干凝胶法是我国目前制备惯性约束聚变(ICF)靶用空心玻璃微球(HGM)的主要方法,其制备的HGM可在较宽的范围内满足ICF物理实验的要求。从干凝胶粒子/微球的溶胶-凝胶法制备技术和HGM的炉内成球原理出发,系统综述了近三十年来ICF靶用HGM干凝胶法制备技术研究的相关报道,分析总结了干凝胶法制备技术在HGM成分设计、元素掺杂、直径及球形度、壁厚及均匀性、耐压强度、渗透性能、表面粗糙度、性能一致性等方面的技术现状及难点,对干凝胶法制备HGM技术的瓶颈性问题及可能的解决方案进行了讨论。

玉米醇溶蛋白(Zein)是一种天然可食性植物大分子,具有可再生性、无毒性、两亲性及良好的生物相容性和生物可降解性,可通过自组装形成微球或纳米粒。近年来,Zein用作药物输送系统(drug delivery system,DDS)载体材料成为研究热点,可通过Zein的自组装特性将药物包载在其内部获得Zein-DDS微粒。本文简述了Zein的特性及其作为DDS载体的优势,总结了Zein-DDS的制备方法、性能及Zein的修饰改性研究进展,指出Zein具有较强的疏水性和抗胃酸分解特性,Zein-DDS可有效地提高药物稳定性、延缓药物释放及增强药物靶向性。因此,Zein用作DDS的载体具有广阔的应用前景,今后的研究工作将会在拓宽研究领域、改进制备方法及Zein的修饰改性等方面展开。

使用两个热力学模型NRTL-SAC和COSMO-RS预测胆甾醇和链甾醇在混合溶剂中的溶解度,并以实验数据为计算基准,通过平均相对偏差(ARD)评价模型的预测效果。为填补溶解度数据空白,采用静态法结合高效液相色谱法(HPLC)测定了298.2 K下两种甾醇分别随混合溶剂组成变化的溶解度。NRTL-SAC对两种甾醇的溶解度预测在满意范围,最大ARD为50.58%。COSMO-RS预测结果非常不理想。通过改进,输入一个298.2 K时的实验值预测同一混合溶剂组成下随温度变化的溶解度,结果预测值与实验值吻合得较好,胆甾醇和链甾醇在(正己烷+乙醇)混合溶剂中,总的ARD分别从80.57%和82.30%降为12.77%和21.32%。上述结果表明,只需少量实验数据的NRTL-SAC和只需一个实验数据的COSMO-RS(ref)可用于两种甾醇溶解度的预测,为工业分离纯化过程中的溶剂快速筛选提供重要的理论依据。

采用声发射技术,结合频域和时域分析手段,研究了池内水沸腾过程中声信号变化与沸腾状态转变的对应关系。结果表明,当过热度为5℃时,沸腾由自然对流状态转变为核态沸腾状态,此时声信号能量、标准偏差和平均绝对偏差值均达到极值点;当过热度为30℃时,沸腾由核态沸腾状态转变为过渡沸腾状态,此时声信号能量、标准偏差和平均绝对偏差值开始出现剧烈的波动。与此同时,随过热度的增加,沸腾过程中声信号主频出现两次明显的阶跃性下降,分别对应于沸腾状态转变为核态沸腾和过渡沸腾。因此,声信号主频的阶跃性变化可作为沸腾状态转变的判据。与该领域的其他工作相比,不仅考察了自然对流状态和核态沸腾状态,还考察了核态沸腾向过渡沸腾的转变过程,同时提出了沸腾状态转变的判据。与传统方法相比,该法相对简单准确,具有灵敏度高、非侵入式、实时在线的优点。

固体颗粒广泛应用于化学化工、能源、食品、制药、采矿等行业。在工业过程中,颗粒与壁面摩擦产生静电对安全生产带来很多问题,如引起颗粒结团、堵塞、火星和爆炸等危害,然而静电产生的机理还有很多未知,如颗粒形体因素影响静电发生的机理尚不清楚。本工作目的是研究颗粒形体因素对因颗粒面摩擦产生静电的影响机理。实验选用颗粒材料为PVC,平均尺寸为2.0～5.0 mm,分别以三角形面和梯形面作为摩擦面,采用直接测量的方法获得单个颗粒产生的静电。实验证明,无论是一次摩擦产生的静电,还是多次摩擦产生的饱和静电,颗粒的形体因素如前冲角、长宽比、面积以及不同的滑行方向和环境湿度都会明显影响静电的产生。

