Concentration Evolution of Gas Species within a Collapsing Bubble in a Liquid Medium

In this study numerical methods are used to investigate the relationship between chemical concentration of gas species within a cavitating bubble, equilibrium radius of the gas bubble and pressure variations in the ambient liquid. For this purpose, governing equations are developed to describe the dynamic equilibrium of a bubble in a flowing fluid and mass transfer between gas and liquid phases, where it was assumed that gases undergo isothermal compression, obey the ideal gas law, Henry law. It is further assumed that the concentration of each phase within the bubble is uniform. The resulting nonlinear equations are solved using implicit Trapezoidal method with Newton iteration. Four gas species are modeled under various initial and ambient pressure variation conditions. These conditions maybe considered to represent typical cavitation events. The numerical results obtained are presented in terms of dimensionless numbers. These results indicate that chemical damage maybe an important component of cavitation surface damage, since high concentration profiles may develop within a collapsing bubble. Proposed formulation and numerical solutions are simple and cost effective to implement. The results presented in this study maybe used to benchmark experimental investigations or other more complex solutions, which are outside the scope of this study.     

燃料NO生成的总包反应速率

基于全面化学反应体系,对燃料ＮＯ的反应特性进行了详细的数值计算和理论分析,指出了目前应用较多的ＤｅＳｏｅｔｅＮＯ总反应模型的不足,同时,通过引入燃料氮氧化过程中关联组分Ｏ与ＯＨ离子的浓度和,用多元回归的方法得到了燃料ＮＯ生成的总包反应速率表达式。     

CS-EGDE/Fe3O4凝胶微球对水中重金属离子的吸附性能及机理研究

以壳聚糖为代表的天然生物质自身含有大量活性基团能选择性吸附重金属离子,为重金属废水的高效经济处理提供了可能.本实验以壳聚糖为基材,采用原位共沉淀法和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联法共同作用制得CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球吸附剂,通过电子扫描显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、饱和磁强分析(VSM)对样品进行了充分表征.通过静态吸附批实验及模拟固定床动态吸附实验,较系统的考察了凝胶微球在不同初始pH、接触时间和初始浓度下对多元重金属Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的吸附性能.结果表明:①CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球内部孔隙发达,具有良好的超顺磁性;②吸附剂能够快速与重金属离子发生螯合反应,主要作用基团为-NH_3和-OH,且对重金属离子吸附符合准二级动力学,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,为单层化学吸附;③在多元吸附体系中发生拮抗作用,重金属竞争吸附顺序为Pb(II)Cu(II)Zn(II),主要是3种离子共价指数的差异导致了这一结果;④固定床在多元重金属模拟废水处理中表现出良好的去除效能,对Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的饱和吸附时间分别为13、8、2 h.研究显示, CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球对水中重金属离子具有良好的吸附性能,有望为重金属废水处理提供一种新的研究思路和技术路线.     

基于空位溶液与DA理论的多组分气体吸附方法及验证*

为准确预测煤层气中多组分气体的吸附性能,将空位溶液与Dubinbin-Astakhov（DA）理论相结合,提出1种适用于煤层气吸附系统的多组分混合吸附模型。在模型中,吸附体系被视为气体与假设的“空位溶质”的多元混合物,吸附体系视为气相和吸附相空位溶质之间的平衡。结果表明:根据单组分气体吸附等温线,采用D-A方程计算分析了生成二元（吸附质+空位）混合物中纯组分气体的活度系数,并优化吸附参数;模型能够根据在单一温度下收集的纯组分吸附数据预测不同温度下的多组分气体吸附;模型计算结果与实测结果吻合良好,误差在10%以内,充分说明模型是切实可靠的。     

一种多元复合型液氨洗消剂的实验研究

采用含有MgCl2,AlCl3及氟表面活性剂的多元复合型水洗消剂对液氨泄漏进行模拟洗消实验研究,并探讨洗消剂的浓度、Mg/Al配比和洗消时间等对其洗消效率的影响。经研究发现,相比于含有单一金属离子的溶液,Mg2+和Al3+配比为1∶1(摩尔比)的混合溶液具有最佳的洗消效果,两者之间存在着协同洗消作用。该洗消剂可将NH3完全转变为NH4+,自身则转变为无毒无害的氢氧化物,洗消彻底。少量氟表面活性剂的加入,可以降低洗消剂的表面张力,改善细水雾的流动特性。对洗消剂的稳定性及其对洗消装备的腐蚀性也进行了研究。相对于传统的纯水或稀酸型洗消剂,该多元复合型洗消剂配制工艺简单,洗消效率高,洗消彻底,洗消产物无毒无害,是一种高效的环保型洗消剂。     

复合惰气在采空区遗煤中竞争吸附的分子动力学模拟研究*

为明确作用于采空区的复合惰气的竞争吸附,进行不同温度、压力及组分下烟煤对N2、O2、CO2多元气体竞争吸附分子的模拟研究。研究结果表明:当注入压力达到3 MPa后,竞争吸附效果不再明显,为高压注入提供一定的理论基础;随着CO2分压的增大,O2吸附量降低速度逐渐平缓,初步确定最佳注入配比范围为2∶1至3∶1,为进一步结合实际工程中成本等因素确定最佳注入配比提供参考;等量吸附热受吸附条件的影响较小,仅与吸附质本身有关;随着CO2分压的增大,范德华能升高56.9%,分子内能升高78.7%,静电能升高67.2%,CO2对整个系统内的吸附作用强度及吸附量有着较大的影响;随着CO2分压增大,N2竞争吸附能力逐渐弱于O2,竞争吸附能力大小顺序为CO2>O2>N2。     

催化湿式氧化法处理对硝基酚钠废水的试验

以Mn-Ce-Zr-Cu复合型氧化物作为多相催化剂，采用催化湿式氧化法处理高浓度对硝基酚钠废水，考察了各种反应条件对废水处理效果的影响。结果表明：在温度220℃、压力2．5MPa、反应时间60min、催化剂加入量3g／L的条件下，COD去除率可达63．7％。经处理后的废水，BOD5／COD的比值由原来的0．016提高到0．33，从而为后续的生物降解创造了良好条件。     

悬浮型光催化纳滤膜反应器对染料中间体H酸溶液的降解

在多组分条件下通过采用悬浮型光催化纳滤膜反应器进行目标污染底物H酸的光催化降解效率及反应动力学研究,控制干扰污染物吐氏酸和变色酸浓度分别为5,10,20,25,40mg/L,控制H酸浓度100mg/L恒定不变.实验结果表明,在单组分光催化纳滤膜反应器中,在Ct/C030.7条件下,降解过程遵循L-H 零级(0~12min)与L-H一级(12~20min)的混合动力学模型;在多组分光催化纳滤膜反应器中,随着干扰物浓度的增加,在Ct/C030.7条件下(约0~20min反应时间段)其降解过程均对应地遵循L-H一级反应动力学模型.通过实验进一步证实,H酸光催化降解动力学的改变主要由耦合光催化反应器内底物和光催化剂表面H酸的浓度差异性引起.     

差分吸收光谱法多组分浓度反演试验研究

应用新的差分吸收光谱烟气浓度反演算法对SO2、NO、NO2混合气体浓度反演进行了试验研究。与常规反演算法相比,该算法充分考虑了被测对象在不同波段上的差分吸收结构差异,避免了多组分同时反演时使用同一频率进行数字滤波引入的误差。结果表明,该算法能对多组分气体浓度进行快速、准确的反演,误差小于5%。