以耗氧时间为指标的脱氧型阻化剂优选试验研究

为进一步改善无机盐阻化剂抑制煤自燃的效果,在无机盐阻化剂中添加耗氧剂等成分,配制出具有耗氧与隔氧双重作用的脱氧型阻化剂。通过正交试验,得出不同配比脱氧型阻化剂的耗氧时间,并根据耗氧时间分析其在不同采空区中的适用性。研究表明,NaCl,CaCl2和MgCl2等3种无机盐对耗氧时长影响的显著性为R(CaCl2)R(NaCl)R(MgCl2),因此,只含有MgCl2的脱氧型阻化剂耗氧速度最快,其组成为1.5 g还原性Fe粉、0.6 g硅藻土以及0.15 g MgCl2;当温度为20~99℃时,该配比脱氧型阻化剂的比耗氧时间随温度的升高而缩短。     

几种无机盐类脱氧型阻化剂耗氧速率试验研究

为解决目前阻化剂只有单一阻化作用的问题,加入一种具有耗氧功能的材料,形成一种具有耗氧和阻化双重作用的脱氧型阻化剂。通过试验的方法,将不同配比的脱氧型阻化剂放置在恒温仪器里测其耗氧时间,得到不同配比的脱氧型阻化剂的耗氧速率与氧体积分数的关系以及耗氧速率的变化规律。改变试验温度,得到脱氧型阻化剂的耗氧速率与氧体积分数的关系以及耗氧速率的变化规律。试验结果表明,氧体积分数越大,耗氧速率越高;随温度的升高,脱氧型阻化剂的耗氧速率在加快;硅藻土的量为0.6 g时,脱氧型阻化剂的耗氧速率最快;无机盐使用量相同时,耗氧速率为v(MgCl_2)v(NaCl)v(KCl)v(CaCl_2),耗氧速率随无机盐使用量的增加而降低,使用0.15 g MgCl_2的脱氧型阻化剂耗氧速率最快。     

煤氧复合热效应的影响因素分析

煤的氧化放热是引起煤自燃的主要原因。煤氧复合热效应与耗氧速率和表面反应热有关。通过分析得出 ,q(z,n,CO2 ,T,d5 0 ) =h(Z) .g(n) .f (CO2 ) .I(T) .Ψ (d5 0 )。其中主要影响因素为煤结构、温度、氧浓度及粒度。根据威斯化学结构模型、本田化学结构模型及煤分子中包含的 7种表面活性结构 ,推出煤自燃表面分子结构模型 ,并分析其表面活性结构的种类、数量、活泼性 ,它们随煤体不同而千差万别 ;表面活性结构随温度变化的氧化活泼性及反应过程不同 ,造成煤表面氧化反应热 H不同。外在主要影响因素—煤的温度、氧浓度、粒度不同造成了耗氧速率 VO2 不同 ,使煤的放热强度不同。对此 ,通过 XK型煤自然发火实验台及 XKS程序升温实验台进行了实验分析     

煤样封闭耗氧试验及其参数测定分析

为确定数值模拟所需的煤氧化参数,介绍了测定煤耗氧速度常数和CO生成比率的常温煤样氧化封闭试验方法.测定数据的回归分析表明,煤样耗氧变化符合负指数函数衰减的一般规律.通过煤样氧化封闭试验,可获得与煤样状态同比条件下煤的耗氧速度、耗氧时生成CO比率和煤样氧化下限氧浓度等重要参数指标.试验验证了煤耗氧速度与环境空气中氧浓度成正比;提出了堆积煤样的体积耗氧速度常数新指标,其值可通过试验直接测定;给出了耗氧速度(量)与CO产生速度(量)的比例变化关系.本研究可为煤自燃过程模拟计算与自燃预测研究提供关键性基础参数.     