在碳酸盐岩油藏酸化中,近井筒附近的温度场对酸化效果影响很大。通过一种双重尺度模型对这一问题进行了研究,模型考虑了孔隙中的对流传质、传热和液固表面的酸岩反应。结果表明:与实验室常温条件相比,地层高温条件下的酸岩反应速率增快,形成主蚓孔的注酸速度增大(Damköhler数减小),且当注酸速度较大时,突破体积明显下降;当模拟区与外界不发生热交换时(绝热边界),由反应放出的热量使得模拟区的温度上升,造成突破体积比等温边界时的小;若酸液在井筒中不与地层发生热交换,则注酸速度较低时不同地层温度的突破体积几乎没有差别;反之,注酸速度较低时突破体积随着地层温度的上升而增加。

气液两相混输流动中,由于段塞流与其他流型均有联系,从段塞流出发建立模型可以使不同流型下的计算模型得到统一。基于段塞流建立气液两相流动量方程和连续性方程,完善模型对气泡和液滴夹带的处理。建立模型的闭合关系式,对关键参数(壁面及气液相间水力摩阻系数、液塞平移速度、平均液塞长度)的计算闭合关系式进行优选,得到适用于模型的闭合关系式,同时,对液滴和气泡的夹带给出夹带条件及相关参数计算式,最终建立基于段塞流的通用气液两相流模型。使用3组不同来源的实验数据验证了模型计算压降和持液率的准确性,实验数据分别来自中国石油大学(华东)、大庆油田实验基地的气液两相流实验以及国外研究人员的实验研究,包含各个气液流型。模型具有较高的计算精度,优于未经关系式完善和优化的原始模型,大部分压降及持液率参数的计算误差在±15%以内。

毛细泵回路(CPL)热管具有传热能力高、控温能力强等优点,可以实现小温差、长距离、无附加动力的热量传输,在航天器热控系统和电子器件冷却方面具有广泛的应用。利用自行设计的多蒸发器CPL系统,通过反重力布置时多蒸发器CPL的启动运行实验,分析了多蒸发器CPL的启动工作特性和稳定运行时的热管热阻。结果表明,多蒸发器CPL在反重力布置时具有良好的启动特性,多蒸发器共同工作时,运行稳定、温度分布均匀,可适应多种工况的要求。

利用泡沫金属多孔结构的吸附性能,以八水氢氧化钡为相变材料,泡沫铜为基体,制备了结晶水合盐/泡沫金属复合相变材料。采用差示扫描量热法测定了八水氢氧化钡的热循环性能,随着热循环次数的增加,相变材料的相变温度基本不变,相变潜热略有减少,八水氢氧化钡具有较好的热稳定性。搭建了相变储能实验台,实验分析了3组不同实验方案,结果表明,填充泡沫铜不仅增强了相变材料的传热速率,而且有效地降低了八水氢氧化钡的过冷度。当泡沫金属使用较大孔密度后,结晶水合盐的过冷问题得到了比较明显的改善。

将平滑Wigner三谱切片理论应用到混沌序列(Lorenz)、分形序列(Conway)和周期序列(Sin),检验了抗噪、抑制交叉性和能量集中性能力。结果表明:平滑Wigner三谱切片方法在这三方面性能上具有明显的优势,可以应用到现场采集到的波动信号上。在此基础上,对水力直径为1.15 mm的矩形小通道内氮气-水两相流型的差压信号进行了研究。通过对流型差压信号平滑Wigner三谱切片、等高线以及二次切片的分析揭示了不同流型的演化规律,同时也为其他不同介质的多相流动特性分析与流型辨识提供了一个新的思路。

当含活性剂液膜厚度小于100 nm时,分子间力表现出的分离压或结合压效应将对其演化特征及去润湿特性产生重要影响。针对可溶性活性剂液滴的铺展历程,采用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂表面浓度和内部浓度的演化模型,模拟了正负体系中受分离压或结合压影响的液滴演化过程。结果表明,分离压可促进正体系下的液滴稳定铺展,并抑制去润湿现象的发生;而负体系下,分离压则加剧不稳定性,并改变Marangoni负效应对液滴演化的影响。正体系下液滴受结合压作用呈现不稳定特征,在极短时间内发生破断;结合压对负体系下的液滴演化影响与分离压作用相似,具有促进液滴不稳定演化的作用。

