关键词： 生物质   热重分析   反应动力学   低温预处理  

摘要： 对棉秆和玉米秆在200～390℃范围内的低温脱氧过程进行研究。分析其产物特性并对脱氧过程进行动力学分析,为进一步探索生物质低温脱氧的反应机理提供理论依据。结果发现与原样相比,390℃低温脱氧棉秆O/C和H/C分别降低78.5%和60.9%,390℃低温脱氧玉米秆O/C和玉米秆的热值分别提高36.4%和31.9%;棉秆与玉米秆在290～390℃时的失重比其在200～290℃时分别提高28.22%和52.28%;棉秆和玉米秆的热解可运用分级反应模型求其动力学参数,低温脱氧过程中棉秆和玉米秆的活化能分别为120.91、109.27 kJ/mol;生物质三组分可运用一级反应模型求其动力学参数,低温脱氧过程中半纤维素、纤维素、木质素的反应活化能分别为77.19、238.99、28.42 kJ/mol。

关键词： 秸秆灰   低温处理   火山灰活性   资源循环利用  

摘要： 研究在低温(300、400、500、600℃)和不同时间(1、2、3、4 h)条件下处理直燃获得的秸秆灰,燃烧温度和燃烧时间对秸秆灰基火山灰活性的影响,寻求废弃资源再利用的潜在可行性,实现变废为宝利用废弃灰渣的目的。采用马沸炉对秸秆灰进行燃烧处理,采用X射线衍射仪(XRD)和马尔文MS3000分别测量秸秆灰的晶体结构和颗粒粒度。试验结果表明,原始灰样需要经过筛分方可用作混凝土掺合料。温度影响与秸秆灰除杂效果呈正相关,且经600℃燃烧处理的秸秆灰,具有更高的火山灰活性。当预处理条件为温度600℃、时间3 h时,秸秆灰满足ASTM C618标准,可以应用于混凝土掺合料,且具有更优良的火山灰活性。

关键词： 高蛋白小球藻   低温水热预处理   官能团结构   热降解特性  

摘要： 利用水热釜研究了低温水热预处理过程中高蛋白小球藻的水热降解特性,考察了125-200℃各相产物产率、元素组成、能量回收率和关键元素C、N的分布规律。结果表明,大量的C、N元素富集在水相中,且提高温度(>175℃)有利于脱氨反应进而提高水相中NH3的相对含量。随着预处理温度升高,N在油相产物中分布逐渐增加且在175℃后快速增加;固相产率及能量回收率逐渐降低,但同时其N/C和O/C也降低,表明水热预处理是一个提质过程。借助FT-IR、XPS、TG-FTIR-MS和Py-GC-MS对比分析了原料和藻渣的官能团结构和热降解特性。结果表明,水热预处理过程改变了C、N不同官能团的相对含量,与原料相比,藻渣中C-C相对含量增加,而C-N、C-O等相对含量降低;除了蛋白质-N和季胺类-N,预处理后藻渣中出现了少量吡啶-N。固体藻渣官能团组分含量和结构变化降低了热失重过程NH3和HCN的释放、及快速热解产物中含N杂环化合物的含量。

关键词： Proteins  

摘要： Decomposition behavior of Chlorella sp. during low-temperature hydrothermal pretreatment (HTP) were studied. Distribution of various product yields, element components, energy recovery ratio and key elements (i. e., C and N) along with temperature (125-200) were investigated. The results show that amounts of C and N are enriched into aqueous phase, and high content of NH3-N is detected due to deamination reaction above 175. During the HTP process, N distribution in oil product first increases gradually and then rapidly increases above 175. During the whole low-temperature HTP process, the yield and energy recovery ratio of solid residue decreases continuously. The N/C and O/C ratio of the solid residue also decreases, indicating HPT would promote property of the solid residue. The functional structure and thermal-degradation of Chlorella sp. and its solid residue are then comparatively examined by various techniques including FT-IR, XPS, TG-FTIR-MS and Py-GC/MS. The results show that functional structure of the solid residue is distinguished from that of the raw sample. The relative content of C-C bond increases while that of C-N and C-O bonds decreases. In addition to protein-N and quaternary-N, a low fraction of pyridine-N is also detected in the solid residue. Compared with these from raw material, less NH3 and HCN are released from solid residue, and less N-containing heterocyclic compounds are generated during rapid pyrolysis. © 2019, Science Press. All right reserved.

