纳米金刚石及其衍生物在烃类转化中的研究进展

纳米金刚石具有弯曲、富缺陷的sp²/sp³界面结构,在烃类转化反应中展现出传统金属/金属氧化物所不具备的优异性能,无论是作为催化剂,还是作为催化剂载体,均表现出明显的优势。简要介绍了纳米金刚石的制备方法、表面性质和调控手段,重点介绍了该材料及其衍生物作为催化剂或催化剂载体在丙烷、丁烷、乙苯直接脱氢和氧化脱氢及炔烃选择加氢等重要烃类转化反应中的应用情况,简要阐述了纳米金刚石材料用于催化领域存在的不足,并展望了它的应用前景。     

复杂光照条件下的高精度三维成像技术

现代工业零部件的加工已经实现了无需二维标注图纸,由计算机辅助设计3D模型直接输入数控系统加工。加工工艺的进步给工件测量和质量评价方法带来了新挑战,通过获取零部件的高精度稠密三维点云的“靠模”质量评价方法得到了重视,特别是对于结构复杂的零部件。然而,高精度复杂结构的零部件三维测量遇到两个难题：1）金属零部件加工后表面光洁度很高,主动投射的条纹光束会引起金属表面的强烈反光致盲或者复杂结构引起的投射光多次反光混叠;2）复合材料的半透明会引起投射光的次表面散射。这些因素都会导致测量失效。现有结构光主动视觉三维重构技术无法解决上述难题。针对复杂型面免喷涂三维重构问题,建立基于单像素成像方法的复杂光照分离模型,实现直接光与复杂光照分离。为了解决单像素成像方法效率低、速度慢、难以满足工业现场测量需求的问题,提出一种基于局部区域延拓的并行单像素成像方法。实验结果表明,并行单像素成像方法能够很好地实现工业测量现场多次反光与次表面散射光干扰条件下的三维重构。     

基于组合权重-集对分析理论的城市湖泊水质评价模型——以玄武湖为例

全面准确地进行水质评价是城市湖泊有效治理的前提。研究基于组合权重-集对分析理论,以溶解氧(DO)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)、总氮(TN)为评价指标,利用综合层次分析法和熵权法确定指标权重,选择六元联系数,建立了适用于玄武湖的水质评价模型。结果表明,玄武湖的水质尚未完全达到Ⅳ类水标准,与传统评价方法(单因子评价法、主成分分析法)相比,采用基于组合权重-集对分析理论的城市湖泊水质模型开展评价工作时,可通过主客观相结合的方法综合考虑多种指标,且能对同一片湖区不同区域的同一等级水质的进一步发展趋势进行分析,从而完成更为全面细致的水质评价工作,为后续城市湖泊分区治理提供更为可靠的依据。     

UCT/高密度沉淀池/活性砂滤池工艺用于城镇污水厂

河北省白沟第二污水处理厂处理规模为3.5×10⁴ m³/d,原水为市政污水和少量工业废水(比例3∶1),出水执行《大清河流域水污染物排放标准》(DB 13/2795—2018)中的重点控制区标准。通过对进出水水质进行对比分析,确定COD、BOD₅、TN和TP为本项目的重点控制指标。针对本项目脱氮除磷要求较高的特点,二级生物处理工艺选用UCT,通过往缺氧池投加碳源和改变传统A²O的回流方式,最大程度地发挥生物脱氮除磷效果,降低深度处理中化学除磷药剂投加量。深度处理工艺选用技术成熟的高密度沉淀池,以进一步去除污水中的COD和TP。运行结果显示,各项出水指标均稳定达标。     

磷酸盐废渣水蒸气热解处理研究

磷铝分子筛制备过程中产生含有机模板剂及磷酸盐的废水,在废水中加入调节助剂进行蒸发浓缩可回收有机胺,但同时产生大量磷酸盐废渣。为去除磷酸盐废渣中残留的有机模板剂以实现磷酸盐的资源化利用,采用水蒸气热解法对磷酸盐废渣进行深度处理,详细考察了助剂种类、水蒸气热解温度和水蒸气用量等条件的影响。结果表明,以氧化钙为调节助剂蒸发浓缩产生的磷酸盐废渣,经水蒸气热解处理后可得到符合GB/T20412-2021《钙镁磷肥》肥料标准的资源化产品。在水蒸气与磷酸盐废渣质量比为30:100,于400℃水蒸气热解处理2 h后得到的固体产物中有机模板剂可完全去除,处理后废渣中的总有机碳≤0.5%（质量分数）,有效磷≥30%。     