根据乙烯装置中的用冷需求,将乙烯装置的深冷分离过程分为变温冷却过程和定温冷凝过程,变温冷却过程指的是裂解气的预冷过程,定温冷凝过程指的是乙烯装置中各塔塔顶冷凝器中的换热;分析了乙烯-丙烯复叠制冷系统的换热集成曲线,可知在裂解气的预冷阶段,冷热物流换热温差大。提出一种组合制冷系统,它集成了纯工质复叠制冷和混合冷剂制冷,其中的多元混合冷剂制冷系统为乙烯深冷分离的变温换热过程提供冷量。并用Aspen Plus软件对混合冷剂系统进行建模,使用遗传算法优化,优化结果表明在替代原制冷系统6895.5 kW冷量负荷的情况下,功耗降低521.6 kW,节能14.7%。

将R410A为工质的单机双级滚动活塞压缩机闪发器系统用于房间空调器,能有效地降低排气温度、提升制冷/制热能力,具有显著的节能效果。通过对单机双级滚动活塞压缩机闪发器热泵系统的分析计算,得出压缩机适宜的高低压腔容积比为4/5。对研制出的样机进行了实验研究,结果表明,在蒸发温度为5℃,冷凝温度为35～45℃的工况下,制冷COP_r最高可达3.81,排气温度低于91℃;蒸发温度为-5～-10℃,冷凝温度为40℃时,制热COP_h最高可达3.38,排气温度低于111℃。

基于文献中提出的针对常规管中气液两相流分层流稳定性的分析,考虑管壁入流对流型的影响,通过公式推导和分析得出了水平管中气液两相变质量流流型从分层流向非分层流转变的准则。通过室内实验研究和预测计算,分析了3种不同的流型转变准则中多个入流流量下管壁入流对流型转变的影响。研究结果表明,实际水平井筒的单位入流流量通常较小,对本地管道单元流型预测的影响可以忽略不计,但是通过不断累积,使得下游管道中流动参数发生变化,从而影响了下游管道单元中气液流动的流型。因此水平孔缝管中气液两相变质量流的流型判别可以采用常规管流型判别准则,但要分段进行。

氨碳化产物控制是固废硫酸钙低温转化实现硫资源综合利用的关键。采用Aspen plus软件对氨碳化过程进行模拟与分析发现,温度在273.15～338.15 K范围内,温度升高,碳酸根向碳酸氢根转化;0.01～0.13 MPa压力范围内,压力增大,碳酸氢根向碳酸根转化,压力高于0.13 MPa,压力对氨碳化过程无影响;氨摩尔分数小于0.04时,碳酸氢根含量接近1;氨摩尔分数为0.1～0.15,溶液中阴离子主要为碳酸根;氨摩尔分数大于0.15,氨浓度增大对溶液体系碳酸根和碳酸氢根组分无影响;氨碳比为2.2～2.8,溶液中阴离子主要为碳酸根;氨碳比大于2.8,溶液中90%(mol)以上为碳酸氢铵。在此基础上,分别给出了温度-氨浓度、温度-氨碳比条件控制下生产高含量碳酸氢铵和碳酸铵的工艺条件。

选用六甲基二硅氧烷(MM)和高含氢硅油(D^H)为原料,强酸型离子交换树脂作催化剂,采用响应面优化法对1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MD^HM)的合成工艺进行优化。在单因素实验的基础上,依次采用Plackett-Burman设计,最陡爬坡实验及Box-Behnken设计法进行工艺优化,以MD^HM的质量分数为响应值作响应面,然后进行回归分析。实验结果表明,MD^HM的最佳合成条件为:反应物质量比为m(D^H):m(MM)=1:13.45,反应温度为62.5℃,催化剂用量为7.09%。在反应时间10 h的条件下,产物中MD^HM的质量分数为40.62%,与模型预测值基本相符。通过研究温度对反应动力学的影响,进一步验证了所取温度和时间的合理性。

低温固态胺吸收剂分离CO₂是一种非常有潜力的CO₂分离技术,利用双流化床反应器实现连续高效CO₂分离是此技术走向应用的关键。以商业硅胶颗粒为载体,以聚乙烯亚胺(PEI)为活性成分,通过浸渍法制备固态胺吸收剂,采用双流化床作为反应器,连续分离气体中的CO₂。实验结果表明,所采用的双流化床反应器能够实现两反应器间固态胺颗粒的连续稳定循环,长期连续分离CO₂的效率为84.4%;吸收反应器通入约1%的水蒸气后,捕集效率提高到约97%。

合成了6种咪唑型离子液体[C_3—8mim]Br/FeCl₃,采用红外光谱和拉曼光谱对其进行表征,并考察了离子液体对二苯并噻吩的萃取脱除效果。结果发现,[C₃mim]Br/FeCl₃的萃取脱硫效果最佳,升高温度和增大剂油比均有利于脱硫率的提高,剂油比1:1(体积比)时,萃取时间达到12 min就可使脱硫率高达92%。且萃取反应完成后,离子液体不做处理继续重复使用,重复使用5次,脱硫率可以达到60%。

