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新型炭材料论文模板

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新型炭材料论文模板

新型炭材料研究室隶属于清华大学材料科学与工程系是教育部先进材料实验室。研究室主要从事天然石墨(鳞片石墨,微晶石墨)的深加工技术,多孔炭材料的制备和表征,及其在储能、节能、环保、绿色制造等方面的应用研究。研究室主要有以下几个研究方向:①石墨工艺与天然石墨深加工技术;②环保材料与吸附过滤;③储能材料与高性能电池;④节能材料与绿色制造。

研究室自成立以来,先后承担过国家“八五”、“九五”、“十五”科技攻关计划项目,2 项国家“863”项目,10项国家自然科学基金项目,同时承担了多项与科研院所、企业公司合作的横向课题。在我国天然石墨资源的开发利用,深加工技术方面作出了贡献,先后完成了增强柔性石墨复合材料的开发、制备和中试线实验,膨胀石墨在吸附重油和治疗创伤方面的应用等课题。目前实验室方向主要集中在能源材料和环保材料两个研究领域。在储能材料领域中,主要研究天然石墨和合成炭材料在锂离子二次电池、燃料电池和超级电容器等方面的应用。在环保材料领域中,主要研究多孔石墨材料,多孔炭材料在水处理和室内空气净化方面的应用。

研究室主要研究工作包括:①石墨研究:低硫膨胀石墨、柔性石墨的制备,多孔石墨对黏稠类有机液体的超吸附行为和再生技术研究,膨胀石墨基隐身材料与机理研究,石墨基燃料电池双极板研制,天然微晶石墨和鳞片石墨用作锂离子二次电池阳极材料的开发,核石墨研究。②其他研究:锂离子电池正极材料研究,多孔炭材料的制备以及其对挥发性有机物和腐蚀性气体的吸附规律研究,天然多孔矿物与碳反应过程的基本物理化学问题,室内空气质量的评估与控制技术,超临界环境下炭材料纳米孔空间形成过程的研究,直接甲醇燃料电池研究,碳电极超级电容器研制,纳米碳管隐身材料研究,等等。

研究室经过十几年的技术储备,已经具有完整的膨胀石墨,柔性石墨制备工艺,多孔炭材料的制备技术和孔结构控制技术,具有制备膨胀石墨和柔性石墨的成套设备,普通活化、超临界活化装置,吸附系统与室内空气评价系统等。实验室现有教授3人,副教授3人,讲师1人,工程师1人。

研究室曾经获得了1993年国家发明三等奖(阳极氧化法制备可膨胀石墨技术),2006年中国建筑材料工业协会 中国硅酸盐学会技术发明一等奖(天然石墨的深加工技术及其应用研究)。实验室在天然石墨深加工技术及应用方面拥有14项国内外发明专利(已授权10项),其中包括2项美国发明专利(已授权),2项新型实用专利(已授权1项),7项省部级科技成果鉴定。利用这些具有自主知识产权的创新性技术,研究开发了优质可膨胀石墨材料、多孔石墨材料、柔性石墨双极板材料、锂离子电池石墨负极材料、高性能电池正极石墨导电材料及石墨电磁波吸收和屏蔽材料等六类新材料,其中一些新材料已经产业化,另一些具有良好的市场前景。项目成果具有显著的经济效益和社会效益,为我国石墨产业的现代化提供了技术基础。在国际杂志上发表论文20篇,中文期刊上发表论文60篇。

地址:北京清华大学材料科学与工程系新型炭材料研究室 邮编:100084

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已发表学术论文40余篇,被SCI/EI收录23篇(其中SCI收录17篇),被引用136次,单篇引用最高达36次。 (1)学术论文: 2014-2015年17) Bing Zhang *, Dandan Zhao , Yonghong Wu, Hongjing Liu , Tonghua Wang *, Jieshan Qiu. Fabrication and Application of Catalytic Carbon Membranes for Hydrogen Production from Methanol Steam Reforming. . Res. (IF=), 2015, 54(2): 623-632. SCI/EI收录16) B Zhang*, D Wang, Y Wu, Z Wang, T Wang, J Qiu. Modification of the desalination property of PAN-based nanofiltration membranes by a preoxidation method. Desalination (IF=), 2015, 357: 208-214. SCI/EI收录15) Zhang, Bing*; Dang, Xiaolong; Wu,Yonghong; Liu, Hongjing; Wang, Tonghua; Jieshan, Qiu. Structure and gas permeation of nanoporous carbon membranes based on RF resin/F-127 with variable catalysts. Journal of Materials Research (IF=), 2014, 29(23): 2881-2890, (SCI/EI)14)Bing Zhang*, Yonghong Wu, Yunhua Lu, Tonghua Wang, Jieshan Qiu*.Preparation and characterization of carbon and carbon/zeolite membranes from ODPA-ODA type polyetherimide. 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我不是炭素技术的编辑,不过我们编辑部证文的格式是论文题目(宋体:3号字)基金项目作者姓名、单位、地址、邮编关键词:xxx(宋体,5号字)摘 要:xxx(宋体,5号字,300字以内)正 文:……(宋体,5号字,正文字数不少于2200)注 释:采用尾注形式,需注明引文出处、作者、出版社、页码(宋体,5号)作者简介:姓名(出生年月)、性别、学历、职称、研究方向;单位名称、通信地址、邮政编码、联系电话、E-mai。

