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能源环境保护
能源环境保护

高亮

双月刊

1006-8759

nyhjbh@163.com

0571-82989702 82731270

311201

浙江省杭州市萧山区拱秀路288号

能源环境保护/Journal Energy Environmental Protection北大核心
查看更多>>本刊为环保综合性科技期刊，国内外公开发行。是中国科技论文统计源期刊，中国学术期刊综合评价数据库来源期刊，万方数据网上网期刊，曾获全国环境期刊二等奖。刊物主要报道煤炭、电力等能源行业水污染防治与资源化，大气污染防治，固体废物的处置和利用，噪声控制，土地复垦，清洁生产，节能技术及环境监测与评价，环境管理经验等。面向从事能源环保工作的科研、设计、教学、生产、管理等单位的专业技术与管理人员。
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    反应温度对Mo/Al2O3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...
    114-122页
    查看更多>>摘要：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/Al2O3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/Al2O3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.

    碱木质素水热液化生物油芳香烃加氢脱氧反应温度

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    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
    123-135页
    查看更多>>摘要：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).

    生物质催化热裂解生物油单环芳烃选择性金属改性ZSM-5

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    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...
    136-144页
    查看更多>>摘要：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.

    焦油模型物木屑共热解热解温度产物分布

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    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
    145-154页
    查看更多>>摘要：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NaBH4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,ID/IG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.

    双酚A多孔碳表面重构过硫酸盐去除率

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    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...
    155-165页
    查看更多>>摘要：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.

    生物油电化学提质结焦乙酸富芳香组分

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    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...
    166-179页
    查看更多>>摘要：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 H2SO4、CH3COOH、NaOH、Na2CO3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,CH3COOH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H2SO4＞CH3COOH＞NaOH＞Na2CO3.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CH3COOH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℃、CH3COOH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.

    微藻水热碳化催化剂碳点水热炭反应动力学

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    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...
    180-189页
    查看更多>>摘要：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H2O、CH4、CO2、CO、NH3、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CaCO3将会分解,产生大量CO2,同时CO2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× 1011～8.34× 1016、1.47×1011～5.55×1013、1.40×1011～1.55×1012、1.67×1010～1.34×1013 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.

    制浆造纸污泥热解动力学热力学热重红外

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    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...
    190-197页
    查看更多>>摘要：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Fe2O3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.

    催化热解木质素飞行时间质谱铁矿石催化剂单环芳香烃

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    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...
    198-207页
    查看更多>>摘要：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.

    城市污泥浒苔共水热碳化响应面过程参数优化

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    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...
    208-214页
    查看更多>>摘要：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Cα—O键和Cα—Cβ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,Cα—O键和Cα—Cβ键的BDEs最低.对于不同取代基类型和位点来说,Cα—O键均裂始终是最容易发生的初始反应,而Cα—O键和Cα—Cβ键连续断裂的路径是β-5连接五元环断裂的主要途径.

    木质素β-5连接密度泛函理论模型化合物热解机理

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