A Study on the Efficient Catalytic Mechanism of CO in Gas Released from Oxygen Converter on Transition Metal Catalysts

随着&ldquo;双碳&rdquo;政策的不断推行，以及人们环保意识的提高，CO作为典型的大气污染物已经成为工业废气排放的主要监控对象。目前钢铁行业普遍采用的氧气顶吹转炉炼钢法会产生大量含有高浓度CO的转炉煤气。由于转炉炼钢周期的波动性，一部分煤气不满足回收条件只能通过甲烷伴烧的方式对外进行排放，不仅造成了能源的浪费，还会产生大量的温室气体CO2，和NOx气体等二次污染物。而CO自持催化燃烧技术是解决这一问题的有效途径，此外为了减轻CO2的捕捉成本，本文还报道了一种新的CO处理方式即化学链燃烧。这两种燃烧方式对于钢铁行业节能减排具有重要意义。本文以高浓度的转炉放散煤气为研究对象，基于理论分析和实验方法从定性定量角度深入分析CO在过渡金属催化剂上的催化性能与反应机理，最后从工业利用角度对工业级催化剂进行实验探究，研究结果可为转炉放散煤气的处理提供设计方案，也为进一步提升催化剂的合理设计提供理论基础。 （1）利用溶胶凝胶法，并且引入Ce、Sr两种元素对LaMnO3钙钛矿催化剂进行改性处理，并考察了葡萄糖在制备过程中的加入对催化剂的活性影响。结果表明在制备过程中加入糖，并加入的Ce、Sr改性的催化剂活性得到了提升，而未加糖的改性钙钛矿催化剂活性下降。葡萄糖的加入在焙烧过程中创造了弱还原性气氛夺走催化剂中的氧原子产生更多的氧空缺，使得Ce、Sr两种原子进一步进入到晶体中改善了B位点Mn离子的价态，而不是团聚在表面的活性位点上。此外Ce、Sr两种离子可以通过自身价态与Mn离子之间的变化促进电子之间的转移，形成了双金属活化效应。通过活性试验比较出了6种催化剂的活性大小顺序为LCMO-SW &gt; LSMO-SW &gt; LMO-SW &gt; LMO-W &gt; LSMO-W &gt; LCMO-W，结合红外热像仪采用二分法确定了3种含糖催化剂的贫燃极限，结果表明其大小与催化剂的活性顺序有关，而不同流量下的贫燃极限则表明随着流量的增大会先减少而后增加。结合XPS、H2-TPR等各项表征实验确定LCMO-SW催化剂活性最高的主要原因是具有最高浓度的Mn4+离子和氧空位。原位红外的静态和动态实验结构表明CO难以与Mn原子发生线性吸附，而在高温下CO会在催化剂表面形成碳酸盐物种，进一步分解从而得到CO2，该反应机理遵循Langmuir-Hinshelwood（L-H）机理。 （2）利用溶胶凝胶将不同量的CuO物种负载在不同形貌的CeO2载体上，通过理论与实验的方法考察催化燃烧与化学链燃烧过程中，催化剂形貌结构的演变规律及催化循环性能。结果表明在CuO含量相同时，棒状催化剂的活性要高于球状催化剂，这是因为棒状催化剂暴露的晶面以（100）晶面为主，而（100）晶面具有较低的Ce-O结合能，因此其氧的流动性更强。并且适当含量的CuO物种可以促进反应，超过一定量的CuO会覆盖在载体表面上使得暴露的活性位点数量减少，活性降低。催化燃烧的热稳定性要比化学链燃烧强，化学链燃烧在多次循环后活性发生下降。通过XRD、XPS、SEM等各项表征实验发现，化学链燃烧会导致还原性下降，且催化燃烧过后的催化剂形貌完整，而化学链燃烧会过度消耗体相晶格氧导致晶格坍塌。同时对两种燃烧进行了热力学分析，催化燃烧可以产生自持燃烧现象，可以持续对外界进行放热，而尽管化学链燃烧也是一个放热过程，但无法产生自持燃烧，但由于化学链燃烧中载氧体缓慢释放晶格氧的作用，有序地调节了热能的释放，因此燃烧时的㶲损更低。 （3）针对3CuCe-R催化剂利用化学链燃烧对催化燃烧解耦的方式进一步研究了活性晶格氧的种类及其贡献度。结果证明CO可以与催化剂表面的活性晶格氧发生反应，并且其&ldquo;取出&rdquo;与温度有关，随着反应温度的升高，参与的晶格氧数量越多。但反应速率随着时间明显下降，这是由于当表面晶格氧消耗完之后体相晶格氧需要克服一定量的能垒迁移至表面参与反应。当催化剂进行催化反应是主要由表面的Cu &ndash;[O] -Ce固溶体中的晶格氧（&alpha;）和表面分散性氧化铜的晶格氧（&beta;）参与，在有气相氧参与反应时，体相晶格氧并不会参与反应。进一步通过氧同位素交换实验定量分析了两种晶格氧的量以及对催化反应的贡献度&mdash;&mdash;&alpha;氧的数量尽管要小于&beta;晶格氧，但由于其转换频率较快，因此对整个反应的贡献程度达到59.6%，占据主要地位。气相氧除了补充晶格氧反应过后的氧空位之外还能与表面的晶格氧直接发生交换反应，其总的交换速率（Ro）受氧解离速率（Ra）与掺入催化剂晶格氧速率（Ri）限制，三者均会随着温度的增大而增大，尽管Ri的增大速率明显要快，但始终Ri＜Ra，表明Ro主要受到的Ri限制。 （4）通过浸渍涂覆法制备5种不同孔径的CuCe蜂窝陶瓷催化剂，比较了它们的催化活性。结果表明随着孔径的变大活性下降。在此基础上探究了不同流量下CO对催化剂活性的影响，其临界当量比的趋势与实验室粉末催化类似。对不同孔径蜂窝陶瓷内部流场进行了模拟，发现对于孔径较小的催化剂容易在入口处形成涡旋区，导致灰颗粒不易排出造成堵塞，压力场的分布同样表明孔径较小压损较大不利于灰颗粒的流动。综合催化效果以及速度场与压力场的结果，选择孔径为5 mm的蜂窝陶瓷催化剂最为合适。中试平台的实验证明，催化不仅对CO具有良好的催化效果，同时也会对烟气中NOx气体有还原效果，CO转换效率97%，而NOx转换效率为67%。</p

