数字显微全息中颗粒重建数值模拟

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结合实验对实际拍摄得到的颗粒全息图进行重建分析.结果表明:在垂直光轴方向上,当记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为1、2、2μm;在平行光轴方向上,记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为2、8、16μm;在重建过程中,灰度阈值应设定为不小于0.5.

制备方法对粉煤灰合成沸石的种类及性能的影响

针对如何将排放量巨大的固体废弃物粉煤灰合理资源化应用的问题,探索了不同合成方法对粉煤灰制备沸石的种类及性能的影响。考察了碱量、温度、时间等主要因素对合成沸石的种类及对氨氮吸附能力的影响。研究表明,采用直接水热法在3.0 mol/L的NaOH溶液中100℃水热反应60 h可获得NaP型沸石;采用碱熔融水热法,在不添加任何结构导向剂,不外加硅、铝源,90℃水热反应12 h的最佳条件下获得了NaA-X沸石。合成的NaP型沸石为形貌不规则的颗粒聚集体,大小不一;合成的NaA-X沸石产物中同时含有典型的A型沸石立方体和X型沸石的八面体形貌,棱角分明,平均粒径约为3.5μm。NaP型沸石和NaA-X沸石的比表面积为55.9和266.0 m2/g,分别是粉煤灰的21和100倍。NaP型沸石和NaA-X沸石的微孔比表面积为12.0和211.1 m2/g,分别是粉煤灰的17倍和301倍。两种合成沸石的孔容也远大于粉煤灰。氨氮吸附量为153.6 mmol/100 g和226.6 mmol/100 g,分别是粉煤灰的14和20倍。2种合成沸石的热稳定性都符合工业要求,但直接水热法合成的NaP型沸石热稳定性要低于NaA-X沸石,且产物中含有不易反应的石英和莫来石,导致原料利用率较低。相反,碱熔融水热法合成的NaA-X沸石,有利于惰性晶相转化为活性组分,原料利用率高,产物纯度高,孔隙结构与氨氮吸附量均优于直接水热法的合成产物。

煤质成分对煤基活性炭活化成孔的影响机制

以国内常用的8种煤为原料,在相同工艺下,采用KOH活化制备煤基活性炭.利用低温N2吸附、电子扫描电镜(SEM)等手段对活性炭表面的孔结构及表面形貌进行表征,考察原料煤的物理化学性质对煤基活性炭活化成孔的影响机制以及对表面孔隙结构的影响规律.结果表明,原料煤的原生孔隙、挥发分及固定碳有利于活性炭自身的微孔发展;而原料煤的含水量以及灰分含量和固定碳中不可活化的未分解碳氢物质会抑制活化成孔.最终制备出比表面积为546~978 m^2/g、总孔容为0.32~0.57 cm^3/g的活性炭。

SO_2、SO_3与CaO反应速率控制机制研究

碱基喷射是脱除燃煤烟气中SO_3的重要方法,烟气中的SO_2也可能与碱基反应,降低碱基吸收剂对SO_3的脱除效率。为了研究不同温度下SO_2、SO_3分别与CaO的反应速率以及反应的控制机制,本文设计了耐腐蚀性气氛的吸收反应装置,建立了反应速率控制模型,计算得到了关键的反应动力学参数。研究结果表明:温度为350、400、450℃时,反应20 min内,SO_3与CaO的平均反应速率分别为SO_2的3.2倍、4.2倍和4.0倍;CaO与SO_2反应时,反应速率的控制步骤为界面反应;CaO与SO_3反应时,反应速率的控制步骤为外扩散;提出从吸收剂侧减小外扩散阻力的SO_3强化脱除方法,如磨细吸收剂,将吸收剂溶解后雾化喷射,优化流场等;另外,适当降低反应温度可以减少SO_2对吸收剂的消耗。

Fe_2O_3添加对钛基SCR催化剂表面硫酸氢铵分解行为的影响规律

采用共沉淀法合成了TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体,并对硫酸氢铵与上述载体之间的相互作用及硫酸氢铵的具体分解行为进行了研究.结果表明,催化剂载体表面含硫官能团主要以双齿硫酸盐的形式存在,含氮官能团以铵根离子的形式存在.当硫酸氢铵沉积于催化剂载体表面时,由于硫酸根离子具有较强的电负性,Ti原子及Fe原子处于电子缺失状态.对于TiO_2载体,硫酸根离子主要与Ti原子相连;而对于TiO_2-Fe_2O_3载体,Ti原子及Fe原子均为硫酸根离子主要的附着位点.采用热分析方法及原位红外对硫酸氢铵在TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体表面的分解行为进行了研究,发现铁氧化物的添加显著促进了硫酸氢铵在低温区间内的分解行为;与铵根离子相比,硫酸根离子具有更高的热稳定性.催化剂稳定性测试结果表明,铁氧化物的添加显著提高了低温抗硫抗水性能,为实现低温SCR技术的工业应用提供了理论基础.