氯代有机物因其高毒性、高富集性、高环境残留的特点及其“致癌、致畸、致突变”效应被美国环保局(EPA)列为优先控制污染物。氯代有机物污染场地的传统物理、化学、生物修复方式修复费用相对较高,对污染场地周边环境影响较大。监控自然衰减(MNA)是一种国际上应用较广的污染场地修复和管理技术,近年来在我国逐渐得到关注,其利用污染物自身的自然衰减作用达到修复目标,从而降低修复成本,规避工程风险。本文重点介绍监控自然衰减技术,并结合氯代有机物自然衰减过程中的生物降解作用、降解途径与机理、主要降解菌和酶等要素对氯代有机物污染场地实施监控自然衰减修复的可行性进行初步探究。

围绕碳酸二甲酯的高效、绿色、安全、节能合成目标,构建了联合生产碳酸二甲酯、甲缩醛和二甲醚反应体系及节能工艺。借助Aspen Plus软件对独立反应及复杂体系进行了热力学分析。由结果可知,升高反应压力或降低温度可明显提高碳酸二甲酯的平衡组成;与甲缩醛和二甲醚合成工艺相耦合后,可大幅提升甲醇平衡转化率,由0.5%~5.9%提高到91.7%~96.3%。根据热力学计算结果和动力学因素,提出顺序生产碳酸二甲酯、甲缩醛和二甲醚的串联催化反应器工艺。甲缩醛和二甲醚的分离采用简单精馏方式,碳酸二甲酯和水共沸物的分离采用变压精馏,3种产品的质量浓度均可达到99%以上。可有效解决单独生产碳酸二甲酯和甲缩醛生产中原料循环量大、能耗高和易爆炸等缺陷。

基于PR状态方程,分模块模拟计算了三级自动复叠制冷系统中R134a/R23/R14三元混合工质的热物理特性参数,得到非共沸混合工质的汽液平衡数据、两相组分,并利用干度计算焓熵值,构建了典型配比下混合工质的压焓图和汽液相平衡图。二元R134a/R23和R32/R134a混合工质的泡点压力和气相组分的计算值与实验测试值的误差分别小于1.3%、1.2%和1.0%、2.4%;三元R32/R125/R134a混合工质95%的计算值与实验值的偏差在±5%之内,表明该模型能满足工程计算需要。利用理论模型,结合实验系统,对R134a/R23/R14三级自动复叠制冷系统进行详细的组分等热物性分析,并在空间压焓图上进行了详细表述。

利用平面激光诱导荧光技术(planar laser induced fluorescence,PLIF)研究了小型受限撞击流反应器(confined impinging jets reactor,CIJR)内混合特征及激励强化,射流入口Reynolds数范围为75~150。研究结果表明,在受限撞击流反应器内,由分离流模式向自持振荡模式转变过程中,两股流体间的混合效果逐渐提升;当流动为分离流模式时,激励能有效地强化两股流体间的混合,而当流动转变为自持振荡模式时,激励对流体混合的影响较小。

为了考察两种电容传感器(对壁式及双螺旋式)测量气液两相流相浓度的适应性,搭建了垂直上升气液两相流电容传感器测量系统。实验表明对壁式电容传感器测量分辨率较差,而双螺旋式电容传感器对相浓度具有较高的分辨能力。采用时频分析方法对电容传感器波动信号进行了分析,发现两种电容传感器的时频联合表达均能清晰地表征流型运动特征,并可对流型进行有效辨识。最后,基于双螺旋式电容传感器测量信号,建立了气液两相流漂移模型,取得了对段塞流和混状流分相表观流速较好的预测结果。研究表明,双螺旋式电容传感器在气液两相流流动参数测量上具有较好的应用前景。

采用PIV测速系统和高速摄像仪对同轴气固两相射流进行了实验研究,着重考察了同轴射流结构和旋流对颗粒流动与混合特性的影响。结果表明,环形气流作用下颗粒获得的轴向速度比相同条件下中心气流作用下的颗粒轴向速度大,且气固两相的混合效果更佳,在这两种同轴射流结构下,颗粒的轴向速度仅在靠近喷嘴的横截面上分布较为均匀。而旋流,特别是强旋的引入不仅可以促进远场区颗粒速度的均布,而且能够有效地改善两相混合效果。

