通过圆柱定程干涉法测量了Ar在270~333.15 K,压力至1000 kPa的声学共振频率,修正了热边界层、黏性边界层、声波导管、壳体振动等非理想因素对共振频率测量的影响。通过拟合声学共振频率获得了Ar的第二声速维里系数,实验结果与文献中圆球定程干涉法的测量结果具有较好的一致性。通过第二声速维里系数回归了方阱势能模型的参数,根据回归结果计算了Ar的第二维里系数,在150~450 K范围与标准状态方程的计算偏差小于0.4 cm³·mol^-1。通过圆柱定程干涉法确定的第二维里系数与圆球定程干涉法的精度相当。

基于44种二元含醚类物质混合溶液的运动黏度实验数据,采用ASOG-VISCO黏度模型回归得到了新的基团对O-CH₂,O-CyCH,O-ArCH,O-OH,O-COO,O-CCl₃,O-CCl₄的交互作用参数,所研究溶液体系为醚类与正烷烃、异烷烃、环烷烃、芳香族、醇类、氯仿、四氯化碳和酯类的混合物,黏度计算值与实验值的绝对平均偏差为3.31%。同时,为了验证回归得到的新交互作用参数对醚类混合溶液黏度预测的通用性,对11种其他醚类混合溶液的黏度进行了推算,计算值与实验值的绝对平均偏差为5.95%,可以满足实际工程需要。

采用已有的计算冷量以及损失的公式,对实验室用真空闪蒸制取冰浆系统进行了(火用)分析。利用EES软件,对真空闪蒸法冰浆制备系统中的4个关键环节(冷水冰水混合、真空室内喷雾闪蒸、捕水器内蒸汽凝结成霜、制冷机制备低温盐水)进行计算,得出各个环节(火用)损失以及整个系统的(火用)效率。结果表明:实验用真空室内喷雾闪蒸环节的(火用)效率较高,捕水器内蒸汽凝结成霜的(火用)效率较低,制冷机组制备低温盐水(火用)效率最低,(火用)损最大,导致整个系统的效率相对较低。为了改善真空闪蒸制取冰浆系统的能耗,应对低温盐水制备环节进行优化或采用其他方式替代该环节。

试验研究了超声振荡对冷表面冻结液滴的影响。对施加频率20 kHz的超声振荡作用下冷平板上冻结液滴的脱除现象进行了可视化研究,记录了超声开启瞬间冻结液滴的脱落过程,分析了超声作用瞬间冷平板内部的温度变化规律,探讨了超声振荡瞬间脱除冻结液滴的机理。试验结果表明,超声作用瞬间冻结液滴脱离冷表面,且伴有弹开现象的发生,同时,平板内部出现温度阶跃。分析认为超声机械作用产生的剪切力以及空化作用产生的冲击力的联合作用是冻结液滴瞬间脱除的主要原因。结果表明,超声振荡能够瞬间脱除冷平板表面作为结霜基底的冻结液滴,是一种有效的除霜方法。

目前对于固定床中丝状填充颗粒传热传质特性的认识仍处于初始阶段。为了能够从颗粒尺度的微观层面揭示丝状颗粒与气体、颗粒与颗粒之间的热、质传递机理,建立了一种丝状颗粒传热传质数学模型,之后将离散单元法与计算流体力学相结合,对实验中较难获得的床层局部流动及传递信息进行了数值模拟,并着重分析比较了气流入口温度以及表观气速等关键因素对固定床中丝状颗粒温度和含水率变化的影响规律。通过模拟结果与实验数据的对比,验证了所建模型的可行性。研究结果表明:同一时刻,固定床中颗粒温度大体上是随着床层高度的增加而降低,含水率则是随着床层高度的增加而升高;气流入口温度对于固定床中丝状颗粒平均温度的提升起着主导作用,而颗粒的传质速度则受表观气速的影响更为明显。

采用VOF方法模拟了液滴以相同速度撞击到接触角分别为63°、90°、118°和160°的固体壁面上的形态演变过程。结果表明:固壁的亲憎水性对液滴撞击表面后形态的演化有较大影响,亲水壁面有利于液滴的铺展,在接触角为90°的壁面上液滴部分反弹,而当接触角为160°时,液滴完全反弹;当三相接触线开始回缩时,中心液体的表层部分在惯性力的作用下继续向铺展的液滴边缘聚集,导致近中心处液膜逐渐减薄至断裂,最终形成边缘较厚的液环;同时,液滴最大铺展系数随壁面接触角的增大而减小,达到最大铺展系数的时间也相应缩短。