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低碳环保的城市其实就是一种比较复杂的低碳经济的发展方式,这是我为大家整理的低碳生活的科技论文,仅供参考!低碳生活的科技论文篇一 探讨低碳环保城市规划设计 摘要:生态城市规划建设是促进人与自然和谐共处的良性规划,基于这种情况,必须立足长远,特别是设计人员在设计中要坚持生态原则,通过实现现代城市规划的发展目标,满足人们的生活需求和城市增长需要。本文对低碳环保的城市的规划进行了分析探讨,仅供参考。 关键词:城市规划;低碳环保;发展 中图分类号:TU984 文献标识码: A 一、低碳环保城市的概述 低碳环保的城市其实就是一种比较复杂的低碳经济的发展方式,并且通过改变人们的消费理念和社会经发展形式,从而提高人们的生活质量,保障人们的生活水平,与此同时也要做到减少城市发展过程中碳的排放量,随着社会的不断发展,人们生活的环境也在不断的恶化,出现了大气污染、气候变暖等情况,此时,人们对低碳环保理念的发展也逐渐的产生兴趣,受到越来越多的人民群众的关注,也是城市可持续发展必不可少的。由于气候变暖很大一部分的可能性是由人们的活动造成的,所以在进行城市规划与建设时,应该大力宣传低碳环保的重要性,促进城市向低碳城市发展的进程。 二、生态城市规划的重要性、必要性 1、生态城市规划的必要性 当前,我国面临着水土严重流失,森林植被锐减、水资源匮乏、水体、大气污染严重等现象,这些现象同时又影响了城市化发展进程,也直接影响了经济发展和社会进步,而生态城市化建设是本着保持生态平衡促进环境良好的规划,既减轻环境负担又给人们创造舒适的居住环境。 2、生态城市规划的重要性 城市不仅要满足人们生产生活的需求,还要满足生理、精神生活需求,是居民生活的重要载体。所以,在城市规划过程中要考虑环境与生态协调和谐发展,从而,生态城市的概念应运而生,随着人类 文化 文明的不断进步和发展,人们对生态自然的追求和品质生活的向往也越来越高,生态城市的发展能够促进人与自然的和谐进步、经济稳步发展的生态良性循环,生态城市规划设计是一项可持续发展的计划,更是一项利国利民、时间久远、意义重大的任务。 三、生态城市规划的原则 生态性。在城市规划过程中,通过衡量环境承载能力,合理利用自然条件,根据城市发展规划因地制宜,加大城市绿化面积,优化水资源,减少噪音污染,着重保护自然环境和生态平衡。 经济性。生态化城市规划既能促进经济增长,又能在一定程度上使数量和质量增加,并在原有城市发展的基础上,推动经济发展,生态环境的经济性需要是减轻对人类健康和环境的危害,提高资源的再生和综合利用率,改进生产技术和生产工艺、使用清洁能源和高效率的设备、改善管理维护的 方法 都是促进城市经济增长的办法。 可持续性。从长远来看,生态城市规划是实现未来发展的目标,考虑到现在整个城市的生态平衡性和完整性,兼顾历史和原有城市本色,在发展过程中,不破坏原有生态系统,整体为城市规划需求服务。 科学性。科学合理的设计和规划生态城市,能满足人们生活和精神需要,充分体验城市整体功能,经过全方位调查和研究,结合城市生态系统的具体情况,从以前单一的绿化变为注重人们对居住环境的感受和注重城市建筑实用性、美观性。 四、低碳城市与碳的排放 随着城市的发展,全球气温在逐渐的变暖,那到底是什么原因导致了全球气温的变化?这就成为我们研究的关键所在。从社会发展的方面看,在过去的很长一段时间内,由于社会发展的需求,工业化革命的发展导致大量的化石燃料的使用,使得全球的二氧化碳的排放量日益的增加,目前,还有持续增加的趋势。从碳的排放源头来看,在人口密集、交通、建筑、工业都发达的城市中,其对碳的使用与排放都是高消耗的,根据统计数据,全球的大城市能源的消耗占全球的75%,二氧化碳的排放量占全球的80%,最终,碳的排放量主要来源于居民生活、城市交通、工业发展三个方面。人为的二氧化碳的排放主要来自交通运输、居家取暖做饭、火力发电、金属冶炼等方面。 从自然的科学角度看,土地覆盖率与土体利用的变化、太阳的活动强度、海洋的作用等都是导致气候变暖的因素。其中有不少人为的因素的存在,例如,土地的覆盖与使用的变化,尤其是进入工业化的时代后,城市的发展可能是直接导致气候变暖的重要原因之一。总而言之,城市低碳环保理念的提出已经成为减少碳的排放量的关键所在。为了能更好的应对气候的变暖和能源的危机,研究城市的低碳环保是必不可少的,我们要努力建立一个低排放、高效率的低碳城市,通过对产业的调整和发展模式的改变,合理、有效的促进低碳城市的发展。低碳城市的发展不仅仅是对未来发展的一种约束,同时也是对快速跨入城市低碳发展模式的契机,从而减少气候的改变,增加经济效益。 五、城市规划中低碳环保理念的应用 1、低碳生活 低碳生活实际上就是指生活中所耗费的能量的减少,进而降低碳的使用,减少二氧化碳的排放。并且通过对社会生活时能源与物质的消耗的减少、废弃物与垃圾的减少,实现减排节能的作用,提高低碳城市的发展。崇尚简朴的生活,尽量避免资源的浪费,政府应当鼓励宣传人人都要做到低碳的生活方式,促进低碳理念的发展,改变以往的不良习惯,为低碳城市的发展做出一份贡献。 2、低碳交通 (1)想要进行城市交通的低碳应当考虑到交通条件的内部优化。实际上就是对城市的交通进行系统的、完善的规划,并且制定出相应的交通规划,在以节约能源与资源的基础上,尽量做到最大限度的减少碳的排放量。还应当在满足人们的日常交通生活的基础上,尽可能的减少城市的压力。例如,有些城市的做法就是相当可取的,在城市建立基础道路以外,建立相应的快速道路,比如地铁等,同时也要加强公交系统的完善,提高城市交通的高效性,从而减少碳的排放。也要对环保型交通设施研究与探索,增加低碳理念在城市交通建设的使用,增加城市的低碳规划。 (2)做好城市交通规划的外部协调。把城市的交通规划和城市的一些其他政策进行协调,并以交通规划来支持土地的规划,并且把低碳城市的理念深入到规划中。进而进行全方位的对城市交通的发展以及城市现状进行合理的分析,并进行合理的完善。真正做到实现城市交通的减排和节能,到达低碳城市发展的需求;建立合理的体制进行相应的管理,不断提高人民的综合素质,培养生活居民的低碳交通的意识,形成完善的交通观念,促进低碳城市的发展。 3、低碳产业 产业结构是衡量经济发展与经济整体素质的重要指标,也是决定经济增长方法的重要因素,同时也是能源发展需求的重要成分。从工业结构的方面分析,重工业产生的排放物比较多;从产业结构分析,服务行业的能源消耗强度相对比较低,而工业的能源消耗强度相对较大。所以要通过降低二氧化碳的排放量与提高附加值的方法来拉动低碳化的发展。一方面,增大对高耗能产业的控制力度,降低碳的排放量;另一方面,提高生产方式的创新,以资源节约、循环的经济方式来改变以往的产业经济,提高产业的技术水平,最大限度的减少碳的排放,也要把低碳环保的生活理念引入到城市的产业调整中,积极的开展循环型经济的策略,改变固有的产业结构,从而促进低碳城市经济的形成,增加城市的发展。 结束语 随着社会的飞速发展,城市的建设问题已经逐渐引起了社会各界的关注,但是随着气候变化的影响,碳排放量的的增加已经影响着全球气温的攀升,所以碳的排放与城市的规划息息相关,因而,发展低碳环保的城市规划策略已经逐渐发展为城市建设必不可少的重要手段,有利于促进城市的减排、节能,从而降低空气污染。目前,我国城市规划的发展体系,是建立在促进国民经济发展的前提下,我国正处于经济快速发展的时期,碳的排放量也逐渐的增加,进行低碳环保的城市规划策略也是我国经济发展的关键所在。 参考文献 [1]云利波,魏延军.基于城市规划管理对城市规划设计的影响[A].科技部.2014年全国科技工作会 议论文 集[C].科技部:,2014:1. [2]时蒙蒙.山东省低碳生态城市发展战略研究[D].山东师范大学,2014. [3]刘存发,刘芳.分析基于低碳理念的城市规划设计策略[J].中外建筑,2014,04:72-73. [4]刘羽佳.论城市规划设计如何体现环保节能[J].石油石化节能,2014,05:58-59. 