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含钛高炉渣的有效分离及高值化利用研究

含钛高炉渣的有效分离及高值化利用研究

作者：宋宁宁北京工业大学

学位级别：硕士

含钛高炉渣(Ti-BFS)是炼铁过程中的副产品,属于冶金固废产物。由于现代社会对铁的大量消耗,导致Ti-BFS的产量相当巨大,每年积累超过300万吨。然而,低Ti含量(10～25 wt.%)的Ti-BFS很难用作制造钛的原料,而现有的酸浸、碱熔盐煅烧,碳化-... 详细信息

含钛高炉渣(Ti-BFS)是炼铁过程中的副产品,属于冶金固废产物。由于现代社会对铁的大量消耗,导致Ti-BFS的产量相当巨大,每年积累超过300万吨。然而,低Ti含量(10～25 wt.%)的Ti-BFS很难用作制造钛的原料,而现有的酸浸、碱熔盐煅烧,碳化-氯化和高温重结晶等富集Ti的方法仍存在效率低,成本高的问题。因此,大部分Ti-BFS未经进一步处理直接堆弃,不但造成钛等二次资源的浪费,而且存在潜在的环境危害风险,因此开发绿色、高效的Ti-BFS利用技术具有十分重要的现实意义。为此,本论文通过热熔-碱沉淀的工艺对Ti-BFS中的有价元素进行分离与利用,研究了工艺参数对分离提取效率的影响。同时对得到的产物在污染物降解及重金属离子吸附方面的应用进行了探索。此外,本文还延伸了这一方法在钢渣分离利用方面的应用,为其它废渣的有效回收和高值化利用提供了新的思路。主要研究结果如下:(1)以硫酸铵为热处理剂,氢氧化钠为沉淀剂,通过热处理、水浸过滤、碱沉淀对Ti-BFS中的元素进行分离与提取,得到了含钙硅物质以及类水滑石两种产物,并探究了工艺参数对元素分离提取率的影响。在最优条件下,含钙硅产物中两种元素的富集率达到了93.26%,类水滑石产物中钛、镁、铝元素的富集率达到了92.55%,各元素的总体提取效率均大于88%以上;进而通过两步沉淀工艺实现了钛元素的单独富集,富集产物中钛含量达到98.19%,同时镁、铝的总体提取效率仍大于90%以上;(2)产物结构分析表明,得到的类水滑石产物为纳米片组成的团簇结构,比表面积达到了135.76 m/g,同时由于原料中Fe的残留,表现出独特的可见光吸收性能。在这些因素的协同作用下,产物展现出优异的重金属离子吸附和可见光催化性能,经60 min光反应后对四环素(TC)的光催化降解效率达到了88%,为Ti-BFS的2.9倍,比镁铝类水滑石(MA-LDH)提高了44%。机理分析表明Ti的存在能够有效调节LDH的电子结构,形成更多可用的·OH和h自由基,有效促进了光催化反应的进行;(3)使用钢渣作为原料,采用热熔-碱沉淀工艺对其中的有价元素进行分离与利用,同样得到了含钙硅以及类水滑石两种产物。由于铁含量的增加,得到的类水滑石产品的可见光吸收能力明显增强。此外,纳米片较大的比表面积也为光催化反应提供了更多的活性位点,因而产物展现出比TMA-LDH更为优异的可见光催化性能,在60分钟内对TC的降解效率达到了92%。

关键词：含钛高炉渣高值化利用类水滑石可见光光催化重金属吸附

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细菌纤维素复合材料高值化利用的研究进展

材料导报 2020年第9期34卷 164-169页

作者：江凯周雪松华南理工大学轻工科学与工程学院广州510000

细菌纤维素(BC)是一种由微生物产生的高分子聚合物。利用细菌纤维素制备的复合材料近几年也备受关注,细菌纤维素复合材料的制备与运用也都取得了一些突破。但是细菌纤维素在单独使用时,往往具有很大的局限性。例如,细菌纤维素价格昂贵,... 详细信息