两相热虹吸换热器在工业领域应用广泛,其制冷剂内侧的传热过程是热虹吸管设计的基础。然而由于沸腾传热和两相流动的复杂性,基于实验的经验传热模型各自差异很大且适用范围有限,给热虹吸管建模时传热模型选取带来了一定的困难。建立了稳态两相热虹吸循环分布式参数模型,利用5篇文献中4种工质共424个热虹吸管传热实验数据点,对热虹吸管中常用的7种传热模型进行比较评价,为模型选取提供参考。结果发现:Kandlikar流动沸腾模型和Rahmatollah拟合的热虹吸管传热模型模拟精度最好,推荐使用;Cooper池沸腾也有较好的精度,说明核态沸腾在热虹吸管传热中占主导地位; Gungor and Winterton、Liu and Winterton等常用的流动沸腾模型模拟精度差别不大,误差尚可接受;Imura池沸腾模型不适用于热虹吸管传热模拟。

针对海水淡化系统的水平管降膜蒸发,建立了二维数值模型,分析了光滑圆管和6种不同截面形状的蛋形管外降膜流动及传热特性。采用VOF方法考察了不同管型对管外液膜分布和传热特性的影响。数值结果表明:蛋形管外液体沿周向流动较圆管稍快,且可获得更均匀更薄的液膜;液膜厚度随半轴比ε增大而减小,随周向先逐渐减小后迅速增加,圆管和蛋形管的液膜最小值分别出现在周向相对坐标0.69和0.70~0.84附近。蛋形管的膜内量纲1温度较圆管的小,其热边界层厚度较薄,具有更好的传热性能。拟合数据得到,ε为2.4的蛋形管具有最好的传热性能,其Nusselt数可达0.32,较圆管的高出12.68%。最后,将数值模拟结果与文献中的数据进行了对比,验证了数值模型的可行性和合理性。

采用商用软件GAMBIT和FLUENT对3种不同螺旋角的螺旋折流板换热器周期性模型进行了三维数值模拟计算分析。计算发现40°角模型的Nusselt数最高而平均协同角最小,结论符合场协同原理。揭示了螺旋折流板换热器内场协同角的分布特征,发现螺旋折流板换热器整场的场协同角分布相当均匀。同时,对螺旋折流板换热器内不同区域的局部换热特征进行了研究,发现中心区域的换热强度随Reynolds数逐渐增强。

在Re=700、攻角α=60°时,利用粒子图像测速技术(PIV)研究了矩形通道内平直和柱面小翼诱发的流动结构,获得涡发生器(VG)后1~3倍弦长距离的速度场和涡量场。结果表明,三角小翼的涡结构主要分布在斜边中心和后缘角区;梯形和矩形小翼的涡结构主要分布在前缘翼梢区域和后缘区域;此外,柱面梯形小翼中心区域的涡结构明显,影响范围最大。随着流动的进行,涡结构强度逐渐减弱,三角小翼仅维持一个主涡向下继续运动;梯形和矩形小翼也仅维持一个主涡和一个后缘角涡的结构。随着斜截角的减小,前缘和中心区域诱发高强度涡结构的能力增强,影响范围也广,而后缘角涡的影响范围较小,且与底部壁面的距离较远。

以双料筒毛细管流变仪和自行研制的黏性耗散测量装置为实验平台,通过对聚甲醛(POM)和聚苯乙烯(PS)两种聚合物熔体在不同剪切速率下,流经长径比相同的直径/当量直径分别为350 μm和500 μm的圆形及矩形截面微通道出口熔体温升的测量,研究了微尺度通道中聚合物熔体流动时的黏性耗散效应及其对熔体流变行为的影响。结果表明,两种截面微通道中的熔体黏性耗散效应均随剪切速率和微道直径/当量直径的增大而明显增强,其中矩形截面微通道中熔体的黏性耗散作用尤为强烈;且在相同实验条件下,结晶性的POM熔体因黏性耗散效应引起的微通道出口熔体温升值,高于非晶性的PS熔体。

提出区域覆盖法,实现了正交结构化网格(DEM网格)与非规则网格(Fluent网格)的快速耦合,通过减少颗粒搜索量的方法,提高计算效率;采用向量法高效、精确定位颗粒在非规则网格内的位置,进而形成基于非规则网格的CFD-DEM数值模拟平台。在宽和高分别为250 mm和800 mm的二维多埋管流化床内对颗粒流动行为进行了数值模拟研究。结果表明:基于区域覆盖法建立的CFD-DEM模型能够模拟具有复杂几何结构流化床内的气固流动行为;多埋管流化床内的颗粒上升流磨损埋管的迎风面,在背风面形成颗粒浓度较低的区域;而颗粒下降流对埋管的影响与上升流的影响相反;多埋管流化床内的颗粒行为可划分为颗粒上升流、颗粒下降流、颗粒循环流和无颗粒区。

