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煤矿区固废矿化固定封存CO_(2)与减污降碳协同处置利用的研究进展 被引量：18
1
作者 奚弦 桑树勋 刘世奇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3619-3634,共16页
“双碳”战略目标对煤炭行业转型升级和绿色低碳发展提出了新要求。以煤为主的能源结构和煤炭高强度开发带来矿区固废占用土地空间、破坏生态环境和排放温室气体,已成为制约煤炭行业绿色低碳发展的突出问题之一。基于“利废固碳、从哪... “双碳”战略目标对煤炭行业转型升级和绿色低碳发展提出了新要求。以煤为主的能源结构和煤炭高强度开发带来矿区固废占用土地空间、破坏生态环境和排放温室气体,已成为制约煤炭行业绿色低碳发展的突出问题之一。基于“利废固碳、从哪里来到哪里去”的理念,探寻煤矿区固废无害化、减量化、资源化、低碳化的处置新路径,创新发展矿区固废处置、采空区地下空间充分利用、CO_(2)捕集利用与封存(CCUS)相融合的关键技术,是“双碳”目标下我国矿区绿色低碳发展的紧迫需求。研究工作表明:煤矸石、粉煤灰、炉底渣和煤气化渣等矿区固废在矿山地下空间充填开采与沉陷治理、煤矿防灭火、建筑用材及农业等领域的资源化利用路径与处置技术已取得重要进展,为矿区固废固定封存CO_(2)研究提供了基础和启示,但矿区固废固定封存CO_(2)的工程化技术研究亟待加强;矿区固废矿化固定与封存CO_(2)潜力大、具有工程可行性,正在形成矿区固废处置-煤基CCUS-采空区充填新的技术体系;矿区固废与CO_(2)基气-液-固三相介质矿化强化、高效吸收与矿化固碳调控技术、地下空间矿化固碳充填与CO_(2)密闭封存、采空区充填固定封存CO_(2)潜力评价与碳去除量核算、采空区充填固定封存CO_(2)环境与安全性评价等将构成固废处置-煤基CCUS-采空区充填技术体系的核心内涵;矿区固废处置–煤基CCUS–采空区充填技术是未来实现“煤炭生产加工-矿区固废处置-高效矿化固碳与CO_(2)封存-地下空间充填与利用-矿区地面沉陷防治与生态修复”的无废矿山循环经济模式的关键,矿区固废+CO_(2)基地下充填与封闭功能材料研发是重要突破口。矿区固废处置、煤基CCUS、采空区充填与地下空间利用、矿区生态修复保护等融合技术研发应用为绿色低碳型矿山建设提供了新的发展思路。 展开更多
关键词 矿区固废处置 CO_(2)矿化固定与封存 地下空间利用 地面沉陷防治 无废矿山
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胺吸收体系中CO_(2)催化解吸再生技术的研究进展 被引量：7
2
作者 王宁 陆诗建 +4 位作者 刘玲 梁静 刘苗苗 孙梦圆 康国俊 《化工进展》 北大核心 2025年第1期445-464,共20页
人类工业活动造成大气中CO_(2)含量逐渐增加,形成温室效应,导致全球气候异常。碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,尤其是CO_(2)化学吸收过程,是实现大规模CO_(2)减排和遏制全球气候变化的最有效的方法之一。然而,由于CO_(2)捕集技术的高能... 人类工业活动造成大气中CO_(2)含量逐渐增加,形成温室效应,导致全球气候异常。碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,尤其是CO_(2)化学吸收过程,是实现大规模CO_(2)减排和遏制全球气候变化的最有效的方法之一。然而,由于CO_(2)捕集技术的高能耗高成本是导致CCUS技术无法大规模推广和商业化应用的瓶颈之一。近年来,胺吸收剂催化再生技术作为一种具有大规模应用潜力的CO_(2)捕集节能新技术引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了胺吸收体系中CO_(2)催化解吸再生技术的研究现状,详细介绍了非均相催化剂的种类、特点、优缺点和面临的挑战,阐述了胺溶液中CO_(2)催化解吸反应机理以及Lewis酸、Br?nsted酸和碱性活性位点等在催化反应过程中的作用机制,总结了影响催化剂解吸再生性能的主要因素。最后,全面分析了催化解吸再生技术用于燃烧后CO_(2)捕集的现状,并对未来的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 燃后碳捕集 化学吸收法 催化再生技术 非均相催化剂 低能耗
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淮南典型资源枯竭矿区生态系统碳增汇修复模式研究 被引量：1
3
作者 郭玉良 刘世奇 +7 位作者 桑树勋 陈伟伟 张芮 王庆刚 曹银南 滕鸿博 贠宇春 丁映红 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期50-59,共10页
