压力延滞渗透(pressure retarded osmosis,PRO)是一种利用不同浓度溶液间渗透压差进行产能的新型膜技术。膜是PRO过程的核心元件,对其产能效果有巨大影响。PRO膜需要有良好的水渗透性和较高的截留率,并具有足够的强度承受高压。首先阐述了PRO过程对膜性能的要求,然后从活性层、支撑层及物理/化学预处理3个方面归纳了当前广泛使用的非对称膜的研究进展,总结了膜材料、制备过程和预处理等对膜性能的影响。同时,归纳了对称膜及准对称膜方面的研究状况,两者可有效降低膜的内部浓差极化现象(ICP),是未来PRO膜研究的一个重要方向。

综述了生命周期评价(LCA)区域化研究的进展,论述了将空间信息数据引入LCA的必要性与可行性,以及GIS(geographical information system)在LCA地域化的重要作用。综述表明GIS能系统有效地组织和管理空间数据,能够管理LCA明细的地域信息、LCA影响的地域信息,从而实现GIS与LCA的结合。在此基础上,进一步提出了基于地理信息的LCA的架构,分析了基于GIS的LCA发展的机遇和挑战。基于地理信息的LCA将突破传统LCA缺乏空间信息的致命缺陷,其结果将更具准确性和科学性,基于地理信息的LCA的绿色设计和管理对企业以及政府将更具可操作性,是生命周期评价方法发展的新方向。

吸附式制冷是一种能利用低品位热能的节能环保的制冷方式。在空调工况下,硅胶-水回质回热系统应用最多。为了解在特定工况下选择何种循环能提升系统性能,应用热力学第一与第二定律评价指标分析了基本循环、回质循环、回质回热循环的COP、(火用)效率、循环熵产。分析表明,回质循环存在推荐最高热源温度和最优热源温度,回质回热循环存在推荐最低热源温度和最优热源温度。例如对于典型夏季空调工况热源温度90℃、蒸发温度10℃、冷凝温度40℃,回质循环的推荐最高热源温度为93℃,高于实际热源温度90℃,选用回质循环更合适而非回质回热循环。最后,对制冷机组的分析表明给出的方法和推荐工作温度区间能针对实际系统给出方案优选和系统控制的指导性建议。

采用高速摄像仪对液滴冲击加热壁面过程进行实验观测,分析了不同实验流体的沸腾现象特征,探讨了中间射流及宝塔状气泡的形成机理。观测发现,壁温高于液体对应的Leidenfrost温度时水滴撞击后会出现暴沸现象,由于气泡夹带伴随强烈的核化作用,氯化钠溶液液滴撞击后可以观察到中间射流的产生,醇类液滴则发生完全反弹;壁温低于Leidenfrost温度时液滴在加热壁面会出现泡状沸腾现象,与半球形气泡不同,宝塔状气泡出现在液膜厚度较大的区域。此外定量考察了液滴在加热壁面完全反弹时的最大铺展因子,发现铺展因子仅受Weber数影响,与文献结果比较表明本研究得出的铺展因子经验公式可较好地预测液滴在加热壁面的铺展尺度。

通过实验研究,得到不同孔密度的泡沫金属内湿空气的换热和压降特性,并对泡沫金属换热器综合性能进行了分析。测试样件为泡沫铜,孔密度为5~40PPI(pores per inch),孔隙率为95%。研究结果表明,由于凝结水的存在,泡沫金属内的湿空气传热系数随着孔密度的增大先增大后减小,孔密度为15PPI时达到最大值;压降随着孔密度的增大而增大,且大于20 PPI时压降增大更明显。综合考虑传热系数与压降因素,泡沫金属孔密度为15PPI时综合性能最佳。

了解析湿工况下液桥对管翅式换热器性能的影响,需要对液桥形状进行实验研究并建立描述液桥形状的方法。通过搭建可视化实验台观察了液桥在竖直平板间的形状,并测量了液桥的接触线和接触角。实验研究了不同体积、不同平板间距、不同平板材料间形成的液桥,并通过实验数据开发了能够描述液桥形状的关联式,包括接触线伸长比和接触角分别与Bond数的关联式。还根据关联式建立了描述液桥形状的方法并将结果与实验数据进行对比,对比结果显示接触线的描述方法平均误差为3.4%,接触角的描述方法平均误差为7.9%。

随着节能减排的大力推广,管外沸腾强化传热技术得到了广泛的研究和发展。设计建立了水平双侧强化管管外沸腾试验系统,以R134a为循环工质试验研究了不同热通量工况下,蒸发温度对正反齿压花齿型三维肋管池沸腾换热特性影响,并结合试验结果分析探讨了其理论描述方法。结果表明:蒸发传热系数随蒸发温度变化趋势线的斜率随热通量呈现非线性变化;在同一蒸发温度下,管表面传热系数均随热通量单调递增,但增长率随热通量增加而逐步降低;回归分析获得不同热通量下蒸发温度对正反齿压花齿型蒸发管表面传热系数影响的统一表达式;等热通量工况强化传热因子在热通量超过10kW·m^-2后升至2以上,在热通量接近20kW·m^-2时达到极大值2.588,但在热通量接近5kW·m^-2时接近1;蒸发温度及其与热通量合同对正反齿压花齿型蒸发管表面传热系数的作用机理与理论描述方法有待进一步深入研究。

对洗涤冷却管内垂直降膜的流动特性进行研究,采用超声波多普勒测速仪对管内不同周向以及轴向位置的液膜厚度和速度进行了无接触式的测量,液膜Reynolds数范围为1.0×10⁴~3.1×10⁴。结果表明:在0°周向位置上液膜厚度与速度均达到最大值,导致该位置局部液膜厚度过大而不能保持稳定,部分液体脱离液膜表面,此外还造成了8°和16°位置的液膜厚度激增。在轴向上,当Reynolds数小于2.0×10⁴时,液膜速度在重力作用下随流动距离增加而增加,反之,液膜速度因为流动阻力会随距离增加而减小。随着Reynolds数的增大,液膜平均厚度和速度呈增大趋势。此外,Reynolds数的增大还会使得液膜更加不稳定。