采用铂丝自测流体温度的实验方法,利用50×10^-6 m²·s^-1硅油对低Rayleigh数下水平与竖直热线外自然对流传热的机理进行了研究,对比实验测得的实验数据和Tsubouchi、Fand的实验数据发现,实验结果与Tsubouchi的拟合曲线吻合度较高,低Ra下水平热线外的Nu高于竖直热线,但均远高于数值模拟的预测值。为了解释该现象,进行了低振动Re下的自然对流数值模拟,发现在低于某一振动Re下,Nu将与Re无关,但此时Nu与实验测的Nu基本一致,与Tsubouchi的数据偏差也在5%以内,说明微尺度铂丝外自然对流可能存在振动的作用机理。

针对单个盐水(NaCl溶液)液滴在降压环境下蒸发析盐的传热传质过程建立了数学模型。模型考虑了多孔盐壳在液滴表面的形成过程,降压过程引起的气流运动,液核通过多孔介质的传质扩散,以及液滴表面的蒸发换热和对流换热。将实验数据与计算结果对比,验证了模型的有效性。通过模型计算获得了液滴表面温度及液滴质量随时间的变化。结果表明盐水液滴在降压环境下蒸发析盐过程的温度变化分为4个阶段:温度骤降阶段、温度回升阶段、平衡温度阶段和温度上升阶段。平衡温度阶段,盐壳界面运动较慢,随蒸发进行,液核尺寸逐渐减小,盐壳界面运动速度加快。理论分析了环境压力对盐水液滴蒸发析盐过程的影响,环境压力越低,平衡温度越低,盐分完全析出时间越短。

通过搭建一套垂直管管内鼓泡吸收热、质耦合传递特性可视化实验平台,对以R124-DMAC(一氯四氟乙烷-二甲基乙酰胺)为工质的鼓泡吸收过程的流型特征与分布规律进行研究。结果表明,制冷剂气体流率、吸收溶液流率和进口温度对鼓泡吸收过程的流型及其分布规律均产生一定的影响。在制冷剂气体流率和溶液入口温度较高的情况下,鼓泡吸收过程存在搅拌流、弹状流、泡状流3种流型。制冷剂气体在吸收管内被完全吸收的条件下,搅拌流流型高度不超过总吸收高度(喷嘴出口到气泡消失的垂直距离)的1/2;弹状流流型所占总吸收高度的比例不超过2/5;其余的吸收高度为泡状流流型。

利用高速摄像仪和水声换能器研究蒸汽凝结时的声压波动信号和凝结区域的转变。结果表明,随过冷度和蒸汽流量升高分别出现3个不同的凝结区域——体积波动区、过渡区和毛细波区。此外,观察到两种分别对应气泡分裂和破碎的声压波动波形。声压波动信号的峰度存在阶跃变化,且阶跃处与凝结区域转变的阈值接近。幅度谱的低频区域存在频率在150~300 Hz的峰值,其可能是由蒸汽体积周期性变化引入。在过渡区和毛细波区发现频率高于7000 Hz的峰值,其可能是由气泡突然破碎引入的局部压力高频振荡造成的。蒸汽气泡破碎频率随过冷度和蒸汽流量增加而增加,且与幅度谱中首峰频率接近,误差在±20%以内。

实验研究了不同含湿率时堆积颗粒聚集状态和试样表观体积的变化,并分析了内在影响机理。含湿率较低时液体在试样内部的主要存在形式为液桥,含湿率较高时液体主要以联通液的形式存在,两种形态水分发生转换的临界含湿率由水在颗粒表面的表观接触角决定。试样内部液体形态及分布的演化,导致液体对颗粒的作用力发生变化,进而影响颗粒的聚集状态以及试样的宏观表观体积变化。利用建立的模型推导了液体形态发生转换的临界含湿率与表观接触角之间的函数关系,计算结果与实验具有较好的一致性。

提出了一种进液槽设置于静环、动压槽分布于动环的自泵送流体动压型机械密封;运用正交试验法设计了自泵送机械密封试验方案,并基于Fluent进行了数值模拟试验,探讨了各试验参数对端面开启力和泄漏率影响的显著性。研究结果表明:在试验参数范围内,影响端面开启力F_O的显著因素为槽数N_g、槽长坝长比g、槽台宽比d和压差p;影响泄漏量Q的显著因素为槽数N_g、槽长坝长比g、槽台宽比d、转速n和压差p;具体表现为开启力随着槽长坝长比、槽台宽比、密封端面内外压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多呈下降趋势;泄漏量随着槽长坝长比、槽台宽比、转速、密封端面内外压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多而呈下降趋势。依据正交试验分析结果,提出了初步优化的密封端面型槽结构。

