聚合反应时间对聚酰亚胺基碳膜结构和性能的影响研究

目的 系统研究前驱体聚合反应时间对PI膜及其碳化、石墨化后薄膜结构和性能的影响规律。方法 通过调整聚合合成聚酰胺酸（PAA）溶液过程中的反应时间,制备石墨膜前驱体聚酰亚胺（PI）原膜,将不同工艺条件下制得的PI膜进行碳化、石墨化处理,得到高导热率石墨膜。利用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱仪和LFA激光闪射仪对制备的PI膜、碳化膜及石墨膜的微观结构和热导率进行检测。结果 随聚合反应时间的延长,PI膜酰亚胺化程度和石墨膜的石墨化程度及导热性能先增高、后降低。反应时间为3 h时,制得的石墨膜结构致密,石墨片层取向性好,导热性能最好,热导率可达765.2W/(m·K)。结论 PI膜前驱体聚合反应时间显著影响PI膜酰亚胺化的程度和有序度,进而影响石墨膜的定向性和导热性能。     

热电池失效分析及等效加速贮存试验技术

目的 建立基于实测环境载荷的热电池等效加速贮存试验技术,掌握其在环境载荷作用下的性能退化规律。方法 在分析热电池组成和所受环境载荷情况的基础上,分析热电池的主要失效模式,设计基于实测环境数据的等效加速贮存试验,开展热电池等效加速贮存试验,分析热电池性能和热图像的变化情况,利用粒子滤波算法对电池剩余电容量进行预测。结果 随加速循环次数（时间）的增加,热电池的电容量下降。热图像表明,热电池经过等效加速贮存试验后,其放电过程表面温度要高于初始放电表面温度。粒子滤波算法能够有效模拟电容量的退化过程,电池剩余电容量预测结果与试验结果误差在10%以内。结论 等效加速贮存试验得到了热电池的性能退化规律,从而为热电池的贮存试验提供一种解决方案。     

大气气溶胶中元素种态研究

应用化学逐级提取流程对国际原子能机构（简称IAEA）气溶胶、室内和室外气溶胶、煤飞灰中元素的组成和种态进行了分析,应用仪器中子活化法测定了各种态中元素的含量,计算出元素在各种态中的分配比例。按照气溶胶中元素不同种态的环境和生物活性以及主要来源来分类,评述了元素在环境和生态系统中的吸收和转化能力,并对气溶胶中元素对环境的影响作出了初步的探讨。实验数据表明,气溶胶中的不同元素在各种态中的分布是有差异的。地壳来源元素中,Sc,Al,Fe和Ti主要分布在不溶物态中,稀土元素主要分布在氧化物态和不溶物态;不溶物态沉降到地表后不易进行迁移和转化,对环境的影响较小;氧化物态性质比较活泼,可以在大气中发生化学反应。Mn在气溶胶中主要分布在水可溶态和氧化物态,环境可交换性要比Al,Fe,Ti等大得多。人为来源元素的环境可交换态的比例都比较高,这说明它们通过干、湿清除过程沉降到地表后,水可溶态可以直接进入水循环;碳酸盐、氧化物和有机物态可以在适当的条件下与环境中的其他物质发生化学反应,生成易溶于水的化合物进入生态环境中,对环境影响较大。     

两种改性剂对多氯联苯污染土壤协同热脱附影响研究

采用热脱附技术处理多氯联苯污染土壤已经成为了一种主要的场地修复方式。为提高热脱附效率,降低能耗,以典型电力电容器污染土壤为对象,采用2种改性剂(零价纳米铁和氢氧化钠)研究协同热脱附下多氯联苯的去除效率、分布特性及毒性当量。结果表明纳米铁和NaOH存在的条件下,有效提高了多氯联苯和毒性当量的去除效率,在较低温度下尤其显著,因此添加改性剂能够有效地促进热脱附过程。纳米铁的协同热脱附机理为显著强化了热脱附过程的传质传热,同时伴有一定的脱氯降解。NaOH的添加在较低温度下实现了较强的脱氯降解作用,加氢脱氯机理可用来解释协同热脱附过程中多氯联苯的脱氯反应过程。上述研究结果为多氯联苯污染土壤的场地修复提供理论基础。     

