纳米Fe_3O_4/MnO_2对镉的吸附及其机理研究

通过水热法制备的纳米Fe_3O_4/MnO_2是一种新型重金属吸附剂,利用其吸附含镉溶液的试验结果表明,纳米Fe_3O_4/MnO_2相较于前驱物的吸附效果有很大的改善。当镉浓度为10mg/L时,在相同试验条件下纳米Fe_3O_4、MnO_2、Fe_3O_4/MnO_2对镉的去除效率分别为3.3%、63%和96%。纳米Fe_3O_4/MnO_2吸附剂可通过外界磁场作用进行固液分离,解吸方便,重复利用率高。扫描电镜(SEM)分析显示,相比于纳米Fe_3O_4,纳米Fe_3O_4/MnO_2的粒径明显减小且颗粒增多,接触面积增大;红外光谱分析表明,在包覆MnO_2后纳米Fe_3O_4/MnO_2表面结构及组分发生了改变,生成了新的物相。纳米Fe_3O_4/MnO_2对镉离子的吸附过程符合伪二级动力学方程,R2达到0.999 8。     

基于交换条件数学期望的CO_2最小混相压力预测模型

为了快速准确地确定二氧化碳最小混相压力(minimum miscible pressure,MMP),考虑了油藏温度、原油中的挥发组分(CH_4、N_2)含量、中间组分(C_2~C_4、H_2S、CO_2)含量、重组分(C_5~+)相对分子质量、二氧化碳中N_2、CH_4、H_2S、C_2~C_4含量8个因素对二氧化碳MMP的影响,利用交换条件数学期望(alternating conditional expectation,ACE)方法建立了二氧化碳MMP预测模型。通过对已有二氧化碳MMP实验结果进行统计整理,得到了141组样本数据;选取95组样本数据用于得到ACE预测模型,剩余的46组数据用于检验ACE模型的预测精度。模拟结果表明:ACE预测模型可对纯二氧化碳和含杂质气体二氧化碳MMP进行预测,预测精度高于已有3种经验公式模型。     

CO_2/CH_4在干酪根中竞争吸附规律的分子模拟

选取有机质作为研究对象,构建干酪根模型,采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法和分子动力学方法(MD)研究不同摩尔分数、不同压力下CH_4和CO_2的气体的竞争吸附行为以及吸附引起的干酪根本体形变。结果表明:CH_4和CO_2单组分吸附时吸附量随着压力的增大而增大,CO_2吸附会在较小的压力时达到饱和,两种气体吸附符合Langmuir吸附规律,可以使用Langmuir方程进行拟合;在相同的压力和温度下,CO_2/CH_4吸附选择性会随着CO_2摩尔分数的增大而减小,CO_2更易被干酪根吸附;干酪根与CO_2有较强的相互作用,干酪根中不同的原子对吸附起着不同的作用;低压阶段吸附是引起体积应变的主要原因,高压阶段压力对体积应变发挥明显作用。     

烟气中As_2O_3的氧化脱除试验

以芬顿(Fenton)溶液作为吸收剂,在自制的小型鼓泡反应器内,进行了Fenton氧化法脱除气态As_2O_3的试验,考察了反应温度和模拟烟气成分等因素对烟气中As_2O_3脱除效率的影响。研究结果表明:在H_2O_2浓度为0.2 mol/L、Fe~(2+)浓度为5 mmol/L、Fenton吸收液初始pH值为5.5、反应温度为50℃时,烟气中As_2O_3的脱除效率可达100%。模拟烟气中SO_2和NO质量浓度、O_2和CO_2质量分数等因素对As_2O_3脱除效率影响显著。同时,采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法,对液相离子产物进行了定性与定量检测,得到As_2O_3脱除产物主要为As(V)。     

Y_2O_3/Si界面电学特性研究

为了研究不同退火温度对Y2O3/Si界面电学特性的影响,对Y2O3/Si界面做快速热退火处理。用C-V和I-V方法对Al/Y2O3/Si/Al MOS电容进行电学特性测试。结果表明:界面态密度随着退火温度升高而减小,此外,经400℃退火后,MOS电容有最大的击穿场强(5 MV/cm),这是由于在400℃退火条件下陷阱密度减小,界面特性改善;由于Y2O3的结晶温度低,在500℃下Y2O3结晶,形成漏电路径,导致漏电流增加,击穿场强减小,在600℃时击穿电场仅有1.5MV/cm;由以上结果可以得出,随着退火温度的增加,界面陷阱密度会减小,但高温(>500℃)会使Y2O3结晶,导致漏电流增大,击穿电场减小。     

