碳纳米管预沉积改性膜的污染机理研究

为探究碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)预沉积改性膜的污染机理,本研究使用正压过滤法将CNTs预沉积在3种孔径的有机膜(20 kDa聚醚砜膜、0.01 μm和0.1 μm聚偏二氟乙烯膜)表面,研究了CNTs预沉积改性膜过滤3种典型污染物(牛血清蛋白、腐殖酸、海藻酸钠)过程中的膜污染情况.根据比通量、Hermia模型和传统滤饼过滤模型,对恒压死端过滤3种典型污染物过程中的污染机理进行了系统评价.结果表明,20 kDa PES膜和0.01 μm PVDF膜表面预沉积CNTs改性后,过滤3种典型膜污染物质时的膜污染情况都得到了一定程度的缓解.20 kDa PES膜表面预沉积CNTs后过滤HA初期为完全孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理,最终转变为滤饼过滤;过滤SA的污染机理为完全孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理.0.01 μm PVDF膜表面沉积CNTs改性后过滤HA初期的污染机理为膜孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理,然后经过向滤饼过滤转变的过渡阶段,最终形成滤饼过滤,且随着CNTs沉积量的增加,过渡阶段持续时间延长.0.1 μm PVDF膜表面预沉积CNTs后过滤3种污染物,均未能缓解膜污染,膜污染机理不受CNTs沉积改性的影响,其过滤BSA和HA的污染机理为膜孔堵塞,过滤SA过程的污染机理符合滤饼过滤.     

工艺非球形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性

为探明铸造车间内非球形颗粒在工人呼吸道内沉积的动力学特性,借助电镜扫描获得粉尘颗粒的微观形貌,通过数值模拟方法分析5种形状颗粒在G3～G6及G9～G12呼吸道内运动规律,并讨论颗粒形状、呼吸量、颗粒粒径对其沉积分布的影响.结果表明,颗粒的形状因子φ越大、粒径越大、呼气量越大,非球形颗粒在呼吸道内沉积率η_t越高;φ越小,非球形颗粒在G3～G6呼吸道内沉积分布越分散,在G9～G12呼吸道内则相反;非球形颗粒在G3～G6呼吸道内主要因惯性碰撞发生沉积,φ越小的颗粒受到的曳力作用越强,不同形状颗粒间沉积率差异明显胜于其在G9～G12呼吸道,局部沉积率差异更是超过了30%.因此,形状因子小的非球形颗粒更易被输运至呼吸道较深的位置,对工人的健康威胁可能性更大.     

粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响

为研究粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响,设计9种矸灰比的粉煤灰-煤矸石混合物,运用室内一维定水头法和压力膜仪（DIK-3423）以及一维瞬态法测试了混合物饱和含水量、饱和导水率、水分特征曲线和导气率等指标,并与土壤、粉煤灰和煤矸石进行对比分析。结果表明:1）粉煤灰的掺入可以提高煤矸石的饱和含水量,矸灰比3∶7~2∶8的混合物的饱和含水量为36.9%~41.4%,数值上最接近土壤;2）混合物的饱和导水率受粉煤灰掺入量和容重影响,相同粉煤灰掺入量下提高容重会降低饱和导水率,而饱和导水率变化的整体趋势随粉煤灰掺入量的增大而减小;3）混合物的持水性能随粉煤灰掺入量的增大而增大;4）混合物的导气率随粉煤灰掺入量的增大而减小,粉煤灰掺入量<40%的混合物导气率对含水量的敏感度呈先减小后增大的趋势,其余比例混合物导气率变化较均匀;5）矸灰比（煤矸石与粉煤灰体积比）在3∶7~2∶8混合物的植物有效水含量为17.3%~17.6%,数值上最接近土壤,选用粉煤灰-煤矸石混合物充填塌陷土地时可控制矸灰比在3∶7,此时渗透性小,且可以保证有良好的土壤有效水供给。研究结果可为塌陷区土地复垦质量的改良提供数据参考。     

二氧化钛气溶胶颗粒在石英玻璃纤维上的沉积

利用雾化挥发发生原理制备二氧化钛气溶胶,将二氧化钛气溶胶颗粒负载在石英玻璃纤维上,制备二氧化钛-石英玻璃纤维功能性空气过滤材料。实验研究了二氧化钛气溶胶发生相关参数、石英玻璃纤维直径分布、透过率曲线、最易透过粒径,并对二氧化钛气溶胶颗粒在石英玻璃纤维上的负载过程和负载形态进行了探讨。研究结果表明,发生的二氧化钛气溶胶具有可控的粒径分布和较好的分散性;中值粒径128 nm的二氧化钛气溶胶颗粒能够稳定负载在3μm的石英玻璃纤维上;二氧化钛在石英玻璃纤维上的沉积量受沉积时间的影响,沉积过程中阻力开始变化不大,随后在沉积饱和点后阻力迅速增大,滤料填充度越高沉积饱和点出现时间越早;二氧化钛粒子在纤维表面的负载形态除颗粒、团簇外,还有三维的树枝状空间结构。     