对一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器(WSA)的传质机理进行了研究。分别采用化学吸收法(CO₂-空气-NaOH体系)和物理吸收法(CO₂-空气-H₂O体系)测定了不同进口气速、不同液体喷射速度下的有效相界面积a和液膜传质系数k_L,并由此得到体积传质系数k_La。结果表明,由于WSA中气液间的强交互作用,a、k_L以及k_La均随进口气速和液体喷射速度增大而增大。采用量纲分析法对实验数据进行了归纳,拟合出了a、k_L和k_La随气相Reynolds数Re_g、液相Weber数We_L之间的经验公式:a=0.0024Re_g^1.25We_L^0.079,Sh_L=35.31Re_g^0.2303We_L^0.13,k_La=6.52×10^-8Re_g^1.48We_L^0.21,这些关联式能较好地预测WSA的传质性能。研究还表明,在WSA中的气液射-旋流传质体系中,传质过程符合双膜理论、表面更新理论和溶质渗透理论,但以表面更新机理为主。

在PVDF/PVP体系中添加Al₂O₃和TiO₂两种无机纳米颗粒,利用沉浸凝胶相转化法制得纳米颗粒总量不同和比例不同的改性PVDF平板超滤膜。探讨了纳米颗粒比例和总量对膜性能的影响。利用SEM、XRD对改性膜的结构进行了表征。并利用该改性膜处理典型沿海油库含油污水。结果显示:两种无机纳米颗粒的加入,明显增强了纳米改性膜的亲水性,使膜的抗污染性能得到提高;膜的韧性和强度得到改进;膜表面及膜孔的微观结构、改性膜的结晶度没有受到无机纳米颗粒的明显影响。最佳的纳米颗粒总含量为3%,两种纳米颗粒最佳质量比例为1:2。采用改性膜处理油库含油污水,稳定时出水中悬浮物含量低于0.4 mg·L^-1;石油烃类含量低于0.5 mg·L^-1;COD值在60～70 mg·L^-1之间,达到了国家污水排放标准。

研究了复杂非线性污水处理过程的多目标优化。针对污水处理过程的非线性动力系统,建立了使污水处理过程运行成本和描述实际输出与期望输出偏差的平方可积误差设计指标同时达到最优的多目标优化模型。采用间接优化方法,首先将描述污水处理过程优化的多目标非线性问题转化为多目标线性规划问题,然后利用遗传算法对其进行求解。本文方法不仅获得了多目标优化问题的近似Pareto前沿,而且由于采用的是多目标线性规划方法,所以具有计算成本低的优点。

在离子液体1-丁基吡啶四氟硼酸盐(BPyBF₄)的水溶液中,采用循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)、恒电位电解及原位红外光谱法(in-situ FTIRS)等研究了硝基苯在铂电极上的电化学还原行为。研究结果表明:硝基苯在离子液体BPyBF₄/H₂O体系中的还原过程是受扩散控制的,其还原产物主要是偶氮苯,经估算得到硝基苯在该体系中的扩散系数为3.1×10^-7 cm²·s^-1,提高温度和加入一定浓度的水均有利于硝基苯在该体系中的电化学还原。

针对机械密封环的典型结构,基于圆环理论,建立了密封环结构受力与变形的分析模型。采用圆环理论解析式和有限元法对密封环扭转变形进行了对比计算,分析了密封环的几何结构形状、几何结构尺寸和辅助密封圈的安放位置等因素对密封环扭转变形的影响规律。结果表明:采用理论解析法替代有限元法的计算方法是可行、有效的;复杂截面密封环的台阶长或宽各小于4 mm时,均可直接忽略台阶对扭转变形的影响;辅助密封圈的安放位置和密封环结构形状对扭转变形量均具有重要影响;密封环尺寸在变化不大的前提下,其对扭转变形影响不大。研究结果完善了高压机械密封的设计理论与方法。

针对传统Reynolds空化边界不能准确预测机械密封泄漏率的问题,采用JFO空化边界条件,建立了基于质量守恒的LaserFace液体润滑机械密封数学模型,采用流线迎风有限单元法求解润滑方程,对比分析了不同操作工况下4种不同端面型槽结构(普通端面、仅含引流槽端面、仅含回流槽端面、激光脸)的密封性能。结果表明:所建立数学模型可准确预测机械密封泄漏率,LaserFace端面在低速时易于打开,高速低压下回流槽具有明显回流泵送作用,LaserFace端面机械密封泄漏率显著低于仅含引流槽端面,摩擦系数小于普通端面,综合性能明显优于其他型槽结构。