采用VOF双流体模型对19通道气升式陶瓷膜过滤装置进行气液两相流的流体动力学模拟,研究了曝气孔直径和曝气量对气升式陶瓷膜过滤装置的气含率、环流液速、膜面剪切力及膜管内湍流强度的影响,模拟结果与实验结果的误差在5%~10%之间。结果表明,气升管与降液管的气含率都随曝气量增大而增大,随曝气孔直径减小而增大;环流液速、膜面剪切力及膜管内的湍流强度都随曝气量增大先增大,当曝气量达到400L·h^-1时其增大趋势变缓。通过实验和模拟比较了3种不同孔径的曝气头,环流液速与曝气孔的直径关系不大,仅与曝气量相关,但曝气孔直径越小,其膜面剪切力越大,越有利于过滤过程的进行。

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP值备受制冷行业关注,有望替代R134a。在内径为8mm水平圆管内对R1234ze(E)流动沸腾换热特性进行实验研究,并在相应实验工况下与R134a进行对比。本研究的实验工况:流动沸腾换热的饱和温度为10℃±0.5℃,热通量为5.0和10kW·m^-2,质流密度范围为300~500kg·m^-2·s^-1。分析质流密度、热通量以及干度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾传热系数的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的流动沸腾传热系数随质流密度和热通量的增大而增大;在低质流密度300kg·m^-2·s^-1工况下,R1234ze(E)传热系数较R134a偏低14.68%左右,但随质流密度增大到500kg·m^-2·s^-1,其偏差缩小为7.35%。最后将实验结果同4种常见预估关联式进行比较,结果表明Kandlikar关联式计算结果较优,全工况范围内Kandlikar关联式对R1234ze(E)和R134a的预估值与90%的实验数据偏差在±25%以内,平均偏差分别为23.13%和11.50%,满足工程设计要求。

对竖直和水平放置情况下微槽道脉动热管(当量直径2.82mm)的启动及传热性能进行了实验研究,并与内径分别为3.4mm(1^#)、4.0mm(2^#)和4.8mm(3^#)的3个光管脉动热管进行了比较。实验工质为去离子水,充液率为50%。实验结果表明,竖直放置(底部加热)时,微槽道结构可以显著降低脉动热管的最小启动功率和启动温度,在约305W的加热功率下其热阻分别比1^#、2^#和3^#光管脉动热管下降41.7%、35.6%和30.9%,蒸发段壁面平均温度分别下降12.1、11.8和7.6℃;水平放置时,微槽道脉动热管在一定加热功率下能够正常启动,光管脉动热管难以有效运行。使用微槽道结构后,脉动热管显热和潜热传热能力的提高以及微槽道毛细作用利于冷凝液向蒸发段回流可认为是实现热管传热强化的主要原因。

针对有机相变材料热导率低的共性,以质量比为58.47:41.53的脂肪烃类低共熔有机物十二醇(DA)-癸酸(CA)为基液,添加纳米粒子MWNT、Cu、Al₂O₃及分散剂SDBS制备出纳米复合相变材料,从纳米粒子种类、添加浓度及超声时间方面研究其对复合有机相变材料热物性的影响。实验发现MWNT、Cu、Al₂O₃的添加都可以不同程度上提高DA-CA的热导率。当超声时间为50min、纳米粒子浓度均为0.1g·L^-1时3种纳米复合材料的热导率大小依次是:MWNT>Al₂O₃>Cu。最优例:超声分散时间90min,DA-CA+MWNT(0.1g·L^-1)+SDBS(0.2g·L^-1)的热导率最大,为0.3602W·m^-1·K^-1,相较DA-CA提高了20.5%,在不影响基液热物性的基础上具有良好的热稳定性。

过冷流动沸腾在核能、动力、化工等工业领域广泛存在,局部空泡分布特性的准确预测对构建两相流数理模型及两相流动压降和传热特性计算均具有重要意义。实验借助光学探针测量手段研究摇摆条件下圆管内过冷沸腾局部空泡分布特性,并提出多周期同相位叠加方法获得摇摆运动条件下局部瞬时空泡份额。实验结果表明:摇摆条件下圆管内局部空泡分布呈现周期性波动规律,摇摆条件下圆管轴心区及近壁区均会出现局部空泡份额峰值,且流道近壁区局部空泡份额波动幅度最大;与静止条件下不同,摇摆运动周期内过冷沸腾局部空泡份额空间分布形态随时间发生变化;摇摆周期和摇摆角度对过冷沸腾局部空泡分布特性也存在一定影响。

研究超声反射波谱与颗粒粒径及浓度之间的关系并发展一种基于超声波阻抗谱的颗粒粒径表征方法。对超声波波动理论模型适当变形,建立超声阻抗谱与颗粒粒径及浓度之间的关系;进一步通过数值模拟分析超声阻抗谱对颗粒浓度及粒径变化的敏感性;实验中使用中心频率10~100MHz超声波换能器,利用自发自收模式对超声波在缓冲层与介质界面上的反射波信号进行测量并分析,对体积中位径分别为7.69、21.58、66.64mm的聚苯乙烯悬浮液进行实验,获得阻抗谱并与数值模拟结果对比,根据实验阻抗谱进行数据反演获得样品颗粒粒度分布,并与图像分析结果进行了对比,结果显示,本方法可有效分辨3种颗粒样品的粒径。

针对水下超声速气体射流实验装置,分别采用高速摄影对水下超声速气体射流的形态及发展过程进行了可视化观察分析,采用VOF方法建立了二维轴对称两相数值计算流模型,对实验工况进行数值模拟,得到详细的水下超声速射流流场结构。两者结合得以研究水下气体超声速射流的形态及发展过程。研究结果表明:超声速水下射流流场明显包含射流区、过渡区和羽流区3个不同特征区域,射流区内气相的胀鼓和回击现象导致了严重的振荡流模式。气液界面不稳定性引起射流局部颈缩,从而引起颈缩上游气相截面的扩张、收缩甚至断流。可观测的小幅度的颈缩导致上游的胀鼓现象;稍大幅度的颈缩导致上游的回击现象;大幅度的颈缩甚至导致射流中断,并在随后重建射流。

在气浮接触区内,聚并会导致气泡直径增大,对分离效果产生影响。采用相群平衡模型对接触区气泡聚并行为进行数值模拟,研究了气泡聚并发生的原因及来液流量、回流流量对气泡聚并的影响。首先分别应用Schiller-Naumann、Grace和Tomiyama3种曳力系数模型进行模拟,所得气泡直径均与实验值吻合,无明显差异,选定Schiller-Naumann曳力系数模型对气浮中两相流动进行模拟。通过对模拟结果进行分析,表明回流入口周围上下行流过渡区域存在较大速度梯度,是导致气泡聚并的关键因素。最后研究了来液流量和回流流量对接触区气泡尺寸的影响,接触区上部气泡直径随回流流量增大而明显增大,原因在于增大回流流量使得过渡区域速度梯度升高,气泡聚并频率提高;而来液流量对气泡尺寸基本无影响。