针对转盘离心粒化工艺,以水为工质开展可视化实验。采用高速摄影仪对液膜波动、液丝断裂等粒化过程进行了捕捉,并利用MATLAB自编程序对获得的图像进行了处理。分析了离心粒化过程中液丝形成过程以及液丝断裂形成液滴的过程。研究了运行工况对液丝、液滴形成机制的影响。讨论了液丝形成对液滴形成的影响并获得了Weber数、Reynolds数对粒化效果的影响程度。结果表明,表面不稳定波是形成液丝的主要因素,且液丝在Rayleigh不稳定性的作用下断裂形成液滴。升高转速或者减小流量有利于获得均匀的小液滴。Weber数对液丝、液滴形成具有显著影响;Reynolds数仅对液丝数目有显著影响。

合成了一系列酸性的醚基功能化离子液体,对其进行了表征和测定。通过乙腈探针红外光谱法确定了最强酸性的催化剂,并将其用于催化异丁烷与2-丁烯的烷基化反应。结果表明:1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑溴氯铝酸离子液体([MOEMIM]Br/AlCl₃)在AlCl₃摩尔比为0.75时酸性最强,催化烷基化反应效果最佳;在反应温度35℃,异丁烷与2-丁烯体积比10:1的反应条件下催化烷基化反应,可得到C₈选择性66.6%的烷基化油;其催化效果远优于非醚基功能化氯铝酸离子液体的催化效果;该催化剂可循环利用。

基于催化剂全混流流动状态和呈指数形式的催化剂年龄概率密度函数,经催化剂失活动力学方程推导,确定了关联催化剂碳含量、金属沉积量、催化剂置换率、再生器温度和水蒸气分压的平衡催化剂活性或微反活性模型方程。对工业催化裂化装置操作数据进行模拟计算,确定了催化剂失活模型参数,建立了具有较高模拟计算精度的裂化催化剂失活动力学和平衡催化剂活性模型。比较模型参数大小可知,V沉积对催化剂活性的影响最大,其次是Ni和Fe,Na的影响最小。模型预测结果表明,随着平衡催化剂金属沉积量或碳含量减少,催化剂单耗增大,平衡催化剂活性或微反活性逐渐增大。适当降低再生器温度和催化剂藏量有利于提高平衡催化剂活性。

分别以ZrO₂、SiO₂与Al₂O₃为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni质量分数为15%的催化剂,考察了其催化顺酐液相加氢性能,并利用BET、XRD、H₂-TPR以及TPO-MS等表征手段对催化剂进行了详细表征。结果表明,随载体不同各催化剂的加氢活性及选择性存在较大差异,Ni/Al₂O₃催化剂的C=C键加氢活性最高,但其几乎没有C=O加氢活性,催化顺酐加氢主产物为丁二酸酐。Ni/ZrO₂催化剂具有最高的C=O加氢活性,催化顺酐加氢主产物为γ-丁内酯,在反应温度为483 K,氢气压力为5 MPa的条件下反应8 h时,Ni/ZrO₂催化剂的γ-丁内酯选择性达79.20%。催化剂的套用实验表明,Ni/ZrO₂与Ni/SiO₂催化剂具有高的使用稳定性,Ni/Al₂O₃催化剂则在套用过程中快速失活。顺酐加氢至γ-丁内酯的中间产物——丁二酸酐与催化剂间的相互作用是影响催化剂加氢选择性及使用稳定性的主要原因。

以静电纺丝法制备TiO₂纳米纤维(TiO₂(NF))和TiO₂-氧化石墨(GO)复合纳米纤维(TiO₂(NF)-GO)加氢脱硫催化剂的载体,采用等体积浸渍法制备NiMo/TiO₂(NF)和NiMo/TiO₂(NF)-GO催化剂,运用N₂吸附-脱附、X射线衍射、XPS、TEM、Raman光谱和NH₃程序升温脱附等表征手段对载体和催化剂进行表征分析,并考察掺杂不同含量GO对催化剂加氢脱硫性能的影响。实验结果表明,当GO/TiO₂(NF) 质量分数为0.5%时,复合载体的中强酸增加得最多,在温度280℃、氢气分压2.0 MPa、体积空速4 h^-1,氢油体积比400相当温和条件下,对应的催化剂表现出优异的加氢脱硫性能。

