电子辐照下聚酰亚胺材料表面充电特性研究

目的研究多因素条件下航天用典型介质材料聚酰亚胺表面充电特性。方法利用空间介质材料表面带电地面模拟实验系统,以电子枪辐照材料模拟空间带电环境中航天器材料表面带电过程,以航天器上常用的介质材料聚酰亚胺为研究对象,研究不同电子能量、不同束流密度和不同厚度下聚酰亚胺表面充电特性。结果聚酰亚胺表面电位随着电子能量、束流密度和厚度的增大而增大,电子能量越高,束流密度越大,聚酰亚胺表面充电平衡时间越短。结论航天器介质材料表面带电程度与空间带电环境的电子能量、束流密度和介质材料本身结构紧密相连,研究多因素作用下航天用典型介质材料表面充电特性,将为航天器带电防护设计提供数据支持。     

海洋环境水下电场时频特征分析

目的掌握海洋环境水下电场主要能量来源和衰减规律。方法结合理论研究环境电场幅值随时间的变化规律,重点分析水下环境电场不同频带的频谱分布,最后计算得到海洋环境水下电场不同频点的幅值在整个频带所占比重。结果海洋环境水下电场随海水电导率和海水运动强度的减弱,幅值降低,能量主要集中在0.01~1 Hz的低频以及工频处,在一定的空间范围内海洋环境水下电场的一致性较强。结论实验结果与理论分析结果具有一定的吻合度。     

电子废物资源化循环转化过程与代谢规律研究

选择废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程作为承载实体,进行了研究分析.建立了电子废物资源化技术过程的物质能量转化模型;分析了废印刷电路板和废CRT玻壳玻璃的资源化过程中的物质流、能量流、废物流以及污染物的释放与迁移;核算了物质、能量转化清单.分析结果表明,废印刷电路板资源化过程中的分选环节能耗较高,达100kW×h/t,而拆解和非金属材料的热压成型是控制污染物排放的重点环节;废CRT玻壳玻璃资源化过程中屏玻璃和锥玻璃的再利用环节能耗较高,利用屏玻璃制造泡沫玻璃和锥玻璃冶炼铅的能耗分别为600, 250kW×h/t,破碎、研磨、锥玻璃冶炼铅是控制污染物排放的重点环节.     

孔隙介质中生物膜空间分布及其对渗透性影响研究

孔隙介质地下水污染的生物修复过程中,微生物附着在介质颗粒表面,造成生物堵塞,影响生物修复的效率.对二维砂箱中的生物堵塞实验数据进行了统计分析,统计结果表明生物膜厚度在空间上服从正态分布.现有的定量刻画多孔介质生物膜与渗透率的模型一般均假设生物膜均质等厚地覆盖在颗粒表面,与实验结果不符.为探讨多孔介质中生物膜厚度变化对渗透率计算结果的影响,本文选择常用的Taylor模型中二大类六种模型进行比较分析研究.计算结果表明:生物膜厚度参数对模型计算结果影响显著,利用最小生物膜厚度计算得到的相对渗透率比利用最大生物膜厚度计算时的结果大1～4个数量级;不同模型对生物膜厚度参数的敏感性不同,其中Mualem模型最为敏感;Mualem Model利用平均值计算所得相对渗透率与实验测量结果相符,基于正态分布的生物膜厚度统计均值具有一定的代表性;Mualem模型更适用于计算孔隙介质中生物堵塞时对渗透率的影响.     

废弃印刷电路板焊锡离心分离过程的试验研究

电子废弃物的快速增加,已带来了巨大的环境问题。废弃印刷电路板作为电子废弃物的核心组件,是电子废弃物中最难处理的部分。提出了一种废弃印刷电路板焊锡的热熔离心分离回收方法及其装置。从理论上分析了印刷电路板离心分离过程中焊点脱焊不完全的问题,提出了临界分离半径的概念,并通过试验研究了旋转时间、加热温度和转速对临界分离半径的影响。试验结果表明:旋转时间超过60s后,临界分离半径的大小与旋转时间无关;加热温度或者转速的增加都会导致临界分离半径的减小。最后拟合得出了不同操作条件下印刷电路板焊锡脱离的临界分离半径,解决了印刷电路板离心分离过程中焊点脱焊不完全的问题,对新工艺装备的推广应用具有指导意义。     