针对燃煤电厂烟气污染物脱除设备入口弯管内气固两相分布不均的问题提出一种新型两相均流板,采用CFD数值模拟首先对比分析了安装两相均流板与常规导流装置的均流效果,之后详细研究了新型两相均流板对弯管水平出口管道中气流速度、颗粒质量分布规律的影响以及板型及板间夹角对两相均流板均流效果的影响,并结合Design-Expert响应面法获得两相均流板的最优结构,将最优结构应用于工业性实验中,最后将计算结果与工业性实验数据进行了比较。结果表明:弯管内安装两相均流板较安装导流板/三角翼挡板气固两相均流效果更优,既可以使气固两相均匀分布又可以有效降低系统的压阻;随板间夹角的增大,管内的气流速度分布以及颗粒的质量浓度分布呈阶段性变化,而管内的压降则随板间夹角增大而增大;最佳两相均流板结构为夹角为75.49°的直板型两相均流板。模拟与实验结果吻合较好,利用提出的数值模拟方法可以详细真实地模拟计算大型及具有复杂内部结构的除尘器入口弯管中气固两相流动。

利用多孔结构进行液体的导流和气液分离是近年来强化传热的研究热点,主要原理是气液固三相界面的受力平衡,固相材料的亲疏水性则是决定微孔内气液固三相界面运动规律的关键因素。针对具有一定亲水性的金属铜网,进行超亲水和超疏水处理;考察多孔结构亲疏水性对相界面以及气液两相分离效果的影响。结果表明,金属铜网具有浸润自相容性;经过亲疏水表面改性后,超亲水性能阻挡气泡的通过;超疏水性能的多孔铜网更易与气体为伍,形成致密气封膜,阻挡液体进犯。静态实验测定多孔丝网的浸润自相容能力,接触角为151°丝网,对液相阻滞力为117.6N·m^-2;接触角为0°的超亲水丝网对气相阻滞力为49N·m^-2,并建立了多孔结构浸润自相容性与分离临界气泡尺寸的数学关联。

采用MOF材料作模板,通过在Cu-BTC材料表面预先负载贵金属Au再热解的方法,成功制备了具有正八面体结构的新型多孔Au/Cu_xO负载型催化剂。通过降低热解环境中的O₂浓度,调节氧化时间,实现了Au/Cu-BTC氧化产物组分的调节,分别制得了Au/Cu₂O、Au/Cu₂O-CuO、Au/CuO复合催化材料。将其用于CO催化氧化,发现所有Au/Cu_xO催化剂都表现出比Cu-BTC和Au/Cu-BTC更优异的催化性能,其中由于拥有较高的比表面积、Cu₂O含量以及更好的Au的分散性,Au/Cu₂O的CO氧化活性最佳,180℃即能实现CO的完全转化。

采用循环伏安法和恒电位电解法,探讨了含有ZnCl₂的乙睛水混合溶液中五氯吡啶(PCP)在不锈钢阴极表面电还原脱氯生成2,3,5,6-四氯吡啶(2,3,5,6-TCP)的反应机理;采用恒电流电解法对该电还原脱氯过程的各种工艺条件进行了优化。结果表明:该体系中PCP电还原脱氯生成2,3,5,6-TCP主要遵循以Zn/Zn²⁺为氧化还原媒介的间接电还原机理;优化工艺条件下(阴极液含0.025mol·L^-1HCl+15%(体积分数)水+0.2mol·L^-1苯磺酸钠+0.16mol·L^-1ZnCl₂的乙腈溶液;电流密度为1.25A·dm^-2),0.08mol·L^-1PCP能高选择性地脱氯生成2,3,5,6-TCP,2,3,5,6-TCP的收率和电解电流效率分别可达88.7%和59.1%。

采用一步原位聚合诱导沉淀法制得了形貌多样、结构复杂的二氧化硅介孔微球,将其与Noyori配体RuCl(p-cymene)[(R,R)-Ts-DPEN]络合制得负载型钌催化剂并应用于苯乙酮不对称氢转移反应。利用场发射扫描电镜和氮气等温吸脱附手段证明了二氧化硅微球和负载型钌催化剂的微球型介孔结构,结合透射电镜表明了钌元素均匀分布在二氧化硅微球上;通过红外光谱显示该催化剂与反应底物之间存在氢键作用;在此基础上考察了载体孔结构,反应条件等因素对催化性能的影响。研究结果表明,钌配体负载到具有小孔径、高比表面积的二氧化硅微球上有利于苯乙酮的不对称氢转移反应,由此引出介孔氧化硅微球的孔道限域效应对不对称催化反应的活性和光学选择性存在明显的促进作用。在40℃、0.2ml苯乙酮的条件下反应16h,负载型钌催化剂用于苯乙酮不对称转移加氢反应其转化率和对映选择性最高可分别达到64.1%和93.4%。

通过溶液结晶方法制备了磺胺嘧啶N-甲基吡咯烷酮溶剂化合物(SD-NMP),根据热重数据计算可知其中磺胺嘧啶(SD)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的摩尔比是1:2。采用热重分析、热台显微镜、扫描电子显微镜、粉末X射线衍射和傅里叶红外光谱对SD-NMP溶剂化合物脱溶剂过程进行了表征,发现SD-NMP溶剂化合物晶体脱除溶剂后产物与磺胺嘧啶晶体的晶习、晶型相同,磺胺嘧啶溶剂化合物的形成和溶剂的脱除是一个可互相转变的过程。基于不同的反应模型,对70、75、80、85℃下SD-NMP溶剂化合物的脱溶剂过程动力学数据进行拟合,计算得到活化能,结果表明几何收缩模型能很好地描述SD-NMP溶剂化合物的脱溶剂过程,对应的机理为相界面反应,其控制步骤为相界面的推进,与WET3理论一致。

通过双模理论及反应釜吸收实验的方法,建立了胺液脱碳拟一级传质反应模型,并对其进行了实验验证。通过模型中的增强因子、二级反应速率常数及传质速率分析了伯胺MEA(乙醇胺)及叔胺MDEA(甲基二乙醇胺)的动力学特性,以此为基础进一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、动力学特性,并得到了较优的胺液配比。研究结果表明:伯胺MEA的增强因子及传质速率数值大于叔胺MDEA,随着气液传质过程进行,传质速率逐渐减小;对于混合胺液,表观反应速率常数以及增强因子随着MEA浓度的增加以及温度的升高而逐渐增大;当总胺浓度为3mol·L^-1时,MDEA+MEA(2mol·L^-1+1mol·L^-1)的混合胺液增强因子数值为0.5,传质速率较大,为最优混合胺液配比。