采用Ziegler-Natta配位聚合制备了高顺式聚异戊二烯,主要考察了非均相催化体系四氯化钛-三异丁基铝二组分催化剂的预制方法以及催化剂预制条件对异戊二烯体系聚合规律的影响。讨论了催化剂配比、预制催化剂温度和陈化温度对催化剂活性及聚合物的凝胶含量、特征黏度、微观结构含量等方面的影响。同时讨论了催化剂用量、聚合温度和聚合时间对聚合活性及聚合物的凝胶含量、特征黏度、微观含量等方面的影响。研究结果表明,合成高cis-1,4-聚异戊二烯的最佳实验条件为:Al/Ti摩尔比1.0,催化剂预制温度-40℃,陈化2 h,Ti/Ip摩尔比6×10^-3,聚合温度50℃,聚合时间5 h。所得聚合物最高转化率为87.1%,cis-1,4结构含量为91.76%。

阿拉伯胶是提取制备L-阿拉伯糖的理想原料,对阿拉伯胶进行酸催化水解可获得含L-阿拉伯糖、D-半乳糖、L-鼠李糖的反应液,优化酸水解条件使水解液中L-阿拉伯糖的含量和收率均达到最佳水平,是保证后续分离纯化工艺稳定性及产品品质的关键。利用单因素实验考察了反应时间、酸浓度、反应温度、固液比等因素对水解工艺的影响,获得了影响酸水解反应的关键因素及适宜的水解条件。结果表明:温度对L-阿拉伯糖的生成速率有明显影响。经优化,当固液比为1:10 (g/ml)、100℃、0.1 mol·L^-1 H₂SO₄水解90 min或90℃、0.1 mol·L^-1 H₂SO₄水解200 min,水解液中L-阿拉伯糖的相对纯度分别达85%和87%,水解收率高达85%。

采用不同链长PEO嵌段的Pluronic分子P123、P105、F127及F108,将其端羟基氧化为醛基,使其与脂肪酶CALB的氨基反应形成纳米结合物。TEM分析结果显示CALB-Pluronic结合物在甲苯中呈现直径为20~40 nm的纳米颗粒。所形成的CALB-Pluronic结合物在4-甲基-2-戊酮中呈现温度响应性,降低温度可使酶催化剂沉淀出来,结合物中的Pluronic高分子PEO嵌段越长,其最低临界共溶温度(LCST)越高。采用甲苯为溶剂、正丁醇及正己酸为底物,37℃下的催化实验结果显示CALB-Pluronic纳米结合物比天然CALB的表观活性提高4~6倍,而反应结束后可通过降温回收酶催化剂,显示出脂肪酶-Pluronic纳米结合物在有机相酶催化中的良好应用前景。

共价有机骨架材料(COFs)是一种新型的储氢材料。采用密度泛函理论研究了COFs的7种主要团簇对H₂的吸附机理,计算中选用GGA/PBE泛函。结果表明,当H₂垂直接近时,团簇中心苯环为最优先吸附位,当H₂平行接近时,硼氧环的中心以及氧原子上为最优先的吸附位。有机链团簇C原子数目的增加有利于对氢气的吸附,多个H₂分子在COF-10和COF-105团簇的吸附主要属于协同吸附。对COFs进行碱金属(Li、Na、K)掺杂和官能团替代(甲基—CH₃、巯基—SH、氨基—NH₂)改性,发现H₂吸附能得到显著提高,说明改性是提高COFs材料H₂吸附能力的有效途径。

提出了一种基于代码矩阵的精馏序列合成方法及其算法实现。该方法包括混合物组群划分、减塔配置基本搜索空间的创建、代码矩阵的生成和使用分离限制条件筛选4个步骤。由于代码矩阵衍生自矩阵法的0-1矩阵,且其元素代码包含了精馏塔分离编号和产品流股的采出位置等信息,因此,该合成法不仅能提供完整的精馏配置搜索空间,而且便于根据分离限制要求进行分离序列的筛选。文中给出该方法在乙二醇粗产品体系的应用,由VB计算共获得了8个三塔分离方案。结合Aspen模拟,得到总再沸器热负荷最小的三塔分离方案。

