开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、文献综述
化石燃料燃烧产生的CO2是主要的温室气体之一,化学链燃烧技术(CLC)不仅能够低消耗进行内分离CO2,也是制备H2及其他工业合成气的重要手段,其中载氧体决定氧和热量的传递效率,是实现高纯CO2富集的关键。较高的机械强度的载氧体有利于CLC系统长时间稳定运行,因此制备价格低廉、反应性能较高的载氧体是实现CLC系统规模化应用的必要前提[9] 。
中药渣作为一类非常重要的生物质,对其进行充分的资源化利用,不仅能够有效延长中药产业链,提高经济效益,还能够有效解决中药制药企业长期以来因药渣处理不当而导致的环保问题[1] 。将化学链气化技术应用在废弃中药渣的气化具有良好的应用前景。刘阳[11] 基于化学链气化技术对中药渣进行气化,可以提供中药渣无害化的处理方式,对中药渣提出了另一种资源利用的方法,同时制取富氢合成气,使废料重新拥有经济价值。
(一)载氧体研究现状
载氧体从来源上可分为人工合成、天然材料和固体废物三类,人工合成类载氧体大多由纯试剂制备,成本较高。因此,价格便宜的天然材料和固体废物逐渐被研究用来当作氧载体。铁基氧载体由于具有环境友好、价格低廉、熔点高等优势而被广泛应用于各种化学链技术[4] [5] 。
为了进一步降低成本,天然铁矿石被作为铁基氧载体广泛应用于各种化学链技术中[10] 。但是,天然铁矿石具有反应活性低、循环稳定性能较差、氧载体颗粒在多次循环以后机械强度变小等缺点,限制铁矿石氧载体的应用。因此,提高铁矿石的反应性能成为发展铁矿石氧载体的关键。目前,常用的方法为向铁矿石中添加碱金属、碱土金属氧化物或过渡金属氧化物等[3] ,使得煤在燃料反应器中的气化过程得到催化,从而提高煤的气化速率,使整体反应速率得到提高。胡晓宇[12] 等用生物质草木灰中的K元素对天然贫铁矿载氧体进行改性,改性后的载氧体的还原反应活性得到提高,且没有出现烧结团聚现象。
(二)电气石研究现状
电气石是一种具有独特物理及化学特性的天然硅酸盐矿物材料,主要化学成分为SiO2、FeO、Fe2O3、B2O3、Al2O3、Na2O、MgO、Li2O、MnO2等[7] 。电气石具有较高的机械化学稳定性,可重复利用率高,且作为一种环境矿物材料不会对环境造成污染,备受关注。现已研发出许多与电气石相关的产品,广泛应用于纺织、陶瓷、光催化、污水处理、医疗保健、环境保护,建材等诸多领域[6] 。
各研究应用中,在发挥电气石的功能特性及改善产品和环境上做了大量有意义的工作,但尚有有待于开发的应用空间。由于电气石属非可再生资源,电气石的开发与利用效率还有待进一步提高。应通过对电气石进行修饰、改性等方式,扩展电气石的应用范围。并且,我国的电气石矿源非常丰富,因此我国应充分利用电气石资源,对电气石的性质和功能进行充分的研究和开发[8] 。
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