RP-HPLC determination of photosynthetic pigments

利用本实验室建立的反相高效液相色谱实验体系分析了19种高纯度的浮游植物光合色素标准样品的特征参数。结果显示,该体系可将各种光合色素较好分离,但个别色素的保留时间、洗脱顺序、最大吸收波长及响应因子与文献报道的其他实验体系有所差异。表明在利用反相高效液相色谱定性、定量光合色素时不仅要参考其保留时间,还要参考其最大吸收波长,当色谱柱更换或方法改动后需重新测定响应因子。With reverse-phase high performance liquid chromatography(RP-HPLC),the calibration parameters of 19 high-purity chlorophlls and carotenoids standards were determined.The pigment standards were separated very well using our method,but the retention times(tR),eluted turns,wavelengths of the absorption maxima(λmax),as well as the response factors(fp),of some pigments were different from the references,indicating that not only the the tR but also the λmax are important for the pigments qualitative measurement,and the response factors should be reexamined after the change of column or method.国家自然科学基金资助项目(40730846;40821063

Study on nutrient limitation of phytoplankton in southern Taiwan Strait during the summer

2004年7~8月,2005年7月及2006年8月分别在台湾海峡南部海区5个测站进行了浮游植物生长的营养盐限制船基培养实验.结果表明,在调查期间,夏季台湾海峡南部海区浮游植物营养盐的限制状态存在一定的时空差异,氮是浮游植物生长的主要限制因子,并与上升流的存在与否无关;磷的弱限制偶尔会发生,这与涌升水的N/P比值有关.而硅只有在近岸上升流区形成高氮和磷的补充情况下偶尔才会产生微弱限制.在陆架外缘区,浮游植物限制状态较稳定,表现为受N的限制为主导的N、P的共同限制,P限制相对较弱. 【英文摘要】 Nutrient factors limiting the growth of phytoplankton community were studied by nutrient enrichment experiments at 5 stations in South Taiwan Strait in 3 summer cruises from 2004 to 2006.The results implied that the growth of phytoplankton in upwelling ecosystem was mainly N-limitation,which showed little different among the 3 summer.Whereas slight P-limitation only happened during the summer cruises of 2005 and 2006,because the lower vertical transport of phosphate induced by upwelling high N/P ratio water...国家自然科学基金资助项目(40331004,40376043

