Effect of flame propagation regime on pressure evolution of nano and micron PMMA dust explosions

Experiments using an open space dust explosion apparatus and a standard 20 L explosion apparatus on nano and micron polymethyl methacrylate dust explosions were conducted to reveal the differences in flame and pressure evolutions. Then the effect of combustion and flame propagation regimes on the explosion overpressure characteristics was discussed. The results showed that the flame propagation behavior, flame temperature distribution and ion current distribution all demonstrated the different flame structures for nano and micron dust explosions. The combustion and flame propagation of 100 nm and 30 μm PMMA dust clouds were mainly controlled by the heat transfer efficiency between the particles and external heat sources. Compared with the cluster diffusion dominant combustion of 30 μm dust flame, the premixed-gas dominant combustion of 100 nm dust flame determined a quicker pyrolysis and combustion reaction rate, a faster flame propagation velocity, a stronger combustion reaction intensity, a quicker heat release rate and a higher amount of released reaction heat, which resulted in an earlier pressure rise, a larger maximum overpressure and a higher explosion hazard class. The complex combustion and propagation regime of agglomerated particles strongly influenced the nano flame propagation and explosion pressure evolution characteristics, and limited the maximum overpressure.     

多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的,为研究乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）、氢气（H₂）对甲烷爆炸特性的影响,选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究,利用陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心重点实验室搭建的多功能球形气体/粉尘爆炸实验装置和单色仪进行爆炸实验测试,同步采集时间—压力曲线、中间产物（OH,CH₂O）的发射光谱信号,考察多组分可燃气体浓度对甲烷爆炸压力特性和中间产物的影响。结果表明:在富氧状态下,多组分可燃气体加剧了甲烷—空气混合体系的爆炸剧烈程度,随着体系中氧气含量的减少、由富氧状态变为贫氧状态、促进作用逐渐减弱转变为阻尼作用,爆炸压力特性与中间产物发射光谱参数的影响规律基本保持一致,均呈高度正相关;多元混合体系爆炸剧烈程度越大,自由基发射光谱达到峰值的速度越快,自由基更早、更快的积累是加剧爆炸程度的原因之一。     

初始氧化温度对浸水长焰煤二次氧化特性的影响机制

为揭示不同初始氧化温度下浸水长焰煤的氧化自燃特性,利用红外光谱和热分析实验手段以及MS数值模拟方法研究其氧化自燃规律,并采用线性拟合的方法阐述自由基变化特性。结合分子键能的变化,分析浸水条件下二次氧化的煤氧链式反应过程。研究结果表明:经过120 ℃预氧化后,浸水风干长焰煤的还原性官能团甲基、亚甲基、羟基均高于原煤,而羰基、羧基低于原煤;与原煤相比,浸水风干后的煤预氧化温度在120 ℃时最大升温速率最高（0.036 9 ℃/s）,表现出更强的自燃倾向性;MS模拟优化得出煤中各官能团在预氧化120 ℃时键能变化较大,结合热分析实验,确立预氧化后浸水风干煤体氧化自燃特性机制。     

Evaluation of thermal properties and process hazard of three ionic liquids through thermodynamic calculations and equilibrium methods

Industrial and new energy applications of ionic liquids (ILs) may have to be used at high temperatures conditions, such as in batteries and fuel applications, which may cause thermal hazards. However, there are few studies on the thermal hazards of ILs. To ensure the thermal safety of ILs processes, three commonly used ILs were selected for analysis: 1-butyl-3-methylimidazolium nitrate ([Bmim]NO₃), 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium nitrate ([Bmmim]NO₃), and 1,3-dimethylimidazolium nitrate ([Mmim]NO₃). The process hazards under adiabatic conditions demonstrated that [Bmmim]NO₃ and [Mmim]NO₃ have extensive explosion hazards. The self-reaction characteristics determined by the isothermal test indicated that the ILs are nth reactions, and the thermal decomposition features were also determined by thermogravimetric analysis. The data were obtained with a nonlinear thermodynamic model and used to establish the basic thermal hazards of the three ILs. In addition, based on the thermal equilibrium theory, the critical safety parameters can be inferred. The effects of heat transfer in 25.0 g and 50.0 g containers were discussed. The results show that [Mmim]NO₃ will produce a thermal runaway reaction at a lower temperature (<100 °C) and has the shortest reaction time (<1 day), which means [Mmim]NO₃ is considered to be the most hazardous material among the three ILs studied.     