以鳞片石墨为原料,采用Hummers法制得氧化石墨,经超声分散后制得稳定的氧化石墨烯(GO)分散液。以化学还原法一步制得非晶态Ni-B/rGO复合催化剂,并以蒎烯加氢为探针反应考察了催化剂的性能。结果表明,该催化剂对蒎烯加氢反应具有较高的催化活性,对生成顺式蒎烷具有较高对映选择性,达到96.5%以上,性能优于大多数传统的镍系催化剂甚至贵金属催化剂。该催化剂亦具有较好的稳定性,重复使用8次后,其转化率及对映选择性依然保持在较高水平。采用XRD、XPS、TEM等技术手段,研究了复合催化剂材料的结构与性质,初步探讨了非晶态Ni-B/rGO催化剂的构效关系。

采用工业硅胶作为吸附剂,利用两塔变压吸附装置进行了烟道气变压吸附碳捕集实验。利用gPROMS软件建立两塔变压吸附模型对实验过程进行模拟,对比了实验和模拟的结果,验证了模型的准确性。通过两塔变压吸附可将15%的CO₂富集到74%,收率为91.52%。在模型基础上考察了变压吸附碳捕集过程中进料量、吸附时间、顺放压力与二氧化碳收率、纯度和能耗的关系,定性分析了吸附塔压力和进料量对压缩机能耗的影响。结果表明:增大进料量、延长吸附时间、降低顺放压力,可以有效提高产品气中CO₂浓度,但同时也导致收率的下降,前两者还会造成单位能耗的增加;吸附压力越高,进料流量越大,压缩机能耗越大。

采用溶剂热法制备了溴改性的金属有机骨架(metal organic framework,MOF),通过模拟烟气动态吸附方法对材料单质汞(Hg⁰)吸附性能进行研究。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、综合吸附仪对晶体结构、形貌和组分进行表征。结果表明改性后晶体结构不变,比表面积、孔容下降,溴以共价键固定在材料中。改性前和改性后材料对Hg⁰的吸附效率都有随温度升高而增加趋势。模拟烟气反应床吸附实验证明240℃条件下,溴改性MOF10h内吸附效率高于95%,同等实验条件下,非改性MOF以及传统活性炭吸附剂吸附汞5h后效率低于75%。

采用浓度为0.2g·ml^-1的葡萄糖溶液对13X沸石/活性炭复合材料(AC/X)进行碳沉积,研究沉积次数对复合吸附剂(AC/X-G)孔结构、表面性质和CH₄/N₂吸附分离性能的影响。通过X射线衍射,77K下的N₂吸附/脱附,扫描电镜,CO₂-TPD以及红外光谱表征样品的晶型、孔结构和表面性质,在298K、100kPa下对其CH₄和N₂吸附等温线进行测定,并将吸附结果与文献中碳材料和13X沸石的吸附性能进行比较。结果表明:随着沉积次数的增加,AC/X-G吸附剂中X型沸石的相对含量降低,微孔比表面积和微孔体积减少。AC/X-G的表面被碳膜覆盖,碱量降低,但出现强碱位和含氧基团C-O键。AC/X-G的CH₄和N₂吸附量下降,但吸附分离系数提高,沉积3次的样品AC/X-G-3的CH₄/N₂吸附分离系数达到3.0,表面的含氧基团有利于提高复合材料的CH₄/N₂吸附分离性能。

针对炭膜分离CO₂/CH₄混合气体的过程,分别采用Materials Studio和Lammps软件进行分子模拟,建立与炭膜孔结构相近的Z字形孔模型,通过实验数据验证了模型的可靠性,通过对CO₂/CH₄纯组分及混合气体在膜孔内的吸附和扩散过程的模拟得到分离系数并探讨气体分离机理。综合吸附与扩散过程的模拟结果表明:适当的低温和较小的孔径有利于实现CO₂/CH₄混合气体的分离;随着温度的升高,CO₂/CH₄的分离系数减小,而且膜孔径对分离系数的排序为0.670nm>1.005nm>1.340nm;在温度为298K、膜孔径为0.670nm的操作条件下CO₂/CH₄的分离系数为20.1,与实验数据较吻合。研究结果可为优化炭膜制备提供指导,并为探讨分离过程机理提供依据。

以过氧化氢氧化再生纤维素(GC)制备羧基再生纤维素(OGC),表征OGC结构变化及其对阻燃和吸附性能影响机理。通过碱泡预处理能有效提高GC比表面积,增加反应效率,获得羧基含量达15.6%的OGC。FT-IR和¹³C NMR表征结果说明OGC葡萄糖基环上的C₆位伯羟基能被选择性氧化成羧基。随着羧基含量的提高,OGC无定形部分溶解而提高其结晶度,晶型则无显著变化,OGC的热分解温度下降,但是成炭率显著提高。当添加6.25%OGC为成炭剂用于环氧树脂膨胀型阻燃时,氧指数达到27.2,阻燃等级为V0。以火焰原子吸收分光光度法测定结果表明,当羧基含量为15.6%,OGC对铅和铜离子吸附量分别提高14倍和3.5倍,其原因在于氧化改性能显著提高OGC的比表面积和容积率,增加吸附容量。研究结果说明以过氧化氢氧化制备的OGC在阻燃成炭剂以及金属离子吸附领域中具有良好的应用前景。

以改性聚乳酸微球(MPLA)为载体,以γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷为功能单体,以四乙氧基硅烷为交联剂,采用溶胶凝胶方法制备了表面溶菌酶分子印迹改性聚乳酸微球(LZY-MIP-MPLA),采用红外、扫描电镜和粒径测定等方法对LZY-MIP-MPLA进行了表征,优化了制备条件。详细研究了LZY-MIP-MPLA对溶菌酶的吸附性能,考察了pH和NaCl对吸附性能的影响。结果显示,LZY-MIP-MPLA对溶菌酶的吸附能力明显大于非印迹改性聚乳酸微球(NIP-MPLA),达到吸附平衡的时间为200min左右。Scatchard方程的分析表明,印迹孔穴对模板分子的作用是不完全等价的,即存在两类不同的结合位点。LZY-MIP-MPLA对溶菌酶和牛血清白蛋白的分离因子为10.13,说明其对溶菌酶具有较好的选择吸附性能。

