羊粪生物炭对水体中诺氟沙星的吸附特性

以羊粪为原料分别在350、450、550、650℃条件下制备生物炭,通过元素分析、BET-N_2、电镜扫描及FTIR表征了不同热解温度下羊粪生物炭的结构特征,并采用序批实验研究了pH、生物炭投加量、热解温度、初始浓度等因素对羊粪生物炭吸附水体中诺氟沙星(NOR)的影响及吸附机制.结果表明,随着热解温度的升高,生物炭的比表面积、总孔容、平均孔径增大,芳香性和稳定性也有所提高.羊粪生物炭吸附NOR的最佳初始pH为6.0,吸附在180 min左右达到平衡,采用准二级动力学模型能更好地拟合动力学数据(R~20.96),吸附速率由表面吸附和颗粒内扩散共同控制.等温吸附拟合发现,Langmuir模型能较好地描述NOR在羊粪生物炭上的吸附行为(R~20.93),吸附过程均为有利吸附,且可能与氢键和π-π键作用密切相关,4种热解温度下生物炭的吸附能力大小为:650℃550℃450℃350℃.吸附过程中ΔGθ0、ΔHθ0、ΔSθ0,表明羊粪生物炭对NOR的吸附是自发、吸热及熵增加的过程.650℃和550℃条件下制备的羊粪生物炭可作为水体中NOR的优势吸附材料.     

佛山地区干季边界层垂直风温结构对空气质量的影响

利用佛山地区2013年12月大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和相应逐日AQI资料、逐时PM_(2.5)浓度资料,研究了佛山地区大气边界层垂直风温结构对空气质量的影响.结果表明:佛山地区干季持续存在的逆温结构是导致PM_(2.5)污染较重的重要原因.干季污染日近60%的最低逆温层高度低于1000 m,而非污染日低于1000 m的最低逆温层仅占36%,污染日佛山贴地逆温频率高达31.2%.逆温层出现高度较低,将污染物压缩积累在贴地层大气中导致污染较重.在大陆冷高压控制下,佛山地区的边界层结构演化非常典型,最大边界层高度和最大边界层通风量表现出了显著相关,污染日日平均边界层高度始终维持在较低的水平,多数时候不足500 m,最大边界层高度则大部分小于1000 m,日平均边界层通风量主要分布在500~1500 m~2·s~(-1)之间,在极端情况下甚至不足300 m~2·s~(-1),最大边界层通风量大部分处于1500~5000 m~2·s~(-1)之间,导致污染物始终聚集在较低的大气边界层内,使得PM_(2.5)浓度长时间维持在较高的污染水平.佛山地区风场存在显著的3层结构,较小的底层风速意味着大气的输送和扩散能力较弱,高度较低的中层使得污染物进一步被压缩累积在大气底层,垂直风场的不稳定性使得污染日佛山地区局地回流活跃,回流(RF)指数极小值多分布在0.2~0.4之间,污染日RF指数普遍小于非污染日,垂直风场的有效输送能力被显著削弱.     

Performance of low temperature Microbial Fuel Cells (MFCs) catalyzed by mixed bacterial consortia

Microbial Fuel Cells(MFCs) are a promising technology for treating wastewater in a sustainable manner. In potential applications, low temperatures substantially reduce MFC performance. To better understand the effect of temperature and particularly how bioanodes respond to changes in temperature, we investigated the current generation of mixed-culture and pure-culture MFCs at two low temperatures, 10°C and 5°C. The results implied that the mixed-culture MFC sustainably performed better than the pure-culture(Shewanella) MFC at 10°C, but the electrogenic activity of anodic bacteria was substantially reduced at the lower temperature of 5°C. At 10°C, the maximum output voltage generated with the mixed-culture was 540–560 m V, which was 10%–15% higher than that of Shewanella MFCs. The maximum power density reached 465.3 ± 5.8 m W/m~2 for the mixed-culture at10°C, while only 68.7 ± 3.7 m W/m~2 was achieved with the pure-culture. It was shown that the anodic biofilm of the mixed-culture MFC had a lower overpotential and resistance than the pure-culture MFC. Phylogenetic analysis disclosed the prevalence of Geobacter and Pseudomonas rather than Shewanella in the mixed-culture anodic biofilm, which mitigated the increase of resistance or overpotential at low temperatures.     

Effect of MoO3 on vanadium based catalysts for the selective catalytic reduction of NOx with NH3 at low temperature

The selective catalytic reduction(SCR) activities of the MoO_3 doped V/WTi catalysts prepared by the incipient wetness impregnation method at low temperature were investigated.The results showed that the addition of MoO_3 could enhance the NO_ xconversion at low temperature and the best SCR activity was obtained when the dosage of MoO_3 reached5 wt.%. The NH3-TPD and DRIFTS experiments indicated that the addition of MoO_3 changed the type and number of acid sites on the surface of catalysts and reaction activities of acid sites were altered at the same time. The redox capacity and amount of active oxygen species got improved for V3Mo5/WTi catalyst, which could be confirmed by the H_2-TPR and transient response experiments. Water vapor inhibited the NO_xconversion at low temperature. Deposition of ammonium sulfate or bisulfate might be main reason for the loss of catalytic activity in the presence of SO_2 at low temperature. Choosing the suitable NH_3/NO ratio and elevation of reaction temperature both could weaken the influence of SO_2 on the SCR activity of the V3Mo5/WTi catalyst. Thermal treatment of the deactivated catalyst at350°C could get the low temperature activity recovered. The decrease of GHSV improved the de NO_x efficiency at low temperature and we speculated that the rational technological process and operation parameters could contribute to the application of this kind of catalysts in real industrial environment.     

