利用κ-K?hler理论研究大气气溶胶的吸湿特性

利用κ-K?hler理论对西安、北京两地大气气溶胶体系的吸湿特性进行研究。选取多种代表性无机物(硫酸盐、硝酸盐、氯盐)及有机物(烯烃、芳香烃、羧酸)建立气溶胶体系模型,使研究体系更接近于真实大气成分。结果表明,在空气质量由清洁状态向雾霾发生状态转变的过程中,两种体系中均呈现有机物含量逐渐减少而(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3含量逐渐增多的趋势,这种变化趋势总是促使气溶胶体系整体吸湿能力增强,因此更易吸湿增长形成雾霾。对体系中不同组分对吸湿性的影响进行了定量预测,理论预测的变动趋势与实际观测的变动趋势相同,揭示了雾霾形成过程中各组分的变动趋势及影响程度,为针对性解决雾霾问题提供思路。     

氯胺及其与二氧化氯联用对原水管道溶解性有机物降解的影响

采用环状反应器模拟原水输水管道, 考察氯胺(NH₂Cl)及其与二氧化氯联用(NH₂Cl/ClO₂)对溶解性有机物(DOM)、溶解性有机碳(DOC)和UV₂₅₄降解以及有机物荧光特性的影响。结果表明:NH₂Cl或NH₂Cl/ClO₂对DOC、UV₂₅₄和DOM的降解均产生较大的影响。相比NH₂Cl, NH₂Cl/ClO₂的影响更大, 但是有机物降解的恢复速度没有明显差异, DOC、UV₂₅₄和DOM的降解分别在停止投加氧化剂的第5 d、4 d和1 d恢复。投加氧化剂后, 芳香族有机物以向易生物降解的极性有机物的转化为主, 溶解性有机物的可生物降解能力增加。NH₂Cl和NH₂Cl/ClO₂作用后, 类蛋白质物质以及紫外区类腐殖质类物质明显减少。NH₂Cl/ClO₂更易破坏有机物中的芳香族化合物的结构, 而NH₂Cl氧化使得有机物分子结构中羰基、羟基、羧基和胺基等官能团增加, 从而有机物可生物降解能力较强。NH₂Cl和NH₂Cl/ClO₂作用后, 有机物降解作用可恢复至比未加氧化剂更高的水平, 基于卤代副产物生成的考虑, 相比NH₂Cl, NH₂Cl/ClO₂更适合用于原水输水管道的氧化。     

碱性添加剂在钛硅分子筛/H2O2催化丙烯环氧化反应中的作用

考察了反应溶液中碱性添加剂{氨水（NH₄OH）、氢氧化钠（NaOH）、碳酸钠（Na₂CO₃）、碳酸铵[(NH₄)₂CO₃]和四甲基氢氧化铵（TMAOH）}及其浓度对钛硅分子筛（TS-1）催化丙烯环氧化反应性能的影响，并采用紫外拉曼光谱（UV-Raman）与气相色谱（GC）联用原位分析（Raman-GC）碱性添加剂的作用机理。结果表明：反应体系中添加碱性添加剂可有效改善TS-1催化丙烯环氧化反应的选择性。不同碱性添加剂对TS-1催化丙烯环氧化活性和稳定性影响不同，NaOH、Na₂CO₃和TMAOH的添加造成催化活性和稳定性降低。NH₄OH或(NH₄)₂CO₃作为添加剂改善环氧化反应选择性的同时提高了反应稳定性，其中以(NH₄)₂CO₃效果最佳。添加(NH₄)₂CO₃浓度为8.0×10^-4mol/L时，TS-1催化丙烯环氧化在固定床反应器上连续运行336h时，X(H₂O₂)仍保持在90%以上。原位Raman-GC分析发现，反应体系中NH₄OH和(NH₄)₂CO₃添加可加快反应活性中间体Ti-OOH(η²)基团的生成，促进反应产物从活性中心快速扩散，从而提高丙烯环氧化反应选择性和稳定性。     