关键词： 煤焦油   溴值   酚类化合物   碱洗  

摘要： 以碱洗作为预处理方法去除中低温煤焦油中酚类对溴值的干扰,建立中低温煤焦油的溴值测定方法。使用模型化合物考察并确定了酚类对溴值测定的影响,并以酚类和烯烃模型化合物分别考察碱洗方法的脱酚效果和加标回收率。该方法脱酚率可达100%,实际样品脱酚率大于97.0%。该方法的加标回收率大于96.8%,相对标准偏差小于2.0%,预处理后油相与水相交叉小。

关键词： 炖煮专用鸡肉预处理原料   相关性   响应面优化法   保鲜效果   扫描电镜   肌动球蛋白  

摘要： 本课题旨在研发一款适合传统中式炖煮烹调的专用黄羽肉鸡原料。首先要构建鸡肉在传统中式烹饪条件下的品质评价体系,研究在中式烹饪方式下的感官与仪器分析客观评价间的相关性,以期筛选出可极大程度上代表消费者感官的仪器指标;结合目前国际上流行的真空贴体包装技术,将鸡肉的排酸时间、低温热处理的加热温度和保温时间作为自变量,以筛选出的仪器指标作为响应值,通过单因素实验和响应面法来优化产品,以确定产品的最优工艺参数:除了具有好的口感,还探究了产品的保鲜效果,同时通过对鸡肉超微结构的观察、对鸡肉中肌动球蛋白解离程度的分析,从肌肉肌理上来探究解释产品口感上更有嚼劲的原因。1.炖制鸡肉感官评价与仪器分析指标的相关性为了构建鸡肉在传统中餐烹饪方式下的品质评价体系,对八种炖煮鸡肉进行了感官评价,同时用多种仪器对相关参数进行测定,探索炖制鸡肉感官评分与仪器分析客观评价间的关系。结果表明:8个样品的感官评价具有差异性,仪器分析各个参数之间也存在一定的差异性。TPA参数中的咀嚼性和弹性与口感（有嚼劲）和整体感觉呈极显著正相关,可有效的评价感官指标中的口感（有嚼劲）、整体感觉;肌苷酸含量与滋味（鲜香感）呈极显著正相关,可评价鸡肉的鲜香感;总脂肪含量和蒸煮损失率与多汁感呈极显著相关,可有效地评价鸡肉的多汁性。2.响应面法优化炖煮专用鸡肉预处理原料的处理工艺为研发一款适合中式炖煮的专用鸡肉预处理原料,鸡肉采用了真空贴体包装和低温热处理等一系列处理工艺。以黄羽肉鸡为研究对象,单因素实验以咀嚼性、弹性、蒸煮损失率、肌苷酸含量为衡量指标,探究加热温度、保温时间和排酸时间等因素对鸡肉口感的影响。在单因素的实验基础上,用响应面法进一步优化,确定最终的工艺优化参数为:加热温度55℃,保温时间20 min,排酸时间2.00 h,在此条件下咀嚼性增加率为48.89%,弹性增加率为10.16%,与理论值高度拟合。3.炖煮专用鸡肉预处理原料在低温贮藏过程中的品质变化试验主要以热鲜鸡（热鲜组）、于4℃存储48h的冷鲜鸡（冷鲜组）、于4℃存储48h的产品（处理组）为实验对象,通过对冷鲜组和处理组在4℃存储过程中多个保鲜指标的监测,研究内容结果表明,产品的货架期可达到15 d,是冷鲜鸡货架期的3倍;存储过程中冷鲜组和处理组的pH均会随着贮藏期的延长而逐渐升高,但是处理组的上升较为平稳,后期可能因为一些产酸微生物的活动会降低pH,因而检测肉类腐败变质pH只能作为一个辅助衡量指标;随着贮藏时间的延长,冷鲜组和处理组的TVB-N值均呈上升趋势,冷鲜组和处理组分别在7d和17 d时为变质肉,表明处理组的微生物繁殖更缓慢,且两组的TVB-N超过限量的时间与菌落总数超标时间一致;贮存过程中处理组可显著降低汁液流失,在15d时汁液流失率仅为0.74%;因为处理组的低温热处理,会使鸡肉在存储初期的L*和b*值高于冷鲜组,a*低于冷鲜组;但是随着存储时间的延长,处理组色泽的变化的稳定性显著;存储48 h的处理组鸡肉超微结构仍与刚宰杀的热鲜鸡相似,存储期可极大程度保护鸡肉原有的组织结构;存储4 8 h的冷鲜组鸡肉的肌动蛋白含量显著高于处理组和热鲜组,处理组与热鲜组差异不显著,证明处理组在存储过程中鸡肉嫩化程度不高,与热鲜鸡肉的解离程度接近,可能也一定程度上使处理组鸡肉的口感更接近热鲜组。

