硫化矿石氧化性的分形表征

针对硫化矿石吸氧速度常数呈现出的不规则周期性变化特征,通过R/S分析法对其进行分析.结果表明,在试验条件下,6种矿样吸氧速度常数的时间序列均体现出明显的Hurst现象,且Hurst指数均大于0.5;同时通过比较发现,矿样的氧化性与矿石吸氧速度常数的Hurst指数值具有一致性.由此可以看出,通过测定矿石吸氧速度常数并进行R/S分析,比较Hurst指数或分形维D值大小,可以得到矿样的氧化性大小,实现利用分形维对矿石氧化性进行表征,从而代替其他各项繁琐的试验工作.该研究为判断硫化矿石常温下的氧化性提供了新的思路和方法,具有一定的理论意义和应用价值.     

理化因素对锰细菌Arthrobacter chlorophenolicus MN1409氧化Mn2+的影响

Arthrobacter chlorophenolicus MN1409是1株分离自锰矿样品的高效锰氧化细菌。为了建立该菌株氧化Mn2+的适宜条件,研究了接种量、装液量、摇床转速、温度、pH值、Fe2+初始质量浓度和Mn2+初始质量浓度等理化因素对其锰氧化效率的影响。结果表明,接种量、装液量、转速和Mn2+初始质量浓度在一定范围内变化对锰氧化率影响不大;而温度、pH值和Fe2+初始质量浓度变化对锰氧化率有较大影响。当接种量为4%,装液量为60 mL,温度为25℃,摇床转速为100r/min,pH值为7,且有一定的Fe2+存在时,Arthrobacter chlorophenolicusMN1409对锰的氧化效率最高。     

超临界水氧化法测定TOC装置的建立和初步试验

利用超临界水氧化技术(Super Critical Water Oxidation,SCWO)能迅速彻底氧化各种有机污染物的特点,将其应用于废水总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)的检测.自行构建了一套利用超临界水氧化法连续检测废水TOC的试验装置.选取邻苯二甲酸氢钾作为典型有机污染物,首先在p=24.0 MPa,T=380～440℃,m=1.0～20.0条件下,验证了本方法的可行性与可重复性.通过试验初步研究了超临界水氧化温度与氧化系数m对TOC检测的影响机制,得出测试水样TOC转化率随反应温度和氧化系数m的增加先增加而后趋于平稳;并得出随着反应温度的升高、氧化系数的增大,TOC降解率也随之提高,当m≥6.0,T≥420℃时,TOC几乎完全降解.测试水样邻苯二甲酸氢钾溶液适宜检测条件为T=420℃,p=24 MPa,m=6.0,此时TOC降解率达到99％.同时,分别用岛津TOC分析仪(高温催化燃烧法)和SCWO-NDIR装置对葡萄糖和苯酚混合溶液的TOC进行了测定,两者的测定结果线性拟合关系较好,证明利用超临界水氧化法测定TOC可行.     

铋酸钠可见光光催化氧化水中苯胺的研究

采用铋酸钠为催化剂,在可见光条件下光催化氧化处理苯胺,分别采用单因子试验和正交因子试验研究了苯胺初始浓度、苯胺废水初始pH值、催化剂投加量对氧化效果的影响,分析了光催化动力学模型和动力学速率方程。结果表明,铋酸钠光催化氧化能够快速降解水中的苯胺,试验中各条件下苯胺的降解率2h后最低也可达到60%以上,一些条件下甚至可达95%以上;正交试验表明最佳运行条件为pH=5,催化剂投加量为1 g/L,苯胺初始质量浓度为20 mg/L;铋酸钠光催化氧化苯胺符合Langmuir-Hinshelwood一级动力学模型及其动力学速率方程;苯胺初始质量浓度从20 mg/L增加到60 mg/L时,反应速率从0.040 2min-1降至0.022 2 min-1。     

高炉煤气含硫废水的空气催化氧化法实验研究

高炉煤气精脱硫过程中采用湿法脱除无机硫时会产生大量的含硫废水,若处理不当,不仅会污染环境、危害身体健康,而且严重限制高炉煤气精脱硫行业的可持续发展。针对此问题,进行了含硫废水的空气催化氧化法实验研究。对比4种催化剂在空气催化氧化法处理含硫废水过程中的氧化效率,研究了催化剂含量、气泡大小对氧化率的影响和氧化含硫废水过程中的硫化氢逸出率。结果表明,氧化锰和氧化铜的催化氧化效果较好,较优条件下氧化5 h,氧化率接近80%;通过增加催化剂含量和减小气泡直径都可以在一定程度上提高催化氧化效率;整个实验的硫化氢逸出率在1%～5%。     