将纳米级白炭黑填充于PDMS制备了白炭黑填充PDMS/PVDF复合膜,采用红外(FT-IR)、热失重(TGA)和接触角(CA)等方法对填充复合膜进行了分析和表征,并采用纳滤的方法系统研究了复合膜对大豆油/己烷混合油的分离性能。结果表明,白炭黑填充能有效促进PDMS的交联,提高PDMS的疏水性、热失重温度以及对溶剂的稳定性;白炭黑填充量增加使复合膜渗透通量降低,但截留率从96%提高到98%;随溶液浓度增加,渗透通量和截留率同时降低;随温度的升高,渗透通量上升,截留率降低。大豆油和己烷在膜中的传质特性可用不完全的溶解-扩散模型描述,溶液渗透压实验值与计算值符合较好。

利用碱式碳酸镁的催化功能及易分解特性,实现间苯二酚、甲醛的快速凝胶,炭化得到孔隙发达的整体式多孔炭(MCM-Mg),其轴向抗压强度达9.4 MPa。与普通碳酸盐催化的样品相比,MCM-Mg孔隙更为发达。273 K下该系列样品的静态CO₂吸附量可达3.49~4.50 mmol·g^-1 (0.1 MPa),0.015 MPa最高可达1.87 mmol·g^-1。研究发现,微孔对材料吸附性能起主导作用;MCM-Mg的单位微孔比表面积可吸附7.15 μmol CO₂,超过了大部分活化法制备的炭材料。多组分动态穿透实验表明,该系列材料可实现CO₂/N₂的完全分离;材料具有良好的耐水汽性能和循环吸附-脱附性能,室温下经惰性气体吹扫即可实现再生。

针对间歇过程的实时优化问题,提出了一种基于最优性条件近似法的批间自优化控制策略。首先获取标称工作点的最优输入轨迹形态,将其参数化为少量决策变量,简化问题复杂度。然后根据参数化后的决策变量得到批间优化的最优性条件,并建立批次终端可测变量和最优性条件之间的回归模型,将其作为被控变量进行批间跟踪控制。对一个间歇反应器进行了仿真研究,结果表明方法能有效实现间歇过程的批间自优化控制。

实际用水过程有温度的要求,在用水网络集成中考虑温度的约束,使水耗和能耗同时降低,具有重要的意义。此外,过程系统中还存在只有温度限制的与用水无关的过程流股,将水网络中的水流股与其同时考虑热集成,可以使能量得到更合理的分配利用。在全过程系统能量集成的背景下,建立了对应的水网络优化方法。首先使用现有的废水直接回用水网络LP模型求解初始水网络并提取流股数据,然后在4条非等温混合规则的判断下,依次比较水网络流股与背景夹点、全过程夹点的关系,以排除不合理的非等温混合,最后以年总费用最低为目标进行全过程系统的热集成。使用本文提出的方法对某案例进行优化,得到的年总费用减少了6.27%,证明了该方法的可行性。

针对电解液中酸锌离子浓度离线化验存在大滞后,难以实现锌电解过程在线优化控制的问题,研究了锌电解全流程酸锌离子浓度在线预测模型。在分析锌电解过程电化学反应机理的基础上,结合锌电解过程物料平衡,建立了锌电解动态反应模型。基于锌电解工业现场数据,采用FCM算法对锌电解工况进行分类,并辨识了不同工况条件下预测模型的参数,利用多工况模糊匹配实现了全流程酸锌离子的预测。工业数据验证结果表明所建模型能有效地反映酸锌离子浓度的变化趋势,为锌电解过程的优化控制奠定了基础。

各浸出率的合理分配对组织金矿湿法冶金浸出过程生产具有重要作用,当前各浸出率通常由精炼厂氰化车间工程师凭人工经验给出,导致对浸出过程生产的指导具有很大的模糊性与随意性,不能保证调整后的总浸出率最大。为优化确定金矿湿法冶金各浸出率,建立以总浸出率最大为目标的优化模型,并将二阶振荡粒子群算法用于模型的求解。最后通过实验研究验证了模型和算法的有效性。

在CO₂以超临界状态封存于油气藏时,储层中流体间的界面性质是影响封存效率和封存量的重要因素。利用分子动力学模拟的方法,对330 K、20 MPa混溶条件下(CO₂+正己烷)/NaCl溶液系统的界面微观性质进行了研究,分析了混溶相中CO₂摩尔分数变化时,界面处CO₂和正己烷的亲水、疏水特性及其影响,为CO₂地质封存提供理论依据。研究发现,随着混溶相中CO₂摩尔分数的增加,界面厚度及粗糙度增大,分子渗透加深,热波动加剧。界面上CO₂与水之间更强的相互作用造成了CO₂注入过程中界面张力的降低。CO₂表现出类似于表面活性剂的性质,并在CO₂摩尔分数为65%(质量分数为50%)时,其界面累积量以及正己烷的驱离量最大。界面处存在特殊的分子微观结构,CO₂、水及正己烷分子呈现特殊的排布方式。

