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厨余垃圾厌氧沼渣热解特性及动力学分析

环境卫生工程 2024年第1期32卷 37-44页

作者：徐伟高婷殷进上海申环环境工程有限公司上海200092 上海建工环境科技有限公司上海200092 扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225009

围绕厨余厌氧发酵技术中厌氧沼渣处理难的问题,以高纯N2为载气,气体流量为50 mL/min,选择升温速率5、10、15、20、30℃/min,热解终温为850℃,开展了厨余厌氧沼渣热解动力学研究。以3种不同热分析方法Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger-A... 详细信息

围绕厨余厌氧发酵技术中厌氧沼渣处理难的问题,以高纯N2为载气,气体流量为50 mL/min,选择升温速率5、10、15、20、30℃/min,热解终温为850℃,开展了厨余厌氧沼渣热解动力学研究。以3种不同热分析方法Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Coats-Redfern(CR)综合比较,研究了球磨时间和升温速率对沼渣热解活化能分布的影响规律,并结合CR法对由Popescu法筛选取得的最佳机理函数进行拟合。结果表明:厨余沼渣的热解过程主要分3个阶段进行;CR法计算的活化能数值较为接近实际值,约为41.32~46.49 kJ/mol;由CR法拟合结果发现,沼渣热解反应机理为三维扩散模型,为厨余垃圾厌氧沼渣热解资源化再利用提供了重要的基础理论数据。

关键词：厨余沼渣热重分析球磨时间动力学

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Ce-Mn/ZrO_(2)复合催化剂的制备及其固硫性能

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应用化学 2024年第6期41卷 839-850页

作者：陆志艳陈雯轩孙汪师诒卓宁泽魏潇廖丽芳许庆利吴诗勇华东理工大学资源与环境工程学院上海200237 上海环境卫生工程设计院有限公司上海200232

污泥焚烧过程中会产生SO_(2)污染环境,通过添加钙基固硫剂可将硫固定在灰渣里,但是固硫效果受高温抑制。针对上述问题,采用共沉淀法制备了Ce-Mn/ZrO_(2)复合催化剂,利用场发射扫描电子显微镜-能量色散X射线谱仪(FESEM-EDS)、透射电子显... 详细信息

污泥焚烧过程中会产生SO_(2)污染环境,通过添加钙基固硫剂可将硫固定在灰渣里,但是固硫效果受高温抑制。针对上述问题,采用共沉淀法制备了Ce-Mn/ZrO_(2)复合催化剂,利用场发射扫描电子显微镜-能量色散X射线谱仪(FESEM-EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征催化剂的组成和形貌。将催化剂与污泥、钙基固硫剂混合,在自动测硫仪上进行高温固硫实验,研究其固硫催化性能,借助热重分析和燃烧动力学参数拟合计算探究其催化机理。实验结果表明,催化剂中活性组分Ce、Mn在载体中高度分散,Ce-Mn之间的协同作用可以为催化剂表面提供更多的氧空位,促进SO_(2)转变为SO_(3)。当n(Ca)/n(S)=1.5时,Ce-Mn/ZrO_(2)的质量分数为3.5%,燃烧温度为1000℃时,固硫率高达72.60%。Ce-Mn/ZrO_(2)可以降低污泥燃烧着火点和反应活化能,促进污泥燃烧,稳定固硫产物。该催化剂具有优异的催化活性,在污泥焚烧脱硫领域具有十分广阔的应用前景。

关键词：催化剂污泥焚烧热重分析动力学固硫机理

考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略

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电力系统自动化 2024年第3期48卷 62-72页

作者：王育飞李可铭薛花于艾清米阳上海电力大学电气工程学院上海市200090 国网上海市电力公司金山供电公司上海市201500

针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能... 详细信息

针对极端事件导致的配电网大面积停电现象,在路-电耦合背景下,提出一种考虑移动式储能调度的配电网灾后多源协同孤岛运行策略。首先,基于路-电耦合背景下的灾后运行框架,以加权切负荷量最小为目标,同时考虑交通流量的变化对移动式储能调度过程的影响,建立多源协同孤岛运行模型;然后,根据所建模型的特点以及决策需求,基于两阶段优化框架制定孤岛运行决策流程,确保失电孤岛区域与含本地电源区域负荷恢复的协调进行;最后,采用IEEE 33节点配电网与29节点交通路网相耦合的算例进行分析,验证所提策略的有效性。结果表明,所提孤岛运行策略可以充分发挥各电源在配电网灾后恢复时的协同能力,实现了有限电能的最优分配和转移,有效提升了配电网灾后恢复效果。

