Safety assessment of the film boiling chemical vapor infiltration (FB-CVI) process through a system-theoretic accident model and process (STAMP)

Film boiling chemical vapor infiltration (FB-CVI) is considered as one of the fastest process methodologies for manufacturing carbon-carbon (C–C) composite products and possesses various advantages compared to conventional methodologies. However, there are safety concerns associated with this process for large-scale manufacturing, mainly owing to the intrinsic nature of the precursor and the process conditions. Considering the multifunctional interactions of the various systems during the process, a system-theoretic process analysis (STPA)/system theoretic accident model and process (STAMP) model is used to perform a safety analysis of the hazardous states of the FB-CVI process at the system level. As a case study, the FB-CVI process equipment employed for the manufacturing of C–C composites is considered. The safety constraints present in the system are assessed for adequacy through a hazard analysis by STPA/STAMP. The analysis through STPA/STAMP demonstrated the capability to create proactive strategies for the design and realization of process equipment that can be employed to manufacture C–C composite products through the FB-CVI process.     

Study on Assessing Economic Vulnerability of Small Island Regions

The main purpose of this study is to assess economic vulnerability of small island development regions as part of their sustainability constraints. By combining economic and environmental time series data, we assessed a composite index of economic vulnerability which is constructed from three exogenous variables, namely economic exposure, economic remoteness, and economic impact of environmental and natural disasters. We used the Amami Islands, Kagoshima Prefecture, Japan as the case studies for this paper.The results indicated that using a gross island products based valuation index, Kikaijima is the most vulnerable island in the Amami Islands with a composite economic vulnerability index (CEVI) value of 0.678, while by using a per capita based index, Okinoerabujima is considered the most vulnerable island with a CEVI value of 0.680. From the results we also revealed that smaller islands have relative higher vulnerability than the bigger one, which also confirms some previous country-level vulnerability studies.However, it is matter of fact that some islands that have relatively high vulnerability also have good economic performance as shown by their per capita income. In this regard, it can be argued that the success of these small islands could have been achieved in spite of and not because of their inherent vulnerability conditions as an indicator of sustainability constraint. Regarding these findings, we also examined a comparison between vulnerability results and the preliminary concept of an island's resilience in order to capture another perspective on sustainability assessment in a small island region.     

过硫酸钠缓释材料的释放性能及其对2, 4-二硝基甲苯的降解效果

针对原位化学氧化技术修复土壤和地下水时氧化剂因释放过快而导致的利用率低等问题,通过熔化成型法制备过硫酸钠缓释材料,分析石蜡、硅砂和过硫酸钠不同配比对材料成型度和释放性能的影响,研究缓释过程中溶液pH的变化,探讨其在水溶液中的缓释行为及其对2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）的降解效果.结果表明:当固定过硫酸钠质量为6 g、硅砂质量为18 g、蜡砂比（石蜡、硅砂质量之比）为1:4~1:8时,过硫酸钠缓释材料成型度适中,且过硫酸钠的累积缓释量随着时间的延长而逐渐增大,第31天时过硫酸钠累积释放百分比为74.67%~88.40%,可实现过硫酸钠的持续可控释放.当硅砂质量为18 g、蜡砂比为1:1~1:6时,过硫酸钠累积释放百分比随着过硫酸钠质量的增加而增大,且溶液中的pH呈先降低后上升的变化规律.缓释材料缓释前后实物图和显微镜分析结果显示,过硫酸钠缓释材料的释放是一个由外到内、速率由快变慢最终趋于平稳的过程.过硫酸钠质量为12 g、硅砂质量为18 g、蜡砂比为1:4的缓释材料对2,4-DNT具有较好的降解效果,第16次置换浓度为0.2 mg/L的2,4-DNT水溶液时,2,4-DNT的降解率为56.38%.研究显示,改变制备材料的配比可有效实现缓释材料中过硫酸钠的缓慢释放及对污染物的有效降解,可为原位化学氧化修复土壤和地下水提供理论支撑.      

石期河流域地下水化学特征及物质来源分析

为明确典型岩溶溶丘洼(谷)地区域地下水化学特征及其成因,以石期河流域为研究对象,运用Gibbs图、Piper图、端元分析及离子比例系数等方法,对地下水水化学特征及物质来源进行了定性和定量分析.结果表明,研究区内地下水pH值介于6.06～8.07之间,Ca~(2+)、 Mg~(2+)和HCO~-_3是地下水中的主要离子,其质量浓度范围分别为2.61～108.7、 0.54～27.61和8.1～370.74mg·L~(-1),符合岩溶水高钙弱碱性特征;地下水物质成分中, Ca~(2+)和Mg~(2+)主要受到碳酸参与的灰岩和白云岩风化作用的控制, Na~+主要来源于硅酸盐岩的溶解,同时, Ca~(2+)和Na~+在地下水流动过程中进行阳离子交替吸附作用; K~+、 Cl~-和NO~-_3主要受到农业化肥施放和生活废水排放的影响.此外,大气降水作为该区域地下水的主要补给来源,对当地地下水化学特征和物质来源也有一定的影响.     

