金属基吸附剂及其复合材料吸附除氟研究进展

化工、冶炼、电池等行业所排放的氟废水引发的氟中毒现象备受关注,分析了沉淀、膜处理、离子交换、吸附等技术的优缺点,吸附法由于操作简单、经济高效被认为是极具前景的水体除氟方法。本文对铝基、铁基、稀土基、金属有机骨架吸附剂及其改性材料在含氟废水中的除氟性能进行了总结和评价,分析了其制备过程、脱氟机制以及外界影响因素。发现材料晶型可以决定吸附过程的吸附能,大的比表面积可以在吸附过程中提供更多的活性位点,良好的孔结构可以降低吸附传质阻力,提高吸附性能;材料表面官能团的强化、不同金属材料的复合协同作用可以提高吸附剂的脱氟效率,可为今后制备新型高效除氟材料提供参考。提出了目前吸附除氟领域亟待解决的问题并对金属基吸附剂在除氟领域的发展作出展望。

镧、锆改性氢氧化铝在硫酸锌电解液中的除氟性能

针对目前工业吸附剂除氟效果差、吸附容量低等问题,通过共沉淀法制备出了一种介孔Al-La-Zr复合吸附材料有效地去除硫酸锌溶液中的氟离子。首先,探究了掺杂金属的种类及比例对除氟率的影响,获得了制备最佳掺杂比例;其次,采用BET、XRD、SEM等手段对吸附剂进行了表征,了解吸附剂的主要物相、比表面积和形貌;再次,研究了吸附剂用量、吸附温度、接触时间和p H对吸附效率及吸附容量的影响,明确了工艺优化条件;最后,对吸附过程进行动力学和热力学分析,并结合吸附前后吸附剂的表征结果进一步揭示介孔Al-La-Zr复合吸附剂的吸附机理。研究结果表明:材料的主要物相为Al(OH)_(3),材料表面具有丰富的孔径结构,这有利于提升材料的比表面积(127.16 m^(2)/g),增加吸附容量;当吸附温度为30℃,p H为4.7,吸附时间为3 h,吸附剂用量为5 g/L时,吸附平衡脱氟效率为78.32%,平衡容量为15.66 mg/g;吸附过程符合拟二阶动力学模型,线性Freundlich可以很好描述吸附等温线,吸附过程为自发放热过程。吸附机理涉及离子交换、静电吸附以及金属对氟的络合作用。

空心管型泡沫铝吸声性能的数值模拟分析

为了提高多孔泡沫铝材料的吸声性能,将泡沫铝加工成空心管型结构。首先,利用声学阻抗管测试系统获取吸声系数;其次,基于JCA声学模型,采用COMSOL软件对空心管型泡沫铝进行仿真模拟以获取吸声系数,将吸声系数仿真结果与试验结果进行对比,验证仿真模型的可靠性;最后,通过声压云图和能量耗散云图对空心管型泡沫铝内部声场进行分析,并进一步通过数值模拟探究空心管参数对吸声性能的影响规律。研究结果表明:该空心管型结构属于共振式吸声结构;当声波的频率和结构中固有频率相同时,声波激励结构振动的振幅最大,导致大量的声能被消耗,从而起到吸声的作用;对于空心管型泡沫铝结构,可以通过增大空心管的半径、增加空心管的数量来提高吸声系数;在1000~6300 Hz的频率范围内,背后添加空腔的空心管型泡沫铝结构的平均吸声系数相较于背后添加空腔的均质型泡沫铝结构的平均吸声系数提高了26%。

