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餐厨废油化学链重整特性研究

餐厨废油化学链重整特性研究

作者：许炳辉华北水利水电大学

学位级别：硕士

全球每年会产生大量的餐厨废油,经过反复的高温油炸,油脂中的小分子营养物或被挥发或聚合成大分子有害物质,并且含有大量的重金属、酮类、酚类、多环芳烃等致癌物。当今世界餐厨废油主要处理手段有填埋、焚烧等,均有较大的环境风险。因... 详细信息

全球每年会产生大量的餐厨废油,经过反复的高温油炸,油脂中的小分子营养物或被挥发或聚合成大分子有害物质,并且含有大量的重金属、酮类、酚类、多环芳烃等致癌物。当今世界餐厨废油主要处理手段有填埋、焚烧等,均有较大的环境风险。因此,探索全新的餐厨废油处理方式,避免潜在的环境污染和危害,刻不容缓,非常关键!当今世界的制氢方式主要是以化石燃料为原料,制氢过程中会产生大量的温室气体以及SO、NO等严重污染气体。为了实现餐厨废油的高效回收、清洁利用以及高纯氢气的批量生产,新兴的化学链重整技术是未来重要的发展方向,具有极大的学术研究意义,环境保护价值和工业应用前景。鉴于餐厨废油含有大量杂质与异物,不利于化学链重整反应机理研究,故本文采用餐厨废油主要成分三油酸甘油酯做为模型化合物(下文统称为餐厨废油,WCO),并自行搭建了多功能高温固定床反应器,在高温固定床上测试了餐厨废油的热解特性。随后,采用溶胶凝胶燃烧合成法(SGCS)制备了高催化活性的CuFeO金属复合氧载体,进一步进行化学链重整实验研究,着重研究了温度、氧载体过量系数和餐厨废油水含量对气体产生特性的影响,并针对CuFeO氧载体对甲烷分解催化活性较差的不足,进行掺杂活性金属和负载惰性载体改性实验。主要研究内容与结果如下:首先,在水平固定床上进行餐厨废油的高温热解实验做为基础和对照,结果表明,产生的气体以CH为主,并伴随少量的CO、CO和H,碳转化率和产氢率都较低。氢气程序升温还原实验(H-TPR)表明,溶胶-凝胶燃烧合成法生产的尖晶石型CuFeO复合氧载体Cu-Fe之间的强相互作用造成还原峰向低温区偏移,还原性增强;扫描电镜(SEM)结果分析表明,CuFeO呈现出孔隙复杂结构,有利于与燃料充分接触。X射线衍射(XRD)分析表明,溶胶-凝胶燃烧合成法制备的氧载体,成分较为纯净,只有少量的离散相,效果较好。随后,将制备得到的CuFeO复合氧载体用于餐厨废油的化学链重整实验评估,着重研究反应温度、餐厨废油含水量、氧载体过量系数以及化学链氧化还原次数对于化学链重整特性的影响,确定最佳工况,揭示H产生的反应机理。试验结果表明,在900℃,餐厨废油含水量40wt.%,氧过量系数为0.8的条件下,展现出良好的重整特性,并在多次氧化还原过程中展现出较高的循环稳定性。上述实验表明,CuFeO催化分解甲烷过程中,易导致在循环过程中发生积碳和烧结,损害氧载体的循环反应性能。因此,采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备5wt.%和10wt.%的Ni O掺杂改性的氧载体,H-TPR表明,掺杂混合氧载体具有更高的还原活性。基于高温固定床上对改性氧载体参与的化学链重整实验进行评估,结果表明:在10wt.%Ni O掺杂改性的CuFeO表现出更高的碳转化率和产氢率,并揭示了最佳反应工况与反应机理。在5次循环实验中,10wt.%Ni O-CuFeO氧载体循环性降低不明显,具有更强循环稳定性。最后,为了实现氧载体的充分利用,采用多孔Ca O材料为富氢气体催化剂和惰性载体,制备了不同Ca O负载掺杂的氧载体,并对Ca O掺杂氧载体餐厨废油化学链重整特性进行探究。研究表明,当Ca O做为载体时,能够在氧载体表面暴露更多的活性金属,从而提高氧载体的反应活性。但是过量的Ca O附着在氧载体表面会引起氧载体反应性能的下降,Ca O和氧载体质量比1:1时表现出最好的重整效果。总之,通过研究餐厨废油化学链重整过程中不同气体组分的演化及CuFeO氧载体的作用机制,并在此基础上对餐厨废油的定向转化条件和CuFeO中高催化活性金属高效利用途径的探索,有望实现餐厨废油化学链重整过程中,氢气的高效产生,对于实现餐厨废油的无害化利用和化学链技术的应用推广具有一定的学术研究价值和参考意义。