关键词： 高温厌氧消化   污泥   预处理   有机物溶出   甲烷产率   有机物去除  

摘要： 厌氧消化技术是一种广泛使用的城市污泥稳定化技术,经济和环境效益好,但传统厌氧消化的有机物去除率低、消化周期长、建造费用高。联合预处理可以有效地改善污泥厌氧消化性能,还可以减少能耗和药剂使用量,因而成为当今研究的新方向。本课题研究了多种联合预处理后污泥性质和半连续高温厌氧消化性能,确定最佳预处理技术。另外,还将最佳联合预处理技术和组成它的单一处理技术的处理效果进行比较。本研究还分析和估算了未处理和最佳预处理技术下高温厌氧消化系统的菌落结构的变化和厌氧消化的经济性。主要结论如下:(1)预处理技术可以显著促进污泥中有机物的溶出,氢氧化钠(NaOH)-低温水热联合预处理的有机物溶出效果优于盐酸(HCl)-低温水热联合预处理。但醋酸(HAc)预处理无法进一步促进有机物的溶出。联合预处理对污泥中有机物的溶出效果优于单一预处理。NaOH-低温水热联合预处理和NaOH-低温水热-HAc联合预处理的有机物溶出效果最好,溶解性化学需氧量(SCOD)/总化学需氧量(TCOD)分别可达24.5%和24.7%。预处理技术还可以促进污泥的氨氮的释放、总碱度的上升和粘度的降低。(2)NaOH-低温水热联合预处理和HCl-低温水热联合预处理均可以改善高温厌氧消化产气性能。HAc的添加不利于污泥高温厌氧消化的沼气产生。联合预处理的厌氧消化产气性能优于单一预处理技术。NaOH-低温水热联合预处理的产气性能最好,它的沼气产率和甲烷产率分别为182.9 m L/g VS和101.3 m L/g VS,可分别相对未经预处理的原污泥提高6.4%和31.0%。(3)NaOH-低温水热联合预处理下污泥高温厌氧消化对有机物的去除能力最好,挥发性固体(VS)去除率和TCOD去除率可分别达到37.5%和36.8%。不同预处理下的厌氧消化系统均未产生明显地抑制现象,系统运行稳定。(4)NaOH-低温水热联合预处理可以显著改变污泥厌氧消化系统的菌群结构,显著提高物种的均匀度和物种多样性。其系统内优势菌门增加,以厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、互养菌门(Synergistetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和热袍菌门(Thermtogae)等六个门类为主,优势菌门的相对丰度较为均匀。另外,系统中优势菌属的数量和均匀度也都有所增加。(5)未处理、低温水热预处理和NaOH-低温水热联合预处理下的运行成本分别为54.96元/t污泥(含水率80%))、70.13元/t污泥(含水率80%))和95.30元/t污泥(含水率80%))。虽然NaOH(p H=11,24h)-低温水热(90℃,30min)联合预处理的处理成本有所提高,但在获得政府补贴时仍具有一定的经济效益。

