红外和热分析联用在化工产品研究中的应用

运用实例论述了红外光谱分析与热分析联用在化工产品的产品开发和检测方面的应用。     

一种基于纹理特征的主动红外烟雾识别方法

视频图像火灾探测技术因其探测效率高、响应速度快等优点而被广泛应用,但普通摄像机无法拍摄零照度(黑暗)甚至低照度环境下的烟雾图像。而火灾发生时往往先产生烟雾,若能实现火灾早期的烟气探测将有利于预防火灾规模的扩大和人员财产的损失。利用红外摄像机结合红外发射灯来成像以完成对火灾的探测,具体探测过程为:首先利用中值滤波去除原始灰度图像中的噪声;其次利用三帧差分法提取烟雾前景;然后通过Local Binary Patterns与灰度共生矩阵分别获取烟雾纹理的局部和统计特征;最后将烟雾纹理特征输入Fisher分类器以识别烟雾与非烟雾(如水汽、飞尘等),并及时发出报警信号。设计有无环境风和人为干扰环境下的烟雾与水汽试验,利用烟雾运动的不规则性与扩散性、图像的Gabor特征、LBP尺度验证所用纹理特征。结果表明,从分类正确率和响应时间看,在低照度环境下所用纹理特征优于其他烟雾特征法。另外,通过调节相机与火源之间的距离,可得到应用于实际工程的红外摄像机最佳安装距离。     

夏、冬季降雨中溶解性有机质(DOM)光谱特征及来源辨析

利用紫外-可见光谱与三维荧光光谱,结合拉格朗日混合单粒子轨道模型及火点图,研究了重庆2013年夏、冬两季雨水DOM光谱特征,并对其来源进行解析.结果表明,雨水DOM与水体、土壤DOM具有类似性质光谱特征,证明降雨DOM也是陆地及水环境中DOM地化特征的重要贡献者.雨水DOM中DOC含量为0.88~12.80 mg·L-1,CDOM含量在3.17~21.11m-1之间,夏、冬两季降雨DOM差异明显(P0.05).与夏季相比,冬季降雨DOM分子量较小,芳香性程度较低,腐殖化程度也更低,输入主要以本地和短距离输送为主;而夏季DOM来源较分散.尽管吸收和荧光光谱可用于解析雨水DOM组成和来源,但在光谱特征的解析和来源识别上与其他来源DOM有所区别,传统"内、外源区分"并不适用于雨水DOM.     

热处理富钙凹凸棒黏土吸附磷的影响因素

以800℃热处理富钙凹凸棒黏土（记为NCAP800）为研究对象,通过批处理试验和动态试验研究了不同因素（pH、竞争离子、柠檬酸）对NCAP800吸附磷的能力的影响.结果表明:酸性条件对磷的吸附能力无影响,碱性条件（pH>9）对NCAP800的磷吸附具有一定的抑制作用,pH对NCAP800磷吸附能力的影响主要通过改变黏土矿物中可交换钙、镁含量与矿物表面Zeta电位.阴离子中HCO₃-对磷的抑制作用较为显著,尤其当ρ（HCO₃-）为5~20 mg/L时抑制作用最为显著,其次是SO₄2-,NO₃-和Cl-对磷的吸附无抑制作用.HCO₃-和SO₄2-抢夺钙的结合位点,从而降低了NCAP800对磷的吸附能力.低浓度（c为0~5 mmol/L）的柠檬酸对磷的吸附抑制作用较弱,高浓度（c为5~50 mmol/L）的柠檬酸对磷的抑制作用较为显著,柠檬酸对磷的抑制机制同样是通过竞争NCAP800表面的磷吸附位点.研究显示,NCAP800在碱性条件下对磷具有较好的吸附作用,HCO₃-和SO₄2-及高浓度柠檬酸均会抑制NCAP800对磷的吸附.      

夏季太湖CDOM光学特性空间差异及其来源解析

为进一步探究夏季太湖CDOM（有色溶解性有机质）光学特性在空间分布上的差异性与其来源的关系,对其紫外-可见吸收及三维荧光光谱特性进行了分析研究,在此基础上进一步分析了CDOM吸尘系数及其荧光组分（C1、C2、C3、C4）强度和各水质参数间的相关性.结合主成分分析法探讨了CDOM的来源以及与各参数指标[ρ（DOC）除外]之间的来源关系.结果表明:CDOM吸收系数α（355）、S值（光谱斜率）变化范围分别为3.27~8.27 m-1和0.011~0.021 nm-1;太湖西部、北部及南部湖区CDOM丰度较大,S值较低,受陆源输入的影响较为明显.CDOM的三维荧光光谱揭示其中含有两种类蛋白质组分C1和C2以及类腐殖质组分C3和C4,并且以类蛋白质组分为主.此外,大部分采样点的荧光指数（FI）为1.70~2.01,自生源指数（BIX）大于1,腐殖化指数（HIX）小于0.6,r_（T/C）（荧光峰T与荧光峰C荧光强度比值）小于2,表明夏季太湖CDOM内源特性相对强烈.研究显示,除ρ（DOC）外,CDOM与其他水质参数在第一主成分上（贡献率为90.8%）均存在显著相关关系,说明各水质参数的来源存在相似性,并且受生物自生源影响更为显著.      