磺胺类兽药对土壤微生物数量的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噁唑)污染对土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌、固氮菌、兼气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌)的影响.结果表明,磺胺类兽药对土壤细菌数量有一定的激活作用,其最大激活率在700%以上.兽药对土壤真菌数量的影响主要呈现抑制作用,其最高抑制率为92.9%.兽药对土壤放线菌数量有一定的抑制作用,对土壤固氮菌数量则有一定的激活作用.兽药对土壤兼气性固氮菌数量的影响表现为较低浓度时(10 mg.kg-1)抑制,而较高浓度时(50 mg.kg-1)则激活.兽药对土壤硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌有一定的激活作用,其中对硝化细菌的最大激活率可达1000%以上.     

道路建设对成都市热岛效应的影响

热岛效应是城市气候最显著的特征之一。土地利用方式及土地覆盖的改变,如城市化和道路建设是导致热岛现象的重要原因之一。然而目前针对道路属性（道路密度及类型）对城市热岛效应的影响研究还较缺乏。本研究运用2012年成都市不同时次（冬夏季）的遥感数据及城市道路交通专题图,运用3S技术探讨道路密度对城市热岛效应的影响以及不同类型道路对城市热岛效应的热贡献。研究表明：（1）成都市热岛效应明显,市区地表平均温度显著高于郊区且热岛强度呈现夏强（3~4℃）冬弱（2.5~3℃）、夜强昼弱的特征。日间城市热岛效应呈现多热中心的分布模式,但冬夏季热岛中心位置不同。夏季日间热中心位于城市的西南部和中东北部,最高可达32.66℃,而冬季日间城市的西南部地表温度较高且热中心主要分布于城市边界地区,地表温度超过16℃。无论冬夏,夜间城市热岛效应均呈现环状分布特征,即从城市边缘到中心,地表温度逐渐升高,夏季城乡地表温差高达4.37℃而冬季达到2.82℃。（2）成都市区道路呈现“圈层型＋辐射型”分布模式,道路密度与道路的分布有关,城市南部及西南部的道路密度高于北部区域。（3）无论冬夏,道路密度与地表温度正相关,但两者相关性呈现昼弱夜强的特征,其中夜间相关系数达到0.5左右。对热效应贡献度指数、热单元权重指数、区域热单元权重指数3个指标的分析都表明无论冬夏、无论昼夜,市区分布面积最广的三级道路对城市热岛效应的热贡献最大,其热效应贡献度指数均在95%以上,其次是二级道路,各项热效应贡献度指数为45%~80%。本研究结果将有助于未来城市建设和道路规划,并为缓解城市热岛效应提供理论支持。     

Potassium carbonate-based ternary transition temperature mixture (deep eutectic analogues) for CO2 absorption: Characterizations and DFT analysis

•Addition of hindered amine increased thermal stability and viscosity of TTTM. •Addition of hindered amine improved the CO₂ absorption performance of TTTM. •Good the CO₂ absorption of recycled solvents after two regenerations. •Important role of amine group in CO₂ absorption of TTTM confirmed by DFT analysis. Is it possible to improve CO₂ solubility in potassium carbonate (K₂CO₃)-based transition temperature mixtures (TTMs)? To assess this possibility, a ternary transition-temperature mixture (TTTM) was prepared by using a hindered amine, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol (AMPD). Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was employed to detect the functional groups including hydroxyl, amine, carbonate ion, and aliphatic functional groups in the prepared solvents. From thermogravimetric analysis (TGA), it was found that the addition of AMPD to the binary mixture can increase the thermal stability of TTTM. The viscosity findings showed that TTTM has a higher viscosity than TTM while their difference was decreased by increasing temperature. In addition, Eyring’s absolute rate theory was used to compute the activation parameters (ΔG*, ΔH*, and ΔS*). The CO₂ solubility in liquids was measured at a temperature of 303.15 K and pressures up to 1.8 MPa. The results disclosed that the CO₂ solubility of TTTM was improved by the addition of AMPD. At the pressure of about 1.8 MPa, the CO₂ mole fractions of TTM and TTTM were 0.1697 and 0.2022, respectively. To confirm the experimental data, density functional theory (DFT) was employed. From the DFT analysis, it was found that the TTTM+ CO₂ system has higher interaction energy (|ΔE |) than the TTM+ CO₂ system indicating the higher CO₂ affinity of the former system. This study might help scientists to better understand and to improve CO₂ solubility in these types of solvents by choosing a suitable amine as HBD and finding the best combination of HBA and HBD.     