采矿活动破坏生态环境,导致土地资源固碳能力减弱或丧失.构建形成矿区损毁土地的生态修复与碳增汇协同技术模式,对于指导“双碳”目标下的采煤沉陷区生态修复工程具有重要意义.以李一矿采煤沉陷区为淮南典型资源枯竭研究矿区,采用样地清... 采矿活动破坏生态环境,导致土地资源固碳能力减弱或丧失.构建形成矿区损毁土地的生态修复与碳增汇协同技术模式,对于指导“双碳”目标下的采煤沉陷区生态修复工程具有重要意义.以李一矿采煤沉陷区为淮南典型资源枯竭研究矿区,采用样地清查,碳储、碳汇、碳收支模型构建的方法,旨在查明淮南李一矿典型采煤沉陷区生态系统碳储量特征、碳收支状况及碳增汇潜力,进而提出适合淮南典型采煤沉陷区生态系统碳增汇的生态修复模式.研究结果表明:淮南李一矿典型采煤沉陷区生态系统植被分布较单一、碳排放量较大、碳储量较低、碳汇能力较弱.现状下李一矿典型采煤沉陷区生态系统碳储量为2.4456万t,年碳排放量为30.32 t;若将用于重新利用的荒废耕地和建筑拆除场地(目前状态为草地)改造为林地,李一矿典型采煤沉陷区生态系统稳定后的碳储量将为3.9177万t,年碳排放量将为-5.14 t,产生碳吸收效应;若将其改造为耕地,则李一矿典型采煤沉陷区生态系统稳定后的碳储量为3.9177万t,年碳排放量将增加到62.83 t.对比分析发现林地在矿区生态系统碳汇功能的提升中尤为重要,不仅可降低矿区碳排放量,还能增加生态系统碳储量.“基于土地利用类型的整体规划协同生态系统要素碳汇功能提升”的“点—面协同增汇模式”对于分布范围广、土地碳库损毁严重的采煤沉陷区生态修复与碳增汇的协同治理具有重要指导意义. 展开更多
关键词 淮南 采煤沉陷区 碳收支 碳储量 碳增汇 修复模式
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CO_(2)−水−煤地球化学作用对淮南煤田CO_(2)驱煤层气增产效果的影响 被引量：1
4
作者 张贺龙 刘世奇 +5 位作者 田钰琛 王文楷 桑树勋 郑司建 李兵 陈永春 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期274-290,共17页
CO_(2)驱煤层气封存(CO_(2)-ECBM)是重要的CO_(2)地质利用与地质封存方式,有望破解以淮南煤田为代表的松软、低渗、难抽采煤层煤层气开发效果差、产量衰减快等难题,提高煤层气产量和采收率。CO_(2)注入煤层与煤中无机矿物的地球化学作... CO_(2)驱煤层气封存(CO_(2)-ECBM)是重要的CO_(2)地质利用与地质封存方式,有望破解以淮南煤田为代表的松软、低渗、难抽采煤层煤层气开发效果差、产量衰减快等难题,提高煤层气产量和采收率。CO_(2)注入煤层与煤中无机矿物的地球化学作用可导致煤层孔裂隙结构和渗透性的变化,对煤层CO_(2)封存能力和煤层气增产效果具有显著影响。为此,考虑有效应力、温度及地球化学效应影响下的CO_(2)与CH_(4)竞争吸附、扩散与渗流作用、CO_(2)−水−煤地球化学作用及其影响的煤层孔隙率与渗透率动态演化特征,建立了CO_(2)注入煤储层渗流场−应力场−温度场−化学场全耦合数学模型,开展了淮南煤田CO_(2)-ECBM工程数值模拟研究,分析了地球化学作用条件下,CO_(2)注入煤层增产CH_(4)效果,以及CO_(2)注入压力、初始渗透率和含水饱和度等对CH_(4)增产、CO_(2)封存的影响。结果表明:数学模型与试验结果吻合度较高,CH_(4)、CO_(2)混合气体体积分数及产出速率平均误差为1%~10%;相较于未考虑地球化学作用的情况,模拟周期内CH_(4)累计产量降低11%,CO_(2)累计封存量提升19.8%,表明忽略CO_(2)−水−煤地球化学作用会高估CH_(4)增产效果和低估CO_(2)封存量;注入压力和煤储层初始渗透率越大,CH_(4)增产效果越显著,CO_(2)封存量越大;而高含水饱和度对CH_(4)增产和CO_(2)封存产生不利影响,指示了CO_(2)驱煤层气封存应结合储层性质,优选目标层位,并通过合理设计注入工艺最大化CH_(4)增产和CO_(2)封存效果;CO_(2)−水−煤地球化学作用能够缓解CO_(2)注入导致的储层压力升高,降低裂隙中自由态CO_(2)含量,进而抑制应力−应变效应造成的煤储层渗透率下降,促进渗透率的回升,渗透率回升幅度达2.4%~3.3%,而渗透率回升进一步促进了储层压力传导和CO_(2)吸附、CH_(4)解吸与扩散,从而提升CH_(4)增产和CO_(2)封存效果。 展开更多
关键词 煤层气增产 地球化学作用 注入压力 渗透率 含水饱和度 CO_(2)地质封存
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薄至中厚煤层群矿区采动卸压煤层气抽采井优化设计 被引量：1
5
作者 徐昂 桑树勋 +6 位作者 周效志 韩思杰 陈捷 冯云飞 娄毅 颜智华 高为 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期385-399,共15页
