SAW-MIP技术检测DMMP吸附动力学的研究

以声表面波分子印迹(SAW-MIP)技术在不同浓度和温度下对甲基膦酸二甲酯(DMMP)进行了检测,对浓度、温度的影响因素进行了研究,并以理想气体单分子层模型的吸附动力学理论讨论了检测中的吸附过程,得出了相关吸附动力学方程和吸附热等参数.     

基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

烷烃在分子筛孔中吸附和扩散的分子模拟

用巨正则系综蒙特卡罗(grand canonical monte carlo,GCMC)和构型偏倚蒙特卡罗(configurational-bias monte carlo,CB- MC)相结合的模拟方法,研究300 K下,烷烃(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)在ISV、MEL型分子筛上的吸附,饱和吸附量的大小顺序为:甲烷>乙烷>丙烷>丁烷。模拟甲烷-乙烷、乙烷-丙烷混合物在分子筛(ISV、MOR、MEL型)中的吸附分离,结果甲烷-丙烷比乙烷-丙烷混合物更易分离。采用分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟方法,研究甲烷在MEL、MOR分子筛上的扩散系数,分别为2.76-3.86 m~2·s~(-1)、3.14-13.30 m~2·s~(-1),烷烃在分子筛中的扩散与吸附相关,且扩散系数的大小与分子筛的结构有关。模拟所得的有关吸附扩散性质的数据对于化工生产、研发和设计具有指导意义。     

纳米金膜对巯基化合物的吸附特性研究

纳米薄膜由于表面的高活性而具有一些特殊的性能,气敏特性就是最主要的性质之一。纳米金膜在吸附巯基化合物后,金膜的平面电阻会发生相应的变化。实验中,以真空离子溅射镀膜法在不同基材表面溅镀一层约15 nm厚的金薄膜,通过桥式测量电路,研究了金膜吸附丙硫醇挥发气体后,由于平面电阻改变而引起的电流变化的规律和相关的影响因素。实验数据表明:纳米金膜能够对体积分数为20×10-6的硫醇气体产生明显响应。     

苯与乙烯在ZSM-5分子筛内吸附行为的Monte Carlo研究

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了ZSM-5分子筛上苯与乙烯分子的吸附行为。由分子筛内吸附质粒子云分布可知,在200 kPa时,乙烯在分子筛上的吸附量要远远大于苯的吸附量。由吸附相互作用能分布来看,乙烯与分子筛之间相互作用能要高于苯与分子筛之间的相互作用能,这就使苯分子的吸附相对于乙烯分子稳定。相对而言,温度变化对乙烯吸附影响远大于对苯吸附的影响。ZSM-5分子筛上存在着苯和乙烯的竞争吸附,并且吸附分子之间存在相互作用使二者与分子筛之间的相互作用能分布改变。苯与乙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明,在较高温度、较低压力下乙烯的吸附量要小于苯的吸附量。     

生物分子在Ni纳米膜表面吸附的力学特性： 分子动力学模拟

采用COMPASS力场,通过分子动力学模拟,研究了Ni纳米薄膜的弹性模量的尺寸效应,以及生物分子吸附在Ni表面对其力学性能的影响.计算结果表明,随着厚度的增大,吸附强度也在增强;Ni纳米薄膜的弹性模量随着膜厚的减小而减小.氨基酸在Ni表面的吸附能够提高其弹性模量1～2 GPa,并且表明分子的取向是重要的影响因素.     

进程同步原理在乙醇多塔段脱水吸附控制中的应用

介绍了计算机进程同步原理在燃料乙醇多塔段脱水吸附控制中的应用，以及DCS的实现。并取得了理想的控制效果，这一方法还具有普遍的适用性。从实例分析得出的模型系统可广泛应用于多变量逻辑控制系统。     

多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯纳米复合材料薄膜在直流和交流电路中的力-电特性

采用溶液流延法制作了一种多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯(MWCNT/PVDF)薄膜应变片并研究其在直流和交流电路中的力-电特性.结果发现:①应变片可以承受20%的应变而不断裂②在直流电路中应变片具有压阻特性,但是其应变-电阻之间的关系表现出明显的非线性.③在交流电路中,当应变为零时,其介质损耗角正切(tanδ)与测试频率和MWCNT含量有关,但与测试电压无关.④应变不为零时,tanδ随应变的变化而变化,且tanδ变化率和应变呈线性变化关系.MWCNT/PVDF复合材料的这种力-电特性为设计大应变线性柔性传感器件提供了一种很好的方法.     

