生物质合成气甲烷化催化剂研究进展

天然气在我国未来的能源体系中占有重要的地位。以生物质为原料,将合成气通过甲烷化反应转化为天然气是将生物质能源转化为富氢、低碳能源的有效途径。本文概述了生物质合成气甲烷化催化剂的研究进展,重点阐述了CO和CO_2甲烷化催化剂不同的活性组分(Ni,Co,Ru等)对甲烷化反应催化效果的影响,以及不同结构的催化剂载体(Al_2O_3,ZrO2,TiO_2,SiO_2等)对催化剂活性组分的分散程度和粒径大小的影响;分析了添加不同类型的助剂(MgO,La_2O_3,CeO_2等)以及不同的制备方法(浸渍法,共沉淀法,溶胶凝胶法等)对催化剂的催化效果的影响,介绍了一些新型的催化剂载体和催化剂制备方法的特点,并指出现有甲烷化催化剂的研究目标和存在的主要问题。理想的甲烷化催化剂应当具有良好的低温催化活性和高温稳定性,具有良好的活性组分分散度和较小的粒径,同时具有良好的抗积碳性能。然而,甲烷化反应释放大量的热量导致催化剂活性组分迁移烧结,并在活性位点上积碳,从而致使催化剂钝化失活。因此,应当通过开发双金属或多金属催化剂,改进或开发具有良好孔隙结构和表面积的催化剂载体,添加不同功能的结构助剂或电子助剂,改进催化剂的制备方法等手段提高甲烷化催化剂活性组分的分散度,降低活性组分的粒径,从而提高甲烷化催化剂的催化活性,热稳定性和抗积碳性能。认为应对CO和CO_2的甲烷化反应机理,新型复合载体的制备工艺,活性组分与助剂和载体的相互作用机理,催化剂的失活机理和可再生性能等方面进行深入的研究,并以此为基础开发设计具有高催化性能的甲烷化催化剂。     

不同催化剂在甲烷燃烧反应中的活性评价

为探究不同催化剂对甲烷燃烧效率的影响,本文分别利用负载型贵金属催化剂、钙钛矿型催化剂和六铝酸盐催化剂,在不同条件下催化甲烷燃烧反应,并进行催化活性评价。结果表明:负载型贵金属催化剂其La/Ce前驱体高于氯化物前驱体的催化燃烧性能;钙钛矿催化剂中Sr的燃烧活性最高;Mn代六铝酸盐催化剂活性高于Co代活性。     

氮氧化物选择性催化还原催化剂研究

选择性催化还原(SCR)技术是研究最多、应用最广的烟气NO_x脱除技术,该技术的关键是催化剂的研发,其催化性能直接影响到脱硝效果的好坏。该研究介绍了SCR领域研究开发的以贵金属、金属氧化物、碳材料为载体的低温脱硝催化剂,并对碳纳米材料催化剂做了重点介绍,最后对今后的研究方向进行展望。     

设施栽培土壤甲烷氧化的研究

研究了设施栽培土壤的甲烷氧化.结果表明,不同土壤对甲烷的氧化能力各异,可能与土壤的理化性质有关;土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群:土壤含水量对甲烷氧化有明显影响,含水量过高或过低对甲烷氧化均具有抑制作用;氮源(包括有机和无机氮源)对甲烷氧化均有抑制作用;不同碳源对甲烷氧化的影响各异,纤维素对甲烷氧化抑制作用最小,而高浓度的甲醇、葡萄糖则对甲烷氧化具有强烈的抑制作用;在甲烷氧化过程中加入葡萄糖能迅速抑制甲烷氧化;在加入葡萄糖的同时保持瓶中充足的氧气,则这种抑制作用可以在5.5 d后得到解除.此外,还研究了从土壤中分离的甲烷氧化菌对碳源的利用情况,表明在甲烷释放极少的设施栽培土壤中,兼性营养的甲烷氧化菌可能在甲烷氧化中占据主要的地位.     

大气CO2浓度升高对稻田根际土壤甲烷氧化细菌丰度的影响

甲烷氧化细菌是目前已知的稻田甲烷氧化唯一生物,在减少稻田甲烷排放、降低大气甲烷浓度方面发挥着重要作用.利用中国稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台,采用实时荧光定量PCR技术,研究了大气CO2浓度升高下,典型水稻生长期根际土壤甲烷氧化细菌数量的变化规律,及其对不同施肥处理(高氮HN和常氮LN)的响应.2009和2010连续2a的观测结果表明,大气CO2浓度升高促进了2009年秧苗期和分蘖期,2010年秧苗期、拔节期和灌浆期甲烷氧化细菌的生长;并可能对2010年常氮条件下成熟期甲烷氧化细菌产生了较显著(P＜0.1)抑制;进一步针对甲烷氧化细菌主要类群的分析表明,高氮条件下大气CO2浓度升高提高了稻田根际土壤中Ⅰ型甲烷氧化细菌的丰度.     