利用煤层气井对采煤过程中邻近煤层卸压煤层气抽采是一种高效的瓦斯综合治理与煤层气开发手段。查明采动覆岩应力−裂隙场演化特征,并据此开展煤层气井优化设计是提高卸压煤层气抽采效率的关键。以黔西山脚树煤矿221015工作面为工程场景... 利用煤层气井对采煤过程中邻近煤层卸压煤层气抽采是一种高效的瓦斯综合治理与煤层气开发手段。查明采动覆岩应力−裂隙场演化特征,并据此开展煤层气井优化设计是提高卸压煤层气抽采效率的关键。以黔西山脚树煤矿221015工作面为工程场景和实例,基于地质−工程模型构建与工程数据分析,阐明了覆岩层内及层间应力演化特征,探讨了覆岩裂隙与增渗区分布形态,优化了煤层气井井位部署、井身结构设计及增产措施。研究表明:研究区煤系岩石力学性质频繁强弱交互的地质特征提高了卸压煤层气抽采效果。关键层逐次破断后,工作面上方5~20 m层段为贯通裂隙带,带内富集的大量游离态甲烷可跨层运移产出,为煤层气井主气源带。工作面上方20~45 m层段属弯曲下沉带内微裂隙发育带,具有近2000 m^(3)/d的单层煤产气潜力。该带卸压煤层气以层内运移为主,并积聚了裂隙带煤层气。压实区沿工作面走向的边界切线、压实区沿工作面走向的边界切线与回风巷间的中轴线、裂隙区边界线围成的区域是最有利的井位部署位置。采用高强度水泥固井与扩孔完井的“二开”井或采用筛管悬挂完井的“三开”井井筒稳定性好,可保障煤层气井长期抽采工作。优化方案为黔西地区煤矿采动区卸压煤层气抽采井日产气35000 m^(3)的突破提供了技术支撑,显著减弱了工作面瓦斯突出风险。基于多层叠置含煤层气系统的地质特点,“合层压裂排采+采动卸压抽采”的“一井多用”模式可作为“提产增效”的重点研究方向。 展开更多
关键词 薄至中厚煤层群 采动区 覆岩“三带”分布 煤层气井优化设计
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CO_(2)加氢制甲醇非贵金属催化剂研究进展与展望
6
作者 陆诗建 华凯敏 +4 位作者 陈志强 季轩宇 康国俊 刘玲 程若霖 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第8期11-38,共28页
人为CO_(2)排放激增引发的环境危机加速了碳中和技术的发展,其中CO_(2)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... 人为CO_(2)排放激增引发的环境危机加速了碳中和技术的发展,其中CO_(2)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;In_(2)O_(3)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CO_(2)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。 展开更多
关键词 CO_(2)加氢制甲醇 非贵金属催化剂 Cu基催化剂 In_(2)O_(3)基催化剂 Zr基固溶体催化剂 CO_(2)加氢反应机制
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基于W_(18)O_(49)/rGO复合物的高效光热催化CO_(2)环加成
7
作者 程若霖 王悦 +3 位作者 牛玺尧 梁华根 刘玲 陆诗建 《无机化学学报》 北大核心 2025年第7期1276-1284,共9页
通过原位溶剂热法构建了富含氧空位的缺陷氧化钨(W_(18)O_(49))/还原氧化石墨烯(rGO)复合光热催化剂。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱等对复合催化剂的组成与结构进行了详细表征。在常压、不外加... 通过原位溶剂热法构建了富含氧空位的缺陷氧化钨(W_(18)O_(49))/还原氧化石墨烯(rGO)复合光热催化剂。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱等对复合催化剂的组成与结构进行了详细表征。在常压、不外加热源、光照下,W_(18)O_(49)/rGO复合光热催化剂具有优异的CO_(2)环加成反应活性,展现出最高95%的碳酸苯乙烯酯产率(173 mmol·g^(-1)·h^(-1)),并在多次循环实验中具有不错的循环稳定性。上述结果表明rGO的引入扩充了W_(18)O_(49)/rGO复合光热催化剂的比表面积、提高其对CO_(2)的吸附容量、增加其光吸收和光生电荷传输效率,通过光催化与热催化的耦合作用显著提升了催化性能。 展开更多
关键词 二氧化碳环加成 光催化 光热效应 缺陷氧化钨 还原氧化石墨烯
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适用于烟气CO_(2)捕集的微波再生强化技术