人工湿地对长江水源新污染物的去除效果

新污染物风险控制是环境科学和饮用水安全保障领域的前沿热点。论文开展了人工生态湿地对长江水源常规水质指标和抗生素、全氟化合物新污染物去除效果的中试研究。结果表明：人工湿地对TN、TP、NO^-₃-N和藻类平均去除率为46.6%、52.8%、>81.2%和46.1%。对抗生素的整体去除率为32.0%,林可霉素、磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素在湿地中难去除。全氟化合物整体去除率为22.9%,基质吸附和水体悬浮物吸附沉降起主要作用,沉水植物对全氟化合物净化效果不明显。人工湿地各区域沉水植物叶片表面微生物群落具有较大差异,变形菌门和蓝藻为优势微生物。     

重型轧制联轴器磨损演化及影响因素研究

轧制过程重型联轴器构件可自由伸缩及相对摆动,导致铜滑块极易磨损,磨损间隙引发的轧制冲击严重威胁整机结构安全。为此,文中以某钢厂3 800 mm初轧机联轴器为研究对象,建立联轴器轧制磨损动力学模型,采用表面轮廓动态更新方法对服役寿命内滑块磨损演化特性进行仿真及试验,在此基础上研究了联轴器转速、构件伸缩位移及相对摆角等因素对滑块磨损特性的影响规律。结果表明：轧制过程滑块磨损在时间和空间上都非常不均匀,由于滑块与销轴发生相对旋转滑移导致空间上滑块边缘磨损最为严重,由边缘向中部磨损逐渐减轻;时间上,由于滑块磨损产生间隙引起冲击,导致滑块磨损不断加快,磨损后期磨损最为剧烈;转速、构件摆角及轴向伸缩对磨损量空间分布特性无明显影响,但是对滑块的磨损速度影响很大;磨损中后期随着转速的提高,冲击增大,磨损速度显著加快;构件摆角与轴向伸缩量增大会导致滑块接触面滑移距离明显变长,从而大幅加速滑块磨损。     

面向双机器人打磨过程的运动规划研究

针对双机器人轮毂打磨系统的运动规划问题,建立双机器人协调相对运动的运动位姿约束模型,并利用激光跟踪仪及七点法的标定方式分别解决模型中对于双机器人基座标系和工具坐标系的标定问题。选取轮毂边缘面,搭建仿真平台对运动模型进行验证,最后搭建基于dSPACE控制器的双机器人协调打磨实验平台,进行了协调打磨位置跟踪实验,结果表明：打磨机器人位置跟踪精度在4 mm以内,证明了模型的准确性与可行性。     

基于循环神经网络的腐蚀速率预测

采用循环神经网络(RNN)对腐蚀探针的监测数据(90%)进行训练,建立了管道腐蚀速率预测模型,并利用剩余的10%监测数据对模型的有效性进行了验证。结果表明：基于RNN建立的腐蚀速率预测模型能准确地预测出管道的腐蚀速率,预测值与监测数据的均方误差为0.008%,该方法可以为管道的腐蚀监测提供预警信息。     

电阻辅助加热对2519A铝合金搅拌摩擦焊接成形性的影响

采用试验与数值模拟相结合的方法探究了电阻辅助加热温度对2519A-T87铝合金搅拌摩擦焊接头成形性的影响,基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了电阻辅助加热搅拌摩擦焊的三维热-力耦合模型,分析了焊接过程温度场分布和材料流动行为,阐明了电阻辅助加热工艺消除搅拌摩擦焊隧道型缺陷的作用机理.结果表明,辅助加热工艺使焊接峰值温度从483℃提高至549℃,并增加了350℃以上高温区间的停留时间,扩大了高温分布区域,降低了材料变形抗力,增强了材料从焊核区后退侧运动至前进侧的流动性,使材料回填更充分,从而消除了焊缝内部隧道型缺陷.