细菌纤维素(BC)是一种由微生物产生的高分子聚合物。利用细菌纤维素制备的复合材料近几年也备受关注,细菌纤维素复合材料的制备与运用也都取得了一些突破。但是细菌纤维素在单独使用时,往往具有很大的局限性。例如,细菌纤维素价格昂贵,且本身并不具备导电、抗菌等特点,这就限制了细菌纤维素的应用范围。因此,细菌纤维素复合材料的研究显得尤为重要。但是,细菌纤维素复合材料的运用面临两点困难:其一,细菌纤维素复合材料生产十分困难;其二,细菌纤维素和辅助材料(如丝胶蛋白、银纳米颗粒等)价格昂贵,从而造成细菌纤维素复合材料生产成本高。因此细菌纤维素高值化利用成为研究热点。近年来,细菌纤维素复合材料的相关研究主要集中于两个方面:(1)研究者通过优化细菌纤维素复合材料生产工艺来获得高性能复合材料;(2)将细菌纤维素复合材料主要运用于电极材料和伤口敷料两方面。研究者们在这两方面已经取得了一些突破。但是总体来说,细菌纤维素复合材料的开发略显不足。针对此现象,本文分类总结了细菌纤维素在生物医学、光电学、食品工业和其他领域的综合利用。食品工业领域方面,本文探讨了利用细菌纤维素制备生物塑料和开发食品级的皮克林乳液。生物医学领域方面,细菌纤维素可以和苯扎氯铵、铜、银以及氧化锌纳米颗粒等抗菌物质复合,新的复合材料在组织工程和医用敷料方面都展示出良好的效果。光电学领域方面,本文介绍了细菌纤维素在催化剂、电极材料、超级电容器方面的运用。其他领域方面,本文阐述了细菌纤维素在重金属回收方面的相关研究。最后,本文分析了细菌纤维素复合材料需解决的难题,并展望了细菌纤维素复合材料的发展前景,为细菌纤维素复合材料的高值化利用提供参考。

关键词：细菌纤维素复合材料高值化利用

木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用

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化工进展 2016年第1期35卷 294-301页

作者：平清伟王春潘梦丽张健石海强牛梅红大连工业大学辽宁省制浆造纸重点实验室辽宁大连116034

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于... 详细信息

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于其他制浆技术不仅可以高效地从木质纤维生物质中分离出高活性的木质素,还可以获得高附加值的副产品(如糠醛、低聚糖、乙酰丙酸、甲酸、乙酸等)。同时,抽提液可循环利用。基于自催化乙醇精炼木质纤维生物质的特点,介绍了用自催化乙醇精炼所分离出的高活性木质素进行高值化利用的优势,以及用木质素生产高附加值产品的研究及利用,从而为木质纤维生物质中木质素在工业上大量开发利用提供了一条新的途径。

关键词：乙醇精炼自催化木质纤维生物质乙醇木质素高值化利用

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木质素纳米粒子的制备及高值化利用研究进展

天津造纸 2022年第1期44卷 1-14页

作者：张艺琪曹青雯戴林天津市制浆造纸重点实验室天津科技大学轻工科学与工程学院天津300457

木质素纳米粒子兼具纳米材料和木质素的特性,在推动木质素转化利用方面具有很好的应用前景。本文综述了溶剂交换法、机械法、生物酶解法、界面聚合/交联法和喷雾冷冻干燥法等木质素纳米粒子的制备方法,介绍了木质素在紫外线防护、抗菌... 详细信息

木质素纳米粒子兼具纳米材料和木质素的特性,在推动木质素转化利用方面具有很好的应用前景。本文综述了溶剂交换法、机械法、生物酶解法、界面聚合/交联法和喷雾冷冻干燥法等木质素纳米粒子的制备方法,介绍了木质素在紫外线防护、抗菌、纳米填料、药物输送和吸附剂等方面的应用前景,旨在为木质素纳米粒子的高值化利用提供参考。

