ZnO纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用有机液相合成法合成ZnO纳米材料,分析了制备ZnO纳米材料的机理,研究了配比、煅烧、煅烧温度等因素对制备的ZnO纳米材料光催化降解染料废水的影响。通过TEM,XRD,XPS等手段对其成分、形貌及晶体结构进行表征。实验结果显示,制备的ZnO纳米材料煅烧前粒径为5.9 nm,煅烧后粒径为37.1 nm,煅烧可以提高其光催化性能,最佳原料配比为5∶1,最佳煅烧温度为500℃。     

贵金属-稀土复合型催化剂的制备与性能研究

制备了净化车辆尾气的贵金属稀土复合型催化剂,对该催化剂进行了活性测试和结构表征.利用所制备的催化剂在摩托车上进行了性能研究.实验结果表明,采用催化剂后,可使车辆排放达到欧洲Ⅱ号标准,表明所研制的催化剂具有较好的应用价值.     

硫酸盐还原菌(SRB)污泥固定化小球还原硫酸盐的动力学研究

通过研究硫酸盐还原菌(SRB)污泥固定化小球还原硫酸盐过程硫酸盐浓度的变化规律,建立了反应动力学方程,确定了pH值和球液配比量对反应速率常数的影响,计算了相应的反应表观活化能.结果表明: SRB还原硫酸盐的反应为一级反应,反应动力学方程为:V=-dC/dt=0.080 56C.pH值为6-7时,SRB还原硫酸盐的反应速率常数相差不大,pH＜4和pH＞10时,反应速率常数逐渐减小.球液配比量减少,反应速率常数也随之减小,反应表观活化能增大.在实验条件下,SRB还原硫酸盐属化学控制.并由此确定了SRB污泥固定化小球还原硫酸盐的最佳工艺条件为温度35 ℃、pH值6-7、球液配比量1∶10(g/mL).     

基于BP神经网络的二元混合液体自燃温度预测

为了给工业界提供一种快速预测二元混合液体自燃温度的有效途径,将试验所测不同组分及配比的168个二元混合液体的自燃温度作为期望输出,将基于电性拓扑状态指数(ETSI)理论、引入混合ETSI概念而计算出的9种原子类型所对应的混合ETSI作为输入,采用三层BP神经网络技术建立了根据原子类型混合ETSI来预测混合液体自燃温度的BP神经网络模型,并应用改进的Garson算法进行多参数敏感性分析。经模型评价验证及稳定性分析,得到训练集的决定系数R2为0.965,平均绝对误差MAE为11.892 K,测试集的交叉验证系数Q2ext为0.923,平均绝对误差MAE为15.530 K,发现该模型的预测性能优于已有的多元非线性回归(MNR)模型,表明BP神经网络模型具有较好的拟合能力和预测能力,对烷、醇类混合体系自燃温度的预测精度最佳。     

膨胀型防火涂料防火性能的研究

近年来,钢结构建筑火灾事故的惨痛教训使人们对钢结构建筑防火重要性的认识逐渐提高,开展了对钢结构防火保护技术的研究和应用实践.改性高氯化聚乙烯树脂(HHCPE)以其极好的耐候性、耐腐蚀性和阻燃性等优点,成为人们研究的热点.但是,改性高氯化聚乙烯树脂为脆性树脂,漆膜韧性差、炭层结构强度不够,在火灾情况下容易被破坏而剥落,大大降低了防火阻燃效果.为此,我们在研制以改性高氯化聚乙烯树脂为基料的防火涂料时,先优化防火阻燃剂的配比,进而通过添加各种助剂来改善涂料性能,并分析了各种助剂对涂料炭层结构和防火性能的影响.     

鸟粪石沉淀法处理沼液实验研究

以MgCl2·6H2O和KH2PO4·12H2O为沉淀剂,开展了鸟粪石沉淀法处理沼液实验,研究了沉淀剂投加量、反应过程中pH值对沼液中氦氮、总磷去除效果的影响.研究表明,在pH值为9、Mg2+:PO4-3:NH4+=1.1:1.05:1(摩尔比)时,出水中氨氮为45.mg/L、总磷为15mg/L,脱氟除磷综合效果最佳.     

