玻璃的脆性(三)

玻璃的缺陷可分为纳观缺陷、微观缺陷和宏观缺陷。纳观缺陷为纳米尺度的缺陷,指玻璃结构缺陷,包括微相、微不均、配位不全,空穴等。微观缺陷指微米尺度缺陷,主要为玻璃表面Griffith裂纹。宏观缺陷为玻璃制造中产生的缺陷,如气泡、结石、条纹,以及使用过程中的损伤。这些缺陷的存在增加玻璃的脆性。描述了玻璃表面Griffith裂纹的尺寸、分布以及形貌。     

具有缺陷孔结构的炭膜分离CO2/CH4混合气的分子模拟

基于炭膜无缺陷Z字形孔模型研究结果,建立随机缺陷、均匀缺陷与局部缺陷3种不同缺陷方式的炭膜微孔模型,研究等摩尔CO₂/CH₄混合气在缺陷膜孔中的吸附和扩散过程,探讨缺陷对炭膜气体分离的影响。结果表明,在273~348 K的温度范围内,CO₂与CH₄在缺陷炭膜孔模型内的平衡吸附量与扩散系数均低于无缺陷炭膜孔模型;与无缺陷、均匀缺陷和随机缺陷孔模型相比,局部缺陷孔模型的CO₂/CH₄总分离系数最低;温度低于298 K时,随机缺陷和均匀缺陷孔模型的总分离系数均大于无缺陷孔模型;随机缺陷孔模型的总分离系数大于均匀缺陷孔模型,说明随机删除碳原子的方式比均匀删除和局部删除更加合理。研究结果可为炭膜气体渗透机理的深入研究提供依据。     

油气管道组合缺陷等效应力

以20号钢椭圆形环向组合缺陷和轴向组合缺陷管道为研究对象,借助ANSYS Workbench 16.0有限元分析软件,首先考察组合缺陷管道应力云图分布特点,其次,考察缺陷间距和缺陷尺寸如腐蚀长度、宽度、深度对其最大等效应力的影响规律。结果表明,在无缺陷管壁上,等效应力分布比较均匀;越靠近缺陷,其等效应力突变越大;当缺陷尺寸不变时,随着缺陷间距的增大,最大等效应力呈减小的趋势,并出现临界点;对于轴向组合缺陷,当缺陷间距不变时,随着缺陷长轴长度的增大,最大等效应力随之增大;随着缺陷短轴长度的增大,最大等效应力随之减小;随着缺陷深度的增大,最大等效应力随之增大;缺陷深度的影响程度最大。所得结论对油气管道腐蚀与防护有一定的指导意义和参考价值。     

缺陷是碳纤维的致命伤

着重论述了缺陷产生的原因及其对碳纤维抗拉强度的影响。碳纤维属于脆性材料,抗拉强度受控于各类缺陷;缺陷是碳纤维的致命伤。抗拉强度与缺陷之间的关系遵循格拉菲斯微裂纹理论;缺陷随机分布,服从最弱连接理论;缺陷愈小和愈少,抗拉强度愈高、CV值愈小。指出:提高碳纤维抗拉强度的基本思路是控制各类缺陷的产生,减小缺陷尺寸,减少缺陷数目;提高碳纤维力学性能的治本措施就是在于消除各类缺陷。     

基于计算机视觉塑料成型缺陷多维检测的研究

基于计算机视觉提出塑料成型缺陷多维检测模型,设计可捕获细致多维度缺陷特征的残差模块1和捕获抽象缺陷语义特征的残差模块2,将其依次叠加应用于模型残差网络中;设计改进版的空间金字塔池化,通过5个多尺寸窗口捕获55维塑料特征向量。研究表明:应用图像拼接数据增强方式和单缺陷优化方式可增强模型缺陷检测泛化能力,解决单缺陷检测性能差的问题。塑料成型缺陷多维检测模型对形成气泡缺陷、烧焦缺陷、开裂缺陷、变形缺陷、收缩缺陷和正常状态的检测准确率分别为0.98、0.99、0.99、0.97、0.98和0.98。     

管道小尺寸缺陷损伤的仿真模拟研究

为了分析评价小尺寸缺陷形态对大口径管道承压能力的影响,利用ANSYS有限元法对承受一定内压力的带有小尺寸缺陷的管道应力水平进行了模拟分析,计算分析结果表明:随着缺陷长度的增加、缺陷宽度的减小或者缺陷深度的增加,管体的最大应力值增加,缺陷深度的影响程度远大于缺陷长度和宽度,而且缺陷长度顺着管道轴向方向分布时的管体应力值最...     