关键词：有源配电网移动式储能系统调度路-电耦合多源协同孤岛运行两阶段优化

基于模式识别的X射线荧光光谱法用于土壤重金属快速检测

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2692-2700页

作者：倪晓芳张长波唐晓勇上海化工研究院有限公司上海200062 上海化工院环境工程有限公司上海200062 工信部工业(土壤污染修复)产品质量控制和技术评价实验室上海200062

土壤重金属的现场快速准确检测是实现土壤重金属污染防治的关键,便携式X射线荧光光谱仪可实现土壤中典型重金属的现场无损快速检测,且具有操作简单和无需消解处理的优势。基于该设备的X射线荧光光谱重金属分析方法受土壤基体效应影响严... 详细信息

土壤重金属的现场快速准确检测是实现土壤重金属污染防治的关键,便携式X射线荧光光谱仪可实现土壤中典型重金属的现场无损快速检测,且具有操作简单和无需消解处理的优势。基于该设备的X射线荧光光谱重金属分析方法受土壤基体效应影响严重,导致其检测准确度受限,需通过基体相似的标准样品进行校正,故将基于模式识别的基体成分分类方法和标准曲线法相结合,实现对土壤中典型重金属的精准分析。以我国砖红壤、水稻土、黑土、潮土、黄棕壤和黄红壤等6种典型土壤的X射线荧光光谱和重金属含量为数据集,采用5点3次窗口平滑、最大最小值归一化方法和主成分分析(PCA)对光谱数据进行处理,以PCA降维后的前5个主成分作为输入特征变量,土壤类别为标签,建立基于径向基函数(RBF)的支持向量机(SVM)模式识别模型,实现基体成分的相似性分类,模型的超参数优化采用角蜥蜴优化算法,优化后的核参数g为0.0381,惩罚因子c为7.8529,此时5折交叉验证正确率为100%。定量方法为标准曲线法,6类土壤中Cr的相关系数为0.9947~0.9993,Ni的相关系数为0.9868~0.9994,Cu的相关系数为0.9929~0.9999,Zn的相关系数为0.9841~0.9998,Pb的相关系数为0.9877~0.9996,As&Pb的相关系数为0.9613~0.9995,在同一基体下,重金属线性关系较佳。采用建立RBF-SVM模式识别模型对预测集24个样品进行预测,预测结果表明6类土壤的分类正确率为100%,未出现错误分类。根据分类结果,选择对应的标准曲线进行定量分析。结果表明Cr、Ni、Cu、Zn、Pb和As的预测平均相对误差分别为2.24%、3.66%、2.72%、2.15%、2.13%和5.55%,均低于6%。说明RBF-SVM模型结合标准曲线法对土壤中典型重金属的快速检测具有很好的适用性,有望用于实际土壤典型重金属的快速定量分析与检测。

关键词：土壤重金属支持向量机模式识别快速检测

Eu/MAPbBr@Pb-BTC双荧光发射材料检测地下水中Pb性能探究

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中国无机分析化学 2024年

作者：倪晓芳张长波轩宇宁上海化工研究院有限公司上海化工院环境工程有限公司

金属有机框架材料（MOF）具有发光位点丰富、发射波长范围广、孔道和结构可调以及易于功能化修饰等特点，采用水热合成法制备一种新型MOF材料(Eu3+/MAPbBr3@Pb-BTC)。将MOF与Eu稀土元素及甲胺铅溴（MAPbBr3）钙钛矿量子点结合，构筑双... 详细信息

金属有机框架材料（MOF）具有发光位点丰富、发射波长范围广、孔道和结构可调以及易于功能化修饰等特点，采用水热合成法制备一种新型MOF材料(Eu3+/MAPbBr3@Pb-BTC)。将MOF与Eu稀土元素及甲胺铅溴（MAPbBr3）钙钛矿量子点结合，构筑双发射传感体系，通过电子扫描显微镜（SEM）、X-射线粉末衍射（XRD）等手段表征其结构特点，结果表明Eu及MAPbBr3可以稳定修饰于Pb-BTC表面，且有机骨架表面形貌发生明显变化。以荧光光谱分析法为基础，进一步使用该材料进行地下水Pb2+浓度测试，通过荧光光谱分析表明材料具备有双荧光发射体系，且在20～80 mmol/L的Pb2+下进行离子响应测试，结果表明，IMA/IEu的荧光强度比率与Pb2+浓度呈二次函数相关关系，IMA/IEu=1.29-0.02C+0.0004C2,R2=0.99。经过浓度循环测试后证明该材料的稳定性良好，制备的MOF适用于作为地下水Pb2+的传感材料。