关键词： 3003铝合金   低温预处理   均匀化退火   导热性能   耐蚀性能  

摘要： 3003铝合金具有出色的塑性、较高的抗腐蚀性与优异的焊接性能,在世界范围内已经实现广泛的应用,如油罐车的槽罐、易拉罐等。另外,3003铝合金在散热器上也有一定的应用。为了扩大3003铝合金在散热器上的应用市场,改善与提高此合金的组织与性能十分必要。本文以3003铝合金为基础,添加不同含量Mg与Si,首先从热处理的角度出发,采用不同的温度和时间,优化铸态合金的组织和性能,然后对其进行轧制及钎焊温度下的退火,实现合金性能的进一步优化,最终找到可以应用于钎焊下的散热器部件的最佳工艺参数。实验结论如下:(1)合金铸态组织由铝基体和晶界处的Al6(Mn,Fe)Si相组成,随Mg和Si含量的增加,晶界处第二相形貌发生显著变化,由细小的网状演变为粗大的网状;同时Mg和Si含量的增加导致合金硬度提高,当合金中Mg2Si含量为0.6wt.%时,合金硬度达到53.94HV。(2)合金单级均匀化热处理结果表明随均匀化温度和时间增加,晶界处第二相数量减少,晶内弥散相数量增多,且在均匀化温度为650℃时,合金发生过烧,最佳的单级均匀化热处理工艺为“640℃/16h”。(3)合金双级均匀化热处理结果表明,在预处理制度为210℃/8h时,与单级均匀化热处理结果比较α-Al(MnFe)Si弥散相数量显著增加,均匀性显著提高;双级均匀化热处理制度为“210℃/8h+640℃/16h”。(4)不同合金双级均匀化结果表明,随Mg2Si含量的增加α-Al(MnFe)Si弥散相数量显著增加,当Mg2Si含量为0.6wt.%时,α-Al(MnFe)Si弥散相数量最多,弥散区面积分数达到72%。(5)在合金H14状态下,随Mg2Si含量提高,合金强度提高,耐蚀性下降,导热性能无明显变化。在钎焊态下,当Mg2Si含量为0.6wt.%时,合金晶粒尺寸最细小,晶粒半径为4.41μm,与无Mg2Si添加的合金比较,抗拉强度提高约13.9%,为127MPa,热导率不减小,耐蚀性提高10.6%。

关键词： 生物油燃料   低温水热预处理   高蛋白藻   氮元素   迁移转化机理  

摘要： 藻类生物质因其具有生长速度快、光合效率高以及吸收水体中N、P营养元素等显著优势被认为是可再生能源未来发展方向之一，由藻制备的生物油被称为第三代生物燃料。水热液化制备生物油可以免去干燥过程，并充分利用藻中各组分，是藻能源化利用的主要方式之一。藻类直接水热液化制备的生物油其N含量较高(4-8％)，而采用“低温预处理+中温液化”分段式工艺可以将藻原料中部分N富集在水相中，进而制备含N量较低的生物油。但藻类低温预处理中N的迁移转化机理尚不清楚，本课题正基于此展开研究。　　本文以硅藻、小球藻和螺旋藻为原料，利用间歇式水热反应釜进行了水热预处理实验，考察了反应温度120-200℃和时间5-60min下的各相产物产率，以及C、N元素分布情况。采用SEM、FT-IR和XPS分析了藻原料和预处理后藻渣的微观形态和化学官能团的变化情况。利用TG-FTIR-MS和PY-GC-MS分析，研究了预处理前后原料和藻渣热化学性质的变化以及与温度的关系，同时得出了最佳预处理温度。　　结果表明，三种藻类的藻渣产率以及C、N在固相的分布量均随温度升高呈现下降、随时间增加先升高而后逐渐平缓的变化趋势。随着预处理温度升高，C、N元素逐渐富集在水相中;同时水相中的脱氨反应也更加剧烈使得NH3的相对含量不断增加。在水热预处理过程中硅藻和螺旋藻的油相产率基本保持不变，而小球藻油相产率则随着温度升高先升高而后保持不变;三种藻类生物油热值在30-36MJ/kg范围之内。灰分在水热预处理过程中具有催化作用，能使藻类细胞快速破裂并显著提升有机质转化速率，同时降低藻渣中的O含量。随着预处理温度升高，三种藻类藻渣中N/C和O/C逐渐降低，其热值随之不断增加，这表明水热预处理是一个原料提质过程。藻类原料中N元素的存在形态仅为蛋白质-N和季胺类-N;经水热预处理后，一部分蛋白质-N转化为吡啶型-N。与原料相比，经水热预处理后藻渣热失重过程中的NH3和HCN的释放均有明显减少，但其快速热解产物中含N杂环类化合的相对含量有所增加。考虑到藻渣产率和能量回收率，最佳的水热预处理温度应在150-180℃。　　进一步选取苯丙氨酸和葡萄糖分别作为蛋白质和糖类的模型化合物，利用毛细石英管反应器，在反应温度150-300℃和时间15-120min下进行了水热反应实验，其产物使用LC-MS和GC-MS进行分析。对它们单独以及混合在水热条件下的转化规律进行了研究，并推测出苯丙氨酸与葡萄糖可能的反应路径。　　结果发现，在150-210℃下，苯丙氨酸和葡萄糖单独水热反应转化率较低，并且随温度升高几乎不变化;当温度超过210℃后，苯丙氨酸和葡萄糖的消耗量大幅增加;在300℃时，两种原料几乎转化完全。苯丙氨酸首先经脱羧反应生成苯乙胺，再发生脱氨反应生成苯乙烯，随着温度继续升高，苯乙烯进一步与水加成反应生成1-苯乙醇和2-苯乙醇。葡萄糖最先脱水生成5-羟甲基糠醛(5-HMF)，随着温度升高，5-HMF进一步脱水生成糠醛和环戊酮等小分子醛、酮和酸类物质。苯丙氨酸与葡萄糖混合的美拉德反应能在温度较低时开始反应，随着温度升高，两种原料的剩余率先快速降低随后保持平缓，在温度较高的条件下，观察到吡嗪类物质生成。最后，得出了苯丙氨酸与葡萄糖二元水热反应可能路径。　　本文的研究得出了最佳的水热预处理温度范围，了解了N元素在水热预处理中的迁移转化，揭示了生物油中含N杂环化合物可能的形成路径，对后续制备低N生物油提供了理论指导。

