生物质直接参与炼铁的典型工艺过程及污染物生成机理研究进展 被引量：4

1

作者 王子琪 马颢菲 +3 位作者 苑鹏 沈伯雄 武兵强 张威力 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1338-1358,共21页

应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”、“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本综述着眼于热解与燃烧这... 应用可再生的清洁资源替代煤、焦等化石资源用于炼铁是钢铁企业实现“碳中和”、“碳达峰”的重要途径之一。农林废弃物等生物质资源因其廉价易得、低温还原性较强以及碳中性等特点而在炼铁领域受到广泛关注。本综述着眼于热解与燃烧这两种主要的生物质热利用方式,较为系统地对上述两个过程中的反应机理、气相产物及污染物释放特性进行了概括性分析;以高炉喷吹生物质燃料和生物质还原剂用于直接还原炼铁为代表,从工艺概况、过程解析及污染物生成机理三个方面对基于上述两种热利用方式的生物质直接参与炼铁的典型工艺过程进行了综合分析;针对生物质直接参与炼铁的上述典型工艺进行了经济性分析及进一步减排进行展望,以期为缓解化石能源供需矛盾,减少炼铁温室气体排放乃至钢铁工业的转型升级提供有价值的参考。 展开更多

关键词 生物质 热解 燃烧 减排 高炉喷吹 直接还原炼铁

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新型膜组件MBR启动运行Anammox工艺及膜污染控制 被引量：1

2

作者 运红颖 孟皓 +1 位作者 邢芳华 汪涛 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期124-130,共7页

膜生物反应器(MBR)作为一种高效的厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation,Anammox)反应器受到研究者的广泛关注。然而,膜污染问题制约了MBR在Anammox领域的工程应用。为了减缓膜污染的形成,设计了一种新型伞式膜组件,再在这种膜组件... 膜生物反应器(MBR)作为一种高效的厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation,Anammox)反应器受到研究者的广泛关注。然而,膜污染问题制约了MBR在Anammox领域的工程应用。为了减缓膜污染的形成,设计了一种新型伞式膜组件,再在这种膜组件的基础上构建MBR用于启动运行Anammox工艺,通过形成特定的流场结构强化膜附近水流剪切力和水流速度,从而实现膜组件的自清洗,进而延长膜组件的使用周期。该反应器经55 d运行成功启动Anammox工艺,直到运行81 d才达到更换膜组件的条件(跨膜压力达到0.045 MPa)。结果表明,新型膜组件MBR不仅可以缩短Anammox工艺的启动周期,还可以有效缓解膜污染。扫描电镜结果表明,运行81 d的膜组件表面形成了明显的滤饼层,其主要污染物为具有花椰菜结构的厌氧氨氧化菌(AnAOB)及生长代谢产物。同时利用Ansys Fluent模拟工艺运行过程中伞式膜组件周围的流场结构,从流体动力学角度解释了伞式膜组件缓解膜污染的机理。研究表明,膜组件附近强化的水流剪切力和水流速度作用于展开的膜丝,显著减缓滤饼层的形成。 展开更多

关键词 厌氧氨氧化 膜污染 膜生物反应器

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Fe改性Mn/CeO_(2)催化剂低温下同时脱硝与脱甲苯实验研究 被引量：3

3

作者 郝泽榕 封硕 +1 位作者 邢玉烨 沈伯雄 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1866-1878,共13页

本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO_(2)催化剂,并测试了催化剂在低温条件下同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂表现出最佳的催化性能,甲苯的转化效率在175℃达到90%,NO转化率在95–300℃达到90%。通过BET、SE... 本研究采用浸渍法制备了Fe改性的Mn/CeO_(2)催化剂,并测试了催化剂在低温条件下同时脱硝与脱甲苯的性能。结果表明,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂表现出最佳的催化性能,甲苯的转化效率在175℃达到90%,NO转化率在95–300℃达到90%。通过BET、SEM、XRD、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行分析。XPS结果表明,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂中Ce^(3+)和Mn^(4+)的含量增加,促进氧空位和不饱和化学键的形成,提供了更多的活性位点,从而有利于在低温下高效脱除NO和甲苯。H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD表征表明,与其他催化剂相比,Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂具有优异的氧化还原能力、更强的酸性和更好的氧迁移能力。此外,本研究还探究了Fe_(5)Mn/CeO_(2)催化剂上选择性催化还原(NH_(3)-SCR)反应与甲苯催化氧化反应之间的影响。其中,NH_(3)优先吸附活性位点而抑制了甲苯吸附,而NO_(2)的生成促进了甲苯催化氧化反应;甲苯对NH_(3)-SCR反应的抑制作用随着温度的升高而减弱,在100℃时,甲苯对NH_(3)-SCR反应的抑制作用消失。超过225℃后,甲苯作为还原剂与NO发生反应且促进了NO_(2)的生成,从而对NH_(3)-SCR反应有促进作用。 展开更多