锰基低温NH_(3)-SCR催化剂脱除NO_(x)的研究综述

目前工业上使用的氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)脱硝催化剂存在一定的缺陷,如易中毒、稳定性差、反应温度高等,在使用中受到限制。因此,开发低温高效、稳定性好、抗中毒性好的催化剂成为当前的研究热点,锰基催化剂具有较高的催化活性,在脱硝领域有广阔的应用前景,研究者们对此进行了大量研究。本文基于锰基低温氨选择性催化剂去除氮氧化物的最新研究进展,介绍了从催化剂添加助剂、制备方法、载体以及催化剂形貌结构等因素对锰基催化剂NH_(3)-SCR脱硝性能的影响,深入分析了锰基催化剂脱硝的反应机理(包括Eley-Rideal和Langmuir-Hinshelwood机理)以及催化剂中毒机理,并指出研发低温NH_(3)-SCR脱硝效果好、抗中毒性能好的锰基催化剂是未来的主要研究方向。

高温煅烧氢氧化铝生产中α-Al_(2)O_(3)定量转变的影响因素

为探究煅烧过程中不同因素对α-Al_(2)O_(3)定量转变的影响规律及其机理,并确定制备特定α-Al_(2)O_(3)含量的最佳制备条件,将4N级氢氧化铝在不同温度、升温速率以及保温时间下进行煅烧。对煅烧后的样品进行定性定量分析,采用响应曲面分析法建立优化模型,并通过实验进行验证。结果表明:煅烧温度与保温时间是影响氧化铝相变过程α-Al_(2)O_(3)定量转变的主要因素,随着煅烧温度与保温时间的增长,α-Al_(2)O_(3)的含量也在增加。在煅烧温度为1130~1170℃、升温速率1~5℃/min、保温时间1~3 h的条件下,以α-Al_(2)O_(3)含量值为响应变量建立模型,分别设定α-Al_(2)O_(3)含量取值为0.75、0.85和0.95进行验证,相对应所得最优结果煅烧温度分别为1155.53、1169.14、1169.54℃,升温速率分别为4.97、4.94、4.95℃/min,保温时间分别为2.97、2.41、2.67 h,所建立模型预测结果与实验结果相差小于8%,证明所建模型有效。

泡沫金属及其复合结构吸声性能优化

为了改善单层泡沫金属低频的吸声效果并拓宽其吸声频带,本工作将不同结构参数泡沫铝和泡沫镍的单层试样按其吸声峰值所对应频率段进行组合,并交换其前后顺序进行吸声性能研究。利用响应曲面分析法得到吸声性能最优的复合结构的构建参数,并通过实验进行验证。结果表明,将泡沫铝与泡沫镍进行复合并添加背后空腔,组成双层多孔-共振式复合结构。泡沫铝在前的复合结构表现出共振型吸声体的特性,而泡沫镍在前的复合结构表现出多孔材料吸声的特性。复合结构在全频率范围内的吸声效果良好,且单层结构彼此耦合时出现多个吸收峰,其中心频率向低频区移动。泡沫镍在前的复合结构中高频吸声效果优于泡沫铝在前的复合结构。响应曲面分析的结果表明,当泡沫镍厚度取20 mm靠近声源放置、泡沫铝厚度取15 mm靠近刚性壁放置、两者之间添加34 mm的空腔、泡沫铝和刚性壁之间添加28 mm的空腔时,组合具有良好的吸声性能,可以准确获得平均吸声系数达0.920的最优复合结构。实验采用传递函数法测量该构建参数下复合结构的吸声系数,得出测量值为0.916,与响应曲面法得到的预测值基本一致。

新型吸声材料及吸声模型研究进展

首先简要介绍了吸声材料的分类及其原理并总结归纳了部分传统吸声材料,发现其虽然有较好的吸声效果,但仍存在以下问题:(1)容易产生二次污染;(2)使用寿命短;(3)应用范围受到限制;(4)部分材料造价成本过高等。针对传统吸声材料存在的弊端,探讨了以泡沫铝及其复合结构、纤维复合吸声材料、颗粒复合吸声材料、多孔-共振结构、高分子吸声材料为代表的新型吸声材料的特点及发展现状。分析了以圆管理论为基础的多孔材料的吸声模型。从原料,价格,性能等方面综合考量,新型吸声材料比传统吸声材料更具有优势,因此材料来源更加广泛、价格更加低廉、更加环保是未来吸声材料的发展趋势。