回转窑环向供氧高效助燃系统

本实用新型公开了回转窑环向供氧高效助燃系统，包括氧气输送系统和回转窑燃烧系统，氧气输送系统中氧气制备罐依次通过流量调节阀、流量计、输氧泵、喷氧量自动控制系统和喷氧枪连接，喷氧枪设置在回转窑的下端；回转窑燃烧系统中燃料输送管横置设置在回转窑上，燃料输送管的自由端部设置有燃料进口，靠近燃料进口处的燃料输送管的外侧壁上向外延申设置有空气输送管；通过氧气输送系统将氧气喷入回转窑燃烧系统的回转窑。在局部形成富氧条件，具有提高火焰温度、降低燃料燃点、加快燃烧速度、节约煤料、减少回转窑烟气热损失等优点

工业炉窑高温含尘烟气金属丝网除尘技术研究

工业炉窑生产中产生的大量高温含尘气体携带了大量的余热余能,若能得到合理回收利用,将创造巨大的经济价值和环保价值,因此,对高温气体净化除尘是一项实现资源合理利用和环境保护的关键技术。新型的金属多孔材料凭借良好的耐温性、机械性能和导热性等,在高温烟气除尘方面具有很好的适用性和优越性。选择金属丝网除尘器作为研究对象,通过试验和数值模拟相结合的方法,探究除尘器进口气流流量、气流含尘浓度、气流入口温度对于除尘系统压降的影响规律。结果表明,系统压降随着进口空气流量的增大而升高,当进气流量从0.4 Nm~3/h增加到34.3 Nm~3/h时,压降从12.6 Pa迅速升高到1 989 Pa,通入含尘气体产生的系统压降要高于通入相同流量的洁净空气产生的系统压降,压降随着含尘浓度的增加有上升趋势,但含尘浓度大于53 g/m~3时,压降反而下降。进气温度越高,系统平均压降越高,进气温度从13℃上升到202℃时,压降从520.5 Pa上升到941.5 Pa。系统压降与出口温度的模拟结果与试验结果吻合较好。对于进气温度较低

Preliminary Study on the Decomposition of Phytoplankton Photosynthetic Pigments by Ciliate Grazing

在实验室培养条件下,运用基于HPLC(高效液相色谱)的色素分析技术,以叶绿素a和主要类胡萝卜素的降解产物为指示,研究了海洋纤毛虫摄食微藻过程中对光合色素降解的影响以及降解规律.研究发现了对纤毛虫摄食活动有潜在指示意义的特征指示色素Pheophoribide a2.纤毛虫与桡足类对浮游植物的摄食过程对被摄食者色素降解影响规律不同.纤毛虫摄食过程对叶绿素a的降解效率显著低于桡足类摄食过程,且不存在对类胡萝卜素的降解偏好性.This paper dealt with the effects of grazing by marine ciliates on decomposition of photosynthetic pigment in the laboratory experiment using HPLC protocol.We analyzed the degradation compounds of chlorophyll a(chla) and carotenoid to find the marking pigments of grazing.The results showed that there was different destruction by grazing between ciliates and copepods.The destruction efficiency on chl a was much lower for ciliate than that for copepod,there was no partial effects of carotenoid,the pheophoribide a2 might be the marker pigment for ciliate grazing.国家自然科学基金(40331004,40376043)资

一种利用催化燃烧工业处理循环气高效净化工业废盐的方法

本发明公开了一种利用催化燃烧工业处理循环气高效净化工业废盐的方法,包括以下步骤：加热的气体对鼓泡系统中的工业废盐原料进行鼓泡流化,然后裹挟着工业废盐中析出的有机气体和部分粉尘颗粒物进入分离系统进行分离；分离后的粉尘颗粒物与新的工业废盐原料混合等待净化,分离后的气体进入催化燃烧系统进行催化燃烧；催化燃烧后的气体经加热后返回鼓泡系统继续对工业废盐原料进行鼓泡流化,构成循环。本发明基于高温热处理技术,利用催化燃烧工业处理循环气高效净化工业废盐,不仅能将工业废盐中的TOC降至30mg/kg以下,而且还可以利用TOC催化燃烧放出的热量,在一定程度上降低能源的消耗,保证设备的稳定、高效运行