磁性氧化石墨处理乳化含油废水及磁致增强效应

以高铁酸钾为氧化剂,基于改进Hummers法制备了新型磁性氧化石墨材料,在SEM、FTIR、氮气吸脱附和表面接触角表征基础上,探究了该材料处理乳化含油废水的效果及磁致增强效应.结果表明：相较于石墨,磁性氧化石墨比表面积增大,表面有卷曲结构并负载着Fe₃O₄颗粒,具有含氧官能团,存在疏水性较强的微观孔隙结构.在外加磁场条件下,磁性氧化石墨团聚,形成疏水性宏观孔隙结构,利于乳化油滴的吸附和附着.磁性氧化石墨处理乳化含油废水的能力远好于石墨与粉末活性炭,且处理效率与磁场强度成正相关,COD去除率可达95%以上.使用后的磁性氧化石墨进行溶剂萃取或热处理,可以循环使用.磁性氧化石墨经过4次循环使用,热再生效率为92%,溶剂萃取再生效率为86%.以上研究为乳化含油废水的处理提供了一种有效的方法.     

中国乘用车塑料的动态物质流分析

结合行业信息并基于动态物质流模型,本文对1950~2050年间中国乘用车塑料流量与存量进行了历史测算与情景分析.历史测算表明：1950~2018年国内乘用车行业累计消耗了以聚丙烯（PP）、聚氨酯（PU）等为主的塑料3278万t,产生了337万t塑料废弃物;报废汽车拆解后的车用废塑料仅28%得到回收利用.针对未来情况,本文设计了乘用车保有量、单车塑料使用量两大关键因素下的不同情景组合.结果显示车用塑料存量及废塑料产生量将大幅增长,到2050年存量将达到0.7~2.7亿t,废塑料产生量将达到500~1600万t,汽车拆解和塑料再生等相关行业对此应充分关注.到2050年车用废塑料回收率若能提升至80%,将减少376万t/a的车用废塑料填埋或焚烧,显著减少环境风险.     

农业经营规模化发展对环境效率的影响——基于地块层面的实证分析

为探析农业规模化经营与农业环境可持续性之间的关系,对农业经营规模对农业环境效率的影响进行理论分析,并在此基础上构建了物料平衡原则下农业环境效率测算模型和农业环境效率影响模型.基于2004~2016年浙江省农户水稻种植地块层面的面板数据,实证检验了土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出等农业经营规模指标对农业环境效率的影响.结果显示,农业规模化发展将因投入和产出的扩张以多种方式影响其环境效率,其中土地面积规模与农业环境效率之间呈倒U型关系,劳动投入和资本投入对农业生产环境效率均有负向的影响,而农业产出规模的增加将促进农业环境效率的提升.     

中国报废汽车中铂族金属回收潜力估算

基于Gompertz模型预测中国2018~2050年民用汽车的社会保有量;在此基础上,采用物质流分析方法估算得出我国汽车高峰报废年限大约为9a.然后,通过市场供给A模型预测我国2018~2025年汽车报废量,结果显示,我国汽车报废量到2025年将达到2535.05万辆,并且地理空间分布极不均衡.基于上述汽车报废量的时空分布,测算不同技术发展情景下废汽车三元催化剂中的铂族金属回收潜力和需求量.结果显示：如果按照当前催化剂消耗水平,全国铂族金属的需求量均在2019年达到峰值,铂钯铑分别达到4.57,65.70,7.92t,有望实现行业内闭环供应;如果以欧盟汽车尾气治理标准为目标,而现有汽车技术不发生根本变化,需求量将大幅增加,铂钯铑分别在2020年达到峰值85.01,109.38,8.37t,存在严重的供需矛盾.为此,建议在汽车生产者责任延伸制度中,关注废催化剂的回收和再生利用,以促进前端生产环节在不同技术选择中考虑稀贵金属的供给限制.     

新型防腐涂层对直升机典型结构材料防护性能研究

目的研究新型防腐涂层对直升机典型结构用铝合金及复合材料在热带海洋性气候环境下的防护性能,并与原防护涂层进行对比。方法通过测试涂层腐蚀后的形貌、光泽度、色差、电化学阻抗等,对比新/原涂层对直升机典型结构用铝合金和复合材料的防护性能。结果经过2年腐蚀后,新涂层表面无明显变化,而原涂层表面有轻微腐蚀,光泽度和色差下降较大。电化学阻抗测试表明,暴露前后涂层结构无明显变化,涂层阻抗值呈现持续下降的趋势,但是原涂层阻抗下降更快。结论新涂层对直升机典型铝合金和复合材料有更好的防护性,更加适于海洋性环境的使用。     

油气集输管道内防腐技术应用进展

针对油气田集输管道的内腐蚀问题,分别介绍了耐蚀材料、衬里技术、涂镀层技术与药剂防腐技术等管道内防腐技术及其现场应用效果,指出了耐蚀金属材料防腐效果显著,但存在经济效益差的缺点。为降低成本,选用双金属复合管替代耐蚀金属材料,但其焊缝位置腐蚀失效频发,成为制约其应用的薄弱环节。耐蚀非金属材料防腐效果显著,但耐高温性能与力学性能较差,受温度、压力与CO_2、H_2S、固体颗粒等介质成分的影响,衬里技术与涂镀层技术的应用范围受到限制。药剂防腐技术的防护效果与药剂类型、加药工艺密切相关,需要根据腐蚀工况监测结果进行实时调整。针对上述内防腐技术存在的问题,提出了未来内防腐技术的发展方向为改进现有内防腐技术存在的不足,提升其防护效果。同时,应开发防腐效果显著、经济成本低、施工简便、易于推广应用的防腐材料与防腐工艺技术。