利用等离子体技术制备和改性碳基纳米材料的研究进展

碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯等具有超高的电导率、良好的力学强度及大的比表面积,近年来对它们的研究重点由碳纳米材料自身的性能逐渐扩展到碳纳米材料衍生物及碳基纳米复合材料的构建、性质及应用。碳基纳米材料的传统合成方法主要是化学法和电化学法,但步骤较繁琐、容易引入杂质元素等缺点制约了这些传统方法的进一步发展。作为一种制备与处理纳米材料的全新方法,等离子体技术得到了越来越广泛的关注。利用等离子体技术合成与改性碳基纳米材料的研究方向主要有:(1)通过改进等离子体源,提高其稳定性及工作效率,使其更适合制备和处理碳基纳米材料;(2)通过与不同的异质纳米材料复合,改善碳基纳米材料的物理化学性能;(3)拓展碳基纳米材料在环境保护和其他领域的应用。研究发现,相比于传统合成方法,等离子体技术具有较少引入杂质、产物催化活性较高、反应时间较短等特点。特别是低功率低气压条件下的电感耦合等离子体源,其对碳纳米材料的损伤较小,通过改变等离子体气氛,可以有效地还原或氧化碳纳米材料,这不仅去除了碳纳米材料表面的有害基团,还在其表面引入有益的化学基团,极大地提高材料的水溶性和吸附性能。直流等离子体源在大气压条件下可以稳定放电,通过改变功率和气体流速等参数可以有效控制碳纳米材料的生长方向,得到具有特殊性质的碳纳米柱或石墨烯墙。电子回旋共振等离子源有较好的稳定性,处理时几乎不会引入杂质元素,可以用于制备高精度的电子元器件。采用这些改进后的等离子体源可以将金属或有机物大分子基团负载于碳纳米材料表面,得到的衍生物能够更好地吸附环境污染物。通过等离子体技术能够将高导电率的铂粒子与碳纳米材料复合,并提高铂粒子在碳纳米材料表面的分散,这可以赋予铂粒子抗一氧化碳中毒的特性,可用作高性能燃料电池催化剂。此外,经等离子体改性的碳基纳米材料用于污染物传感器时具有较高的灵敏度和力学强度。本文主要介绍了近些年等离子体技术在碳纳米材料、碳纳米材料衍生物及碳基纳米复合材料的合成与改性方面的研究进展,归纳了经等离子体技术合成或改性的碳基纳米材料在环境保护、燃料电池催化剂、传感器等方面的应用尝试。     

降水产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程试验

为正确认识坡地氮素流失过程,同时为降水产流非线性驱动下流域污染负荷模型的构建提供理论依据,研发自动化程度高、接近天然降雨的人工模拟降雨产流产污试验装置,试验研究不同降雨强度和前期土壤含水率条件对产流及近地表土壤中硝态氮溶出过程的影响,利用演绎推理法探讨近地表土壤中硝态氮溶出系数与降雨产流及土壤含水率的关系。结果表明：降雨强度越大,前期土壤含水率越高,产流量、累积产流量越大;产流量以幂函数形式随时间不断增加趋于稳定,同时,降雨初期地表产流中硝态氮负荷及累计负荷量也越大;后期随着产流量的增加而呈幂函数形式衰减,最终又随着产流量的稳定而趋于稳定;近地表土壤中硝态氮的溶出系数受控于降雨产流,同时与土壤湿度存在指数函数关系。探讨的降雨产流-溶出系数-土壤含水率的数值关系对模拟高时间分辨率降雨产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程具有一定的参考价值。     

水功能区水资源可利用量量质结合评价方法及其应用

水功能区划是水资源开发利用、保护的依据,水功能区水资源可利用量量质结合评价分析可以提供水功能区不同的水量、水质、纳污能力、达标削减量等诸多信息,便于水行政主管部门对不同水功能区水资源进行量质结合精细管理,明确保护重点,提高水资源配置能力。     

河流污染物纵向离散系数确定的演算优化法

提出一个确定河流污染物纵向离散系数的新方法——演算优化法。该方法采用示踪剂在两个断面的时间浓度过程数据,将上游断面的实测浓度过程视作下游断面的连续投放源。在下游断面浓度计算值与实测值的平方误差达到最小的条件下,利用优化方法求出河段的平均流速和纵向离散系数。该方法摈弃了传统演算法采用的冻结云团假设,客观地反映了污染物上游浓度变化过程对下游浓度变化过程的影响,同时避免了演算法中繁琐的试算过程。采用Fischer的室内示踪试验数据,对演算优化法与传统演算法进行比较,结果表明演算优化法的计算过程比演算法更快捷,计算出的离散系数更精确可靠。     