关键词 多污染物控制 氮氧化物 低温活性 NH_(3)-SCR 甲苯 催化氧化

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SCR脱硝过程中SO_(3)形成影响因素、控制方法及检测技术研究进展

4

作者 王博 沈伯雄 +2 位作者 郭秉楠 封硕 石其其 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2373-2379,2385,共8页

总结了SCR脱硝过程中SO_(3)的形成过程及机理,以及不同催化剂组分结构和反应工况对于SO_(3)形成的影响,并对SO_(3)的控制方法进行了简要总结。并指出多种物质的掺杂改性与多种成分的相互作用机理研究是接下来研制兼顾高效脱硝和低SO_(2... 总结了SCR脱硝过程中SO_(3)的形成过程及机理,以及不同催化剂组分结构和反应工况对于SO_(3)形成的影响,并对SO_(3)的控制方法进行了简要总结。并指出多种物质的掺杂改性与多种成分的相互作用机理研究是接下来研制兼顾高效脱硝和低SO_(2)转化率脱硝催化剂的关键。SO_(3)生成量较少、性质活泼并且收集检测易被SO_(2)干扰等因素,导致收集及测量十分困难。对SO_(3)的收集与检测方法进行了探讨,旨在为后续的收集检测技术研究及工程实施提供借鉴。 展开更多

关键词 SO_(2)氧化 SO_(3)生成机理 SO_(3)收集与检测 影响因素 SO_(3)防控

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金属有机框架材料吸附VOCs影响因素研究进展 被引量：13

5

作者 杨建成 王诗宁 +3 位作者 杨硕 杨明涛 沈伯雄 张笑 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期463-476,共14页

挥发性有机化合物(VOCs)对环境和人体健康均具有严重危害,而吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。在众多吸附剂中,金属有机框架材料(MOFs)以其极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs脱除领域展示出良好的应用... 挥发性有机化合物(VOCs)对环境和人体健康均具有严重危害,而吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。在众多吸附剂中,金属有机框架材料(MOFs)以其极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs脱除领域展示出良好的应用前景。本文首先介绍了在吸附过程中涉及到的吸附机理,从影响因素角度回顾了近年MOFs在VOCs吸附方面的研究进展。按照吸附质与吸附剂的几何结构、改性官能团、MOFs的金属位点、酸碱、水和碳材料复合等多个方面剖析了吸附过程中的影响因素,并将其分为内部影响因素和外部影响因素两大部分。针对影响因素归纳了提高吸附量的主要方法,并对MOFs吸附VOCs的吸附量进行了汇总。最后总结并展望了未来应用MOFs吸附VOCs的研究发展方向,期望为深入研究VOCs脱除技术提供有价值的参考。 展开更多

关键词 金属有机框架 吸附 有机化合物 影响因素

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铌元素改性V_(2)O_(5)-WO3/TiO_(2)催化剂降低脱硝过程SO_(2)的氧化率 被引量：13

6

作者 王博 边瑶 +2 位作者 封硕 王少奇 沈伯雄 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期503-512,共10页

本文采用浸渍法制备了Nb改性的V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,研究了脱硝反应中Nb负载量对催化剂SO_(2)氧化活性的影响。结果表明,在350℃下,Nb_(2)O_(5)负载量为2%的Nb_(2)O_(5)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂上的SO_(2)氧化率最... 本文采用浸渍法制备了Nb改性的V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,研究了脱硝反应中Nb负载量对催化剂SO_(2)氧化活性的影响。结果表明,在350℃下,Nb_(2)O_(5)负载量为2%的Nb_(2)O_(5)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂上的SO_(2)氧化率最低(0.6%),而同时NO_(x)的转化率仍能达到95%。采用TGA、氮吸附、XRD、H_(2)-TPR、CO_(2)-TPD、XPS和in-situ DRIFTS等对催化剂进行了表征分析,结果显示,Nb改性后V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的晶体结构没有发生明显改变,但是其比表面积小幅度下降,有助于减少对SO_(2)的吸附;同时,改性后催化剂表面的吸附氧含量下降,氧化还原性能也稍微减弱,这有利于降低其对SO_(2)的氧化活性。in-situ DRIFTS结果表明,Nb改性后的Nb-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂反应过程中表面中间产物VOSO4的含量明显下降,从而减少了SO_(3)的生成量。 展开更多

