木质素三聚体模化物热解过程的理论研究

利用密度泛函理论方法,研究含有β—O—4和联苯连接的木质素三聚体模型化合物(1-(3′,5′-二甲氧基苯基)-2-(4′-苯基苯酚基)-1,3-丙二醇)的热解过程。计算结果表明,Cβ—O键均裂、Cα—Cβ键均裂及协同断裂1是热解过程最主要的反应机理,协同断裂2是竞争反应机理,而联苯键均裂很难发生。基于上述4种热解机理的主要芳香族产物有3,5-二甲氧基苯甲醛、1,3-二甲氧基苯、3-(3,5-二甲氧基苯基)-2-丙烯-1-醇、1-(3,5-二甲氧基苯基)-2-丙烯-1-醇、4-羟基联苯、联苯和1-(3,5-二甲氧基苯基)-3-羟基-1-丙酮。     

离子液体对玉米秸秆组分的溶解选择性

为实现生物质原料的组分分离,研究了1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐([BMIM][HCOO])、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐([BMIM][CH3COO])、1-丁基-3-甲基咪唑丙酸盐([BMIM][CH3CH2COO])、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐([BMIM][N(CN)2])4种离子液体在固液比为1∶20、温度为20~140℃下,对玉米秸秆各组分的溶解能力。结果表明:玉米秸秆在离子液体的溶解率随温度的增加而增加;4种离子液体中,[BMIM][CH3CH2COO]对玉米秸秆中纤维素和半纤维素的溶解能力最强,在140℃下溶解率分别达74.04%和79.22%,[BMIM][N(CN)2]对玉米秸秆中的木质素的溶解能力最强,在140℃下溶解率达75.15%;这4种离子液体对纤维素和半纤维素的溶解选择性均较低,[BMIM][N(CN)2]在140℃下对玉米秸秆中的木质素的选择溶解性系数可达2.03,显示出良好的分离性能。     

离子液体支撑液膜分离H2/CO2混合气体

将1-丁基-3-甲基咪唑二氰铵盐([BMIM][DCA])、1-丁基-3-甲基咪唑苯甲酸盐([BMIM][BA])、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐([BMIM][Tf O])、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚铵盐([BMIM][NTf2])等4种离子液体分别固定在PES膜中,制备成离子液体支撑液膜(SILMs)用来分离H2/CO2混合气体。实验结果表明,气体在SILMs中的渗透速率随温度的升高而增加;PES-[BMIM][Tf O]膜对H2/CO2混合气体分离能力最强,40℃下分离因子达15.8。利用Gaussian 09软件计算这4种离子液体与H2和CO2分子间的结合能(Ec),通过结合能的差异预测SILMs对H2/CO2的分离能力,计算与实验结果相吻合。     

烷基磺酸蒽醌电解质的合成及其在液流电池中的应用

分别以1,2-二羟基蒽醌、2,6-二羟基蒽醌和1,4-二羟基蒽为原料与丙烷磺内酯反应,合成了3种烷基磺酸基蒽醌[1-羟基-2-氧丙烷磺酸基蒽醌(1,2-AQPSH2)、2,6-二氧丙烷磺酸基蒽醌(2,6-AQDPSH2)和1-羟基-2-氧丙烷磺酸基蒽醌(1,4-AQPSH2)].研究了3种烷基磺酸基蒽醌在1 mol/L NaCl水溶液中的溶解性及其在中性条件下的氧化还原性质.选取溶解性最好的烷基磺酸基蒽醌(1,4-AQPSH2)作为阳极电解质,与2,2,6,6-四甲基哌啶醇(4-OH-TEMPO)阴极电解液搭配使用,以Nafion212作为离子交换膜,组装了中性水系有机氧化还原液流电池单电池,该液流电池的开路电压约为1.0 V,在60 mA/cm2电流密度下进行循环性能测试,电池的能量密度为68％,库仑效率为97％,电压效率为69％,经过75个充放电循环测试后电池的放电容量没有明显的降低,表明1,4-AQPSH2在该体系下运行具有良好的稳定性.这些结果表明1,4-AQPSH2作为中性水系有机氧化还原液流电池阳极电解液具有很好的应用前景.     