CeO2含量对柴油机商用稀土SCR催化剂脱硝性能的影响

考察了不同CeO₂含量对柴油机商用稀土选择性催化还原（SCR）催化剂NH₃-SCR性能的影响。通过X射线衍射、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱、H₂-程序升温还原和NH₃-程序升温脱附等表征手段对催化剂的结构及性能进行了研究。研究发现，CeO₂含量对催化剂的晶体结构没有影响，添加后促进了稀土催化剂表面SiO₂的分散，从而对催化剂的脱硝性能及水热老化性能产生影响；CeO₂含量影响催化剂的织构性质，较大的孔体积和适当的比表面有利于催化剂水热老化后催化剂的脱硝性能的提高；随着CeO₂含量从14%增加到20%，其表面Ce含量呈先降低后升高的趋势，其中Ce⁴⁺含量与催化剂的水热老化后催化剂的脱硝性能成正相关；CeO₂含量的增加会阻碍稀土催化剂中其他组分的还原或增加其热稳定性，从而影响催化剂的还原能力和酸性位数量；通过脱硝性能测试，稀土催化剂中CeO₂的最佳含量为16%。     

含氨燃料预混火焰的层流火焰速度及NO排放特性

将甲烷或氢气与氨气共燃可以克服NH₃火焰的点火能量高、燃烧速度慢的缺点。为了解NH₃作为燃料的燃烧特性,对含NH₃燃料进行一维层流预混火焰数值模拟,研究其层流火焰速度及NO排放特性。采用文献中5个简化反应机理进行数值计算,发现Okafor机理模拟NH₃/CH₄/air火焰精度更高;Xiao机理模拟NH₃/H₂/air、NH₃/air精度适中,计算时间较短。此外,开展了当量比、燃料混合物组分比例、压力等参数对含NH₃燃料燃烧时烟气中NO浓度影响的研究。研究发现：含NH₃燃料燃烧时NO主要通过OH、H、O自由基和O₂分子的消耗而生成,主要通过与NH_i（i=0, 1, 2）自由基反应消耗;含NH₃燃料在富燃状态下燃烧可有效减少NO排放,但富燃燃烧效率低,可采用富燃-贫燃分级燃烧技术来提高燃烧效率,同时保持NO的低排放;掺有较多NH₃的含NH₃燃料在中高压下燃烧时可有效减少NO排放。     

β-SiC粉体中常见金属杂质的亚临界水热去除工艺

高纯β-SiC粉体作为原料,广泛应用于半导体晶圆、半导体窑具、半导体芯片设备用陶瓷器件等产品。高温高压可以促进水热反应,采用亚临界水热法可去除工业合成β-SiC粉体中的金属杂质。研究不同酸体系下β-SiC粉体中常见金属杂质的去除效果。利用电感耦合等离子原子发射光谱仪(ICP-OES)检测微量元素的含量,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对β-SiC粉体的物相组成和微观结构进行表征。结果表明,对于Cr和Zr去除效果较好的是HCl体系,对于Ca、Fe、Mg和Ti去除效果较好的是HCl+HF+HNO₃体系,对于Al和K去除效果较好的是H₂SO₄+(NH₄)₂SO₄体系。采用HCl体系处理的最佳反应温度为200 ℃,采用HCl+HF+HNO₃体系处理的最佳反应温度是220 ℃,采用H₂SO₄+(NH₄)₂SO₄体系处理的最佳反应温度是200 ℃。其中,H₂SO₄+(NH₄)₂SO₄体系可将β-SiC粉体中常见金属杂质含量降低至最少(杂质总含量为920.31 mg/L),因此该体系为β-SiC粉体除杂的最优方案。     

333.15 K K+,NH4+//Cl-,SO42——H2O和K+,NH4+//Cl-,SO42——(CH2OH)2-H2O体系固液相平衡

采用等温溶解法研究333.15 K体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物化性质,包括密度、黏度、折射率、pH。根据实验数据,绘制了相应的干盐相图、水图及物化性质-组成图。实验中的物化性质（黏度、密度、折射率、pH）随J（2NH₄⁺）的变化呈现相似性规律。实验结果表明：在333.15 K下,体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的相图相似,均含有一个四元共饱和点,四条单变曲线及四个固相结晶区域。这两个体系均为复杂体系,存在（K,NH₄）Cl、（NH₄,K）Cl、（K,NH₄）₂SO₄、（NH₄,K）₂SO₄四种固溶体。实验所获数据和结论,可优化以硫酸盐型固体废弃物为硫酸根来源,转化法生产硫酸钾工艺。     

