消油剂使用对水下溢油分散效果的研究

消油剂的水下使用是水下溢油应急处置的一种潜在的有效手段,但是消油剂对水下溢油分散效果的定量评估还比较少见。本研究采用自制的1 m×1 m×2 m（长×宽×高）的水下溢油模拟实验装置,开展消油剂作用下的蓬莱19-3原油水下喷射实验,以油滴体积分布和体积中值粒径为指标,考察不同消油剂使用量对水下溢油油滴破碎的影响。结果表明,与不使用消油剂相比,使用消油剂时的水下溢油分散效果更加显著,表现为油滴体积分布最高点向小粒径方向移动,大粒径油滴的体积分数减小;消油剂使用量越大,大粒径油滴的体积分数越小,最终完全消失。油滴体积中值粒径也随消油剂使用量的增加逐渐减小。     

消油剂对原油乳化效果评估波浪槽实验

消油剂的合理使用是海洋溢油应急处置的一种有效手段。本研究选取渤海产蓬莱19-3和旅大10-1原油,开展消油剂对原油乳化效果测试的波浪槽模拟实验。以消油剂乳化率和油滴中值粒径为测试指标,设置不同波浪条件和剂油比,考察两种不同消油剂对渤海原油的乳化效果。结果表明,消油剂A、消油剂B对两种原油的乳化率均随剂油比和波高条件的增大而增加,油滴中值粒径随剂油比和波高条件的增大而减小。消油剂B与消油剂A相比表现出较高的乳化能力,在实验条件下对蓬莱19-3原油的乳化率最高可达52.9%,油滴中值粒径最低可达12m。对于不同类型原油,消油剂的乳化分散效果不同。本研究结果可为溢油应急处置中消油剂效用效果预测以及应急方案的制定提供依据。     

长江口海域悬浮物的粒度特征与成因分析

利用现场激光粒度仪(LISST-100X C型),在不扰动天然细颗粒泥沙絮凝体的情况下,于2008年7月在长江口海域测量了24个站位不同层次悬浮絮凝体的粒径分布和体积浓度.结合同步测得的海水温度、盐度和浊度数据,得出了长江口海域悬浮物的粒度特征并进行了成因分析.长江口观测海域悬浮物的平均中值粒径为4.69φ,粒级分布具有分选较差、峰态宽、近对称的特征.悬浮絮凝体的垂向平均体积含量随离岸距离的增加而显著降低,而中值粒径却具有增大的趋势;在31.0°N断面,平均中值粒径从11μm增加到了60μm.随着离岸距离的增加,细颗粒悬浮泥沙的含量显著降低,而一些粒径较大的生物体或大粒径絮凝体的含量相对增多,造成了中值粒径的明显增大.本次观测所得的有效密度在246~1 334 kg/m3之间,平均为613kg/m3.当悬浮物含量较高时,由于大絮凝体比小絮凝体的沉降速度快,大絮凝体有效密度小于小絮凝体,从而导致悬浮物的中值粒径随水深的增大而明显增大,絮凝体有效密度随水深的增加而减小;37和44站有效密度与中值粒径的相关系数均在0.9以上.     

上海市郊区大气细颗粒和超细颗粒物中元素粒径分布研究

用同步辐射X荧光光谱分析了上海市郊区大气细颗粒和超细颗粒物（0.028 7～2.40 μm）中元素粒径分布、质量中值粒径、元素相关性和不同粒径颗粒物中的富集因子.Ca、Ti主要分布于粒径>2 μm的颗粒物中,它们之间的相关系数达0.933,富集因子在0.1～3.2之间,且与粒径无明显关联,主要来自土壤扬尘等自然来源.V、Cr、Mn、Ni、Zn、Cu、Pb、Cl、S等元素主要分布在0.1～1.0 μm颗粒物中,质量中值粒径在0.56～0.94 μm之间.V、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb显著富集,且富集程度随粒径减小而增大.其中Pb在超细颗粒物（<0.1 μm）中的富集因子达2 023.7～2 244.2,远大于在细颗粒和 PM_2.5中的富集程度.这些元素主要来自燃油、燃煤、冶金和机动车尾气等人为污染.Fe在>0.2 μm颗粒物中分布较均匀,质量中值粒径1.3 μm.除了局部污染源,远距离传输对该地区大气颗粒物污染有不可忽略的影响.     

