响应曲面法优化电催化降解染料废水工艺的研究

采用中心复合设计的响应曲面法预测电催化降解染料废水的最优条件。具体以Ti/SnO₂-Sb 电极作为阳极，应用响应曲面法研究了pH、施加电压值、电极间距对亚甲基蓝溶液脱色效率的影响。研究结果表明模型拟合精度R²=0.9942，初始pH、施加电压值、电极间距及交互作用对脱色率响应值影响大。模型预测最佳反应条件pH为 6.98，施加电压6.0 V，电极间距为1.01 cm时，脱色效率预测值达到98.68%。采用实验进一步验证该模型，预测最佳条件下三次实验脱色率平均值98.47%。该方法可用于优化电催化降解染料废水的工艺参数，为实际废水处理提供优化方案。     

沸石分子筛对CO_2/CH_4混合气的分离效果研究

选取5A沸石分子筛作为脱碳吸附材料,考察了其对CO2及CH4单组份的吸附效果。结果表明,5A分子筛真空解吸在1 h 50 min即可达到解吸、脱碳、再生的目的,且经8次重复吸附-解吸后仍具有较高及较稳定的脱碳效率。将5A分子筛应用到沼气实际分离实验中,在沼气中n(CO2)∶n(CH4)=40∶60的条件下,经单塔处理可达0.17 m3/kg处理量,甲烷纯度可达97%以上,且连续处理速率为0.60 m3/(h·kg),该研究为今后的沼气分离工程提供了技术参数。     

液哨超声协同杀菌剂在循环水杀菌中的应用

研究了一种液哨式机械超声发生器,探讨了液哨喷口结构对声强的影响,并采用液哨协同杀菌剂的方法对循环水进行杀菌处理。实验结果表明,圆锥形喷口效果最佳,且最佳锥形角度为45°。在初始细菌数量为1.2×106m L-1、水压0.3 MPa条件下单独使用液哨杀菌90 min,杀菌率可达到39%。液哨超声和杀菌剂有良好的协同作用,加入液哨超声30 min可以有效减少41%~45%的杀菌剂使用量,具有良好的环境效益和经济效益。     

三种三价铁吸附剂除As（Ⅴ）性能的比较

为从铁化物中筛选到经济有效的除砷材料,首先研究了pH和铁砷比对砷吸附效果,随后考察了铁砷化合物的还原性溶解对砷释出的影响。结果表明Fe（Ⅲ）化合物去除As（Ⅴ）效果较好,最佳去除pH为5～8,铁砷比越大,砷的去除率越高。此外,当以氯化铁、硫酸铁作为吸附剂时,吸附后砷的溶出率与吸附剂中Fe（Ⅲ）的还原率呈正相关,在硫酸铁溶液中两者的相关系数最高达0.98。但当Fe（Ⅲ）以固体氧化铁存在时,还原后砷的溶出率与铁的溶出率的相关系数偏低。     

珊瑚砂动剪切模量预测的应变-损伤状态耦合模型

对南海饱和珊瑚砂进行了4类不同加载模式的不排水动三轴试验,研究了不同相对密度Dr和平均有效围压σ'0下加载第一周的动剪切模量比G1st/G0与剪应变幅值γa的关系,G1st/G0受Dr的影响很小,随σ'0的增大而增大。由于分级加载过程中土体结构与相对密度发生改变,在γa3×10-4时,应变控制的分级循环加载获得的G1st/G0-γa曲线位于等应变幅值循环加载获得的G1st/G0-γa曲线的上方。结合两类试验结果,给出了饱和珊瑚砂的G1st/G0-γa模型。基于弹性应变能理论,提出了可以描述土体损伤状态的状态参数Pd(damage parameter),探究了不同加载模式下动剪切模量比G/G0随土体损伤状态参数Pd的发展规律。在双对数坐标中,同一应变幅值下的(1-G/G0)-Pd可用直线表示,其斜率与应变幅值γa和历史加载过程中的最大应变幅值γa,max有关。结合G1st/G0-γa和G/G0-Pd关系,给出了可以同时反映应变幅值和破坏状态影响的珊瑚砂动剪切模量预测模型。     

