功能化纳米复合材料制备及其对柴油的助燃和收集作用研究
发布时间：2021-04-14 14:58
随着工业化进程的加快,全球对化石能源的需求日益增加,全球范围内的能源危机和环境污染问题越来越严重;作为石油化工的主要产品之一,柴油是目前应用较广泛、燃烧动力值较大的一种大众液体能源燃料。然而,柴油在使用过程中时有泄露事故,燃烧效率低,易产生积碳、有害气体及颗粒污染物等,引发环境污染状况,造成极大的能源浪费和环境污染,因此节能减排和环境保护一直是世界性的经济、社会与环境主题。纳米材料因其独特的微观结构、高比表面积和环境友好的性质,在提高能源利用率以及环境污染治理方面,具有其他物理、化学和生物材料无法企及的优点。近年来,科学家们研发了一些纳米材料用于改善能源利用率和环保问题,但其制备过程复杂、周期长、成本高,实际效果并不理想,而高能电子束辐照技术和疏水改性修饰,具备简便高效并可大量推广的优势,因此在纳米材料制备方面备受关注。本论文基于对纳米材料利用HEEB辐照技术和无机修饰改性,得到不同的功能化复合材料,并将其应用于提高锅炉中柴油燃烧效率,收集水体和土壤中的柴油。本论文的主要研究内容安排如下:1.选择高比表面和高表面活性的凹凸棒土为原材料,利用HEEB辐照技术,通过热运动、电荷和物理冲击效...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１．?（Ａ）?ＡＴＰ添加量对柴油燃烧后温差的影响（ＭＤＦ＝２．５?ｇ）；?（Ｂ）?ＨＡ１０，?ＨＡ２０，?ＨＡ３０和??ＨＡ４０对柴油燃烧后ＩＴ的影响（Ｍｈａ：Ｍｄｆ＝１．２５?ｇ：２．５?ｇ）；?（Ｃ）不同组合比例的??
阻隔了?ＤＦ与氧气的接触。基于此研宄结果，ＨＥＥＢ辐照技术被用??于提高ＡＴＰ的分散效果，将ＡＴＰ棒状结果转变为微孔纳米网络结构正如??图２－１Ｂ所示，当辐照剂量从１０?ｋＧｙ升高到３０?ｋＧｙ时，该效应能够有效被提高，??随着辐照剂量高于３０?ｋＧｙ时，这种效应被削弱。这个规律与之前文献所报道的??效应符合［２４］，揭示了?ＡＴＰ分散效应在提高ＤＦ燃烧效率方面占据重要作用，这??一实验结果表明，用于改性ＡＴＰ性状的最佳ＨＥＥＢ辐照剂量是３０?ｋＧｙ。．??由于ＡＴＰ表面富集了大量的－ＯＨ，?ＡＴＰ具有亲水性，对ＤＦ的吸附作用表??现出负效应。因此，为了解决这个问题，ＡＳＯ和ＡＰＴＥＳ用来修饰ＡＴＰ从亲水??性转变为疏水性，从而有利于ＤＦ和ＡＴＰ的结合。正如图２－１Ｃ所示，经过ＡＳＯ??和ＡＰＴＥＳ修饰后的ＨＡ３０能够进一步提高处理组中柴油的ＩＴ升高，在??ＷＨＡ３０：ＶＡＰＴＥｓ：ＶＡＳＯ＝４．０ｇ：０．１ｍＬ：１．０ｍＬ?时达到最大温差（ＩＴ）：?２０°Ｃ。综上所??述
于ＨＡＡＡ材料中的含量，表明余烬表面的纳米颗粒可能是碳。除此之外，元素??ｍａｐｐｉｎｇ结果显示，Ｃ，Ｍｇ，?Ｓｉ，?Ａ１元素均句分布在余焊上，证实了碳纳米颗??粒确实存在于ＨＡＡＡ的表面（图２－３）。值得注意的是，收集的余烬可作为一种??理想的吸附剂，去除水溶液中的Ｃｄ２＋，这为余烬重复利用提供了一种有效途径，??而ＤＦ单独燃烧后无余烬残留。ＨＡＡＡ的制备过程，和柴油的燃烧效率机理示??意图，以及ＨＡＡＡ的重复利用途径见示意图２－４。??此外，通过观察ＤＦ组和ＨＡＡＡ－ＦＡ组的飞灰（ＦＡ）形貌探宄ＨＡＡＡ对飞灰??形成的影响。