不同能量电子辐照下星用瑞侃导线性能退化研究

目的研究卫星上外露导线在空间辐射环境下的耐受能力。方法通过分析GEO轨道下在轨10年航天器外露瑞侃导线的辐照环境,研究低能和高能电子对导线性能的影响,地面模拟试验参数选择能量分别为45 keV和1 MeV,注量率均为8.3×10^10 e/(cm^2·s),总注量均为2×10^16 e/cm^2。考察瑞侃导线力学性能(断裂伸长率、拉伸强度)和电性能(击穿电压)的退化情况,并用XPS和SEM测试分析手段,对其电子辐照损伤机理进行研究。结果在不同能量电子辐照下,瑞侃导线的力学性能均略有下降,没有显著区别,而电学性能严重退化,且低能电子较高能电子对其电学性能影响更为严重,其击穿电压分别下降了100%和50%。结论通过剂量-深度分布计算,45 keV入射电子能量全部沉积在样品表层下数微米的深度范围内,完全被导线外皮吸收,对样品的损伤较大;而1 MeV入射电子能量绝大部分穿透表皮沉积在样品铜芯中,因而其性能退化情况相对低能电子较小。进一步的,通过SEM和XPS测试和分析发现,电子辐照造成瑞侃导线分子链降解,形成自由基以及气体,自由基的再交联是造成瑞侃导线损伤的重要机理。     

不同光强下光催化降解对氯苯甲酸钠动力学

以对氯苯甲酸钠为模型污染物,研究了不同光强条件下的光催化降解动力学.结果表明对氯苯甲酸钠的光催化降解动力学可以用Langmuir-Hinshelwood模式来描述,但其中的动力学参数与光强有关.速率常数k_r随入射光强的升高而增加,而表观吸附常数K_s却随入射光强的升高而降低.k_r和K_s^-1近似与光强呈幂函数的关系.说明提高光强虽然可以增加光催化降解速率但会降低其能量利用效率,如何使用低光强照射可能是提高光催化氧化反应器能量利用效率的重要因素之一.     

基于电磁场多尺度分析理论的各向异性介质球电场的研究

基于电磁场的多尺度变换理论,使得各向异性介质同性化,得出了各向异性介质球内外电场的解析表达式,所得结果与文献完全一致;计算了球内电场方向与外电场方向的夹角,结果表明,外电场的方向对球内电场的大小有显著的影响,介电常数张量对球内电场的方向有较大的影响。     

各向异性介质椭球内电场的研究

基于电磁场的多尺度变换理论,重整各向异性介质椭球电磁参数和形体参数,得出了各向异性介质椭球内电场的解析表达式,对所得结果进行了检验。计算了椭球内电场方向与外电场方向的夹角,结果表明,外电场的方向对椭球内电场的影响不大,介电常数张量对椭球内电场的方向和大小有较大的影响。所得结果在目标Rayleigh散射研究领域有一定的应用前景。     

咸水中胶体迁移-沉积对砂介质渗透性损失的

采用室内土柱试验,研究咸水中胶体迁移引起砂介质渗透性变化的特征,通过胶体迁移-沉积作用的分析对砂介质渗透性损失的机理进行了探讨.结果表明:砂介质渗透性随孔隙体积数变化的动态特征符合Boltzmann函数;砂介质渗透性总的损失率为37.4%;渗透系数的损失量随孔隙体积数的增加而增加.胶体在砂介质中的穿透曲线呈“S”型,其中的2个拐点将曲线分成开始穿透、快速穿透和平稳穿透3个阶段,但并没有完全穿透,其迁移过程中发生了沉积. 胶体沉积作用是砂介质渗透性降低的主要原因.      