关键词：氢餐厨废油化学链重整 CuFe2O4氧载体掺杂改性

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废弃植物油重整制氢特性研究

科技与创新 2022年第6期 104-106页

作者：许炳辉华北水利水电大学河南郑州450000

全世界每年会产生大量的废弃植物油,现行的处理方式会带来严重的环境污染风险,同时主要的制氢手段能耗大、污染重。利用废弃植物油作为燃料,并将废油直接热解和加入CuO作为氧载体进行对比,发现加入CuO有利于氢气的产生,900℃下氢气产量... 详细信息

全世界每年会产生大量的废弃植物油,现行的处理方式会带来严重的环境污染风险,同时主要的制氢手段能耗大、污染重。利用废弃植物油作为燃料,并将废油直接热解和加入CuO作为氧载体进行对比,发现加入CuO有利于氢气的产生,900℃下氢气产量最高。

关键词：废弃植物油重整制氢环境污染 CuO

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主题立意:引领学生确立有“课魂”的历史认知

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中学历史教学参考 2022年第10期 20-22页

作者：许炳辉江苏省如皋市江安镇滨江初级中学 226534

文以意为主,课以意为魂。的确,要进行准确的教学立意,需要在笼统的“课程内容”中寻找到具备“课魂”作用的关键内容,并以主题形式对“课程内容”和核心素养目标进行整合和立意,让课堂教学站在一个较高的思想高度,自始至终都能围绕一个... 详细信息

文以意为主,课以意为魂。的确,要进行准确的教学立意,需要在笼统的“课程内容”中寻找到具备“课魂”作用的关键内容,并以主题形式对“课程内容”和核心素养目标进行整合和立意,让课堂教学站在一个较高的思想高度,自始至终都能围绕一个中心目标、朝着一个方向去开展,保持“形散而神不散”的教学境界。即在历史教学中进行“主题立意”。

关键词：核心素养教学境界教学立意以意为主历史认知引领学生课魂课堂教学

废弃蛋壳源高性能钙基吸收剂的制备及其碳捕集性能

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化工进展 2022年第3期41卷 1289-1297页

作者：王保文姜涛许炳辉梁彦琛郭超凡李旭刚周志永华北水利水电大学电力学院河南郑州450045 国家电力投资集团有限公司安徽分公司安徽合肥230601

基于食品工业废弃蛋壳,本文利用不同有机酸反应制取乙酸钙、柠檬酸钙及葡萄糖酸钙共三种蛋壳源有机钙。在高温固定床反应器及热重分析仪上研究了不同前体所制成钙基吸收剂的碳循环捕集性能及碳酸化特性。进一步通过XRD分析了不同钙基吸... 详细信息

基于食品工业废弃蛋壳,本文利用不同有机酸反应制取乙酸钙、柠檬酸钙及葡萄糖酸钙共三种蛋壳源有机钙。在高温固定床反应器及热重分析仪上研究了不同前体所制成钙基吸收剂的碳循环捕集性能及碳酸化特性。进一步通过XRD分析了不同钙基吸收剂的物相组成,通过N2吸附仪及SEM分析了循环前后钙基吸收剂结构特性及微观形貌的变化。结果表明,在三种蛋壳源有机钙中,葡萄糖酸钙所制成的钙基吸收剂具有较高的反应活性和相对最佳的碳捕集性能,首次碳酸化转化率高达85.33%,其钙基吸收剂相比其他吸收剂晶粒更小,20~100nm孔径范围内的孔隙较为发达,具有相对较强的抗烧结能力。经过20次循环实验发现,随着循环次数的增加,几种钙基吸收剂小颗粒均团聚烧结成大颗粒,造成孔隙结构缺失,孔隙率降低,影响其后续碳捕集性能。

关键词：碳捕集钙循环蛋壳源有机钙碳循环捕集性能结构演化

脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体煤化学链燃烧性能

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洁净煤技术 2023年第6期29卷 105-114页

作者：李旭刚王维李君郭超凡许炳辉刘同庆张港华北水利水电大学电力学院河南郑州450045 珠海深能洪湾电力有限公司广东珠海519060

将脱硫石膏中废弃的CaSO_(4)加以资源化利用,制备成钙基载氧体应用于化学链燃烧,具有原料易得、成本低廉和载氧率高的特点。以脱硫渣为原料,先进行提纯处理,根据课题组采用的模板-溶胶凝胶燃烧合成法制备CaSO_(4)-CuO、CaSO_(4)-Fe_(2)O... 详细信息