如图２－５（ａ－ｂ）和图２－５（ｄ－ｅ）所示，ＤＦ组的ＦＡ由许多纳米颗粒组??成，而ＨＡＡＡ－ＤＦ组的ＦＡ由大量纳米颗粒所形成的团聚体组成，而且，在图??２－５ｃ和２－５ｆ中可清晰看到ＤＦ组的ＦＡ粒径范围为１３０－８４０?ｎｍ，大多数颗粒大??小为１８０ｎｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油污染土壤修复技术研究现状与展望[J]. 王建刚,陈倩,郭淼,熊振,秦佳,杨在文,杨放. 山东化工. 2017(23)
[2]石油污染土壤修复技术研究现状与展望[J]. 李佳,曹兴涛,隋红,何林,李鑫钢. 石油学报(石油加工). 2017(05)
[3]纳米复合材料中纳米颗粒的释放行为及环境残留[J]. 李海燕,王明秀,张晓然. 生态环境学报. 2016(07)
[4]新型助燃添加剂改善柴油燃烧过程的研究[J]. 何少炜,陈然,谭亚超. 广东化工. 2016(10)
[5]柴油机燃油节能助燃添加剂研究进展[J]. 陈然,熊云,杨浩,吴芃. 当代化工. 2016(01)
[6]新型无灰助燃剂对柴油机燃烧和排放特性的影响[J]. 熊云,陈然,杨浩,吴芃,李鹏. 内燃机工程. 2016(02)
[7]Particle number concentration, size distribution and chemical composition during haze and photochemical smog episodes in Shanghai[J]. Xuemei Wang,Jianmin Chen,Tiantao Cheng,Renyi Zhang,Xinming Wang. Journal of Environmental Sciences. 2014(09)
[8]纳米燃料—一种新的储能载体[J]. 宋鹏翔,丁玉龙,文东升. 储能科学与技术. 2012(01)
[9]纳米CeO2柴油添加剂制备及改善内燃机节油与排放性能研究[J]. 张东恒,狄泽超,连玉双,于军. 石油炼制与化工. 2011(06)
[10]Eco-toxicity of petroleum hydrocarbon contaminated soil[J]. Jingchun Tang , Min Wang, Fei Wang, Qing Sun, Qixing Zhou College of Environmental Science and Engineering, Nankai University/Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Tianjin 300071, China.. Journal of Environmental Sciences. 2011(05)
硕士论文
[1]石油污染土壤微生物修复效果的生物指示研究[D]. 王华金.华南理工大学 2013
本文编号：3137522
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１．?（Ａ）?ＡＴＰ添加量对柴油燃烧后温差的影响（ＭＤＦ＝２．５?ｇ）；?（Ｂ）?ＨＡ１０，?ＨＡ２０，?ＨＡ３０和??ＨＡ４０对柴油燃烧后ＩＴ的影响（Ｍｈａ：Ｍｄｆ＝１．２５?ｇ：２．５?ｇ）；?（Ｃ）不同组合比例的??