TiO2光催化技术降解废水有机物的研究

从TiO2光催化反应机理分析了催化剂类型、污染物性质、反应条件等因素对光催化氧化法降解有机污染物的影响,从催化剂改性及光催化与其他技术联用等方面探讨提高光催化氧化效率的途径,并结合现有的研究成果和不足,展望TiO2光催化氧化法发展前景及其将来需解决的关键问题。     

稻作制有机肥地下水位对稻田甲烷排放的影响

采用大田小区试验和长期定位模拟试验,研究了稻作制、有机肥、地下水位对稻田甲烷排放的影响。结果表明,水稻不同生育期甲烷的排放规律4种稻作制有比较一致的变化趋势,早、晚稻均以分蘖期甲烷的排放速率最大,以后逐渐减少。4种稻作制中稻—稻—绿肥甲烷的排放量最小;有机肥施用可明显增加甲烷的排放量;高水位稻田甲烷的排放量明显高于低水位稻田;晚稻甲烷的排放量高于早稻。     

顺丁烯二酸酐制备工艺及催化剂发展研究

综述了顺丁烯二酸酐生产的工艺路线和催化剂研究发展。重点介绍了苯固定床氧化工艺和正丁烷流化床氧化工艺路线以及正丁烷氧化流化床用催化剂及晶格氧催化剂的研究发展。通过比较不难看出,我国的顺丁烯二酸酐生产工艺尚不能与国际流行的正丁烷流化床法生产工艺接轨,相应配套的催化剂研究和后续精制工艺优化水平需要进一步提高。目前应加紧做好流化床催化剂和晶格氧技术及顺丁烯二酸酐下游产品的开发。     

顺丁烯二酸酐制备工艺及催化剂发展研究

综述了顺丁烯二酸酐生产的工艺路线和催化剂研究发展。重点介绍了苯固定床氧化工艺和正丁烷流化床氧化工艺路线以及正丁烷氧化流化床用催化剂及晶格氧催化剂的研究发展。通过比较不难看出,我国的顺丁烯二酸酐生产工艺尚不能与国际流行的正丁烷流化床法生产工艺接轨,相应配套的催化剂研究和后续精制工艺优化水平需要进一步提高。目前应加紧做好流化床催化剂和晶格氧技术及顺丁烯二酸酐下游产品的开发。     

Pd—Bi／C催化剂催化氧化葡萄糖的性能

研究了活性碳负载的钯饿等单金属和双金属组分催化剂催化氧化葡萄糖的性能，发现Ｐｄ－Ｂｉ／ｃ双分催化剂活性较高。考察了其催化氧化葡萄糖动力学，求得了实验条件下的动力学方程和活化能，并探讨了催化氧化反应机理。     

垃圾填埋场覆土层植物根围甲烷氧化活性研究

采用滚管计数法和气相色谱法,研究了植物因素对垃圾填埋场封场覆土层中甲烷氧化菌的数量及其甲烷氧化活性的影响。结果表明:垃圾填埋场不同植物根围土壤中甲烷氧化茵的数量为1×10~7～1×10~8cfu·g~(-1),甲烷氧化速率为1×10~(-7)～1×10~(-8)mol·h~(-1)·g~(-1);封场时间越短,覆土层中甲烷氧化菌的数量及其甲烷氧化活性越高;甲烷氧化茵数量与甲烷氧化活性之间存在一定的正相关性,但甲烷氧化茵的数量并不是影响甲烷氧化活性的唯一因素。随着植物覆被土壤中的甲烷氧化菌的数量增多,不同种类植物根围的甲烷氧化活性差异明显,比裸露地高38%～45%。建议将小蓬草(Conyza canadensis)、稗(Echinochloa crusgalli)、佛甲草(Sedum lineare)等作为填埋场封场后的甲烷净化功能性先锋物种进行种植。     

苯与过氧化氢直接催化氧化合成苯酚

研究苯一步催化氧化合成苯酚的新方法，以Ｆｅ－Ｃｕ－Ｍｎ－Ｏ／海泡石为催化剂，双氧水及添加剂为氧化剂。探讨添加剂性质、催化反应温度及双氧水浓度对反应过程的影响规律，并提出催化氧化的反应机理。     

