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《洁净煤技术》中青年科学家专刊

来源：洁净煤技术

专题来源于《洁净煤技术》2019年第3期

行业视野: 环境保护
类别; 123个
关键词; 131位
专家; 26篇
论文; 19467IP
点击量; 6645次
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煤气化细渣炭灰分离研究进展

作者(Author)：张宁宁, 赵富强, 韩瑞, 李振, 周安宁, 庞甜

摘要：煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的核心技术应用广泛,煤气化细渣是煤气化过程产生的一种由铝硅酸盐等灰成分和残炭组成的固体废弃物。目前对气化细渣的处理方式主要为堆存和填埋,不仅污染环境,还造成资源浪费。炭灰分离是实现气化细渣分质高值利用的基础,而物理分选是实现炭灰分离的重要途径。在对气化细渣组成及结构特性分析总结的基础上,综述了当前对气化细渣进行炭灰分离的研究进展,总结了各分选技术的优点及存在的主要问题,展望了未来气化细渣炭灰分离的发展方向。具体地,浮选法在气化细渣炭灰分离中的研究最广泛,但存在药剂消耗量大、新型浮选药剂成本高等缺点;重选法对细粒级气化细渣的分选效果不佳;电选法对气化细渣样品含水率要求苛刻;干法分选技术对气化细渣的炭灰分离效果较好,但受制于其脱水困难而未能推广;疏水-亲水双液分离方法的分选效果优于浮选,但其分选成本高且潜在危害性较大。在未来对气化细渣炭灰分离的研究中应加强气化细渣组成结构性质的基础研究,加强新型浮选药剂及浮选技术的研发,探讨通过多场多工艺耦合提高炭灰分离的实现路径,构建气化细渣分选产品的新型分类标准,为其精细化分质高值利用提供借鉴。

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洁净煤技术

2023年第12期

592

198
生物质基碳气凝胶光催化剂的制备与性能研究进展

作者(Author)：焦月, 丁嘉宣, 梅长彤, 肖惠宁, 李坚

摘要：高效利用太阳光是新能源领域的重要研究方向,而光催化是一种利用太阳光在常温常压条件下实现降解污染物、还原二氧化碳等一系列困难反应的技术,具有廉价、环保、可持续等优点。在非均相光催化反应中,为防止固相的光催化剂在液相或气相反应环境中团聚或损失,需适宜的负载材料以保护和固定光催化剂。碳气凝胶由于兼具碳材料的导电性、化学惰性及气凝胶材料的高比表面积等特点,与光催化反应需求相适配,在光催化领域得到广泛研究。生物质基碳气凝胶以生物质材料作为前驱体,相比常规碳气凝胶具有环保、成本低廉、原料来源广泛等优势。总结了生物质基碳气凝胶的特点,并在此基础上讨论生物质基碳气凝胶作为一种新型碳气凝胶的发展现状。最后,通过已有研究证明了其作为光催化剂负载材料的可行性与优势,并对未来生物质基碳气凝胶的研究方向提出建议。目前的生物质基碳气凝胶已开始在吸附重金属、油水分离、柔性电容器、电磁波吸收等多领域发展。而在光催化领域,关于生物质基碳气凝胶负载光催化剂的方法尚处于初期,研究主要集中在生物质原料的选择、光催化剂的负载方法等方面。其中,以纤维素气凝胶制备碳气凝胶和以多孔性植物为前驱体制备碳气凝胶是2个主要研究方向。纤维素气凝胶与其他生物质如蛋白质、淀粉等提取物相比,具有原料来源广泛、含碳量高、更易构造出复杂凝胶网络等优势;而以多孔性植物为前驱体制备碳气凝胶的过程更快捷、简单,且生物质材料的天然复杂结构能成为碳气凝胶的天然模板,其中蕴含的多种P、S等元素也可为后续碳气凝胶的不同开发方向提供天然杂原子支持。截至目前,生物质基负载光催化剂的实际效果已得到验证。未来,生物质基负载光催化剂的研究可在现有成果的基础上,分析不同生物质前驱体的元素组成以及三维孔隙结构对负载的影响,并结合其他得以验证的光催化改性及负载方法。也可尝试充分发挥生物质的特点,如针对性地培育植物作为碳气凝胶的前驱体,以获得更好的碳气凝胶模板。最终,可进一步提高生物质基碳气凝胶负载光催化剂的催化能力、负载能力,并为廉价、环保的光催化系统提供新的解决思路。