Al2O3负载Pd催化剂对溴氯代乙酸的催化加氢脱卤研究

分别以氧化铝、氧化硅和多壁碳纳米管为载体,采用沉淀-沉积法制备负载型Pd催化剂.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行表征,并对溴氯代乙酸(BCAA)的液相催化加氢脱卤反应进行了研究.结果表明,由于Pd/Al_2O_3催化剂具有较高的等电点,因此相对于Pd/CNT、Pd/SiO_2在BCAA的加氢脱卤反应中具有更高的活性.以Pd/Al_2O_3为目标催化剂,对BCAA的加氢脱卤展开研究,发现催化活性随Pd的负载量的增加而提高.当反应物的初始浓度为0. 1 mmol·L~(-1),pH值为5.6,Pd(1.39)/Al_2O_3用量为25 mg·L~(-1)时,BCAA在20 min时可以实现完全脱溴并在反应2 h后脱氯达60.5%.另外,pH的升高不利于脱卤反应的进行.当反应物的浓度从0. 05 mmol·L~(-1)提高到0.4 mmol·L~(-1)时,反应初活性从1.55 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1)提高到8.37 mmol·L~(-1) min~(-1) gCat~(-1).进一步通过拟合Langumir-Hinshelwood模型,相关系数达到0.97,说明BCAA的加氢脱卤是吸附控制机制.催化过程中溴氯代乙酸的脱溴和脱氯具有协同作用,反应最终生成乙酸.     

薄基岩巷采矸石充填围岩变形特征的数值模拟

巷采矸石充填开采是"三下"开采中控制覆岩移动变形和地表沉陷的有效方法之一。矸石充填开采既可以避免造成污染,又能够置换"三下"压煤、提高煤炭资源回收率,还可缓解部分副井提升压力,具有重要的理论意义和应用价值。为了确定厚表土层薄基岩下巷采矸石充填开采方案,采用数值模拟方法研究厚表土层薄基岩下充填开采地表沉陷特征及围岩变形机理。结果表明:在煤柱中布置宽5.0m,高5.8m的矸石充填巷,巷间煤柱宽10m的方案是可行的。通过数值模拟验证了在煤柱中掘进巷道并利用矸石回填以置换开采出部分条带煤柱技术的可行性,巷式充填采煤方式能有效控制上覆岩层移动,此种采煤方法为"三下"难采煤层提供了一种有效途径。     

渭河眉县段高河漫滩沉积与洪水变化研究

根据粒度指标和历史文献记录,研究了渭河洪水的变化。眉县河漫滩沉积剖面共分为16个沉积层,指示至少发生了16次大小不同的洪水。剖面最上层为2005年大洪水沉积,其它15层是约近120年的洪水沉积层。在考虑了沉积厚度引起的地形增高对粒度成分的影响之后,可以确定这16个阶段洪水深度和规模由大到小的变化顺序为:第15阶段第12阶段第13阶段第16阶段第14阶段第9阶段第10阶段第11阶段第4阶段第1阶段第2阶段第6阶段第5阶段第7阶段第8阶段第3阶段。其中第12,15,13,16,14,9,10,11,4,1阶段为大洪水,第2,3,5,6,7,8阶段为常遇洪水。渭河大洪水的形成主要是由于年降雨量的增加,其次是由于短时间的暴雨造成的。历史文献资料的统计和软件计算表明,眉县渭河洪水发生具有11年和2~7年的周期,分别与太阳活动的11年周期和热带海洋地区的ENSO周期相对应。近400年来,渭河地区洪水的频次变化与太阳黑子数以及我国东部地区的温度变化在几十年尺度上呈近似反相关关系,在太阳黑子数多的时期,我国东部地区温度较高,关中渭河地区洪水发生频次较少。     

酸性气田环保型溶硫剂的溶硫性能和腐蚀行为研究

某酸性气田开发过程中发生了严重的硫沉积及堵塞问题,红外光谱分析表明,该气田沉积的硫黄中还含有碳酸盐、硫酸盐、含硫有机化合物、水等成分。为治理该气田硫堵问题,研发并优选了高效环保型溶硫剂(A-1溶硫剂)。在45℃、常压、1 000 r/min搅拌条件下,对比研究了A-1和J-1两种溶硫剂在不同液固比(5∶1和20∶1)时对标样硫块的溶硫率和溶硫速度,以及硫块直径对A-1溶硫剂溶硫性能的影响。结果表明：A-1溶硫剂的起始溶硫速度更快,4 h内对标样硫块的溶硫率接近40%,增加溶硫剂用量可显著加快溶硫进程;A-1溶硫剂对直径2.0 cm的硫块,10 h内溶硫率超过80%,对更小粒度的硫块溶解效率更高。另外,在45℃、常压、持续通入CO₂条件下,通过失重及电化学方法研究了A-1溶硫剂对N80、L360和A333Gr6钢的腐蚀性。结果表明：3种钢在A-1溶硫剂中未发生明显腐蚀现象,腐蚀速率低于0.04 mm/a,未出现局部腐蚀或小孔腐蚀。     

基于电化学反应原理的含铬工业废水处理技术

对于含重金属离子的工业废水处理来说,污染物的去除和回收往往是最重要的指标。以电化学反应原理为基础的污水处理新技术以其在金属回收利用方面的独特优越性引起了研究人员的很大兴趣。在分析中,从铬(VI)回收利用的角度出发,介绍了电化学技术处理含铬工业废水的基本电极反应,对外加电场存在与否的两种情况下的除铬(VI)机理进行了分析,介绍了各自的典型处理流程,并讨论了各自的主要影响因素。     

半水磷石膏地下充填材料的磷和氟浸出特性及地球化学模拟

以半水磷石膏(HPG)地下充填材料为研究对象,采用pH值相关、半动态等浸出试验模拟地下水淋滤环境,评价4种HPG及胶凝充填材料(HPGB)磷和氟的浸出特性及长期释放,结合地球化学模拟探讨磷和氟浸出控制机理.结果表明,生石灰改性的HPGB体系中99.97％可溶性磷和95.92％氟化物得到较好的固定,转化为Ca3(PO4)...