含相互作用缺陷海洋立管极限载荷数值分析

对含相互作用缺陷的海洋立管极限载荷进行分析,考虑了相邻缺陷间轴向距离对含缺陷管道极限载荷的影响,由于材料和缺陷尺寸的非线性,采用有限元分析软件ANSYS进行分析计算,得到管道极限载荷与缺陷尺寸和距离的关系曲线,研究表明相邻缺陷间轴向距离对缺陷管线的影响较大,特别是当缺陷间距离较近时。结果与国内外相关的海洋管道腐蚀缺陷评价标准中的规定是一致的,证明含相互作用缺陷海洋立管极限载荷的分析计算采用有限元非线性分析是可行的。     

长输油气管道环焊缝缺陷评价的研究

文章在《金属结构中缺陷可接受性评估方法指南》(BS7910—2005)的基础上,将环向缺陷作为环向裂纹进行处理,通过固定环焊缝缺陷长度,计算不同缺陷深度对剩余强度的影响。本文对于仅给出环焊缝缺陷的环向长度和轴向宽度,没有给出缺陷深度的缺陷分析提供评价思路和方法。     

金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施

针对影响金属材料焊接成型的因素展开分析,包括氧化物因素、蒸汽压因素、热环境因素、基材因素等.结合金属材料焊接成型中的主要缺陷,如裂纹缺陷、焊缝折断缺陷、夹渣缺陷、气孔缺陷、咬边缺陷、焊瘤缺陷等,通过合理选择焊接方式、合理控制焊接参数、搭建良好的焊接环境、做好焊接过程控制、及时修复焊接缺陷等措施,提高金属材料焊接成型质量...     

管线钢环焊缝缺陷对腐蚀的影响研究进展

近年来发生了多起后果严重的管道事故,使油气管道环焊缝的完整性和腐蚀问题越来越受到关注,焊缝缺陷是促进腐蚀发生的重要原因,故研究焊缝缺陷对腐蚀的影响具有重要意义。为此,综述了管线钢环焊缝缺陷处腐蚀研究进展,总结了目前管线钢环焊缝处缺陷的种类及导致缺陷形成的原因,归纳了当前缺陷的检测方法并对缝缺陷处腐蚀研究方法进行了总结,分析了管线钢环焊缝缺陷对应力腐蚀、氢脆腐蚀和微生物腐蚀的影响机制。针对不同腐蚀提出了相应的机理模型,认为目前对环焊缝缺陷处腐蚀的研究还不够深入,应加强焊缝缺陷在多种腐蚀环境中的腐蚀机理、不同缺陷与不同腐蚀类型协同作用等方面的研究。     

青霉胺结晶热力学及拆分工艺研究

实验测定了DL-及D-青霉胺在273.15~333.15 K、不同质量比乙醇-水混合溶剂中的溶解度,以此确定了合适的结晶溶剂比例。绘制了273.15、283.15、293.15、303.15、313.15和323.15 K下青霉胺溶解度曲线。测定了D-和DL-青霉胺以及ee值为87%溶液的介稳区宽度。研究了不同ee值饱和溶液（饱和温度为313.15 K）在不同初始过冷度下起始成核情况及ee值为87%的饱和溶液在不同初始过冷度和晶种量下的等温结晶过程。最后考察了不同降温速率、晶种量对ee值为87%原料的结晶拆分情况。结果表明,对于等温结晶过程,随着结晶进行,产品ee值下降,且初始过冷度越大、晶种加入量越多,ee>99%的产品收率越高;对于降温结晶过程,产品ee值随收率增大而减小,且降温速率越慢、晶种加入量越多,ee>99%的产品收率越高。     

生物质热解制备高品质生物油研究进展

生物质热解制备生物油是能源富集的有效途径,是实现碳闭路循环的重要方式,作为一种环境友好型技术受到广泛关注和研究。然而,生物质热解反应过程复杂,生成的生物油热值低、含氧量高及强酸性等特点,制约了生物油的分离提纯、制备合成气以及燃烧等方面的应用,生物油品质的提升迫在眉睫。本文从生物质三组分、原料预处理、反应参数、催化剂、反应器等方面综述了影响生物油品质的主要因素,分析了生物油的特点,不同预处理下生物质特性的变化与生物油的关系,催化剂参与的热解行为对提升生物油品质的导向作用以及常用生物质热解反应器的特点,并对影响生物油品质的主要因素进行了总结。最后,针对影响制备高品质生物油的诸多因素提出建议,以期为制备高品质生物油提供参考和借鉴。     