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洁净煤技术

2023年第12期

537

266
Ce对CoMnOx催化剂协同CO/NH3脱硝性能

作者(Author)：张兴宇, 刘倩倩, 糜淑琪, 韩运斌, 玄承博, 耿文广, 孙荣峰, 王鲁元

摘要：烧结烟气中CO和NOx排放是当前大气污染治理的重点,但传统的NH3-SCR技术存在与烟气温度不匹配、CO处理方式不经济、氨逃逸严重等问题。为了探究CO协助NH3-SCR脱硝技术的规律,利用共沉淀法开发了一种以CoMnCe为活性成分的脱硝催化剂,可利用烧结烟气中的CO协同NH3脱除NOx,既可提高烟气中CO利用方式,又可降低NH3使用量。活性测试结果表明Ce物质的量比为0.75时,其催化剂具有最佳协同脱硝效率,125℃下NO转化效率高达98%;XRD、Raman、XPS、TEM、H2-TPR等表征结果表明催化剂中Ce物质的量比的增加抑制了Co3O4中晶粒的生长,尽管Co3O4和CeO2仍保持原有晶格结构,但仍有部分Co或Mn原子与Ce原子相互掺杂,导致金属晶格畸变,催化剂表面形成缺陷结构,并生成大量氧空位,同时Ce物质的量比较大时,导致CeO2覆盖催化剂表面结构,且过剩的CeO2在催化剂表面出现团聚现象,阻碍Mn和Co物种参与催化反应;催化活性测试发现制备的催化剂表现出一定抗氧抑制能力,特别是Ce物质的量比较低时,低温下CO-SCR反应活性较好,而随Ce物质的量比增加,催化剂抗氧抑制能力下降;同时随温度升高,表面氧在催化剂表面流动加快,从而促进反应进行,此时含Ce较多CMC2催化剂表现出最佳的抗氧抑制性能,CO降低了NH3-SCR脱硝活性,但对于CMC0.75催化剂,在相对较低温度下,其协同脱硝效率仍较高,这可能是由于催化剂含有的Co、Mn和Ce金属氧化物具有极高的氧化能力,因此合理控制不同金属间的比例与分布,可提高催化剂表面氧化能力,增强表面氧流动,增强协同催化活性。

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洁净煤技术

2023年第12期

474

155
不同载体粒径的催化剂对甲烷氧化还原NOx特性及机理

作者(Author)：陈晨, 安东海, 宋佳霖, 程星星

摘要：通过负载的方式制备了不同粒径(10、20、30nm)Al2O3载体的催化剂,纳米级氧化铝为载体的Cu/SMA(a)(a=10,20,30)催化剂并测试了其催化效率,结果表明催化剂的甲烷催化还原NO及甲烷催化氧化效率顺序均为Cu/SMA(20)>Cu/SMA(10)>Cu/SMA(30)>Cu/Al2O3催化剂。Cu/SMA(20)甲烷催化还原NO的能力最优。进一步通过TEM、BET、XPS及NH3-TPD对催化剂的物理化学性质进行分析,TEM测试结果表明小颗粒纳米级氧化铝作为催化剂载体可更好分散作为活性组分的氧化铜,有利于增强催化剂的催化活性;XPS及NH3-TPD测试结果表明Cu/SMA(a)(a=10,20,30)催化剂相比于Cu/Al2O3催化剂拥有更多氧空位及酸性位点;且该催化剂含有发达的孔隙结构,为甲烷在催化剂作用下发生的氧化还原反应提供了更多的接触位点,同时催化剂含有较高的空位氧Oβ,增加了催化剂脱硝效率。进一步通过H2-TPR和TR-FI对反应机理进行分析,催化剂中的Cu2+物种在反应中更易被还原为Cu+,Cu+在接下来的脱硝反应中起协同作用,对甲烷催化还原NO具有促进作用,NO先与O2发生反应生成了中间态物质,随后CH4发生氧化还原反应而生成N2。