针对高含硫气田集输净化系统两相湍流流动条件下缓蚀剂预膜稳定性问题,利用高温高压动态循环腐蚀反应釜实验系统,开展高含硫气田典型管流流动条件下缓蚀剂膜稳定性评价研究:当流速在6 m·s^-1以下时,缓蚀剂预膜稳定性较好;当流速超过7.5 m·s^-1后,缓蚀剂预膜开始出现局部破坏;当流速达9 m·s^-1时,缓蚀剂膜在较高的流动剪切应力作用下已完全失效。流体动力学研究表明剪切应力为6.5 N·m^-2时为缓蚀剂膜发生整体破坏的临界点。

1,2,4-丁三醇(1,2,4-butanetriol, BT)是一种重要的有机合成中间体。通过克隆表达恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida ATCC12633)2-酮酸脱羧酶(mdlC)和新月柄杆菌(Caulobacter crescentus CB15)D-木糖脱氢酶(xdh),敲除木糖利用和D-1,2,4-丁三醇合成中间代谢物分解途径中关键基因木糖异构酶(xylA)和2-酮酸醛缩酶(yjhH和yagE),重构大肠杆菌代谢网络,得到了能够将D-木糖转化为D-1,2,4-丁三醇的重组菌株。考察了温度、装液量、pH控制等条件对重组菌株合成D-1,2,4-丁三醇的影响,在适宜条件下发酵36 h后D-1,2,4-丁三醇产量达到3.96 g·L^-1。探讨了葡萄糖利用与丁三醇合成的关系,通过敲除编码酶IICB^Glc的ptsG基因改造重组菌株的磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖转移酶(phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system, PTS)系统,菌株可以在利用葡萄糖生长的同时进行木糖的转化,具有更高的合成能力。

以水分含量高达40 %的呼伦贝尔褐煤煤粉为实验物料,利用热重法研究了等温条件下的干燥特性,对比分析了温度、颗粒粒度对干燥过程的影响。实验结果表明,呼伦贝尔褐煤干燥过程具有明显的恒速干燥阶段,其特征与干燥温度和自由水含量密切相关。获得了呼伦贝尔褐煤煤粉在不同温度和粒度条件下的临界含水量(MC_cr)和平衡含水量(MC_eq),发现随着颗粒粒度的减小,褐煤煤粉干燥速率略有增大,但当粒度较小时,粒度因素对干燥过程的影响不明显。MC_cr与MC_eq均随温度的升高而减小,而随着颗粒粒度的减小,MC_cr略有降低,MC_eq略有增大。实验结果可以为褐煤制粉干燥工艺条件的选择和优化提供依据。

催化剂是二噁英(PCDD/Fs)从头合成的关键因素,但已有研究仍不足。在实验室条件下利用模拟飞灰(MFA)研究不同金属催化剂对PCDD/Fs生成量及分布的影响。结果表明,ZnO抑制PCDD/Fs的生成,ZnCl₂对PCDD/Fs生成催化作用远大于CdCl₂,生成PCDD/Fs浓度分别为431.78、6.32 ng·g^-1。ZnCl₂催化下生成PCDD/Fs浓度是ZnO的338倍,CdCl₂催化下生成PCDD/Fs浓度是CdO的3倍。Zn、Cd化合物催化下生成PCDD/Fs氯化程度低。利用主成分分析(PCA)研究催化剂对PCDD/Fs分布的影响,结果表明不同金属催化剂作用下,17种有毒PCDD/Fs分布变化显著。同时ZnCl₂催化下,反应气氛中氧含量的提高导致PCDD/Fs生成量增加,但是对PCDD/Fs分布的影响有限。