8
作者 陈阿小 郑宝旭 +4 位作者 赵伟明 张铁刚 赵欣雷 刘航 陆诗建 《现代化工》 北大核心 2025年第8期85-89,共5页
综述了微波辐射在促进CO_(2)吸收剂性能提升方面的最新研究进展,探讨其作用机理、优势、挑战及未来发展方向,为开发高效、经济的CO_(2)减排技术提供理论依据和实践指导。
关键词 CO_(2)捕集 微波加热 微波再生 吸收 解吸
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低共熔溶剂在二氧化碳捕集中的发展与应用
9
作者 陈思铭 刘景超 +7 位作者 钟志轩 张新柱 祝天浩 彭毅勍 游赛 王一凯 袁嘉骏 张永春 《化工进展》 北大核心 2025年第9期5377-5390,共14页
CO_(2)捕集、利用和封存(CCUS)技术的开发是遏制全球CO_(2)浓度增高的关键措施。其中以化学吸收为代表的CO_(2)捕集技术尤为关键,然而传统化学吸收方法存在着低寿命、高能耗与腐蚀性等问题。低共熔溶剂(DESs)以其优异的物理化学性质及... CO_(2)捕集、利用和封存(CCUS)技术的开发是遏制全球CO_(2)浓度增高的关键措施。其中以化学吸收为代表的CO_(2)捕集技术尤为关键,然而传统化学吸收方法存在着低寿命、高能耗与腐蚀性等问题。低共熔溶剂(DESs)以其优异的物理化学性质及环境友好性,已成为开发新型CO_(2)化学吸收剂的热点。本文总结了DESs在CO_(2)捕集领域的研究现状,并深入探讨了其定义、物理化学特性及应用分类。随后进一步分析了影响DESs捕集CO_(2)性能的因素,包括氢键受体(HBAs)和氢键供体(HBDs)的选择、摩尔比、水分含量、温度和压力等。最后,综合现有DESs种类及性能,提出了高效捕集CO_(2)的DESs分子设计策略,旨在为未来DESs的开发和技术优化提供科学依据,以推进绿色溶剂在捕集CO_(2)和促进可持续发展中的应用。 展开更多
关键词 CO_(2)捕集 低共熔溶剂 氢键供体 氢键受体 分子设计
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有机胺负载型中空纤维膜强化微藻固碳
10
作者 王雅琴 刘景超 +3 位作者 白丽菊 陆诗建 陈思铭 唐华 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第8期65-75,共11页
微藻固碳在应对温室效应、能源危机和促进低碳经济发展方面发挥着至关重要的作用,而固碳效率低是限制该技术发展的瓶颈问题,因此提出使用有机胺负载型中空纤维膜(疏水聚丙烯(PP)膜)提高微藻固碳性能。首先,对中空纤维膜进行疏水改性,接... 微藻固碳在应对温室效应、能源危机和促进低碳经济发展方面发挥着至关重要的作用,而固碳效率低是限制该技术发展的瓶颈问题,因此提出使用有机胺负载型中空纤维膜(疏水聚丙烯(PP)膜)提高微藻固碳性能。首先,对中空纤维膜进行疏水改性,接着通过物理方法将2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)负载于中空纤维膜;然后,将其浸没到微藻培养系统中作为CO_(2)气体进入培养液的媒介。过程中,AMP负载型PP膜可强化CO_(2)向微藻培养液的传质过程,从而强化CO_(2)脱除效率;AMP负载型PP膜可起到分隔CO_(2)与胺的化学反应场以及微藻吸收CO_(2)的生物反应场的作用,避免复杂混合反应;PP膜上的AMP及AMP与CO_(2)反应后的氨基甲酸盐不会溶解于培养液,不与微藻细胞直接接触,大大减小对微藻细胞的损伤,不影响细胞光合作用,从而提高效率;AMP负载型PP膜与微藻体系呈现分离状态,可通过简单的物理方法分离。试验结果表明,质量浓度为123.16 mg/L AMPPP膜强化技术可使生物质质量浓度(0.88 g/L)和CO_(2)固定效率(183.23 mg/(L·d))显著提高。与Blank组、Blank-PP组和123.16 mg/L AMP组相比,生物质浓度分别提高了28.05%、18.04%、183.57%,CO_(2)固定效率分别提高了58.23%、44.16%、168.42%。同时,该强化技术通过物理隔离作用消除AMP直接接触导致的氧化应激(SOD活性降低)与细胞损伤(分形维数仅增加5.9%),胺基化膜表面吸附CO_(2)后生成的氨基甲酸酯通过水解反应.使培养液溶解性无机碳(DIC)浓度提升,CO_(2)脱除效率达83.5%,显著优于溶解性AMP体系,突显了这种膜介导方法在微藻CO_(2)固定中的有效性。 展开更多
关键词 微藻 CO_(2)固定 胺改性膜 2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP) 膜介导培养
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溶解性有机胺强化微藻固碳
11
