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环保型燃料生物柴油的非均相催化制备

环保型燃料生物柴油的非均相催化制备

作者：武海棠长安大学

学位级别：硕士

随着化石能源的日益短缺和人类生存环境的逐渐恶化,积极寻找环境友好、可再生的替代能源已成为国际瞩目的焦点。在众多替代燃料中,生物柴油以其优异的排放性能,且能直接应用于现有柴油机而不改变其原有结构和使用性能而备受关注。目前... 详细信息

随着化石能源的日益短缺和人类生存环境的逐渐恶化,积极寻找环境友好、可再生的替代能源已成为国际瞩目的焦点。在众多替代燃料中,生物柴油以其优异的排放性能,且能直接应用于现有柴油机而不改变其原有结构和使用性能而备受关注。目前,生物柴油的生产方法主要是采用强碱如KOH催化酯交换反应,虽然该技术比较成熟,但存在反应会产生皂化而导致分离困难、需水洗等缺点。采用固体催化剂催化的酯交换反应过程避免了均相酸碱催化酯交换产品的分离困难和废催化剂的环境污染问题,研究非均相固体催化剂、酯交换反应过程对生物柴油的生产技术进步和应用推广都有重要意义。本研究用微波辐射法制备了负载型固体碱催化剂CaO/NaY等,并应用于催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油的研究,考察了不同固体碱催化剂、催化剂负载比、催化剂用量、醇油比、反应时间、反应温度、油脂酸值和水含量对制备生物柴油的影响,通过XRD、SEM、BET、催化剂碱强度和碱量分布的测定对CaO/NaY分子筛催化剂进行了结构表征。结果表明:CaO/NaY固体碱催化的效果最好,CaO/NaY的负载比为30%(质量比),醇油摩尔比为9:1,CaO/NaY催化剂用量为3%(质量分数)、反应温度为65℃、反应时间为3h时,生物柴油得率可达95%。结果进一步表明:CaO/NaY催化剂具有良好的抗酸和抗水能力,可用于酸值和水含量分别不超过4mgKOH·g和1.5%的油脂原料。同时,结构表征表明:CaO在载体NaY上高度分散提高了CaO/NaY的催化活性,CaO/NaY催化剂固体碱强度H-≥27,总碱量(H-≥27)达到3.798mmol·g,是一种固体超强碱。在优化反应条件的基础上,研究了大豆油和甲醇的酯交换反应动力学。由实验数据绘制的动力学曲线得到酯交换反应在开始阶段为准一级反应,以后转为二级反应和零级反应,由实验数据分别求出50℃、65℃酯交换反应动力学参数,在开始阶段的反应速率常数分别为0.1410min和0.3178min,第二阶段反应的反应速率常数分别为0.9050L·mol·min,1.173L·mol·min,开始阶段以及第二阶段酯交换反应的活化能分别为49.32kJ·mol和15.69kJ·mol。

关键词：固体碱催化剂非均相催化生物柴油餐饮废油酯交换

紫外光固化漆酚铈聚合物涂层的制备与性能研究

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林产化学与工业 2019年第4期39卷 113-119页

作者：赵婉操倩文武海棠黄晓华西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100 陕西省经济植物资源开发利用重点实验室陕西杨凌712100

以稀土化合物氯化铈和漆酚为原料,在无引发剂的条件下利用紫外光(UV)辐照法制备漆酚铈聚合物涂层。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等测试方法对涂层的结构和热稳定性进行了表征。考察了... 详细信息

以稀土化合物氯化铈和漆酚为原料,在无引发剂的条件下利用紫外光(UV)辐照法制备漆酚铈聚合物涂层。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等测试方法对涂层的结构和热稳定性进行了表征。考察了氯化铈用量对涂层的物理机械性能和耐化学介质性能的影响,并对制备的漆酚铈涂层进行电化学阻抗测试(EIS),结果表明:在UV辐照条件下,漆酚羟基与铈离子发生配位作用,同时侧链不饱和键发生交联聚合反应从而固化;掺杂氯化铈可显著改善天然生漆(RL)固化膜的热稳定性和耐碱性;随着氯化铈掺杂量的增加,涂层的附着力、硬度、耐腐蚀性能呈先上升后下降的趋势。氯化铈用量为18%的漆酚铈聚合物复合涂层的硬度和附着力分别达到6H和1级,且其耐腐蚀性能最佳。

关键词：漆酚氯化铈紫外光固化耐腐蚀性

磁性固体酸S_2O_8^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3-Fe_3O_4的制备及催化液化生物质的研究