木屑低温耗氧特性实验研究

木屑阴燃经历常温、低温氧化蓄热、加速升温直至燃烧等三个阶段.低温氧化阶段时间最长,也是木屑发生阴燃的必要条件.木屑低温氧化需消耗氧气,而木屑低温耗氧量及耗氧浓度可直观反应其阴燃特性.为了研究木屑低温耗氧特性,建立了木屑低温氧化耗氧浓度测试装置,研究了不同种类及粒径木屑试样低温耗氧特性.结果表明:随着温度升高,通入木屑罐体后氧气浓度逐渐降低,木屑耗氧量逐渐增加;利峰木屑耗氧量存在阶梯跃升的趋势,而联华木屑该趋势不明显;联华木屑随粒径减小耗氧浓度显著增加,而利峰木屑随粒径减小耗氧浓度反而降低,但降低程度不明显.研究结果为现场灭火提供科学指导.     

煤自燃发火潜伏期不同温度下耗氧特性的研究

为了探究地层温度的升高对采空区自燃倾向性的影响,对处于自燃潜伏期的煤展开耗氧特性和CO释放特性的研究。通过对长平矿3#煤分别进行20~60℃的封闭耗氧实验,得到了自燃潜伏期不同温度下煤的氧浓度以及CO浓度随时间变化的曲线。对氧浓度变化曲线和CO浓度变化曲线进行拟合分析得到了不同温度下煤的氧气消耗和CO生成速度,同时得到了氧浓度衰减系数和CO浓度增长系数。封闭耗氧实验结果表明:从20~60℃氧气消耗速度逐渐增大并且氧浓度衰减系数呈指数增长,CO浓度增长系数也逐渐增大并且同样呈指数增长,煤的窒熄带氧浓度临界值从20~60℃逐渐由16.8%降低到12.4%。为探究不同温度下采空区煤的自燃发火危险性,将封闭耗氧实验结果的参数应用到采空区CFD数值模拟仿真中,模拟得到随着温度升高采空区窒熄带临界氧浓度位置由200 m增长到380 m。结果表明:常温下不易自燃的煤在较高的环境温度下表现出了较强的氧气消耗和CO释放能力,并且采空区自然氧化带随着温度的升高动态变宽,增大了采空区的自燃发火危险性。     

不同变质程度煤自燃特性及低温氧化动力学分析

为了研究不同变质程度煤在低温氧化自燃过程中的特性,以及煤样变质程度对煤自燃过程的影响,利用程序升温试验系统研究了不同变质程度煤在低温氧化阶段气体与特征温度变化规律。通过计算其耗氧速率、放热强度,分析了耗氧速率、放热强度与温度之间的对应关系。同时分析了煤样变质程度对CO、CO₂气体及耗氧速率、放热强度的影响规律。根据程序升温的试验条件和阿伦尼乌斯公式建立了CO与温度的计算模型,分析了该方程的线性回归直线斜率,计算了不同变质程度煤低温氧化活化能,分析并印证了煤样变质程度与活化能之间的关系。根据不同煤质工业分析指标试验结果,进一步阐述了各煤种主要煤质工业分析指标的差别,分析了主要指标与煤程序升温试验自燃氧化参数的相关性,同时分析了主要工业分析指标对各特征参数的影响。结果表明:煤在低温氧化自燃过程所产出的CO和CO₂气体释放量、耗氧速率及放热强度均随温度升高而呈指数级增长;随煤样变质程度增加,CO和CO₂气体、耗氧速率、放热强度变化较小;煤的变质程度越高,特征温度和活化能越大;煤样自燃的可能性越小,危险性越小;结合煤样工业分析与活化能发现,水分、灰分、挥发分含量与活化能呈负相关。     

