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废风电叶片回收增强纤维的工艺与参数优化
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作者 王程浩 朱峰 +1 位作者 陈德珍 洪鎏 《新能源进展》 北大核心 2025年第1期97-106,共10页
风能在可再生能源体系中扮演着重要的角色,但随着废风电叶片数量逐年增加,废风电叶片的回收利用刻不容缓。利用热解法回收风电叶片中的增强纤维具有减容减量快、资源化程度高的优点,已有的研究主要针对碳纤维为增强纤维的情况,回收玻璃... 风能在可再生能源体系中扮演着重要的角色,但随着废风电叶片数量逐年增加,废风电叶片的回收利用刻不容缓。利用热解法回收风电叶片中的增强纤维具有减容减量快、资源化程度高的优点,已有的研究主要针对碳纤维为增强纤维的情况,回收玻璃纤维的研究很少。玻璃纤维的强度受处理温度的影响较大,为提高玻璃纤维强度、降低能耗,采用热解-氧化脱碳工艺回收增强玻璃纤维,针对脱碳过程中的三个关键工艺参数即脱碳温度、保温时间、升温速率进行优化,基于响应曲面法设计实验,以回收的玻璃纤维的力学强度(最大荷重)为响应值,探究三个工艺参数对最大荷重的交互影响,实现回收的纤维具有最高强度。结果表明:脱碳温度对最大荷重的影响最为显著,保温时间和升温速率对最大荷重也有一定的影响。优化后的最佳工艺参数为脱碳温度452.45℃、保温时间43.20 min、升温速率11.12℃/min。实验也证实了优化后回收的纤维强度是最高的,可达到原始强度的51.2%,且优化的工艺参数对应的过程更节能。 展开更多
关键词 废风电叶片 热解 增强纤维回收 氧化脱碳 响应曲面法 最大荷重
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用于超级电容器的生物炭电极材料性能研究进展 被引量:1
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作者 梁雨晖 陈德珍 《新能源进展》 北大核心 2025年第1期51-68,共18页
在众多储能元件中,超级电容器因具有功率密度高、倍率性能优异、循环稳定性好的优点而受到广泛关注。以低成本、绿色清洁、含碳量高的生物炭作为电极材料是目前的主要研究方向。回顾了生物炭制备方法包括热解、水热和气化对生物炭作为... 在众多储能元件中,超级电容器因具有功率密度高、倍率性能优异、循环稳定性好的优点而受到广泛关注。以低成本、绿色清洁、含碳量高的生物炭作为电极材料是目前的主要研究方向。回顾了生物炭制备方法包括热解、水热和气化对生物炭作为电极原材料的适应性;分析了生物炭比表面积、孔隙结构、官能团、电导率等性质对超级电容器性能的影响;讨论了生物炭物理活化、化学活化、原子掺杂、导电聚合物与生物炭复合、金属氧化物与生物炭复合等活化改性方法对超级电容器性能的提升;比较了常见生物质类型如木质、海洋生物质、草本和水果等生物质在超级电容器中的应用性能。结果表明:以高比表面积和构建合适的介孔微孔比为生物炭改性目标,并通过掺入杂原子或导电聚合物来增加比电容是合适路径。在众多生物质中,木质生物质因孔隙发达、灰分低、纤维素含量高等优势而成为主要研究对象,可制备多级多孔结构和超高含碳量的生物炭,有望用于生产高性能超级电容器电极材料。目前,进一步明确生物炭特性和超级电容性能之间的构效关系仍是研究重点。 展开更多
关键词 超级电容器 生物炭 电极材料 改性 比电容
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微波耦合铁基催化剂辅助废塑料裂解脱氢研究
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作者 李文涛 钱柯贞 +1 位作者 尹丽洁 陈德珍 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期433-439,共7页
