不同CO2浓度和施氮水平对麦田CO2净通量的影响

为研究不同CO₂浓度和施氮量对麦田CO₂净通量的影响,利用开顶式气室(OTC)组成的CO₂浓度自动调控平台模拟CO₂浓度升高环境.以冬小麦为试验材料,设置CK (对照,环境大气CO₂浓度)、C₁(CO₂浓度比CK增加120 μmol·mol^-1)和C₂(CO₂浓度比CK增加200 μmol·mol^-1)3个CO₂浓度水平;施氮量设置常规施氮量(N₁,25 g·m^-2)和低氮(N₂,15 g·m^-2)2个水平.采用静态箱-高精度气体分析仪观测麦田CO₂净通量.结果表明:各处理的麦田CO₂净通量变化特征一致,均呈先增大后减小的趋势,在拔节期和抽穗期达到峰值.N₁处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-105.8±12.6、-123.1±11.5和-120.2±4.1 kg·hm^-2.N₂处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-82.3±9.2、-95.4±7.6和-96.7±2.8 kg·hm^-2;拔节期C₂处理的CO₂累积量比CK显著增加了31.8%(P=0.024).C₁处理下,拔节期N₁处理的CO₂累积量显著高于N₂处理55.0%(P=0.009);C₂处理下,N₁处理的整个生育期CO₂累积量显著高于N₂处理23.6%(P=0.010).各处理CO₂净通量跟土壤湿度的相关关系均达到显著;N₁处理下,C₁和C₂处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著,N₂处理下,CK和C₁处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著;N₁处理下,C₁处理的CO₂净通量跟空气温度的相关关系达到显著,其余处理未达到显著.本研究表明:在小麦的拔节期和抽穗期,相比于CO₂浓度升高,施氮量对麦田CO₂净通量的影响更为显著;CO₂浓度升高与施氮量对麦田CO₂净通量的影响没有显著的交互作用.     

介质填充材料对低温等离子体分解CO2的研究

低温等离子体内部存在很多高活性粒子可以促进CO₂气体在常温下分解。为了提高CO₂的分解效率,探索CO₂减排的新途径。研究了介质材料（γ-Al₂O₃、石英棉、CaO）加入时,等离子体与CO₂的反应情况及不同填充材料对该反应的影响。研究表明,加入介质填充材料会显著提高CO₂的分解效率,且加入石英棉时对CO₂的分解效率最高;填充材料粒径在250 μm时,CO₂转化率最高。     

CO2强化再生骨料的特性及其对再生混凝土性能的影响

CO₂强化不同品质和粒径再生骨料的特性研究尚不系统和完善。在约20% CO₂浓度和自然环境压力条件下,考虑再生粗骨料（RCA）品质和粒径的影响,试验测试了CO₂强化再生骨料（CRCA）的碳化率、CO₂吸收率、碱度、残留CO₂气体含量、吸水率及CO₂强化再生骨料混凝土（CRAC）的抗压强度和抗氯离子渗透性能。结果表明：CO₂强化再生骨料的碳化率和CO₂吸收率随再生骨料水灰比的增加而增加;CO₂强化显著降低了再生骨料的碱度,且CO₂强化再生骨料粒径越小、水灰比越低,其残留CO₂气体含量越高;CO₂强化显著降低了再生骨料的吸水率,明显提升CO₂强化再生骨料混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。     

基于数值模拟的CO2地质封存项目井筒泄漏风险定量化评价方法

为评估CO₂地质封存场地的CO₂沿井筒泄漏风险，介绍了自主研发的可对CO₂井筒泄漏风险进行定量化评价的数值模拟WellRisk软件，将软件应用于实际CO₂地质封存场地--神华鄂尔多斯CO₂咸水层封存示范工程，定量评估该场地CO₂沿注入井和监测井的泄漏量，并将软件模拟结果与美国能源部开发的NRAP–IAM–CS（The national risk assessment partnership–integrated assessment model–carbon storage）软件模拟结果进行对比，实现了CO₂沿井筒泄漏风险的定量化评价。定义了井筒泄漏系数，即井筒发生泄漏的有效截面积和井筒总截面积的比值，并将井筒泄漏系数作为量化表征井筒固井质量的重要参数。当泄漏系数取值为10^–6时，神华CO₂地质封存场地在1 000 a内的总泄漏量为720 tCO₂，占总注入量的0.24%，小于IPCC的风险阈值1%。因此，泄漏系数为10^–6或更低的井筒是低风险泄漏井，具有良好的固井质量，对应于NRAP–IAM–CS软件中井筒渗透率低于10^–12 m²的情况。泄漏系数为10^–5或更高的井筒是高风险泄漏井，具有较差的固井质量。WellRisk和NRAP–IAM–CS的计算结果均表明，当注入井和监测井的固井质量良好时，神华CO₂地质封存场地基本不存在CO₂泄漏风险。     