采用二维轴对称模型,以理想空气为介质对超声速旋流分离装置内的流场特性进行了数值模拟。同时搭建实验平台,对小压比条件下影响流场特性和分离性能的结构和操作参数进行了研究。研究结果表明:进出口压比为1.4同时排液通道外壁张角小于12°时,超声速喷管扩张段内在面积比达1.27的情形下仍不存在气动激波,同时对扩张段内存在激波产生的情况进行分析,得出其原因为在排液口内产生反向压缩波,并向喷管上游移动。通过实验研究得出,压比为1.4,面积比为1.27时超声速旋流分离器分离效率最高,达到20.5%。

利用自主研发的Couette结蜡装置,对蜡含量相同的油样1(不含沥青质)和油样2[含0.75%(质量分数)沥青质]进行结蜡实验,并研究其结蜡层的分层现象和分层规律。通过对油样1和油样2结蜡表层和底层的宏观形貌、DSC放热、析蜡量、蜡晶微观形貌的分析发现:油样1结蜡层无明显分层现象,而油样2结蜡层分层现象明显,沥青质的加入导致了结蜡层的分层。与结蜡表层相比,油样2结蜡底层的析蜡点、蜡含量与沥青质含量显著升高,蜡晶形貌发展为致密的类球状大蜡晶。油样2结蜡表层沉积量随壁温的升高、油壁温差和转速的增大而减小;结蜡底层沉积量随壁温升高而减小,随油壁温差和转速的增大而增大;总的蜡沉积量随壁温的升高和转速的增大而减小,随油壁温差的增大先增大后减小。

在20~60℃温度范围内,采用激光法测定L-酒石酸在水中的结晶介稳区宽度和诱导期,分别研究了饱和温度、冷却速率和搅拌速率对L-酒石酸结晶介稳区宽度的影响以及过饱和度对L-酒石酸诱导期的影响。结果表明:结晶介稳区宽度随着饱和温度、搅拌速率的增大和冷却速率的降低而变窄,并推算出表观成核级数m,给出了成核速率方程,此外实验测定结晶诱导期随过饱和度S增大而变短,基于经典成核理论和诱导期数据,计算出L-酒石酸在水中20℃和25℃下的固液界面张力。

针对目前氨法二氧化碳捕集技术中存在的氨逃逸、再生能耗高、反应后期吸收率低等问题提出了强化结晶氨法捕碳工艺,采用氨水乙醇组成的混合吸收液,利用半连续鼓泡反应系统研究了实验过程中吸收液组成、吸收温度、烟气流量及烟气中CO₂体积分数对吸收及结晶规律的影响。实验结果表明,混合吸收液中选用高比例乙醇、较低的吸收温度、较高的烟气流量以及较大的CO₂体积分数有利于吸收液中晶体出现时间提前,有利于强化结晶过程,晶体含氨量占初始氨总量的分数可达38.75%,并且混合吸收液的CO₂吸收能力较纯氨水工况明显提高。创新之处在于:提出了一种强化结晶氨法捕碳工艺,对氨水乙醇混合吸收液的吸收及结晶规律进行研究,给出了能够改善吸收效果并利于结晶过程的有利工况。为接下来新工艺的进一步研究提供基础数据和参考。

设计了CaHPO₄·2H₂O-H₂SO₄-H₃PO₄-H₂O体系结晶温度、液相SO₄^2-含量、液相P₂O₅含量、搅拌速率和结晶时间的五因素四水平正交实验,通过测量晶体平均粒径优化出平均粒径最大的工艺参数:结晶温度80℃、液相SO₄^2-含量50g·L^-1、液相P₂O₅含量260g·L^-1、搅拌速率50r·min^-1和结晶时间2h。在该工艺参数下进行结晶过程研究,通过分析液相SO₄^2-浓度和P₂O₅浓度,XRD、SEM、EDS和激光粒度分析仪表征晶体,研究发现:0~40min为反应阶段,平均粒径减小;40min之后结晶过程遵从Ostwald递变法则,从CaSO₄·0.5H₂O过渡到CaSO₄·2H₂O,平均粒径几乎不变。

道南渗析(Donnan dialysis)是电化学势差驱动的选择性膜过程,可用于饮用水中砷酸根离子[As(Ⅴ)]的去除。通过对膜相As(Ⅴ)传质模型中参数的系统分析讨论了As(Ⅴ)膜相自扩散系数、膜对As(Ⅴ)的选择性、膜面积和膜厚度等对道南渗析除砷过程的影响。结果表明,当转速高于200r·min^-1时膜相传质为道南渗析除砷的速率限制步骤。提高膜相自扩散系数、增大膜有效面积、减小膜厚度能同等程度地改善As(Ⅴ)渗析传质效果,但这些参数并不影响道南平衡达到时料液中As(Ⅴ)的残余浓度。改变料液和解吸液的溶液条件直接影响膜相As(Ⅴ)浓度梯度,不仅影响As(Ⅴ)渗析通量,也会改变道南平衡。选择高填充密度的膜组件、及时去除解吸液中富集的As(Ⅴ)是提高道南渗析除砷装置运行效率的有效手段。

污水处理过程容易受外界冲激扰动影响,引发污泥上浮、老化、中毒、膨胀等故障工况,导致出水水质质量差,能源消耗高等问题,如何快速准确识别污水操作工况故障至关重要。针对污水工况识别过程中现有监督学习方法未利用大量未标记数据蕴含的丰富操作工况信息,采用基于流形正则化极限学习机的半监督学习方法,监视生化污水处理过程操作运行工况。该方法在学习过程中,在标记和未标记数据输入空间构建图拉普拉斯算子,通过随机特征映射建立隐含层,在流形正则化框架下,求解隐含层和输出层之间的权重,保留随机神经网络的计算效率和泛化性能。仿真实验结果表明,基于半监督极限学习机的污水处理工况识别在准确率与可靠性方面相对优于基本极限学习机方法。

针对传统抽油井动液面(DLL)检测只能依靠人工操作回声仪测试,无法实时在线检测的问题,提出基于多源信息特征融合的抽油井动液面集成软测量新方法。采用快速傅里叶变换(FFT)将抽油机悬点载荷及振动时域信号转换成频域信号;采用核主元分析(KPCA)提取悬点载荷及振动频谱和电功率、井口油、套压时域信号非线性特征;利用改进的模糊交互式自组织数据分析聚类(ISODATA)和高斯过程回归(GPR)融合时频信息特征,建立多个动态子模型;利用权重优化证据理论(D-S)构造的概率分配函数作为权值因子,对子模型输出进行集成以得到最终的DLL预测值。油田现场应用证明了该方法的有效性。