塑料裂解脱氢可以实现废塑料的高值化利用。与传统塑料热解相比,微波催化可以在较短时间内实现更高的H_(2)产率和转化率。对比研究了不同结构的Fe基催化剂在微波场下对塑料脱氢产率的影响,探讨了催化剂组成与塑料脱氢活性之间的作用机... 塑料裂解脱氢可以实现废塑料的高值化利用。与传统塑料热解相比,微波催化可以在较短时间内实现更高的H_(2)产率和转化率。对比研究了不同结构的Fe基催化剂在微波场下对塑料脱氢产率的影响,探讨了催化剂组成与塑料脱氢活性之间的作用机制。结果表明,Al2O3负载型Fe催化剂和Fe-Al复合氧化物均可以获得较高的H_(2)产率,并促进碳纳米管的生成,后者的H_(2)产率可达46 mmol/g。通过X射线衍射和穆斯堡尔谱的表征分析,发现催化剂的微波吸收性能、催化剂中铁的形态和分散度是决定塑料在微波场下裂解脱氢性能的重要因素。此外,采用SiC管反应器屏蔽微波电磁场,研究了微波对塑料裂解脱氢反应的影响。在相同的温度条件下,SiC管反应器中的塑料裂解脱氢性能显著下降,证明微波电磁场对塑料裂解脱氢反应具有促进作用。 展开更多
关键词 微波催化 Fe基催化剂 塑料裂解 H2产率
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非膜技术处理生物稳定渗滤液的效果及成本 被引量:6
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作者 刘婉莹 吕凡 +4 位作者 仇俊杰 黄玉龙 章骅 邵立明 何品晶 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期644-653,共10页
以经厌氧-好氧处理的生物稳定渗滤液为研究对象,分别比较了其经活性炭吸附、混凝、芬顿和电解处理后的溶解性有机碳(DOC)、COD、溶解性氮(DN)和比紫外吸光度(SUV254)的变化,及去除单位COD的成本变化.研究发现,活性炭吸附、芬顿和混凝对... 以经厌氧-好氧处理的生物稳定渗滤液为研究对象,分别比较了其经活性炭吸附、混凝、芬顿和电解处理后的溶解性有机碳(DOC)、COD、溶解性氮(DN)和比紫外吸光度(SUV254)的变化,及去除单位COD的成本变化.研究发现,活性炭吸附、芬顿和混凝对生物稳定渗滤液的COD、DOC和DN的去除效率均随药剂投加量的增加而提高;包含化学氧化作用的芬顿和电解技术对芳构化有机物的去除效果更好,使得SUV_(254)减少了60%~70%,且电流密度越大,去除效率越高;活性炭吸附去除单位毫克COD的价格最高,芬顿最低;对生物稳定渗滤液而言,活性炭投加量为5g/L、芬顿试剂投加量为0.605g/L、混凝剂投加量为4.92mmol/L Fe时,性价比较高,具体还应根据原水浓度与参考标准进行选择. 展开更多
关键词 吸附 混凝 芬顿 电解 非膜技术 生物稳定渗滤液 经济分析
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基于碳氮平衡模型评价厨余垃圾厌氧消化工程 被引量:2
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作者 史真超 葛恩燕 +3 位作者 何品晶 彭伟 章骅 吕凡 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3804-3811,共8页
以典型厨余垃圾厌氧消化工程为研究对象,使用碳氮平衡全流程模型计算,分析比较了碳氮物质流模型计算结果与采样实测数据;通过碳氮在固液气三相的全流程分配,评价工程实际运行效能.结果表明,实测数据与模拟结果比较,显示碳氮物质流在厌... 以典型厨余垃圾厌氧消化工程为研究对象,使用碳氮平衡全流程模型计算,分析比较了碳氮物质流模型计算结果与采样实测数据;通过碳氮在固液气三相的全流程分配,评价工程实际运行效能.结果表明,实测数据与模拟结果比较,显示碳氮物质流在厌氧产气部分拟合效果较好(拟合优度0.88),但在固液分离组件环节存在显著缺陷.通过优化消化液含固率(TS)与固液分离分配比的关系,改进了模型的固液分离组件,从而提高了沼液和沼渣含固率的模拟效果,拟合优度分别提高至0.97和0.82;通过嵌入实际产气程度(R_(BMP)),提出并应用了一种基于碳氮平衡模型的评估方法,可判别厌氧消化反应器运行状况. 展开更多
关键词 厨余垃圾 厌氧消化 碳氮平衡模型 运行效能
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典型聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯废塑料共热解初期反应特性的ReaxFF分子模拟研究 被引量:10