环境对改性塑料表面亲/疏水转变的作用机制

塑料制品因其质量轻、性质稳定等优点而得到广泛使用,但大部分废旧塑料未被合理回收而成为污染物,对环境造成了危害。因此,废旧塑料回收、再加工成为保护环境和资源利用的有效途径。而分离是废旧塑料能进行再加工的重要环节,目前已经发展了丰富的分离方法,其中塑料浮选法因具有工艺简单、污染少的特点而受到人们的青睐。但在塑料浮选中,其表面亲疏水性受环境的影响,该过程进一步恶化分离效果。为了避免分离过程的波动性,急需探究环境因素对亲疏水性的作用。基于此,本文选取了ABS、PC、PS三种废旧塑料,探究环境对浮选分离及表面亲疏水性基团重构的影响。结果表明：氧化改性后的ABS、PC、PS处于极性环境时,塑料可浮性基本未发生改变,接触角发生轻微浮动,表面仍保持亲水性。处于乙醇环境中,塑料可浮性上升,其接触角上升至75°左右,表面疏水性恢复速度大于极性环境。而在非极性环境中,塑料可浮性上升速度较快,表面完全恢复为未改性前的疏水性。在极性环境中,亲水基团更容易停留在表面,随着极性的减小,亲水基团逐渐迁移至本体,塑料表面恢复为疏水。因此,极性环境更有利于塑料表面保持亲水性。     

Controlling particle dispersion in latex paints containing associative thickeners

Latex paints contain several types of particles including polymer binder, primary pigment, extenders, and colorants. When the paints contain associative thickeners, control of particle dispersion can be very complicated due to the interaction of the particles with dispersants, surfactants, and the associative thickener itself. In particular, dispersion of the pigments can act independently of dispersion of the binder particles. The consequences of this situation are manifested in the physical properties of the paint and of the films it forms. This paper describes these interactions in terms of their colloid chemistry and shows the consequences of additive choices on the particle dispersion and also the optical properties of model paint films. Presented at the 2006 FutureCoat! conference, sponsored by the Federation of Societies for Coatings Technology, in New Orleans, LA, on November 1–3, 2006.     

甲烷及水蒸气对生物质催化气化合成气和焦油的影响

以松木木屑为生物质原料，在两段式反应器上进行甲烷、水蒸气对生物质催化气化影响的实验研究，考察了甲烷与生物质之比α、水碳比S/C对气体产率、碳转化率、焦油产率、焦油组分和露点温度影响的变化规律。结果表明：α从0增加到0.4，合成气中H₂的产率增加了57.4%，甲烷的加入有利于生成富含氢气的合成气；α为0.2时碳转化率最高，为86.9%，焦油产率下降了30.5%，第二、五类焦油的产率达到最低，可见适量CH₄的添加能促进焦油的转化，特别是大分子焦油和酚类的反应。随着S/C的提高，H₂产率升高，CO产率降低；S/C从1增加到1.5，各类焦油的含量均有所降低，当S/C进一步增加到2时，第二、五类焦油含量却有所上升，说明水蒸气可以促进焦油向气体分子转化的反应，但过量的水蒸气抑制酚类和大分子焦油的分解。总之，甲烷和水蒸气的适量添加均可以提高合成气中H₂的含量，降低焦油产率，提高合成气的品质，有利于气化产物的进一步利用。     

纳米材料产业化重大问题及共性问题

详细分析了纳米材料产业化所具有的共性规律，提出了纳米材料产业化须经历小试、中试、工业化试验、市场开拓、垄断期生产、稳定生产期、衰退期等7个阶段，阐述了每个阶段的特点、目的及相互联系。通过上述分析，提出了纳米材料规模化生产必须建立面向过程特殊性的单元操作理论和过程放大的方法论。以纳米粉体合成过程的动力学、微观混合及液相反应的放大为例进行了详细的论述。还分析了纳米粉体应用所面临的共性问题，特别是分散、表面改性及稳定性问题，提出了解决上述问题的最新进展。通过分析中国众多纳米粉体企业的现实状况，还就纳米材料从研究到工业化必须解决的接口不畅及企业的机制问题，对有志于纳米技术的投资者提出了建议。     