关键词：金属有机骨架材料双发射传感体系比率荧光传感钙钛矿量子点

Si/Ti复合水基泡沫材料研制及土壤中VOC阻隔性能探究

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应用化工 2024年

作者：余锦涛张长波轩宇宁上海化工院环境工程有限公司上海化工研究院有限公司

使用纳米SiO2作为基底，钛酸四丁酯作为反应前体，合成一种Si/Ti复合纳米颗粒。将该颗粒进一步负载于水基泡沫上，可组配出高稳定性、高发泡能力的VOC泡沫阻隔材料。经过IR、SEM及EDS分析表明纳米颗粒中存在Ti、Si、O等元素，并同时存在... 详细信息

使用纳米SiO2作为基底，钛酸四丁酯作为反应前体，合成一种Si/Ti复合纳米颗粒。将该颗粒进一步负载于水基泡沫上，可组配出高稳定性、高发泡能力的VOC泡沫阻隔材料。经过IR、SEM及EDS分析表明纳米颗粒中存在Ti、Si、O等元素，并同时存在TiO2和SiO2的特征官能团，纳米颗粒整体呈球形。泡沫稳定性及阻隔性测试实验结果表明，添加复合颗粒后的泡沫对VOCs的阻隔能力显著提升，且泡沫稳定存留时长增长约4～6 h，体积半衰期及析液半衰期提升3～4 h。添加Si/Ti颗粒后的泡沫对正己烷污染物的阻隔性能提升显著，能在18 h内抑制80%的正己烷逸散。

关键词： VOC阻隔纳米TiO 光催化材料 Si/Ti复合颗粒水基泡沫

中国钢铁行业CO_(2)排放特征和减排路径研究——基于ARIMA-LEAP模型

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3531-3543页

作者：陈浩胡静茹王寿兵张挺峰方锴复旦大学环境科学与工程系上海200433 宝钢工程技术集团有限公司上海201900

为了消除对于未来粗钢、钢材以及生铁产量预测主观性,基于时间序列中的ARIMA模型,对未来相关产量进行客观预测,构建了中国钢铁行业ARIMA-LEAP模型,并以2020年为基准年,每5a为时间节点,研究了2020~2030年中国钢铁行业不同情景下全流程及... 详细信息

为了消除对于未来粗钢、钢材以及生铁产量预测主观性,基于时间序列中的ARIMA模型,对未来相关产量进行客观预测,构建了中国钢铁行业ARIMA-LEAP模型,并以2020年为基准年,每5a为时间节点,研究了2020~2030年中国钢铁行业不同情景下全流程及各工序的CO_(2)排放情况.在技术进步中考虑了氢还原炼铁技术,在能源结构调整中考虑了发电方式调整,在此基础上分别设置了4种单一情景和4种组合情景来研究其减排潜力.结果表明,4种组合情景下的含有规模减排的3种组合情景CO_(2)减排潜力均高于单一情景.其中SUR+TER､SUR+STR和综合减排情景可以在2030年实现达峰,达峰年均为2021年,达峰时CO_(2)排放量分别为13.225亿t､13.359亿t和13.289亿t.单一情景中相较于基准情景CO_(2)减排量由高到低依次为:规模减排情景(SUR)、结构减排情景(STR)、技术减排情景(TAR),在2030年相对于基准情景的减排量分别为493.1Mt、247.8Mt以及105.1Mt.借助LEAP模型的能源核算以及CO_(2)排放核算功能,研究了综合减排情景下2020~2030年不同工序,不同能源的CO_(2)排量,其中CO_(2)排放较多的3个工序为炼铁､轧钢以及烧结工序,产生CO_(2)较多的4种能源为洗精煤、喷煤粉、电力以及焦炭,其中洗精煤CO_(2)排放量更是达到10Bt级,而其余3种能源也达到Bt级.确定了中国钢铁行业CO_(2)排放特征.对技术减排以及结构减排成本进行简单比较,制定中国钢铁行业CO_(2)减排路径.