重塑Q2黄土微观结构研究

对陕西蒲城电厂不同干密度试样的重塑Q₂黄土微观结构进行对比测试,研究了重塑Q₂黄土的微观结构特征。微观结构定性定量分析表明:随干密度增大,重塑Q₂黄土孔隙的大小明显变小,而数量明显增多;微观结构定量参数随干密度的变化呈现较好的线性关系,随干密度增大,Q₂黄土的灰度熵、欧拉数和孔隙的面积比例、圆形度、定向度、分布分维减小;而颗粒的面积比例、圆形度、定向度、分布分维将增大。相对于干密度相同的原状Q₂黄土,重塑Q₂黄土孔隙数目增多,颗粒和孔隙的圆形度增大。     

煤对H_2S、CH_4和N_2的吸附性差异分析

为揭示煤对H_2S、CH_4、N_2的吸附性差异及其原因,在煤对上述3种气体等温吸附平行试验的基础上,从气体沸点、分子直径和分子极性、油相组分等方面研究了煤对H_2S、CH_4、N_2的吸附能力。结果表明,煤对这3种气体吸附能力大小顺序为H_2S>CH_4>N_2,与沸点高低具有一致性,且随范德华力的增大而增大。另外,较多油相组分的存在是较低煤级煤(气煤)对H_2S、CH_4及N_2的最大吸附量相对较高煤级煤(瘦煤、无烟煤)小的原因。     

CO_2-原油体系黏度测定与预测

为研究K油田57025井CO_2-原油体系黏度变化的特点,采用CO_2-原油室内混溶实验的方法测试不同压力、温度和CO_2摩尔分数下的混合流体黏度。结果表明:原油黏度随压力的减小而增大,且35℃时黏度对压力变化敏感;随CO_2摩尔分数的增大而减小,且黏度的降幅也减小;随温度的升高而减小,且黏度的降幅也减小。现有黏度计算模型计算过程复杂,不能直接反映实验变量对原油黏度的影响,为预测该CO_2-原油体系黏度,通过结合吴光焕黏度计算模型和Briggs模型得到适合该体系的黏度计算模型。与现有模型相比,该模型能准确预测黏度与温度、压力和CO_2摩尔分数之间的相关关系,计算方便、精度高,平均误差只有6.73%,可用于该CO_2-原油体系黏度的计算。     

二氧化碳在地层水中的溶解度测定及预测模型

考察H_2S、CO_2等酸性气体在液体介质中的溶解度对同区块不同井或同井不同井段油套管腐蚀、开裂及氢脆等环境断裂情况的影响,基于模拟油气井环境下CO_2溶解度的测试装置,开展CO_2在不同温度、压力及矿化度下的溶解度试验,采用灰色关联度法从温度、压力及矿化度3个方面对CO_2溶解度进行敏感性分析,得到CO_2溶解度与温度、压力及矿化度之间的相关性,基于试验数据及改进的P-R状态方程,采用逸度系数模型与混合规则相结合的方法,拟合分析预测结果与模型中二元交互作用参数之间的相关性,得到二元交互作用参数,修正完善CO_2在地层水中溶解度的预测模型,计算CO_2-地层水体系在实验温度(303.15～363.15 K)、压力(5～30 MPa)及矿化度(0～0.7 mol/kg)条件下的相平衡数据。结果表明:CO_2溶解度随压力变化存在转变压力(本文实验条件下的转变压力为15 MPa),在转变压力以下,CO_2溶解度随压力增加更快;温度为CO_2溶解度的主控因素,压力次之,矿化度最小;CO_2溶解过程受温度、压力及矿化度3种因素的混合控制,其溶解度变化趋势主要依赖于CO_2气体分子在水溶液中的溶解速度和逃逸速度;优化的预测模型是准确、可靠的。     

熔融铝酸钙促凝剂的水化

为了阐明熔融铝酸钙促凝剂的促凝作用,研究了不同CaO/Al_2O_3摩尔比和掺不同微组分的该种促凝剂的水化活性与促凝特性间的关系,并与结晶铝酸钙进行了对照实验。有关研究结果如下:a)熔融铝酸钙能在CaO/Al_2O_3摩尔比高达2.5的条件下形成,这种非晶态铝酸钙结构中的Al_2O_3为γ型,而结晶铝酸钙中则含有α型Al_2O_3。通过熔融热估算,熔融铝酸钙潜在的水化活性比结晶铝酸钙高。并且其熔融热将随诸如BaO这样的微组分加入而增大。b)当适量Na_2Al_2O_3、Al(OH)_3、CaO、Na_2CO_3和CaSO_4等加入铝酸钙并与水泥浆体混合,仅7％的促凝剂就能使浆体在加水30秒后迅速凝结,其中促凝作用最强的是在含有BaO的熔融铝酸钙时。c)根据水化特性结果,可以明确铝酸钙促凝剂的促凝作用在钙矾石和单硫盐共存且由单硫型水化硫铝酸钙逐渐转化为钙矾石的情况下比促凝剂加入后立即全部生成钙矾石更强。     