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作者 贺兴处 陈德珍 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期346-356,共11页
利用反应力场分子模拟(ReaxFF MD)结合反应机理自分析(AutoRMA)工具,从动力学、热解产物及热解反应过程三方面在原子层面上,探究了典型聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)废塑料共热解的反应机理。结果表明,PE/PP/PS共热解的动力学... 利用反应力场分子模拟(ReaxFF MD)结合反应机理自分析(AutoRMA)工具,从动力学、热解产物及热解反应过程三方面在原子层面上,探究了典型聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)废塑料共热解的反应机理。结果表明,PE/PP/PS共热解的动力学参数可通过C-C键和C-H键断裂的活化能加权求和(即Char Bonds方法)获得,其活化能估计值与实验值的误差仅为±3.86%;因此可以由C-C键和C-H键的断裂来表征热解反应进程。对于PP-PE混合塑料热解体系,增加其中PP的含量可以提高油和可燃气的产率,而对于PP-PS体系,增加其中PS的含量可以提高炭和油产率。在PE-PPPS混合塑料热解体系中,高温有利于重油裂解为轻油,轻油相对含量从2400 K的44.77%升高到3000 K的56.18%;同时,高温也会促使烃类小分子进一步裂解生成更小分子产物,随热解温度升高,H_(2)和CH_(4)的产率明显上升,但C_(2)H_(4)和C_(3)H_(6)的产率先上升后降低。相比单独热解,混合热解体系开始反应时间有所延迟,但达到第一次平衡的总反应时间缩短,并且更倾向于生成较小分子的产物。PE和PP单独热解时,首先生成其单体,继而生成烷烃和小分子气体,但在共热解过程中,首先生成烷烃和小分子气体,而后生成其单体。PS在共热解体系中更倾向于提供·H自由基从而与PE和PP生成的自由基结合,形成小分子烷烃或H_(2)。 展开更多
关键词 共热解 废塑料 反应力场分子模拟(ReaxFF MD) 动力学 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)
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渗滤液溶解性有机物解析及其转化研究前瞻 被引量:1
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作者 仇俊杰 吕凡 +1 位作者 章骅 何品晶 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2299-2307,共9页
渗滤液中的溶解性有机物(dissolved organic matters,DOM)是其污染控制的关键对象,并影响着渗滤液处理工艺的效能。渗滤液DOM的解析方法经历了20多年的发展历程,并用于认识渗滤液各类复杂处理工艺流程中的DOM转化规律。本综述分别从主体... 渗滤液中的溶解性有机物(dissolved organic matters,DOM)是其污染控制的关键对象,并影响着渗滤液处理工艺的效能。渗滤液DOM的解析方法经历了20多年的发展历程,并用于认识渗滤液各类复杂处理工艺流程中的DOM转化规律。本综述分别从主体DOM解析与微量有机污染物识别两方面,总结了渗滤液DOM解构方法学的发展历程;进一步地,评述了研究渗滤液各类处理流程中DOM转化规律的研究进展。据此,本文展望了渗滤液DOM解析方法的未来发展方向,并提出了现有渗滤液处理过程中微量有机污染物转化研究存在的问题。 展开更多
关键词 固体废物 表征方法 物质流分析 高分辨质谱
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NTP活化助燃空气降低垃圾焚烧中NO_(x)排放研究
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作者 贺靖龙 洪鎏 +1 位作者 周洪权 陈德珍 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期85-93,共9页
