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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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^-<...     

[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。     

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。     

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...     

铵盐体系电解锰渣中石膏的转变规律

电解锰渣已成为阻碍电解锰行业发展的瓶颈,其中锰渣含有的大量石膏是限制其资源化利用的关键。针对锰渣中石膏浸出问题,本文研究了NH₄HCO₃和NH₄Cl用量、浸出初始pH、浸出时间、浸出温度对锰渣中石膏转变规律的影响。研究结果表明,当锰渣与NH₄HCO₃和NH₄Cl之间的质量比为20∶8∶1.5、固液比为1∶5、浸出初始pH为7.5、浸出温度为70℃、浸出时间为120min时,石膏的浸出率达到90.0%;浸出锰渣主要物相含有CaCO₃、SiO₂、Ca₂Mn₂(OH)₄Si₄O₁₁·2H₂O、Mg_5.0Al₆Fe₄Si_2.5Al_1.5O₁₀(OH)₈以及KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂等,其中浸出锰渣中MnO含量由未浸出前的7.45%提高到14.71%。转变规律表明,NH₄HCO₃与锰渣中的石膏反应转变成(NH₄)₂SO₄和CaCO₃,而NH₄Cl作为盐试剂可进一步促进石膏的溶解,从而提高石膏的浸出率。     

液相共存成分对双极膜电解吸氨法脱碳富液的影响

考察了烟气中SO₂、NO_x和CO₂与NH₃·H₂O的反应机理以及双极膜电解吸的机理,对本文自制实验系统的操作工况进行了进一步的调整,探究了氨法脱碳吸收富液双极膜电解吸的一般规律,研究了模拟解吸液解吸过程中主要液相共存成分,如(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NaCl和NH₄Cl对CO₂双极膜电解吸的影响。研究表明,液相共存成分种类、质量分数、pH、表面张力等对CO₂的双极膜电解吸均能产生一定影响。少量NaCl、NH₄Cl和(NH₄ )₂SO₄成分的共存对吸收富液的电解吸是有利的,且对电解吸的影响程度为NaCl> NH₄Cl> (NH₄)₂SO₄;吸收富液中应该极力避免(NH₄)₂SO₃成分的存在;NH₄NO₃成分的共存对脱碳富液电解吸的影响不大。因此,在碳捕集前应对烟气中的杂质成分进行脱除,减少其对解吸液理化特性以及双极膜电解吸的影响。     

基于细胞元素的二形栅藻廉价培养基的改进

根据微藻细胞营养元素含量对BG11培养基重新设计,改良培养基中主要营养盐浓度为（mg/L）:KH₂PO₄ 32,MgSO₄·7H₂O 32,（NH₄）₂SO₄ 22.4,CaCl₂·7H₂O 8,FeSO₄ 2.6.培养实验结果显示,改良培养基和BG11培养基中二形栅藻的初始生长状态几乎相同,最终油脂产量分别为0.407和0.403 g/L,改良培养基的培养成本为BG11培养基的33%⁵0%.     

SCR反应过程中NO/NH3在γ-Al2O3表面吸附特性

采用密度泛函理论（DFT）方法研究了NO和NH₃在完整和有缺陷的γ-Al₂O₃（110）表面吸附与SCR（选择催化还原）反应特性。研究表明,NO在完整的（110）表面的吸附作用较弱,而NH₃分子的吸附作用较强,NH₃分子在Al原子顶位可形成稳定吸附。反应路径研究结果表明完整的（110）表面上SCR反应的决速步为-NH₂NO基团的分解,反应的最大能垒为235.75 kJ·mol^-1。对于产生氧空穴的有缺陷（110）表面,NO和NH₃均可稳定吸附,NH₃在吸附过程中可直接裂解成NH₂和H。另外,SCR反应在有缺陷（110）表面的最大能垒明显较低,说明氧空穴的存在促进了SCR脱硝反应的进行。     

SCR脱硝中催化剂表面NH4HSO4生成及分解的原位红外研究

采用工业用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,基于傅里叶原位红外光谱(in situ FT-IR)技术考察了SCR脱硝过程中催化剂表面NH₄HSO₄的生成与分解特性。结果表明:在V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂表面ABS的生成可由催化剂V═O基团上Lewis酸上配位吸附活化态的NH₃在O₂环境中与SO₂反应生成,也可由SO₂与催化剂表面反应生成的吸附态金属硫酸盐中间物VOSO₄与气态NH₃直接反应生成;NO能通过与NH₄HSO₄中的NH₄⁺直接反应来降低NH₄HSO₄降解的温度窗口,促进其在催化剂表面的分解行为,NO的脱除与NH₄HSO₄的生成是相互抑制关系;NH₄HSO₄本身的负载量影响其分解与挥发行为。