关键词： LEAP模型钢铁行业 CO_(2) 排放特征减排路径情景分析

基于密度泛函理论的HCN与H_(2)/H_(2)O气相反应机理研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 850-863页

作者：孙明哲许建良侯秋实代正华王辅臣华东理工大学资源与环境工程学院上海市煤气化工程技术研究中心上海200237 上海寰球工程有限公司上海200032 新疆大学化工学院新疆乌鲁木齐830046

含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一,其中,HCN与H_(2)/H_(2)O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本工作基于密度泛函理论,采用Gaussian及其配套软件对HCN与H_(2)/H_(2)O的反应机理进行了研究。通过分子成键、... 详细信息

含HCN的废弃物在气化炉内的高温转化是其绿色处理的方法之一,其中,HCN与H_(2)/H_(2)O的反应是其在气化炉内的主要转化过程。本工作基于密度泛函理论,采用Gaussian及其配套软件对HCN与H_(2)/H_(2)O的反应机理进行了研究。通过分子成键、断键角度提出HCN与H_(2)/H_(2)O的各两种反应路径,结合能垒和热力学分析确定了相对最优路径,并计算了相对最优反应路径的速率常数。结果表明,HCN与H_(2)反应相对最优路径为:三个H_(2)分子在C=N上分三步进行加成得到产物CH4+NH_(3);HCN与H_(2)O反应相对最优路径为:H_(2)O分子进攻C原子,O原子和C原子的H先后转移至N原子得到产物CO+NH_(3)。两条相对最优路径在1473 K以上有明显反应速率,分别为9.57×10^(-4)和1.71 mol/(L·s)。研究结果为高温下HCN与H_(2)/H_(2)O反应的工艺和设备开发提供了理论数据支撑。

关键词： HCN 气相反应密度泛函理论热力学动力学

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煤矸石钠盐焙烧增白工艺与机理

煤炭学报 2024年第S1期49卷 434-445页

作者：汪欣林黄朋吴家铭王朔李春全孙志明中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院上海建工建材科技集团股份有限公司

大宗固体废弃物煤矸石的堆存带来严重的环境问题，因而综合利用与高值高效利用煤矸石十分紧迫与重要。煅烧是煤矸石资源化利用的重要加工手段。针对煅烧法存在能耗高、效率低的问题，通过研究钠盐种类及煅烧工艺对煤矸石增白效果的影响... 详细信息

大宗固体废弃物煤矸石的堆存带来严重的环境问题，因而综合利用与高值高效利用煤矸石十分紧迫与重要。煅烧是煤矸石资源化利用的重要加工手段。针对煅烧法存在能耗高、效率低的问题，通过研究钠盐种类及煅烧工艺对煤矸石增白效果的影响，得出了煤矸石煅烧前后样品的物相组成、微观形貌、孔结构及化学键变化情况，并在此基础上采用同步热分析与红外-质谱（TG-FTIR-MS）联用系统对NaCl煅烧过程中的气相产物与除杂增白机理进行了分析。结果表明：当煅烧温度为860℃时，NaCl煅烧煤矸石样品白度由原矿的38.5%提高到86.0%；碳质全部被氧化，黄铁矿（FeS2）脱硫转变为赤铁矿（Fe2O3），赤铁矿和金红石（TiO2）总质量分数下降到0.27%；当煅烧温度为800～860℃时，样品孔结构特性变化较小；当升高温度到950℃时，片层状的偏高岭石转变为圆球状的莫来石，比表面积和孔体积分别由原矿的12.91 m2/g和0.056 cm3/g显著下降到6.58 m2/g与0.031 cm3/g。当煅烧时间超过30 min后，煅烧产物的白度增加幅度变小，煅烧时间超过90 min后，煅烧产物的白度基本不再增加（86.6%～86.7%）。NaCl的加入对于煅烧产物化学键的影响较小，煅烧阶段的易挥发矿物质成分质量分数较低，主要气体产物为H2O、HCl、CO2和H2S;NaCl与H2O、SiO2发生作用高温分解生成HCl气体，并与Fe2O3、TiO2等杂质反应，生成气相氯化产物从料层表面逸出，实现了煤矸石除杂增白。

关键词：煤矸石煤系高岭土煅烧白度物相转化