为达到在燃烧过程中控制NO_(x)等气态污染物生成的目的,利用低温等离子体(NTP)将空气活化后,作为垃圾焚烧的助燃风,并考虑分级空气活化等不同工况,研究NO_(x)等气态污染物生成的变化情况.发现在相同物料燃烧工况下,空气经等离子体活化... 为达到在燃烧过程中控制NO_(x)等气态污染物生成的目的,利用低温等离子体(NTP)将空气活化后,作为垃圾焚烧的助燃风,并考虑分级空气活化等不同工况,研究NO_(x)等气态污染物生成的变化情况.发现在相同物料燃烧工况下,空气经等离子体活化后助燃能加速燃烧反应进程,尤其在垃圾升温开始燃烧阶段引入活化的一次风助燃可缩短约23.8%的燃烧时间,烟气中NO_(x)总排放量降低可达85%.结合化学反应动力学对NTP活化助燃空气降低垃圾焚烧过程中NO_(x)生成机理进行初步探索,发现将NTP活化空气生成的活性基元(O、OH、H等)引入燃烧系统能够显著加速燃烧反应进程,同时促进NO及其前驱物的还原和分解,从源头上控制NOx等污染物生成.此外本研究还对比了二次风活化以及在高温区供入活化风降低NOx的效果,推荐了活化空气的加入区段.研究提供了一种经济有效且简单可行的NO_(x)控制思路,对进一步降低垃圾焚烧的气态污染物源头生成、简化烟气净化系统有重要意义. 展开更多
关键词 垃圾焚烧 助燃空气 活化 低温等离子体 氮氧化物
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基于ReaxFF MD模拟的生物质三组分共热解气相产物析出特性研究 被引量:1
9
作者 徐思佳 胡雨燕 +1 位作者 胡维杰 张鹏飞 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期13-26,共14页
生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来,生物热解技术是研究热点之一,从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)分析和微型热解实验,研究了生物质三... 生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来,生物热解技术是研究热点之一,从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)分析和微型热解实验,研究了生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的共热解行为和气相产物析出特性。结果表明:ReaxFF MD模拟得到的三组分单独热解及共热解过程的热失重特性与TG实验结果基本吻合;基于一级反应动力学模型,共热解的活化能实际值比线性叠加的理论值降低约14.67%,表明共热解对化学键的断裂具有正向协同效应;在三组分共热解过程中,低温下析出气体主要为水蒸气(H_(2)O)、二氧化碳(CO_(2))、甲酸乙酯(C_(3)H_(6)O_(2))和呋喃(C_(4)H_(4)O),来自纤维素和半纤维素的热解,而在高温下,主要析出气体变为甲烷(CH_(4))、一氧化碳(CO)和氢气(H_(2)),源自木质素热解;纤维素和半纤维素单独热解时,无机气体按产率由大到小排序为:H_(2)O,CO_(2),CO,H_(2),对于木质素热解,无机气体按产率排序则变为:H_(2)O,CO,CO_(2),H_(2),三组分共热解时无机气体产率排序与纤维素和半纤维素热解时无机气体产率排序一致;纤维素和半纤维素可分别促进木质素热解产生CH_(4),三组分共热解则促进乙酸(C_(2)H_(4)O_(2))裂解和甲醛(CH_(2)O)生成。 展开更多
关键词 REAXFF 生物质 共热解 协同效应 动力学
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小型规模厌氧消化设施应用进展和挑战
10
作者 吕凡 彭伟 +1 位作者 章骅 何品晶 《中国沼气》 CAS 2023年第3期3-12,共10页