针对目前铝电解槽阳极电流在线测试方法的不足,基于铝电解槽电磁场的理论,借鉴国外学者通过测试导杆附近的磁场来得到阳极电流的思想,提出了一种阳极电流非接触式测试方法,并着重针对铝电解槽不同的进电方式分析了阳极电流的测量误差,并对误差进行了修正,对测试方案进行了优化,旨在实现阳极电流的实时监测和在线控制。研究结果表明,300 kA大面五点进电槽的阳极电流测量误差可以控制在±0.25%之内,而400 kA大面六点进电槽、200 kA大面四点进电槽的阳极电流测量误差分别达到了±0.8%和±3%;可见不同进电方式对阳极电流的测量误差有较为明显的影响,但最大误差均不超过3%。因此,对于不同进电方式及结构的铝电解槽阳极电流的在线监测,该非接触式测试方法均具有较好的适用性。

基于水处理技术抑垢及缓蚀效果在线监测实验台,进行了换热器表面污垢在电磁处理下生长特性的半工业性实验研究。通过污垢热阻的在线监测跟踪换热器表面碳酸钙的结垢过程。利用Quanta 200扫描电子显微镜及X'Pert Pro X射线衍射仪对污垢样本的晶型、晶貌进行了定性和定量分析,表述了电磁场对碳酸钙晶型及晶貌的影响。实验结果表明:电磁场能降低换热器表面的结垢速率,垢样中方解石质量分数由100%降低为40.55%,文石质量分数增加为59.45%。

为了改善AM60镁合金的抗腐蚀性能,通过电化学阻抗、极化曲线和浸泡等方法研究了苯甲酸钠(SB)对AM60镁合金在3.5%氯化钠溶液中的缓蚀作用,并考察了温度对缓蚀率的作用规律,借助扫描电镜观察了不同温度和不同SB浓度下镁合金腐蚀后的表面形貌,分析了SB的缓蚀机制。结果表明:SB明显减缓了AM60镁合金的腐蚀速率,当其浓度为0.5 mol·L^-1时,缓蚀率达到75%以上,这主要是因为SB在AM60镁合金表面发生了物理吸附,这种吸附为放热、熵增的自发过程,形成的多分子吸附层隔离了镁合金和腐蚀介质的直接接触。随着SB浓度增加,镁合金腐蚀反应活化能增大,缓蚀率随之而增大。当SB浓度增大到0.7 mol·L^-1以后,由于分子间排斥作用占主导作用,导致缓蚀率没有明显增加,且随着温度从25℃升高到70℃,SB的缓蚀率略有下降。

超高浓度(very high gravity,VHG)连续乙醇发酵过程中的振荡行为会导致发酵终点的乙醇浓度振荡和降低,是VHG连续乙醇发酵面临的主要问题。研究表明,游离酵母Saccharomyces cerevisiae 4126和自絮凝酵母BHL01在VHG连续乙醇发酵过程中,生物量、残糖、乙醇、甘油等发酵参数都呈现130～145 h的周期性振荡,且絮凝酵母发酵体系的平均乙醇浓度和乙醇生产强度都明显高于游离酵母体系。在絮凝酵母VHG连续乙醇发酵过程中利用发酵尾气气提分离乙醇,酵母细胞振荡行为被明显弱化,达到拟稳态状态,并且使发酵液中的残糖浓度控制在0.1 g·L^-1以下,平均乙醇浓度为110.87 g·L^-1,乙醇产率达到2.99 g·L^-1·h^-1。因此,本研究为弱化VHG连续乙醇发酵中的参数振荡行为提供了新的技术手段。

考察了克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)对浓度为0.1～10 mg·L^-1的三苯基锡(TPhT)的生物降解,分析了在无机盐培养基和去离子水中K.pneumoniae与TPhT作用过程中,其生理特性和蛋白组的变化,以期从降解菌蛋白质组以及菌体离子代谢的角度揭示有机锡的微生物降解机理。实验结果显示K.pneumoniae能有效地将TPhT降解为二苯基锡、一苯基锡和锡。TPhT在无机盐培养基和去离子水中的降解率分别为46.7%～73.6%和25.1%～87.0%。在此过程中TPhT增加了菌体细胞膜的通透性,从而引发细胞膜的损害,刺激了细胞内离子的释放,造成部分细胞的死亡。TPhT诱导菌体表达了部分与蛋白质水解、代谢过程、蛋白质运输、能量转换、TPhT抗性和降解有关的差异蛋白。