中国能源效率与其影响因素的动态关系研究

本文利用1978-2006年样本数据,首先通过状态空间模型分析了经济结构、技术进步、能源消费结构和能源价格对能源效率的单向动态变化过程及成因;接着使用向量误差修正模型估算出能源效率与其影响因素之间的长期均衡和短期波动关系;在此基础上利用脉冲响应函数和方差分解模型就我国能源效率与其影响因素之间的动态关系作进一步分析。结果表明:改革开放以来我国能源效率与其影响因素之间存在长期均衡关系,经济体制改革和一些相关政策对能源效率有着深远的影响。从长期均衡关系来看,技术进步对能源效率的正面影响最大,能源价格和一些不可观测变量对能源效率有着促进作用,而经济结构和能源消费结构未能对能源效率起推动作用。从各因素对能源效率的贡献百分比来看,能源价格对能源效率的贡献最大,然后依次是经济结构、能源消费结构和技术进步。     

竹丝生物膜反应器修复校园景观水体的实验研究

以竹丝作为填料而组建的接触氧化生物膜工艺对校园景观水体进行易位修复,通过设置5个不同工况以探明竹丝载体在修复轻度污染水体的特性,研究表明:当进水CODMn、氨氮和浊度分别为7.79~24.32 mg/L、1.36~11 mg/L和0.63~33.11 NTU的情况下,其去除率分别为10.57%~74.34%、-83.33%~57.55%和20.01%~100%,不同的运行工况对修复效果的影响不显著;系统在启动后的8 d内即可形成丰富成熟的生物相,而且竹丝上的细菌主要以短杆菌为主;竹丝生物膜反应器修复后的景观水体中的活细菌数量可减少1个数量级。竹丝上的亲水性基团和良好的生物亲和性以及从竹丝上脱落下来的零散竹丝纤维是竹丝填料生物膜快速形成的基础,宏观和微观"网捕"结构是该系统能在极短时间实现高效去除浊度、有机物和细菌等高分子物质的主要原因。     

综合法处理酸性高浓度印染废水的研究

传统Fenton法在处理印染类废水时,因亚铁盐及双氧水的昂贵价格而限制了其实际应用。出于工程应用的考虑,提出了以Fenton法为重心,结合其他污水处理方法的综合方法,从而在达到相同处理效果的同时尽可能降低治污成本。研究表明,通过Fenton、铁碳微电解和中和沉淀吸附等方法的综合运用和优化组合,废水色度降至10倍以下,COD降至300 mg/L以下,去除率达到98%以上,pH调节为7,达到排放标准。     

SO42-/SnO2 -Fe2O3-硅藻土固体酸催化剂的制备及其对染料废水的催化处理

以硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法引入金属氧化物SnO₂和Fe₂O₃,制备了二元氧化物复合型SO₄^2-/SnO₂-Fe₂O₃-硅藻土固体酸催化剂。利用该催化剂与H₂O₂构成非均相类Fenton试剂氧化体系,催化H₂O₂产生氧化能力极强的·OH,用于处理实际翠蓝废水和模拟亚甲基蓝废水。催化剂的最佳制备条件为：H₂SO₄溶液的浓度3 mol/L,浸渍时间2.0 h,焙烧温度550 ℃,焙烧时间3.5 h,焙烧方式为随炉升降温。实验结果表明：采用在最佳工艺条件下制得的催化剂,处理实际翠蓝废水COD去除率可达79.5%、脱色率达99.6%;处理模拟亚甲基蓝废水COD去除率可达83.1%、脱色率达99.6%。     

新型碳源驯化的SRB去除酸性矿山废水中SO_4~(2-)最佳反应条件

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水缺乏有效有机碳源问题,运用生活污水、鸡粪和锯末质量比80∶7∶3混合物的发酵液作为新型有机碳源驯化硫酸盐还原菌SRB,并研究SRB以该新型有机碳源作为营养物质在不同COD/SO2-4(C/S)值、pH值、初始硫酸根(SO2-4)浓度、重金属离子(Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+)浓度条件下对SO2-4的去除效果,以确定SRB去除SO2-4的最佳反应条件。实验结果表明,在厌氧环境SRB接种量8%、生长温度35℃、转速50 r/min、C/S为1.5~2.0、pH值6~7、初始SO2-4浓度≤3 000 mg/L、Fe2+在100~300 mg/L、Mn2+为35 mg/L时反应条件最佳,SO2-4去除率均可达90%以上;其中Fe2+浓度≤500 mg/L、Mn2+浓度≤140 mg/L时均会促进SRB对SO2-4的还原,当Fe2+浓度≥600mg/L时会严重抑制SRB,Mn2+浓度140 mg/L时会抑制SRB;Cu2+、Zn2+的存在对SRB均有影响,当Cu2+浓度15 mg/L时、Zn2+浓度45 mg/L时对SRB均有抑制作用。新型有机碳源可作为SRB的优良有机碳源,同时可实现以废治废的目的。该成果为实际应用提供了参考。     

高浓度酚醛树脂生产废水的预处理

采用二次缩合反应预处理高浓度酚醛树脂生产废水。一次反应的最佳工艺条件为：甲醛加入量0.010 0 mL/mL,Ba（OH）2加入量0.005 g/mL,反应时间3 h,反应温度85 ℃。最佳工艺条件下的一次反应COD去除率为 52.9%。二次反应中,当反应温度为80 ℃、反应时间为3 h、尿素加入量为3 g/L时,二次反应COD去除率最高,为31.5%。COD=85 000 mg/L、ρ（挥发酚）= 12 000 mg/L、ρ（甲醛）=6 740 mg/L的废水经两次缩合反应处理后,出水中COD=27 400 mg/L,COD的总去除率为67.8%;ρ（挥发酚）=2 400 mg/L,挥发酚的总去除率达80.0%;ρ（甲醛）= 980 mg/L,甲醛的总去除率达84.9%。处理1 t废水还可回收酚醛树脂6.75 kg。