含杂质CO2干气密封运行工况点物性参数计算及密封温度场分析

在“碳达峰、碳中和”背景下,二氧化碳（CO₂）捕集利用与封存（carbon capture, utilization and storage,CCUS）技术作为减少CO₂排放的最有效策略已成为世界关注的热点。针对应用于CCUS技术中的离心式压缩机,以螺旋槽干气密封为研究对象,含杂质CO₂为润滑介质,基于EOS–CG（equation of state for combustion gases and combustion gas-like mixtures）模型获得干气密封运行工况范围内含杂质CO₂混合物密度、焓值、声速及焦耳–汤姆逊系数等热力学参数;考虑实际气体效应、黏温压效应、阻塞流效应、离心惯性效应及润滑介质与密封端面间的对流换热,采用有限差分法耦合求解雷诺方程、能量方程及密封环热传导方程,获得含杂质CO₂干气密封压力场、温度场、开启力、泄漏率等稳态性能参数。结果表明：当温度一定时,密度随压力的增大而增大,焓值、焦耳–汤姆逊系数随压力的增大而减小;当压力一定时,密度随温度的增大而减小,焓值随温度的增大而增大,在较低压力区域,声速随温度的增大而增大,焦耳–汤姆逊系数随温度的增大而减小;当密封进口压力为12 MPa、进口温度为380 K、转速为15 000 r/min时,含杂质CO₂干气密封出口压力为1.9 MPa,气膜进出口温差约为23 K,密封环端面内外径温差约为10 K;以转速、进口压力、进口温度为变量时,气膜温度、密封环端面温度随转速、进口温度的增大而增大,随进口压力的增大而减小;开启力随转速、进口压力、进口温度的增大而增大;泄漏率随转速、进口温度的增大而减小,随进口压力的增大而增大。     

超临界CO2增透煤热流固耦合模型与数值模拟

针对中国绝大多数高瓦斯煤层渗透性低以及低渗透煤层强化抽采瓦斯效果不理想的现状,结合超临界CO₂强扩散和溶解增透孔隙介质等独特优点,依据超临界CO₂作用后煤微观孔裂隙的演化特征,得到煤微观孔隙率和渗透率演化方程,根据孔隙率的变化确定损伤变量,考虑体积应力、温度、孔隙压力及超临界CO₂溶解增透作用的影响,建立超临界CO₂作用后煤的热流固耦合力学模型,利用ABAQUS软件提供的场变量子程序,结合PYTHON脚本和子程序二次开发功能,实现低渗透煤层注超临界CO₂增透规律数值模拟。结果显示：超临界CO₂注入后,注气孔周围煤体内体积应力、温度及孔隙压力变化明显,随着距注气孔距离的增加,影响程度逐渐减弱,并趋于稳定;经超临界CO₂作用后,注气孔周围煤体内不断萌生新的孔裂隙,并与原有的孔裂隙相互贯通,随注气时间的延长各级孔裂隙不断向煤体纵深演化发展,煤微观孔隙率较注气前提高了2个数量级;超临界CO₂的致裂增透作用引起煤体不同程度的损伤,距注气孔越近,损伤程度越大,损伤增加越快,注气时间越长,损伤增加的幅度越大;煤微观孔裂隙的有效发育为煤层气的扩散渗流提供了更多的运移通道,使煤体渗透系数较注气前提高了3个数量级。     

Fe2(SO4)3对活性污泥微生物活性的影响

为了解Fe₂(SO₄)₃作为絮凝剂对活性污泥中微生物活性的影响,向活性污泥系统中投加质量浓度为20、40、60、80,100 mg·L-1的Fe₂(SO₄)₃,反应4 h后测定活性污泥的脱氢酶活性、比耗氧速率(R_SOU)、胞外聚合物(EPS)及各组分含量,同时测定系统出水的COD等各项指标．结果表明:Fe₂(SO₄)₃质量浓度在20～60 mg·L-1时对活性污泥的脱氢酶活性、R_SOUEPS及各组分含量影响均不大,此时污水中COD、TP、UV₂₅₄等污染物随Fe₂(SO₄)₃质量浓度增加而有较大幅度去除．Fe₂(SO₄)₃质量浓度为80 mg·L-1时,污泥的脱氢酶活性、R_SOU、总EPS含量均明显下降．当Fe₂(SO₄)₃质量浓度增加到100 mg·L-1时,污泥的脱氢酶活性、R_SOU进一步受到抑制,而总EPS含量则大幅度提升．此时污水中COD、TP、UV₂₅₄等污染物去除率增加幅度变缓,SCOD及NH₃-N去除作用有所下降．     

热处理对CO2电解过程中氮掺杂碳催化剂电化学活性的影响

碳材料KB具有表面积大、导电性能好等优点,常被用于CO_2电解处理过程。通过调整前期热处理与胺化热处理参数,获得不同批次的NKB催化剂材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱分析和拉曼光谱等表征方法,对所制备样品的形貌、结构和组成等进行了分析,最后对4种样品在CO_2电解过程中的催化活性进行了测试。结果表明,温度预处理有利于提升氮掺杂碳KB催化剂的催化活性,且温度与催化活性成正相关趋势。     