空气湿度对煤自燃特性影响的试验研究

为研究空气湿度对煤自燃特性的影响,运用程序升温试验台,在不同环境湿度条件下,对黄陵2号矿4#煤层煤样进行程序升温,分析不同温度下的气体成分,计算煤样在不同温度和湿度条件下的耗氧速率、CO和CO_2产生率,以及煤氧化的表观活化能。结果表明:与在干燥的空气中氧化相比,煤在加湿空气中的耗氧速率、CO和CO_2产生率升高,活化能降低,表明加湿有利于煤自燃;随空气湿度增加,煤体的耗氧速率、cO和CO_2产生率先升高后降低,活化能先降低后增加,表明存在一个最容易使煤氧化自燃的临界空气湿度;黄陵2号矿4#煤层煤样的临界相对湿度为25%左右。     

不同变质程度煤燃烧特性参数试验研究

为获得不同煤种火区瓦斯爆炸数值模拟基础参数,用热重试验方法确定不同变质程度煤燃烧阶段温度范围,通过管式炉程序升温和气相色谱仪分析气体成分,得到了煤燃烧耗氧速率、气体生成速率和放热强度与温度之间的关系。结果表明:褐煤、气煤、焦煤、贫煤燃烧阶段温度分别为247~433℃,279~542℃,313~574℃,365~594℃;随着温度升高,耗氧速率、CO,CO_2生成速率、放热强度与温度之间均符合高斯(Gauss Amp)曲线模型;随着变质程度增加,耗氧速率与CO生成速率升高,CO_2生成速率与放热强度降低;耗氧速率与放热强度呈线性增加关系,煤的变质程度越高,变化趋势越平缓。     

空气相对湿度对煤自燃特性的影响研究

为研究空气相对湿度对煤自燃特性的影响,运用自制空气湿度控制装置和程序升温试验台,通入湿度不同的空气,对砚石台矿煤样进行程序升温,测定不同温度下所产生气体的浓度,分析耗氧速率、CO和CO2产生率、放热强度以及自燃极限参数的变化规律。试验结果表明:低温氧化前期,煤体的耗氧速率、放热强度和CO产生率与空气相对湿度成正比。随着反应的进行,85%或32%的湿度均会对耗氧速率、放热强度和CO产生率产生一定的抑制作用;CO2产生率随空气相对湿度的增大先升高后降低,最小浮煤厚度和下限氧浓度随空气相对湿度的增大先减小后增大,上限漏风强度先增大后减小。增大空气相对湿度对煤低温氧化前期有促进作用,其自燃环境条件更易被满足,自燃危险性升高。     

芦荟植物SOD酶对甲醛气体胁迫的应答

首次实验研究了中华芦荟(Aloe rera var.chinensis (Haw)Berg.)植物对甲醛的吸收以及植物体内超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化情况,旨在了解芦荟净化室内甲醛气体的生理机制.实验以玻璃箱模拟室内空间环境,用乙酰丙酮分光光度法测定模拟空间内甲醛的浓度,用邻苯三酚自氧化法测定SOD的活性.结果表明,有芦荟存在的条件下,模拟空间内甲醛气体浓度显著下降.随着通人甲醛量的增加,芦荟对甲醛的吸收有着较显著的增加,并且SOD酶活性的变化也越来越显著.芦荟体内SOD酶对甲醛气体的胁迫存在着一定程度的生理应激反应,芦荟对室内甲醛污染存在一定程度的净化作用.     

供水水库沉积物中铁锰的释放规律研究

在实验室模拟条件下考察了溶解氧、pH值、微生物活性和温度等因素对水库沉积物铁锰释放的影响。结果表明,在缺氧环境中(DO<1.0 mg/L),酸性条件(pH=6.0)能够促进铁锰的释放,而碱性条件(pH=9.0)则会抑制铁锰的释放;微生物活动能够显著促进铁锰的释放;温度对铁锰的释放有较明显的影响,升高温度有利于铁锰的释放;好氧条件下(DO>5.0 mg/L)铁锰的释放则受到明显抑制。     