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洁净煤技术

2023年第11期

334

173
碳基二氧化碳吸附材料研究进展

作者(Author)：于航, 孟洪, 杨祥富, 金君素

摘要：近年来,以CO2为主的温室气体在大气中的浓度持续增加,温室效应日益加剧。二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现碳中和的托底技术,二氧化碳捕集成本占整个CCUS全链条的70%左右,开发低成本二氧化碳捕集技术是推动CCUS技术应用推广的重中之重。虽已开发多种先进材料(如沸石、金属有机骨架、介孔二氧化硅和聚合物)以应对二氧化碳捕集,但对活性炭(ACs)的研究仍是主流。碳材料具有来源广泛、价格低廉、孔隙结构丰富、物理化学性质稳定等优点,是一种极具应用潜力的二氧化碳吸附材料。现有碳基吸附材料仍存在二氧化碳吸附容量低、吸附选择性差等缺点,制约了其在二氧化碳捕集领域的应用,国内外研究人员开展了大量的碳基吸附材料改性工作,以满足工业应用需求。通过梳理碳基吸附材料造孔和表面改性两方面介绍了近几年国内外研究进展,总结了现有的物理活化法、化学活化法、模板法等造孔方法以及表面氧化、氮杂化、硫杂化、金属杂化等改性方法,并全面分析了不同方法的优缺点。针对目前的造孔技术,综合考虑选用更低成本的软模板剂和更易处理的硬模板剂;而在众多改性方法中,氮杂化改性和金属杂化改性目前研究较多,也是最有可能实现碳基吸附材料大规模放大生产的途径之一。

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洁净煤技术

2023年第11期

484

203
煤基炭膜处理废水的研究进展

作者(Author)：韩倩, 刘志铭, 杨小芹, 林喆, 秦志宏, 孔维维

摘要：煤炭碳含量高、储量丰富且价廉易得,是优质的炭膜原料。以煤炭为原料制备的煤基炭膜用于废水处理时具有分离效率高、工艺操作简单、重复性好、处理废水种类多和可用于大规模工业化处理等显著优点。煤基炭膜依靠其筛滤和吸附作用可去除废水中尺寸在0.05~10.00μm的主要污染物,但对于粒径远小于膜孔的有机污染物或重金属离子去除能力较低。此外,单一煤基炭膜分离在长周期工作后由于污染物在膜内外表面吸附累积,出现膜分离能力与膜抗污性降低等问题。因此,通过选用特定的煤基炭前驱体、支撑体和添加剂等制备原料,以及优化制备工艺条件,以达到改善炭膜孔径大小与分布、提高炭膜亲水性的目的。同时,利用煤基炭膜的导电性,在传统炭膜分离工艺的基础上采用与电化学或高级氧化工艺耦合的方法提高处理各种废水的能力并解决膜污染问题,如耦合电化学氧化、电吸附、电气浮和电芬顿氧化等。这些耦合技术在提高膜分离效率的同时增强膜的抗污性能,降低能耗,是煤基炭膜应用于废水处理的新发展,对煤炭高效清洁利用和工业化废水处理具有重要意义。基于此,综述了近十几年来处理废水用煤基炭膜的制备,以及电化学或高级氧化工艺耦合膜分离技术应用于废水处理的原理、特点及研究进展,并展望了煤基炭膜未来处理废水的研究方向。

