纸厂污泥在热解过程的热解行为、热动力学特性和产品组成情况了解仍不全面。采用热重红外联用(TG-FTIR)、快速热解-气质联用(Py-GC/MS)技术,研究了制浆造纸厂污泥在不同加热速率下的热分解行为以及挥发性产物的释放特性,并采用多组分平行反应动力学模型、动力学补偿法以及主图法探究了有机物热解动力学。研究结果表明,制浆造纸污泥中的有机物质主要集中在温度范围为140℃至600℃之间进行热解,热解产物主要包括H_2O、CH_4、CO_2、CO、NH_3、酮、醛、羧酸、酚、芳烃、醚和醇类等物质。随着热解温度升高至600~900℃时,制浆造纸污泥中的CaCO_3将会分解,产生大量CO_2,同时CO_2会与热解炭反应生成CO。研究采用的4组分的平行反应动力学模型可以较好地描述制浆造纸污泥中的有机物分解过程。4个假组分的平均表观活化能分别为171.54、179.50、192.05、200.86 kJ/mol;指前因子分别为1.74×10~(11)~8.34×10~(16)、1.47×10~(11)~5.55×10~(13)、1.40×10~(11)~1.55×10~(12)、1.67×10~(10)~1.34×10~(13) s~(-1)。不同组分之间遵循不同的反应机理模型,随着转化分数增加反应机理模型也会逐渐发生变化。

    2024年02期 v.38;No.212 180-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 1292K]
  • 原位生成Fe基催化剂催化木质素快速热解生成单环芳香烃的研究

    张婧;沈洋;诸麟榆;刘浩然;周忠岳;

    探讨了铁矿石原位生成的Fe基催化剂对硫酸盐木质素催化热解的情况。研究使用透射电子显微镜对反应前后的催化剂进行表征,以探究催化剂形态变化;通过分段热解反应器联合飞行时间质谱评估催化剂的性能。结果表明,反应前催化剂呈颗粒状,而反应后催化剂几乎烧结。与未还原铁矿石和商业Fe_2O_3相比,还原铁矿石显著促进了单环芳香烃的产生。在最优反应温度550℃下,单环芳香烃的相对含量高达到81%,其中苯、甲苯、二甲苯和三甲基苯的相对含量分别为46%、34%、13%和7%。基于脱羟基和脱甲氧基的反应原理,提出了硫酸盐木质素催化热解的可能途径。使用的低成本铁矿石催化剂有望应用于硫酸盐木质素热解,以生产有价值的生物基芳香烃。

    2024年02期 v.38;No.212 190-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]
  • 城市污泥和浒苔共水热碳化参数响应面优化

    支有为;徐东海;刘欢腾;徐铭欣;郑佩瑶;

    日益增多的城市污泥对环境造成了严重的危害,传统处理处置方法在实现无害化和资源化方面仍存在各种挑战。水热碳化技术被认为一种有效处理处置城市污泥的方式,但由于污泥的低碳、高灰特性,限制了水热炭作为燃料的应用。利用高碳、低灰的浒苔和污泥进行共水热碳化有利于解决这一问题。开展了不同水热反应条件下(温度160~280℃,时间30~150 min,污泥占比0~100%)污泥和浒苔的共水热碳化实验,探究了过程参数对于能量回收效率和电能消耗指数的影响规律,并利用响应面法对3个主要因素(温度、时间、污泥占比)进行了优化设计。结果表明,利用Central Composite Design设计建立的响应面模型,拟合程度良好(模型P<0.05,相应的失拟项P>0.05),预测值和实际值偏差较小。污泥占比对于能量回收效率有显著影响(P<0.05),时间是对于电能消耗指数影响极其显著的因素(P<0.000 1),温度对于电能消耗指数的影响达到显著水平(P<0.05)。通过数学模型的优化,得出了达到最佳能量回收效率(0.470)和最低电能消耗(165.61)的最佳条件,分别是反应温度216℃、反应时间83 min、污泥占比为64%和反应温度200℃、反应时间60 min、污泥占比为50%。此外,在反应温度208℃、反应时间62 min、污泥占比52%的条件下,可以同时获得较高的能量回收效率(0.463)和较小的电能消耗指数(171.60)。通过3次重复实验验证,实验值与预测值偏差小于5%。研究结果可为城市污泥和浒苔的资源化和高值化利用提供科学依据。

    2024年02期 v.38;No.212 198-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 3176K]
  • β-5型木质素二聚体热解机理模拟计算

    李文涛;高丽娟;周关正;柴宝华;王美净;胡斌;刘吉;陆强;

    木质素是由苯基丙烷结构通过C—O键和C—C键连接而成的复杂三维网状无定形高聚物,热解是木质素的重要利用方式,探究木质素热解过程中连接键的断裂机理对于开发高效热解技术至关重要。利用密度泛函理论方法,针对典型的β-5连接木质素二聚体模型化合物,探究其热解过程及取代基的影响。计算结果表明,苯环之间五元环的开环反应是最可能发生的初步反应,其中C_α—O键和C_α—C_β键的键解离能(BDEs)分别为163.9 kJ/mol和212.9 kJ/mol,是最主要的断键开环反应。通过对比甲基、甲氧基、羟基、正丙基等支链对β-5连接键的断裂的影响,发现当两个苯环和β-5连接五元环上分别连接羟基、丙基、羟甲基取代基时,C_α—O键和C_α—C_β键的BDEs最低。对于不同取代基类型和位点来说,C_α—O键均裂始终是最容易发生的初始反应,而C_α—O键和C_α—C_β键连续断裂的路径是β-5连接五元环断裂的主要途径。

    2024年02期 v.38;No.212 208-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 217K]
  • 《能源环境保护》征稿简则

    <正>《能源环境保护》(双月刊)创刊于1987年,是由中国煤炭科工集团有限公司主管、中煤科工集团杭州研究院有限公司主办的环境类学术期刊,主要刊载与能源环境保护有关的基础科学、技术科学、交叉学科领域的学术论文。(1)来稿要主题突出,论点明确,论据可靠,论述严谨,文字精练,不涉及保密内容,署名无争议。(2)一篇完整的科技论文(包括图表和参考文献在内)要素包括:题名(中文字数一般不超过20个)、作者姓名、作者单位(全称)、中英文长摘要(300~800字)和关键词(5~8个)、正文、参考文献、第一作者和通讯作者简介(包括姓名、出生年、性别、籍贯、职称、学位、从事专业或研究方向、E-mail)。

    2024年02期 v.38;No.212 215页 [查看摘要][在线阅读][下载 35K]
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