传统户用沼气池建造成本低、运行简易,但产气量较低、产气不稳定、有机物稳定时间长;而大型工业化规模厌氧消化工程(≥50 t·d^(-1))不适合人均或单位面积产量低的易腐废物的就近就地处理。因此,在全球双碳目标约束的背景下,处理量0... 传统户用沼气池建造成本低、运行简易,但产气量较低、产气不稳定、有机物稳定时间长;而大型工业化规模厌氧消化工程(≥50 t·d^(-1))不适合人均或单位面积产量低的易腐废物的就近就地处理。因此,在全球双碳目标约束的背景下,处理量0.5~30 t·d^(-1)的小型规模高效厌氧消化设施的应用需求日益增加。处理规模的缩减对厌氧消化主体反应器、易腐废物进料控制、预处理工艺、固液分离等后处理工艺、沼气净化和利用小型设备、沼液沼渣处理和利用方式、臭气等二次污染控制方式、自动化和远程控制等,从技术、设备、运维、技术模式等多方面都提出了新的挑战,需要合理控制处理成本,提高运行的稳定性。针对上述问题,系统梳理了小型规模厌氧消化设施的类型、技术特征、技术模式和应用案例,以期指导基于小型规模厌氧消化设施的循环系统的构建,从而实现易腐废物的负碳就近就地就农资源化。 展开更多
关键词 易腐废物 村镇多源有机废物 厌氧消化 就近就地处理 分布式处理设施
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城市污水污泥干化-焚烧系统热力分析 被引量:17
11
作者 钱柯贞 陈德珍 +2 位作者 段妮娜 戴晓虎 杨子旭 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期48-54,共7页
目前,污水处理厂污泥安全高效处理和处置问题在我国尚未彻底解决。干化-焚烧可实现污泥的无害化和减量化,针对典型污泥独立干化-焚烧工艺建立计算模型,探讨了热值、一次风温度等参数对污泥燃烧温度和辅助燃料需要量等的影响。结果显示:... 目前,污水处理厂污泥安全高效处理和处置问题在我国尚未彻底解决。干化-焚烧可实现污泥的无害化和减量化,针对典型污泥独立干化-焚烧工艺建立计算模型,探讨了热值、一次风温度等参数对污泥燃烧温度和辅助燃料需要量等的影响。结果显示:随着污泥热值升高,污泥燃烧温度升高,临界含水率上升,热值为10、12、14 MJ/kg的临界含水率约为45%、51%和54%;通过提高一次风温度,可以大幅度提高污泥燃烧温度,但是对于热值为12~14 MJ/kg污泥,在一次风温超过200℃情况下,燃烧温度超过950℃,需采取降温措施;污泥自身提供的热量无法满足污泥干化-焚烧系统整体能耗,干化-焚烧系统的辅助燃料需要量高于仅考虑焚烧系统的需要量;干化-焚烧系统的辅助燃料需要量随着入炉含水率的减少增加。 展开更多
关键词 城市污泥 干化 焚烧 模拟 流化床 热力分析
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村镇垃圾治理典型案例及问题分析 被引量:4
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作者 崔广宇 吕凡 +2 位作者 章骅 邵立明 何品晶 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期337-345,共9页
垃圾治理是农村人居环境整治的重要组成部分。当前各地农村围绕垃圾分类、收运及处理处置开展了众多实践尝试。为及时、深入地了解村镇垃圾的治理现状,本文基于2021年村镇垃圾治理实用技术与实践案例征集活动的结果,对比分析了应征案例... 垃圾治理是农村人居环境整治的重要组成部分。当前各地农村围绕垃圾分类、收运及处理处置开展了众多实践尝试。为及时、深入地了解村镇垃圾的治理现状,本文基于2021年村镇垃圾治理实用技术与实践案例征集活动的结果,对比分析了应征案例的指标达成状况,系统梳理了村镇垃圾的分类收运、资源化利用及热处理三类典型案例的特点和存在的问题,旨在为我国村镇垃圾治理工作的高效推进提供参考。就分类收运而言,“五网协同”、“一户一码”、第三方运营等管理机制方面的创新对村镇垃圾治理的高效推进具有重要作用,同时也存在目标效果缺乏数据支撑、案例覆盖人口数量少及案例可推广性有待验证等问题。资源化处理方面,升级版的阳光房堆肥技术及模式运行成本较低,操作相对简便,可推广性强;虽然厨余(易腐)垃圾机械制肥推广应用较多,具有一定的适用性,但其运行成本高,且部分运行时间较短的工艺无法满足产物腐熟的要求。易腐垃圾昆虫生物转化技术的减量化和资源化水平较高,有较好的规模化推广应用前景。此外,大部分村镇生活垃圾热处理案例存在运行不稳定及污染物排放不达标等问题,因此应加强原料控制、热解(焚烧)过程优化等方面的科学研究和实践应用。 展开更多
关键词 农村生活垃圾 易腐垃圾 垃圾治理 蝇蛆 黑水虻 有机肥料 典型案例
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