将脱硫石膏中废弃的CaSO_(4)加以资源化利用,制备成钙基载氧体应用于化学链燃烧,具有原料易得、成本低廉和载氧率高的特点。以脱硫渣为原料,先进行提纯处理,根据课题组采用的模板-溶胶凝胶燃烧合成法制备CaSO_(4)-CuO、CaSO_(4)-Fe_(2)O_(3)、CaSO_(4)-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体。在高温固定床反应器上对这4种载氧体与煤进行了5次还原氧化循环试验,研究4种脱硫渣系列煤化学链的反应机理和硫释放规律。试验发现基于提纯后的脱硫渣,制备的脱硫渣-CuO反应活性明显提高,且负载CuO减少了含硫气体的释放;脱硫渣-Fe_(2)O_(3)提高了氧载体反应活性对煤气化的催化作用;脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体提高了碳转化率,具有良好的反应活性和循环特性,应用于煤化学链燃烧完全可行;掺入Cu、Fe元素的脱硫渣载氧体,活性明显提高,但在多次循环过程中混合载氧体出现了部分烧结、失活现象;在脱硫渣混合载氧体与煤的副反应中,Cu、Fe元素表现出良好的固硫效果,其中脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体与煤副反应中,释放的SO_(2)气体体积分数峰值仅为37×10^(-6)。

关键词：煤化学链燃烧脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体反应特性硫演化

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如何设计一份高质量的活动单?

人民教育 2010年第19期 36-37页

作者：许炳辉江苏省如皋市滨江初中

“活动单导学”模式中，活动单是关键。若活动单中的“活动”质量不高，学生的学习就会低效甚至无效。那么，怎么才能设计一份高质量的活动单呢？笔者认为，应遵循以下原则。

关键词： "活动单导学"模式设计课堂活动教师

Phyphox软件在高中物理实验教学的实践研究

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Phyphox软件在高中物理实验教学的实践研究

作者：许炳超重庆三峡学院

学位级别：硕士

智能手机、平板电脑以及电话手表等信息化的产物,已然成为提高物理教育信息化水平的重要工具,为实现物理数字实验教学创造了重要的契机。物理学是一门基于观察与实验的学科。数字实验系统是物理教学的优势,也是培养学生物理学科核心素... 详细信息

智能手机、平板电脑以及电话手表等信息化的产物,已然成为提高物理教育信息化水平的重要工具,为实现物理数字实验教学创造了重要的契机。物理学是一门基于观察与实验的学科。数字实验系统是物理教学的优势,也是培养学生物理学科核心素养的重要途径。在《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“课标”)中明确指出:数字化实验系统是教育信息化发展的需要,更是学生创新能力培养的重要方法和手段。利用数字实验系统可使很多难以测量或难以控制的实验得以顺利进行,也使得实验测量的精度得到提升。然而,由于进行物理数字化实验教学所需的传感器仪器,在市场中的价格昂贵,导致该类型的实验教学难以在实践中得到大范围的开展,从而影响学生的物理实验探究,不利于学校创建专门的物理数字化实验室。除此之外,在新2019人教版高中物理教材(以下简称“教材”)中多次提到传感器在物理实验教学中的应用,可见其对于开展数字化实验的重要性。随着智能手机的普及化,围绕智能手机的传感器开展物理实验,已然成为新的物理教育热点,进而让Phyphox软件成为国内开展物理数字化实验的重要技术。基于上述背景,本文探索Phyphox软件在高中物理实验教学的实施路径。首先,对国内外相关的文献进行研究,分析国内外学者使用智能手机上的传感器和应用软件,进行物理实验的相关案例,初步了解Phyphox软件的功能特性。其次,对智能手机、Phyphox软件、物理实验教学、教学设计等概念进行界定,阐述本研究的教育理论基础。接着,设计Phyphox软件应用于高中物理实验教学现状的调查问卷,确定本研究的价值和意义。同时,根据课标对高中物理实验的要求和教材中的物理实验特点,对Phyphox软件应用于高中物理实验教学实践进行整合分析。然后,结合本研究的理论基础和Phyphox软件的功能特性,以Phyphox软件为主,设计《自由落体运动》、《弹力》、《向心加速度》三个教学案例,并在教学实践中将《自由落体运动》案例应用于高中物理实验课堂。最后,对授课学生进行实践调查,采用问卷调查和线下访谈的形式,了解Phyphox软件对高中物理实验教学的影响。通过研究发现,Phyphox软件下的高中物理实验教学,能够有效提高物理实验的教学效果,推动学生进行自主探究学习,锻炼学生的动手操作能力,培养学生的创新思维,促进物理学科核心素养的落实。