高黏度流体混合处于层流状态,存在混沌混合区和隔离区,混沌混合是提高其混合效率的有效方法。为增强高黏度流体的混沌混合,在甘油体系中采用柔性搅拌桨并加入自浮颗粒,实验研究了最大Lyapunov指数(LE_max)随单位体积功耗(P_v)的变化规律。结果表明,只加入固体颗粒对原体系LE_max的影响不大,当P_v=2000 W·m^-3时,使用柔性桨后体系LE_max增加10.29%;柔性桨与固体颗粒协同作用时,可使体系LE_max增加30.86%。在P_v≤2000 W·m^-3时,柔性桨和自浮颗粒协同强化高黏度流体混沌混合的效果最好。

用双电导探针气泡特征参数测量系统实时测定超声场与分散颗粒(活性炭)对鼓泡塔水+CO₂体系气泡Sauter直径和体积传质系数影响的变化规律。实验结果表明:无活性炭颗粒添加时,多频超声场比单频超声场更有利于提高体积传质系数,输入功率为100 W、组合超声频率为20-50-100 kHz时,体积传质系数增幅达40%~64%;加入活性炭颗粒后,体积传质系数随加入活性炭固含量的增大呈现先增大后逐渐减少的趋势,气泡Sauter直径变化规律相反,当体系中活性炭固含量为1.0 kg·m^-3时,传质增强最明显。体积传质系数随加入活性炭粒径的减小呈现增大的趋势。与无活性炭颗粒(d_s=0)比较,活性炭(固含率1.0 kg·m^-3)粒径d_s=38 μm时,液相体积传质系数在扣除吸附传质效果后仍增大1.58倍,同时引入超声场后,当组合超声频率为20-50-100 kHz,超声功率100 W时,液相体积传质系数增大2.02倍,可见超声场和分散颗粒对气液传质有显著的协同强化作用。

通过模拟实验研究了水滴及含4% 氟表面活性剂(AFFF)液滴分别撞击室温和加热枫桦木炭化表面的碰撞动态过程。实验中加热枫桦木表面温度为124.7℃,纯水滴初始直径为(2.4±0.1)mm,含4% AFFF液滴初始直径为(1.8±0.1)mm,液滴滴落高度为15~40 cm。采用Photron Fastcam高速摄影仪记录液滴碰撞的动态过程,拍摄帧数为2000 fps。研究结果表明:水滴撞击枫桦木炭化表面后飞溅液滴数、最大铺展因子都随着水滴撞击速度的增大而增大。纯水滴撞击加热枫桦木炭化表面4 ms后迅速飞溅形成次生液滴,小液滴滚动蒸发聚合成一个大液柱,大液柱起伏多次后形成一个小液柱停留在枫桦木表面。而含4% AFFF液滴撞击受热枫桦木炭化表面时,液滴碰撞后与木材发生良好浸润现象。

提出了一种过冷器耦合的准二级压缩空气源热泵系统,该系统由两个三套管换热器将两个带过冷器的准二级压缩热泵系统耦合成一个系统,其除霜方式为基于热气旁通除霜的系统耦合除霜,解决了热气旁通除霜时室外换热器产生液态制冷剂的蒸发问题,提高了空气源热泵在低温高湿环境下运行的性能;对新系统正常制热工况进行仿真优化,找出低温工况的最佳中间温度及相应补气系数;对最佳中间温度进行关于冷凝温度和蒸发温度二元线性拟合并得到经验拟合公式。

针对湿度(绝对湿度)差驱动下溶液的蒸发冷冻过程进行了分析研究,在热质平衡理论的基础上,考虑溶液表面冰体的形面变化特征,建立了蒸发冷冻过程中溶液表面冰体生长的热力学非稳态模型,分析了不同蒸发冷冻时刻,气-液界面间湿度(绝对湿度)差、气流速度以及气-液界面间质扩散对溶液表面冰体发展分布的影响,研究表明湿度(绝对湿度)差、气流速度和质扩散系数对溶液的蒸发冷冻作用明显。该理论模型及研究结果为强化湿度差驱动下溶液的蒸发冷冻及工程应用提供了理论指导和依据。

通过对自然工质R290与传统工质R22滴状凝结换热特性的对比分析得出,表面过冷度要远大于蒸气饱和温度对直接凝结长大小液滴的最小半径和临界半径的影响,过冷度越大,小液滴半径和临界半径越小,R290的小液滴半径和临界半径与R22的相比相差不大。通过R290与R22制冷工质单个液滴的传热量随着接触角的增加呈现出先增加后减小的变化趋势,存在最大值。通过单个液滴的传热量随着表面过冷度的增加而增大,随着饱和温度的升高而减小,通过R290单个液滴的传热量要明显大于通过R22单个液滴的传热量。通过R290与R22滴状凝结换热表面的热通量随接触角的变化具有最大值,存在最佳的接触角。R290滴状凝结换热的热通量要明显大于R22滴状凝结换热的热通量。