单空缺石墨烯负载的Pd单原子催化剂上NO还原的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）方法对单空缺石墨烯负载的Pd单原子（Pd/SVG）催化剂上H₂还原NO的反应进行了研究,探究了Pd/SVG上NO还原生成N₂和NH₃的路径。在Pd/SVG上NO容易加氢形成HNO,需要的活化能为67.0 kJ·mol^-1,显示了极高的催化活性。N₂生成的有利路径为NO活化生成HNO后,HNO继续加氢生成中间体NH₂O和NH₂OH,然后NH₂OH解离生成NH₂和OH,生成的NH₂中间体结合NO形成NH₂NO,然后NH₂NO异构化形成的NHNOH再经解离生成N₂与H₂O,这个过程中的决速步骤为NH₂NO分子内氢转移生成NHNOH,能垒为144.3 kJ·mol^-1。对于NH₃的生成,从NO的活化到中间体NH₂的形成与N₂的形成过程相同,最后NH₂加氢即可形成NH₃,这个过程中的决速步骤为NH₂O加氢生成NH₂OH,能垒为86.4 kJ·mol^-1。比较生成N₂和NH₃的决速步能垒可见,Pd/SVG催化剂上NO经H₂还原更容易形成NH₃。本研究为石墨烯负载型Pd基催化剂上H₂还原NO的实验及工业应用提供理论参考。     

不同温度下NH4H2PO4-(NH2)2CO-H2O体系溶解度的测定

采用等温溶解平衡法研究303.15,323.15,333.15,343.15 K下三元体系NH₄H₂PO₄-(NH₂)₂CO-H₂O的固液相平衡关系，平衡固相组成采用湿渣法与X射线衍射法相结合的方法进行鉴定。结果表明：三元体系NH₄H₂PO₄-(NH₂)₂CO-H₂O在各个温度下均有1个共饱和点、2条单变量曲线、3个结晶区。运用Wilson模型和NRTL模型对研究体系进行关联计算，结果表明：NH₄H₂PO₄-(NH₂)₂CO-H₂O体系的Wilson模型关联值的RAD=2.68%,RMSD=0.11;NRTL模型关联值的RAD=1.78%,RMSD=0.71,溶解度理论计算值与实验值吻合良好。最后...     

交互四元体系K+,NH4+//Cl-,H2PO4——H2O 在313.15 K时相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O以及子体系KCl-NH₄Cl-H₂O在313.15 K时的固-液相平衡关系,并根据实验数据绘制了四元体系及子体系的相关相图和水图,采用湿渣法与X射线衍射相结合的方法对平衡固相进行鉴定。实验结果表明,三元体系KCl-NH₄Cl-H₂O是一个部分互溶体系,相图有一个共结晶点、2条单变量曲线、5个结晶区;交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O中形成了（K,NH₄）Cl和（K,NH₄）H₂PO₄两种固溶体,该四元相图包括2个共饱和点、5条单变量曲线及4个结晶区。实验结果可为该体系的共结晶研究、相应的模型拟合计算提供必要基础数据。     

低温燃烧下NH3的氧化特性

NH₃的气相氧化是低温燃烧过程中NO_x（NO和NO₂）与N₂O的重要来源,为了深入认识其反应规律,在管式流动反应器系统中进行了实验研究。重点考察了挥发分中的可燃气（CO、CH₄或H₂）和NO对NH₃氧化及氮氧化物排放的影响规律,并根据化学反应机理对实验结果进行了分析。研究结果表明,低温氧化性气氛下微量的可燃气就能够显著促进NH₃的氧化,并使NO_x和N₂O的生成量大幅度升高。当可燃气体浓度相同时,H₂对NH₃氧化的影响最大,CO的影响最小,CH₄对NH₃氧化的影响略大于CO。随着可燃气体浓度的升高,其对NH₃氧化与氮氧化物生成的影响先逐渐增加,然后趋于稳定。反应初始气体中存在NO时,也会加速NH₃的氧化。     

汽车尾气净化三效催化剂中N2O和NH3的生成及控制研究进展

N₂O和NH₃的排放主要来自于机动车尾气排放。本文总结了近十几年来轻型汽油车N₂O和NH₃排放的研究进展，阐述了两种气态污染副产物在三效催化剂中的形成机理，通过对影响N₂O和NH₃生成的贵金属种类和含量、载体材料、不同气体组成和浓度、老化条件、不同车辆及测试工况、反应温度等主要影响因素的综述，总结了各要素对N₂O和NH₃形成的影响，得出N₂O和NH₃主要在富燃条件下冷启动阶段生成，NO的解离在N₂O和NH₃的生成中起关键作用；影响N₂O和NH₃生成的各因素之间相互关联，相互影响；催化剂的老化增加N₂O和NH₃的排放；贵金属Rh比Pd和Pt更有利于N₂O和NH₃的分解等结论。发动机、后处理策略系统的升级、更合适测试循环的开发以及催化剂的优化可以进一步降低N₂O和NH₃的排放。     