低碳生活的科技论文篇二 浅谈低碳环保简约别墅设计 摘要:气候变化使人们更加认识到发展低碳经济的重要性。随着低碳理念在国内的大肆宣传与低碳经济在国内的大力发展,低碳设计一词也应运而生,并成为21世纪全世界最热门的话题之一。目前,我国的建筑节能设计重点往建筑设计中的低碳设计方向发展,这样能够增强我国的能源可持续发展战略。别墅景观设计是一个重要方面,其对于设计水平的高低有着很大的要求,在别墅设计中贯彻低碳环保简约的理念,对于别墅设计的发展有着重要的意义。 关键词:低碳环保简约;别墅设计;方法 中图分类号:TU2文献标识码: A 引言 随着我国经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,建筑材料已经从简单几类发展到品种繁多,但是,由于我们以前的环保意识不是很强,因而导致了工业的污染,资源的浪费,环境的破坏。比如私自乱开矿厂,野蛮地开垦耕地,塑料制品的随意乱扔和焚烧,垃圾的乱倒,树木的乱砍滥伐,等等,造成了环境的污染。因此,当代新型的低碳环保材料就更应该引起人们的重视。以前,人们运用的装饰材料主要注重的是外观和功能性,但现在不但要有功能和使用性,而且应该具备环保性和二次利用的功能。时至今日,环保、绿色、低碳的设计理念已经成为了别墅设计的主旋律。 一、别墅的简约环保低碳 自20世纪60年代出现了别墅设计中的简约主义。著名现代主义建筑与设计大师迈斯・凡德洛提出了一句经典设计 名言 “少即多”(Lessismore),可以说是简约主义的一个重要的宣言。它可以删繁就简,并且以获得建筑本质元素的再现,在获得简洁明快的空间的同时,往往隐藏着复杂精巧的结构。简约主义的唯美不但在西方现代美学得以延伸,在东方也有继承和发扬。在现代的生活中我们承受了过多的压力,人们渴望拥有自由,回归自然的生活环境和氛围。让我们的心趋向平和,自然,纯净。简约的生活态度,环保的生活环境,低碳的生活品质,已达到人与自然相和谐。 二、别墅建筑设计中涉及的“碳” 我们经常会忽略到,二氧化破的排放总量中,建筑行业就占到了50%,远高于工业领域和运输领域。别墅建筑的低碳设计指的是在整个别墅的建设过程中,利用景观的资源优势,减少人工材料的运用的一种设计方式,从而使得二氧化碳的排放量尽量减少,达到低碳的目的。如今,低碳建筑设计已经慢慢成为国际建筑行业的主流趋势。“低碳经济”的概念首次提出是在2003年英国出版的能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》中。低破经济细细说来,就是在可持续发展观的支持之下,通过新能源开发、产业转型、制度创新、技术创新等多种手段,最大可能地降低石油、煤炭、天然气等含碳量高的能源消耗。通过减少温室气体的排放,以期达到保护生态环境和发展经济社会双�效果的一种经济发展形态。 三、低碳环保设计理念 (一)能源组合优化 关于能源组合的优化,主要是对一些新兴能源的合理利用,尽可能地减少矿产资源的消耗量,从而方便人们对大气污染气体排放进行有效的控制,而且在我国工业发展的过程中,人们也可以采用相关的技术来对其燃煤设备进行适当的改造,这样不仅降低了工业生产的成本,还有利于自然环境的保护。 (二)节能 节能一直是近年来人们关注的话题,而且随着科学技术的不断进步,人们也研发了许多新兴的节能设备和技术,而在别墅设计的过程中,人们也可以将这些节能设备和技术应用到其中,使得建筑耗能量可以得到有效的控制。而且议计师们也可以通过叶科学技术和自然条件的紧密结合,进而满足低碳建筑结构的节能、通风以及自然采光的相关要求。不过,由于不同的地区其气候条件也存在着一定的差异,因此在对其结构进行设计时,设计人员也应该根据当地的气候条件,采用适当的技术手段来对其进行节能处理。 (三)节约资源 对于建筑节能材料和技术的采用,在低碳环保的别墅设计中也有着十分重要的意义,它不但可以对别墅的结构进行优化,降低对自然资源的浪费,还有效地提高了资源的利用率。 四、低碳环保技能设计方法与技术 (一)设计与自然地形的结合 在别墅景观设计中采用低碳环保简约的手法,是指在特定的地形内创造一个具有形态、形式因素构成的较为独立的、具有一定的社会文化内涵、有观赏功能、改善环境及使用功能。可以通过其内涵,引发人的情感、意趣、联想、移情等心理反映。即所谓景观效应。别墅景观设计必须要合理的利用地形,所选的地段要平坦、或缓缓凹地起坡、或险峻陡峭。以便减少土方工程工作,将别墅的每个部分与所处地段的起伏的地理进行有机地结合。这是别墅景观设计的重要环节之一,地势平坦是建筑平面灵活布局的有利条件。虽然坡地有时带给设计师在空间设计一定的难度。但在景观设计中恰恰也能有针对性地利用空间特性和运用设计者空间想象和设计能力,成为创造出优美建筑造型的有利因素,使得建筑更为活泼和富有表现力。 (二)设计与环境景色的交融 生态别墅户外的环境设计除了满足观赏的需求,在建筑景观上往往要设计一些自然环境的景色。除此以外还要设计多处风景优美的郊外配套设施,也要配色设计实现环境景色锦上添花。这些集借景、用景、造景、点景为一体,把别墅的景观与自然充分融合,使居住者拥有一种置身在大自然中的美感,同时体现了建筑与自然环境之间微妙的的流畅感,真正体现生态理念。晴帘纵秀、山岭岩崖、青石绿树,这些大自然景观勾划出的画面可以说是别墅占有地段得天独厚的优越条件,还为其他的建筑景观所共享,建筑师可以充分利用其自然环境景色的特点,使居住者能观赏到周边的旖旎风光。 (三)借景造景手法的运用 景观设计里运用静态的“借景”与动态的“造景”是目前别墅景观设计中最基本的2个要素,“借景”即借用外部的景色资源,如山间小溪“人文景点”。“造景”则是营造社区内部已有的景点,改良已有的居住环境。两者互相谐调,构成了所谓的双景别墅,这也是很多别墅项目的重要卖点。在社区内部景观的营造上,又分为“自然风景”和“人工造景”。一是恰当利用了内部的自然条件,如坡地、河流、树木等等,达到节约资源和有效利用资源的目的。二是大力投入金钱成本,营造出一个人工景观。景观设计的手法日益多元化,既有本土化的元素也有舶来品,既有传统风格,也有大胆前卫的作品,但借景造景的手法一直为众多的设计师所重视和青睐。同样以蚌埠淮上区曹老集镇杨树林高档别墅为例,别墅区周围树木种类和数量繁多,放眼望去绿荫片片,不远处又有龙子湖相伴,龙子湖区的优美风景实为借景的首选,同时别墅区整体的景观风格以私密幽静、自然和谐为主,让人不禁流连忘返。 五、低碳简约设计理念在别墅设计中的应用 低碳环保的别墅设计涉及的面很广,但是设计的主要内容可以归纳为三个方面,这些方面的内容,它们之间相互存在着一定的内在联系:第一,低碳别墅设计里的空间组织,它主要包括平面布置。首先我们需要对原有建筑设计的意图进行充分的理解,并且对建筑物的功能分析、总体布局、人流动向以及结构体系,等等,要有很深入的了解,我们在对低碳别墅设计时,应该对空间和平面布置给予完善、调整和再次的创造。第二,低碳别墅景观的界面设计处理,它主要是指对整个景观中的各个围合、隔断、墙面、地面、平顶等进行设计,使得的各景观界面的形状、图形线脚、肌理构成合理的设计。第三,低碳别墅的光照设计,它主要是指环境的自然采光和人工照明的相互关系,光照除了能满足人们正常的工作生活环境的采光和照明要求以外,还要满足一定的光照和光影效果,对室内外的环境起到烘托气氛的作用。 结束语 随着生活水平的提高,对于人们的生活空间就变得更大、更自由,在生活水平提高的同时,对我们居住的环境也提出了更高的要求,环保的室内外环境受到了更多的欢迎,简约的设计风格、私密的个人空间逐渐成为新的时尚。在这个风格的引导下,别墅的设计就更应该趋向于优化和环保。通过运用绿色环保的建筑材料以及技术,使得别墅的设计更趋于低碳环保,更重要的是能够为人们带来一个更加舒适的、高质量的生活环境。 参考文献: [1]夏洪亮,郑伟. 小议别墅景观环境[J]. 科技信息(学术研究),2007,18:311. [2]栗军,李美玲. 探讨景观设计中生态设计的重要性[J]. 现代园艺,2014,02:108. [3]龙渡江. 基于生态设计理论的低碳景观设计特征及应用模式研究[J]. 柳州师专学报,2014,01:66-69.