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林产化学与工业 2017年第3期37卷 45-52页

作者：武海棠郑冀鲁梁名伟张军华西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

利用沉淀-浸渍法制备了磁性固体酸催化剂S_2O_8^(2-)/Zr O_2-Al_2O_3-Fe_3O_4,将其应用于乙醇介质中能源植物柳枝稷的催化液化,并采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积测定、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和振动样品... 详细信息

利用沉淀-浸渍法制备了磁性固体酸催化剂S_2O_8^(2-)/Zr O_2-Al_2O_3-Fe_3O_4,将其应用于乙醇介质中能源植物柳枝稷的催化液化,并采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积测定、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)等测试方法对催化剂的物化性质和结构进行了表征,考察了Al/Zr物质的量比、煅烧温度等制备条件对其催化性能的影响,并研究了反应温度、反应时间、催化剂用量等对柳枝稷液化反应的影响。结果表明:当n(Al)∶n(Zr)为1∶1,煅烧温度为650℃时,制备的催化剂催化活性最高,在260℃、催化剂用量4%(以原料质量计)、反应时间2.5 h时,可以获得较好的液化效果,生物油产率达到56%。GC-MS分析表明产物生物油的主要成分为酯类、醇类及烃类物质。催化剂重复使用3次后,回收率达到87.5%,生物油产率仅下降12%。

关键词：磁性固体酸催化液化酸性柳枝稷

先驱体转化法制备ZrC木质陶瓷及其性能分析

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林产化学与工业 2016年第5期36卷 23-29页

作者：武海棠郑冀鲁张军华黄晓华西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

以松木为原料,经炭化制得松木炭,以有机锆聚合物(PZC)为先驱体浸渍松木炭后进一步高温热处理制备得到ZrC木质陶瓷。采用XRD、SEM、FT-IR、TG-DSC分别对样品的物相变化、组成和微观结构进行了表征,研究了热处理温度和杂化材料质量增加率... 详细信息

以松木为原料,经炭化制得松木炭,以有机锆聚合物(PZC)为先驱体浸渍松木炭后进一步高温热处理制备得到ZrC木质陶瓷。采用XRD、SEM、FT-IR、TG-DSC分别对样品的物相变化、组成和微观结构进行了表征,研究了热处理温度和杂化材料质量增加率对木质陶瓷显气孔率与力学性能的影响。结果表明:有机锆先驱体裂解过程中生成ZrO_2,进一步可以在1 400℃通过碳热还原反应转化为ZrC相。ZrC木质陶瓷由立方相ZrC和无定形碳组成,生成的木质陶瓷较好地保留了松木模板的管状孔洞结构,部分ZrC相沉积在孔洞内部。木质陶瓷材料显气孔率随着热处理温度的升高而升高,随质量增加率的增加而降低;力学性能随热处理温度和质量增加率的增加而提高,质量增加率为278%的杂化材料在热处理温度为1 400℃时制备的ZrC木质陶瓷具有良好的力学性能,弯曲强度和断裂韧性分别为158 MPa和1.8 MPa·m^(1/2)。

关键词：木质陶瓷碳化锆碳热还原反应含锆有机先驱体

ZrB_2-SiC前缘构件气动加热及热应力的数值模拟分析

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过程工程学报 2010年第3期10卷 417-423页

作者：蔺晓轩武海棠魏玺沈志洵张伟刚中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

分别采用有限差分法和有限单元法对ZrB2-SiC前缘构件高超声速气动加热过程及其内部热应力进行了数值模拟,并以电弧风洞地面模拟实验对计算结果进行了验证.计算结果表明,飞行马赫数为6、总温2375K、总压4.41MPa、结构前缘半径为0.125mm时... 详细信息

分别采用有限差分法和有限单元法对ZrB2-SiC前缘构件高超声速气动加热过程及其内部热应力进行了数值模拟,并以电弧风洞地面模拟实验对计算结果进行了验证.计算结果表明,飞行马赫数为6、总温2375K、总压4.41MPa、结构前缘半径为0.125mm时,5s时驻点温度达1870K,内部最大热应力达1240MPa,这将导致服役过程中材料失效.电弧风洞实验结果表明,5s时驻点温度达2175K,材料前缘因承受的应力超过其弯曲强度而断裂.计算结果与风洞实验结果吻合较好.