作者 刘景超 王雅琴 +3 位作者 白丽菊 陆诗建 陈思铭 唐华 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第8期76-88,共13页
二氧化碳(CO_(2))微藻固定技术作为一种兼具温室气体减排与低碳经济发展双重优势的技术方案,在缓解气候变化和开发可持续能源领域展现出重要潜力。然而,该技术的规模化应用受限于CO_(2)固定效率不足的瓶颈问题。系统评估了6种胺类溶剂:... 二氧化碳(CO_(2))微藻固定技术作为一种兼具温室气体减排与低碳经济发展双重优势的技术方案,在缓解气候变化和开发可持续能源领域展现出重要潜力。然而,该技术的规模化应用受限于CO_(2)固定效率不足的瓶颈问题。系统评估了6种胺类溶剂:单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨乙基氨基)乙醇(AEEA)和二乙烯三胺(DETA),对海洋微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)CO_(2)固定效率及生物质产出的影响。在模拟烟气条件(15%CO_(2)+85%N_(2))下,50 mg/L AMP的添加表现出最优性能,其生物质峰值质量浓度(1.04 g/L)与CO_(2)固定效率(292.8 mg/(L·d))较空白组分别提升21.7%和44.5%。AMP、TEA和DEA可显著促进脂质积累,质量分数分别达到45.94%、44.88%和44.48%(以细胞干重计,DCW),高于空白对照组的41.51%DCW。通过超氧化物歧化酶(SOD)活性分析发现,胺类溶剂的添加虽诱导了微藻防御机制,但未对藻细胞造成显著损伤,其中AMP的细胞毒性最低(SOD活性为6.1 U/mg)。转录组学分析进一步揭示了AMP调控微藻碳代谢的分子机制。AMP作用显著上调了磷酸甘油酸激酶(PGK)和二氢二醇脱氢酶(DHDH)等关键酶的基因表达,从而协同促进了CO_(2)固定与脂质合成途径。基于京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库的通路富集分析表明,糖酵解/糖异生、不饱和脂肪酸生物合成及光合固碳等代谢.通路显著富集,为AMP的促生长效应提供了理论依据。此外,氮代谢相关基因(如硝酸盐转运蛋白NRT和硝酸还原酶NR)的上调,进一步优化了微藻的碳氮代谢平衡,支持了AMP作用下的微藻快速生长。研究结果不仅证实了溶解性有机胺类吸收剂在微藻固碳中的增效作用,还通过多组学联用阐明了其分子调控网络,为开发高效、低毒的CO_(2)生物转化技术提供了新思路。 展开更多
关键词 二氧化碳固定 微藻 胺类吸收剂 脂质积累 转录组分析
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CO_(2)催化转化技术研究进展
12
作者 陈阿小 郑宝旭 +5 位作者 赵伟明 张铁刚 赵欣雷 李乐天 梅杰琼 陆诗建 《现代化工》 北大核心 2025年第6期26-31,共6页
系统综述了CO_(2)催化转化技术的最新进展,重点探讨了光催化、电催化和热催化3种主要途径的机理、催化剂设计及性能优化策略。在电催化领域,通过调控催化剂结构,可显著提升CO_(2)还原为甲酸的效率;光催化方面,S型异质结材及二维/一维纳... 系统综述了CO_(2)催化转化技术的最新进展,重点探讨了光催化、电催化和热催化3种主要途径的机理、催化剂设计及性能优化策略。在电催化领域,通过调控催化剂结构,可显著提升CO_(2)还原为甲酸的效率;光催化方面,S型异质结材及二维/一维纳米复合结构通过增强载流子分离效率,实现了CO_(2)高选择性还原为甲醇;热催化技术则以工业应用为导向,通过铁基、铜基催化剂优化,推动了CO_(2)加氢制甲醇及短链烯烃的进程,但受限于Anderson-Schulz-Flory分布规律。此外,金属有机框架、多孔碳及离子液体功能化材料在CO_(2)环加成反应中表现出优异的催化活性和稳定性。进一步分析了不同催化技术的优缺点,指出未来需通过多机制协同、催化剂多功能化及反应机理的深入解析,突破产物选择性低、能耗高等瓶颈,为CO_(2)资源化利用及碳中和目标提供技术支撑。 展开更多
关键词 CO_(2)催化转化 光催化 电催化 热催化 催化剂
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固体酸催化胺溶液中CO_(2)解吸的研究进展
13
作者 杨蒙 房昆 +5 位作者 王珊珊 陆诗建 侯婷 杨菲 黄志刚 梅杰琼 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第8期51-64,共14页