中国聚变工程实验堆超临界CO2锂铅包层初步分析

对中国聚变工程实验堆（CFETR）超临界CO₂锂铅包层研究进行了初步分析。根据包层设计准则和目标,介绍了以液态锂铅作为冷却剂的超临界CO₂包层的设计方案,给出了包层核性能及产氚性能分析结果。结果表明,该设计在不考虑窗口损失的情况下可以满足氚增殖率（TBR）大于1的要求。最后,指出了该包层研发的难点和未来方向。     

20#钢在CO2/H2O气液两相塞状流中的腐蚀行为

采用自主设计动态腐蚀实验装置研究20#钢在CO_2/H_2O两相塞状流条件下的腐蚀行为,利用失重法、SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀试样进行腐蚀速率分析、腐蚀形貌观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析.结果表明:随时间的延长腐蚀速率呈先小幅减小、后快速增大、再明显降低的趋势,4h和8h分别达实验条件下的最大值(2.074 6 mm/a)和最小值(1.898 8 mm/a);下管壁腐蚀形貌特征表明随时间延长腐蚀产物膜层由初始阶段疏松团絮状产物+细小针状产物组成含有微裂纹的单层腐蚀产物膜层逐渐转变为双层腐蚀产物膜,外层膜疏松其具有贯穿性裂纹,而内层膜相对致密并随时间延长致密度逐渐提高,EDS分析结果表明内层相对致密膜层的铁含量高于外层膜,属于富铁腐蚀产物,外层相对疏松膜层的碳氧元素含量之和相比内层膜较高;在同时间段上管壁腐蚀产物沿垂直流动方向呈条带状分布,由初始粗大疏松产物颗粒逐渐转变为具有规则排列特征的晶粒;腐蚀产物主要由Fe、C、O三种主要元素组成,主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_3O_4、FeOOH.     

ZSM-5分子筛对C6F12O/CO2混合气体及其过热分解产物吸附性能研究

目前C6F12O环保绝缘介质已在气体开关柜中得到应用,选择合适多孔材料对C6F12O混合气体分解产物吸附处理既能保证开关柜的稳定运行,也可为大力推广C6F12O环保气体开关柜的应用提供安全保障。本文通过气体吸附实验探究ZSM-5分子筛对C6F12O/CO2混合气体模拟过热故障后分解产物的吸附性能以及对两种主要绝缘介质C6F12O、CO2浓度的影响,同时基于分子动力学仿真模拟吸附过程,计算浓度分布函数、径向分布函数、扩散系数等动力学参数理清吸附机理。实验结果表明：模拟过热故障后C6F12O/CO2混合气体的主要分解产物为：C2F6、C3F8、C4F10、C3F6、C3F7H、C5F12和C6F14。ZSM-5分子筛对大部分分解产物都有吸附作用,对C3F8、C4F10、C3F7H三种分解气体吸附性能优异,吸附率均超过80%,对C2F6、C3F6分解气体有一定的吸附能力,但吸附效果不明显,对C5F12、C6F14分解气体基本不吸附。主绝缘介质C6F12O、CO2浓度较高,ZSM-5分子筛对其浓度影响较小,实验后吸附率分别为1.77%和0.25%。理论计算结果表明：ZSM-5分子筛能够很好地抑制动力学直径与自身孔径相当的气体分子（C2F6、C3F8、C4F10、C3F6、C3F7H）,对于体积过小或过大的气体分子（CO2、CF4、C5F12、C6F12O、C6F14）吸附作用不明显。ZSM-5分子筛可用于C6F12O环保绝缘气体开关柜中吸附处理分解产物,以保证设备安全稳定运行。同时,为相关电力防护设备中过滤材料的选择提供了参考。     

低温混合碳四在SO_4~(2-)/TiO_2/HZSM-5催化剂上的芳构化反应

采用浸渍沉淀法制备了SO42-/TiO2/HZSM-5固体酸催化剂。通过对混合碳四在SO42-/TiO2/HZSM-5固体酸催化剂上的低温芳构化反应的研究,考查了二氧化钛的质量分数、硫酸浸渍浓度、硫酸浸渍时间、液固质量比、粘和剂的质量分数、沉淀老化温度和焙烧温度等催化剂的制备条件以及空速对反应的影响。结果表明,粘合剂的质量分数和硫酸浸渍浓度对催化性能有较大影响。粘合剂γ-Al2O3在质量分数为30%时催化性能最好;低的体积空速有利于提高BTX(苯、甲苯、二甲苯)和芳烃的选择性;此外,同ZnNi/HZSM-5催化剂相比,达到相近的BTX和芳烃的收率,SO42-/TiO2/HZSM-5催化剂可使反应温度降低140℃左右。