模拟酸雨对水稻叶片抗氧化系统影响的时间效应

采取有效措施减轻酸雨对植物的伤害必须建立在明晰植物对酸雨适应机制的基础上。为探究植物的抗氧化系统及质膜上重要功能蛋白对酸雨胁迫的适应机制,采用模拟试验方法,以pH=7.0为对照(CK),分析pH=4.0和2.5酸雨对水稻叶片内丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)、超氧化物自由基(O-2·)含量及抗氧化系统(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(ASA))和质膜H+-ATPsae活性影响的时间效应。结果表明,与对照(CK)相比,pH=4.0、2.5酸雨在胁迫1~5 d时引起水稻叶片MDA、H_2O_2、O-2·含量,SOD、CAT活性,ASA质量比和质膜H+-ATPsae活性上升,仅pH=4.0组SOD活性在第5 d出现峰值,其他指标出现"时滞";在胁迫解除后,pH=4.0组各指标在第6~10 d逐渐恢复至CK水平,而pH=2.5组各指标(除质膜H+-ATPase活性低于CK外)仍显著高于CK。这表明在pH=4.0酸雨胁迫下水稻幼苗叶片中SOD和CAT活性与ASA质量比上升有效降低了H_2O_2和O-2·积累、MDA含量、质膜过氧化程度,因而,质膜H+-ATPsae活性恢复至CK并保持稳定;pH=2.5酸雨引起H_2O_2、O-2·过量积累,不仅超出抗氧化酶的清除能力且致使酶钝化,导致MDA含量持续增加,氧化伤害加剧,造成质膜上功能蛋白H+-ATPase活性受抑,其调节胞内pH值功能受阻。水稻抗氧化系统对酸雨胁迫的响应呈明显时间效应,且响应的敏感性从强到弱依次为SOD、CAT、ASA。水稻抗氧化系统恢复程度与恢复进程的快慢受胁迫强度制约。     

河道泥沙淤积对洪灾风险评估的影响

建立了考虑泥沙淤积的洪灾风险估计的一般模式,并以螺山站为例,定量分析了泥沙淤积对洪水频率和洪灾风险的影响.结果表明,考虑泥沙淤积对水位频率会产生影响,在相同水位下,泥沙淤积会缩短洪水的重现期,水位越低,频率变化越大.对于相同频率的洪水,泥沙的淤积使水位抬升,且频率越小,水位变化越小.另外,泥沙淤积使洪灾风险增加,加重了洪灾的损失.螺山下游的洪灾风险率从6%增加到22.5%,水位超高期望值从0.114 m增加到0.233 m.     

稻田土壤细菌对重金属镉的氧化应激反应研究

研究重金属镉胁迫下稻田土壤大肠杆菌K12、枯草芽孢杆菌B19及Ralstonia eutropha DKC1中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和ATP酶活性等应激酶活性的短期(46 h)变化.结果表明,不同浓度镉对E.coli K12,B.subtilisB19和R.eutrophaDKC1培养不同时间的SOD、CAT和ATP酶活性均有不同程度的诱导作用,表现在前期、低浓度时激活,后期、高浓度时抑制,体现了不同微生物间的差异以及抗镉潜力的不同.3种指标间接地反映了环境中有毒有害物质的存在,且能在早期较灵敏地指示污染的影响,作为环境受到污染胁迫的细胞生化指标具有一定可行性.     

重金属在淀山湖沉积物上的吸附研究

本文以淀山湖沉积物作为研究对象 ,研究了 Cu、Zn、Pb和 Cd在淀山湖沉积物上的等温吸附和沉积物对重金属吸附的影响因素。结果表明 ,重金属 Cu、Zn、Pb和 Cd在淀山湖沉积物上的等温吸附符合 L angmuir模型 ,淀山湖沉积物对重金属饱和吸附量的大小顺序为 Zn>Cu>Pb>Cd。淀山湖沉积物的组成对重金属吸附有较大的影响 ,其中沉积物中粘粒对 Cu、Zn、Pb和 Cd的吸附最强。沉积物中有机质对 4种重金属也有较强的吸附 ,特别对 Zn的吸附最强。碳酸盐对 Zn的吸附较弱 ,而对 Cu、Pb和 Cd有较强的吸附。 p H值对重金属吸附也有较大的影响 ,吸附量随着 p H值的升高而增大。温度对吸附的影响则较小     