开发了一种新型循环冷却水处理在线监控评价设备,用于水处理对策在线评价、优化与核心水质参数在线监控。该装置以电厂凝汽器循环冷却水的实际流态、水质、金属材质、换热强度为基础,对换热器污垢热阻、腐蚀速率及核心水质参数(pH、ORP、浓缩倍率)进行在线实时监测,以此为依据,对水处理剂加药浓度在线评价,并实时调整。设计了监控系统硬件,包括:污垢热阻检测器、腐蚀速率检测器、自动加药装置、水质参数分析仪表和工控机等,利用Delphi7.0编制了系统软件,可完成监控参数设置、实时显示、在线控制、历史数据查询、报表打印等。该装置应用于山东兖矿集团兴隆庄电厂1号机组,实验结果表明:该装置可实时评价水处理加药方案,有效地抑制污垢热阻生长,减轻换热器腐蚀,瞬时污垢热阻 <1.5×10^-4 m²·K·W^-1,腐蚀速率<0.005 mm·a^-1,循环冷却水浓缩倍率由2倍提高到4倍,优化了水处理方案,提高了电厂经济效益。

通过在有无内构件(传热板和中心集气管)固定床反应器中研究不同水分含量煤的热解特性,考察了两反应器中煤料的升温特性、热解产物分布、焦油品质以及气体产物组成和半焦热值。结果表明,内构件可以强化传热和调节热解产物在反应器内的流动,相对无内构件反应器,有内构件反应器的反应时间缩短近一半。在有内构件反应器中,当煤水分增加,导致煤热解反应要求的时间延长,焦油中轻质组分(沸点低于360℃)含量明显升高,焦油收率先增加后降低,热解水和热解气产率升高,而无内构件反应器的热解产物无明显差异。当加热温度900℃时,煤水分从0.41%(本文中无特殊说明的均为质量分数) 增加至11.68%,焦油产率从9.21%增长到10.74%;当煤水分增加到15.93%,焦油产量下降到10.26%。两反应器气体平均组成随水分增加的变化趋势相似,气体热值均随水分增加呈下降趋势。

通过控制桦甸油页岩干馏终温,得到5个不同终温下页岩油样品,对各页岩油样按沸点300℃进行切割,其中轻质油馏分(<300℃)进行GC-MS检测,对产物分类统计,分析页岩油组成成分随干馏终温变化规律;重质油馏分(>300℃)进行了¹H和¹³C核磁共振波谱分析,对谱图积分获得其氢、碳分布情况,研究了干馏终温对页岩油化学结构的影响。结果显示,轻质油组成中脂肪族化合物占绝大部分,其中正构烷烃、α-烯烃和正构醛、醇三者具有同源性,均由烷基自由基生成。随着干馏终温的升高,长链烷烃分解,支链烷烃侧链断裂,使轻质油脂肪烃碳链长度变短,重质油直链脂肪烃增多,页岩油发生更多的芳环缩合反应导致轻质油与重质油芳香环数量均增多,同时轻质油中芳环缩合程度加深。

采用一种研制的新型生物转鼓反应器(RDBC),内部装填MBBR悬浮填料,通过调节浸没深度和转速可实现厌氧、缺氧、好氧等工况条件下运行,其氧总体积传质系数K_La可达25.87 h^-1,动力效率可达228.62g·(kW·h)^-1。利用生物转鼓分段进水后置反硝化工艺处理模拟生活污水,结果表明:在进水流量6 L·h^-1(HRT 18 h),好氧生物转鼓反应器浸没高度比2/3、转速8 r·min^-1、DO 3.0 mg·L^-1,缺氧生物转鼓反应器浸没高度比5/6、转速4 r·min^-1、DO 1.0 mg·L^-1,进水流量分配比3:1,进水COD、NH₄⁺-N和TN浓度平均值分别为385.0、38.0和38.0 mg·L^-1时,COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到90.4%、93.7%和80.9%,出水水质可满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准要求。

采用改良分段进水工艺处理低碳氮比(C/N<3.5)生活污水,研究流量分配对系统处理性能的影响。在其他条件不变的情况下,以实际处理效果以及物料衡算结果为依据来逐步提高首段进水比例以寻求最优的流量运行工况,共确定4组不同的进水流量分配。结果表明:在此碳氮比条件下,通过提高首段进水比例的方法并不能降低厌氧区氮氧化物的含量,甚至出现相反的情况;系统的同步硝化反硝化作用以及微生物同化作用强度对TN的去除起着至关重要的作用;首段进水比例的提高强化了厌氧区聚磷菌的释磷作用,提高了磷酸盐的去除率;综合考虑系统的脱氮除磷效能以及后续可优化空间,确定在进水流量分配比例为6:3:1的工况3为最优工况,系统出水COD、氨氮、总氮、磷酸盐浓度分别为45.98、0.04、17.47和2.43 mg·L^-1。

