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。     

长白山天然更新红松幼树光合与光谱特性的季节动态

为了解长白山阔叶红松林天然更新红松幼树不同叶龄针叶在不同季节光合能力的差异和光谱特性动态,利用Li-6400便携式光合测定仪和Unispec-SC光谱仪分别在6月中旬、7月下旬和9月上旬3个阶段对红松各叶龄针叶进行光合和光谱指数的测定.结果表明:随季节变化,红松各叶龄针叶最大净光合速率(Pmax)和气孔导度(Cond)逐渐增大.但当年生针叶完全长出之后,1年生针叶最大净光合速率的增长幅度低于2年生针叶.除1年生针叶在9月上旬的蒸腾速率(Tr)处于6月中旬和7月下旬之间外,各叶龄针叶的蒸腾速率均随着叶龄增大而减小,同叶龄针叶随时间推移而增大.暗呼吸速率(Rd)的变化趋势并不稳定.在不同季节,3年生针叶的光合参数一直处在较低水平,且差异并不显著,而当年生、1年生和2年生针叶的光合参数随着季节推移存在显著变化.叶绿素归一化指数(ChlNDI)、光化学反射指数(PRI)随季节推移而增大,随叶龄增大而减小,结构不敏感植被光谱指数(SIPI)呈现出相反的规律.结果表明,叶龄和季节对红松幼树的生长均存在显著影响.1年生、2年生针叶的光合构件随季节变化表现出较强的可调整性,而3年生针叶可调整性较弱.红松针叶的生长周期中,前3年一直保持较强的初级生产能力,直到第4年才逐步衰老,生产能力显著降低,直至凋落.     

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.     

1株海洋异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性

以海水为基质,采用传统的微生物分离纯化方法,从海底沉积物中分离筛选得到1株耐盐异养硝化-好氧反硝化细菌y5,经形态、生理生化特性以及16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌为克雷伯氏菌(Klebsiella sp.).对其脱氮特性及影响因素进行了研究,结果表明,菌株y5的最佳碳源为柠檬酸三钠,最适p H值为7.0,最适C/N为17.菌株均能以NH4Cl、Na NO2和KNO3为唯一氮源进行反应,36 h的去除率分别为77.07%、64.14%和100%.3种氮源共存时,36 h的去除率达到100%.表明菌株y5在高盐废水中具有独立高效的异养硝化和好氧反硝化作用.     

黄浦江流域典型污水中不同粒径胶体的三维荧光光谱特征

基于切向流超滤系统及三维荧光光谱技术,对黄浦江流域典型污水(即生活污水及农业污水)中的胶体进行粒径分级及三维荧光光谱特性分析.结果表明,所选水样的胶体质量浓度及胶体态有机碳质量浓度分别为9.60~32.50 mg·L~(-1)和0.03~6.25 mg·L~(-1),二者均随粒径的增加而呈递增趋势.不同粒径分级胶体的三维荧光图谱表现为类蛋白荧光峰(峰D和峰T)及类腐殖质荧光峰(峰C和峰A)这4个荧光峰,其中类蛋白荧光峰主要存在于M_r1×10~3~5×10~3分级胶体中,类腐殖质荧光峰主要存在于M_r10×10~3~300×10~3分级胶体中.同时,通过表征胶体荧光光谱特性的荧光指数,包括FI值、腐殖化指数HIX及生源指数BIX,分析了所选胶体的来源及光谱特性.结果表明,小粒径胶体主要为陆源来源,芳香性及腐殖化程度较高;而大粒径胶体自生源比重大,类蛋白物质是其主要成分.     

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。