气凝胶在气体吸附净化中的应用研究进展

气凝胶(Aerogels)是一种以空气为介质的轻质多孔性凝聚态物质,由胶体粒子或高聚物分子相互聚集构成独特的纳米多孔三维网络结构。气凝胶的颗粒相和孔隙尺寸均为纳米量级,具有相当高的比表面积和孔隙率、可调控的开放孔隙结构、易于化学修饰的表面以及多样化的种类和形态,其气体吸附量可比同等条件下活性炭吸附量高两个数量级,因此在气体吸附净化领域逐渐受到人们的广泛关注。目前,气体吸附净化领域研究较多的气凝胶主要是SiO_2气凝胶和炭气凝胶。此外,近年来对金属氧化物气凝胶以及SiC气凝胶、石墨烯气凝胶、生物质基气凝胶等新型气凝胶的气体吸附应用也有相应的研究报道。吸附材料对目标气体需要同时具有较高的吸附容量和良好的选择性吸附能力。气凝胶的高比表面积和多孔性质提供了众多的吸附位点,但仅依靠自身物理吸附作用的吸附量有限,对目标气体的选择性不高,在实际吸附应用中,往往由于共存气体组分的竞争吸附影响对目标气体的吸附性能。因此,为了进一步提升气凝胶的吸附容量,提高对目标气体的选择性,研究人员围绕气凝胶修饰改性进行了大量的研究探索工作,并取得了一定的进展。目前,气凝胶吸附净化研究报道的目标气体主要是温室气体CO_2和大气中主要的污染物挥发性有机化合物(VOCs)。针对目标气体的不同可分别通过氨基功能化、氮掺杂等方法引入碱性位点或通过引入非极性官能团对气凝胶进行疏水改性,以提升气凝胶对CO_2或VOCs的吸附量和选择性。所采用的修饰改性方式主要有以下两种:一是在湿凝胶形成后或超临界干燥后通过嫁接、浸渍等手段对气凝胶表面进行功能化改性,通过引入特定的官能团或活性组分提升气凝胶对目标气体的吸附量和选择性;另一种是在溶胶-凝胶反应过程中引入功能化前驱体,在分子或纳米尺度上赋予气凝胶网络特定的性能,进而有效平衡活性组分稳定性和对目标气体的吸附性能。此外,对于炭气凝胶,还可通过活化进一步增大比表面积,改善孔隙结构和表面化学性质,从而实现对目标气体污染物吸附性能的优化。本文归纳了各类气凝胶在CO_2与VOCs吸附净化方面的研究进展,介绍了气凝胶的制备过程和结构特点,讨论并对比了不同气凝胶对目标气体的吸附性能与吸附机理,总结了当前气体吸附净化研究中对气凝胶进行修饰改性的主要方法,最后指出提高气凝胶的结构稳定性和吸附速率、设计可同时吸附多种目标气体的气凝胶、缩短制备周期并降低成本是未来研究工作的重点。     

YJBY水电站工程数字化技术应用

YJBY水电站位于西藏高海拔、高严寒、高山峡谷地带。为了解决野外勘察难,狭窄河谷条件下场地空间利用受限,全专业全过程协同设计效率低,移民征地范围实物指标调查确认困难,以及环水保设计与生态修复结合不紧密等问题,通过借鉴国内外智慧工程建设经验,综合运用当前数字化技术手段,使得YJBY水电站勘察设计质量及效率有了极大提升,达到了工程提质增效的目的,取得一些实际应用成效的同时,为藏区工程建设过程中面临的一些共性问题提供了解决思路,可供其他类似工程参考。     

基于混凝土无应力计测值统计模型反演热膨胀系数

针对不同降温时段的无应力计测值反演的热膨胀系数具有随机性这一问题,采用无应力计的温度作为温度变形因子,3个指数函数进行组合作为自生体积变形因子,建立了无应力计测值的统计模型,提出了基于无应力计测值统计模型反演混凝土热膨胀系数以及分离自生体积变形分量.实践表明,基于无应力计测值统计模型反演的混凝土热膨胀系数稳定性较好.     