以生物超胶体形式存在的抗生素菌渣既是一种危害严重的环境污染物又是一种生物质资源,但因高含水且难以机械脱除而制约其处理和高效利用。借助水热技术,抗生素菌渣的沉淀、脱水及干燥性能得以显著改善,获得的固体生物燃料固含率和热值随水热处理温度和历时的增加而增大,但过于苛刻的水热条件易生成焦油甚至发生碳化。在优化的水热条件200℃、30～60 min下,固体生物燃料固含率52%～55%(质量分数,下同)、热值约14 MJ·kg^-1,固体回收率65%～75%。通过部分转化非凯氏有机氮(NKON)为凯氏有机氮(KON)并最终主要以氨氮(NH₄⁺-N)形式进入液相的迁移途径,菌渣中45%以上的氮在水热处理过程中被脱除。经水热无害化处理的抗生素菌渣液体产物的COD高于20×10⁴ mg·L^-1,具备良好的生物气生产潜力。水热技术被证实是针对包括抗生素菌渣在内的生物发酵制药过程残渣无害化处理和资源化利用预处理的有效技术。

采用一乙醇胺(MEA)进行燃煤电厂烟气脱碳是目前比较成熟和可行的技术,但是存在再生能耗高的严重缺陷。胺法脱碳系统流程改进及优化能有效降低再生能耗。应用Aspen Plus软件基于速率模型对传统胺法脱碳流程及其改进流程进行模拟研究。这些改进的流程包括吸收塔中间冷却流程、富液分流流程、贫液蒸汽再压缩流程、分流流程及富液分流与贫液蒸汽再压缩整合流程。研究结果表明:富液分流与贫液蒸汽再压缩整合流程节能效果最好,和传统流程相比再生能耗及等量功分别下降28.2%和11.9%。节能效果其次的是富液分流流程,再生能耗和等量功分别下降19.3%和11.8%。贫液蒸汽再压缩流程使再生能耗下降了14.1%,而等量功只下降了4.1%。吸收塔中间冷却流程和分流流程节能效果比较有限。

水力特性是生物脱氮反应器高效稳定运行的基础,采用脉冲刺激响应技术研究了一体化笼式生物脱氮反应器的水力特性。试验结果表明:在水力停留时间为4 h,水力负荷为6.0 m³·m^-3·d^-1,表面流速0.145 m·h^-1的条件下,该反应器的流态趋于全混流。以多釜串联模型表征,供气量为1.714、3.214、6.429、8.571 m³·m^-3·h^-1时的串联釜数依次为1.55、1.56、1.54和1.55;以轴向扩散模型表征,对应的Peclet数分别为1.479、1.503、1.466和1.478;两个模型预测结果一致。反应器总死区的均值为41.63%,其中水力死区的均值为21.99%。在所试范围内,供气量对其水力特性的影响较小。

为了提高纤维素酶水解经高温液态水处理后的甜高粱秆渣的效率,探讨了多种阴离子、阳离子以及吐温80(Tween 80)对纤维素酶活力的影响,并初步探讨了Tween 80影响甜高粱秆渣酶解的机制。酶激活试验表明,Br^-、I^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和Co²⁺对纤维素酶有激活作用,但对甜高粱秆渣的水解效率提高不明显。添加Tween 80发现,随着浓度的增加,它对纤维素酶的抑制作用增强,而Tween 80添加量为0.175 ml·(g甜高粱秆渣)^-1时,甜高粱秆渣的酶解效率由16.6%提高到37.9%。吸附试验表明,甜高粱秆渣对纤维素酶和Tween 80的吸附达到一定限度后不再上升,Tween 80能显著降低甜高粱秆渣对纤维素酶的吸附。红外光谱分析发现,木质素对Tween 80的吸附要强于它对纤维素酶的吸附。

以餐厨垃圾和厨余垃圾为原料进行中温厌氧消化反应,采用含固率(TS)、离心脱水后含固率(CTS)、模化毛细吸水时间(NCST)、过滤比阻(SRF)以及结合水含量(BW)为脱水性能评价指标,研究不同厌氧消化阶段产生沼渣的脱水性能。研究发现:沼渣TS变化范围为3.0%～9.9%,CTS为10.9%～31.0%,NCST为50.8～163.7 s·L·(g TS)^-1,SRF为2.1×10¹³ ～13.8×10¹³ m·kg^-1,BW为2.3～15.1 g·(g TS)^-1。厌氧反应器的累计甲烷产量始终是餐厨垃圾高于厨余垃圾,前者最高可达381 ml·(g VS_added)^-1,而后者仅为280 ml·(g VS_added)^-1;沼渣的脱水性能主要受厌氧消化时间的影响。同时,以餐厨垃圾为原料的沼渣可以达到的脱水程度较高,而以厨余垃圾为原料的沼渣的脱水速率较快;沼渣TS与NCST、SRF和BW脱水指标的两两间相关性显著,而与CTS没有明显相关性。

