RTO热力平衡核算及天然气消耗量影响因素分析

以某船舶涂装车间运行数据为依据,建立了蓄热式高温氧化炉（Regenerative Thermal Oxidizer,RTO）的热力平衡关系式,核算了RTO空载和满载运行的数据,验证了炉温与挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）浓度的关系;讨论了排风量、沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度四个关键参数对天然气消耗量的影响.结果显示,入炉VOCs浓度每增加1000mg/Nm³,炉温上升约21℃,排风量越小,沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度越大,天然气消耗量越低.基于本研究建立的热平衡方程,结合RTO实际工程应用中的注意事项,结果表明,在烘干阶段按照工艺要求的3次/h确定车间最小排风量,将沸石转轮浓缩倍率设定为10~14倍,选用换热器热利用率在0.7以上的换热器能在保证RTO安全运行的前提下显著降低天然气消耗量.     

环丙沙星在黄土中的吸附机制及影响因素

为了解兽药抗生素在西北黄土中的吸附行为及机制,以环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）为目标污染物,采用批平衡实验法研究其在黄土中的吸附动力学、吸附热力学、pH值和粒径等影响因素.结果表明：环丙沙星在黄土中的吸附可分为两个阶段,6h内表现为快速吸附,6~10h表现为慢速吸附,10h后吸附达到平衡;环丙沙星在黄土中的吸附动力学过程较符合准二级吸附动力学模型,吸附速率受颗粒内部扩散和外部液膜扩散共同影响;吸附热力学过程较符合Freundlich等温吸附模型,且吸附等温线符合L-型,表明黄土对环丙沙星的吸附受溶液中溶质和水分子共同作用影响;焓变ΔH^θ、熵变ΔS^θ和吉布斯自由能ΔG^θ均<0,表明黄土对环丙沙星的吸附是混乱度减少的自发进行的放热反应;pH=5时黄土对环丙沙星的吸附量最大,pH值为2~5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈上升趋势,pH>5时,黄土对环丙沙星的吸附量随pH值升高呈下降趋势,表明强酸和碱性环境均不利于吸附;吸附量与黄土粒径呈反比,与初始浓度呈正比.由实验结果推断黄土对环丙沙星的吸附主要与有机质含量有关,主要吸附机制为环丙沙星分子中氨基的阳离子交换作用.     

Thermodynamic coupling characteristics in hybrid (dry/wet) cooling system

A hybrid cooling system consisting of both a dry section and wet section is proposed in this paper as a means to conserving energy and water by combining the benefits of both dry and wet cooling modes. A new thermodynamic coupling characteristics computing model was established to identify the best combination of dry and wet cooling subsystems in the hybrid tower throughout year-round operation based on its air thermodynamic state under the “no plume” principle. A hybrid cooling tower in Inner Mongolia, China, consisting of an elliptical tube heat exchanger with rectangular fins and counter-flow wet packing, was designed as an example under the no plume principle. The minimum number of heat exchanger units in service and the corresponding thermodynamic operating parameters were obtained under a year-round operation. The tower exhibited notable advantages in regards to water conservation compared to the traditional evaporative cooling tower at an estimated yearly savings of 3.74 × 10⁷ kg water.     

适宜太湖蓝藻水华形成的风场辐散特征及其形成机制

对太湖周边17个气象观测站的7年常规观测资料聚类分析发现,在适宜蓝藻水华形成的高温、微风气象条件下,太湖湖面风场往往出现辐散特征,在此辐散风场的驱动下,蓝藻水华迁移过程必然与均匀风场驱动下有所不同;数值模拟结果显示,这种辐散风场是由于非绝热加热不均匀造成的局地次级环流叠加在弱的背景风场之上引起的;其强弱程度是受湖陆温差和背景风速共同决定的,并据此给出了湖面风场辐散强度指数.     