多孔BN选择性去除燃油中硫化合物的密度泛函理论研究

选择性去除燃油中的硫化物对环境和人类健康具有重要意义。采用基于密度泛函理论（DFT）和含色散矫正的密度泛函理论（D-DFT）的方法，研究了多孔氮化硼（p-BN）及其空位缺陷对燃油中噻吩类硫化物及非硫化物的吸附行为及吸附选择性。结果表明：B—N极性键与硫化物极性分子之间的分子间力使p-BN能选择性去除燃油中的二苯并噻吩（DBT）；引入N、B空位缺陷后，缺陷能级与S原子形成化学相互作用并伴随电荷转移，进一步增强了p-BN对硫化物的吸附。通过对N、B空位缺陷形成能的计算，预测了合成含V_N、V_B的p-BN所需的化学条件：在富硼条件下，采用B₂H₄作为B源比采用B、α-B₁₂和BH₃等更有利于V_N的形成；而在富氮环境下采用N₂H₄作为N源比采用N₂、NH₃等更有利于V_B形成。为实验上有目的地合成高效吸附脱硫材料提供理论依据。     

贵阳市秋冬季大气颗粒物化学组分特征分析

为研究贵阳市秋冬季节大气颗粒物化学组分特征,于2021年11月18日—2021年12月4日在花溪区、乌当区、息烽县、修文县同步采集PM₁₀和PM_2.5样品,并对其质量浓度、水溶性离子、碳组分和无机元素进行了分析。结果表明PM₁₀质量浓度呈花溪区>息烽县>修文县>乌当区的分布特征,PM_2.5质量浓度呈息烽县>花溪区>修文县>乌当区的分布特征;PM₁₀、PM_2.5中水溶性阳离子以Ca²⁺、NH₄⁺、K⁺为主,花溪区Ca²⁺、K⁺的含量相对较高,阴离子以SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-为主,息烽县SO₄^2-、NO₃^-<...     

三元体系NH4Cl+MgCl2+H2O 323.2 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法开展了323.2 K时三元体系NH₄Cl+MgCl₂+H₂O的相平衡研究,测定了平衡固液相组成及密度,并绘制了该三元体系相图。研究发现：该体系323.2 K时有复盐NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O生成,相图包含2个共饱点（F₁、F₂）、3条单变量曲线（AF₁、F₁F₂、F₂B）、3个结晶区（NH₄Cl、MgCl₂·6H₂O、NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O）。对比该体系273.2、298.2、323.2 K时的相图可知：随着温度升高,NH₄Cl和MgCl₂·6H₂O结晶区变小,NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O结晶区变大,同时NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O由不相称复盐转变为相称复盐,对应的不相称共饱点转变为相称共饱点。     

燃煤烟气条件下锰铈基催化剂对邻二甲苯催化氧化

燃煤烟气中有机污染物的排放逐渐引起重视。锰铈（MnCe）基催化剂被认为是一种低温高效、低成本的可应用于燃煤烟气污染物脱除的催化剂。本文通过浸渍法制备了MnCe基催化剂，通过物理化学表征和烟气模拟台架实验，研究了MnCe基催化剂配比、反应工况、烟气复杂组分（H₂O、SO₂、NH₃、NO）以及典型污染物脱除过程（Hg⁰和NO催化转化）对催化脱除烟气中邻二甲苯行为的影响和规律。实验结果表明，Mn和Ce摩尔比为6∶4时催化剂脱除邻二甲苯效率良好。反应空速和MnCe负载量在低温下对催化脱除效率影响显著。烟气中H₂O、SO₂、NH₃、NO等组分对催化产生抑制作用，但抑制程度与作用机理具有显著差异。MnCe基催化剂对烟气SCR脱硝与Hg⁰催化氧化皆具有较高效率，且受烟气中邻二甲苯影响较小；但受SCR气氛与Hg⁰抑制，邻二甲苯催化脱除反应效率明显降低。     