当前我国气候治理已进入“双碳”目标实施的攻坚期。CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)是电力、化工、钢铁等行业实现零碳乃至负碳排放的关键托底技术。其中,燃煤烟气具有排放量大、CO_(2)分压低的特征,基于有机胺的化学吸收法是目前最成熟... 当前我国气候治理已进入“双碳”目标实施的攻坚期。CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)是电力、化工、钢铁等行业实现零碳乃至负碳排放的关键托底技术。其中,燃煤烟气具有排放量大、CO_(2)分压低的特征,基于有机胺的化学吸收法是目前最成熟有效的捕集手段,通过有机胺与CO_(2)发生可逆反应实现高效捕集,但CO_(2)解吸能耗过高限制了该技术的规模化应用。固体酸催化剂(SACs)通过加速质子转移和降低C—N键断裂能垒,可显著提升CO_(2)解吸速率并降低再生温度,兼具节能降本与提升效率的双重优势。系统综述了不同种类的SACs在胺溶液中的催化CO_(2)解吸最新研究进展,研究表明催化剂经表面修饰、磺酸化改性、催化剂表面亲水性与酸性位点密度调控等策略,可显著提升CO_(2)解吸效率,并全面分析了催化材料的物化性能、催化剂结构及表征方法。在此基础上,进一步揭示了SACs中路易斯酸与布朗斯特酸位点的协同机制,路易斯酸吸附氧原子引发C—N键异构断裂、布朗斯特酸提供质子促进氨基甲酸盐质子化,阐述了SACs催化CO_(2)解吸反应机理,而催化剂碱性活性位点构筑有效促进CO_(2)解吸效率,提升解吸性能。最后,根据不同催化剂的特点,对工业应用潜力进行了分析比较。未来研究需聚焦酸性位点稳定性提升、催化剂规模化制备及与新型吸收剂、如相变胺吸收剂的耦合设计,以推动CCUS技术低成本落地。 展开更多
关键词 化学吸收法 胺溶液 固体酸催化 表征方法 催化性能
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电催化还原CO_(2)生成高值化学品研究进展
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作者 陈阿小 郑宝旭 +7 位作者 赵伟明 张铁刚 赵欣雷 景强 靳华增 尹静 梅杰琼 陆诗建 《现代化工》 北大核心 2025年第4期43-48,53,共7页
概述了电催化还原二氧化碳的基本原理,探讨了不同产物的生成途径,以及当前活性催化剂的研究进展。针对电催化还原过程中遇到的挑战,提出了一系列提升催化剂性能的方法,并对催化剂的发展趋势进行了总结。这些策略主要包括:利用纳米结构... 概述了电催化还原二氧化碳的基本原理,探讨了不同产物的生成途径,以及当前活性催化剂的研究进展。针对电催化还原过程中遇到的挑战,提出了一系列提升催化剂性能的方法,并对催化剂的发展趋势进行了总结。这些策略主要包括:利用纳米结构材料、将催化剂负载于具有高比表面积的载体、通过杂原子掺杂、合金化以及引入缺陷等手段来优化催化剂。这些方法通过改变催化剂的电子传输特性,有效提升了催化活性和选择性。 展开更多
关键词 电催化 二氧化碳 催化剂性能 电子传输
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中国煤炭甲烷管控与减排潜力 被引量：30
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作者 桑树勋 刘世奇 +5 位作者 韩思杰 郑司建 刘统 周效志 王冉 王猛 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期159-175,共17页
甲烷是最主要的非二氧化碳温室气体,受到越来越多的重视。煤炭甲烷是我国最主要的甲烷排放源类型,我国也是世界煤炭甲烷排放量最大的国家,煤炭甲烷的有效排放管控与高效开发利用兼具温室气体减排、能源气体开发利用和灾害气体防治三重... 甲烷是最主要的非二氧化碳温室气体,受到越来越多的重视。煤炭甲烷是我国最主要的甲烷排放源类型,我国也是世界煤炭甲烷排放量最大的国家,煤炭甲烷的有效排放管控与高效开发利用兼具温室气体减排、能源气体开发利用和灾害气体防治三重意义。基于系统调研和研究工作积累,概述了煤炭甲烷排放管控背景,总结了全球与代表性国家煤炭甲烷排放及其管控现状,阐释了我国煤炭甲烷开发利用与排放管控历程及发展趋势,讨论和前瞻了我国煤炭甲烷减排路径与减排潜力。已有研究工作表明:我国煤炭甲烷排放主要来自煤炭地下开采风排瓦斯,且较长时期内仍是我国煤炭甲烷的主要来源;随着我国关闭矿井增多,由此产生的关闭矿井甲烷排放量呈增长趋势,是我国煤炭甲烷不容忽视的来源。随着碳中和目标的提出,温室气体减排的政策导向逐渐成为我国煤炭甲烷排放管控的重点,明确了煤炭甲烷减排方向。我国煤炭甲烷排放管控形成了以煤层气勘探开发利用、煤矿瓦斯抽采利用、关闭/废弃矿井瓦斯抽采利用、乏风瓦斯利用等全浓度利用,煤炭采前、采中和采后全周期利用为特征的关键技术路径。我国煤炭甲烷排放管控面临巨大压力和严峻挑战,诸多政策、机制、技术问题亟待破解。突破复杂地质条件适配性煤层气高效勘探开发技术体系,精准化、数字化、智能化、低碳化煤矿瓦斯高效抽采技术体系,关闭/废弃矿井煤炭甲烷减排管控与利用技术体系,全浓度瓦斯综合利用技术体系等是主要发展方向。 展开更多