油气集输过程中含油污泥减量化

集输过程中的含油污泥具有成分复杂、含液率高、乳化胶结稳定等特性，占油田危险废物新增量的约60%，是污染防治的重点。近年来，学者们开展了大量“调质-固液分离”减量化技术降低其环境风险和处置成本，但仍存在需要针对含油污泥不同来源优选相匹配的减量化调质方法和装置的难题。为此，本文回顾了氧化、破乳、絮凝、干化/半干、超声波、微波等化学与物理调质方法，离心机、叠螺机、压滤机3种固液分离装置研究进展，通过分别对各种调质方法及装置的对比分析，重点阐述了其作用机理、优缺点、适用对象。其中化学调质方法中破乳氧化、加酸更适用于高含聚油泥；表面活性剂破乳需加热，可与超声波相结合；有机和无机絮凝剂配合可提高罐底泥中油回收效果；干化/半干化法受经济效益制约。在文献基础上，认为未来应加强生物表面活性剂、生物电化学系统、椭圆叠螺机、基于固液分离装置数值模型基础上的设计与优化软件、多学科相结合的减量化耦合技术研究。     

废钢在底吹反应器中运动熔化及混匀的水模型实验

通过水模型实验,使用饱和氯化钾溶液制作的冰样模拟重型废钢,研究其在底吹气体搅拌反应器中的运动、融化及溶质的混匀规律。探究了单孔吹气模式下的液面高度、双孔吹气方式下的气体流量等因素对其的影响。结果表明,单孔吹气时,液面高度较低时(液面高度与直径比为0.42),气柱发展不充分,容器内环流较弱,盐球在气柱上下往复运动,融化较为缓慢。随着液面高度增加(液面高度与直径比为1.04),盐球随着环流运动,融化过程加快,按照98%标准得到的KCl的混匀时间甚至低于融化时间。双孔吹气时,A孔气体流量0.8 m3/h不变,B孔气体流量为0.5和1.0 m3/h时,盐球从吹气孔A上方加入后,在容器底部停留一段时间,在60~70 s之后才运动到顶部,沿着环流运动;B孔流量增加至1.5 m3/h时,盐球不会在底部停留,随气柱运动到吹气流量大的一侧的羽流区,其融化过程较快。在双孔吹气方案中,也发现了KCl的混匀时间低于融化时间的规律,这和融化末期盐球质量较小,释放的盐分较少有关。在本研究中,双孔吹气对盐球融化的促进作用不如单孔吹气且流量较大的方案。     

污泥有机污染物降解研究进展

城市污水处理过程迁移并富集在污泥中的有机污染物稳定性高、难降解，存在较高的生态风险，已成为制约污泥土地利用的主要因素。考虑到物化法处理污泥有机污染物的工程局限性，本文介绍了城市污泥中多环芳烃、苯并(a)芘与矿物油3种代表性有机污染物的来源、性质及危害。围绕污泥厌氧消化、好氧堆肥以及两者联合的作用机理，论述了有机污染物在污泥处理过程中的降解转化规律。分析了有机污染物降解的成因，指出有机污染物的生物利用度是影响降解效果的关键因素，污泥微生物细胞壁和有机污染物结构的稳定性阻碍了有机污染物与微生物的充分接触，从而影响了生物降解速率。为此，分析了热解法、超声法、臭氧法和添加外源物4种辅助手段的作用及其强化降解的效果。通过归纳总结，明确了污泥有机污染物降解的工艺组合及其过程优化的方向。     

吸附法脱除废水中四环素的研究进展

四环素(TC)是目前生产和使用量比较大的一种广谱抗生素,其化学性质较稳定且难以代谢而容易富集于土壤和水体中。抗生素的滥用不仅使细菌耐药性增加,而且会产生抗性基因并诱导产生超级细菌,因此对含TC废水的无害化处理刻不容缓。吸附法具有易操作、去除率高、经济、环保等优点,被广泛认为是一种高效去除抗生素方法。吸附法去除废水中四环素所用的吸附材料类型不同、种类繁多,本工作总结了炭质材料、金属有机框架材料和矿物材料这三类常用吸附剂,列举了上述材料对TC的吸附容量,分析了pH值、温度、离子强度和其他因素对TC吸附过程的影响。在此基础上,分析这三类材料吸附TC时不同吸附动力学和热力学模型的拟合情况,发现大多数材料的吸附动力学采用准二级动力学模型而吸附热力学采用Freundlich热力学模型能更好地描述其吸附过程。阐述了去除TC过程中所涉及的机理。对这三类材料吸附TC研究中存在的优势与不足进行比较,展望了今后的研究重点,为加快制备更经济、高效、可再生的TC吸附材料提供参考。