关键词：木质素纳米粒子制备方式高值化利用

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催化裂化油浆高值化利用技术研究现状

化工进展 2016年第3期35卷 754-757页

作者：张艳梅赵广辉卢竟蔓于志敏张东明许倩中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

催化裂化油浆直接作为燃料油的调和组分出售,经济价值较低,近年来其高值化利用技术备受关注。本文介绍了催化裂化油浆高值化利用技术研究现状,重点介绍了已工业化应用的催化裂化油浆掺炼作为延迟焦化原料技术、掺炼入常渣减压装置提高... 详细信息

催化裂化油浆直接作为燃料油的调和组分出售,经济价值较低,近年来其高值化利用技术备受关注。本文介绍了催化裂化油浆高值化利用技术研究现状,重点介绍了已工业化应用的催化裂化油浆掺炼作为延迟焦化原料技术、掺炼入常渣减压装置提高蜡油收率技术、掺炼作为溶剂脱沥青原料技术、蒸馏分离出沥青组分调和生产道路沥青技术及其特点,同时介绍了催化裂化油浆与煤共炼提高附加值、利用溶剂分离出富芳组分生产化工产品、直接热裂化生产沥青改质组分技术研究结果及其特点。从目前油浆高值化利用途径来看,油浆掺炼工艺成熟,易于实现,但价值提升不显著,同时受到炼厂现有生产装置及掺炼数量的限制,其他利用途径高值化效果显著,但需要新增设备投资,因而催化油浆的集中加工处理将是具有规模效应的有效利用途径。

关键词：催化裂化油浆高值化利用

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燃煤电厂粉煤灰高值化利用研究进展

能源环境保护 2023年第4期37卷 1-11页

作者：张志明桂联政廖达琛孙科梁莎段华波杨家宽华中科技大学环境科学与工程学院浙江天地环保科技股份有限公司固废处理处置与资源化技术湖北省工程实验室煤燃烧国家重点实验室

当前我国能源需求量巨大，燃煤发电承担着主体作用。粉煤灰是燃煤电厂的主要副产物，年产量6亿吨以上，综合利用率约为80%。未被利用的粉煤灰大多采取堆存的处理方式，不仅侵占土地，更带来了一系列环境问题。推进粉煤灰的综合利用对减... 详细信息

当前我国能源需求量巨大，燃煤发电承担着主体作用。粉煤灰是燃煤电厂的主要副产物，年产量6亿吨以上，综合利用率约为80%。未被利用的粉煤灰大多采取堆存的处理方式，不仅侵占土地，更带来了一系列环境问题。推进粉煤灰的综合利用对减少环境污染，提高经济效益具有重要意义。粉煤灰主要由未燃尽的碳粒、漂珠、磁珠、沉珠及尾灰组成，各组分间性质有所差异，整体资源化利用存在产品质量不高、应用范围较局限、难以实现高值化利用等问题。基于此，本文提出粉煤灰不同组分分选后再利用模式，对粉煤灰各组分的分选方法进行了总结，依据各组分间性质的差异，对各组分在吸附剂功能材料、建筑材料、隔热材料等领域高值化利用的研究进展进行了综述，并对粉煤灰各组分实现高值化利用的应用前景进行了展望，以期为减少粉煤灰堆存量，提高粉煤灰的利用价值提供参考。

关键词：粉煤灰高值化利用分选建材吸附剂

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煤气化渣的高值化利用研究进展

煤化工 2023年第1期51卷 47-53页

作者：李梦杰李鹏范桂侠郑州大学河南郑州450001

煤气化是煤炭清洁高效利用的重要方式,不可避免地会产生大量煤气化渣;基于我国生态环境建设和污染治理政策法规的要求,煤气化渣高效回收利用已成为煤基固废利用方向的研究热点。煤气化渣主要由未燃尽炭和灰组分组成,其中灰组分主要包括S... 详细信息