受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

粉末活性炭粒径对水中菲吸附动力学的影响效应研究

以菲为目标污染物,研究了粉末活性炭(PAC)在微尺度(1～ 100.Μm)下的粒径效应对多环芳烃吸附性能的影响.实验中按照中值粒径将研磨后得到的粉末活性炭划分为:PAC-1 (19 μm)、PAC-2(46μm)、PAC-3(76 μm).通过比表面积及孔隙度自动分析仪、原位拉曼光谱、扫描电镜等手段对PAC物化性质进行表征,发现粒径减小使PAC的BET比表面积和总孔容增加了10％ ～20％左右,而对PAC表面化学性质的影响较小.PAC的粒径分布对其吸附性能有显著影响,这种影响主要体现为吸附速率成倍的增加,其次是吸附容量有30％ ～36％的增幅.分别用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明,伪二级动力学方程的拟合程度最高,PAC-1有最大的吸附速率常数k,并且随着粒径的减小,k值逐渐增大.     

2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发数值模拟

针对某2×350 MW燃煤发电机组主烟道脱硫废水蒸发过程进行了CFD数值模拟,分析了蒸发过程中烟道内的气液分布和变化规律,喷嘴参数对蒸发性能的影响,以及蒸发过程随着负荷降低的变化规律。结果表明:液滴颗粒可在烟道内完全蒸发;粒径从40 μm增加到80 μm时,液滴蒸发时间从0.26 s增加到0.62 s,蒸发距离从6.15 m增加到13.41 m;蒸发时间和蒸发距离与液滴粒径近似呈线性关系;蒸发时间随着喷射角度的增加而减小;喷射角度为90°时,蒸发距离最短;喷射角度为120°时,蒸发距离最大;3种喷射方向中,逆流喷射方式蒸发时间最长,但蒸发距离最短;负荷降低,蒸发时间增加;负荷由75%降低至50%时,蒸发距离有显著提升。     

天津某住宅区降雨径流颗粒粒径分布及污染物赋存形态

为考察城市不同下垫面降雨径流中颗粒粒径分布及与污染物的关系,2020年7—8月在相同降雨条件下对天津市某居民区油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面的6场降雨事件进行采样,分析降雨径流污染特征及颗粒物分布. 结果表明:①沥青路面降雨径流中悬浮颗粒物（suspended solids, SS）浓度最高,与油毡屋面、塑钢屋面和水泥瓦屋面径流SS浓度在统计上有显著差异(P<0.05);②不同下垫面降雨径流中颗粒物粒径主要分布在10~200 μm之间,4种下垫面中值粒径（D₅₀）浓度在计量上均有显著差异(P<0.05);③粒径在10~50 μm的颗粒物占比最大,在油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面径流中占比分别为30.95%、25.53%、30.41%和50.47%,粒径大于300 μm的颗粒物体积分数占比最小;④降雨径流中颗粒物是污染物的主要载体,径流中化学需氧量（COD）和总磷（TP）主要以颗粒态形式存在,而总氮（TN）主要以溶解态形式存在. 通过对降雨径流中颗粒物粒径分布和污染物赋存形态的研究,以期为城市径流污染控制及雨水净化方法的选取提供数据支撑.      

上海市冬季可吸入颗粒物微观形貌和粒度分布

应用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术研究了上海市区冬季(2005-01)大气可吸入颗粒物的形貌特征以及不同种类颗粒物的数量-粒度和等效体积-粒度分布.结果表明,上海市可吸入颗粒物中,矿物颗粒和烟尘集合体普遍存在,还有较多的未燃尽油滴残留颗粒;矿物颗粒有不规则状矿物颗粒、较圆滑矿物颗粒和规则长条状颗粒,烟尘集合体有链状、蓬松状等形态;矿物颗粒在数量和等效体积上平均分别占75%和64%,烟尘集合体在数量和等效体积上平均分别占25%和36%,矿物颗粒较多说明上海市冬季受扬尘影响较重;上海市区PM₁₀的粒径主要分布在较细的范围内,其数量-粒度分布和体积-粒度分布随时间有明显的变化,白天矿物颗粒、烟尘集合体的数量分布的峰值分别出现在0.1～0.3、0.2～0.3 μm;晚上2种矿物颗粒、烟尘集合体的数量分布的峰值分别出现在0.3～0.5 μm、0.4～0.6 μm,呈现晚上颗粒物粒径较大的倾向.     