狼尾草对沼液中镉的响应及富集效果研究

针对狼尾草消纳含重金属Cd的沼液后作为饲料再次利用可能存在二次污染风险的问题,通过盆栽试验研究了用含Cd的沼液浇灌对狼尾草生长的影响及Cd在植株中的分布状况。结果表明,含低浓度Cd的沼液促进了"闽牧6号"狼尾草的生长,提高了狼尾草茎、叶的N、P、K含量;人为添加Cd到沼液中显著抑制了狼尾草的生长,植株中N、P、K的吸收也受到抑制,对P、K的抑制效应更显著。Cd主要分布在狼尾草的根部,其次为茎和叶,狼尾草植株Cd质量比和含量均随沼液施用量增加而增加。未添加Cd的沼液浇灌后,所有处理的生物富集系数均大于1,Z750处理植株Cd质量比显著高于其他处理,且大于国标中饲料对Cd的最高添加限量2 mg/kg。人为添加Cd到沼液中,狼尾草植株Cd质量比和含量显著提高,且均显著高于对照。研究表明,"闽牧6号"狼尾草植株有积累Cd的潜能,可用于低浓度Cd污染土壤的生物修复,但循环再利用存在二次污染的风险。     

聚硅酸硫酸铝铁对焦化废水的复合絮凝处理

合成制备了新型复合絮凝荆聚硅酸硫酸铝铁(PAFSS),并以此对焦化废水的处理进行了系统的研究.考虑硅酸钠溶液浓度、硅酸聚合时间、Al/Fe/SiO2摩尔比、温度等因素对絮凝效果的影响,通过正交试验确定最佳制备工艺条件,比较了PAFSS与其他絮凝剂的处理效果.研究表明PAFSS是一种既有较强的电中和能力,又有较优絮凝性能的无机复合型混凝剂.     

复合添加剂对多孔粒状铵油炸药抗水性的影响

为提高多孔粒状铵油炸药的抗水性能,通过引入复合添加剂对柴油进行改性,利用界面张力仪和全自动流变仪,分析了表面活性剂对柴油-水及柴油-硝酸铵界面作用的影响和交联剂对柴油黏温特性的影响。结果表明,加入表面活性剂,柴油-水界面张力降低83.8%,柴油-硝酸铵界面张力也明显下降;加入交联剂36 h后柴油的平均黏度比普通柴油提高6.4倍;加入复合添加剂,多孔粒状铵油炸药中硝酸铵的平均溶失率从99%降低至65.3%,降低了33.7%,抗水性显著增强。通过线性回归组分配比与硝酸铵溶失率,确定硝酸铵、柴油、表面活性剂与交联剂的最佳配比为94.0∶5.0∶0.4∶0.6。复合添加剂与炸药其他组分的相容性较好,且爆炸性能优于普通多孔粒状铵油炸药。     

用于含油污水处理的动态水力旋流器性能优化研究

动态旋流器在含油污水处理中具有广阔的应用前景.分析了影响动态旋流器性能的主要结构参数,研究了旋转栅、长径比及溢流嘴对性能的影响规律.同时,基于一种典型的动态液-液旋流器结构,利用CFD技术对其进行了数值模拟研究,分析了不同工艺参数包括进口流量、分流比及转速对旋流器分离性能的影响规律.     

基于动力学与混合核函数LS-SVM的厌氧发酵产气量预测模型研究

利用农业生产中产生的牲畜粪便牛粪和秸秆进行厌氧发酵试验,以产气量为参考指标,研究牛粪和秸秆厌氧发酵的产气量预测模型。试验过程中测量发酵物的氧化还原电位(ORP)、p H值、挥发性脂肪酸(VFA)、氨氮含量、化学需氧量(COD)、电导率及产气量,并用灰色关联分析法筛选出与产气量关联较强的参数,将筛选出的参数作为多项式核函数和高斯径向基核函数构建的混合核函数LS-SVM模型的输入量,训练出预测能力较强的混合核函数LS-SVM模型,然后在混合核函数LS-SVM模型中融入微生物动力学构建产气量预测模型,并用验证集验证模型性能。仿真结果表明,筛选得到关联较强的参数为ORP、p H值、VFA、氨氮含量;融入动力学的混合核函数LS-SVM模型与混合核函数LS-SVM模型相比,产气量的预测更准确,误差更小,最小误差减少了近一个数量级,试验证明该模型有效。     