泡沫铝吸声性能的研究进展

泡沫铝的孔结构和金属特性使其具有优异的吸声性能。介绍了泡沫铝吸声性能的研究进展,并分析了当前研究中存在的问题,对未来泡沫铝在吸声领域的研究做出展望。未来需进一步研究泡沫铝材料的吸声机理,尝试将结构参数对吸声系数值的影响定量化,系统研究组合结构的吸声性能;探索建立闭孔泡沫铝材料吸声的理论模型,实现对吸声的理论预测、分析与计算,为实际应用提供指导。

组合形式对打孔闭孔泡沫铝板吸声效果的影响

将不同打孔率、厚度、打孔方式的闭孔泡沫铝板与玻璃棉进行组合,使用驻波管吸声测试仪进行吸声系数测试,研究组合形式对闭孔泡沫铝板吸声效果的影响。结果表明,通过对吸声峰值、降噪系数、半峰宽值的计算和比较可以看出,吸声峰值在低频的试样在前、峰值在高频的试样在后的组合形式有利于吸声,出现两个吸声峰,降噪系数和半峰宽值也都大大提高;打孔闭孔泡沫铝板与玻璃棉的组合使峰值略有提高,但性能总体的改变不大,而玻璃棉本身易造成环境污染,因此,该种组合不适于在吸声领域应用。

闭孔泡沫铝材料吸声性能分析

为更全面地反映闭孔泡沫铝材料的吸声降噪能力,从密度、厚度、背后空腔深度、打孔率几个方面,对闭孔泡沫铝材料的吸声性能进行研究.改变以往单纯用吸声系数的峰值表征的方法,而是用吸声系数的峰值、降噪系数、半峰宽3个指标来评价闭孔泡沫铝材料的吸声性能.通过驻波管法测试吸声系数,用Origin软件进行吸声曲线的分析,建立一次函数.结果表明:在以往研究中个别吸声系数的峰值较高的样品,整体吸声效果不佳;而一些吸声系数的峰值处于中等水平的却具有较好的整体吸声效果,因此更适合于在实际应用中用于吸声结构的设计.

打孔闭孔泡沫铝的吸声能力

闭孔泡沫铝板具有一定的吸声性能,对闭孔泡沫铝板进行打孔处理后,其吸声效果显著提高。使用驻波管法测试不同打孔率以及在泡沫铝板背后设置不同厚度空腔时吸声系数和吸声频率的变化。测量结果表明:以适当的打孔率打孔后,吸声系数提高30%左右,打孔率过高,吸声系数反而降低;随着在泡沫铝吸声板后设置的空腔厚度的增加,吸声峰值向低频偏移。可通过改变打孔率和背后空腔深度来设计用于降噪的闭孔泡沫铝吸声结构。

闭孔泡沫铝声屏障的降噪效果研究

用闭孔泡沫铝板作为高速公路声屏障材料,以沈阳市东西快速干道珠林桥附近安装的几段声屏障为例,对高速公路安装声屏障前后噪声的声压级进行了实地测量,计算得出声屏障的插入损失,以此考察闭孔泡沫铝板声屏障的降噪效果.通过对闭孔泡沫铝声屏障和普通百叶声屏障降噪效果的对比分析,发现闭孔泡沫铝声屏障整体降噪效果优于普通百叶声屏障,在高速公路噪声较强的20～630 Hz频段降噪效果更佳.