针对换热管内污垢在线清洗的难题,提出了管内插偏重式螺旋轮自动防除垢技术。理论分析了螺旋轮获得的自转动力矩,并通过实验研究其自转特性;进一步对管内插偏重式螺旋轮的对流传热特性进行实验研究,对比分析偏重因素对传热强化性能的影响。结果表明:在一正一反交替连接时螺旋轮获得的自转速度最大,更有利于螺旋轮的旋转;传热温差为7℃时,管内插螺旋轮的总传热系数比内插螺旋线、内插扭带时分别提高22.2%和12%;传热温差为15℃时,内插不同偏重式螺旋轮的总传热系数与光管相比分别提高89%和112%,与内插普通螺旋轮的传热系数相比分别提高12%和25%,但相应的沿程阻力损失随之增加。考虑传热和阻力两方面因素,对上述管内插物的综合性能进行比较,结果显示内插偏重式螺旋轮的综合性能最好。

多元醇热传导系数较低,纤维复合相变材料将纤维材料与多元醇联合起来以改善多元醇的传热特性。FLUENT 数值计算软件用于模拟多元醇二元体系PE/TRIS 的贮热温度场。通过实验验证,模拟时建立的物理模型是可信的。模拟结果显示,插入多元醇的铜纤维可改进多元醇的传热性能,通过铜纤维传递的热量和通过容器壁传递的热量相当。为了进一步提高多元醇的热响应特性,有必要插入与底部加热板平行的铜纤维。

通过氮气吹扫双组分液滴,用激光投影法定性观察由于轻组分向气相扩散导致的Marangoni对流结构,结果表明Marangoni对流以小尺度涡流结构和大尺度对称循环流动的形式出现,其中乙醇-水体系首先出现小尺度涡流结构,涡流不断长大合并;丙酮-水体系则以大尺度对称循环对流结构为主,随后在近界面处形成小尺度涡流结构。采用氮气吹扫乙醇-水及丙酮-水静止悬垂单液滴的方法,通过比较实验测量传质系数与理论预测值,表明液滴近界面处Marangoni对流小尺度涡结构对传质促进作用较小,而液滴内大尺度循环对流结构对传质促进作用大。

CaS和CaSO₄熔点均在1400℃以上,研究发现CaS和CaSO₄混合物在827℃可能存在熔融现象。CaS与CaSO₄是否存在共熔对以CaSO₄为载氧体的反应器的操作条件优化具有重要影响。从物理化学变化及其热效应角度,利用综合热分析仪对氮气气氛下不同摩尔比例均匀混合的CaS、CaSO₄样品进行差热分析(DTA)和热重分析(TG)研究,并对实验残留物进行SEM分析。结果表明,在700~1300℃的常压惰性气氛条件下,没有发现CaS和CaSO₄组成的任意二元混合物存在共熔现象。对由不同比例组成的CaO、CaS、CaSO₄三元混合物进行类似的实验,结果表明,在700~1500℃的常压惰性气氛下,没有明显的证据证明存在三相共熔现象。

研究了碱金属化合物(K₂SO₄)对活性炭(AC)担载五氧化二钒(V₂O₅)组成的V₂O₅/AC催化剂的低温脱硝活性的影响。发现在V₂O₅/AC催化剂表面负载碱金属化合物(K₂SO₄)后其脱硝活性大大降低。用等体积浸渍法制备了V₂O₅/AC催化剂和K_x-V₂/AC(x=0.5,1,2)催化剂。采用5种模型对动力学实验数据进行关联。结果显示,无论V₂O₅/AC催化剂是否负载K₂SO₄,Eley-Rideal模型均比其他模型可更好地描述SCR脱硝反应,碱金属化合物(K₂SO₄)的存在提高了反应活化能,但并不改变反应机理。

在常压釜式反应器中,以乙酸为溶剂,开展了乙酸铵(氨源)与甲醛、乙醛和丙烯醛中的一种或多种反应制备吡啶碱的研究。通过Hückel和Mulliken模型的量子化学和热力学计算,分析了丙烯醛和反应中间体丙烯亚胺的构型和电荷,考察了生成中间体二氢吡啶和产物3-甲基吡啶过程中的静电相互作用、前线分子轨道和能量变化,从而提出了丙烯醛/氨合成3-甲基吡啶的反应机理,并总结了醛/氨反应制吡啶碱反应的一般规律。理论预测的产物组成与实验结果具有良好的一致性。

