In situ electron-induced reduction of NOx via CNTs activated by DBD at low temperature

• An in situ electron-induced deNO_x process with CNT activated by DBD was achieved. • Carbon atoms on CNT surface were verified to be excited by plasma in DBD-CNT system. • Reactions between NO_x and excited C result in synergistic effect of DBD-CNT system. In this study, a new in situ electron-induced process is presented with carbon nanotubes (CNTs) as a reduction agent activated by dielectric barrier discharge (DBD) for nitrogen oxide (NO_x) abatement at low temperature (<407 K). Compared with a single DBD system and a DBD system with activated carbon (DBD-AC), a DBD system with carbon nanotubes (DBD-CNT) showed a significant promotion of NO_x removal efficiency and N₂ selectivity. Although the O₂ content was 10%, the NO_x conversion and N₂ selectivity in the DBD-CNT system still reached 64.9% and 81.9% at a specific input energy (SIE) of 1424 J/L, and these values decreased to 16.8%, 31.9% and 43.2%, 62.3% in the single DBD system and the DBD-AC system, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM) were utilized to investigate surface changes in the CNTs after activation by DBD to explore the NO_x reduction abatement mechanism of this new process. Furthermore, the outlet gas components were also observed via Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to help reveal the NO_x reduction mechanism. Experimental results verified that carbon atoms excited by DBD and the structure of CNTs contributed to the synergistic activity of the DBD-CNT system. The new deNO_x process was accomplished through in situ heterogenetic reduction reactions between the NO_x and carbon atoms activated by the plasma on the CNTs. In addition, further results indicated that the new deNO_x process exhibited acceptable SO₂ tolerance and water resistance.     

有机肥处理对旱地红壤细菌群落及玉米生产力的影响

为探明旱地红壤细菌群落特征及玉米生产力对不同有机肥处理的响应，基于自2002年设置在中国科学院鹰潭红壤生态实验站的有机培肥长期定位试验，采用Illumina高通量测序，研究不同有机肥（不施肥，M0；低量有机肥，M1；高量有机肥，M2；高量有机肥加石灰，M3）处理下土壤细菌群落多样性和结构以及玉米生产力的变化.结果发现，与M0相比，土壤pH、有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）含量和玉米生产力在不同有机肥（M1、M2和M3）处理下均显著增加，其中M3处理的提升效果最佳.施用有机肥显著提高了土壤细菌群落的Shannon、Evenness、Chao1与ACE指数，重塑了细菌群落结构.基于随机森林模型分析，土壤性质中的pH和TP显著影响土壤细菌多样性，而pH、SOM、TP和TN对土壤细菌群落结构影响显著.相关性分析和结构方程模型分析表明，土壤TP和SOM可以通过改变土壤细菌多样性和群落组成间接影响玉米生产力.研究结果从指导我国南方红壤区农田合理施肥的角度，为农田土壤质量提高及耕地产能提升提供科学依据.     

河北省不同盐渍化土壤类型的微生物多样性与种群结构

为了探索盐渍化土壤中微生物多样性及群落构成，有效筛选盐渍土壤中耐盐微生物菌群.采用高通量测序技术对采集的河北省滨海盐渍土（原生盐渍化）、设施盐渍土（次生盐渍化）和高产粮田（健康土壤）3个生境的耕层土壤样本细菌和真菌多样性、群落结构、网络关系及其影响因子进行测定.结果表明，与大田土壤相比，设施土壤中OM、AP、AK、TS和EC显著升高，滨海盐渍土壤的TS和EC显著升高，其他养分指标则显著降低.细菌α多样性依次为：设施盐渍土>高产粮田>滨海盐渍土，真菌α多样性则为高产粮田显著高于设施盐渍土和滨海盐渍土.在门和属水平上分析盐渍化土壤的菌群结构，细菌群落中绿弯菌门（Chloroflexi）及其菌属和真菌群落中子囊菌门（Ascomycota）及其中有益菌Trichocladium和病原菌Fusarium为盐渍化土壤中的优势微生物类群.土壤EC和TS两个盐分因子是对细菌和真菌菌群分布贡献最大的因子，与绿弯菌门中unclassified_A4b和unclassified_Chloroflexi以及变形菌门中unclassified_α-Proteobacteria等细菌菌属和子囊菌门中Trichocladium、unclassified_Chaetomiaceae、Crassicarpon、Cephaliophora和Sodiomyces等真菌菌属呈显著正相关.研究结果为盐渍化土壤修复所需的微生物资源筛选提供了理论依据.     

升流式生物催化电解反应器(UBER)处理硝基苯废水试验研究

升流式生物催化电解反应器(UBER)是一种将生物方法与电化学相结合的新型废水处理技术,使用UBER降解硝基芳香烃类化合物,不但处理周期短、效率高,而且成本低,占地面积小。通过UBER处理含硝基苯模拟废水,对生物催化电解技术的原理进行讨论,并探索最佳反应条件,为该项技术处理实际废水提供理论依据。考察了进水浓度对硝基苯去除率的影响,同时对阴极催化硝基苯定向还原为苯胺进行探讨,最后分别从外加电压、进水乙酸盐质量浓度及进水p H值3个方面,对UBER还原硝基苯的关键影响因素进行最优试验条件分析。结果表明,UBER可以高效处理硝基苯废水,当硝基苯进水质量浓度为200 mg/L时,去除率可以达到97. 2%,但随进水质量浓度进一步提高至220 mg/L,硝基苯的去除效果不佳,去除率仅为79. 13%。当进水硝基苯质量浓度较低时,苯胺生成率较高,平均值达到91%,随硝基苯进水质量浓度提高,引起阴极电势波动,使得还原反应按照多种途径发生,硝基苯不仅被定向还原为苯胺,还被还原成其他副产物,同时,微生物也可以将部分生成的苯胺进一步氧化利用,造成出水苯胺含量偏低。最优条件试验表明,外加电压在0. 3～0. 5 V,硝基苯的去除率均达到93%以上,此时阳极微生物具有良好的电化学活性,当电压降到0. 2 V时,硝基苯去除率仅为36%,表明外加电压过低会严重影响反应器的稳定运行;将乙酸钠质量浓度从1 000 mg/L逐渐减小,质量浓度降低至700 mg/L时,阳极电位依然保持在-440 m V vs. SCE左右,UBER系统运行稳定,当乙酸钠质量浓度进一步降低,阳极微生物电化学活性逐渐受到抑制;UBER中微生物最佳生长p H值为6～7,当p H值超出这一范围,会影响微生物生长代谢,进而影响硝基苯的去除效果。     

