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VS2纳米材料制备及其催化碱木质素加氢液化

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VS2纳米材料制备及其催化碱木质素加氢液化

作者：田庆文东南大学

学位级别：硕士

碱木质素是纸浆造纸工业和生物质分馏的重要产物,主要是由苯丙烷通过碳碳键和醚键连接成的三维网状高分子化合物。现代社会面1临严峻的环境和能源危机,碱木质素加氢液化制备高附加值生物油逐渐成为研究的热点。氢气被认为一种清洁、经... 详细信息

碱木质素是纸浆造纸工业和生物质分馏的重要产物,主要是由苯丙烷通过碳碳键和醚键连接成的三维网状高分子化合物。现代社会面1临严峻的环境和能源危机,碱木质素加氢液化制备高附加值生物油逐渐成为研究的热点。氢气被认为一种清洁、经济和环境友好型能源,而且异质结光催化产氢具有潜在的应用前景。本文采用水热法制备出不同形貌和Ni、Mo、Ag和石墨掺杂的VS2催化剂,并将其应用于碱木质素的催化加氢液化。考察反应温度、反应时间、初始氢压和催化剂种类对于催化加氢反应的影响,以及生物油组分的确定等。此外,还研究了VS2催化碱木质素加氢机理。结果表明：水热合成了三种不同形貌的VS2催化剂,即片状、花状和球状,且加入不同掺杂离子,对于化合物的组分具有重要的影响。掺杂石墨时主要生成VS2、VS4和石墨的混合物,掺杂Ag时主要生成VS2和VS4混合物,掺杂Ni时主要生成VS2、S8和NiS2混合物,掺杂Mo时主要生成VS2和MoS2的混合物。采用片状VS2催化剂时,当反应温度为250℃,反应时间为1.5 h,氢气压力为2.0 MPa时,碱木质素转化率和生物油产率最大,分别为77.02%和58.75%,且三种不同形貌的VS2催化剂的催化活性为：片状VS2>花状VS2>球状VS2。掺杂Ni、Mo、Ag和石墨的VS2催化碱木质素的活性在最优条件下降低,而当反应温度升至290℃,木质素的转化率和生物油的产率分别为78.36%、79.31%、81.22%、80.57%和60.02%、58.97%、61.23%、59.35%,催化活性提高。加入VS2催化剂后,制备的生物油组分相对集中且含量较高,主要是芳香族化合物,均为重要的有机合成和药物中间体、以及重要的化工原料。此外,本文还采用水热法合成了MoS2/SrZrO3异质结光催化剂,并对其紫外光照射下产氢性能研究。结果表明：片层状的MoS2附着在立方体的SrZrO3催化剂的表面。纯SrZrO3催化剂的产氢速率为1.95 mmol/h;当0.05 wt% MoS2负载在SrZrO3表面时,其催化产氢速率最高且为5.31mmol/h。MoS2和SrZrO3之间形成的异质结结构可以加快光生电子的转移,抑制光生电子和空穴的结合,加快氢气的产生。

关键词：碱木质素 VS2催化剂加氢液化 MoS2/SrZrO3异质结光催化

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超疏水材料的制备及性能研究

超疏水材料的制备及性能研究

作者：田庆文长春理工大学

学位级别：硕士

有关超疏水的基础理论研究始于上世纪50年代,一般将与水接触角大于150°的表面就称之为超疏水表面。因其优异的自洁性有望在国防、众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景,研究工作备受各国重视。固体表面的润湿性是由其化学组... 详细信息

