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碱土金属诱导贝壳、蛋壳加氢制备甲烷及二氧化碳吸附剂

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碱土金属诱导贝壳、蛋壳加氢制备甲烷及二氧化碳吸附剂

作者：肖名秀扬州大学

学位级别：硕士

随着水产养殖业的不断发展以及生活水平的提高,贝类生物及鸡蛋等早已成为生活常见的食物,随之而来的是贝壳蛋壳废弃物数量的不断上升,导致贝壳、蛋壳废弃物大量过剩。目前常见的贝壳、蛋壳处理方法有随处丢弃、填埋和焚烧。随意丢弃填... 详细信息

随着水产养殖业的不断发展以及生活水平的提高,贝类生物及鸡蛋等早已成为生活常见的食物,随之而来的是贝壳蛋壳废弃物数量的不断上升,导致贝壳、蛋壳废弃物大量过剩。目前常见的贝壳、蛋壳处理方法有随处丢弃、填埋和焚烧。随意丢弃填埋易滋生细菌并吸引鼠虫引起环境卫生问题,大量焚烧产生的气体会对环境造成污染。贝壳蛋壳废弃物含95%左右的碳酸钙,是一种良好的生物质碳酸盐原料,随意当垃圾处理其实也是对资源的浪费,而生物质碳酸盐还具备可再生的优势。由不可再生的化石燃料燃烧导致CO2排放过量引发的气候问题是世界各国探讨的热点,绿色可持续、节能减排是当今世界发展的主题。CaO是一种良好的CO2吸附剂,在高温下具有优异的吸附性能,CaO一般来源于石灰岩与白云石矿物中,矿物过度开采容易对环境造成不可逆的破坏。本研究用可再生的贝壳、蛋壳废弃物作为碳源与钙源,选用碱土金属诱导加氢路线与机械化学法相结合避免了实验过程中CO2的放出,同时还制备出了比化石能源更为清洁的甲烷燃料以及具有CO2吸附能力的CaO基吸附剂,这与碳中和理念相符,对环境保护意义重大。本论文主要研究内容以及得出的相关结论如下:(1)碱土金属诱导贝壳、蛋壳废弃物加氢制备甲烷以球磨预处理得到的贝壳、蛋壳粉和碱土金属(Ca、Mg、Ba)粉末为原材料,按比例装入反应容器球磨罐中,在氢气气氛下进行机械化学反应。研究发现,贝壳蛋壳废弃物(作为碳源)可以通过金属氢化物中间产物过程选择性氢化为CH4燃料,用气相色谱(GC)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对气体产物进行分析。探究了球磨转速、时间、氢压和掺杂过渡金属(Fe,Co,Ni,Ru)对甲烷产率的影响,在550 rpm下球磨24 h后,贝-Ca和蛋壳-Ca体系的甲烷产率分别为45.04%和33.30%。加入Ru后,甲烷产率分别提高到52.62%(贝壳-Ca-Ru)和54.76%(蛋壳-Ca-Ru)。本实验为蛋壳/贝壳在室温下的加氢甲烷化提供了一种机械化学方法,同时固体产物可以用于后期CO2吸附研究。(2)钙诱导贝壳、蛋壳废弃物制备CaO基二氧化碳吸附剂及其性能研究壳类废弃物(如贝壳或蛋壳)、钙和氢气被用作原料,采用机械化学方法和热化学法制备了 CaO吸附剂。首先对制备得到的固体吸附剂样品进行XRD、FTIR、BET和SEM表征,探究其组成成分、孔径大小以及形貌特征。不同温度下的CO2吸附实验在TGA中进行,通过实验数据对比发现,650℃下样品吸附量较高,尤其是BM-C-CaO样品和纯蛋壳样品吸附量分别高达36.82%和47.11%。经球磨处理过的样品具有较好的分散性,即使在CO2吸脱附循环中也可以保持较好的稳定性。在CaO基吸附剂的制备过程中,我们还产生了甲烷,并消除了贝壳、蛋壳废弃物,符合循环经济理念。(3)钙联合过渡金属诱导贝壳/蛋壳加氢制备CaO基吸附剂及其性能研究为了进一步提高吸附剂的CO2吸附能力与碳化/煅烧循环过程中的稳定性,采用固相混合的方法添加了 Ni与Ru。首先对制备得到的吸附剂样品进行XRD、FTIR和SEM表征,探究其组成成分以及形貌特征。添加Ni和Ru之后,吸附剂的吸附能力明显提高,其中BM-C-CaO-Ni的吸附量在650℃下最高可达40.82%(未掺杂为36%),同时有利于降低吸附温度。在碳化/煅烧循环吸附实验中发现,掺杂Ni和Ru以后,以贝壳为原材料制备得到的吸附剂在碳化/脱碳实验中表现出更好的吸附性能,掺杂Ru后以吸附剂表现出更好的循环稳定性,其中BM-E-CaO-Ru样品循环损失率仅为6.50%。这一研究的主要成就为:同时去除蛤壳或蛋壳废物,获得具有一定经济价值的清洁燃料,并获得吸附性能良好的CaO基吸附剂。

