基于FGCN的针铁矿沉铁过程建模

针铁矿沉铁过程是由多个连续反应器级联,并且包含氧化反应、还原反应以及中和反应等一系列复杂化学反应的复杂过程,具有强非线性、不确定性的特点,难以建立精确的数学模型。提出一种基于模糊灰色认知网络(fuzzy gray cognitive network,FGCN)的针铁矿沉铁过程的建模方法。根据专家经验和历史数据,建立针铁矿沉铁系统的模糊灰色认知网络模型,利用带终端约束的非线性Hebbian学习算法(nonlinear Hebbian learning,NHL)对权值进行学习。在不同程度的不确定性环境下对系统进行分析,结果表明模糊灰色认知网络能够在不确定性高的环境下对复杂工业系统进行有效模拟,收敛到一个灰度为零或者灰度很小的灰数平衡点,利用白化函数得到一个准确的控制输出。     

剪切强化针铁矿沉铁过程晶体生长规律研究

采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子发射光谱法(ICP)等分析方法,考察了ZnSO4-FeSO4体系下剪切强化针铁矿法除铁,在均相成核、异相成核过程中针铁矿渣的晶型结构、微观形貌、元素赋存的变化规律,并于真实溶液中验证剪切强化针铁矿法除铁的规律性。结果表明,剪切强化均相成核,沉铁渣初期无明显的针铁矿晶体特征,均为类圆球状的无定形晶核,渣中铁品位、锌含量波动大,分别由前期43.13wt%和4.57wt%增至57.76wt%和6.12wt%。模拟溶液中,异相成核初期以晶种的二次长大的方式为主,有效避免大量无定形相产生,相比均相成核晶体尺寸更大、结晶度更高,且最终沉铁渣铁品位为58.65wt%,锌含量为5.60wt%。相比模拟溶液,性质复杂的真实溶液针铁矿晶体生长发育更难控制,但能确保以针铁矿晶体析出,且沉铁渣中铁、锌含量分别控制在57.63wt%和5.90wt%。采用工业氧化锌烟尘作为中和剂,得到最终的沉铁渣含铁52.59wt%、含锌6.93wt%。本研究为针铁矿法在工业中的应用与成核方式的选择进一步提供了理论依据。     

基于参数自整定模糊控制器的沉铁过程pH值稳定控制

针对沉铁过程存在的非线性、强耦合导致溶液pH值难以稳定控制的问题,分析了沉铁过程的工艺及其反应动力学机理。研究了锌焙砂添加量与pH值之间的关系,并根据工艺对pH值的要求,计算沉铁过程所需添加的焙砂量。在此基础上,采用参数自整定模糊控制器对锌焙砂添加量进行补偿调节,从而实现pH值的稳定控制。仿真结果表明：所提出的参数自整定模糊控制器效果良好,为沉铁过程pH值的稳定控制提供了一种切实可行的方法。     

多反应器级联的沉铁过程pH优化控制

针对沉铁过程多反应器级联、离子浓度检测滞后及工况变化频繁导致pH优化控制困难的问题,提出了一种基于多反应器级联的沉铁过程pH优化控制方法。该方法基于入口工况划分与氧气变化量预设定各个级联反应器的pH,并针对影响焙砂添加量的两个主要因素：pH和亚铁离子浓度,建立了基于沉铁过程化学反应机理和物料平衡的焙砂添加量模型;考虑到沉铁过程机理复杂及离子浓度检测滞后影响焙砂的准确添加,引入了氧化还原电位（oxidation-reduction potential,ORP）,并提出一种基于ORP和pH变化量的焙砂模糊修正模型。仿真结果证明了该方法的有效性,为针铁矿法沉铁过程的稳定运行创造了条件。     

基于针铁矿类芬顿氧化工艺的研究进展

类芬顿是目前污水处理技术中最热门的研究课题之一,归纳了针铁矿催化剂在非均相芬顿上的6种反应强化法,同时整理了针铁矿的性质特点和掺杂强化方式,阐述了不同催化法及其强化类型在污水处理中的研究现状,最后分析了该课题各方法存在的问题和需要注意的技术特点,以及提出了对其未来发展的建议。     