采用停留光谱法和核磁共振(氢谱)法系统地研究了二氧化碳(aq)、碳酸氢盐与一乙醇胺(MEA)、L-氨基丙醇(2-AP)、1-氨基-2-丙醇(1-AP)、N-甲基正丙胺(IBA)、3-氨基丙醇(3-AP)、二乙醇胺(DEA)、吗啉(MORP)、哌啶(PIPD)和4-哌啶甲醇(4-PIPDM)在水溶液中25℃下的反应动力学,阐明其反应机理,给出二氧化碳、碳酸氢盐与有机胺的反应速率常数、氨基甲酸盐质子化常数和氨基甲酸盐的稳定常数。研究发现:二氧化碳与伯胺和仲胺的反应速率常数与其氨基甲酸盐的稳定常数具有线性关系。发现氨基甲酸盐稳定常数代表液态有机胺(氨)分子的空间位阻效应、溶剂化效应和电子效应的协同作用,它对于设计新型液态有机胺分子具有重要理论指导作用。

采用密度泛函理论对甲醇、乙醛和丙酮3种VOCs气体在MOF-5中的吸附机理进行了系统的理论研究,结果表明:3种气体分子在MOF-5中的吸附位置主要有4种,分别为大胞腔中的金属簇Zn₄O、苯环BDC位置和小胞腔中的金属簇Zn₄O、苯环BDC位置,其中在金属簇Zn₄O位置吸附能皆为最大。对比甲醇、乙醛和丙酮的结构特性和在MOF-5中的吸附能,结果预测:在有机配体苯环中引入吸电子基团有利于甲醇这类含有羟基基团的有机分子在MOF-5上的吸附,而引入给电子基团或更多含氧官能团,则有利于增强乙醛和丙酮这类含有羰基基团的有机分子与MOF-5的吸附作用。

通过测定吸附量、吸附层厚度和傅里叶红外光谱研究聚羧酸盐分散剂Tersperse 2700在农药吡虫啉颗粒表面的吸附热力学、动力学、吸附作用力和吸附形态。热力学和动力学研究结果表明:吸附等温线符合Langmuir模型,随温度升高Langmuir常数和饱和吸附量明显降低,由ΔG_ad<0、ΔH_ad<0、ΔS_ad>0可知该吸附为自发、放热、熵增过程,结合吸附层厚度随温度升高而降低的现象可认为高温不利于该吸附进行;吸附动力学符合Lagergren方程,半饱和吸附时间随温度升高而降低表明该吸附速率随温度升高而增加,该吸附过程的表观活化能E_a为12.62 kJ·mol^-1,表明该吸附为物理吸附。吸附作用力和吸附形态研究结果表明:分散剂2700在吡虫啉颗粒表面的吸附作用力以范德华力为主;吸附形态为单层多点式吸附,通过建立假设吸附模型认为分散剂2700以空间位阻效应和静电斥力效应共同维持在吡虫啉颗粒表面的吸附稳定性。

高纯度辣椒碱在医药、食品等领域有着很大的市场需求。以干辣椒为提取原料,采用多元价值取向模型对现有溶剂法、超临界萃取、溶剂-超临界耦合及溶剂-离子交换耦合4种提取高纯辣椒碱工艺进行了综合评价,评估结果表明溶剂法耦合离子交换法工艺明显优于其他工艺路线,其综合优度为0.8049。在此基础上对最佳的溶剂-离子交换耦合工艺开展了实验研究,得出最优提取工艺参数为:上柱浓度331.4 mg·L^-1,速度18.8 ml·min^-1,pH值5.0,温度为室温,并且得出上柱纯化溶液浓度、流速等相关参数值及作用。制得的产品辣椒碱纯度高达98.42%。

维生素C生产的前体2-KGA是巨大芽孢杆菌和普通生酮古龙酸菌混合发酵的产物。利用先前建立的2-KGA混菌发酵动力学模型对背景厂80个批次的实测数据进行分析,结果表明该模型能够很好地符合工业生产的实际情况。在模型参数灵敏度分析的基础上固定了部分模型参数,并选取具有代表性的3个罐批(劣等、普通、优势),利用移动数据窗口技术和滚动参数辨识方法成功地进行了2-KGA浓度和底物浓度的超前4 h和8 h拟在线预报,预报误差均在5%以内。同时还比较了固定长度时间窗口和变长度时间窗口的预报结果,并根据现场实际数据特点分析了二者的优劣。

选择合适的被控变量可对过程进行实时优化(RTO),但现有方法在设计阶段确定被控变量后,不允许对其进行在线调整,导致了RTO效果的局限性。针对这一问题,提出了一种基于被控变量在线建模的方法,使用局部建模技术在线寻找相似样本并建立一阶最优性必要条件(NCO)的估计模型,将其作为被控变量更新控制回路,在反馈控制作用下达到更好的RTO效果。对一个蒸发过程的研究表明,此方法能够通过对NCO的在线准确建模,增加生产过程的经济效益。