紫外氧化法降解废水中邻苯二甲酸二丁酯

采用UV/Fenton法氧化降解废水中的邻苯二甲酸二丁酯,原水质量浓度为40 mg/L,考察了H2O2加入量、硫酸亚铁加入量、pH值、氧化时间、反应温度对降解率的影响,通过单因素及优化实验确定了最佳工艺条件:H2O2量(30%)为10 mL,硫酸亚铁量为50 g/L,pH值为5,氧化时间为45 min,反应温度为25℃。对优化实验验证,降解后废水质量浓度为0.4 mg/L,去除率达到99%。     

流光放电氧化亚硫酸盐的研究

使用气体放电等离子体对亚硫酸盐进行氧化,考察了各种因素对于亚硫酸盐氧化的影响.实验表明,随着初始浓度,喷雾流量,pH值的增加,亚硫酸盐氧化率降低;亚硫酸盐氧化率随着循环次数的增加而增加.     

硫化亚铁氧化反应的研究

为了掌握自燃性低的FeS的氧化自燃过程,为预防FeS自燃事故的发生提供理论基础,对不同纯度化学试剂FeS,利用定温、程序升温试验方法,结合XRD、TG-DTA、TG-DSC及化学分析的结果,研究其氧化反应历程.结果表明,不同纯度FeS氧化时,试样都经历了先失重后增重再失重的变化过程.首先失重的是试样中易挥发的杂质,250～300℃时试样质量开始增加,意味着FeS氧化反应的开始.在325～400℃范围内FeS氧化反应复杂,涉及化学反应多,试样质量随试验时间延长而增加,直至恒重,增重的主要物质经XRD表征和化学分析为FeSO4.试验温度达到480℃时,试样质量先增加后减小,增重的主要物质为Fe2(SO4)3,该温度下Fe2(SO4)3分解速率慢.在550～650℃内,Fe2(SO4)3热分解或FeS的完全氧化反应引起试样质量迅速减小.试验温度高于660℃时FeS发生完全氧化反应,最终产物为Fe2O3.具有不同氧化反应活性的FeS,其氧化反应历程也不同.     

茜红染料废水光助氧化法降解脱色研究

主要对光助氧化法处理印染废水进行了实验研究.探讨了单纯的紫外光光照时间、H2O2浓度、染料水溶液的初始pH值以及Fenton试剂中H2O2的浓度和Fe2 比值对COD cr去除率和脱色率的影响.结果表明,光助氧化法对茜红染料废水有比较好的处理效果,光照80 min,pH=3,H2O2浓度6 mmol/L,脱色率和COD cr去除率分别达到92.8%和84.4%,加入Fe2 并保持Fe2 :H2O2=1:5,尽管由于Fe2 及Fe3 的存在,脱色率下降为85.4%,而COD cr去除率升高到93.7%.     

Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO_2掺杂于RuO_2-TiO_2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO_2-SnO_2-TiO_2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度(CD)、电极间距、Na_2SO_4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明:在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm~2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。     

常压法测定煤层瓦斯含量的误差分析

为了校正脱气法和常压法测量瓦斯含量的误差。通过理论分析、模型计算和实验对比的方法，研究煤样气体自然成分含二元和三元混合气体时的误差来源。查明气体成分为N2和CH4时，该误差可通过系数法进行修正；气体成分含CO2,CH4和N2 3种气体时，误差可通过扩展的langmuir模型修正。水分对测定误差的影响为:烟煤中含氧官能团与水优先结合后，影响煤孔网吸附点的可达性，导致水分与测定误差线性相关；无烟煤表面积大且表面官能团减少，水分的优先吸附使煤表面性质更均匀，水分与气体分子竞争煤表面的相同吸附点，水分与测定误差负相关。该结论对煤层瓦斯含量测定方法的选择和修正有重要意义。     