关键词 煤炭甲烷管控 煤矿瓦斯 煤层气 关闭矿井甲烷 减排潜力
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碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展 被引量：18
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作者 桑树勋 皇凡生 +7 位作者 单衍胜 周效志 刘世奇 韩思杰 郑司建 刘统 王梓良 王峰斌 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期196-210,共15页
我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以... 我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜力更大、煤层气开发效果会更好。基于水平井应力释放技术,围绕扩大应力释放范围、提高煤层气开发效果以及实现煤与煤层气共采3个方面,对碎软低渗煤储层强化及煤层气地面开发技术的发展趋势进行了展望,以期为改善我国碎软低渗煤储层增产改造效果以及提高煤层气单井产量提供参考。 展开更多
关键词 煤层气 碎软低渗煤储层 储层强化技术 地面开发 水力压裂
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宁夏回族自治区碳捕集、利用与封存源汇匹配与集群部署 被引量：9
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作者 刘世奇 莫航 +1 位作者 桑树勋 刘统 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1583-1596,共14页
“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高... “双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下,碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现化石能源大规模低碳化利用的关键技术之一。近年,CCUS技术呈现出规模化和集群化发展趋势,而科学、合理的源汇匹配是CCUS集群部署工程选址的重要依据,能够建立高效CO_(2)输运管网、降低减排成本。宁夏是国家能源安全战略布局的重要保障基地,能源结构偏煤、工业结构偏重特征明显,面临着巨大的碳减排压力。针对宁夏CCUS集群部署的源汇匹配问题,调研评估了宁夏工业碳排放源特征和地质碳汇潜力,构建了CCUS源汇匹配模型,在充分考虑源汇性质、捕集-输运-封存成本、CO_(2)运输距离、区域地理条件、土地利用类型、人口密度等因素基础上,应用改进的节约里程法和基于地理信息系统(GIS)的最低成本路径优化法,结合ArcGIS平台和优化求解软件,获得了宁夏CCUS源汇匹配优化和应用方案,并提出宁夏CCUS集群部署建议。结果表明,截止2021年,宁夏工业碳排放源107个,碳排放总量2.26亿t/a,以化工(含自备电厂)和电力行业碳排放为主。宁夏主要封存地质体包括深部咸水层、深部不可开采煤层和油气藏,CO_(2)理论地质封存容量151.55亿t,以深部咸水层封存潜力最大。宁夏CCUS源汇匹配效果较好,在源汇直接相连的情况下,区内年排放量10万t以上的大型工业排放源CCUS集群部署(30 a规划期)总成本约2.45万亿元,并以捕集成本为主,占比83.65%,单位减排成本402.32元/t,共需建设CO_(2)运输管道2 459 km;改进的节约里程法和基于GIS的最低成本路径优化法可大幅降低CCUS集群部署成本,优化后CCUS单位减排成本降至381.76元/t,节约管道建设里程938 km。宁夏应聚焦电力、化工等“两高”(高耗能、高排放)行业,在以宁东能源化工基地为重点的北部、东部地区超前应用CCUS技术,打造宁东能源化工基地、银川—吴忠、石嘴山、中卫和固原5个CCUS特色集群,构建宁夏特色的工程化CCUS全流程技术模式。 展开更多
关键词 碳捕集、利用与封存 源汇匹配 管网优化 CCUS集群部署 宁夏
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江苏省及近海区域CO_(2)地质封存储层条件分析 被引量：4
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作者 朱前林 陈东宝 +3 位作者 龚懿杰 陈浮 桑树勋 刘世奇 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期25-36,共12页