关键词 SO_(2)氧化 Nb改性 V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂 NH_(3)-SCR脱硝

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铝酸钙水泥作为耐火浇注料结合剂的研究进展 被引量：4

7

作者 杨建成 黄源 +3 位作者 陈龙 苏佳淳 苑鹏 沈伯雄 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第16期6707-6717,共11页

耐火浇注料具有无需成型、容易施工、易于修补等优点,在高温工业领域得到广泛使用。铝酸钙水泥(calcium aluminate cement,CAC)因具有快速硬化、早期强度高、优异的抗侵蚀性能和抗磨损性能等优点,被广泛应用于浇注料中。对铝酸钙水泥的... 耐火浇注料具有无需成型、容易施工、易于修补等优点,在高温工业领域得到广泛使用。铝酸钙水泥(calcium aluminate cement,CAC)因具有快速硬化、早期强度高、优异的抗侵蚀性能和抗磨损性能等优点,被广泛应用于浇注料中。对铝酸钙水泥的水化机理进行着重分析,对比分析多种结合剂的优缺点。从养护温度、微粉和外加剂3个方面分析铝酸钙水泥水化反应的影响因素。养护温度越高,CAC的水化程度增加,水化产物的分布越均匀。微粉和外加剂的添加可以提高水化速率并降低孔隙率。同时介绍铝酸钙水泥结合浇注料的改性方法,分析碳物质、分散剂对其施工性能和力学性能的积极作用。最后基于铝酸钙水泥结合浇注料的改性以及所面临的问题做出展望,指出探索合适的分散剂、碳物质、外加剂来提高铝酸钙水泥的水化速率、增强其结合浇注料的机械性能是今后研究的重点。 展开更多

关键词 铝酸钙水泥 浇注料 结合剂 水化反应 影响因素

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柴油车用NH_(3)-SCR铜基分子筛催化剂孤立态Cu^(2+)研究进展 被引量：2

8

作者 张晨光 封硕 +2 位作者 邢玉烨 沈伯雄 苏立超 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1321-1331,共11页

NH_(3)选择催化还原技术(NH_(3)-SCR)作为一种高效去除NO_(x)的手段,已广泛地应用到柴油车尾气脱硝过程当中。车用NH_(3)-SCR技术常采用铜基分子筛作为催化剂,尾气中的氮氧化物可在催化剂的作用下,与NH_(3)反应转化为N_(2);但在实际应... NH_(3)选择催化还原技术(NH_(3)-SCR)作为一种高效去除NO_(x)的手段,已广泛地应用到柴油车尾气脱硝过程当中。车用NH_(3)-SCR技术常采用铜基分子筛作为催化剂,尾气中的氮氧化物可在催化剂的作用下,与NH_(3)反应转化为N_(2);但在实际应用过程中,N_(2)O的生成、催化剂的水热老化与尾气中的SO_(2)会影响铜基分子筛催化剂的脱硝性能。因此,本文以Cu-SSZ-13分子筛催化剂中孤立态Cu^(2+)的研究进展为基础,总结了Cu-SSZ-13中两种孤立态Cu^(2+)对NH_(3)-SCR反应与N_(2)O生成的影响;综述了两种孤立态Cu^(2+)对水热老化与SO_(2)响应的差异;归纳了诱导Cu-2Z生成的手段。同时,本文以Cu-LTA分子筛催化剂的研究现状为例,简要回顾了Cu-LTA中孤立态Cu^(2+)的研究进展,对Cu-LTA的研究趋势与应用前景作出了展望。本文可为其他类型的铜基分子筛催化剂在柴油车尾气脱硝领域的研究提供思路,即明确分子筛中两种孤立态Cu^(2+)相关性质,通过调控孤立态Cu^(2+)对催化剂进行合理设计,在保持高催化活性的同时,进一步提升催化剂的水热稳定性与SO_(2)抗性。 展开更多

关键词 选择催化还原 催化剂 水热稳定性 二氧化硫 孤立态Cu^(2+) 分子筛

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NU-1000吸附典型VOCs的巨正则系综蒙特卡罗法研究 被引量：1

9

作者 杨建成 王诗宁 +4 位作者 杨明涛 许连飞 王卓智 黄源 沈伯雄 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期629-634,共6页