通过序批试验,考察了有氧条件下,共存阳离子对亚铁除磷效率的影响并以实际电子废水为考察对象,对比研究Fe(Ⅱ)/O₂与传统石灰工艺的除磷效果及相关技术经济指标。结果表明:NH₄⁺-N对同步氧化Fe(Ⅱ)除磷效率几乎没有影响;Zn(Ⅱ)可通过与磷酸根反应产生沉淀提高磷的去除率。Mn(Ⅱ)可与新生三价铁形成稳定络合物,促进亚铁氧化并改善铁磷沉淀物混凝沉淀性能,当Mn(Ⅱ)投加量为1.0 mg·L^-1时,反应60 min后,磷的去除率提高11%。Cu(Ⅱ)能高效催化亚铁氧化,从而使亚铁除磷效率显著提高,在Cu(Ⅱ)浓度为0.05 mg·L^-1时,除去45%水中磷所需时间由空白的60 min缩短为5 min,Cu(Ⅱ)是所选共存阳离子中最为高效的亚铁除磷催化剂。以实际电镀废水为研究对象,在共存离子的促进作用下,Fe(Ⅱ)/O₂对废水中磷的去除效果优于传统石灰法,且药剂成本及产泥量均低于直接投加石灰的除磷工艺。

基于Richter等提出的碳氢化合物燃烧的详细反应机理,结合生物质气化焦油的部分氧化脱除方法,建立了生物质部分氧化的详细反应机理。与Jess的实验比较,验证了模型的准确性。 计算了以苯酚为焦油模型化合物在过量空气系数ER=0～0.2条件下的转化,表明氧气的加入提高了焦油的转化率和反应速率。适量的氧气能提高部分氧化的可燃气体的产率。基于ROP分析得到典型PAHs的生成率,结果表明环戊二烯基对于PAHs的形成和成长有重要的促进作用,活性OH和H自由基在焦油裂解为小分子过程中起主要作用。

以四个成功启动的带有蛇形流场的单电池构造了微生物燃料电池串联堆(MFCS-S),测试了MFCS-S性能,探讨了其性能提升的限制因素,研究了增加反极电池阴、阳极电解液流量,采取混联的方式运行,移除反极电池和反接反极电池对电堆性能的影响。实验结果表明:MFCS-S在输出电压为2.11 V时获得最大功率密度(2226 mW·m^-2);在一定电流条件下,性能较差的单电池发生电压反极,这是限制MFCS-S性能提高的主要原因;增加反极电池阴、阳极流量虽然不能较大幅度地改善单电池反极,但是却能大幅度提高电堆功率密度;采用混联方式运行不但可以有效避免电池反极,而且可以大幅度提高电堆功率密度;移除反极电池并不能有效地避免电池的反极,反接反极电池反而进一步加剧反极。

以低C/N比城市生活污水为研究对象,重点考查了改良A²/O工艺的脱氮除磷性能。原水按一定比例分配给厌氧池和缺氧池,以合理分配厌氧释磷和缺氧反硝化所需的碳源;在好氧池和缺氧池中分别投加填料,以稳定系统的硝化和反硝化效果,提高系统的脱氮性能;厌氧池和缺氧池出水都直接进入好氧池。在进水COD/TN平均为5.54,HRT为11 h,SRT为15 d,MLSS为3000～4000 mg·L^-1,污泥回流比为50%条件下,通过三种不同进水分配比以及三种混合液回流比的对比试验研究,得到系统最佳进水分配比5:5,对分配脱氮和除磷所需碳源更加合理;而混合液回流比为200%,过高会破坏缺氧池的溶解氧环境,过低又会导致缺氧池反硝化作用不能充分发挥。在最优工况下COD、NH₃-N、TN和TP出水水质分别为29.7、0.1、11.8和0.42 mg·L^-1,平均去除率分别达到87.8%、99.7%、72.4%和91.3%,出水优于国家GB 18918—2002一级A排放标准,并且在缺氧池中发生了明显的反硝化除磷现象。

观察到溴化丁基胶(BIIR)在加速器产生的电子束辐照下可发生交联反应,测得其凝胶化剂量为12 kGy。在剂量较低时辐照产物的凝胶含量与交联密度均随剂量增加而提高,但在80 kGy后则随剂量增加而呈下降趋势。试验了5种多乙烯基单体以敏化BIIR的交联反应,从而避免高剂量下的降解现象。结果表明TMPT(三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯)是有效的敏化剂,配有TMPT的BIIR交联产物其拉伸强度随TMPT用量增大而明显提高。