关键词：贝壳蛋壳钙甲烷二氧化碳吸附剂

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贝壳基吸附材料对四种重金属吸附性能研究

食品工业科技 2017年第6期38卷 72-78页

作者：宋杨刘雨霏汤梦瑶李智博李萌李芮李姚赵前程祁艳霞大连海洋大学食品科学与工程学院辽宁省水产品分析检验及加工技术科技服务中心辽宁大连116023

以贝壳为原材料,制备了贝壳粉以及贝壳粉为钙源的羟基磷灰石材料。采用制备的两种贝壳基材料与两种商品化的螯合树脂进行对比研究,考察四种材料对铅、镉、铬、铜四种重金属的脱除性能,对不同p H,吸附平衡时间以及金属离子浓度下对应的... 详细信息

以贝壳为原材料,制备了贝壳粉以及贝壳粉为钙源的羟基磷灰石材料。采用制备的两种贝壳基材料与两种商品化的螯合树脂进行对比研究,考察四种材料对铅、镉、铬、铜四种重金属的脱除性能,对不同p H,吸附平衡时间以及金属离子浓度下对应的吸附量进行了研究。并对四种材料的吸附动力学性质和吸附等温线进行了分析。结果表明:四种材料在p H为7时脱除重金属效果最佳,贝壳粉和羟基磷灰石材料的吸附平衡时间为60 min,是商品化树脂吸附平衡时间的三分之一。四种材料中贝壳基羟基磷灰石对四种重金属都具有最高的吸附量,对铅、镉、铬、铜的平衡吸附量达到20.0、2.5、9.5和7.5 mg/g。采用羟基磷灰石对贝肉蒸煮液中重金属进行了脱除研究,对铅、铬、镉、铜的脱除率分别达到109.88%、51.68%、76.02%、52.17%。与商品化树脂相比,贝壳基材料对重金属离子具有更优的吸附效果。

关键词：贝壳羟基磷灰石重金属树脂吸附模式

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一种新型贝壳基质蛋白的重组表达与功能分析

浙江大学学报（理学版） 2020年第6期47卷 730-742页

作者：孙琦姜雨婷徐焕志申望张晓林范美华廖智浙江海洋大学海洋科学与技术学院浙江舟山316022

贝壳是在贝壳基质蛋白的调控下形成的生物矿化产物,也是生物工程和生物材料学研究的重要对象。贝壳基质蛋白通过调控碳酸钙晶体的成核和生长过程,使贝壳形成有规则的纳米结构并赋予贝壳极强的力学性能。在厚壳贻贝肌棱柱层中鉴定到一种... 详细信息