针铁矿促进剩余污泥厌氧消化中的脱氮除碳

剩余污泥厌氧消化因其较低的能源转化率使其发展有所受限,且污泥中高浓度有机质也会影响脱氮效果。理论上,在含铁(Ⅲ)（氢）氧化物的厌氧消化系统中,微生物能通过异化铁还原去除有机物和氨氮（Feammox）,但两者同步去除还有待验证。因此本研究通过向污泥厌氧消化系统中添加针铁矿,探究铁(Ⅲ)（氢）氧化物对同步脱氮除碳的影响。结果显示,随着针铁矿添加量的增加,反应器中有机物浓度逐渐减少。当添加50mmol/L针铁矿时,甲烷累积产量达到695.1mL,相较于没有添加针铁矿的厌氧系统提升了30.3%;TS/VS去除率也提升了21.1%/33.8%,说明针铁矿可有效促进污泥减量化。添加针铁矿的反应器中总氮去除率也有一定提升,当针铁矿添加50mmol/L时,去除率达到21.0%。以上结果表明,添加针铁矿可以在污泥厌氧消化中起到同时脱氮除碳的效果。     

基于DSP的pH过程FNNC-PI控制器研究

提出一种模糊神经网络控制与传统PI相结合的控制方法,即pH过程的FNNC PI控制方案,将模糊控制具有的较强逻辑推理功能、神经网络的自学习能力以及传统PI控制的优点融为一体,能很好地处理pH过程的非线性和滞后性,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。为了满足控制运算实时性的要求,采用TMS320VC33高速数字信号处理器(DSP)作为控制与运算单元,成功地完成了模糊神经网络控制器的DSP实现。     

缺失数据下基于EM算法的非线性过程建模

线性时变参数系统(LPV)将多阶段、非线性的过程建模转化为线性多模型的辨识问题,近年来得到了极大关注。考虑缺失数据下LPV系统的离线建模问题,首先引入一个二进制变量表征输出样本缺失状态,选取过程关键变量作为调度变量,确定主要工况点;然后围绕不同工况点建立局部子模型,将输出缺失部分和采样数据的模型归属当作隐藏变量,利用EM算法进行参数估计,再采用高斯权重函数融合各子模型。最后分别针对典型二阶过程和连续搅拌反应釜(CSTR),运用提出的多模型和算法进行仿真实验,表明有效性。     

基于EM算法的青霉素发酵过程多阶段融合建模

青霉素发酵过程具有明显的阶段特征,该特征从一些关键操作变量信息中能够得到反映.本文从反应过程的多个操作变量中,选取关键过程变量--冷水流加速率作为调度变量,并采用模糊C均值聚类算法对其进行分类,各聚类中心作为青霉素发酵过程的主要工况点;基于EM算法围绕不同工况点建立局部子模型,最后根据采样数据阶段特征的后验分布将各子模型融合.基于此方法采用Pensim仿真平台数据,能够辨识数据的阶段特征,并建立青霉素发酵过程的融合模型.仿真结果表明该模型具有较高的拟合精度,能对该发酵过程的主导变量进行比较精确的预测.     

基于深度残差网络的化工过程故障诊断

本工作提出了一种基于深度残差网络(DRN)的化工过程故障诊断方法,可从大量化工过程运行数据中自动提取故障特征。模型采用快捷连接缓解传统深度神经网络训练困难的问题,且使用批归一化(BN)方法,可有效缓解梯度消失/爆炸的问题。以田纳西?伊斯曼(TE)过程为实验对象对所提方法进行诊断性能评价实验,并与以往的基于传统深度学习模型的TE过程故障诊断方法进行对比,进一步探究了模型层数、BN技术和残差结构对故障诊断率的影响,最后,通过t分布随机邻域嵌入(t-SNE)方法对网络部分层的输出进行可视化。结果表明,模型对21种工况取得了94%的平均故障诊断率和0.30%的平均假阳率,表现出更加卓越的诊断性能。输出层的二维散点图显示了清晰的聚类,表明所提出的DRN模型能够对故障进行准确诊断。     

晶析辅助化学沉淀法处理高浓度氨氮废水

在化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的基础上,选择活化后的黏土、沸石和粉煤灰作为晶种投加到反应器中,然后从氨氮的去除率、生成晶体的粒型、粒径和组成4个方面分析不同晶种的影响。从而得出结论:投加晶种可明显提高氨氮的去除率,但对形成大粒径晶体的影响不大。     