市政污泥与水泥生料混合热重及动力学分析

为研究水泥窑协同处置市政污泥的燃烧动力学特性,采用热重分析方法分别对市政污泥、煤和水泥生料及三者混合样品进行热动力学分析,求解了反应活化能和机理函数。结果表明:市政污泥燃烧有4个阶段,有机物分解和部分挥发分析出阶段活化能为69.87 kJ/mol、机理函数为(-ln(1-α))~4,剩余挥发分析出和固定碳燃尽阶段活化能为78.94 kJ/mol、机理函数为(-ln(1-α))~3;煤和水泥生料热重分析过程分为煤燃烧和生料分解2个阶段,反应活化能分别为43.58、118.21 kJ/mol,机理函数分别为(1-α)~(-1)-1、((1+α)~(1/3)-1)~2;市政污泥替代20%煤后,第1阶段活化能基本不变,机理函数由(1-α)~(-1)-1变为(1-2α/3)-(1-α)~(2/3),反应机理由"化学反应"变为"圆柱对称型三维扩散",第2阶段活化能降低,机理函数表达式由((1+α)~(1/3)-1)~2变为((1+α)~(-1/3)-1)~2,反应机理不变。     

纤维素亚临界和超临界水液化实验研究

在温度为340～420℃、压力为30～40MPa的实验条件下，对亚临界和超临界水中纤维素液化进行实验研究，液化产物经GC—MS分析，得到其主要成分是糠醛、5-甲基糠醛、5-羟甲基糠醛和一些含甲基、羟基、羟甲基等官能团的酮类、苯酚类化合物，且反应温度变化时，液化产物成分和浓度有较大变化；对纤维素液化转化率有重要影响的两个因素——反应温度和纤维素与水质量比进行初步实验研究，结果表明：(1)反应温度为380℃左右。液化转化率最高；(2)纤维素与水的质量比为1：15左右，转化率达最大值。     

呋喃及其衍生物低压热解产物鉴定和质谱分析

利用同步辐射真空紫外光电离质谱方法鉴定了呋喃、2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃的低压流动反应器热解产物的分子结构.基于质谱信号强度和生成温度,比较了每种燃料的主要初始分解产物的异同.通过不同温度下的质谱测量结果对3种燃料的初始分解路径进行了分析,发现呋喃、2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃的最重要的初始分解路径是通过卡宾中间体分别生成CO+丙炔,CO+1-丁炔和CH3CO+C4H5,从而验证了前人理论研究成果.     

基于正交试验制备废弃原棉活性炭及其吸附亚甲基蓝的研究

以废弃原棉(简称"原棉")为原料,采用FeCl_3/ZnCl_2混合物为活化剂制备活性炭,以活性炭得率和碘吸附值为试验指标,采用正交法考察了活化剂质量比、活化温度以及活化时间的影响,从而得到最优工艺参数:FeCl_3/ZnCl_2质量比为1∶1、活化温度为400℃以及活化时间为1 h。将最优样(AC-Fe/Zn)应用于吸附阳离子有机染料亚甲基蓝实验,结果表明:吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,最大吸附量为342.87 mg·g~(-1)。     

Zr掺杂Bi_2O_3的共沉淀法制备及光催化性能评价

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、ZrO(NO_3)2·2H_2O为原料,NH_3·H_2O为沉淀剂,采用反相滴定化学共沉淀工艺制备Zr掺杂Bi_2O_3基光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-VIS)等分析方法对样品进行表征,并以甲基橙溶液模拟有机染料废水在可见光下评价其光催化降解能力。实验结果表明:与未掺杂Bi_2O_3纯相比,Zr掺杂Bi_2O_3仍为β-Bi_2O_3相组成,晶粒尺寸减小,颗粒大小约20nm。共沉淀合成使Zr组分均匀进入Bi_2O_3晶格形成固溶体。随Zr掺杂量增加,晶格畸变使样品紫外-可见吸收峰红移,带隙能减小,光催化性能增强,其中以Zr与Bi物质的量之比为20∶80的样品光催化性能最好。该样品在可见光下照射1h对甲基橙降解率达96%,降解速率为16.74mg/(h·g),是商品P25型纳米TiO_2的41倍。Zr掺杂Bi_2O_3对甲基橙的降解以光生空穴直接氧化为主,光生电子与氧反应生成·OH的氧化为必要的补充。     

基于激光诊断的生物柴油碳烟生成特性研究

制作了1个以液体为燃料可以产生层流扩散火焰的燃烧器,应用双色激光诱导炽光法(LII)技术来测量火焰中的绝对碳烟体积分数.基于在2个波长上获取的火焰中某1点的LII信号,获得被激光加热的碳烟粒子温度,同时得到此点的碳烟浓度,通过映射得到火焰的二维碳烟浓度分布.采用激光诱导荧光法可获得碳烟前驱物多环芳香烃在火焰中的二维分布,将激光诱导荧光和激光诱导炽光相结合,在柴油和生物柴油混合燃料的层流扩散火焰上进行测试.研究结果表明,随着生物柴油掺混比例的增加,碳烟和多环芳香烃的最大浓度都随之降低,浓区分布面积也进一步缩小.     