针对水泥熟料游离氧化钙(fCaO)含量预测模型辨识的问题,考虑到单一核函数无法显著提高模型精度,采用多项式核函数、指数径向基核函数和高斯径向基核函数组合构建等价核的方法,建立了多核最小二乘支持向量机水泥熟料fCaO预测模型。同时,利用改进的粒子群优化算法对多核最小二乘支持向量机模型的6个待确定参数进行迭代寻优,避免了模型参数人工选取的盲目性。最后将基于改进粒子群的多核最小二乘支持向量机模型应用于熟料fCaO含量的实例仿真。结果表明,建立的水泥熟料fCaO含量预测模型精度高、泛化能力强。

工业生产是国家经济发展的命脉,而在工业生产中过程控制起到非常重要的作用。实际的工业过程控制系统难以避免时滞,再者大部分的工业化生产过程都不只有一个被控量且往往互相耦合,种种原因使得整个控制过程难以建立准确的数学模型,因此一般控制方法难以实现令人满意的控制。无模型自适应控制(model free adaptive control,MFAC)方法无须建立被控对象准确模型,可直接进行控制器的设计,考虑针对被控系统的大时滞特性,将基本MFAC算法中的控制律进行变周期差值分析,增大控制输入差值周期,对原有控制算法进行改进,并对MIMO系统实现直接解耦控制。以循环流化床锅炉燃烧过程模型为例,MATLAB计算机模拟仿真实验表明该改进算法具有良好的控制效果。

液滴运动过程中的形状变化对液滴的蒸发、燃烧等过程有重要影响,表面张力是影响其形状变化的因素之一。为研究表面张力对液滴形变的影响规律,采用低浓度的表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠SDBS)配制表面张力为30~72mN·m^-1的水溶液。利用不同外径的针管得到3~5mm粒径的液滴。高速摄像机(PhantomV211,1000pps,800×600pixel)对这些液滴在自由落体过程中的形变规律进行了可视化实验研究,得到了关于Eötvös数(Eo)的半经验关系式。实验结果表明,液滴在自由落体过程中会形成周期性振动形变,振动周期和振幅随表面张力增大而减小。进一步研究发现,初始时液滴形成并断裂所引起的瞬态冲量使液滴内部动量传递进而表现出周期性振动形变。

通过调节类泛素和热激响应介导的酿酒酵母内部的活性蛋白质平衡,提高酵母细胞的热稳定性和乙醇发酵性能,从而达到工业生产中降低控温能耗的目的。将5个蛋白质平衡相关基因分别与调控基因FBA1p组合构建耐热元器件,并将其导入酿酒酵母Saccharomyces cerevisiaeINVSC1,通过梯度升温培养筛选得到能赋予酵母细胞较好耐热性的类泛素元器件FBA1p-atg8和热激蛋白元器件FBA1p-hsp104;其对应的工程菌S.c-ATG8和S.c-HSP104在40℃恒定培养下,OD₆₆₀值均比对照高50%以上(84h),细胞存活率分别是对照的1.64倍和3.01倍(72h),且都具有较好的细胞壁完整性及海藻糖合成量。将atg8与hsp104组合构建成双功能耐热元器件,其工程菌S.c-ATG8-HSP104在40℃恒定发酵的生长能力、细胞活力和乙醇生产能力都明显优于S.c-ATG8与S.c-HSP104。结果表明,通过类泛素介导与热激蛋白响应协同调节胞内活性蛋白质平衡可以有效地提高酿酒酵母的热稳定性。

里氏木霉是广泛应用于纤维素酶生产的工业真菌,但高产突变株遗传操作困难,限制了菌种改良。首先利用定点整合策略敲除里氏木霉突变株QM9414的pyr4基因,成功构建尿嘧啶营养缺陷型菌株QP4,其遗传转化效率显著提高,而且产酶能力不受影响。进一步在QP4中过量表达β-葡萄糖苷酶(BGL)基因bgl1,经大量平板显色筛选获得2株BGL活力明显增强的工程菌QPB4和QPB5,其酶活分别提高10.01倍和8.26倍。利用发酵酶液对2种不同预处理的玉米芯底物进行水解糖化实验,结果显示以酸处理玉米芯为底物时QPB4和QPB5的葡萄糖得率比QP4分别提高60.98%和52.44%,而以脱木素处理玉米芯为底物时其葡萄糖得率分别提高80.01%和86.00%。研究表明改进里氏木霉高产突变株遗传转化体系可以显著促进菌株改良,提高糖化应用效果。

在固定床中对纤维素进行低温热解实验,采用苯甲酰化的方法,对收集的3种典型的脱水糖进行了深入研究。实验结果表明,基于苯甲酰化的HPLC-UV检测方法是一种快速、有效的糖类物质检测分析方法,满足纤维素热解产物中脱水糖的定量分析研究。纤维二聚糖和纤维三聚糖主要是通过纤维素随机断链形成的,而并非来源于左旋葡聚糖的二次聚合反应。聚合度越高的脱水糖在热解过程中更倾向于进一步反应形成其他产物。

采用SBR工艺以实际生活污水为研究对象,通过3组预实验得出实现部分短程硝化(部分NH₄⁺-N转化为NO₂^--N)的最佳曝气量和曝气时间,启动长期运行的部分短程硝化序批式反应器(PNSBR),在好氧阶段以最佳曝气量[7.2~12L·(h·L)^-1]和曝气时间(2~3h)曝气,持续运行110多天(450多个周期)。结果显示,出水亚硝态氮积累率稳定维持在94%~100%,表明了长期稳定的短程硝化效果;出水NO₂^--N与NH₄⁺-N的比值大部分集中在2~4之间。进一步的分析得出,在PNSBR长期运行中,一方面通过控制曝气量和曝气时间使得好氧阶段溶解氧较低,更利于AOB的生长代谢而抑制NOB的活性;另一方面排水后剩余的亚硝态氮通过利用进水中的碳源反硝化去除(本周期的内源反硝化和下周期的外源反硝化),避免了为NOB提供底物的可能,从而实现了稳定的部分短程硝化。同步厌氧氨氧化和反硝化(SAD)工艺广泛存在,PNSBR反应器作为SAD的前置反应器,可提供满足SAD运行的进水,因此部分短程硝化是一项有潜力的工艺。