研究使用钻石作为硬度的基准是有原因的。闪闪发光的宝石具有最高的被认可维克斯硬度(VH)的任何天然材料在约70千兆帕斯卡 (GPa),他们甚至以希腊语单词命名的 “无敌”。 中国科学家发明了一种叫做AM-III的新型碳,这是迄今为止已知的最坚硬、最强的无定形物质。VH为113 GPa,实际上比钻石更难——而且同样坚固。 研究人员在上周发表在《国家科学评论》杂志上的研究报告中解释说:“这些材料具有出色的机械性能——可与晶体金刚石相媲美,AM-III的硬度和强度超过了任何已知的无定形材料。” 这种超硬、超强、超导(无定形)碳材料的出现为最苛刻的实际应用提供了极好的候选材料。 钻石的非凡强度和耐久性在很大程度上归功于其极其常规的结构——它只由排列在四面体结构中的单个碳原子组成。因此,你可能会期望这种更坚固的新材料有类似的结构,那就大错特错了。 实际上,研究小组通过压扁巴基球(一个由60个连接碳原子组成的笼子,排列有点像一个足球),直到它们崩塌产生无定形物质——这就是AM-III中的AM所代表的。这使得它与钻石存在一个非常大的不同——事实上,它更像是玻璃。 你可能听说过玻璃实际上是液体的“神话”。事实并非如此,但它也不完全是固体:它是这些奇特的无定形固体中的另一种。这意味着,对于玻璃和AM-III来说,分子结构没有长期的顺序——分子并不像你在液体中看到的混乱那样杂乱无章,但它们也没有你在固体中发现的那么规律和有序。这意味着你最终会拥有一种在每一种实际意义上都是固体的材料,但是其分子仍然可以随着时间的推移而移动——尽管时间非常非常长。 AM-III 的众多建议应用之一非常直接地使用这种玻璃般的质量:有人建议,这种新材料可用于制造比当前技术硬 20 到 100 倍的防弹窗。 研究人员说,AM-III的无定形质量为它提供了一大堆其他属性,使其在高 科技 产业中广泛应用。例如,AM-III 也是一种相当不错的半导体。研究人员称,这意味着这种新材料有可能被用于"新型光电应用"——认为太阳能或太空时代的武器。 虽然这种新材料的大规模生产可能需要一些时间,而且可能不太便宜,但各种应用使得这种新型黄色玻璃成为我们未来可能经常看到的东西。 “AM-III确实是一种前所未有的新型AM碳材料,”该论文解释道。“独特的短程顺序、微观结构和构图提供了半导体和卓越机械性能的独特组合 。”因此,许多研究人员呼吁对AM碳分配进行进一步的实验和理论 探索 。