深海溢油输移扩散模型研究

在对深海中泄漏的油气混合物在海洋环境中的输运过程及行为变化的分析基础上,建立三维深海溢油输移扩散模型。该模型采用拉格朗日积分法模拟溢油在近区的水下浮射扩散过程,应用粒子追踪法模拟油滴在水下远区的对流扩散以及油膜在海面的漂移扩散过程,并考虑了油气分离输移、气体溶解、天然气水合物形成与分解等复杂行为对溢油运动轨迹的影响。应用该模型数值模拟了两个大型深海溢油现场试验,结果显示溢油在水下环境中的时空分布模拟结果与现场监测数据符合较好,表明该模型具有较高的准确性和实用性,能够为深海溢油的防治管理提供理论与技术支持。     

Chemical composition differences in fog and cloud droplets of different sizes

The distribution of acidity and solute concentration among the various droplet sizes in a fog or cloud and the effect of the evaporation-condensation cycle on the composition and size distribution of atmospheric aerosol is studied. Significant total solute concentration differences can occur in aqueous droplets inside a fog or cloud. For the fog simulated here, during the period of dense fog, the solute concentration in droplets larger than 10 μm diameter increased with size, in such a way that droplets of diameter 20 μm attain a solute concentration that is a factor of 3.6 larger than that in the 10 μm droplets. Droplets on which most of the liquid water condenses have access to most of the reacting medium for in situ S(IV) oxidation and are therefore preferentially enriched in sulfate. The gas and aqueous-phase chemical processes result in an increase of the total solute mass concentration nonuniform over the droplet spectrum for a mature fog. These chemical processes tend to decrease the total solute mass concentration differences among the various droplet sizes. Low cooling rates of the system also tend to decrease these concentration differences while high cooling rates have exactly the opposite effect. The mass/size distribution of the condensation nuclie influences quantitatively, but not qualitatively, the above concentration differences.     

油田采出液乳化程度的影响因素试验研究

通过模拟油田采出液,考察了油水比、聚合物、表面活性剂及天然固体颗粒物对油田采出液乳化程度的影响。试验表明:随着油水比下降,模拟水样含油量降低,油珠Zeta电位升高,平均粒径变大,水样乳化稳定性减弱;HPAM会吸附于油珠表面从而增强其负电性,降低油珠间的有效碰撞,使油珠的平均粒径较小,导致油水分离较困难;表面活性剂会直接降低水样的表面张力,增强油水亲和性,导致水样含油量增大,同时增强了油珠的负电性,不利于油珠的集结聚并;天然固体颗粒物本身有一定的电负性,降低了油珠的Zeta电位,增加油珠的静电排斥,妨碍油珠的聚并,同时使水样的含油量升高,最终导致乳状液稳定。     

Emissions of particulate matter and associated polycyclic aromatic hydrocarbons from agricultural diesel engine fueled with degummed, deacidified mixed crude palm oil blends

Mixed crude palm oil(MCPO),the mixture of palm fiber oil and palm kernel oil,has become of great interest as a renewable energy source.It can be easily extracted from whole dried palm fruits.In the present work,the degummed,deacidified MCPO was blended in petroleum diesel at portions of 30% and 40% by volume and then tested in agricultural diesel engines for long term usage.The particulates from the exhaust of the engines were collected every 500 hr using a four-stage cascade air sampler.The 50% cut-off aerodynamic diameters for the first three stages were 10,2.5 and 1μm,while the last stage collected all particles smaller than 1μm.Sixteen particle bounded polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) were analyzed using a high performance liquid chromatography.The results indicated that the size distribution of particulate matter was in the accumulation mode and the pattern of total PAHs associated with fine-particles(< 1μm) showed a dominance of larger molecular weight PAHs(4-6 aromatic rings),especially pyrene.The mass median diameter,PM and total PAH concentrations decreased when increasing the palm oil content,but increased when the running hours of the engine were increased.In addition,Commercial petroleum diesel(PB0) gave the highest value of carcinogenic potency equivalent(BaP eq) for all particle size ranges.As the palm oil was increased,the BaP eq decreased gradually.Therefore the degummed-deacidified MCPO blends are recommended for diesel substitute.     