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5mg·L^-1和缩短水力停留时间为6h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在10⁸cells·(g dried sludge)^-1。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×10⁶cells·(g dried sludge)^-1增长到1.32×10⁷cells·(g dried sludge)^-1,同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×10⁷~1.78×10⁸cells·(g dried sludge)^-1之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。

在所开发的用于在高温条件下(最高使用温度可达1600℃)测量灰的固体桥力的实验系统上,研究了温度、接触压力及接触时间对燃煤飞灰的固体桥力的影响规律。结果显示,燃煤飞灰的脖颈抗拉强度与温度之间呈现出双峰分布曲线的关系。这是由于随着温度的变化,燃煤飞灰的物相状态发生改变,玻璃体成分的含量也随之变化。在温度不变的情况下,燃煤飞灰的烧结脖颈抗拉强度随接触时间和接触压力的增加而增大。

对煤的芳香单元延展度、芳香单元堆砌层数以及包括不同缺陷和含氧官能团类型的表面结构对煤层气吸附与扩散的影响进行了研究。采用Monte Carlo模拟方法及分子动力学模拟方法分别得到了煤层气的吸附量与扩散系数,模拟温度为303 K,压力为10 MPa。研究结果表明,单位质量的煤对甲烷的吸附量随着芳香单元堆砌层数的增加而降低,缺陷和含氧官能团的存在不利于甲烷的吸附。甲烷的扩散随着芳香单元延展度的增加呈现出一个N形的复杂变化过程,单缺陷和羰基的存在有利于煤层气的扩散,煤结构中大的裂隙更有利于煤层气的扩散。最后,基于煤层气的微观影响因素和宏观运移行为提出了煤颗粒径向不均质的煤层气扩散微观模型。

生物质热解受热解温度、热解速率和碱金属及碱土金属(AAEM)元素影响显著。利用热裂解气相色谱质谱联用法(Py-GC/MS)针对热解温度及AAEM元素对生物质快速热解焦油的影响展开深入研究,通过样品热解前后的失重情况分析了热解温度及AAEM元素对生物质(稻壳和木屑、酸洗稻壳和酸洗木屑)热解特性的影响规律,利用气相色谱质谱仪(GC/MS)对热解焦油组分及含量进行了在线半定量分析,并对热解焦油组分分子量分布情况展开了讨论。结果表明生物质Py-GC/MS快速热解实验,酸洗脱除AAEM元素致使热解失重率减小。500~900℃范围内随温度的升高,大分子焦油成分逐渐减少,逐渐转化为轻质组分。AAEM元素限制了焦油前体的聚合,进一步抑制了含氧杂环类碳环(糠醛等)的生成。稻壳的热解焦油的相对分子质量主要分布在110~129。木屑快速热解焦油产率明显高于稻壳,且热解焦油中分子量分布广泛,含有更多较大分子量(150~209)的化合物成分。

采用溶液吸收结合电化学氧化法处理氨废气。电化学反应器采用尺寸为φ35mm×350mm的管式玻璃反应器,内壁贴附不锈钢网作为阴极,反应器中心轴向设置有φ10mm×350mm的钌钛电极(RuO₂/Ti)棒作为阳极。电极浸没在吸收液中,含氨气体从反应器底部经气体分布器导入反应器。实验结果表明,与溶液吸收相比,溶液吸收结合电化学氧化可以更长时间保持较高的氨气去除率。由于RuO₂/Ti电极产生的有效氯的间接氧化作用,氨气在NaCl溶液比在Na₂SO₄溶液中的去除率更高。以NaCl为电解液时,酸性条件下更有利于氨气的吸收和降解,并且氨气的去除率随着电流密度的增加而增加。产物分析发现氨气在NaCl和Na₂SO₄溶液中被电化学氧化后,主要产物为氮气,也有少量氨转化为硝酸根离子。

调控菌群富集过程的工艺参数,富集具有高PHA积累能力的混合菌(MMC)是发酵生产PHA的第一步也是最重要的一步。采用批式培养条件,集中研究了污泥停留时间(SRT)对PHA积累菌群的富集作用。研究结果表明SRT影响富集MMC的底物降解速率(q_S),微生物积累PHA的速率(q_P)和PHA积累能力。长SRT(SRT4d)导致了较低的q_S,q_P和PHA细胞含量;过短的SRT(SRT1d)则降低了MMC的PHA转化率(Y_PHA/S)和PHA积累能力,刺激了非PHA积累菌群的快速增殖。研究确定的最佳SRT为2d,在此条件下富集的MMC最大PHA积累量可达细胞干重的56%。研究证明了SRT在选择嗜盐MMC中的重要作用,为快速富集PHA积累能力MMC奠定基础。

对于垃圾气化的转换效率,传统上采用冷煤气效率来表示,采用(火用)方法并提出了(火用)效率和累积(火用)效率。根据冷煤气效率、(火用)效率和累积(火用)效率对垃圾气化的3种气化剂进行比较,发现依照3种效率选取的最佳气化剂不尽相同。分析可得:(火用)方法要比传统方法更全面更具实践价值,(火用)效率和累积(火用)效率强调了合成气焓(火用)的利用潜力。由于累积(火用)效率兼顾到了气化剂获取的能耗成本,从而可为气化剂的科学选取提供依据。

为了解同型产乙酸菌异养代谢与自养代谢的相互作用与机制,并为快速获得具有较强自养代谢能力的菌体细胞提供培养方法,以H₂/CO₂和(或)葡萄糖为碳源,考察了Blautia coccoidesGA-1在连续传代培养中的代谢特征。结果表明,以H₂/CO₂作为唯一碳源进行连续传代培养时,菌株GA-1长势较弱,其子代的自养代谢能力也逐渐下降;在葡萄糖培养基中,菌株GA-1增殖旺盛,但高浓度的葡萄糖对其自养代谢能力有显著抑制作用,这种抑制作用可能是自养代谢和异养代谢对辅酶A和ATP的竞争、酸性环境造成的代谢抑制以及辅酶I的氧化还原平衡调节等综合作用的结果。以体积比为4:1的H₂/CO₂混合气为气相条件,用200mg·L^-1葡萄糖培养基对菌株GA-1进行传代培养,不仅可获得稳定的子代培养物,而且可以将其利用H₂/CO₂产乙酸的能力维持在2.16g乙酸·(g干细胞)^-1的水平。