湿热盐雾大气环境印制电路板防护棚下试验研究

目的 试验研究不同防护工艺的印制电路板在湿热盐雾大气环境下的适应性。方法 结合无防护试件,在严苛的濒海棚下环境开展4种印制电路板防护工艺的暴露试验,通过观察电路板外观,测量计算绝缘电阻、介质耐压、品质因数,以及扫描电镜、能谱分析等技术手段评价印制电路板防护工艺的性能。结果 濒海棚下环境中,无防护印制电路板腐蚀严重,电气性能显著下降。改性硅、有机硅三防漆防护的印制电路板在整个试验周期内腐蚀程度轻微,电气性能较好,表面涂层仅存在轻微起泡现象。丙烯酸三防漆防护印制电路板防护性能不稳定,印制电路板出现腐蚀现象,品质因数总体低于改性硅、有机硅三防漆防护。聚氨酯三防漆防护印制电路板在电气测试性能中表现良好,但涂层出现太多破损、起泡等缺陷,铜导线出现异常生锈现象。在介质耐压测试中,多周期呈现击穿状态。结论 在濒海区域棚下湿热盐雾环境中,涂覆有机硅、改性硅三防漆的印制电路板防护状态最好,可优先选择作为防护手段。     

多氯联苯在水稻田中的迁移行为

对典型污染地区水稻田土壤及作物中多氯联苯的含量和分布特征进行了研究。结果表明，土壤中以4－6氯取代的PCBs同类物（congeners）为主，三者占PCBs总量的85％以上；多氯联苯在土壤中的横向和纵向迁移行为很弱，同类物之间表现出不同的迁移特性；水稻对多氯联苯没有明显的生物富集作用；水稻不同组织中多氯联苯的含量相差很大，其中浓度分布顺序为稻叶＞稻壳＞稻杆＞糙米；大气沉降可能是水稻污染的主要来源。     

强电离放电产生臭氧气体的方法

为实现用电场强度、电子能量控制臭氧产生浓度和臭氧分解,采用α型Al₂O₃制成电介质薄层(230μm)以及窄放电间隙(110μm)的新工艺,取得折合电场强度E大于400Td的强电离放电,电子取得平均能量大于10eV,臭氧浓度达到200g/m³,臭氧产生效率达到100g/(kW·h).进而实现臭氧产生装置生产组合模块化、小型化.     

利用落球探测资料分析临近空间大气重力波

目的探究利用落球探测数据分析临近空间大气重力波特征的优势。方法基于中国首次进行的火箭落球实验过程中,雷达跟踪获得的落球位置信息,计算得到大气水平风场廓线,并利用最大熵法提取重力波参数。与此同时,基于TIMED/SABER卫星在对应时间以及位置上探测得到的温度廓线,利用最大熵法和S变换方法同样获得相应的重力波参数。针对两种方法获得的重力波参数进行对比分析。结果利用最大熵法对火箭探测得到的水平风场扰动廓线和卫星探测得到的温度扰动廓线进行分析,发现纬向风场中的主导重力波的垂直波长约为4 km左右,而经向风场主导重力波的波长集中在6.5 km左右,由温度扰动廓线提取出的主导重力波垂直波长集中在12 km左右。利用S变换再次对卫星探测得到的温度扰动廓线进行分析,重力波垂直波长仍集中于10～12 km左右。这表明从风场廓线和温度廓线中提取出的重力波垂直波长的差异主要是由于卫星探测数据的分辨率不足产生的。结论相比较卫星探测的温度廓线,火箭探测得到的风场廓线数据对重力波的分辨率更高,能够分辨出垂直波长更小的精细结构,具有重要的精度优势。     

药型罩参数对聚能射流水下运动的影响

目的 研究药型罩结构参数对所形成的聚能射流在水中运动的影响,改进水中聚能射流的运动特性。方法 采用多物质单元ALE法就锥形罩射流对水介质的侵彻进行数值模拟,分析锥形装药结构中药型罩锥角和厚度对所形成的聚能射流侵彻水时运动参数的影响。结果 锥形罩锥角大小及药型罩厚度对聚能射流在水中的形状、射流速度、加速度等有着明显的影响。侵彻体进入水中10 cm后,药型罩的锥角从30°增加到150°的过程中,剩余速度先增大、后减小,在90°时达到最高。药型罩厚度为1.5～4mm时,剩余速度变化起伏小;厚度为4～6 mm时,剩余速度开始大幅下降。结论 当锥角为90°时,罩厚为4 mm的药型罩所形成的射流在水中表现最好,形成的射流侵彻深度最长,侵彻水介质10 cm后的剩余速度最大,存速能力最强。     