水电联产不仅能缓解淡水资源不足的问题,而且可有效降低能耗和淡化成本。建立了水电联产系统数学模型,将优化设计描述为一个混合整数非线性规划(MINLP)问题,并采用混合编码的遗传算法进行求解,结果表明,以水定电模式下水电联产系统最优操作模式为发电、多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)三者的集成,且MSF和RO的产水比存在最优值,发电采用背压式蒸汽轮机。随着淡水需求量的增加,联产系统的淡水成本逐渐降低,MSF与RO的产水比呈现出逐渐降低的趋势。

考虑到一氧化碳(CO)助燃剂作为调控系统CO燃烧状况的操作手段会影响催化裂化装置的多稳态,在已有的烧焦罐式高效再生催化裂化装置反应-再生系统动态机理模型的基础上,扩展了再生器内CO燃烧的机理模型,并将CO助燃剂的添加量与再生器内CO的燃烧状态进行定量的关联。在对再生器进行热量衡算的基础上,绘制出再生器的放出-移出热量曲线,确定了系统的3个稳态操作点,并根据放热反应器稳态热稳定性斜率条件分析了稳态点的热稳定性。针对炼厂CO助燃剂添加量设计较为保守的问题,分析了减少助燃剂添加量对系统操作的影响,指出CO助燃剂的添加量会影响到系统两个高温稳态点之间的操作空间从而影响到装置控制系统设计的苛刻度。

针对多模型预测控制的模型切换问题,提出了一种基于工况判断的多模型切换方法,利用工业过程中的可测变量综合反映系统的动态特性,根据动态特性的变化进行多模型切换。首先利用高斯混合模型(GMM)将历史数据划分为若干个工况,然后利用不同工况下的历史数据建立负荷向量矩阵和预测模型,最后根据主元模型的平方预报误差(SPE)选择预测模型。以乙烯裂解炉的反应管出口温度(COT)的控制为例进行仿真,仿真结果表明:提出的方法实现了多个反应管出口温度的稳定均衡控制,当系统的工况发生改变时,通过不同主元模型的SPE统计量的比较,可以很容易地找到匹配的工况,并切换为相应的预测模型,解决了当系统动态特性发生改变时,预测模型切换滞后的问题。

界面活性分子在油水界面的吸附将改变其界面性质,如界面张力、界面流变性质,从而影响乳状液体系的稳定。通过吸附模型较为准确地描述活性分子在界面上的吸附行为,是定量描述油水界面性质的有效方法之一。以Span80为界面活性物质,模拟油、去离子水为实验介质,研究了低于及超过临界胶束浓度(实验中确定为0.45 mmol·L^-1)下界面张力及界面扩张模量的影响特性,表现为界面扩张模量随Span浓度的增加而先增大后减小的趋势。将描述纯扩散弛豫的Lucassen-van den Tempel模型,同Langmuir、Frumkin、reorientation和rigorous reorientation(严格重排)吸附模型相结合,用于预测含活性分子油水界面张力及扩张流变的性质;结果表明,结合严格重排吸附模型能够准确地预测油水界面张力,界面扩张模量、相角、弹性和黏性模量随浓度、频率的变化趋势。

以1,3-二溴金刚烷为起始原料,首先在Lewis酸催化作用下与苯酚发生傅-克烷基化反应生成1,3-二(4-羟苯基)金刚烷(DPAD);DPAD再经Williamson缩合反应和中和反应合成了新型金刚烷基Bola型表面活性剂1,3-二(4-(2-乙氧基磺酸钠)-苯基)金刚烷。采用IR、¹H NMR和元素分析等手段确定了各中间物及产物的结构,测试了1,3-二(4-(2-乙氧基磺酸钠)-苯基)金刚烷的表面活性。考察了关键反应步骤(Williamson缩合反应)溶剂、卤代磺烷基化试剂、反应温度、反应时间和物料比对产物收率的影响。在优化的反应条件下,1,3-二(4-(2-乙氧基磺酸钠)-苯基)金刚烷的总收率可达72%。

采用电化学阻抗谱研究了聚天门冬氨酸酯聚脲涂层在湿热环境作用下的失效行为,采用SEM研究了聚天门冬氨酸酯聚脲涂层失效前后表面形貌的变化。电化学研究结果表明:涂层湿热失效过程分为3个主要阶段:前期电解质在涂层中的渗透、中期基体金属腐蚀发生起始的过渡、后期基体金属的腐蚀扩展并导致涂层的失效。湿热试验中,涂层孔隙率和涂层吸水率均呈3个阶段变化,即快速增长阶段、缓慢增长阶段和稳定阶段,很好地验证了PAEP涂层湿热失效的3个过程。表面形貌研究发现,湿热试验4572 h后,涂层表面粗糙度增加,出现了裂缝等缺陷,表明涂层已经失去防护作用。