有关超疏水的基础理论研究始于上世纪50年代,一般将与水接触角大于150°的表面就称之为超疏水表面。因其优异的自洁性有望在国防、众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景,研究工作备受各国重视。固体表面的润湿性是由其化学组成和表面微观结构共同决定的。目前,通过对荷叶表面自洁性的仿生研究表明,因其层级微、纳米结合的双微观结构和覆盖在上面的低表面能物质的协同效应而表现出完美的疏水性。为了模拟荷叶的这种结构,研究人员尝试了许多方法,其中包括等离子体刻蚀、相位分离法及模板法等。然而这些方法不仅程序复杂而且成本较高,不便于实际生产和生活中大量制备超疏水材料。因此,寻求一种简便易行、价格低廉的制备方法而更显得富有研究意义。本论文采用乳液合成法,制备出具有较高纵横比的二氧化硅纳米线,具有较好的分散性,直径120-200m,长度能达到30μm。在这个反应中,微小的乳液滴充当了微小反应容器,二氧化硅单向各向异性生长导致了纳米线的生成。二氧化硅纳米线的制备是受到了Arnout Imhof等工作的启发。我们还根据Yadong Li的合成路线,通过用吡咯还原醋酸铜的方法合成了单晶的氧化亚铜纳米线。通过在二氧化硅纳米线和氧化亚铜纳米线表面化学修饰,合成了含疏水基团的硅烷聚合物包覆层,从而制备出了以二氧化硅和氧化亚铜为基体的接近完全疏水性的材料。因为表面几乎完全疏水,水滴和表面之间的附着力很低,所以不能准确测出接触角的具体数值。同时采用Contact angle(CA)、FE-SEM、TEM、FT-IR、TG-DSC等测试手段对制备的材料进行了表征。

关键词：超疏水润湿性接触角二氧化硅纳米线氧化亚铜纳米线

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松香深加工废水的探究及治理

现代化工 2017年第3期37卷 156-159页

作者：田庆文房桂干施英乔梁龙丁来保盘爱享冉淼中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室生物质化学利用国家工程实验室江苏南京210042 中国林业科学研究院林业新技术所北京100091 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

对松香深加工废水难治理的原因进行了重点分析,并提出了"预处理—生物接触氧化—混凝"组合工艺处理松香深加工废水。采用活性炭和Fe-C内电解2种预处理方式,COD去除率可达18%左右,提高了松香废水的可生化性。经预处理后的松香废水采用二... 详细信息

对松香深加工废水难治理的原因进行了重点分析,并提出了"预处理—生物接触氧化—混凝"组合工艺处理松香深加工废水。采用活性炭和Fe-C内电解2种预处理方式,COD去除率可达18%左右,提高了松香废水的可生化性。经预处理后的松香废水采用二段活性污泥处理后,COD降至358 mg/L。松香生化出水常规混凝剂(芬顿、PFS和PACF等)难于降解,而采用自主研发的F1混凝剂可明显降低废水中有机污染物。当F1混凝剂的质量浓度为4 g/L时,废水中的COD降至69.8 mg/L,与常规混凝剂相比具有明显的优势。为松香类废水的处理提供了一条切实可行的路线。

关键词：松香深加工废水预处理内电解混凝

桉木化学机械浆废水好氧生物抑制特性分析及降解规律研究

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林产化学与工业 2024年第1期44卷 33-40页

作者：丁来保田庆文杨然朱津苇郭奇房桂干中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心、江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

采用GC-MS方法分析了桉木化学机械浆废水厌氧处理和好氧处理出水的有机物成分及含量,统计了好氧处理前后废水中碳原子数的分析情况,分析了废水中主要的生物难降解组分及降解规律。研究结果表明:经厌氧和好氧处理后残余的主要有机污染物... 详细信息

采用GC-MS方法分析了桉木化学机械浆废水厌氧处理和好氧处理出水的有机物成分及含量,统计了好氧处理前后废水中碳原子数的分析情况,分析了废水中主要的生物难降解组分及降解规律。研究结果表明:经厌氧和好氧处理后残余的主要有机污染物为芳樟醇(C10,21.21%)、对叔丁基苯乙酸甲酯(C13,21.39%)、二氢月桂烯醇(C10,8.90%)、铃兰醛(C14,6.16%)和香茅醇(C10,4.76%)等,主要为含苯环有机物和抑菌成分,具有生物难降解性和抑菌性,宏观表现为生物处理去除率较低。好氧处理前后,废水中醇类物质质量分数从19.32%上升至51.71%,醛类物质质量分数从3.68%上升至13.35%,酯类物质质量分数从29.75%降至28.32%,含苯环有机物质量分数从32.70%上升至61.06%,说明其他有机物获得比含苯环有机物更大幅度的降解。建议通过解毒预处理和生物强化提高微生物活性等途径改善生物处理效果,减轻后续深度处理的难度,降低综合处理成本,实现低成本达标排放。