不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响

考察了3种碳源(葡萄糖、NaHCO3和乙酸钠)在不同初始质量浓度和光照条件下对小球藻(Chlorella vulgaris)生长和产油脂的影响。采用OD680和生物量来评价小球藻的生长情况;以溶剂浸提法提取生物油脂,并以油脂质量分数和油脂产量来描述产油脂特性。结果表明,经过9 d的培养,3种碳源中葡萄糖是最佳有机碳源。由其培养的小球藻生长速率最快,由NaHCO3培养的小球藻的生长效果不如葡萄糖,而乙酸钠不利于小球藻的生长。随着光照的增强,小球藻光合效率提高,生物量逐渐提高,5 000 lx最利于小球藻的生长,而1 600 lx最利于小球藻油脂的积累。研究表明,光照5 000 lx下,初始质量浓度为15 g/L的葡萄糖作为碳源是小球藻适宜的生长和产油条件,获得了3.17 g/L的最大生物量和1.025 g/L的最大油脂产量。     

泥浆含砂量对泥水盾构泥浆成膜性能影响的试验研究*

为在高渗透砂卵石地层泥水盾构施工中确保开挖面稳定、保证施工安全，泥浆顺利成膜至关重要。依托京张高铁清华园隧道工程，采用自行设计的泥浆渗透试验装置，配制6种不同含砂量的泥浆，在与实际地层渗透系数相似的试验地层中进行渗透试验。对泥浆在渗透过程中的成膜类型、成膜质量、渗透深度、滤失量、闭气性能等相关指标进行分析，得到适用于高渗透性砂卵石地层的泥浆配比。结果表明:未加砂的泥浆在试验地层中难以顺利形成泥膜，泥膜渗透滤失量随含砂量的增加表现为先增后减，轻质砂的加入明显改善了泥浆的渗透成膜能力及闭气性。根据试验结果对依托工程泥浆配比进行优化，采用粒径在0.075~0.25 mm的细砂将泥浆含砂量调至9.6%，经实际施工验证，其成膜效果良好。     

超细粒级浸出渣充填配比试验研究

为了探究超细粒级浸出渣与分级尾砂混合作为充填骨料的充填体强度能否达到凡口铅锌矿井下充填的要求,开展了浸出渣与分级尾砂的充填配比试验。通过充填配比试验,分析不同配比和质量分数的充填料浆的流动性和充填体强度特性。结果表明:质量分数对充填体强度的影响较大;灰砂比、质量分数越大,充填体的强度越高;在一定范围内,增加浸出渣的用量可提高充填体的强度;扩散度可以很好地反映充填料浆的流动性,充填料浆的流动性随质量分数增加而减小,当质量分数较高时增加水泥用量可提高充填料浆的流动性,增加浸出渣含量会导致充填料浆的流动性降低。根据凡口铅锌矿充填技术要求及室内充填配比试验结果,得出不同部位的最佳充填配比:矿房采场的最佳灰砂比、浸出渣与分级尾砂之比、质量分数分别为1∶6、1∶5、71%,间柱采场为1∶6、1∶6、69%,首层和浇面为1∶3、1∶6、71%。     

稀土元素(La3+)对厨余垃圾暗发酵产氢性能影响研究

通过在厨余垃圾暗发酵产氢过程中添加不同质量浓度的稀土元素La3+,考察稀土元素对产氢性能的影响。结果表明,添加一定质量浓度的La3+能促进厨余垃圾产氢效率,而高质量浓度则有抑制效应。添加La3+质量浓度为0.5 mg/L时效果最佳,产氢量和总有机酸量达到最大,分别为43.11 mL/gVS和11 871.7 mg/L,分别是对照组的1.45倍和1.24倍。添加一定量的稀土元素也能同时促进产氢污泥的胞外多聚物的生成。     

餐厨垃圾厌氧干发酵处理产甲烷潜力及动力学研究

研究采用中温厌氧干发酵反应器,针对餐厨垃圾厌氧干发酵过程中p H,VFA,COD和产气量的变化,结合修正Gompertz方程分析厌氧干发酵产甲烷的动力学过程。在中温厌氧干发酵系统负荷和初始条件下,分析厌氧干发酵产甲烷过程变化,建立厌氧干发酵产甲烷模型,对其预测和试验验证及误差进行分析。结果表明,在中温厌氧干发酵过程中p H先下降后上升,VFA浓度先增加后减少,COD去除率保持在76.02%~90.28%之间;修正Gompertz动力学模型,可以较好地分析餐厨垃圾厌氧干发酵产甲烷过程(决定系数R~20.99),经拟合,具有较高的产甲烷能力,且与试验结果显著相关;在检验水平a=0.05条件下,其方差分析的P值为0.938,大于0.05的显著性,表明模型能较好地预测厌氧干发酵累积产甲烷量。     