覆盖金属氧化物对湖泊沉积物溶解性有机质特征的影响

为揭示不同金属氧化物对湖泊沉积物DOM（溶解性有机质）影响机制,通过室内模拟试验,在沉积物表层分别覆盖Fe、Al、Mn氧化物及湖沙后培养1 a,并利用三维荧光和紫外光谱方法进行表征.结果表明:① 覆盖Al、Fe、Mn氧化物和湖沙主要降低了0~3 cm沉积物的w（DOC）,降幅分别为8.61%、6.27%、22.38%和0.44%. ② 沉积物中DOM的类络氨酸峰（peak B₁）和类色氨酸峰（peak T₂）均产生较大变化.其中三种氧化物均显著降低了上层沉积物中DOM的peak T₂,使底层DOM的peakT₂显著增加. Mn氧化物使DOM的peak B₁降低,Fe和Al氧化物使DOM的peak B₁增加,湖沙则使两类峰均降低. ③ 覆盖金属氧化物改变了沉积物DOM结构特征,其中覆盖Fe氧化物增强了其芳香性,而覆盖Mn氧化物和Al氧化却降低其芳香性,但三者均使DOM腐质化程度及官能团数量增加,并使FI（Fluorescence Index,荧光指数）增大,表明DOM向生物源转化.研究显示,沉积物表层覆盖金属氧化物影响了沉积物中DOM迁移和转化,并促进了其降解,导致其分子量和腐殖化程度增加.      

进口含铅物料的固体废物属性鉴别程序及方法

通过对不同种类进口含铅物料的固体废物属性鉴别,得到了进口含铅物料的固体废物属性鉴别程序及方法,共包括3步:第1步,利用肉眼观察物料的外观特征、X射线荧光光谱分析主要成分及其质量分数以及X射线衍射光谱、矿相显微镜和扫描电镜能谱确认主要物质形态组成,确定物料的自然属性。第2步,将物料的外观特征和试验结果与文献资料进行比对,判断物料的产生工艺,确定物料是该生产工艺中的不合格品、废弃物质或残余物。第3步,根据《固体废物鉴别导则》(试行),判断物料的固体废物属性。在此鉴别的进口含铅物料分别是铅烧结返粉、铅阳极泥和铅冶炼渣,均属于中国禁止进口的固体废物。该研究为进口含铅物料的固体废物属性鉴别和监管提供参考。     

XAD树脂吸附技术提取和分级土壤富里酸研究进展

土壤富里酸(fulvic acid,FA)是土壤腐殖质中分子量最小的重要组分,影响着重金属等环境污染物的迁移转化和生物有效性。FA的提取和分级是研究其分子结构、化学性质及环境行为的前提条件。综述了XAD树脂吸附技术在提取和分级土壤FA中的应用,并对该技术的改进方向提出建议。通过列举实例,简述了FA的环境学意义,论述了FA提取纯化过程的影响因素,对比讨论了单一和复合性质洗脱液在XAD树脂分级富集FA过程中的应用。     

基于各向异性粒子介电常数张量重构的散射特性研究

目的简化各向异性介质中的光电传播、目标散射识别等问题。方法基于电场强度矢量和电位移矢量的关系,提出将各向异性介质的介电常数张量重构为对角张量通用方法。结果给出了对角张量元素的表达式和对应单位特征矢量,并作了详细的数值计算。得到了单位特征矢量坐标系中电磁场与原坐标系中电磁场的变换关系以及磁导率张量的变换关系;所用方法具有通用性,所得结果具有实用性。结论在各向异性介质研究领域,可实现特征坐标系中的电磁场及介质参数与主坐标系的电磁场与介质参数的相互定量转换。     

典型水库型湖泊中CDOM吸收及荧光光谱变化特征:基于沿岸生态系统分析

为进一步了解水库型湖泊溶解性有机质(DOM)的地球化学特征,本文以三峡库区典型内陆水库型湖泊——长寿湖为研究对象,利用紫外-可见和三维荧光光谱,并结合湖区周边生态系统分析,讨论了长寿湖水体中CDOM的组成、来源和空间分布特征.结果表明,长寿湖不同采样点DOM浓度(DOC和CDOM)存在一定程度的空间分布差异,但各点FDOM分布较为稳定.回水区出现DOM累积,由于受陆源输入影响有限,水体内源活动主导,具有较明显"内源控制"特征,芳香性和分子量相对较低;而周边陆地以人工林兼旅游开发为主的采样点,陆源输入在带入较多腐殖化(高芳香性)组分的同时,人为活动排放也是导致其类蛋白组分丰富的重要原因;入湖区尽管周边果林和居民生活对水体DOM有一定影响,但上游河流输入的影响也不容忽视.另外,各采样点也出现了不受周边生态系统影响的独立的相关性特征,例如芳香性特征常数(SUVA280)和光谱斜率[S(275~295)]显著负相关、CDOM和FDOM极显著正相关、CDOM和S(275~295)负相关等.同时,长寿湖水体中CDOM的生色团主要由具有芳香性结构的大分子组分构成;至少51%的CDOM波动可以通过FDOM变化来进行解释,其中回水区荧光组分对CDOM变动的影响最为明显.在采用传统FI值无法区分DOM来源差异性时,结合采样点沿岸生态系统,综合紫外-可见和荧光光谱特征,有助于对DOM组成及来源进行解析.