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洁净煤技术

2023年第11期

389

140
煤化工浓盐水对煤泥水沉降特性的影响研究

作者(Author)：黄根, 郭宣

摘要：煤化工浓盐水中含有大量无机盐离子，外排污染环境，且处理和回收成本较高。由于煤化工浓盐水含有的无机盐离子与选煤常用凝聚剂有效离子成分类似，本文以煤化工浓盐水作为煤泥水处理的凝聚剂，以内蒙某地区难沉降不黏煤为研究对象，研究了浓盐水用量对煤泥水沉降特性的影响。采用多重散射光分析仪对煤泥水系统稳定性进行分析，通过激光粒度分析仪分析了煤泥颗粒粒度变化，以聚丙烯酰胺作为絮凝剂，研究了浓盐水用量对煤泥水沉降和澄清液浊度的影响。结果表明，结晶盐用量0～62.5 kg/t，未添加浓盐水时，煤泥水系统比较稳定，动力学稳定性指数(TSI)无明显变化;随着结晶盐用量增加，煤泥颗粒开始凝聚，TSI值显著增加，结晶盐用量为50 kg/t时，煤泥水顶部TSI达到最大值，此后TSI值随结晶盐用量的增加开始减小。同时，煤泥表面Zeta电位随着结晶盐用量增加先迅速升高后趋于稳定，表明结晶盐中的阳离子具有压缩双电层，降低表面电位的作用。粒度分析结果表明，未添加浓盐水时，煤泥水颗粒D50为9.43 μm，D90为45.57 μm;结晶盐用量为12.5 kg/t时，煤泥水颗粒D50增加至11.92 μm，D90增加至63.77 μm，说明浓盐水的加入促进了颗粒凝聚。煤泥水沉降试验结果与TSI变化规律基本一致，随着结晶盐用量的增加，煤泥沉降速度逐渐加快，结晶盐用量为50 kg/t时，沉降速率达到最大值，上层澄清液浊度达到最小值。试验结果表明，煤化工浓盐水可有效促进煤泥颗粒之间的凝聚，提高难沉降煤泥水的沉降效果。可考虑将煤化工浓盐水作为煤泥水处理凝聚剂引入煤泥水处理系统中，以降低浓盐水处理成本，提高煤泥水处理效果，但浓盐水对于整个选煤工艺系统分选指标、产品性能和设备寿命等方面的影响仍需进一步研究。

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洁净煤技术

2019年第03期

1169

256
不同高级氧化工艺处理焦化废水二级生化工艺出水研究

作者(Author)：何灿, 陈卓苗, 李懿南, 武昭钰, 黄国微, 王灿, 王建兵

摘要：针对焦化废水二级生化处理工艺出水化学需氧量(COD)难以达标的问题，采用实际焦化废水，通过开展半连续实验室小试试验，对比研究了单独臭氧氧化、O3/H2O2氧化和UV-Fenton氧化3种工艺深度处理焦化废水的效果，并对不同工艺出水的UV254、BOD5/COD、发光细菌毒性、三维荧光光谱进行分析，研究不同高级氧化工艺对出水水质的影响规律。结果表明:增加臭氧投加量和添加H2O2能显著提高焦化废水二级生化工艺出水中有机物的去除效果。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L时，反应120 min后单独臭氧氧化对COD的去除率仅为36%;而对于UV-Fenton氧化，进水COD为(200±10) mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L、Fe2+与H2O2摩尔比为1∶10时，COD的去除率为50%;单独臭氧氧化和UV-Fenton均不能满足排放标准。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L，反应120 min后COD去除率达到63%，O3/H2O2氧化工艺出水COD达到74 mg/L，满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的要求。3种工艺中，O3/H2O2氧化的COD去除效果最好，这主要归因于O3和H2O2协同产生强氧化性自由基，但当H2O2浓度过高时，体系中产生的·OH反而与H2O2反应，从而导致O3/H2O2体系的氧化能力下降。3种工艺都能有效降低出水毒性，出水发光细菌急性毒性试验显示，单独O3氧化、O3/H2O2氧化处理15 min后，相对发光度分别上升到90%和87%，UV-Fenton氧化处理30 min后，出水的相对发光度上升到71.57%。与单独臭氧氧化和O3/H2O2氧化工艺相比，UV-Fenton工艺处理出水急性毒性相对较高，可能与臭氧的消毒作用有关。3种工艺对废水可生化性的提高程度不明显，BOD5/COD从0.02最大提升到0.1左右。UV254和三维荧光光谱的对比分析表明，3种工艺对出水中芳香族化合物和荧光物质具有明显的分解作用。单独O3氧化可优先降解废水中腐植酸类物质中的共轭双键结构，而O3/H2O2氧化工艺对环状共轭污染物的氧化效果更显著。随着UV-Fenton氧化处理，焦化废水中大分子的类腐植酸以及紫外区类富里酸优先被氧化降解，最终转化为可见区类富里酸和类蛋白质，而类蛋白质和可见区类富里酸物质在出水中仍存在较高浓度，UV-Fenton氧化工艺对荧光物质去除能力最差。

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洁净煤技术

2019年第03期

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