具有自清洁与自修复双重特性的纤维用涂层的制备与研究

为了解决纤维用涂层在长期使用过程中污渍吸附和开裂磨损等技术问题,首先合成末端带有呋喃基团的硅烷改性预聚体,然后制备末端带有呋喃基团的改性纳米 TiO₂,最后将硅烷改性预聚体、改性纳米 TiO₂以及 4,4′-亚甲基双（ N-苯基马来酰亚胺）（BMI）进行 DA（Diels-Alder）反应得到树脂 /纳米填料一体化复合涂层,并对涂层的结构和性能以及自清洁、自修复效果进行研究。结果表明：涂层损伤能够在不影响疏水性能的前提下得到修复,同时纤维涂层具有很强的光降解污染物的功能,使该涂层具备自清洁和自修复双重特性,提高了纤维用涂层的使用寿命。     

渗透汽化-隔壁塔精馏耦合初步分离费托合成水的过程研究

费托合成水中含有醇、酮、酸等多种高附加值含氧有机物可提取出来作为高附加值产品,但由于费托合成水处量大,共沸体系复杂,通常需要首先对其进行初步分离。设计了直接两塔精馏、渗透汽化-两塔精馏、直接隔壁塔精馏、渗透汽化-隔壁塔精馏四种可供选择的初步分离工艺。根据渗透汽化实验数据在Aspen Plus中构建渗透汽化过程模型并进行模拟,结合灵敏度分析得到精馏过程的最佳工艺参数和模拟结果,并对四种工艺的能耗和有效能损失进行对比。结果表明,渗透汽化-隔壁塔精馏工艺具有明显的节能优势,其能耗较直接两塔精馏可降低15.85%,有效能损失降低45.74%。经渗透汽化膜预浓缩后,溶液的浓度可进入隔壁塔的适宜分离浓度区间,以充分发挥隔壁塔优势。由于渗透汽化所需能量可由余热等低品位热源提供,在余热充足的煤化工领域中可显著降低有效能损失。对于该过程而言,当渗透汽化膜价格低于438元/m²时,渗透汽化-隔壁塔精馏耦合工艺将会表现出较高的经济性。     

面向空天动力用聚酰亚胺树脂基复合材料介尺度结构与调控

基于面向空天动力用聚酰亚胺树脂基复合材料的背景,分析了复合材料面临的介尺度结构设计与调控的关键科学问题及研究思路。综述了国内外热塑性聚酰亚胺构-效设计、复合材料微/纳复合界面强化以及健康结构动态监测的基础研究,并提出了未来的发展趋势。     

基于过程模拟和随机森林模型的生物质制氢过程因素分析与预测

生物质可以替代化石燃料,减少温室气体排放,是一种有前途的可再生能源。生物质通过化学链气化制备氢气,碳化活化制备活性炭,两条工艺路线耦合可以联产绿色能源氢气和具有高附加值的活性炭,但是原材料选择和工艺参数优化成为规模化生产的主要障碍。在生物质联产氢气和活性炭工艺模型的基础上,建立高性能的随机森林预测模型,并探究生物质组分、工艺参数和过程产物对联产工艺的相对重要性。结果表明：生物质组分中的灰分、碳元素、氢元素的含量以及气体重整温度和水蒸气用量是准确预测氢气浓度和产量的重要影响因素。其中,重整温度、合成气中氢气浓度、水蒸气用量三个影响因素对氢气浓度的影响高达61%,活化剂用量、水蒸气用量两个因素对氢气产量的影响高达63%。此外,基于随机森林模型对生物质制氢过程中的因素进行分析和优化,可以实现氢气浓度达到96.8%(体积)。     

聚酰亚胺气凝胶制备、性能及应用进展

聚酰亚胺气凝胶具有高比表面积、低密度、低热导率等优点,但是存在易吸湿、收缩率大且在制备过程中大量使用有机溶剂以及使用价格昂贵的化学交联剂等问题。本文主要介绍了目前聚酰亚胺气凝胶的制备方法、性能及其应用,重点综述了二酐与二胺缩合反应法、异氰酸酯法、开环易位聚合法。简述了几种方法的制备原理,同时也总结了聚酰亚胺气凝胶在隔热、抗辐射、油水分离、过滤等领域应用的研究进展。最后,对聚酰亚胺气凝胶的制备方法及实际应用进行了总结与评价,提出在今后的研究工作中要以解决易吸湿、收缩率大、探索其他类型交联剂作为重点。并且,立足于目前聚酰亚胺气凝胶及其复合材料的发展趋势,对今后聚酰亚胺气凝胶新的存在形态、新的应用领域进行了展望。