含内热源松散煤体热湿迁移特性研究*

为研究松散煤体内部热湿迁移规律,建立松散煤体多场-相变-扩散耦合数学模型,对热力驱动下的温、湿度场时空演变规律进行仿真研究;通过热湿迁移特性实验平台,对数值模拟结果的有效性与准确性进行验证。研究结果表明:温度相对误差小于5%,含湿量相对误差小于8%;松散煤体温度逐渐升高,温升速率逐渐减小,温度最终趋于稳定值,沿轴线方向温度呈指数性降低;松散煤体湿度场可分为煤体含水率和空气含湿量,在空间上可分为含水率减少区、含水率增大区和含水率不变区,随着计算进行,峰值含水率逐渐增大且向远离热源方向移动;含湿量相较于实验初期均有所增大,沿轴线方向先呈线性降低,后呈指数性降低且线性区域越来越大,指数性区域越来越小。     

加卸载下含水率对含瓦斯煤岩损伤变形的影响分析

采用含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服控制渗流试验装置对不同含水状态煤样进行了加卸载下三轴变形与渗流特性的试验研究。研究结果表明:含水率越高,煤样的三轴强度越低,失去抵抗外部载荷所产生破坏的能力越快,且塑性变形增强,脆性破坏减弱,瓦斯流量增加越小;含水率的增加能够使得煤岩破坏时积聚的弹性能减少,并且释放速率更加缓慢,更多的消耗于塑性变形中,这有助于预防煤岩破坏时由于弹性能的突然释放而导致的大型煤与瓦斯突出事故的发生;基于Logistic方程和能量耗散理论,建立了煤岩损伤演化数学模型,通过对试验数据的拟合分析,两者吻合程度较高,能够为煤岩损伤破坏提供预测。研究结果对于具有煤与瓦斯突出危险性的煤层进行注水消突具有理论指导意义。     

基于FLACS的CH4/CO2/air混合气爆炸参数分析

利用FLACS软件分析初始压力、初始温度对CH4/CO2/air混合气的爆炸温度、最大爆炸压力的影响;并与计算值对比。结果表明:①初始压力对爆炸温度、爆炸前后压力比影响可以忽略。常温变压条件下二氧化碳浓度增加,爆炸温度与爆炸前后压力比基本呈线性降低。常压变温条件较复杂,二氧化碳浓度升高爆炸温度降低;初始温度对低浓度（<15%）二氧化碳混合气爆炸温度几乎没有影响,而高浓度（>15%）二氧化碳混合气爆炸温度随初始温度增加而升高;最大爆炸压力随二氧化碳浓度以及温度升高而降低。②在设定条件下,低浓度（5%~10%）二氧化碳混合气爆炸温度计算值与模拟值相对误差小于5.5%,吻合较好;最大爆炸压力计算值与模拟值相对误差在6.5%～10.5%之间。     

元素硫高温腐蚀产物氧化自燃性影响因素的研究

用差热-热重分析仪考察元素硫与Fe(OH)3发生硫化腐蚀反应的初始温度,分析硫化温度、硫化时间、氧化温度和水对高温硫腐蚀产物氧化自燃性的影响。结果表明:元素硫与Fe(OH)3发生硫化反应的初始温度为287.67℃;硫化温度越高,硫化时间越长,元素硫高温硫化腐蚀产物中FeS2的含量越高,氧化自燃性越大;氧化温度对高温硫腐蚀产物的氧化自燃性有很大影响,室温时几乎不发生氧化反应,氧化温度超过95℃后,腐蚀产物的氧化反应速率大幅度提高,对炼油装置安全构成极大威胁;水对高温硫腐蚀产物的氧化自燃性起着重要作用,无水时,高温硫化产物基本不发生氧化反应,少量水存在即可极大影响高温硫腐蚀产物的氧化速率。     

Research on thermal decomposition characteristics of H foaming agent with different moisture contents