降解氯苯类化合物研究进展

针对氯苯类化合物的结构、物化性质及污染现状,从高级氧化法、生物法、还原法及其反应机理、特点和应用,逐一介绍了氯苯类化合物处理方法,重点对各种方法在氯苯类废水处理应用中的优、缺点进行了比较。最后对氯苯类化合物降解进行了展望,针对实际废水制定适宜的联合处理技术是未来的研究热点之一。     

甲烷氧化菌的筛选与生理特性研究

[目的]筛选一株甲烷氧化菌,并对其生理特性进行研究。[方法]从河南新乡卫河沿岸土壤中分离筛选甲烷氧化菌,对其碳源利用及生长性能进行研究。[结果]该菌能以甲烷为唯一碳源生长,为革兰氏阴性菌,生长周期为7 d。该菌也能利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖,并发现甲醇这一中间代谢产物对甲烷氧化菌的生长有明显的促进作用。[结论]甲烷氧化菌是一种高效降解甲烷的细菌,因此可以应用于微生物处理甲烷或煤层附着瓦斯,为微生物治理煤矿瓦斯、保护大气环境提供基础。     

土壤中甲烷氧化菌种群数量及其与甲烷氧化活性的关系

采用Hungate厌氧滚管计数技术和气相层析仪检测土样甲烷含量,研究分析了不同植被下黄松泥土壤中甲烷氧化菌种群的数量变化和土壤的甲烷氧化活性.结果表明不同植被下的黄松泥土壤中甲烷氧化菌种群数量在107～108cfu/g干土之间,变化范围不超过2个数量级.水稻田土壤和水稻分蘖期土壤中的甲烷氧化菌种群数量明显高于其它植被下土壤的甲烷氧化菌种群,但相互之间无显著性差异,而它们的甲烷氧化速率却差异显著.土壤中甲烷氧化菌种群数量对土壤氧化甲烷速率有影响但不显著.在氧化甲烷活性很低的土样中加入外源甲烷,可刺激土壤中的甲烷氧化菌增殖,并可诱导甲烷氧化速率达到最大值,但不同植被的土壤达到氧化甲烷最大速率所需的诱导时间不同.不同植被土壤间的甲烷氧化最大速率略有差异,以水稻田土壤为大.     

影响湿地甲烷产生、传输与氧化因素的研究进展

湿地甲烷排放对温室效应的贡献十分明显。湿地甲烷排放是有机物（底物）输入、分解、厌氧产甲烷以及甲烷传输、氧化等环节综合作用的结果。文章对影响湿地甲烷生成、传输与氧化的温度、水位、土壤有机物、土壤pH和氧化还原电位、植物类型以及土壤离子、土质等主要因素进行了阐述,对未来湿地甲烷排放变化趋势进行了探讨,并对此方面的研究方向进行了分析,旨在为全球气候变化以及人类活动影响导致大气甲烷浓度变化预测提供依据。     

磷对稻田甲烷排放的影响及其可能机制

目前关于磷对稻田甲烷排放的影响研究较少,为此,本文检索了已发表的磷对稻田甲烷排放的相关文章,并对文献数据进行了再挖掘分析,总结归纳了磷对甲烷产生和氧化的可能影响,并对未来需要进一步探究的问题进行了讨论。分析发现磷对稻田甲烷排放的调控主要受种植系统和其他施肥情况的影响,一季中稻下大都表现为磷肥施用降低甲烷排放,降幅受其他土壤养分情况影响而不同。磷通过影响水稻根系及其分泌物进而影响土壤碳的有效性,直接影响土壤磷的有效性,并改变土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌的丰度和群落组成来调控甲烷的产生及氧化过程,最终影响甲烷的排放。     

稀土三元催化技术在汽车尾气净化上的应用

已证明含有稀土的钙钛矿型结构氧化物对ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ的还原来说是一类活性催佛剂。本文从应用研究的角度主要考虑稀土催化剂取代贵金属催化剂的净化效果及经济合理性。通过对稀土催化剂载体的选择以及净化器基本结构的设计,最终体现为两方面,一是稀土催化剂在氧化,还原过程中的化学稳定性,对ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ的净化效果;二是载体、净化器装置可达到净化、降噪、低气阻、高强度、散热良好、降低外壳高温等目的,以实现应     

苯液相一步法合成苯酚催化剂研究

研究苯液相一步法氧化制苯酚催化剂的制备方法：对催化剂进行活性评价，探讨反应温度和反应时间对过程的影响规律；在优化条件下，取得了苯转化率４０％和苯酚选择性９８％的结果。     

催化湿式氧化处理高浓度有机废水的研究进展

介绍了催化湿式氧化技术的反应原理、工艺流程以及近些年来不同种催化剂的研究进展,分析和归纳了催化湿式氧化技术在污水处理中的应用现状,对实际应用中出现的问题进行了总结,并提出了一些建议。