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导语:化学工程其实就是指一系列的化学生产活动,在现代的环保减排理念之下,化学工程的整个过程应该节能减排和低碳环保。下面是我分享的化工论文格式的范文,欢迎阅读!

题目:化学工程中的化工生产工艺

摘要:

化学工程其实就是指一系列的化学生产活动,在现代的环保减排理念之下,化学工程的整个过程应该节能减排和低碳环保。也正是随着这些理念的出现,一系列新型的化学工艺以及加工生产技术逐渐走进化学工程当中。综合生产效益和生产效率的两个点,化工生产应该在环保化的基础之上促进高效化发展。将对化学工程中的化工生产工艺进行全面的分析。希望对相关技术人员有所启发。

关键词:化学工程;化工生产工艺;化工技术

目前,化学生产工艺在化学生产中的发展一直处于开发阶段,而化学工艺的研发在近几年却变得逐渐火热起来,其护腰原因还是因为化工生产在一定程度上对我们的自然环境造成了污染。随着节能环保和低碳生活理念的持续火热,人们对环境的关注度也越来越重,因此,化工生产就应该及时做出改变。在过去,化工生产的污染排放问题一直得不到科学合理的解决,化工废料污染的排放,给我们的生活环境造成了较大的污染。

1我国化工生产的现状

机械工业、煤矿工业和化学工业是我国三大工业主体。之所以化学工业能够成为三大工业中的一部分,其主要原因就是因为化学工业能够生产出大量我们生活所需的物件,能够最大限度的满足人们的生活需求,进而推动了我国农业和工业的进一步发展。肥料是支撑我国农业不断发展的基础要素,在很多程度上维持这我国的经济水平稳定。但是,在化学生产过重,势必会产生一定的化学废料并对周围环境造成一定范围的污染,尤其是化工企业所排放出来的“三废”。

化工生产效率较低

我国三大工业存在一个相同的问题,那就是整体生产效率较低。而在化学工业这方面,其主要的原因就是因为生产环境较为恶劣,再加上化工生产设备存在质量问题。例如,在生产化学肥料时,反应器皿往往不能达到正常化学反应所需的温度,进而导致化学反应不充分,最终导致废气问题出现。另外,如果化学反应不充分,那么最终形成的化学产品合格率就比较低,难以满足人们生活的使用需求。

对自然环境污染较为严重

化工生产可以说是我国目前最为严重的污染源之一,尤其是重金属和化学废料的污染。从化工厂附近的水源当中抽取检测发现,水中的污染物严重超标,进而导致水源受到污染,间接影响到周围的土质,导致范围内的环境出现失衡问题。另外,化工企业为了节约生产成本,违反国家的环保法律,直接将一些化工废料排入到自然环境当中,进而造成大范围严重的化工污染。而在化学反应过程中,化学生产的连续性较低,进而导致整个化学工程反应迟缓,工程的进度受到严重的影响,进而导致整个生产环节出现脱节现象,这就会导致化工生产受到较大的影响。而导致脱节问题出现的主要原因还是应该化工生产工艺不合格所导致的。简单来说,我国的化工生产主要存在生产效率低、企业环境保护意识差“、三废”处理不科学和化工生产技术低下等问题。也正是这些问题的存在,严重阻碍了我国化工生产的发展。

2降低我国化工生产污染的措施

从分析我国化工生产现状发现,我国的化工生产技术和环境还不是很完善,各个工作环节都还存在缺陷。而针对这些问题的特点,我们就应该对化工工艺进行改进,而从化工工艺角度来看,我们又应该从哪几个方面做起呢?笔者经过实践工作总结了解,要想降低化工生产中的污染问题就必须做好以下几点:

优化反应环境,强化反应条件

反应条件是化工生产中最为重要的环节,为了达到最高效的化工反应,提高生产效率,降低废料的出现量,反应条件就必须做到最好。所以,提升化工生产质量的关键点就在于提高化工生产中的反应条件。所使用的催化剂必须在一定反应时间之后才能够使用,进而保障生产过程中的高效性,降低化学废料的产出量。

做好废料环保处理工作

目前,我国法律明文规定,化工生产中产生的`重度污染物不能直接排放到自然环境当中。另外,还有我们常见的废气,这些化工生产废料都应该在经过处理之后才能够进行排放。化工生产废水的排放必须采用化学综合的方式来对其进行处理。其工作原理非常简单,就是通过化学反应的原理,将废水中的重金属物质通过沉淀的方式过滤出来,进而降低废水的污染度。

从化工生产技术入手

只有从化工生产技术入手,才能够从化工生产根本上解决环境污染问题。例如,生产氧气的方式有很多,那么哪一种生产方式才是最有效和最环保的呢?因此,我们应该针对生产环境的不同,选择科学的生产方式,对于原料的选择更是应该灵活应对。

3结论

化工生产中的工艺问题还有待进一步的研究,更多的技术点还有待进一步的强化,自然和化工生产之间的平衡点我们还未找到,因此,则应该更加努力的加强研究,对传统化工工艺进行优化。

参考文献

[1]李积云.化学工程中化工生产的工艺解析[J].中国石油和化工标准与质量,2013(2):22.

[2]王杲,吴晶.关于化学工程中化工生产的工艺的分析[J].化工管理,2015(18):167.

[3]刘伟,李霞.化学工程与工艺专业煤化工特色建设浅谈[J].河南化工,2014(5):61-63.

[4]高改轻.化学工程中化工生产的工艺解析[J].民营科技,2014(7):73.

题目:化学工程技术创新在石化工业装置实践研究

摘要: 化学工程技术是石油工业发展的重要基础,其技术的创新和发展对推动整个石化行业发展有着重要的意义。化学工程技术能有效解决石化工业装置建设中的问题,并且能对其进行改造,让石化工业得到更好的发展。本文主要通过讲述石化工业装置中关于工业炉的改造,以体现化学工程创新在其中的意义。

关键词:化学工程;技术创新;石化工业;装置建设

引言

化学工程是研究化学工业为代表的,是对石化工业的生产过程中有关化学过程与物理过程的原理和规律进行研究,并利用这些规律来解决工业装置的建设。随着石化工业的不断发展,石化工业所涉及的范围也越来越广,因此重视化学工程技术的创新,并在石化工业装置建设中得到实践与发展是非常必要的。而同时,随着石化工业装置建设的发展,化学工程技术创新提供了必要的条件。

一、石化工业装置建设中的主要改造的部分

在石化工业装置中,工业炉是整个生产工艺中的重点设备,无论是炼油、有机原料的炼成和合成树脂的工艺都需要借助不同工业炉完成。比如在炼油中,最为常见的石化工业装置有裂解炉、转化炉和加热炉等。它们能够按照不同的作用,不同的工艺要求,发挥不同的效果。但目前大多数的石化工业装置仍然是根据其外形将工业炉分为五类:

1.管式加热炉:按形状分为圆筒炉、立式炉、箱型炉。管式炉炉体一般由钢架及筒体(或箱体)组成,炉内衬有耐火材料和隔热材料,还有炉管系统、炉配件和烟囱等部分。根据其受热形式有纯辐射式和辐射-对流式。管式加热炉是石油化工行业最常用的炉型,以后各节主要围绕管式加热炉展开介绍。

2.立式反应炉:这类炉的炉体基本上是受压容器,如甲烷化炉、中(低)温变换炉、气化炉、二段转化炉等;另一部分类似平顶(底)或锥形顶(底)的常压容器,如沸腾炉、蓄热炉、煤气发生炉等,炉体多数均有复杂的内件和衬耐火材料,催化剂填料等。

3.卧式旋转反应炉:炉体呈卧式旋转筒体,内部装有螺旋输运器或加热炉管,外部有传动及减速装置,如HF旋转反应炉等。

4.带传动、升降投料装置的反应炉:这类炉设备类似容器,但外部有投料提升装置,炉内有内衬或砌筑耐火和隔热材料,如电热炉等。

5.其他工业炉:焚烧炉:用于废气、废液、废渣的焚烧。将其中有害物质经焚烧转化为无害物质排出。如污泥焚烧炉、硫磺回收装置焚烧炉。干燥炉:用于干燥工艺物料。热载体炉:塑料厂用的较多。当化学工程技术得到创新,石油化工装置也需要做出相应的改变,以发挥化学工程技术的作用,提升自我生产率。所以为了进一步提升我国石油工业事业的发展,并且配合化学工程技术的创新发展,石化工业装置的主体——工业炉也应该进行相应的改造。

二、化学工程技术创新在炼油方面的实践与进展

1.催化裂化技术

在炼油装置中的创新体现催化裂化是石油炼制过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化裂化的主要工程需要在裂解炉中完成,裂解炉,主要以石油馏分为原料,进行热裂解生产烯烃,其结构特征为:立管加热裂解炉。裂解炉大多数为立式钢架结构炉体,将几种不同管径组合成一组,炉底有油气联合喷嘴;对流室在顶部,为卧式盘管,预热原料或燃料等。如今催化裂化技术已经成为石化工业装置建设中的核心技术,是石化工业炼油都需要用到的一种方式。在这项技术中就体现了许多化学工程技术的创新之处,如自动开发的高效雾化喷嘴,PV高效旋风分离器、油浆旋液除尘和烟气能量回收等。这些技术的创新与使用,很好的解决了炼油中长期存在的回收烟气压力、取出多余热量等难题。有效的提升了炼油的效率和环保性,让炼油取得了更好的经济效益。

2.炼油装置

炼油装置中的核心部分为常压装置,是处理炼油的重要装置。能有效提升其处理能力,降低能耗,提升拔除率。镇海炼化与SEI对炼油装置大型化开发应用了一系列化学工程创新技术,如在两段闪蒸、三级蒸馏节能型常压蒸馏技术应用其中,并使用真空技术来降低低压降、高减压的拔除率,是其研发出的炼油装置成为目前国内最大的长减压装置。经过实际的投入运用,该常减压设置的处理能力达到了102%,总拔除率达到了,整个装置的能耗量低至每吨11千克标油。

3.催化重整技术创新

在炼油装置中的体现催化重整是在催化剂的作用下,对油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程。石油在炼制的过程中需要在加热、氢压和催化剂发挥作用的共同环境中,让原油中蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油,并副产液化石油气和氢气的过程。催化重整中可以用作汽油调合组分,也可以使用芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯,副产的氢气是炼油厂中重要的氢气来源。需要注意的是,制氢装置转化炉的结果与其他工业炉的结构不同,炉管里都装有催化剂,并在关于制氢反应过程是在炉管内完成的。炉内温度较高,达到1000°C,反应介质出口温度为800°C左右。而催化重整技术的创新主要是在其中应用了新型再生器催化剂分布器,能均匀的分布下料,有效提升反应器的利用率和催化剂的再生治疗。该技术在进气方式及气体分配流动技术也有所创新改进,通过改善气体的轴向及径向分流的均匀性及提升了气体在径向床成内的压力降和气体在轴向的压力分布情况。这些技术方面的创新都有助于提升整个催化重整技术的效果。

4.新型塔板、填料和冷换设备

在改进炼油中相关的化学工程技术中,选择合适的材料能有效保证创新技术的效果发挥,并能帮助炼油厂的合理成本管理。新型规整的填料或乱堆填料已经成为催化裂化中吸收稳定塔和常减压塔的主要材料。高效换热器也已经成为常减压装置的主要构件,其能很好的回收烟气热能,将热炉热效率提升到90%以上。此外,表面蒸发冷凝器、表面多孔管换热器也已经在炼油装置中得到广泛的应用与普及。

三、化学工程技术创新在有机原料方面

1.乙烯成套技术

自“九五”计划以来,我国乙烯事业就开始快速的发展,仅2000年中国石化集团公司的乙烯产量就达到287×104t,并且在乙烯成套技术方面有了很好的创新和发展。石化股份公司对裂解炉和分离工艺技术进行了创新改进,通过在文丘里管流量控制技术对裂解原料在众多的辐射段炉管中的流量实现了精密的均匀分布控制;应用“湿壁”模型解决了废热锅炉结焦的问题。此外,在底部供热和侧壁供热中是由辐射段,建立有效的供热模式系统,让供热更快、更为均匀。乙烯分离技术一直是化学工程技术集中度非常密集的一个范围,并且对于乙烯大型化节能效果与深冷条件都有着非常严苛的要求。通过对该技术的不断研究与创新,在通过多种考虑后,石化公司选择中型乙烯作为乙烯分离技术创新、改进的切入点。如今该项技术已经成功的在石油化工中得到使用。

2.甲苯歧化和烷基转移成套技术

甲苯歧化和烷基转移技术是芳烃技术中的一个重要组成单元,是满足石油化工对二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究将HAT系列作为催化剂,并以此为基础研制出大型轴向固定床反应器和反应器进口气体分布器,以提升甲苯歧化反应的效率,并提升对二甲苯的回收率,满足了石油化工对二甲苯日渐增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基转移成套技术所使用的40×104t/a已经安全、稳定的使用了6年。