激光诱导火花点火和电火花点火着火过程的对比研究

应用高速纹影成像技术研究调Q Nd:YAG纳秒脉冲激光诱导火花点燃汽油/空气混合气的火核发展过程,并与传统电火花点火的火核发展过程相对比,详细阐述了激光诱导火花点火过程中有别于电火花点火过程的球形火核发展的三瓣结构火核的形成机理。进一步研究了0.1MPa、363K条件下,激光诱导火花、电火花点燃不同当量比下的汽油/空气混合气的着火概率。研究结果表明:激光诱导火花点火可以提高燃烧速度,并且能扩展稀燃极限,其在点燃当量比0.6(电火花点火稀燃极限)的稀混合气时,着火概率达65%~70%。     

上海某土壤六价铬污染地块土壤污染状况调查和风险评估研究

以上海某污染地块为例,开展地块土壤污染状况初步调查、详细调查以及风险评估工作。参考《上海市建设用地土壤污染状况调查、风险评估、风险管控与修复方案编制、风险管控与修复效果评估工作的补充规定》以及《建设用地土壤污染风险评估技术导则》,建立"污染源-途径-受体"的暴露途径概念模型。经对该地块土壤污染风险评估计算,结果表明:在第二类用地情景下,土壤采样点(S2-1、S3-1、S4-3、S7-1、S9-1、XS3-1)的关注污染物六价铬对地块内受体的致癌风险值超过可接受值10~(-6)。     

LIF技术在HCCI发动机甲醛定量测量中的应用

利用激光诱导荧光(LIF)技术对HCCI光学发动机内甲醛进行了定量测量研究.Nd:YAG激光器的3倍频输出激光(355 nm)被用来激发甲醛(CH_2O)的104能级,通过测量CH_2O荧光信号推导CH_2O的质量分数信息.实验在HCCI光学发动机缸内燃烧环境下测量了CH2O随曲轴转角变化的在线定量数据.实验结果表明:在进气之前,发动机缸内基本不存在CH_2O;在-28°CA附近,缸内出现了少量的CH_2O;在-10°CA时,缸内CH_2O达到峰值,荧光信号最强;0°CA时,缸内燃烧反应进入高温阶段,高温使CH_2O迅速消失.将所得实验数据与DARS软件仿真得到的模拟数据进行对比,得到了很好的一致性.     

烷基化原料选择性加氢催化剂工业应用

选择性加氢催化剂在大连石化公司烷基化装置一年的工业运行结果表明,催化剂具有良好的活性、选择性及稳定性,双烯烃加氢率达100%,丁烯的收率基本保持在100%以上,能够满足本装置烷基化原料双烯烃选择加氢的要求。烷基化原料经过选择加氢不仅除去了丁二烯,还使部分1-丁烯异构化为2-丁烯,1-丁烯的异构化率可达70%以上,这对提高烷基化油的辛烷值十分有利,烷基化油干点可降低约12℃,RON可提高0.9个单位,MON可提高0.3个单位,还可降低烷基化过程氢氟酸的消耗量,经济效益和社会效益十分显著。     

苯并噻唑及其碘盐在染料敏化太阳电池中的应用

分别以苯并噻唑(BT)、2-甲基苯并噻唑(MBT)、3-甲基苯并噻唑碘(MBTI)、2,3-二甲基苯并噻唑碘(DMBTI)及4-叔丁基吡啶(TBP)作为染料敏化太阳电池(DSCs)电解质溶液中的添加剂,使用超微电极通过循环伏安法和电化学阻抗谱研究上述5种添加剂的杂环结构及杂原子N和S对电解质中I3-和I-氧化还原行为和对铂黑电极|电解质界面的影响。结果表明,随着添加剂的加入,溶液中I3-和I-扩散系数均减小;添加BT、MBT和TBP,铂黑电极|电解质的界面传输电阻Rct增大,添加MBTI和DMBTI,Rct减小。电池的光伏性能测试结果表明,添加剂中含有吡啶环的结构优于苯并噻唑环,含有碱性N原子优于碱性S原子。     