Enhanced activation of peroxymonosulfate by CNT-TiO2 under UV-light assistance for efficient degradation of organic pollutants

CNT-TiO₂ composite is used to activate PMS under UV-light assistance. Superior performance is due to the enhanced electron-transfer ability of CNT. SO₄•⁻, •OH and ¹O₂ play key roles in the degradation of organic pollutants. In this work, a UV-light assisted peroxymonosulfate (PMS) activation system was constructed with the composite catalyst of multi-walled carbon nanotubes (CNT) - titanium dioxide (TiO₂). Under the UV light irradiation, the photoinduced electrons generated from TiO₂ could be continuously transferred to CNT for the activation of PMS to improve the catalytic performance of organic pollutant degradation. Meanwhile, the separation of photoinduced electron-hole pairs could enhance the photocatalysis efficiency. The electron spin resonance spectroscopy (EPR) and quenching experiments confirmed the generation of sulfate radical (SO₄•⁻), hydroxyl radical (•OH) and singlet oxygen (¹O₂) in the UV/PMS/20%CNT-TiO₂ system. Almost 100% phenol degradation was observed within 20 min UV-light irradiation. The kinetic reaction rate constant of the UV/PMS/20%CNT-TiO₂ system (0.18 min⁻¹) was 23.7 times higher than that of the PMS/Co₃O₄ system (0.0076 min⁻¹). This higher catalytic performance was ascribed to the introduction of photoinduced electrons, which could enhance the activation of PMS by the transfer of electrons in the UV/PMS/CNT-TiO₂ system.     

热水解超声组合预处理对污泥厌氧消化产气潜力的影响研究

针对城市污泥厌氧消化由于融胞困难所导致的消解速率低、产气量低等问题,采用热水解与超声组合的方法对污泥进行预处理,考察经预处理后污泥融胞效率的变化及对厌氧消化产气潜力的影响.结果显示,热水解与超声波组合工艺对污泥的破胞作用明显,在30 min热水解与0.53 W/mL超声声能密度组合工艺反应60 min条件下,相对于处理前污泥,预处理后污泥溶解性COD(SCOD)溶出率可提高41.6％,蛋白质增加值达282.7 mg/L,污泥厌氧消化的产气潜力显著增加;30 min热水解分别与0.53、0.33 W/mL超声声能密度组合工艺对污泥破胞效率的差异不大;随着超声时间的延长,在组合预处理工艺前20 min内SCOD的溶出速率较慢,20260 min时溶出速率逐渐提高.试验结果可为城市污泥厌氧消化预处理工艺的选择提供一定的理论依据.     

用煤矸石合成4A沸石分子筛处理氨氮废水

以煤矸石为原料,采用碱熔-水热法合成4A沸石分子筛。由于煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,其活化过程是合成4A沸石分子筛关键环节。为提高4A沸石分子筛钙离子的交换能力,增加对模拟废水氨氮的去除率,实验考察了碳酸钠与煤矸石质量比、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石分子筛钙离子交换能力的影响,同时也考察了模拟废水的pH、4A沸石分子筛加入量及吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,最佳工艺条件为,碳酸钠与煤矸石质量比为0.9、活化温度为800℃、活化时间1.5 h、晶化温度90℃和晶化时间3 h。合成4A沸石分子筛的钙离子交换能力为310 mg/g,在pH为6的100 mL模拟氨氮废水中加入6 g 4A沸石分子筛吸附40 min后,废水中氨氮的去除率达到86%。通过最佳工艺条件合成4A沸石分子筛,在处理氨氮废水方面具有一定的应用前景。