3.苯乙烯成套技术

在苯脱氢制成苯乙烯的成套技术中,乙苯脱氢轴径向反应器是该项技术的创新点。对反应器中的原料与反应物料流向进行更合理、更环保、更节约的改进,能降低对催化剂的使用量,并提升乙苯烯的制成率。华东理工大学在6×104t/a和10×4t/a的反应器中进行多次实验后,终于建立了两维气体的数学模型,并计算出反应器入口处轴向催化器的气封高度。另外,也有研究发现使用新型的高效静态混合器,是解决原有反应器入口处乙苯与水蒸气在高温和高速流动状态发生的质量偏离及乙苯脱氢转化率偏低的问题的最好方式。

4.化工型MTBE合成及裂解一体化成套技术

化工型MTBE合成及裂解一体化技术为制出高纯度的聚合级异丁烯,上海石油化工研究院就以下两点进行了创新:(1)使用带有环柱形催化剂装填构件,以实现深液层塔盘的催化蒸馏技术的使用;(2)在预反应器中是由外循环工艺,改变床层抽出的位置。这两点的创新抓住了化工型MTBE合成及裂成一体化技术的关键所在,因此其所发生的效果也是颠覆性的。在MTBE裂解单元中使用固体酸裂解工艺技术,并适当的放大固定床反应器,并对裂解产物分离和精馏塔系进行合理的设计。目前该项技术已经得到很好的使用,以燕化公司为例,其所生产的高纯度异丁烯很好的与丁基橡胶合成。

结论

化学工程技术的创新对石化工业装置建设的发展发挥着重要的促进作用,但也正是因为石化工程装置建设要不断满足市场的需求,不断自我发展,自我突破,才为化学工程技术提供了良好创新环境。二者相辅相成,相互促进。所以只有不断注重化学工程技术的创新,重视合理的引进、吸收国外的经验,并根据本国的国情与条件进行合理的研究,是能有发现好的创新点,大大提升化学工程技术的效率。

在材料学科上,要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容,欢迎大家阅读参考!

论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

原材料

苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).

的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入 g CTAB, g 草酸以及 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备

采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.

复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.

仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为~.

比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.

2结果与讨论

形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

分析

图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

电化学性能分析

图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为 F/g.

图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

研制思路

目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

试验与研究

铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为,莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:

原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

产品的性能

结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。

具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。

3 结论

节能技术是我国社会可持续发展的基本要求,各个领域必须坚持节能环保理念,下面是由我整理的化工新型节能技术论文,谢谢你的阅读。

化工工艺中的节能技术研究

[摘 要]节能减排是我国社会可持续发展的基本要求,各个领域必须坚持节能环保理念,进一步推动化工产业结构调整和升级,提高化工工艺的管理水平,明确化工工艺中各种设备的使用和操作方法,在化工工艺中采用节能型的化工设备,针对不同化工工艺的实际情况,积极采取有效的节能措施,将节能理念渗透到化工工艺的各个环节中,最大程度地减少化工工艺能源损耗,推动化工产业快速发展,进而为国民经济的可持续发展不断增添活力。

[关键词]化工工艺;节能技术

中图分类号:TQ02 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0116-01

近年来,我国经济快速发展,各个领域的能源消耗与日俱增,我国面临着越来越严峻的能源危机。化工工艺是一项复杂的综合性技术,通过采用多种节能减损措施,不断提高化工工艺的生产效益,降低化工工艺能耗,推动我国化工工艺可持续发展。

化工工艺的节能主要分为新技术开发、设备改进和加强管理三个阶段,其目的是为了提高能源的综合利用率,在化工生产过程中,最大程度地降低能源损耗。在化工生产过程中,主要包括两部分的能源损耗:其一是化工工艺的最小功,为了确保化工生产的必要速度,需要消耗一些能量和推动力,这部分能量损耗不具有节能潜力;其二是能量损耗,在化工工艺过程中,由于一些合理的因素产生的能源损耗,例如流体阻力过大或者推动力过大造成的能源损耗,对于这部分能源损耗,可以通过采取有效措施进行改造和完善,从而最大程度地降低这部分能源损耗。

一、化工工艺中的节能装置解析

1.热管换热器

热管换热器是一种常见的节能设备,其内部的隔板可以将热管换热器中的热水和冷水彻底分开,可以有效避免出现单根热管的不良状况,确保了整个换热器的良好运行,因此热管换热器被广泛的应用在一些强腐蚀、易爆和易燃的场所,具有较高的安全性和可靠性。热管换热器内部的热流体和冷流体在各自的管道中流动,从而更容易的实现了热流体和冷流体的逆流换热,同时热管换热器在热能回收场所的应用,具有很高的性价比,经济效益较高。当一些含尘量较高的流体进入热管换热器之后,热管换热器可以通过调整结构受热面积,可以有效解决堵灰问题。同时在税后一些腐蚀性较强的流体烟气时,热管换热器通过调整管壁温度、冷凝段和蒸发段接触面积,从而减少腐蚀区域。

2.热泵

热泵通过利用自身的能量,凝聚周围介质环境中的能量,接着在传热循环系统中逐渐提高系统温度,热泵在过程中,由冷凝器释放出大量的高温蒸汽,这些热量通过泵管传递到储水箱,经过冷凝之后,由膨胀阀将传热工质传送到蒸发器中,实现玄幻利用,在这个过程中热泵消耗的能量转化为输出功。因此热泵具有良好的节能性,可以有效节约大量的能源,是一种能源价值较高的节能装置。

3.蓄热器

蓄热器在工业锅炉供气系统中发挥着不可替代的重要作用,蓄热器将供气系统中多余的热量储存起来,然后在其他环节将这部分热量释放出去,可以有效提高热量的利用率。供气系统发生大幅度的气量波动,会导致工业公路供气系统的水位和锅里汽压发生上下波动,给锅炉的安全操作和使用带来很大困难,影响锅炉的燃烧率。蓄热器内部含有过滤负载,可以有效提高工业锅炉的运行效率。蓄热器主要有两种类型:定压式和变压式,定压式蓄热器在运行过程中不能随意改变工作压力,给水蓄热器是一种最常用的机械设备;变压式蓄热器可以随着存储热量的变化而随时调整工作压力。

二、化工工艺中的节能措施选项

1.积极引进新工艺、新设备和新技术

近年来,我国现代化科学技术快速发展,各种新工艺、新设备和新技术不断涌现,同时也推动了化工工艺的快速发展。为了更好地实现化工工艺的节能性,化工企业要根据自身化工工艺的实际情况,积极引进新工艺、新设备和新技术,不断完善和优化化工工艺,例如在化工工艺中应用结晶分析技术和蒸馏技术,可以有效减少化工工艺的能源损耗,提高化工工艺的能源利用率,简化化工工艺流,增强化工工艺的原动力。