关键词：桉木化机浆废水生物处理生物抑制降解规律脱毒解毒

不同预处理方法对麦草化学组分及其酶解性能的影响

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林产化学与工业 2017年第5期37卷 53-60页

作者：周静沈葵忠房桂干梁龙田庆文李漫中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

以麦草为原料,探讨了高温热水(LHW)、氨水浸渍(SAA)、Na OH和Na OH联合乙醇(Na OH-ET)4种预处理方法对麦草化学组分及其酶水解糖转化率的影响。结果表明:LHW对聚戊糖有较高的去除率,188℃保温40 min处理,木聚糖和阿拉伯聚糖的去除率分别... 详细信息

以麦草为原料,探讨了高温热水(LHW)、氨水浸渍(SAA)、Na OH和Na OH联合乙醇(Na OH-ET)4种预处理方法对麦草化学组分及其酶水解糖转化率的影响。结果表明:LHW对聚戊糖有较高的去除率,188℃保温40 min处理,木聚糖和阿拉伯聚糖的去除率分别为73.11%和83.10%,但对木质素的去除率较小仅为21.32%。Na OH具有较好的脱木质素和去除灰分作用,麦草经1%Na OH,140℃保温3 h后木质素去除率为72.00%,灰分去除率为75.93%。因木质素在乙醇中有较好的溶解性,相同温度和时间条件下,麦草经1%Na OH与50%乙醇联合预处理,木质素去除率提高至84.11%。XRD检测结果表明,伴随着木质素和半纤维素的溶出,不同方法预处理后物料的结晶度不同程度增加,由原料的28.80%增加至预处理后的31.23%~33.61%。由于木质素和半纤维素的部分脱除,提高了酶对纤维素的可及性,物料经30 FPIU/g(以纤维素质量计,下同)纤维素酶和30 IU/gβ-葡萄糖苷酶酶解72 h后,糖转化率明显提高,其中Na OH-ET预处理物料的酶解总糖转化率(以麦草原料为基准)最高达90.05%,是麦草原料的7.5倍。

关键词：预处理高温热水 Na OH-乙醇糖转化率

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不同预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响

林业工程学报 2017年第2期2卷 89-94页

作者：田庆文房桂干沈葵忠刘雯雯梁龙中国林业科学研究院林产化学工业研究所国家林业局林产化学工程重点开放性实验室南京210042 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091

研究了NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3等4种化学联合盘磨预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响,考察了不同预处理方法对物料得率、木质素脱除率、还原糖得率、聚糖转化率和结晶度的影响。结果表明,预处理后,玉米秸秆的结晶度均降... 详细信息

研究了NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3等4种化学联合盘磨预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响,考察了不同预处理方法对物料得率、木质素脱除率、还原糖得率、聚糖转化率和结晶度的影响。结果表明,预处理后,玉米秸秆的结晶度均降低。机械盘磨可以减小纤维长度和颗粒尺寸,增大比表面积,暴露出更多的纤维素活性位点,增加纤维素和纤维素酶的反应活性,提高其酶解性能。确定了酶解适宜的条件:纤维素酶用量30 U/g,β-葡萄糖苷酶用量10 U/g,酶解温度50℃和时间72 h,在此条件下NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3联合盘磨预处理后玉米秸秆的还原糖得率分别为41.00%,23.02%,65.77%和22.22%,聚糖转化率分别为39.04%,18.53%,70.49%和21.33%。在最优条件下,NH_3·H_2O联合盘磨预处理玉米秸秆的还原糖得率和聚糖转化率最高,是一种具有前景的预处理方法。

关键词：预处理玉米秸秆酶解还原糖得率聚糖转化率

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五环节单元整体探究模式

现代教育科学(小学教师) 2015年第6期 112-112页

作者：田庆文吉林省东辽县河源镇中心小学校

一、引预自探(一)问题情境探究1.搜集家中的药盒,看看它们都有几个面?这些面形状一样吗?大小一样吗?观察后写出自己的观察所得。(观察、记录、写感受)2.小张同学的床有20张大纸,小李同学的床也有20张大纸,由此说这两张床一样大,对吗?(... 详细信息