应用承重撞击器(DGI)采样系统在南昌某电厂2^#锅炉电除尘器前进行颗粒物采集,并同时采集了原煤样和底灰样。对飞灰的质量粒径分布、底灰和飞灰中次量与痕量元素的分布特性进行了分析。结果表明PM_1.0和PM_2.5质量分别占PM₁₀质量的16.0%~17.4%和46.9%~50.6%;Na、Mg、P、S主要富集在亚微米颗粒物中,Al、Si、Ca、Ti、Fe、K主要富集在超微米颗粒物中;随着颗粒物粒径的减小,As、Cd、Cr、Pb的浓度逐渐增大,且在亚微米颗粒物中的增幅大于超微米颗粒物,Mn在各级颗粒物中浓度相近;As、Cd、Cr、Pb大量富集于亚微米颗粒物之上,Mn在各级颗粒物中富集特性无明显差异,且各痕量元素挥发特性存在以下规律:As>Cd>Cr>Pb>Mn;文中给出了无控制条件下痕量元素的排放因子,PM_1.0中各元素排放比例存在以下规律:As>Cd>Cr>Pb>Mn。

以枯草芽孢杆菌(ATCC6633)作为难灭活微生物的代表,研究了氯对水体中芽孢的灭活效果,考察了氯浓度、作用时间、反应体系pH值、温度以及芽孢初始浓度等因素的影响。结果表明,氯对芽孢的灭活过程可分为延滞期和灭活期;初始氯浓度在2.06~10.30 mg·L^-1,反应时间0~166 min,pH值6~9,温度1~30℃,初始芽孢浓度10²~10¹² cfu·ml^-1范围内,消毒剂浓度和反应时间共同影响着氯对芽孢的灭活效果,提高消毒剂投量或延长消毒反应时间,均可提高灭活率;酸性条件下氯灭活芽孢的能力强于碱性条件下;随着温度的上升,氯对芽孢的灭活能力增强;芽孢的初始浓度对氯灭活芽孢的效能影响不大。初始氯投量为8.30 mg·L^-1,pH=7,芽孢初始浓度10⁶ cfu·ml^-1,温度分别为5℃和25℃下,枯草芽孢杆菌对氯消毒剂的抗性强于炭疽芽孢杆菌。

通过添加助剂NaCl在微波下对天然沸石进行加热制备环境材料,研究了微波后沸石对再生水中氨氮的去除效果。研究发现,助剂预处理可以大大提高微波沸石的脱氮效果。在沸石与NaCl溶液固液比1:50,NaCl溶液浓度4%,343 W的微波功率加热4 min的条件下,微波沸石环境材料对氨氮的去除效果最好,最佳去除率可达99.70%;单独进行343 W、4 min的微波加热沸石对氨氮的去除率为76.46%;相对于天然沸石,上述两种微波沸石对氨氮去除率分别提高了39%、15.76%。通过SEM、EDS、XRD等表征手段对微波前后的沸石分析发现,在微波加热过程中助剂氯化钠的加入使沸石颗粒表面更加松散,出现了更多的孔道,同时天然沸石Ca、Mg、P、S峰消失,主衍射峰强度有所减弱,出现了部分非晶化特征。

以吉林某化纤集团公司污水处理车间腈纶废水为对象,通过平行对比试验考察了Fe⁰对SBBR反应器处理腈纶废水性能的影响。结果表明:(1)添加Fe⁰可提高SBBR反应器的启动速率;(2)在反应器进入稳定运行阶段后,添加Fe⁰的2^#反应器与对照组1^#反应器的COD_Cr平均去除率分别为70.7%和60.5%,NH₃-N平均去除率分别为60.6%和13.5%,外加Fe⁰的SBBR反应器COD_Cr与NH₃-N平均去除率分别提高了10.2%和47.1%;(3)添加Fe⁰的2^#反应器的MLSS与MLVSS分别是对照组1^#反应器的1.60倍和1.35倍。同时,添加Fe⁰更有利于异养型硝化菌——产碱杆菌属的生长,从而大大提高了反应器NH₃-N的去除率。

以膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)中活性污泥为研究对象,考察了溶解性微生物代谢产物(soluble microbial product,SMP)的形成及降解机制,并探讨了SMP对膜过滤的影响。实验结果表明,在基质存在时反应器内的SMP主要以基质利用相关型产物(utilization associated products,UAP)为主;当基质耗尽后,生物生长相关型产物(biomass associated product,BAP)浓度增加;内源呼吸过程中BAP的产出主要来源于松散胞外聚合物(loosely bound EPS,LB)的水解;通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测表明,UAP主要由多聚糖和蛋白质组成,而BAP主要是多聚糖和腐殖酸;与UAP相比,膜对BAP截留效果较好,最佳的水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)时MBR出水同时包含UAP及BAP,BAP浓度与膜过滤阻力呈显著正相关。