采用流化床反应器,研究富水蒸气条件下酒糟燃烧的NO排放特性。结果表明,增加过量空气系数和升高燃烧温度,NO排放浓度升高;对送入燃烧反应器的气体中添加水蒸气模拟高水分燃料燃烧有效地降低了酒糟燃烧的NO排放浓度及总排放量,且在适当条件下可减少NO排放约46%(质量)。酒糟灰分中的金属氧化物对NO的还原有催化作用,且随着温度的升高变强。在含H₂或CO的N₂气氛中,灰分对NO催化还原作用更明显。水蒸气本身对NO没有明显还原作用,说明水蒸气是通过与碳氢化合物反应生成还原性气体,如H₂和CO,从而在酒糟灰催化作用下强化NO的还原。

采用燃烧器上摆和附加风上摆角度偏差设置的方法来降低锅炉烟温偏差和再热蒸汽温度偏差。对一台700 MW四角切圆燃烧锅炉不同燃烧器上摆角度条件下的炉内燃烧过程进行了数值模拟,模拟结果与试验值符合较好。燃烧器上摆角度增加,炉内气流的旋转动量矩和屏区入口的残余旋转动量矩减小,水平烟道内烟气速度和温度偏差降低。附加风上摆角度的偏差设置可降低屏区入口的残余旋转动量矩,进而减小烟气速度和温度偏差。燃烧试验表明,燃烧器上摆11°和附加风上摆角度的偏差设置10°可将再热蒸汽温度偏差由20℃左右降低至4℃以下,是一种有效降低烟气和再热蒸汽温度偏差的手段。

采用分子动力学模拟分别研究了纯水和电解质溶液中SDS表面活性剂在纳米尺度石墨烯表面的自组装结构,考察了不同石墨烯层数对自组装吸附形态和SDS/石墨烯复合物悬浮密度的影响。模拟结果揭示了上述两种溶剂介质中,SDS的表面自组装结构形态与石墨烯的结构层数有关,增加石墨烯的层数能够加大吸附表面活性剂向溶液中的伸展程度,使表面活性剂自组装结构膨胀。此外电解质存在能够导致SDS表面活性剂在石墨烯表面吸附形态由多层结构向半圆胶束转化。模拟计算进一步发现SDS/石墨烯超分子复合物的悬浮密度随石墨烯层数的增加呈近似线性增加。

采用熔融共混的方法制备了马来酸酐接枝聚碳酸亚丙酯(PPCMA)/热塑性淀粉(TPS)、PPCMA/热塑性氧化淀粉(TPOS)和PPCMA/ DL-TPOS(铝酸酯预处理的TPOS)复合材料,研究淀粉的氧化以及偶联剂的加入对PPC复合材料流变、形态和性能的影响。加入淀粉后的PPC复合材料拉伸强度有较大提高,红外光谱结果显示淀粉和PPCMA之间形成了氢键作用,这可能是力学性能提高的主要原因;热塑性氧化淀粉与PPCMA基材的界面相容性提高,PPCMA/TPOS复合材料的力学性能、储能模量、损耗模量和复数黏度均高于PPCMA/TPS复合材料;铝酸酯对TPOS的预处理促进了TPOS在PPCMA中的分散,提高了复合材料的拉伸强度,在PPCMA/DL-TPOS体系中,当DL-TPOS含量为40%(质量分数)时拉伸强度达到最大值,与PPCMA相比,提高了4.6倍。

开展了化学恰当比φ = 1甲烷-空气预混气在透明方形管道内的爆燃实验研究,改变点火源位置,分析在管道一端闭口一端开口条件下,点火源位置对甲烷-空气预混气爆燃超压特征的影响。实验结果表明:当点火源与闭口端之间距离较小时,时间-超压曲线不发生振荡,随着点火源相对于闭口端距离的增加,超压分别呈微弱等幅振荡、振幅指数增长的振荡,且最大超压峰值随之增加;超压波形与火焰瞬态结构存在密切关联,振荡波形超压峰值的极值点总是位于火焰位置的极值点;当超压发生振荡时,振幅指数增长阶段的振荡周期随时间线性减小,振荡周期与未燃气气柱长度呈现较好相关性;超压振荡的原因在于,泄爆口侧的火焰前沿触发了超压振荡,闭口侧火焰前沿与声波(压力波)在未燃气气柱中相互作用放大了超压振荡。