采用双螺杆挤出机制备聚丙烯(PP)基高含量(33 phr)埃洛石纳米管(HNTs)复合材料,从挤出机沿程3个位置和机头出口处取样,观察样品的微观结构并测试其流变性能和热稳定性。结果表明,本文设置的螺杆结构提供的分散和分布混炼使PP/HNTs复合材料中HNTs团聚体的尺寸快速减小,HNTs在PP基体中分散得越来越均匀,使挤出机沿程3个位置所取复合材料样品的低频区储能模量逐渐提高、末端斜率逐渐降低、松弛时间逐渐变长。机头入口所取复合材料样品的热稳定性要比机头出口样品的高,这归因于前者样品中较为无序且较均匀排列的HNTs纳米空腔能更有效地诱捕降解产物。

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk 热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6 kJ·kg^-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。

通过振荡吸附实验研究了三种阴离子聚合物分散剂Morwet D-425、GYD-1252和LG-3在农药吡虫啉颗粒表面的吸附热力学和动力学,对比分析了三种分散剂吸附性能的差异。吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,前者拟合程度较高。由ΔG<0、ΔH<0、ΔS>0可知该吸附为自发、放热、熵增过程,高温不利于吸附进行,|ΔH|<40 kJ·mol^-1表明该吸附为物理吸附。通过对比可知Morwet D-425吸附稳定性最高,受温度影响最小;LG-3吸附稳定性最低,受温度影响最大;GYD-1252吸附稳定性介于两者之间。吸附动力学曲线最符合伪二级动力学方程,吸附过程包括颗粒外传质扩散和表面吸附两个步骤,不包括颗粒内微孔扩散。吸附速率由大到小的顺序为Morwet D-425、GYD-1252、LG-3.通过XPS测定不同温度下分散剂吸附层厚度可知Morwet D-425在吡虫啉颗粒表面的吸附致密,吸附层厚度较低但随温度升高变化很小;GYD-1252和LG-3在吡虫啉颗粒表面吸附疏松,低温下吸附层厚度较高但随温度升高明显降低。

以酚酞、烯丙胺、多聚甲醛为原料,合成了具有烯丙基的新型酚酞型苯并嗪树脂(PT-ala)。用FT-IR、¹H NMR和DSC表征了其结构和固化特性,并用TG-DTG方法对其聚合物在氮气中的热分解过程动力学进行了详细的研究。结果表明:用Kissinger法和Ozawa法求得的聚合物热分解活化能分别为189.65 kJ·mol^-1和215.11 kJ·mol^-1;用Coats-Redfern法证实了酚酞烯丙胺型聚苯并嗪的热分解反应为一级反应;在氮气氛中维持60 s寿命的最高使用温度为285℃。

采用经质子化处理后的十八烷基胺改性黏土制备丁腈橡胶/黏土纳米复合材料(NBRCNs)。旨在获得具有更大晶层间距结构的有机黏土(OC)(XRD测试),削弱黏土片层之间的界面作用力,将黏土片层以纳米尺寸均匀分散在NBR中(SEM、TEM表征),最终获得具有优异力学性能的 NBRCNs。实验结果表明,当有机黏土含量为10phr时,采用经质子化处理后的十八烷基胺改性黏土制备NBRCNs的拉伸强度、撕裂强度、100%/300%定伸应力及硬度,与采用常规的长链脂肪族季铵盐改性有机黏土制备的NBR/C₁₆-OC纳米复合材料和NBR/S₁₈-OC纳米复合材料相比,分别提高了61.04%、51.79%、30%/26.21%、7.27%和80.28%、49.57%、31.09%/34.72%、11.32%。

基于火焰动态传播和超压信号的高速同步采集,实验研究了不同湍流激励条件下瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合关系。实验结果表明:在无障碍物条件下,火焰阵面较为光滑,由初始的半球状逐渐演变为手指状,最大超压为3.9 kPa。在中间连续障碍物条件下,火焰发展为舌状,最后呈现波浪状,最大超压为12.5 kPa。在两侧连续障碍物条件下,火焰转变为蘑菇状,最终发展为树状,最大超压为11.4 kPa。当火焰结构发生褶皱或卷曲时,火焰表面积增大,已燃气体与未燃气体快速掺混,导致燃烧反应速率和超压上升。进一步的理论分析阐明了火焰结构与瞬态超压的相互作用。