沉淀法制备纳米氧化铁的研究进展

概述了沉淀法制备纳米氧化铁的研究进展。介绍了沉淀法制备纳米氧化铁的不同具体方法，主要包括共沉淀法、化学沉淀法、氧化沉淀法、均相沉淀法、均匀沉淀法、水解沉淀法、直接沉淀法、还原沉淀法、超声沉淀法、交流电沉淀法、络合物分解法和酶诱发均匀沉淀法等。分析了各种沉淀法的制备原理、特点、应用及最新研究进展，并对沉淀法制备纳米氧化铁的研究方向进行了展望。     

Enhanced mechanical and thermal properties of AlN ceramics via a chemical precipitation process

A uniform dispersion of sintering additives is crucial to improve the thermal and mechanical properties of AlN ceramics. In this study, the Y₂O₃-coated AlN composite powder was successfully prepared by the chemical precipitation (CP) process, thereby improving the homogenization of Y₂O₃ in AlN green compacts. The precipitation coating behavior of Y₂O₃ precursor was investigated by FTIR and TG-DSC, and the corresponding reaction equation was proposed. The results of TEM, XRD, and XPS for the CP processed AlN powder indicated that a uniform amorphous Y₂O₃ layer was fully wrapped on the surface of AlN powder. The microstructures and phases of the sintered AlN samples prepared via the CP and conventional ball-milling (BM) processes, respectively, were compared. The CP process can result in decreasing oxygen content in AlN grains, facilitating the formation of the desirable isolated second phases, and strengthening the grain and grain boundary of AlN ceramic. As a result, the thermal conductivity, bending strength and fracture toughness of the CP processed AlN ceramic are 9.43%, 10.56%, and 18.50% higher than those of the BM processed sample, respectively, illustrating the CP process is a pretty effective way to simultaneously improve the thermal and mechanical properties of AlN ceramics.     

沉淀法制备纳米白炭黑工艺参数的控制

在沉淀法制备纳米白炭黑的实验过程中,调整酸的质量分数、反应体系的温度、pH值、原料参数等,同时严格控制陈化时间、酸滴加速度等合成条件,优化制备工艺参数,得到粒径小、品质好的纳米白炭黑。利用X-ray衍射仅和扫描电镜分析研究了白炭黑的结构。     

Particle distribution model of gibbsite precipitation process in alumina production

The precipitation is a process involving complicated crystallization and mass transfer. As a key step in the Bayer process in alumina production, it has great influences on both outputs and quality of alumina products. Thus laboratory experiments, industrial tests and numerical simulations have been carried out to study the precipitation. Based on the dynamics law and particle population balance, a combined model is developed with MATLAB/Simulink to study the process of crystal nucleation, growth and agglomeration, the model also take the variation characteristics of the particle size of the MSMPR (mixed-suspension, mixed product removal) gibbsite precipitation process into account. The particle size distribution is predicted through the method of moments at different conditions. The deviation between the model prediction and the test data is less than 9%, which is within the acceptable accuracy range for the process control.     

化学沉淀法脱除焦化废水中氨氮的研究

采用化学沉淀法处理高浓度氨氮废水,研究了药剂配比、pH值等因素对氨氮去除率的影响。在适当的条件下,可得到纯净的MAP晶体,氨氮的去除率可达98%。在温度为100℃、加热3h将MAP分解后,分解物重复用于脱除废水中的氨氮,氨氮的去除率可达93%,既可大幅度降低药品成本,又可回收废水中的氨。     

中和水解法制备铁锈红的研究

采用中和水解法制备铁锈红前驱体,温度85℃左右,反应终点pH值控制在3.5左右,深度沉铁以及保温热滤效果良好;铁锈红前躯体在800℃下煅烧20~60 m in,可以制得合格的铁锈红产品。     

PTA生产中铁离子对氧化反应的影响

研究了精对苯二甲酸 (PTA)生产中铁离子对氧化反应的影响。结果表明 :铁离子的存在降低了氧化反应体系中Co3+和无机溴的浓度 ,氧化反应能力变弱 ,反应副产物增加 ,PTA收率降低 ,而且会加快设备腐蚀 ,必须严格控制。