基于均匀设计的混凝土浇筑仓最高温度预测模型及应用

为快速准确地预测施工期间拱坝浇筑仓最高温度,基于均匀设计的思想,挑选某在建混凝土拱坝浇筑仓4因素30水平中30组数据进行试验,以浇筑温度、冷却水流量、冷却水水温、环境气温为输入矢量,实测最高温度为输出矢量,构建了混凝土浇筑仓最高温度神经网络智能预测模型,训练后获得了基于均匀设计的混凝土浇筑仓最高温度预测模型。应用结果表明,该预测模型预测值与实测值吻合较好,运算速度快,可快速准确地预测施工现场的混凝土浇筑仓最高温度,特别适用于施工单位现场即时跟踪监测温度变化规律。     

人工海水制备系统的浓盐水制备过程设计

人工制备海水要求在有限的时间内自动制备具有精确盐度与电导率的人工海水,其中的一个重要环节是浓盐水制备工艺过程.首先,设计了浓盐水制备工艺流程、制备装置和自动控制系统.工艺流程是在浓盐水罐中补充淡水或低浓度海水,加入海盐,循环搅拌和定量排出的过程.制备装置是由盐水罐、截止阀、电磁阀、回止阀、过滤器、搅拌器和管路系统等组成的,采用可编程控制器实现自动工艺流程控制.其次,进行了软件设计,将制备工艺过程分成4种工况分别设计:海盐与目标水池水量不足、海盐与目标水池水量过量、海盐不足而目标水池水位达到、海盐溶解完毕与目标水池水位未达到.最后,软件系统编程实现了工艺流程动作顺序的逻辑控制,完成了复杂工艺流程的自动控制.     

大坝混凝土分数阶徐变模型探讨

混凝土是一种介于理想固体与流体之间,与加载龄期和持荷时间有关的徐变材料。针对分数阶微积分可描述处于理想固体与流体之间不同状态的流变行为,建议将分数阶模型应用于混凝土徐变模型分析。首先基于带软体元件的广义开尔文模型,建立了5参数分数阶徐变模型;接着结合复合形优化算法反演出混凝土分数阶徐变模型的5个参数。工程算例分析表明,分数阶徐变模型计算值与试验值吻合效果良好,且与8参数模型拟合效果相当,将分数阶流变模型应用在混凝土徐变中为混凝土徐变分析提供了一种新思路。     

卧式高压釜快开装置设计

设计了由快开机构、液压传动和电气控制系统组成的新型高压釜快开装置.首先,针对传统快开机构在结构设计上的缺陷,快开装置采用了新型结构设计方案,提高其可靠性和可维修性;其次,选用液压传动系统作为快开装置的动力源,并进行了液压系统设计与液压元件的选型;最后,设计了电气控制系统,采用可编程控制器控制以提高快开装置自动化水平,并制定了快开装置的工作流程,进行了程序的编写及调试.结果表明,该新型快开装置不仅能够平稳高效地实现高压釜端盖的开闭,易于后期维修保养,而且能较方便地实现远程控制,避免其操作人员受到安全威胁.     

混凝土尺寸效应研究

尺寸效应是水利工程施工中混凝土结构强度、承载力计算必须考虑的重要因素。文中阐述了混凝土尺寸效应产生机理、现有理论等研究现状，并收集了大量关于混凝土抗压强度尺寸效应的实验成果，发现其混凝土试件尺寸与其抗压强度之间具有较强的相关性，这种相关性可由统一的经验表达式来描述。     

基于分布式光纤测温的施工期混凝土坝温度场神经网络重构

施工期混凝土坝的温度场是复杂的不稳定温度场,显式温度统计模型有时难以合理反映不同温控因素和混凝土坝温度之间的非线性关系.首先从施工期温度影响各因素的理论解析解入手,挖掘并选取施工期混凝土坝温度场的影响因子,以挖掘出的温度影响因子作为输入矢量,实测温度为输出矢量,建立了施工期混凝土坝温度的神经网络隐式时空分布模型.结合西南某在建混凝土坝工程的分布式光纤测温资料,分别建立了显式温度时空分布模型以及神经网络隐式时空分布模型.分析表明,相对于显式温度时空分布模型,建立的神经网络隐式温度时空分布模型重构的温度场精度更高,可准确反映不同时刻施工期混凝土坝的温度状态.     

高能电子束电磁透镜的研究进展

在电子束加工设备中,聚焦系统和偏转系统是决定电子枪性能的关键因素。介绍了电子束聚焦、偏转技术的原理和特点,归纳整理了电磁透镜结构的优化结果、电子束聚焦规律以及减小束斑像差控制等方面所取得的研究进展。分析了目前电磁透镜控制电子束加工中存在的不足,并对未来电子枪发展趋势做出了展望。