贝壳是在贝壳基质蛋白的调控下形成的生物矿化产物,也是生物工程和生物材料学研究的重要对象。贝壳基质蛋白通过调控碳酸钙晶体的成核和生长过程,使贝壳形成有规则的纳米结构并赋予贝壳极强的力学性能。在厚壳贻贝肌棱柱层中鉴定到一种新型贝壳基质蛋白,因其富含谷氨酰胺而被命名为富含谷氨酰胺的贝壳蛋白(Glutamine-rich shell protein,GRSP),该蛋白序列中含18.2%的谷氨酰胺以及PDZ(Postsynaptic density/Discs large/Zonula occludens)和ZM(ZASP-like Motif)结构域。为了解GRSP在生物矿化过程中的分子机理,在序列分析的基础上,采用密码子优化结合原核重组表达策略,获得重组厚壳贻贝GRSP;进一步利用扫描电镜和傅里叶红外光谱,分析重组GRSP对方解石型以及文石型碳酸钙晶体在形貌和晶型方面的影响;同时,利用沉淀法分析重组GRSP对碳酸钙结晶速度的影响以及与碳酸钙晶体的结合作用。结果表明,重组GRSP可诱导文石型碳酸钙晶体发生形貌变化,并对方解石型碳酸钙晶型产生影响。此外,重组GRSP表现出与碳酸钙结合的活性并能抑制方解石型碳酸钙晶体的结晶速度。上述结果表明,GRSP蛋白可能对贝壳的形成及发育具有重要影响并在贝壳肌棱柱层的形成中发挥重要作用。

关键词：厚壳贻贝贝壳贝壳基质蛋白生物矿化

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海洋拾珍贝壳收藏,有何奥妙?

世界博览 2022年第16期 86-91页

作者：艾佳南迪(图) 不详

贝壳是贝类生命的见证和延续,蕴涵着丰富的文化历史信息,更是天然永久的艺术品,让人们能直观地了解到大自然的奇妙无穷。

关键词：贝壳收藏艺术品文化

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贝壳基生态复合白水泥制备及性能研究

建筑材料学报 2012年第5期15卷 670-673,723页

作者：王波初俊青宋远明烟台大学环境与材料工程学院山东烟台264005

以贝壳、高岭土、石膏为原料制备白水泥,并利用XRD,SEM等检测方法对熟料性能、水泥物理性能和水化性能进行了分析.结果表明:质量分数为78%的贝壳与22%的高岭土,经过1 350℃的煅烧,并保温40min、喷水漂白1min,可制成贝壳基生态白水泥,其... 详细信息

以贝壳、高岭土、石膏为原料制备白水泥,并利用XRD,SEM等检测方法对熟料性能、水泥物理性能和水化性能进行了分析.结果表明:质量分数为78%的贝壳与22%的高岭土,经过1 350℃的煅烧,并保温40min、喷水漂白1min,可制成贝壳基生态白水泥,其28d的抗压强度为33.2MPa,白度为79度,其熟料的主要矿物为A矿、B矿,还有少量的C11A7.CaCl2和Ca(OH)2;在熟料中掺入85%(质量分数)的自制活性混合材后,贝壳基生态复合白水泥的白度为87度,软化系数为0.94,28d的抗压强度可达53.3MPa;贝壳基生态复合白水泥的水泥石结构以AFt为骨架,C-S-H凝胶填充骨架孔隙,Ca(OH)2晶体穿插其间,呈致密网状体系.

关键词：贝壳生态白水泥制备性能

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贝壳吻星

花火（B版） 2022年第6期 6-12页

作者：杏仁不详

1.月亮从未知晓中午十二点,滨市一中门前拥挤喧闹。穿蓝色校服的学生络绎不绝地拥出来,整条街道像无规则流动的河。少男少女的欢笑声飘在空中,又消逝在行道树抖动的枝叶里。在这鲜活又生动的景象中,一个静止的男孩格外突出。他约莫十五... 详细信息

1.月亮从未知晓中午十二点,滨市一中门前拥挤喧闹。穿蓝色校服的学生络绎不绝地拥出来,整条街道像无规则流动的河。少男少女的欢笑声飘在空中,又消逝在行道树抖动的枝叶里。在这鲜活又生动的景象中,一个静止的男孩格外突出。他约莫十五六岁,正立在校门口斜对面的一家店铺前一“紫贝壳”三个大字印在炫光白招牌上,充满了梦幻感。少年深吸了一口气,别扭地走进了这个亮晶晶的小世界。店内幽深又静溢,上下左右挂满了各类饰物。几个女生小声说笑,讨论该选哪件。

关键词：少男少女上下左右贝壳校门口行道树

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考古遗址采集和处理海洋贝壳遗存指南

华夏考古 2021年第2期 121-128页

作者： Greg Campbell 王娟 Naive Chemist PnrtsmouthP048DJUnited Kingdom 中国科学技术大学科技史与科技考古系安徽合肥市230026