基于纳米沸石分子筛薄膜的新型气体传感器

研究了一种基于纳米沸石分子筛Ag+ZSM 5的新型气体传感器。该传感器利用纳米沸石分子筛Ag+ZSM 5对丙酮分子有较好的选择性和石英晶体振荡器对微小质量改变的高度灵敏性的特性设计并制作了对丙酮敏感的气体传感器。研究结果发现,采用ZSM 5型分子筛并用Ag+对该分子筛进行修饰可以提高对丙酮气体的响应,而对乙醇的响应较小。对不同浓度的丙酮气体的测试表明:在较低的丙酮气体浓度(0.67μmol/L)下,传感器表现出良好的响应,检测灵敏度较高,可达到44.8Hz/(μmol·L-1)。同时,该传感器具有良好的可逆性、重复性。     

沸石分子筛修饰的QCM类神经毒气传感器

研究了Cu2 -Beta型纳米分子筛对类神经毒剂DMMP有机气体的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了DMMP气体的传感器.研究结果表明,选择Cu2 -Beta纳米分子筛作为敏感膜对DMMP气体的检测灵敏度大大提高,达到14.481 1 Hz/lg(C/ppm).在0.2 ppm DMMP气体浓度下,传感器的响应时间和恢复时间分别为40 s和100 s,响应达到103Hz.同时经过高温和水汽吹扫脱附处理,该传感器表现了较好的重复性.     

基于PVDF膜的QCM对DMMP的气敏特性研究

神经性毒剂是化学战剂的重要分支.为了检测神经性毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP),使用毛细管在压电石英晶体(QCM)的电极上滴涂上不同质量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液,干燥后作为敏感膜.室温下测试QCM对不同浓度的DMMP的响应情况,发现QCM的频率变化与气体浓度有着良好的线性关系.该实验结果表明,PVDF可以作为检测DMMP的很好的敏感材料.     

基于13X型沸石分子筛的类神经毒气传感器

研制了基于13X型分子筛阻抗型气体传感器,探测了神经类毒气沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)。通过交流电压对传感器进行激励,得到其交流阻抗谱的变化,从而实现对不同体积分数DMMP的检测。对0.2×10-6,0.4×10-6和1×10-6DMMP气体分别进行了检测,在1×10-6时(频率为0.01 Hz)电阻的相对变化可达13.2%;同时,分别采用13X型和Cu-β型分子筛作为敏感膜对1×10-6DMMP,100×10-6CO2和饱和蒸汽压下的乙醇气体进行了选择性比较实验。实验表明:基于13X型分子筛膜传感器对DMMP的探测有较好的灵敏度和选择性。     

基于分子筛薄膜探测神经类毒气的传感器研究

采用ZSM-5分子筛材料对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂(DMMP)气体进行了测试。分子筛材料因为具有选择性吸附分子的能力常被用来作为气体敏感材料,但因为其神经类气体极性较强,被吸附后难于解吸附,因此,分子筛材料很少用于检测神经类气体。利用合成的ZSM-5纳米分子筛作为吸附神经类气体DMMP的敏感材料,将其涂布在2个石英晶体微天平(QCM)上进行差频测试,以减小外界的干扰,并提出了用交变电场进行极性分子解吸附的新方法。DMMP气体的探测最小体积分数达到1×10-6,响应时间和解吸附时间分别小于20 s和90 s。     

声表面波气体传感器设计与制作

阐述了声表面波(SAW)甲基膦酸二甲酯(DMMP)气体传感器的设计和制作过程。为提高探测灵敏度和选择性,主要考虑了SAW振荡器的频率稳定性,敏感材料巯基十一酸(MUA)采用了分子自组装成膜方式和Cu2+化学修饰。实验结果显示:在1~100mg/m3的浓度范围内具有好的线性度和21Hz/mg/cm3的灵敏度。     

煤中水含量对瓦斯吸附与解吸特性影响规律研究

为了验证煤中水含量对瓦斯的吸附与解吸特性的影响,分别对煤样在不同平衡压力条件、不同水含量状态下的瓦斯吸附与解吸进行了实验。实验结果表明,煤对瓦斯的吸附能力随着煤中水含量的增加而减小,实际应用中可近似用水含量对煤吸附瓦斯影响系数进行修正;煤中水含量越大,瓦斯的解吸就越慢,残存瓦斯量越大,水充填在煤样空隙中后对瓦斯的吸附和解吸均有一定抑制作用。     

煤粒瓦斯解吸时变规律实验研究

针对目前瓦斯解吸研究采样范围小、解吸模型计算结果与实测数据之间存在误差等问题,采集多个煤矿的煤样进行解吸实验,扩大煤样采集范围;基于搭建的煤粒瓦斯解吸实验平台,采用控制变量法,分析煤粒在不同吸附平衡压力、不同温度、不同粒度下的瓦斯解吸时变规律。得出以下结论:吸附平衡压力越大,瓦斯解吸量越大;粒度越大,解吸量和解吸速度越小,到达阈值粒度后,粒度对解吸量和解吸速度的影响较小;温度越高,解吸量越大;随着时间的增加,瓦斯解吸量逐渐增加,瓦斯解吸速度逐渐减小。对不同地质条件下的煤样进行解吸实验研究,提高了瓦斯解吸模型的适用性,进一步验证了温度、粒度等主控因素对瓦斯解吸规律的影响。     

PC104嵌入式系统在初始解吸瓦斯测量系统中的应用

为了测量初始解吸的瓦斯量,设计了基于PC104嵌入式系统的测量系统。文章重点阐述了初始解吸瓦斯测量系统的软、硬件构成。实验证明:该系统具有稳定性好、可靠性高和维护方便等特点,可用于探索煤样中初始解吸瓦斯的规律、方法和技术。