近些年金属有机框架MOFs材料由于其诸多优点在吸附脱除挥发性有机化合物VOCs领域得到了广泛关注.论文基于巨正则系综蒙特卡罗法对NU-1000吸附典型VOCs(苯、甲苯、乙苯、甲醛)以及二氧化碳和水的吸附性能进行了研究.分析了不同吸附质在NU... 近些年金属有机框架MOFs材料由于其诸多优点在吸附脱除挥发性有机化合物VOCs领域得到了广泛关注.论文基于巨正则系综蒙特卡罗法对NU-1000吸附典型VOCs(苯、甲苯、乙苯、甲醛)以及二氧化碳和水的吸附性能进行了研究.分析了不同吸附质在NU-1000孔道内的吸附过程,包括吸附能、吸附量、吸附能概率密度分布、吸附质的低能构象和吸附质密度分布等.结果表明,NU-1000对苯、甲苯和乙苯具有较好的吸附效果,甲醛其次,二氧化碳和水较少.苯、甲苯和乙苯更容易吸附在连接配体附近,而甲醛、二氧化碳和水则更容易吸附在金属团簇附近,并且所有吸附质倾向于优先吸附在更小的三角形孔道内.本文结论为阐明VOCs在多孔材料中的吸附机理、筛选优质的VOCs吸附脱除材料提供了理论依据和技术支撑. 展开更多

关键词 挥发性有机化合物 金属有机框架 吸附机理 巨正则系综蒙特卡罗法 分子模拟

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常温条件下ABR启动运行Anammox性能研究

10

作者 袁路子 汪涛 +3 位作者 戎开雨 南海娇 王艺 田一迪 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期38-42,共5页

采用厌氧折流板反应器(ABR)接种好氧活性污泥在常温((25±1)℃)下启动运行厌氧氨氧化工艺。结果表明,启动阶段,控制进水NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N均为50 mg/L,仅运行57 d,NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和TN去除率就分别达到93.82%、... 采用厌氧折流板反应器(ABR)接种好氧活性污泥在常温((25±1)℃)下启动运行厌氧氨氧化工艺。结果表明,启动阶段,控制进水NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N均为50 mg/L,仅运行57 d,NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和TN去除率就分别达到93.82%、99.84%和88.22%,表明成功实现常温启动。负荷提升阶段,73~87 d,进水NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N的质量浓度以每次50 mg/L的增幅逐步从50 mg/L提升到200 mg/L,每次负荷提升,出水NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N含量小幅波动再趋向于稳定,表明ABR有一定的耐负荷冲击能力。运行93 d,最大TN负荷率和TN去除速率分别为0.40 kg/(m^(3)·d)和0.33kg/(m^(3)·d),表现较好的脱氮性能。可为厌氧氨氧化工艺在实际工程中的应用提供理论依据。 展开更多

关键词 厌氧折流板反应器 厌氧氨氧化 常温 快速启动 负荷提升

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ABBR启动ANAMMOX工艺的性能及内部流场结构研究

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作者 孟皓 运红颖 汪涛 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期98-103,109,共7页

厌氧氨氧化(ANAMMOX)作为一种新兴的污水生物脱氮技术,在目前的水处理行业受到了广泛的关注。反应器的选型对于该工艺的快速启动起着至关重要的作用,而通过Fluent流体仿真模拟软件考察不同反应器的内部流场结构,从流体动力学结合微生物... 厌氧氨氧化(ANAMMOX)作为一种新兴的污水生物脱氮技术,在目前的水处理行业受到了广泛的关注。反应器的选型对于该工艺的快速启动起着至关重要的作用,而通过Fluent流体仿真模拟软件考察不同反应器的内部流场结构,从流体动力学结合微生物生长状态初步分析反应器构型对ANAMMOX工艺的强化机理。本研究采用厌氧折流板反应器(ABR)及在其基础上改进的厌氧折流板生物膜反应器(ABBR)启动ANAMMOX工艺,对比研究两种反应器启动ANAMMOX工艺的性能。反应器控制条件在温度为25℃,HRT为24 h,进水氨氮和NO_(2)^(-)-N质量浓度均为50 mg/L。ABR启动ANAMMOX工艺需要49 d,ABBR启动ANAMMOX工艺仅需35 d,启动成功时ABR和ABBR的总氮去除率分别为86.11%和89.79%。结果表明,ABBR相比于ABR表现出显著更好的ANAMMOX工艺启动性能。本研究再运用Fluent软件模拟两种反应器的内部流场结构。结果显示,相比于ABR,ABBR具有更加丰富的流线,且其内部流场具有更加明显的紊流效果。ABBR流场结构特性保证了更佳的传质效果,且ABBR内部形成的生物膜又显著提高反应器对ANAMMOX菌的截留能力,从而缩短了反应器的启动周期,同时提高ANAMMOX工艺脱氮效率。 展开更多

关键词 ANAMMOX 启动性能 ABBR ABR 流场结构

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