空区处理与残矿回采对围岩及地表影响的数值模拟分析

为了提高矿山企业开采的生产效益及确保施工中设备人员的生命财产安全,采用现场声波测试试验与室内物理力学试验得出的力学参数,应用FLAC3D数值模拟软件,在空区顶板-矿柱体系简化为弹性矩形薄板-H-K体流变力学模型的基础上,分析空区处理与残矿回采对围岩及地表的影响规律。结果表明:矿区三中段充填回采过程中压应力最大值出现在Ⅲ-10开采之后,右帮壁形成了9. 8 MPa的压应力集中区;拉应力区域主要存在于充填体内,且大部分拉应力超过了充填体抗拉强度幅值0. 12 MPa;地表移动带范围内垂直方向位移保持在0～1 mm。实际施工中应采取加强充填体强度达0. 27 MPa以上或保留部分矿体支撑顶板等措施确保回采安全。     

采空区注超临界CO2防灭火试验研究

为研究超临界CO₂注入采空区防灭火的规律,自主研制了产生超临界CO₂和模拟采空区遗煤自燃升温试验系统,得到了不同温压条件下超临界CO₂注入采空区前后不同监测点的温度、O₂和CO浓度变化数据信息。试验结果表明:注入采空区的超临界CO₂发生相变,有序结构急速失序,大量吸收热量,采空区内的煤体、空气温度随时间呈线性快速下降规律,其降温能力是气态N₂的10倍;超临界CO₂在自燃发火煤体中的强渗透扩散特性,使自燃煤体快速惰化,防灭火效率高;停止注入后,小范围回温符合反二次函数特征;高压力超临界CO₂相对于低压条件,防灭火性能更佳;超临界CO₂是1种降温降氧能力显著,且输送性能优良的采空区新型防灭火材料,超临界CO₂防灭火效果优于气态N₂。     

基于模糊贝叶斯网络的煤气化职业健康风险分析

针对煤气化行业职业健康风险影响因素不确定及模糊的特点,建立了职业健康风险计算模型。该模型将模糊数学与贝叶斯网络相耦合,模拟事件概率,找出导致风险的主要因素。通过分析煤气化行业中存在的多种风险因素,应用问卷调查法和模糊集理论模拟了根节点的发生概率,得出职业健康风险概率的预测值;应用贝叶斯网络反向推理的功能计算根节点后验概率并排序,确定了薄弱环节。该模型不仅能解决概率缺失情况下的风险量化推算问题,定量进行职业健康风险评估,还可以实现关键因素的识别,并能有针对性地提出改进措施,为职业健康风险预防提供决策依据。     

特长隧道风仓接力通风关键参数及其效果研究

通过长斜井进入正洞施工的特长隧道,往往面临独头通风距离过长、工作面风量不足等问题,造成污染物难以在规定时间排出洞外。以衢宁铁路鹫峰山隧道风仓接力施工通风为依托,采用数值模拟方法研究了风仓长度、隔板长度及风机布置方式对轴流风机通风效率的影响,分析了原压入式通风和风仓接力通风洞内CO运移特性。结果表明,风仓长度从10 m增至25 m时,轴流风机通风效率大幅提高,风仓长度大于25 m时,对轴流风机通风效率的影响不大。设置中隔板会影响空气在风仓内的分流并产生较多旋流,从而降低风机通风效率;轴流风机远离斜井端对称布置,风仓内部风流的引流速度和引流范围最大,风流运动路径最优,通风效率最高。由于压入式通风受限于斜井断面尺寸及现场布置方式,当通风距离超过3 000 m后,无法满足洞内作业环境规定的条件。在正洞与斜井交叉部位设置密封的风仓,形成接力通风,能大幅度延长通风距离,提高通风效率,改善洞内空气质量。     

驾驶机舱LED灯光色温与人员警觉度关系仿真实验研究

为了探讨驾驶机舱内LED灯光色温与人员警觉度的联系,在A320模拟驾驶舱内设置2 500～2 700 K,3 000～3 200 K,6 000～6 500 K 3种不同色温的LED灯光环境,采用卡斯罗林嗜睡量表（KSS）、闪光融合临界频率仪（CFF）、视觉舒适度评分量表（VCS）,对5名被试人员在不同灯光环境的疲劳程度和视觉舒适度进行实时测量。针对测量结果,采用方差分析及描述性统计的数据分析方法,评价被试人员于不同灯光环境下的疲劳程度、视觉舒适度的差异性及变化情况。研究结果表明:高色温LED灯光环境下,人员的主观嗜睡感受及客观疲劳感受较低,且有着较低的疲劳感受增长率;高色温LED光源下人员的视觉舒适度也较高;增高LED灯光色温可一定程度上提升人员的警觉性。