以氯甲基化聚苯乙烯微球为原料,经过两步反应制得巯基聚苯乙烯树脂,用红外光谱测试、比表面分析、元素分析及热重分析表征了该巯基聚苯乙烯树脂,测试了此巯基聚苯乙烯树脂对含Hg²⁺烟气、脱硫废水及脱硫浆液的脱汞性能。分析测试表明:巯基聚苯乙烯树脂热稳定性好,能有效脱除烟气、脱硫废水及脱硫浆液中的Hg²⁺。巯基聚苯乙烯树脂对烟气中Hg²⁺的脱除效率大于90%,对脱硫废水及脱硫浆液的脱汞率接近100%。将此树脂置于脱硫系统内,能捕捉脱硫系统内的Hg²⁺,避免Hg²⁺进入脱硫石膏而造成脱硫石膏中汞的再释放。用6mol·L^-1盐酸洗脱捕捉了Hg²⁺的巯基聚苯乙烯树脂,再生3次后,巯基聚苯乙烯树脂的再生率仍高达90.2%。

通过水热预水解法处理相思木制得预水解液,采用乙醇沉淀回收预水解液中的半纤维素,通过条件实验优化了最佳回收半纤维素的预水解条件,然后对回收的半纤维素进行热稳定性、成分和结构分析。结果发现,获得最大半纤维素回收率的预水解条件为170℃/20min,原料中碳水化合物回收率为3.93%,回收的半纤维素中木糖为主要成分占75.56%,葡萄糖占10.71%,半乳糖占7.80%。离子色谱分析表明160℃/40min,170℃/15min、170℃/25min和180℃/15min水解条件下的回收半纤维素组分与170℃/20min时的回收半纤维素化学组分相同,但含量上略有差别;热重分析表明水解温度提高和时间延长使回收半纤维素热稳定性降低;核磁共振和红外光谱分析结果表明回收半纤维素的聚木糖主链上残留有乙酰基、阿拉伯糖和半乳糖连接。

气流床气化炉内熔渣的结晶会对渣层的黏度产生重要影响,使熔渣由牛顿流体转变为非牛顿流体。采用单热电偶在线观察系统(SHTT)、高温淬冷炉、X射线衍射(XRD)等对一种五元组分的模拟煤灰渣从结晶的角度进行研究,在线记录了晶体的生长形貌,获得了熔渣析晶的时间-温度-转变(TTT)曲线,研究熔渣在不同温度和冷却速率下的结晶特性以及晶体的类型。实验结果表明温度的降低使结晶驱动力增加,结晶孕育时间减少,但温度过低使黏度增加,晶体生长受限,因此生成的晶体尺寸较小。熔渣的结晶在不同温度区间析出的矿物不同,主要的晶体产物在高温区为透辉石,低温区有少量钙长石生成。冷却速率的增加会使晶体的生长尺寸减小,非晶态含量增加,但对晶体的种类影响不大。

针对生物乙醇生产过程中木质素降解产物对乙醇发酵的抑制作用,选取6种典型木质素降解产物(香草醛、紫丁香醛、4-羟基苯甲醛、香草酸、紫丁香酸和4-羟基苯甲酸)为研究对象,采用新型脱毒技术-热活化过硫酸盐高级氧化技术氧化脱除,研究了氧化去除条件及其氧化机理。结果表明,以0.1g·L^-1的香草醛为代表物质,其最优氧化条件为:pH6.0,温度80℃,过硫酸盐浓度1.5g·L^-1。在此优化条件的基础上,研究其他5种典型木质素降解产物的氧化效果。结果表明热活化过硫酸盐氧化木质素降解产物的效果显著,香草醛、4-羟基苯甲醛、香草酸、4-羟基苯甲酸和紫丁香酸的去除率在1h内均达到100%,紫丁香醛的去除率在2h内也达到100%。热活化过硫酸盐氧化机理主要是通过投加自由基捕获剂甲醇和叔丁醇间接判定在反应过程中的主要活性物种,结果表明在反应中起到主要作用的活性物种是硫酸根自由基。因此,热活化过硫酸盐可以很好地氧化去除木质素降解产物。

掌握Fe²⁺/H₂O₂体系O₂的生成路径,可为避免H₂O₂无效分解,开发经济高效的Fe²⁺/H₂O₂体系利用技术指明方向。采用添加自由基捕获剂的方法,探究Fe²⁺/H₂O₂体系内各种自由基对O₂生成速率的影响,进而确定O₂的生成路径。结果表明:Fe²⁺/H₂O₂体系内不会产生大量O₂^-·,O₂^-·不是生成O₂的主要反应物质;O₂^-·被全部捕获后,体系中仍产生大量O₂^-·,但此时无O₂生成,证明生成O₂的反应由·OH和HO₂·两种自由基直接参与。分析认为反应·OH+HO₂·-H₂O+O₂是体系内O₂生成的主要路径。控制Fe²⁺/H₂O₂体系定向生成·OH,抑制HO₂·的产生,是提高Fe²⁺/H₂O₂体系中H₂O₂利用率的有效手段。

采用超临界二氧化碳萃取技术在不同条件下处理木薯淀粉,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、布拉班德(Brabender)黏度仪等分析手段,考察超临界处理对木薯淀粉颗粒形貌、膨胀度、结晶结构以及淀粉糊黏度、凝沉性、冻融稳定性等的影响。结果表明,随超临界压力、温度、处理时间的变化,样品颗粒外貌无明显改变,但膨胀度降低,结晶度增大;淀粉糊的凝抗性增强,淀粉凝胶冻融稳定性却降低;Brabender黏度分析显示经超临界处理后的淀粉样品糊化温度小幅度升高,糊峰值黏度降低、热稳定性变化不明显。以上结果说明:木薯淀粉经超临界CO₂处理,存在淀粉分子部分降解,直链淀粉与支链淀粉比例增大等现象,从而导致淀粉的微观结构及凝胶特性等发生改变。

以锯末为原料,氯化锌为活化剂,不添加黏结剂,采用干法混合后直接成型活化制备高中孔率生物质成型活性炭。为考察这种工艺的可行性,通过单因素实验,以亚甲基蓝吸附值为评价指标,考察了盐料比、活化温度、活化时间与成型密度对生物质成型活性炭吸附性能的影响,得出较优工艺条件为:盐料比1.0:1,活化温度950℃,活化时间为60min,成型密度为1.4g·cm^-3。在此工艺条件下制备得到的生物质成型活性炭,其亚甲基蓝吸附值为387mg·g^-1,BET比表面积为2104m²·g^-1,平均孔径为3.11nm,总孔容为1.63cm³·g^-1,中孔孔容为1.17cm³·g^-1,中孔率高达71.8%,初步证明了干法制备高中孔率生物质成型活性炭工艺的可行性。