阻隔了?ＤＦ与氧气的接触。基于此研宄结果，ＨＥＥＢ辐照技术被用??于提高ＡＴＰ的分散效果，将ＡＴＰ棒状结果转变为微孔纳米网络结构正如??图２－１Ｂ所示，当辐照剂量从１０?ｋＧｙ升高到３０?ｋＧｙ时，该效应能够有效被提高，??随着辐照剂量高于３０?ｋＧｙ时，这种效应被削弱。这个规律与之前文献所报道的??效应符合［２４］，揭示了?ＡＴＰ分散效应在提高ＤＦ燃烧效率方面占据重要作用，这??一实验结果表明，用于改性ＡＴＰ性状的最佳ＨＥＥＢ辐照剂量是３０?ｋＧｙ。．??由于ＡＴＰ表面富集了大量的－ＯＨ，?ＡＴＰ具有亲水性，对ＤＦ的吸附作用表??现出负效应。因此，为了解决这个问题，ＡＳＯ和ＡＰＴＥＳ用来修饰ＡＴＰ从亲水??性转变为疏水性，从而有利于ＤＦ和ＡＴＰ的结合。正如图２－１Ｃ所示，经过ＡＳＯ??和ＡＰＴＥＳ修饰后的ＨＡ３０能够进一步提高处理组中柴油的ＩＴ升高，在??ＷＨＡ３０：ＶＡＰＴＥｓ：ＶＡＳＯ＝４．０ｇ：０．１ｍＬ：１．０ｍＬ?时达到最大温差（ＩＴ）：?２０°Ｃ。综上所??述
于ＨＡＡＡ材料中的含量，表明余烬表面的纳米颗粒可能是碳。除此之外，元素??ｍａｐｐｉｎｇ结果显示，Ｃ，Ｍｇ，?Ｓｉ，?Ａ１元素均句分布在余焊上，证实了碳纳米颗??粒确实存在于ＨＡＡＡ的表面（图２－３）。值得注意的是，收集的余烬可作为一种??理想的吸附剂，去除水溶液中的Ｃｄ２＋，这为余烬重复利用提供了一种有效途径，??而ＤＦ单独燃烧后无余烬残留。ＨＡＡＡ的制备过程，和柴油的燃烧效率机理示??意图，以及ＨＡＡＡ的重复利用途径见示意图２－４。??此外，通过观察ＤＦ组和ＨＡＡＡ－ＦＡ组的飞灰（ＦＡ）形貌探宄ＨＡＡＡ对飞灰??形成的影响。如图２－５（ａ－ｂ）和图２－５（ｄ－ｅ）所示，ＤＦ组的ＦＡ由许多纳米颗粒组??成，而ＨＡＡＡ－ＤＦ组的ＦＡ由大量纳米颗粒所形成的团聚体组成，而且，在图??２－５ｃ和２－５ｆ中可清晰看到ＤＦ组的ＦＡ粒径范围为１３０－８４０?ｎｍ，大多数颗粒大??小为１８０ｎｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]石油污染土壤修复技术研究现状与展望[J]. 王建刚,陈倩,郭淼,熊振,秦佳,杨在文,杨放. 山东化工. 2017(23)
[2]石油污染土壤修复技术研究现状与展望[J]. 李佳,曹兴涛,隋红,何林,李鑫钢. 石油学报(石油加工). 2017(05)
[3]纳米复合材料中纳米颗粒的释放行为及环境残留[J]. 李海燕,王明秀,张晓然. 生态环境学报. 2016(07)
[4]新型助燃添加剂改善柴油燃烧过程的研究[J]. 何少炜,陈然,谭亚超. 广东化工. 2016(10)
[5]柴油机燃油节能助燃添加剂研究进展[J]. 陈然,熊云,杨浩,吴芃. 当代化工. 2016(01)
[6]新型无灰助燃剂对柴油机燃烧和排放特性的影响[J]. 熊云,陈然,杨浩,吴芃,李鹏. 内燃机工程. 2016(02)
[7]Particle number concentration, size distribution and chemical composition during haze and photochemical smog episodes in Shanghai[J]. Xuemei Wang,Jianmin Chen,Tiantao Cheng,Renyi Zhang,Xinming Wang. Journal of Environmental Sciences. 2014(09)
[8]纳米燃料—一种新的储能载体[J]. 宋鹏翔,丁玉龙,文东升. 储能科学与技术. 2012(01)
[9]纳米CeO2柴油添加剂制备及改善内燃机节油与排放性能研究[J]. 张东恒,狄泽超,连玉双,于军. 石油炼制与化工. 2011(06)
[10]Eco-toxicity of petroleum hydrocarbon contaminated soil[J]. Jingchun Tang , Min Wang, Fei Wang, Qing Sun, Qixing Zhou College of Environmental Science and Engineering, Nankai University/Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria, Ministry of Education, Tianjin 300071, China.. Journal of Environmental Sciences. 2011(05)
硕士论文
[1]石油污染土壤微生物修复效果的生物指示研究[D]. 王华金.华南理工大学 2013
本文编号：3137522
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