关键词： ZrB2-SiC 数值模拟前缘气动加热热应力

重症监护病房心脏外科术后感染病原菌分布特点及耐药性分析

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上海医药 2019年第7期40卷 43-46,55页

作者：武海棠郑州市第七人民医院ICU 郑州450000

目的 :探讨重症监护病房(ICU)心脏外科术后感染病原菌分布特点及其耐药性。方法 :回顾性分析我院ICU治疗≥3 d的心脏外科术后患者707例。根据患者血液、痰液及导管的标本检验结果,分析病原菌分布及耐药性情况。结果 :118株非重复致病菌... 详细信息

目的 :探讨重症监护病房(ICU)心脏外科术后感染病原菌分布特点及其耐药性。方法 :回顾性分析我院ICU治疗≥3 d的心脏外科术后患者707例。根据患者血液、痰液及导管的标本检验结果,分析病原菌分布及耐药性情况。结果 :118株非重复致病菌株中,G^-菌占83.05%,G^+菌占14.41%,真菌占2.54%。送检标本来源于痰液的致病菌以G^-菌为主,来源于血液和导管的致病菌以G^+菌为主。主要G^+菌种的金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和肺炎链球菌,对利奈唑胺、左氧氟沙星、万古霉素、替加环素的敏感率接近100%。大部分G^-菌对3种或以上药物具有耐药性。其中鲍曼不动杆菌对多种药物的耐药性> 60%。多耐药菌株种大多数为G^-性菌,其中鲍曼不动杆菌的多耐药菌株占了86.67%。结论:ICU心脏外科术后感染以杆菌为主,且耐药性高。

关键词：重症监护病房心脏外科病原菌耐药性

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超临界法制备生物柴油的研究

现代化工 2006年第Z2期26卷 391-394页

作者：唐胜兰张建安武海棠李春石河子大学食品学院新疆石河子832000 清华大学核能与新能源技术研究院绿色化学与技术研究室北京100084

生物柴油的制备方法有直接混合法、微乳液法、高温裂解法和酯交换反应法。针对超临界流体技术制备生物柴油的技术,分别介绍了超临界流体中化学反应的特点,国内外对超临界法制备生物柴油的研究进展,超临界法制备生物柴油的装置及工艺,影... 详细信息

生物柴油的制备方法有直接混合法、微乳液法、高温裂解法和酯交换反应法。针对超临界流体技术制备生物柴油的技术,分别介绍了超临界流体中化学反应的特点,国内外对超临界法制备生物柴油的研究进展,超临界法制备生物柴油的装置及工艺,影响超临界流体制备生物柴油的因素,如温度、醇油比、游离脂肪酸和水等,超临界流体制备生物柴油的工业化应用状况;展望了超临界流体技术制备生物柴油的发展趋势。

关键词：生物柴油酯交换超临界流体工业应用

ANSYS在化工设备机械基础课程教学中的应用研究

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黑龙江农业科学 2016年第8期 132-134页

作者：武海棠西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

为克服常规教学方法的不足,提出将ANSYS软件应用到化工设备机械基础的课程教学中,分析了其可行性与优势。实践证明,采用ANSYS软件进行辅助教学可以激发学生的学习兴趣,同时有助于培养学生分析工程实际问题的能力,提高了教学质量。

关键词： ANSYS 化工设备机械基础教学改革

萃取-酯交换耦合法制备生物柴油过程催化剂应用研究进展

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林业工程学报 2017年第2期2卷 95-100页

作者：武海棠许康力杨芳霞张军华西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026

传统的生物柴油生产过程通常包括油脂提取、提纯精炼、酯化/酯交换等步骤,需要消耗大量的能源与化学品。萃取-酯交换耦合技术是近年来开发的一种简单有效、具有较大应用潜力的生物柴油制备方法,该方法直接以含油固体为原料,以短链醇等... 详细信息

传统的生物柴油生产过程通常包括油脂提取、提纯精炼、酯化/酯交换等步骤,需要消耗大量的能源与化学品。萃取-酯交换耦合技术是近年来开发的一种简单有效、具有较大应用潜力的生物柴油制备方法,该方法直接以含油固体为原料,以短链醇等作为萃取溶剂和酯交换反应试剂,油脂萃取与酯化/酯交换反应同时进行,提高了生产效率,降低了生产成本,减少了环境污染。萃取-酯交换耦合法中催化剂的选择是反应能否实现高效转化的关键。酯交换反应的催化剂种类繁多,但大多数针对的原料是浸提过的液体油脂,较少用来催化固体原料原位酯交换反应。笔者综述了近年来萃取-酯交换耦合技术制备生物柴油的研究进展,包括酸催化法、碱催化法、离子液体催化法、超临界法和生物酶法,探讨了各种方法的优缺点,同时提出了萃取-酯交换耦合法制备生物柴油过程中催化剂制备与应用方面需要解决的主要问题及今后的发展方向。

关键词：生物柴油酯交换原位萃取固体原料