关键词： 中低温煤焦油沥青   预处理   炭化   煅烧   针状焦  

摘要： 随着石墨电极行业的不断发展,针状焦需求量大幅上升,而国内针状焦大多是以高温煤焦油沥青为原料进行生产,原料来源较为单一。我国低阶煤经热解所副产的中低温煤焦油重质组分—沥青,产量丰富且具备杂原子含量较低等特点。因此,开发以中低温煤焦油沥青为原料制备针状焦技术,不仅能拓宽针状焦制备原料来源,还可为中低温煤焦油重质组分提供更广泛的利用途径,具有重要的意义和价值。本文以>300℃中低温煤焦油沥青为原料,采用溶剂萃取法和催化加氢法对原料进行预处理,考察了不同剂油比、芳烷比和加氢温度等因素对精制沥青QI含量、收率及族组成分布的影响;其次,以原料沥青(CTP)、溶剂萃取精制沥青(RCTP)、催化加氢精制沥青(RCTP)为原料,经过炭化和煅烧工艺,考察原料组成对针状焦结构性能影响;最后,以RCTP为原料,考察炭化和煅烧工艺参数对生焦和针状焦结构性能的影响,优化出较佳工艺。研究结果表明:(1)在溶剂萃取过程中,当溶剂芳烷比1.2:1,剂油比1.6:1,萃取温度80℃,搅拌时间1 h,静置时间10 h,静置温度80℃时,精制沥青收率达60%,QI含量从0.81%降至0.03%,族组成分布调整为正庚烷可溶物(HS)42.483%,正庚烷不溶-甲苯可溶物(HI-TS)54.031%,甲苯不溶-喹啉可溶物(TI-QS)3.45%;在催化加氢过程中,当反应压力9MPa,反应温度360℃时,精制沥青收率达47.526%,QI基本脱除,族组成分布调整为HS 57%,HI-TS 40%,TI-QS 2.8%。两种预处理方法均使精制沥青达到针状焦的制备原料要求(QI<0.1%),并通过元素和红外光谱分析,发现溶剂萃取法更适合作为针状焦预处理工艺。(2)在炭化温度460℃,炭化升温速率1℃/min,体系压力1 MPa,恒温时间800 min,煅烧温度1200℃,煅烧速率5℃/min以及煅烧恒温时间为5 h条件下,得到三种不同针状焦NK-CTP、NK-RCTP和NK-RCTP,其中NK-CTP以较佳的结构性能表明RCTP适宜作为中低温煤焦油沥青基针状焦制备原料。(3)以RCTP1为原料,优化出适合中低温煤焦油沥青基针状焦制备的炭化工艺条件:聚合温度480℃、恒温时间900 min、升温速率0.75℃/min和热聚压力1.5 MPa,且经SEM观察,得到致密度良好的半焦;再经高温煅烧,优化出较佳的煅烧工艺条件:煅烧温度1450℃,恒温时间5 h,25-900℃升温速率为3℃/min,900-1450℃升温速率为5℃/min。并获得真密度为2.143 g·cm,电阻率为578μ?·m的广域流线型有序纤维状煅烧焦产物。