N, N-Dinitroso pentamethylene tetramine, also known as H foaming agent, is a self-reactive chemical substance commonly used in the rubber industry. Decomposition, explosion and combustion may be caused by the presence of fire or high temperature. As a high-risk chemical that is strictly regulated in China, H foaming agent has ever triggered multiple accidents. During the study of the decomposition thermal process of H foaming agent, it was found that the presence of moisture content at different levels had a significant effect on its thermal stability. The thermal characteristics of H foaming agent under different moisture contents was studied through the test means such as adiabatic calorimetry and high-pressure differential scanning calorimetry. Through isothermal calorimetry experiment, it was found that the decomposition of H foaming agent had obvious auto-catalytic characteristics. In the moisture content within the range of 0–40%, with the increase of moisture content, the initial exothermic temperature T_onset of the mixture system of H foaming agent and water decreased, while the time from initial heat release to rapid temperature rise of the reaction system (induction period) was gradually prolonged, and the temperature increment of the reaction system was increased gradually. As the proportion of moisture content in the system increased, the adiabatic temperature rise ΔT_ad of the mixture system of H foaming agent and water gradually decreased, meanwhile the time to maximum rate under adiabatic condition (TMR_ad) gradually decreased. The research results have guiding significance for finding the reasonable moisture content of H foaming agent in the drying process and determining the upper temperature limit during storage and transportation.     

水化煤饱和-风干过程的自燃特性实验研究

为了掌握水化煤饱和-风干过程中不同风干时间煤样的自燃特性,对水化煤样进行不同风干时间的实验煤样预处理,形成不同风干时间的水化煤样。通过煤样含水率测试、物理吸附实验和程序升温实验,对不同饱和-风干时间的水化煤样以及原煤样的吸氧量和CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C3H8气体浓度随煤温的变化规律进行实验研究。研究结果表明:不同风干时间水化煤样随着煤温的逐渐升高,吸氧量呈先减小后增大趋势;不同风干时间的水化煤样的自燃标志性气体析出速率随煤温的升高均呈指数增大的变化趋势;在低温氧化阶段,水化煤样比原煤反应时间提前,且反应速率更快,这表明水化煤样比原煤样更加容易发生自燃,且风干时间为20 min的水化煤危险性更大。     

覆压及水分对含瓦斯煤体渗吸特性的影响研究

为研究外加水分条件下受载含瓦斯煤体的渗吸特性,利用自主设计的含瓦斯煤体等压渗吸实验装置对煤体中水分及瓦斯的运移进行连续监测,并在瓦斯压力恒定不变的条件下研究覆压及外加水分对煤体渗吸距离、渗吸速度以及瓦斯置换量的影响.结果 表明:水分在煤体中的渗吸距离随时间增长先是快速增加,而后缓慢增大.在相同外加水分条件下,相同时刻水...     

水分对无烟煤瓦斯吸附影响的低场核磁试验研究

为研究水分对无烟煤瓦斯吸附的影响,以山西晋城集团王台铺煤矿无烟煤为研究对象,利用低场核磁共振技术,研究了煤样在不同水分含量下的核磁共振T2谱图,分析了T2谱图核磁信号与瓦斯吸附量的关系。结果表明:煤中水分质量分数较大时,水分在微孔、小孔、中大孔内均有分布;水分含量较小时,水分主要存在于微孔内。瓦斯吸附量随水分增加而减少,但水分对煤瓦斯吸附的抑制程度不同,水分质量分数从0增加到1.92%,水分主要存在于微孔隙中,瓦斯吸附量显著降低;而水分质量分数从1.92%增加到3.09%时,水分主要在小孔隙及中大孔隙内增加,瓦斯吸附量降低幅度较小。微孔隙中水分对瓦斯吸附的抑制作用较明显,随含水量增加,瓦斯吸附速度逐渐降低,吸附平衡所需时间增大。     

不同温度下煤粒瓦斯扩散特性试验研究与数值模拟

为探索温度对煤粒瓦斯扩散特性的影响,利用瓦斯吸附/扩散仪分别对不同温度下的等温吸附,同温同压初始条件下的煤粒升温瓦斯扩散,同压不同温初始条件下的恒温煤粒瓦斯扩散进行试验研究。试验结果表明:同温同压初始条件下的等效扩散系数随温度升高呈指数关系增大。同压不同温初始条件下的恒温综合扩散系数随温度升高呈先增大后降低的变化趋势。温度升高时,温度与初始吸附量对综合扩散系数具有相反的影响作用趋势。不同温度下,相同时间内的扩散量取决于二者的配比关系。建立温度影响下的理论扩散方程,数值模拟不同温度下的全过程扩散特征。计算结果表明:随着时间延长,各温度下的恒温扩散曲线呈多点交叉状态,符合试验关系。