一种工业废盐高效净化系统

本实用新型公开了一种工业废盐高效净化系统，包括鼓泡系统、分离系统、催化燃烧系统；鼓泡系统上部连接用于送入工业废盐的管道；下部接入用于输送被初步净化的工业废盐的管道；内部设有专门用于废盐颗粒流化的设备；顶部与分离系统连接；底部与催化燃烧系统连接；鼓泡系统对工业废盐原料进行鼓泡流化；分离系统对裹挟着工业废盐中析出的有机气体和部分粉尘颗粒物的气体进行分离；催化燃烧系统对分离后的气体进行催化燃烧处理；催化燃烧处理后的气体返回鼓泡系统构成循环。本实用新型不仅能将工业废盐中的TOC降至30mg/kg以下，而且还可以利用TOC催化燃烧放出的热量，在一定程度上降低能源的消耗，保证设备的稳定、高效运行

Review on Phytoplankton Community Structure and Its Coupling with Biological Carbon Pump Under Global Climate Changes

在全球气候变化和人类活动的双重影响下,海洋浮游植物乃至整个生态系统的结构已发生明显的变化(如生态系统转型).综述了在全球气候变化背景下,海洋浮游植物生物量及群落结构的变动趋势,探讨了浮游植物群落结构演变与厄尔尼诺-南方涛动(EnSO),太平洋年代际涛动(PdO)和北大西洋涛动(nAO)等现象的关联,分析了群落结构与生物泵效率的耦合关系.Under the global climate changes and human activity stress,marine phytoplankton as well as ecosystem has been observed signal of change(e.g.regime shift).The paper reviewed the variations of phytoplankton biomass and community structure under global climate changes,and the correlation between community structure and El Nio-Southern Oscillation(ENSO),Pacific Decadal Oscillation(PDO) and North Atlantic Oscillation(NAO).This paper finally discussed the coupling between phytoplankton community structure and biological pump and POC flux in the ocean.国家自然科学基金项目(40730846;40925018);国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB403603

工业炉窑物质流和能量流匹配的节能原理分析

工业炉窑是我国的能耗大户,每年耗能约占全国总能耗的1/4。在能源日益紧缺、环境污染严重的今天,工业炉窑节能减排工作十分紧迫。工业炉窑的生产是不同设备、不同工序协同生产的一个过程,包含物质与能量在各个系统之间的转换与转移,因此工业炉窑的物质流和能量流分析是炉窑实现高能效和低排放的基础。一般的方法主要从炉窑的产品用能或余热利用角度来分析,未将工业炉窑作为一个系统,整体来考察物质流和能量流状况。基于节点计算法,从工业炉窑整体系统出发,建立一种工业炉窑物质流与能量流匹配的数学模型,获得了典型工业炉窑不同部位的能量收支情况;同时采用热力学第二定律的?分析方法研究炉窑系统的?损失,明确了炉窑节能的重点部位。采用该方法开展了3 200 t/d典型水泥炉窑的物质流和能量流分析计算,结果表明,水泥炉窑的热量损失主要包含高温损失与低温损失,其中高温损失主要是炉窑壁面散热损失与煤粉未燃尽的碳热损失,分别占6.84%与1.95%,?损失分别为4.17%与2.59%,有较大的节能潜力;低温热损失包含烟道尾部烟气的排烟热损失、出冷却机熟料带出的显热等,AQC炉和SP炉的热量损失各占3.06%和6.19%,?损失分别为1.26%和1.45%,仍有利用价值。针对高温和低温热量损失的不同原因,对于炉窑的节能潜力进行了评估,提出采用先进保温、富氧煅烧、低温余热再利用等新技术,可进一步降低炉窑的煤耗;此外,也推荐了减少设备电耗的新技术,如采用高效风机以及永磁电机等,结合富余蒸汽拖动风机以及节能管控等技术,有望实现熟料烧成系统零电耗的目标