Understanding nutrient build-up on urban road surfaces

This article discusses the outcomes of a research project on nutrients build-up on urban road surfaces.Nutrient build-up was investigated on road sites belonging to residential,industrial and commercial land use.Collected build-up samples were separated into five particle size ranges and were tested for total nitrogen (TN),total phosphorus (TP) and sub species of nutrients,namely,NO 2- ,NO 3- ,TKN and PO 43-.Multivariate analytical techniques were used to analyse the data and to develop detailed understanding on build- up.Data analysis revealed that the solids loads on urban road surfaces are highly influenced by factors such as land use,antecedent dry period and traffic volume.However,the nutrient build-up process was found to be independent of the type of land use.It was solely dependent on the particle size of solids build-up.Most of the nutrients were associated with the particle size range 150 μm.Therefore,the removal of particles below 150 μm from road surfaces is of importance for the removal of nitrogen and phosphorus from road surface solids build-up.It is also important to consider the difference in the composition of nitrogen and phosphorus build-up in the context of designing effective stormwater quality mitigation strategies.     

废弃印刷线路板熔融盐气化特性研究

在熔融盐气化炉中进行废弃印刷线路板气化实验,考察了空气当量比对气体产率、气体热值、碳转化率以及气化效率的影响,并对N2气氛下线路板在熔融盐反应器中裂解液体产物通过气质联用仪进行了分析.结果表明,气体产率和碳转化率随着空气当量比增加而增加,空气当量比增加到40%时,气体产率和碳转化率分别达到840 mL·g-1和96%;气体产物热值随着空气当量比增加而减少,气化效率随着空气当量比的增加先增加然后减少,在20%空气当量比气化效率达到最大值94%.液体产物的主要成分为苯酚、2-甲基苯酚、萘等,表明线路板在熔融盐气化炉内的反应过程中,苯环结构上的长链烷烃脂肪烃支链得到脱除,苯基C6H5-O的断裂得到加强,同时发生芳构化反应.     

若尔盖高原湿地地表水与大气湿沉降中有机氯农药和多氯联苯研究

采用高分辨率气相色谱-高分辨率质谱联用法分析位于青藏高原东缘的若尔盖高原牧场地表水和大气湿沉降中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)异构体含量的季节分布特征,探讨持久性有机污染物(POPs)在边远清洁地区的地球化学行为.结果表明,若尔盖地区地表水中∑HCHs、∑DDTs、HCB、∑6PCBs平均浓度分别为0.90,1.36, 0.95,1.35ng/L.大气降水中OCPs和PCBs平均浓度分别为0.363,0.118ng/L,最大值出现在11月初冬的降雪样品中.异构体按平均浓度排序为HCB > PCB28 > p,p’-DDD > p,p’-DDE > α-HCH > γ-HCH.PCBs以PCB28和PCB52为主,除少量的PCB101外,其余高氯代PCB化合物都未在沉降样品中检出.∑HCHs、∑DDTs、∑PCBs的大气沉降通量分别为0.058~0.268,0.087~0.311,0.049~0.188ng/(m2·d).高海拔地区POPs大气沉降模式可分为“海拔梯度降水型”和“高原型”2类.类似于极地冷凝作用,高原型降雪中的POPs的沉积通量高于降雨沉降通量,但持久性较强的PCB138、PCB153和PCB180则缺失.这一结果验证了高空大气远程迁移和局地的高山冷凝效应的区别.     

平行磁场下电极材料对DBD降解亚甲基蓝的影响

采用介质阻挡放电等离子体技术,以镍,铁,钼,不锈钢4种材料作为电极,分别在有平行磁场和无平行磁场的条件下,考察了不同电极材料对亚甲基蓝降解率和能量利用率的影响.实验中发现电极材料的不同会影响亚甲基蓝的降解效果,其中镍电极在处理8min后亚甲基蓝降解率可达99%,降解效果最好,电极材料还会影响平行磁场对亚甲基蓝降解的促进效果,铁和镍电极的能量利用率相比无磁场时提高了约20%,而钼和不锈钢只有5%~10%.通过研究介质阻挡放电等离子体的产生机理和二次电子发射原理,发现这些差异是由电极材料的二次电子发射系数和磁导率的不同导致的,4种材料中铁的二次电子发射系数最大,电子雪崩过程中产生的高能电子更多,因此降解效果最好,铁和镍的磁导率最大,放电空间内的磁感应强度更高,因此平行磁场对亚甲基蓝降解率和能量利用率的提升更大.