[NH2-emim]Br/[Bmim]BF4离子液体中二氧化碳的电化学还原

以2-溴乙胺氢溴酸和N-甲基咪唑盐为原料合成了氨基功能化离子液体1-（2-胺乙基）-3-甲基咪唑溴盐（[NH₂-emim]Br）,用¹H NMR和IR对所制备的离子液体进行了表征,测得25℃下[NH₂-emim]Br的黏度26.691 Pa·s、电导率0.1130 mS·cm^-1,CO₂的溶解饱和度82%（摩尔分数）,将不同含量的[NH₂-emim]Br与[Emim]BF₄、[Bmim]BF₄、[Bmim]PF₆组成二元复合离子液体,并用于CO₂电化学还原研究,循环伏安研究表明,CO₂在[NH₂-emim]Br（0.5%）-[Bmim]BF₄复合离子液体中的还原峰电位较[Bmim]BF₄正移0.4 V,还原峰电流增大9倍,黏度降低为0.08227 Pa·s,电导率增大至1.317 mS·cm^-1,是一种较好的CO₂电化学还原离子液体体系。     

O2浓度对污泥燃烧还原性气体产生及还原NO的双重影响

在模拟水泥预分解炉装置上研究污泥燃烧过程中还原性气体的产生及其对NO的还原，并系统研究了O₂浓度（体积分数为0～5%）对还原性气体产生及NO还原的双重影响。TG-FTIR特征分析表明，污泥燃烧产生的还原性气体主要为HCN、NH₃、CO和CH₄。进一步实验研究发现O₂浓度对HCN和NH₃的产生有明显影响，HCN和NH₃在O₂体积分数为3%时产生速率最大。同时，O₂浓度对污泥燃烧还原NO有较大影响。在污泥燃烧温度为900℃，烟气中CO₂体积分数为25%、NO浓度为600mg/m³、SO₂浓度为200mg/m³、O₂体积分数为3%时，NO还原率可达到最大（55.8%）。通过还原性物质（NH₃、CO、CH₄和污泥焦）对NO的还原实验研究进一步发现，NH₃和CO是污泥燃烧过程中NO还原的关键物质，且NH₃对NO的还原随着O₂浓度的增加而增加，而CO对NO的还原受O₂浓度的限制。综合分析表明，O₂浓度对污泥燃烧NO还原的影响主要是由NH₃的产生速率差异、NH₃和CO对NO的还原起主导作用且受O₂浓度影响较大等多种因素综合导致。采用污泥作为还原剂进行NO还原是一种高效的方法，在水泥生产中可通过控制O₂浓度获得较高的NO还原率。     

水溶性聚磷酸铵-尿素硝酸铵-氯化钾体系在5℃下的固液相平衡研究

采用动态法测定了APP(水溶性聚磷酸铵,18-58-0)-[CO(NH₂)₂-NH₄NO₃]-KCl-H₂O体系及其子体系APP(18-58-0)-[CO(NH₂)₂-NH₄NO₃]-H₂O、KCl-[CO(NH₂)₂-NH₄NO₃]-H₂O、APP(18-58-0)-KCl-H₂O在5℃下的固液相平衡数据,利用XRD分析平衡固相物相组成。结果表明：APP(18-58-0)-[CO(NH₂)₂-NH₄NO₃]-H₂O、KCl-[CO(NH₂)₂-NH₄NO_3...     

TiO2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH4+

通过水热法制备得到TiO₂改性石墨烯复合材料（RGO/TiO₂），考察了其形貌结构和电化学性能。将其组装成电极，对比未改性石墨烯（RGO）电极和RGO/TiO₂电极的电吸附NH₄⁺性能。重点考察外加电压、循环流速、初始浓度等工艺参数对RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺的影响，并对其电吸附NH₄⁺特性和对模拟实际含NH₄⁺废水深度脱NH₄⁺效果进行研究。结果表明：RGO/TiO₂复合材料具有三维孔洞结构，比表面积为382.08 m²·g^-1，比电容量在扫速为0.01 V·s^-1时达到325.80 F·g^-1，优于RGO材料。RGO/TiO₂电极的初次电吸附量较RGO电极提升了28.3%，循环再生吸附10次后，RGO/TiO₂电极的NH₄⁺吸附量仅降低了5.87%，循环再生吸附性能优于RGO电极。外加电压2.0 V、循环流速35 ml·min^-1和NH₄⁺初始浓度1.0 mmol·L^-1为RGO/TiO₂电极的最佳NH₄⁺电吸附条件。RGO和RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺过程符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型，电吸附NH₄⁺为非均匀表面的多层吸附行为，以物理吸附为主。RGO/TiO₂电极4级串联时对模拟实际含NH₄⁺炼油净化水的去除率达到86.84%。