2.提高化工设备运行效率,减少能量损耗

在化工工艺过程中,降低化工工艺的外部反应压力,降低化工工艺的能量损耗,合理设置化工工艺的反应压力,有助于降低化工生产中电机拖动系统输送方英武的能量损耗,特别是可以有效减少化工气体的压缩功耗,同时可以确保化工工艺的稳定、高效、安全运行。为了更好地实现化工工艺的节能降损目标,在确保化学物在化工环境中正常反应的前提下,最大程度地提高化工资源利用率,加快化工工艺的反应时间,减少化工系统在发生化学反应时需要耗费的热量,减少热量损耗,减少化工工艺中不必要的化工流程,减少物质分离过程中的能量损耗,最大限度的提高设备的运用效率。

3.改进化工设备,提高设备利用率

在化工工艺中,采用热蒸馏的工艺方法,减少化工分离提纯过程中的能量流失,同时还可以采用降低化工工艺供热的温位方式,减少分离提纯过程的吸热分度,减少反应压力,降低化工工艺气态反应物的反应时间和压缩性能。在化工工艺中,不断改进化工设备,不仅可以有效减少化工反应的能源损耗,还有助于降低化工产品分离过程中的损耗,避免在化工工艺中发生不必要的化学反应。另外,在化工工艺中通过采用高效的传热填料和设备,还可以有效改善化工工艺的传热性能。为了最大程度的降低化工工艺的热损失,尽量采用新型绝热材料和厚度合理的绝热层,通过不断改进化工工艺的生产设备,减少化工工艺过程中的能源损耗,推动化工工艺的节能、高效发展。

4.提高催化剂的活性

催化剂是化工生产中一种必不可少的重要物质,催化剂不仅可以加快化工工艺的反应速度,还可以有效降低化工工艺的能源损耗。在化工工艺中使用合适的催化剂,可以明显形成化工工艺过程,提高化学物质的转化和反应效率,降低化工工艺的温度压力和产品消耗量。同时催化剂还有一个重要的功能,即减少在化工工艺中产生的副产物,减少原材料的使用量,从而有效降低化学物质在分离过程中的能量和负荷损耗。

5.改善化工供热系统

在化工工艺中坚持节能理念,从整体角度出发,科学规划化工工艺流程,进一步优化化工供热系统。结合化工供热系统自身的特点,优化系统运行过程中,实现各个子模块的有效结合,扩大化工供热系统的热转换范围,加快热能源和冷能源的交换速率,避免造成能源浪费,最大程度地减少化工工艺能源消耗。

6.做好污水回收和处理

化工企业要积极引进和应用污水回收和处理技术,减少水资源的损耗和浪费,做好污水的回收和处理。化工企业要强化全体工作人员的节水意识,倡导节约用水,杜绝水资源浪费。在化工工艺中,积极应用制冷和发电转换技术,加强循环和回收利用电力、热量、水等资源,提高有价值的余热、余压等资源的利用率,实现化工工艺的节能降损,降低化工企业的生产成本,实现循环经济的最佳实现模式。

此外,使用变频节能技术。为了更好地解决化工生产过程中设备负荷率较低的问题,在化工工艺中采用变频节能技术,进一步改造和升级传统化工工艺使用的阀门,确保化工生产中电机可以长时间保持平衡的输出和输入状态,减少电机在长时间运行过程中处于工频状态下,产生的能量损耗,实现节能降耗的最终目的。

参考文献

[1]杨健等,化工工艺中常见的节能降耗技术措施[J].中国石油和化工标准与质量,2013,19

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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

原材料

苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).

的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入 g CTAB, g 草酸以及 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备

采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.

复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.

仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为~.

比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.

2结果与讨论

形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

分析

图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

电化学性能分析

图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为 F/g.

图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

研制思路

目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

试验与研究

铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为,莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:

原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

产品的性能

结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。

具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。

3 结论

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以下内容从原文随机摘录,并转为纯文本,不代表完整内容,仅供参考。注:纸型:16K上、下、左、右页边距:2厘米页眉:厘米页脚:厘米装订线:厘米××××大学毕业论文格式模板中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓名:(三号楷体加粗,下同) 学号: 01000076学院: 管 理 学 院专业:论文题目:指导教师: 职 称:20××年 ×× 月 ××××××大学毕业论文任务书学院管理学院专业年级学生姓名任务下达日期:年月日毕业论文日期: 年月日至 年月日毕业论文题目:毕业论文主要内容和要求:院长签字: 指导教师签字:××××大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成 绩:指导教师签字:年月日××××大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成 绩:评阅教师签字:年月日××××大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成 绩:评阅教师签字:年月日××××大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提出问题回 答 问题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩:答辩委员会主任签字:年月日学院领导小组综合评定成绩:学院领导小组负责人:年月日摘要(“摘要”之间空两格,采用三号字、黑体、居中,与内容空一行)(内容采用小四号宋体)关键词:(小四号、黑体、顶格)(内容采用小四号、宋体、接排、各关键词之间有1个空格及分号)ABSTRACT(采用三号字、Times New Roman字体、加黑、居中、与内容空一行)(内容采用小四号Times New Roman字体)Keywords:(小四号、Times New Roman、黑体、顶格)(内容采用小四号、Times New Roman字体、接排、各关键词之间有1个空格及分号)目录(三号、黑体、居中、目录两字空四格、与正文空一行,举例如下)1 GPS控制网的建立……………………………………………………………………概述………………………………………………………………………………… GPS控制网的技术设计………………………………………………………… 概述……………………………………………………………………………作业依据………………………………………………………………………… GPS控制网设计的一般原则…………………………………………………… GPS控制网的图形设计………………………………………………………… GPS测量的外业工作…………………………………………………………… GPS相对定位的作业模式…………………………………………………… GPS卫星预报和观测调度计划……………………………………………… GPS外观观测…………………………………………………………………利用SOLUDTION软件进行基线向量解算和平差…………………………… GPS控制网的技术总结和成果汇总……………………………………………技术总结………………………………………………………………………成果汇总:见附表……………………………………………………………… RTK测量原理及应用……………………………………………………………172 数字化地形图测绘设计…………………………………………………………… 概述………………………………………………………………………………数字化地形图测绘的技术设计…………………………………………………193 GeoStar 软件实际应用……………………………………………………………… GeoStar 软件特点和功能简介………………………………………………… GeoStar 软

1、标题; 2、作者单位与姓名及邮政编码; 3、论文摘要; 4、关键词; 5、正文:包括论文撰写的背景与该问题的研究意义;论证;结论; 6、参考文献。

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