基于磁场理论的矿岩加载损伤破坏表征研究

充填体与围岩的相互力学作用,除了接触带表壁附近可以通过贴置电阻应变片的方式进行应变值测量外,接触面及接触带附近的损伤破坏情况不易监测。基于此,应用磁场理论,将磁粉加入到配比试样中,充磁之后进行加载试验。通过特斯拉计测量试样表壁在加载过程中的磁感应强度变化,建立由表及里的损伤破坏联系规律。试验结果表明:加了磁粉的配比试样,在加载过程中各监测点处的磁感应强度值变化明显,特别是在内部裂纹扩展至临空面处的磁感应强度几乎减小至0.2 mT以下;而试样在加载过程中,各监测点的磁感应强度值随着压密破坏而变化;在未破坏时,不同区域有较一致的随试样内部压密相应磁感应强度增大的变化规律,而在试样加载破坏后,不同监测点磁感应强度变化起伏较大。     

反硝化细菌抑制石油集输系统中硫酸盐还原菌试验研究

建立了两个UASB反应器(UASB-1和UASB-2)。其中UASB-1模拟石油集输系统中硫酸盐还原菌的生存环境,强化系统中硫酸盐还原菌的滋生,使其不断产生硫化氢气体。该系统的液体进入后续UASB-2厌氧反应器,其主要作用是在其中形成反硝化作用的环境条件,以控制石油输集系统中不断滋生的硫酸盐还原菌,从而达到控制硫化氢气体的目的。结果表明,硫酸盐还原菌的最佳氧化还原电位(ORP)为-370～-300mV,而反硝化细菌的最佳ORP为-150～-50mV。向系统中投加亚硝酸钠可迅速增加反应器中的ORP,并为反硝化细菌提供充足的氮源。当系统中的w(SO24-)∶w(NO2-)=8∶1.2时,抑制效果最佳,可以将硫化氢的产生降低至10%。运用16S rDNA基因克隆-变性梯度凝胶电泳分析方法研究了系统中微生物种属的变化情况。结果表明,反硝化细菌能够有效抑制系统中硫酸盐还原菌繁殖,系统中3种典型硫酸盐还原菌(脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱硫单胞菌属)逐渐消失,同时反硝化细菌的种属和数量都显著增加。     

以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌驯化

以活性污泥为种泥,通过序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),在厌氧-缺氧-好氧交替的条件下驯化培养以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌(Denitrifying Phosphorus-Accumulating Organisms,DPAO)。在330 d的培养时间内监测磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等常规指标,并研究驯化不同阶段的一个周期内各指标的变化及进行相应的动力学分析。结果表明,随着驯化的进行,厌氧阶段释磷速率逐渐增加,释磷量也相应增大,出水磷质量浓度最终维持在0.8mg/L,去除率达到91.8%,硝氮全部去除。通过对16S r RNA测序结果的比对,得到聚磷菌占总菌的76.93%,反硝化除磷菌占聚磷菌的一半以上。而聚糖菌仅占5.13%,聚磷菌成为优势菌种。此外,在整个驯化过程中,水质和环境条件的变化使出水中磷质量浓度出现波动,而出水硝氮的变化不大。研究表明,以硝酸盐作为主要氮源培养反硝化除磷细菌的方式是可行的,并有利于聚磷菌对聚糖菌的竞争,使聚磷菌成为优势菌种。     

BP神经网络法预测唐山市需水量

需水量预测研究已成为当前水资源规划与管理研究中的重要课题之一.本文设定不同的神经网络运行次数,根据预测结果进行误差分析,BP神经网络在运行5 000次时,具有高度的可信度和可行性.应用5 000次运行次数的BP神经网络模型对唐山市规划水平年的需水量进行预测.最后引入人均综合用水量概念,结果表明,预测结果在理论上和实际上都具有可行性.