柴油机喷雾特性的测试方法

本文综合国内外最新的文献资料,概述了用于柴油机喷雾特性研究的传统和现代测试方法;重点介绍了阴影法(shadowgraphy method)、纹影法(schlieren method)、激光全息法(laser holography method)、激光散射法(laserscattering method)和激光诱导荧光法(LIF)的基本原理及其特点,并讨论了其应用前景。     

柴油机Urea-SCR系统沉积物生成临界状态模型研究

大量研究表明,Urea-SCR系统沉积物相关研究模型无法有效预测沉积物开始生成的临界状态,该临界状态常伴随着"莱登弗罗斯特"现象的消失。本研究基于"莱登弗罗斯特"点建立沉积物生成临界状态模型,由此仿真计算表征临界状态的临界添蓝流量,并与试验测得的临界添蓝流量值对比,发现喷雾体积通量q7×10~(-4)m~3s~(-1)m~(-2)时,基于致密喷雾"莱登弗罗斯特"点的临界状态模型有较好的仿真精度;喷雾体积通量q7×10~(-4)m~3s~(-1)m~(-2)时,基于单液滴"莱登弗罗斯特"点的临界状态模型仿真误差大。究其原因,由于喷雾体积通量q7×10~(-4) m~3s~(-1)m~(-2)时,单液滴沉积并未引起沉积物生成,沉积液滴易被壁面快速蒸发热解,则在该体积通量范围内考虑尿素在壁面的蒸发热解,最终提高了模型的仿真精度,实现了各喷雾体积通量下临界状态的有效预测。     

可见光响应负载型Er3+∶YAlO3/TiO2-SAC光催化剂的制备及其性能研究

为使TiO2能在可见光下发挥其于紫外激发的高光催化活性,且易于从处理废水中分离,采用溶胶-凝胶法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+∶YAlO3结合再负载到球形活性炭(SAC)表面,制备可见光响应的负载型Er3+∶YAlO3/TiO2-SAC光催化剂并对其进行表征。以甲基橙为目标污染物,研究了制备的催化剂在可见光下催化活性,并探讨不同Er3+∶YAlO3/TiO2的负载方式、负载量等制备条件对光催化剂活性的影响。结果表明,结合方式为Er3+∶YAlO3/TiO2烧结后与SAC在乙醇介质中混合并进行30min磁力搅拌、以Er3+∶YAlO3/TiO2与SAC质量比为1∶4时制备的光催化剂活性最高,甲基橙的脱色率在240min可达97%以上。     

三种化学诱变剂对产氢细菌Ethanoligenens sp.ZGX4的诱变效应

分别采用3种不同化学诱变剂(硫酸二乙酯(DES)、1-甲基-3-硝基-1-亚硝基胍(NTG)和吖啶黄)对产氢细菌Ethanoligenens sp. ZGX4进行了诱变处理.DES法获得4种突变体类型,且出现一种自絮凝很强产氢突变类型;NTG法致死率最高,只得到一种类型产氢突变株;吖啶黄法死亡率最低(为21.8%～23.1%),获得2种突变类型.实验证明,DES法的诱变效应最好.高产氢能力突变株的菌落直径变大、透明,但其他形态特征与对照没有太大差异.     

常温常压下离子液体[NH2p-mim]Br吸收CO2的实验研究

针对燃煤过程排放的CO2的捕集问题,以N-甲基咪唑为主要原料,合成了含—NH2官能团的离子液体1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴盐(即[NH2p-mim] Br),在常温常压下考察了其对CO2的吸收性能和再生后对CO2的吸收负荷,并对[NH2p-mim]Br和[bmim]Br进行了比较实验,研究了哌嗪的加入对[NH2p-mim]Br吸收CO2的影响.结果表明:胺基的引入增加了对CO2的吸收负荷,且合成的离子液体经再生后,仍具有较高的CO2吸收负荷;哌嗪可促进[NH2p-mim]Br吸收CO2的反应;[NH2p-mim]Br对CO2的吸收负荷远大于[bmim]Br,这可能是因为-NH2官能团的存在实现了[NH2p-mim]Br对CO2物理吸收和化学吸收的并存.