一、引预自探(一)问题情境探究1.搜集家中的药盒,看看它们都有几个面?这些面形状一样吗?大小一样吗?观察后写出自己的观察所得。(观察、记录、写感受)2.小张同学的床有20张大纸,小李同学的床也有20张大纸,由此说这两张床一样大,对吗?(先独立思考,再与家长讨论)3.制作边长是1分米的正方形,用它量一量一页挂历有多少个这样的正方形那么大?量时你有什么感受?(操作和初步感受用平方分米量)

关键词：探究模式五环节长方形待进生整体感知

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废纸制浆造纸废水好氧生物强化增效处理研究

林产化学与工业 2024年第4期44卷 9-17页

作者：丁来保朱津苇杨然郭奇田庆文中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心、江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210042

以竹炭为载体制备氮铈掺杂改性且固定化微生物及微量元素的生物增效材料,采用生物强化增效技术对废纸制浆造纸废水的好氧处理进行优化,通过降低生化处理出水浓度来降低深度处理的难度和成本。利用SEM和16S rRNA测序等手段对活性污泥表... 详细信息

以竹炭为载体制备氮铈掺杂改性且固定化微生物及微量元素的生物增效材料,采用生物强化增效技术对废纸制浆造纸废水的好氧处理进行优化,通过降低生化处理出水浓度来降低深度处理的难度和成本。利用SEM和16S rRNA测序等手段对活性污泥表面形貌及结构和微生物菌落结构进行分析,综合评价了生物强化增效技术对废纸制浆废水好氧生物处理性能的影响。研究结果表明:该技术可以提高污染物生物降解能力,提高生物处理效果。普通生化处理出水COD平均值140 mg/L、氨氮平均值2.3 mg/L,色度平均值260倍,平均COD去除率86.47%、平均氨氮去除率88.83%、平均色度去除率33.33%;同等条件下,生物增效处理出水COD平均值72.2 mg/L、氨氮平均值0.95 mg/L、色度平均值50倍,平均COD去除率93.02%、平均氨氮去除率达到了95.39%、平均色度去除率87.18%,处理效果明显优于普通生化处理。生物增效处理出水采用传统PAC或PFS处理均可达到排放标准,且PFS的处理成本低至0.63元/m^(3);而普通生化处理只能采用芬顿处理才能达到排放标准,且处理成本达3.27元/m^(3)。SEM分析结果显示:生物增效处理的活性污泥絮体结构紧凑,具有更高的生物量;与普通生化处理的污泥相比,生物增效处理的污泥中脱硫杆菌门(Desulfobacterota)和拟杆菌门(Bacteroidota)丰度增加了3.07和2.29个百分点,unclassified_o_PB19属增加了2.96个百分点,说明生物增效材料的投加能帮助一些具备特殊降解功能的微生物创造有利生存环境并激活其生长,提高了反应体系的定向降解能力。

关键词：废纸制浆造纸废水活性污泥法处理生物强化增效碳基改性材料微生物菌群结构

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废水深度处理反应器流体数值模拟与优化

林产化学与工业 2017年第4期37卷 95-102页

作者：盘爱享施英乔丁来保张华兰田庆文房桂干中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091 中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042

利用Fluent软件对废水深度处理反应器的流体进行三维数值模拟比较,结果表明:旋流式布水器可在反应器内形成类似于桨式搅拌器的流态形式,搅拌效果好。示踪剂模拟显示,相对于消能引流布水器,旋流式布水器粒子滞留时间更接近理论停留时间,... 详细信息

利用Fluent软件对废水深度处理反应器的流体进行三维数值模拟比较,结果表明:旋流式布水器可在反应器内形成类似于桨式搅拌器的流态形式,搅拌效果好。示踪剂模拟显示,相对于消能引流布水器,旋流式布水器粒子滞留时间更接近理论停留时间,返混更小,可作为深度处理反应器的布水器。对深度处理反应器进行数值模拟,结果显示流体经过催化剂层后只存在上向层流,无搅拌混合作用,影响药液混合反应效果,采用螺旋折流板对反应器进行优化,优化后的流速矢量发散并有旋流涡流,流体搅拌更充分,优化后速度接近原来的4倍。优化后的深度处理反应器压力降主要位于进口处,其次位于催化剂层,螺旋折流板对压力的损失可以忽略。

关键词：深度处理反应器数值模拟旋流式布水器