一种考虑流体状态方程的土体CFD-DEM耦合数值方法

在离散元（DEM）商业软件PFC^2D的基础上,通过将描述流体体变-压力非线性关系的Tait状态方程（EOS）引入计算流体动力学（CFD）,建立模拟弱可压缩流体的CFD-DEM耦合计算模块。首先,推导CFD-DEM的控制方程：包括流体-颗粒相互作用力方程、流体运动方程、Tait状态方程和颗粒运动方程。接着,通过PFC^2D自定义FISH语言和C++语言将离散化的CFD-DEM控制方程嵌入商业软件PFC^2D中。最后,通过单颗粒水下自由沉降运动和一维单面排水固结试验的模拟验证该耦合模块的可行性。模拟结果表明单颗粒自由沉降速度和Stokes理论解接近,一维单面排水固结试验中孔压消散和固结度随着无因次时间因数T_v的变化均与太沙基固结理论符合较好。从而使得用离散元法全耦合分析土体不排水条件下的力学特性成为可能。     

气相法原位合成氧化铁/黄铁矿材料及其光电性能

通过水热法在Ti基底上制备氧化铁的前驱物FeOOH,将长有FeOOH的钛片与硫代硫酸钠放入石英坩埚内,以Ar气作为载气,利用硫代硫酸钠在高温分解得到气相硫单质参与化合反应,然后通过控制煅烧温度,制备氧化铁纳米棒阵列与黄铁矿的原位复合产物。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和拉曼光谱对复合产物的晶型、形貌、成分、物相等进行分析,以电化学工作站测试Fe_2O_3/FeS_2复合材料的线性扫描伏安曲线、光电流-时间曲线、交流阻抗谱曲线和莫特-肖特基曲线。结果表明,黄铁矿在Fe_2O_3纳米棒表面均匀生成,样品在500℃热处理下具有优异的光电化学性能,其光电流密度可以从0.32 mA/cm~2提高到3.68 mA/cm~2。     

PAG润滑油对超临界CO_2换热性能影响的研究

综述了润滑油在气冷器中对超临界CO_2换热特性影响的国内外研究现状,进行了润滑油对超临界CO_2换热性能影响的实验研究,以实验装置为物理原型建立了换热模型,编写了模拟程序,并根据实验得到的结果验证了模拟程序,模拟得出:随着CO_2压力增大,油膜增厚,换热系数反而也增大;随着CO_2质量流量增大,局部换热系数增大。可通过在管道内促进形成无源扰动、管道中设置扰流原件,设计气冷器时适当缩小后半段CO_2换热管管径等方法强化换热。     

镁还原渣泡沫玻璃的制备及性能

以镁还原渣、玻璃粉为主要原料,(NaPO_3)6为助熔剂,Na_2B_4O_7·10H_2O为稳泡剂,CaCO_3为发泡剂,采用烧结法制备镁还原渣泡沫玻璃,研究了镁还原渣掺量对泡沫玻璃的物相组成、密度、气孔率、力学性能等的影响,结果表明:镁还原渣制备的泡沫玻璃,主要晶相为CaSiO_3,还有少量Ca_2SiO_4。当镁还原渣掺量为35%,在1000℃下烧结30 min时,制得的镁还原渣泡沫玻璃性能较好,气孔分布均匀,表观密度682 kg/m~3,孔隙率59.78%,吸水率0.66%,抗压强度10.23 MPa。     

SDS和THF对水合物法捕集模拟烟气中CO_2的影响

采用搅拌式反应釜水合物生成实验装置研究动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂四氢呋喃(THF)对水合物法捕集CO_2的影响,用摩尔分数为25%的CO_2和75%的N_2混合气模拟烟气,分别探究不同浓度的SDS和THF对分离效果的影响;在此基础上,研究了不同初始压力、反应温度对分离效果的影响。结果表明,SDS和THF的存在都能提高CO_2回收率,但同时会降低分离因子。设定初始温度为3.5℃,初始压力为9.2 MPa时,加入质量分数为0.01%的SDS溶液后,CO_2回收率较纯水中增大了4.3%,分离因子较纯水中降低了44.8%;设定初始温度为6.5℃,初始压力为3.7 MPa时,加入摩尔分数为0.5%的THF溶液后,CO_2回收率较纯水中增大了30.4%,分离因子较纯水中降低了72.8%。在实验条件下,适宜的SDS质量分数为0.01%～0.05%,THF摩尔分数为0.5%～2%,初始压力的增加可以有效缩短水合反应的诱导时间,增大储气密度、CO_2回收率和分离因子,降低温度能有效提高分离效果。     