Zn~(2+)-S~(2-)-H_2O系热力学平衡研究

根据配位化学热力学平衡原理,绘制了温度为298.15K时Zn2+-S2--H2O系pC-pH热力学平衡状态图。结果表明:ZnS溶解平衡时,随着pH值的增加,ZnS的溶解度先减少后增加,当pH值为8.36时,ZnS的溶解度最小,为10-7.69mol/L;Zn(OH)2溶解平衡时,随着pH值的增加,Zn(OH)2的溶解度也呈现先减少后增加,当pH值在9.41时Zn(OH)2的溶解度最小,为10-5.61mol/L;体系中ZnS和Zn(OH)2二者固相溶解平衡时,当S2-Zn2(+mol)时,pH在0～14范围内只生成ZnS沉淀,不会产生Zn(OH)(2s)物质。研究结果可为硫化沉淀法去除废水中锌等技术提供理论依据。     

粉末活性炭对水溶液中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的吸附

采用静态吸附法研究了邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)在粉末活性炭上的吸附性能,探讨了粉末活性炭对DEHP的吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学特征。结果表明,粉末活性炭对DEHP吸附等温线符合Langmuir吸附等温式;分别采用拟一级反应、拟二级反应和颗粒内扩散反应模型对吸附动力学过程进行了拟合,实验数据遵循颗粒内扩散模型;在20、30、40和50℃下,对应的吉布斯自由能(ΔG0)分別为-2.014、-1.441、-0.868和-0.296 kJ/mol,表明该反应自发进行;焓变(ΔH0)<0,证实该反应为放热反应;熵变(ΔS0)<0,说明该吸附反应是熵值减小的过程;吸附活化能Ea=7.234 kJ/mol和粘附概率S*=0.036分别介于5～40 kJ/mol和0～1范围内,表明该吸附过程主要为物理吸附;活性炭吸附前后红外谱图分析,也验证物理吸附为PAC吸附DEHP之主要机制。     

硝化包埋菌颗粒氨吸附性能及动力学特性

采用水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、p H、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能的影响;通过吸附等温线、吸附热力学以及吸附动力学对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附过程进行解析.结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒,WPU包埋菌颗粒的吸附容量高于PVA-SA;初始氨氮浓度升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件(p H=7)下包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能最好,温度和盐度的升高抑制NH_4~+-N的吸附;热力学研究表明该吸附过程是一个放热的过程.吸附等温线显示包埋菌的NH_4~+-N吸附过程同时符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌的NH_4~+-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH_4~+-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用.     

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

二胺基改性有序多孔SBA-15对溶液中Cd2+离子的吸附研究

具有高度有序孔道结构的SBA-15是一种广受关注的新型吸附材料,为增加其对溶液重金属离子的吸附性能,选用水热-后期接枝的合成方法,制备出二胺基改性多孔二氧化硅2N-SBA-15,并用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征.并以其为吸附剂,通过批实验的方法讨论了吸附时间、体系初始pH值、吸附剂用量和温度等因素对水溶液中Cd2+吸附的影响,同时结合Zeta电势和XPS分析对其吸附机制进行了探讨.结果表明,合成的SBA-15具有规则多孔特征,SBA-15对Cd2+的吸附受体系pH控制;未改性的SBA-15对Cd2+的吸附量较小,胺基改性可以显著增强SBA-15对Cd2+的吸附能力.在100 mL 25 mg.L-1的Cd2+溶液中,2N-SBA-15的用量在7.5～20 mg之间均能对Cd2+的吸附能力约达95%左右.2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附很迅速,并在30 min内达到吸附平衡;随着体系温度从25℃增加到35℃,2N-SBA-15对溶液中Cd2+的吸附率从94.73%增加到98.22%.吸附等温线可用Langmuir模型描述,在298 K时Cd2+的最大吸附量为0.9 mmol.g-1,0.1 mol.L-1HCl溶液对Cd2+的洗脱率接近93%.结合pH、温度、Zeta电势和XPS分析结果,可以推测出2N-SBA-15对Cd2+的吸附机制是包含物理吸附、离子交换和络合反应等的复杂吸附过程.2N-SBA-15是一种对水体Cd2+具有较好吸附能力的吸附材料.     

尿素湿法烟气同时脱硫脱氮反应热力学分析

利用热力学原理计算出尿素湿法烟气同时脱硫脱氮、石灰湿法脱硫、亚硫酸铵湿法脱氮吸收反应达到平衡时SO2 和NOX的分压力 ,结果表明 :尿素作吸收剂湿法烟气同时脱硫脱氮是可行的 ,脱硫效果好于石膏法 ,脱氮效果好于亚硫酸铵法 ,而且几乎 1 0 0 %的最大限度地脱除烟气中的SO2 和NOX。