煤气化是煤炭清洁高效利用的重要方式,不可避免地会产生大量煤气化渣;基于我国生态环境建设和污染治理政策法规的要求,煤气化渣高效回收利用已成为煤基固废利用方向的研究热点。煤气化渣主要由未燃尽炭和灰组分组成,其中灰组分主要包括SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、CaO和Fe_(2)O_(3)等,是硅、铝、钙、铁等元素的廉价来源之一。分析了煤气化渣的粒度特征和物化特征,总结对比了煤气化渣制备硅基材料、铝基材料、催化剂/催化剂载体、陶瓷材料、用作橡塑填料等高值化利用途径的技术特点,提出了煤气化渣未来发展需要考虑的几点问题,以期为煤气化渣高值化利用提供参考。

关键词：煤气化渣组成粒度特征物化特征高值化利用

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水产品副产物蛋白回收和高值化利用研究进展

水产学报 2021年第11期45卷 1943-1953页

作者：赵勇武艺李玉锋刘海泉王敬敬上海海洋大学食品学院上海海洋大学上海市水产品加工与保鲜工程技术研究中心上海海洋大学农业农村部水产品储存与保存质量安全风险评估实验室(上海) 佛山科学技术学院食品科学与工程学院

水产品由于其丰富的营养价值,在世界范围内的需求量持续增加。然而,水产品消费与加工过程中产生的大量副产物,带来了严重的资源浪费和环境污染等问题。鉴于此,水产品加工副产物依据其不同特性已经被开发应用到诸多领域。其中,水产品副... 详细信息

水产品由于其丰富的营养价值,在世界范围内的需求量持续增加。然而,水产品消费与加工过程中产生的大量副产物,带来了严重的资源浪费和环境污染等问题。鉴于此,水产品加工副产物依据其不同特性已经被开发应用到诸多领域。其中,水产品副产物蛋白因其独特的功能特性与较高的经济附加值,在实际生产中得到了广泛的回收和利用。因此,本文综述了现阶段广泛用于回收水产品副产物蛋白的物理学、化学和生物学方法,同时,介绍了鱼类、甲壳类和贝类副产物蛋白高值化利用的研究进展,并对水产品副产物蛋白未来的发展趋势进行展望,旨在进一步提升水产品副产物资源的综合利用潜力,促进我国水产品加工业高质量发展。

关键词：水产品副产物蛋白质提取方法高值化利用

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畜禽粪污全量收集高值化利用模式探索

北方牧业 2023年第4期 8-9页

作者：王树军杨冬有温海霞韩燕王新芳河北省涉县更乐镇人民政府河北省涉县农业农村局河北省畜牧总站

2017年国务院办公厅出台《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》,粪污资源化利用取得积极进展,人们重新认识了粪污,粪污利用得到长足发展。保定市徐水区凯年农业有限公司的粪污全量收集高值利用模式,具备一定的借鉴价值。一、... 详细信息

2017年国务院办公厅出台《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》,粪污资源化利用取得积极进展,人们重新认识了粪污,粪污利用得到长足发展。保定市徐水区凯年农业有限公司的粪污全量收集高值利用模式,具备一定的借鉴价值。一、基本情况凯年农业有限公司是一家以果树盆栽技术为基础,包含新品种研发、育种育苗、盆景培育、果品生产、休闲观光(移动采摘)、有机肥生产等业务的综合性现代农业企业。徐水总部基地3500亩,盆栽果树全年产量150万盆,亩产值平均2.5万元,基地劳务用工月平均230人,带动周边农户2000户,辐射苗木种植面积25000亩。该模式依托凯年农业园区专业技术队伍和资金,建设沼气工程,购置粪污处理配套设施,组建畜禽粪污运输车队,全量收集周边养殖场(户)畜禽粪污,于园区内集中处理。生产盆栽果树专用有机肥料,产生的沼气作为清洁能源用于公司生产生活,达到畜禽粪污“变废为宝”,全量化、资源化利用的目的。既为农业园区生产高端、绿色、有机农产品提供亟需的专用有机肥料,又解决了畜禽粪污对环境的污染问题,实现了粪污的高值化利用。

关键词：农业园区劳务用工专业技术队伍休闲观光高值化利用有机农产品畜禽粪污果品生产