对江苏省及近海区域地质进行了分析表明,下扬子地块发育的苏北—南黄海南部盆地为该省CO_(2)地质封存潜在目标场所。文章通过地层及岩性资料分析了CO_(2)封存适宜地层,在此基础上,根据钻井与地震测量剖面资料,阐述了各构造单元的800~350... 对江苏省及近海区域地质进行了分析表明,下扬子地块发育的苏北—南黄海南部盆地为该省CO_(2)地质封存潜在目标场所。文章通过地层及岩性资料分析了CO_(2)封存适宜地层,在此基础上,根据钻井与地震测量剖面资料,阐述了各构造单元的800~3500 m深度范围存在的CO_(2)封存适宜地层的厚度,探讨CO_(2)封存空间适宜性。结果表明:盐城组下段、三垛组、戴南组、阜宁组一段与三段、赤山组砂岩具有较好CO_(2)储存空间;苏北—南黄海盆地的赤山组分布较少,盐城组、三垛组、戴南组、阜宁组地层分布范围较广;金湖凹陷、高邮凹陷、溱潼凹陷、海安凹陷、白驹凹陷、阜宁凹陷、盐城凹陷、南二凹陷、南四凹陷、南五凹陷、南七凹陷、南二低凸起具有较好的CO_(2)封存储层潜力;洪泽凹陷、临泽凹陷、涟南凹陷、涟北凹陷、南三凹陷、南六凹陷CO_(2)封存储层潜力较差。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 储层条件 苏北盆地 南黄海南部盆地 CO_(2)储层
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CO_(2)间接矿化工业固废制备多晶型碳酸钙研究进展 被引量：7
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作者 梅杰琼 陆诗建 +2 位作者 任雪峰 康国俊 刘玲 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期59-71,共13页
CO_(2)和工业固体废弃物的排放量逐年上升,威胁人类的生存和发展,世界各国迫切寻求降碳减排的解决路径。研究人员基于钙、镁元素与CO_(2)反应生成稳定的碳酸盐反应,开发出一系列CO_(2)矿化工艺,实现CO_(2)的永久封存。为实现CO_(2)的大... CO_(2)和工业固体废弃物的排放量逐年上升,威胁人类的生存和发展,世界各国迫切寻求降碳减排的解决路径。研究人员基于钙、镁元素与CO_(2)反应生成稳定的碳酸盐反应,开发出一系列CO_(2)矿化工艺,实现CO_(2)的永久封存。为实现CO_(2)的大规模封存和含钙固废的高值化利用,降低矿化成本,选取廉价易得的含钙工业固体废弃物为矿化原料,从多晶型微纳米碳酸钙的制备入手,总结了含钙工业固废浸取和CO_(2)间接矿化的最新研究进展,介绍了含钙工业固废间接矿化常用的浸取剂,并着重分析了间接矿化制备微纳米碳酸钙时反应条件和晶型控制剂对碳酸钙晶型和形貌产生的影响,对其控制原理进行了解释说明,总结了CO_(2)间接矿化含钙固废当前存在的技术难点,展望了未来的研究重点。国内外结果表明,调变温度、pH、搅拌速率以及CO_(2)通气速率等矿化反应条件或添加晶型控制剂能有效控制碳酸钙的晶型、形貌和尺寸。利用含钙工业固体废弃物间接矿化CO_(2)制备微纳米碳酸钙能够满足不同领域对碳酸钙的使用要求,能带来经济效益和环境效益,具有广阔的发展前景。 展开更多
关键词 矿化 工业固体废弃物 晶型调控 形貌调控 碳酸钙
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化学吸收法胺液逃逸控制技术研究进展 被引量：2
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作者 陆诗建 张娟娟 +4 位作者 杨菲 刘玲 陈思铭 康国俊 房芹芹 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4562-4570,共9页
CO_(2)化学吸收法吸收剂及其降解产物的逃逸会导致吸收剂成本变高以及胺类排放污染大气,带来运行成本增加和环境污染。本文主要介绍了胺逃逸类型、原理及逃逸控制方法。文中指出:水洗和传统除雾器为目前常用的控制方法,可高效率去除气... CO_(2)化学吸收法吸收剂及其降解产物的逃逸会导致吸收剂成本变高以及胺类排放污染大气,带来运行成本增加和环境污染。本文主要介绍了胺逃逸类型、原理及逃逸控制方法。文中指出:水洗和传统除雾器为目前常用的控制方法,可高效率去除气体和物理夹带逃逸,但气溶胶由于粒径小、逃逸量大带来的问题还未得到很好的解决。目前较为常用的控制方法有加大分离设备、控制运行参数、添加助剂、中间冷却法等方法,未来的发展趋势仍将放在物理方法上,如急冷、高频电场等,在不改变前期反应条件的基础上,在吸收塔或水洗塔后对逃逸气体进行控制。在兼顾CO_(2)吸收法捕集效率的前提下提高经济效益和环境效益,为工业发展提供技术支持。 展开更多
关键词 CO_(2)捕集 化学吸收法 胺逃逸 控制方法
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