研究了聚氯乙烯(PVC)裂解反应过程中的形貌学特征,利用高清红外摄像头记录PVC从常温升至500℃的裂解反应进程中的图像序列,并借助Image Pro Plus(v6.3)数字图像处理软件进行数字化处理,得到了能够表征反应进程的形貌学特征参数量化值:即考察区域(ROI)的总像素面积(PA)和泡率(BR)。同时研究了初始形态和杂质对该两项参数的影响。结果表明,PVC的裂解过程分为4个阶段:熔化,第一裂解段,准稳定段和第二裂解段。BR能够准确反映各阶段及反应快慢,PA则可以作为PVC脱氯结束的关键形貌信号。PVC初始形态对形貌学参数的影响仅体现在熔化段,杂质的引入促进了PVC的裂解,使得各形貌参数变化所对应的特征温度提前,BR峰值变大。研究得到的PVC裂解形貌学信息可为含PVC塑料预脱氯处理过程控制及裂解器的优化提供指导。

厌氧氨氧化的发现使开发低能耗城市污水处理技术成为可能,可通过生物吸附实现污水能源与资源的回收。强化除磷系统污泥龄(SRT)仅为2 d,系统抗冲击性强,污泥沉降性良好,污泥体积指数(SVI)低于50,可为自养脱氮系统提供稳定的进水,但系统污泥碳含量仅为37%。将反应器内好氧水力停留时间(HRT)降至 40 min后,实现有机物去除序批式反应器(SBR)的稳定运行,厌氧段COD去除率占总COD去除率的93.8%,这表明系统对有机物的去除主要为生物吸附作用,同时污泥碳含量提升至48%。由于异养菌对有机物的消耗利用与除磷菌的吸磷过程同时进行,若试验废水C/P比较低,可降低系统水力停留时间、提升碳的回收率并辅助少量的化学除磷手段,对系统厌氧搅拌时间、曝气时间及污泥龄进行优化,从而实现C与P的高效回收。

根据微阵列结构制品熔体的充填特性,设计直径为500 μm的微圆柱阵列结构制品模型,并加工注射成型模具,对微圆柱结构制品熔体的充填规律进行实验和模拟研究。结果表明:微结构制品熔体的充填过程和流动前沿形态的实验结果与模拟分析虽然在趋势上比较一致,但在微圆柱成型过程中,流动前沿的形成过程和充填高度的模拟变化规律与实验结果有一定偏差;实验还发现,前期充填阶段对微圆柱成型的贡献较小,微圆柱内流动前沿的形成受到熔体流动速度、微圆柱模壁、熔体流动惯性影响较大,熔体流经微圆柱结构时产生向上的流动涡流,流动前沿形状呈偏心椭球冠状并逐渐发展成球冠状。

以燃烧法制备氧化锌并以其为包裹对象用沉淀法合成ZnO/CeO₂复合氧化物,采用XRD、SEM 、IR、TG-DTA、UV-Vis、TEM对样品进行表征,结果表明氧化铈以包覆形式与氧化锌形成复合氧化物。用改性剂对复合氧化物进行改性研究,以亲油化度考察改性剂的类型、改性剂的用量、改性温度、pH值对改性效果的影响。实验结果表明:当选用硬脂酸钠为改性剂且用量为ZnO/CeO₂的4%,改性温度为60℃,pH值为7时,样品粒径明显变小,分散性变好,亲油化度明显提高,可获得最佳改性效果。

以曙红、石墨氧化物与二氧化钛(P25)为原料,利用水热法制备曙红敏化的二氧化钛-石墨烯杂化材料。通过X射线光电子能谱(XPS)考察了石墨氧化物(GO)以及染料敏化二氧化钛石墨烯杂化材料(T-G-EY)的C1s信号的变化,水热过程使石墨烯含氧官能团含量大幅度减少,透射电镜照片清晰地显示二氧化钛纳米颗粒均匀分散在石墨烯片层上。紫外-可见漫反射光谱(DRS)分析发现复合材料的带隙变窄,从P25的3.25 eV降低到2.75 eV,吸光范围明显向可见光区拓展,并存在曙红的特征吸收峰。从荧光光谱上明显看出复合材料发生了荧光猝灭现象,确认是石墨烯与二氧化钛之间及曙红与石墨烯之间存在一定的相互作用。T-G-EY在500 W氙灯照射下光解水制氢气的效率比P25提高了10.2倍。