燃煤机组调峰过程中污染物排放特性及控制技术

目的  随着可再生能源在电网中发电比例的逐年提高,火电机组实际运行参数大幅偏离设计运行参数,将造成烟气中的污染物生成量增加,影响尾部烟气处理设备的正常运行,降低污染物的去除效率及机组运行经济性。 方法  文章聚焦于机组调峰过程中的典型污染物排放规律分析及相应排放控制策略,对氮氧化物、硫化物、挥发性有机物、重金属、颗粒物等排放特性的已有研究成果及进展进行分析总结,具体包括选择性催化还原法脱硝技术、湿法脱硫技术、静电除尘技术、催化氧化技术、吸附控制技术等。 结果  在此基础上,得出当下灵活调峰过程中所采用的控制技术及控制策略,并对各类污染物控制技术的经济性进行对比分析,得出灵活调峰过程中影响污染物排放性能及控制成本的因素。 结论  在燃煤机组灵活调峰的实际需求下,应基于各类污染物自身特性,构建合理的污染物停留时间、工作温区、流动及反应过程,开发适用于多污染物脱除的高效、低成本、适应性强的污染物协同脱除技术及工艺。期望文章内容可以为火电机组灵活调峰过程中的污染物排放控制措施提供一定参考。     

环保与经济相协调的锅炉运行优化控制

根据某200MW单元机组燃煤锅炉热态试验数据,采用人工神经网络建立了电站锅炉运行效率和污染排放的预测模型,并根据电站运行利润最大化和经济环保相协调的要求,提出了3种锅炉运行优化目标。在上述模型和优化目标的基础上,采用遗传算法对试验机组进行2min1次的寻优,实现了问题的实时求解。以上述算法为核心,通过与锅炉机组DCS系统进行双向通信,构成了锅炉运行优化监督控制系统,实现了电站锅炉环保与经济相协调的实时优化控制。图2表3参9     

低NOx燃烧器在燃煤电站锅炉中的应用与前景

当前国内燃煤发电站运行过程中产生的大量NOx是大气污染的主要因素之一,因此,燃煤发电锅炉采用低NOx燃烧器是降低NOx排放的最经济有效措施。分析了NOx成因、影响因素和降低方法,介绍了我国燃煤常规目前使用的几种低NOx燃烧器的各自特点,并分析了低NOx燃烧器的应用前景。     

DME／CNG双燃料均质压燃发动机性能试验研究

研究了二甲基醚和天然气双燃料均质压燃发动机性能和排放特性.结果表明,采用高十六烷值燃料二甲基醚和高辛烷值燃料天然气,可以拓宽均质压燃的运行工况范围.均质压燃发动机在中等负荷工况,热效率比传统压燃式发动机高.小负荷工况,采用二甲醚和大比例EGR方案可以提高热效率.和传统压燃式或点燃式发动机不同,均质压燃发动机的着火始点对经济性影响不大.均质压燃发动机的NOx排放极低,比原机降低95%以上.随着二甲基醚浓度增加,NOx排放增加,HC和CO排放降低;接近爆震燃烧区域,NOx排放急剧升高,而接近稀燃极限区域,HC和CO排放急剧升高,发动机热效率降低.     

预污染处理碳钢的大气腐蚀研究

通过对北京和江津曝晒站3个钢种的样品大气腐蚀数 据的分析，发现曝晒一年和两年的碳钢在江津地区的腐蚀速率均远远高于在北京的腐蚀速率；讨论了不同污染预处理条件和合金元素对碳钢大气腐蚀的影响.研究结果表明：不同污染预处理对3种碳钢后期腐蚀的影响有所差别，但差别不大，其中NO2预污染处理对这3种碳钢的影响最大.     

OPM-410A型有机污染物监测仪及其在环境监测中的应用

有机污染物UV监测仪,是应用紫外吸光度原理,用双波长吸光度测定法测量水中的有机污染物浓度,得到反映水体质量的UV值或经过线性变换而成的COD值,其应用不会对环境带来二次污染,是一种具有较好发展前景的水质在线监测仪器。本文介绍了OPM-410A型有机污染物自动监测仪的工作原理、性能特点、主要技术指标及其在环境监测中的应用。