湘江衡阳段沉积物对硝态氮的吸附特性研究

为探究沉积物对水体中硝态氮的吸附特性,以湘江衡阳段上游沉积物为研究对象,通过室内模拟吸附试验,探讨沉积物吸附硝态氮的影响因素、动力学规律及吸附等温线特征,并且利用SEM、FTIR等表征手段揭示吸附机理。结果表明,环境因素的改变会对硝态氮的吸附产生一定影响,泥水比的增大使沉积物的固体浓度效应明显,吸附量减小;硝态氮初始质量浓度越高,吸附量越大;温度越低越有利于沉积物对硝态氮的吸附;扰动速率偏高和偏低都会使吸附量减小。吸附过程在60 min后逐渐达到稳定,其吸附过程符合准二级动力学模型方程和Langmuir等温吸附方程,以化学吸附和单分子层吸附为主。SEM表征分析表明,沉积物呈粗糙多孔的片层结构,具有较多的吸附位点;FTIR表征分析表明,沉积物对硝态氮有一定的吸附作用,沉积物中含有羟基、酰基等多种基团,与硝态氮反应的机理主要表现为置换和吸附作用。     

典型固体可燃物燃烧沉积物微观形貌特征的研究

利用火灾现场中燃烧物沉积物所特有的火灾原始信息,可以帮助火灾调查人员准确辨识与鉴别起火部位或起火点附近可燃物分部情况,辅助判断初始起火材料和起火部位的特点,通过燃烧模拟试验,开展了木材、化纤织物、棉织物、PVC制品、聚氨酯泡沫等常见固体可燃物燃烧沉积物微观形貌特征研究。首先,利用SEM 分析了不同材料沉积物中粒子分布、微观形貌等结构性差异。接着,进行了颗粒物的形貌学测量和组成成分测定。最终,得到了样本的量化差异特征。研究结果表明:5种固体可燃材料燃烧沉积物存在结构性差异,但并不显著;对组成粒子进行的形貌学测量和成分测定,可以量化区分材料属性。该方法可以为建立火灾现场起火部位可燃材料的燃烧时序性提供技术支持。     

太湖悬浮物磷的形态分布特征

应用螫合剂分级提取法研究太湖5个湖区悬浮物和表层沉积物中磷的形态分布特征,该方法把磷的形态分为水提取弱吸附态磷(Ex-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ga-P)、酸提取有机磷(OrgPac)、碱提取有机磷(Org-Palk)和残渣态磷(Res-P),并对不同形态的磷在沉积物和悬浮物质中的迁移进行了探讨.结果表明,悬浮物和沉积物中磷的形态分布差异很大,悬浮物中磷的主要形态为铁结合态磷和有机态磷,二者的相对含量之和约为80%,而表层沉积物中磷的主要形态是有机态磷,相对含量为50%;悬浮物中铁结合态磷的绝对含量平均值为1 271 mg/kg,表层沉积物中则为190 mg/kg;悬浮物中铁结合态磷相对含量平均值是沉积物中的2.7倍.大量铁结合态磷在悬浮物的沉降过程中可能完成了形态的转化,成为藻类生长的磷营养源.     

环境因子对底泥污染物化学钝化修复的影响研究

通过模拟试验研究了环境因子扰动、p H值以及溶解氧水平对底泥钝化剂钝化效果的影响规律。结果表明,不同扰动状态下,PAC对COD,TP,TN的抑制效果均随着扰动程度的加强而增大;不同p H值条件下,PAC对COD,TP,TN均有一定的抑制效果,抑制效果随酸性的增强而降低,也随碱性的增强而降低,在p H值为6~8时抑制效果相当,且弱碱性条件下效果最好;不同溶解氧水平下,PAC对TP的释放抑制效果明显,对COD和TN有一定的抑制作用。