焙烧温度对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2选择性催化脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法并以不同温度焙烧制备一系列CeO_2(ZrO_2)/TiO_2(CZT)催化剂,考察了CZT催化剂固相结构、酸量、比表面积等性能与催化活性的关系。采用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR以及XPS等表征技术对催化剂进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃时CZT催化剂具有最高的催化活性,其在240~400℃的温度窗口内活性均高于90%,且具有较好的抗水和抗硫中毒能力。随着焙烧温度的提高,催化剂表面的Ce和Zr原子进入体相晶格且Ce0.5Zr0.5O2向Ce0.75Zr0.25O2转变,导致催化剂的储释氧能力和氧化还原性能降低。另外,锐钛矿和金红石型TiO_2晶粒尺寸的增加,催化剂的有效比表面积和总酸量降低,因此CZT催化活性随着焙烧温度的提高而有所降低。换言之,大的比表面积、良好的氧化还原性能、表面Ce4+的富集以及酸性位的增多均有利于NH3-SCR活性的提高。     

高原高寒地域中重型车辆进气预热起动辅助装置研究

目的解决高海拔地域中重型越野车辆的起动困难问题。方法从进气温度对车辆起动的影响因素入手,系统地研究几种典型进气预热型式的优缺点。针对中型和重型两台越野车的具体情况,设计选型集中加热的电阻型格栅式进气预热器。经设计计算和反复测试,确定两型加热器的尺寸和功率等主要参数和控制策略,计算分析与车载蓄电池的匹配关系。结果对两型进气预热器进行实车安装后,分别经过实验室试验和野外现场验证,在-30℃实验室常压环境和-27℃的高原环境条件下,两型车辆均能在3 min内顺利起动。结论在高原高寒地域,格栅式电阻进气预热器可有效解决-30℃以上温度范围的起动困难问题。该装置结构简单、安装方便、可靠性高,便于中重型车辆加装使用,为该类问题提供了有效的技术解决途径。     

基于遗传神经网络的除湿机故障诊断与寿命预测

目的识别除湿机的性能状态和预测吸附剂的剩余寿命。方法针对除湿机故障过程缓变的特点,提出一种基于数据驱动的遗传神经网络模型。首先,为解决设备失效程度划分模糊的问题,由5个热力参数组成反映吸附剂劣化程度的特征向量,关联分析得到除湿机的5类故障模式。其次,利用遗传神经网络建立状态参数和故障模式的映射关系。最后,对表征设备吸附能力的主参数进行外推预测。结果训练好的诊断网络可准确地识别出设备的劣化程度及其演变过程,预测网络的预测精度非常高。结论该方法可有效地实现对除湿机的故障诊断与预测。。     

丁腈橡胶密封圈高温老化行为——自由状态和承压状态

目的研究丁腈橡胶密封圈自由状态和承压状态下的高温老化行为。方法以拉伸强度和拉断伸长率为参数,对各温度下的老化行为进行表征和分析。结果 70℃条件下机械应力大大加快了橡胶密封件拉伸强度的下降速率,以致试验64 d时拉伸强度甚至比110℃时还低,拉断伸长率的下降速率也明显加快了;90℃加速条件下机械应力对拉伸强度的下降有一定的促进作用,但对拉断伸长率的变化基本无影响;110℃加速条件下机械应力对拉伸强度和拉断伸长率均没有明显的影响。结论机械应力在较低温度下可以显著促进丁腈橡胶密封圈热氧老化,高温条件下促进作用不明显。     

金属尖化前缘模型主动式热疏导性能试验研究

目的为了更好地解决高超声速飞行器舵、翼前缘及头锥等气动热环境恶劣区域的热防护问题。方法采用主动式热疏导技术,以高温液态合金为工质,设计并制作具有主动式热疏导功能的尖化前缘金属试验模型(R=5 mm)。根据模型外尺寸设计加工一套石英灯仿形加热器和热流测试模型,开展地面热环境模拟试验。结果试件在前缘中心温度530℃左右时具有瞬态启动特性。前缘中心和大面积中心最大辐射热流密度分别为1000 kw/m^2和580 kw/m^2,试件在该环境中长时间受热状态下仍具有较好的热疏导能力。试验后试件无工质泄漏和结构破坏,具有一定的可重复使用性。结论可以此热疏导方式结合现有成熟热防护技术进一步开展工程设计与应用。     

远程火箭弹高弹道飞行温度环境分析

目的在不采用防热涂层的前提下,为满足远程火箭弹高弹道飞行的防热需求,提出增加壳体厚度的设计思路。方法通过弹道耦合的气动加热计算,分析不同材料、不同厚度壳体的弹头壁面在飞行过程中的温度变化情况。结果壳体厚度达到20 mm以上时,铝、钢、铜三种材料壳体的外壁面温度均低于150℃,而相同厚度的壳体,钢壳的降温能力最强。结论增加壳体厚度可以有效降低弹头壳体壁面温度。