关键词： Phyphox软件高中物理实验数字化实验教学设计教学实践

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基于计算机视觉的虾苗自动计数系统研究

基于计算机视觉的虾苗自动计数系统研究

作者：许炳麒大连海洋大学

学位级别：硕士

虾苗的准确计数是虾苗养殖和增殖放流过程中的一项重要任务。对于虾苗的养殖培育过程而言,如果养殖区域内的虾苗数量过于密集,会对虾苗的发育产生不利影响,甚至会导致该区域内虾苗的存活率过低;在虾苗的增殖放流过程中,增值放流的虾苗... 详细信息

虾苗的准确计数是虾苗养殖和增殖放流过程中的一项重要任务。对于虾苗的养殖培育过程而言,如果养殖区域内的虾苗数量过于密集,会对虾苗的发育产生不利影响,甚至会导致该区域内虾苗的存活率过低;在虾苗的增殖放流过程中,增值放流的虾苗数量根据不同地区不同情况有相应的合理范围,如果超出了这个范围,会对当地水域的生态平衡造成破坏,低于了合理范围,又无法满足增加虾产量的需求。因此,要想使养殖区域和放流区域内的虾能够达到理想产量,准确计数虾苗是必不可少的一环。目前,大部分虾苗计数任务仍采用传统的人工计数方法,这种方法在计数过程中可能会对虾苗活性带来负面影响,不仅费时费力,而且准确率不高。针对以上问题,本文研究了一种基于计算机视觉的虾苗自动计数系统,提高了虾苗计数任务的准确率和速度,具体研究内容如下:(1)针对虾苗计数准确率不高、速度慢等问题,在拥挤人群计数算法CSRNet的基础上融合了部分卷积模块PConv,提出了一种能够对虾苗进行准确计数的轻量化算法Shrimpseed＿Net,摒弃原CSRNet中间部分计算量过于冗杂的大卷积层,并采用添加空洞率后的部分卷积模块PConv替换掉网络后端,实现在网络计数准确率提升的同时,将网络模型的参数量减少了83.5%,从而提高了计数速度。实验结果表明,由Shrimpseed＿Net训练得到的虾苗计数模型准确率高达95.58%,平均绝对误差仅为17.23。(2)针对算法在过于密集的虾苗图片上计数误差较大问题,提出了基于空间注意力机制的attention＿Shrimpseed＿Net算法。加入空间注意力机制进一步提升Shrimpseed＿Net的准确率,并添加随机失活提升了网络模型的鲁棒性。实验结果表明该算法能够对虾苗进行准确计数,仅经过50次迭代训练,算法的平均绝对误差降低到14.55,准确率提升至96.23%。(3)利用Android Studio开发了一个基于计算机视觉的虾苗自动计数系统,并将由Shrimpseed＿Net训练得到的虾苗自动计数模型移植到该系统中,最后将系统部署到智能手机终端。经过实际测试显示,只需拍摄待计数虾苗的照片或从相册中选择虾苗图片上传到系统内部算法,该系统就能在10秒钟内对虾苗进行自动计数。

关键词：计算机视觉 CSRNet 虾苗计数轻量化注意力机制

HAT-300歧化及烷基转移催化剂的工业应用

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石油化工技术与经济 2022年第1期38卷 36-39页

作者：杨进华许炳辉施政海白锐中国石化海南炼油化工有限公司海南洋浦578001

介绍了HAT-300歧化及烷基转移催化剂首次在中国石化海南炼油化工有限公司芳烃联合装置的工业应用情况。结果表明,HAT-300催化剂较HAT-099催化剂具有空速高、活性高、氢烃比低、吃重能力强、产品选择性好等优点,可在反应系统设施基本维... 详细信息

介绍了HAT-300歧化及烷基转移催化剂首次在中国石化海南炼油化工有限公司芳烃联合装置的工业应用情况。结果表明,HAT-300催化剂较HAT-099催化剂具有空速高、活性高、氢烃比低、吃重能力强、产品选择性好等优点,可在反应系统设施基本维持不变的基础上,通过催化剂更新即可实现装置处理能力的提高,有效提高装置经济效益。

关键词：歧化及烷基转移催化剂活性工业应用