民用燃煤不同燃烧阶段细颗粒物排放特征

研究了民用燃煤在不同燃烧阶段排放PM_2.5的质量浓度分布特征.结果表明,散煤与正烧炉在旺火阶段排放颗粒物粒径主要集中在0.2μm以下（d₅₀=0.15μm）,加煤和封火阶段在0.2~0.5μm （d₅₀=0.38mm）,质量占比46.6%~68.97%.型煤与正烧炉在各阶段排放的颗粒物均以0.2μm以下颗粒物为主,质量占比44.64%~56.24%.扫描电镜（SEM）观察到燃煤排放PM_2.5为大量超细颗粒物聚集形成的簇团状结构.用碳平衡法计算得到散煤加煤阶段的PM_2.5排放因子为4.72g/kg,分别是旺火和封火阶段的12和11倍.将散煤更换为型煤,能够使得加煤阶段的PM_2.5排放因子减少90.9%,从而显著降低PM_2.5排放.     

民用燃煤不同燃烧阶段细颗粒物排放特征

研究了民用燃煤在不同燃烧阶段排放PM_2.5的质量浓度分布特征.结果表明,散煤与正烧炉在旺火阶段排放颗粒物粒径主要集中在0.2μm以下（d₅₀=0.15μm）,加煤和封火阶段在0.2~0.5μm （d₅₀=0.38mm）,质量占比46.6%~68.97%.型煤与正烧炉在各阶段排放的颗粒物均以0.2μm以下颗粒物为主,质量占比44.64%~56.24%.扫描电镜（SEM）观察到燃煤排放PM_2.5为大量超细颗粒物聚集形成的簇团状结构.用碳平衡法计算得到散煤加煤阶段的PM_2.5排放因子为4.72g/kg,分别是旺火和封火阶段的12和11倍.将散煤更换为型煤,能够使得加煤阶段的PM_2.5排放因子减少90.9%,从而显著降低PM_2.5排放.     

采油污水的室内再现配置及静态混合器剪切强度研究

为了便于采油污水处理技术的开发和研究,以静态混合器为主体,设计、加工了一套采油污水室内再现配置装置,配置效果稳定,探讨了含油量、剪切速率等不同配置条件下的再现采油污水粒度分布、乳化度等性能参数以及配置过程中的压力损失,并总结出再现采油污水乳化度(%)与主要配置条件的对应关系表。研究结果表明,静态混合器的压力损失随着剪切速率的增大而明显升高,而随含油量增大呈现出基本稳定的状态;随着剪切速率不断增大,再现采油污水的整体油珠粒径变小,乳化度增大;对于低剪切速率,含油量和剪切作用在促进油珠粒径变化趋势的竞争中前者占优势,所以含油量越大,整体油珠粒径越大;对于高剪切速率,含油量和剪切作用在促进油珠粒径变化趋势的竞争中后者占优势,使得油珠平均粒径随含油量增大而略微降低,同时油珠粒径范围随含油量增大而变窄;随着含油量的增大,各种剪切速率条件下的乳化度均呈现明显的下降趋势。     

庐山三级分档雾水化学特征的对比分析

为研究庐山冬季不同粒径雾滴化学成分特征,于2015年和2016年在庐山开展冬季云雾物理化学特征的很高综合观测实验,利用主动式分档雾水采集器（three-stage CASCC）共采集44组3级粒径雾滴的雾水样品,其分档空气动力学直径为4~16μm（S3级）,16~22μm（S2级）和>22μm（S1级）.用850professional IC型色谱仪（瑞士万通）分析雾水中的水溶性离子浓度,讨论3级分档雾水化学特征和不同粒径雾水中各离子组分的来源及相关性.结果表明,2015年和2016年庐山冬季3级雾水多呈酸性,2016年酸性更强,pH值与雾滴的粒径大小有依赖性关系,4~16μm的小雾滴酸性更强.雾水中主要离子有Ca²⁺,NH₄⁺,SO₄^2-,NO₃^-和Cl^-.NH₄⁺,SO₄^2-,NO₃^-主要集中在4~16μm的小雾滴中,受海洋和土壤源的影响比较小,主要是人为活动所导致,2015年雾水Cl^-主要受人为源的影响,2016年人为输入显著降低,主要受海洋源影响.Mg²⁺,Ca²⁺主要集中在>22μm的大雾滴中.SO₂、NO_x排放逐年降低导致2016年雾水中SO₄^2-和NO₃^-浓度明显小于2015年.