高Fe_2O_3含量对铁尾矿陶粒物相和力学性能的影响

通过对陶粒化学组分、性能指标和微观结构的研究表明:铁尾矿中Fe_2O_3可以降低陶粒烧结温度,促进晶相形成,但当Fe_2O_3超过一定阙值,Al_2O_3/SiO_2和RO含量决定了陶粒中莫来石和辉石相的形成,对陶粒结构强度有着重要影响。差热分析表明,强度更高的陶粒中,不同晶相的形成发生在1140℃,属于放热反应。同时Fe_2O_3会被C还原产生气体,促进陶粒孔隙的形成,但是1160℃会使陶粒内部液相增多,填充在孔隙间成为封闭孔,使得陶粒强度更高、堆积密度更小。以陕南铁尾矿烧结最佳的烧结温度为1160℃,原材料配比为:m(铁尾矿)∶m(膨润土)∶m(铝矾土)=70∶20∶10,堆积密度为832 kg/m~3,筒压强度为8.04 MPa。符合GB/T17431.1—2010对900级陶粒的要求。     

铺层方式对碳纤维/环氧材料性能的影响

采用氧指数测试仪、垂直/水平燃烧测试仪、锥形量热仪,对不同铺层方式(厚度和角度)碳纤维/环氧复合材料的火灾蔓延特性及烟气特性进行研究。结果表明,铺层厚度增加,材料的氧指数增大,垂直/水平燃烧速率降低,CO/CO_2达到产生速率峰值的时间均缩短,材料产烟速率峰值减小,且达到峰值所需时间延后,总烟释放量增加,且烟气释放过程持续时间更长。铺层角度对材料的氧指数、产烟速率及CO/CO_2相关参数影响作用不明显。铺层方向[0°/90°]与火灾蔓延方向相同时,垂直/水平燃烧速度更大。铺层方向[±45°]与火焰蔓延方向不同时,可导致结构完整性、力学性能丧失,利于底层烟气的释放,使总烟释放量增加。     

CO_2乳液的界面特性对其渗流特征的影响

CO_2乳液在驱油过程中能够有效控制CO_2流度,大幅改善CO_2驱油效果,提高采收率。选择AOT作为CO_2乳液用表面活性剂,通过TRACKER-H界面流变仪测定AOT水溶液与CO_2体系在不同温度压力条件下的界面特性,通过岩心实验测定不同温度压力条件下CO_2乳液的封堵和调剖分流效果。结果表明:随着压力的增大,CO_2乳液界面张力随之降低,界面黏弹性随之增大;随着温度的增加,CO_2乳液界面张力增加,界面黏弹性降低;温度越高越不利于乳液的封堵,压力越高越有利于乳液的封堵,这与体系界面特性研究所得的结果相对应,说明CO_2乳液的封堵效果与其界面特性有关;温度和压力通过影响CO_2乳液的界面特性从而影响其渗流特征,CO_2乳液的强度越高、体系界面张力越低、界面黏弹性越好,其分流效果也会越明显。     

浅层油藏稠油热水/CO_2驱油效率实验模拟研究

新疆油田九_6区齐古组浅层稠油油藏已进入蒸汽开采中后期,油藏开采经历了蒸汽吞吐、加密调整、蒸汽驱过程,采出程度为37%。现阶段单一蒸汽驱效果明显下降,地层亏空严重,蒸汽热利用效率低,吸汽不均,波及程度差异大,油水流度比大,采收率低。热水复合CO_2驱油充分利用热水热效应和发挥CO_2溶解降黏等作用,是提高原油采收率的有效方法。因此,针对九_6区稠油开展不同混合方式热水/CO_2驱油模拟实验,分别研究了纯热水驱、热水与CO_2混注、热水与CO_2段塞的驱油效率。结果表明,纯热水驱累积驱油效率为49.19%,热水/CO_2混注累积驱油效率最大为71.25%,段塞驱累积驱油效率高达85.96%。同时,分析了驱出原油及岩心残余油组分变化。     

橡胶-粉土轻质混合土击实及动变形特性研究

将废弃橡胶轮胎颗粒与粉土混合制成轻质混合土,并对其进行击实试验和动三轴试验,基于Davidenkov方程建立了混合土的动弹性模量比-应变本构方程,同时根据经验关系建立了混合土的阻尼比-应变本构方程.结果表明:掺入橡胶颗粒显著减小了橡胶-粉土轻质混合土的最大干密度和最优含水率;当围压相同时,橡胶颗粒掺量越高,混合土的最大动弹性模量越低,动弹性模量比衰减越快;掺入橡胶颗粒显著增大了粉土的阻尼比,当围压相同时,橡胶颗粒掺量越高,混合土的阻尼比越大.