1查阅须知本指南仅用于应急,不可替代经验丰富的贝类考古专家对发掘现场的具体指导。田野考古学家在发掘有贝壳堆积的遗址时,从项目开始直到结束都应查阅并遵循本指南(见扩展阅读:CIf A 2008,第3.1.2和3.3.2段)。这是经实践证明有效的做... 详细信息

1查阅须知本指南仅用于应急,不可替代经验丰富的贝类考古专家对发掘现场的具体指导。田野考古学家在发掘有贝壳堆积的遗址时,从项目开始直到结束都应查阅并遵循本指南(见扩展阅读:CIf A 2008,第3.1.2和3.3.2段)。这是经实践证明有效的做法(见扩展阅读:English Heritage 2011,5–7)。2目标首要的目标是从堆积中采集贝壳遗存,其数量要足够用于在同一个遗址内或不同遗址间的堆积和分期之间进行比较。从具有统计学意义的角度来说,每个样本要包含200~600个贝壳。这个样本量似乎较大,但因为比小指甲盖还小的碎片也可以代表1个贝壳,所以每个样本收集的堆积的体积是可控的。其次的目标是避免从那些所含贝壳可能是残留的[1](residual)、侵入的[2](intrusive)或混合的[3](mixed)堆积中采样。

关键词：考古遗址发掘现场贝壳不可替代样本收集统计学意义遗存

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贝壳废弃物资源化利用研究进展

山东化工 2023年第13期52卷 82-84,88页

作者：陈晓军常力丹刘雯雯王树伟肖景霓徐光景大连海洋大学海洋科技与环境学院辽宁大连116023

随着我国贝类养殖规模不断扩大,长期以来贝类利用率一直较低,不仅造成了资源浪费,亦对环境产生了负面影响。本文分析了我国贝类养殖现状,简述了贝壳组成结构,重点介绍了贝壳废弃物在水处理应用及土壤改良剂领域资源化利用的现状,以期为... 详细信息

随着我国贝类养殖规模不断扩大,长期以来贝类利用率一直较低,不仅造成了资源浪费,亦对环境产生了负面影响。本文分析了我国贝类养殖现状,简述了贝壳组成结构,重点介绍了贝壳废弃物在水处理应用及土壤改良剂领域资源化利用的现状,以期为贝壳废弃物资源化利用提供参考,对促进我国沿海地区经济发展与环境保护具有重要意义。

关键词：贝壳资源化水处理改良剂应用

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高透明高韧性黏土/聚乙烯醇人造贝壳

高分子学报 2015年第3期25卷 363-368页

作者：王金荣王建锋朱英江雷北京航空航天大学化学与环境学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室北京100191

天然贝壳由碳酸钙片和少量生物聚合物组成,同时具有高的强度和韧性.这些优异的力学性能主要归因于高的碳酸钙片含量、精心设计的层状结构、强的界面粘结和碳酸钙片适当的长径比,使得贝壳以片拔出的形式断裂,导致优异的强度和韧性.受天... 详细信息

天然贝壳由碳酸钙片和少量生物聚合物组成,同时具有高的强度和韧性.这些优异的力学性能主要归因于高的碳酸钙片含量、精心设计的层状结构、强的界面粘结和碳酸钙片适当的长径比,使得贝壳以片拔出的形式断裂,导致优异的强度和韧性.受天然贝壳结构和力学性能之间关系的启发,采用蒸发诱导自组装方法制备了黏土/聚乙烯醇人造贝壳,其中黏土的含量为52 wt%.扫描电镜、透射电镜和X射线衍射证实了其层状结构.红外光谱证实黏土和聚乙烯醇之间形成氢键.拉伸测试测得人造贝壳强度为（90.2±8.0）MPa,与天然贝壳（80~135 MPa）相当;人造贝壳断裂应变高达（14.7±2.3）%,远高于天然贝壳（约2%）;人造贝壳拉伸韧性高达（10.6±3.0）MJ/m^3.此外,所制备的人造贝壳透明,透明度高达90%以上.

关键词：黏土层状结构力学性能贝壳自组装