闭孔泡沫铝声屏障设计

为改变高速路两侧噪声污染严重,为设计性能更加优越的公路声屏障,结合沈阳市东西快速干道高架桥声屏障建设的工程要求,设计闭孔泡沫铝材的吸声共振型声屏障。使用噪声频谱分析仪实地测量噪声污染情况,利用驻波管法测试打孔闭孔泡沫铝板的吸声系数值。设计的声屏障主要吸声结构为密度0.3 g/cm3,厚度10 mm,打孔率3%的闭孔泡沫铝吸声板,背后设置30 mm厚空腔,其吸声特性为：吸声主频率为300~400 Hz,对500 Hz以下的低频噪声吸声率可达到60%~90%。

闭孔泡沫铝吸声板复合软质吸声布吸声性能

研究了覆盖软质吸声布的打孔闭孔泡沫铝板的吸声效果,将闭孔泡沫铝与软质吸声布组成组合结构,对组合结构不同背后空腔条件下的吸声性能进行测试。结果表明,覆盖软质吸声布后,打孔闭孔泡沫铝的吸声系数得到提高,最高吸声系数达0.98,高频吸声系数增加明显,主吸声频带变宽。随空腔深度的增加,吸声系数峰值向低频迁移,迁移规律与打孔闭孔泡沫铝裸板类似。

多孔吸声材料的吸声性能预测及吸声模型研究进展

多孔材料作为吸声材料可降低噪音污染对人们生活、工作、学习的危害,如何设计吸声性能更加优异的多孔吸声材料成为研究者们日益关注的问题。而仿真模拟技术可以在理论上得到性能最优的多孔吸声材料的结构参数,有效地为设计性能优异的多孔吸声材料提供理论依据和减少不必要的实验过程。由于仿真模拟技术存在多样化,选择合适的仿真模拟技术预测多孔吸声材料吸声系数极其重要。近年来,各种仿真模拟技术被广泛应用于多孔吸声材料吸声系数的预测,但尚无各种仿真模拟技术预测效果优劣性的系统比较。本文主要探讨了四种非线性神经网络预测多孔吸声材料吸声系数的方法。就预测过程及结果来说,径向基函数神经网络所需的样本数量更少,预测精度也较高。优化算法在理论上可以解决其他神经网络所需样本数量大的问题,具体的做法是在建立神经网络模型之前,利用优化算法对少量的样本集进行处理得到最佳的训练样本和测试样本,然后代入神经网络模型中进行模拟预测。另外,探讨了三种经典理论模型经验公式计算多孔吸声材料吸声系数的方法,其中Johnson-Champoux-Allard模型误差较小。虽然Johnson-Champoux-Allard模型是一种五参数模型经验公式,但影响多孔吸声材料吸声系数的影响因素众多,不止五种。量纲分析是建立数学模型的重要方法之一,通过量纲化可以将复杂的数学物理问题转化为精确的数学模型公式。因此,可以通过量纲分析的方法建立所有影响因素与多孔吸声材料吸声系数之间的关系式,从而使通过模型公式计算得到的吸声系数误差更小。本文还探讨了二维和三维等效模型模拟仿真多孔吸声材料各项性能的方法。相比于二维模型,三维模型虽然建模过程复杂,但能够更加直观准确地对材料的各项性能进行模拟仿真,并且材料的三维建模数据可为后续的生产制备提供依据。本文简要介绍了吸声材料的分类及其原理,分别对三种方法中的九种仿真模拟技术进行了介绍,并总结了每种方法中性能最优的技术,以期为模拟仿真技术在多孔吸声材料吸声系数的预测提供参考。

孔排列及孔径对闭孔泡沫铝吸声性能的影响

使用驻波管法对不同打孔孔径和孔排列方式试样的吸声系数进行测试,通过吸声峰值、降噪系数、半峰宽3个角度来进行评价和分析。结果显示,只要打孔率相同,不同的孔排列方式的试样具有相似的吸声效果。吸声峰值随孔径增大向低频迁移;降噪系数随打孔率增大呈依次增大的趋势;孔径为1.5mm和2.5mm的试样半峰宽值远高于孔径3mm和3.5mm的试样。

打孔提高闭孔泡沫铝吸声性能的机理分析

采用驻波管吸声系数测试仪分别测定闭孔泡沫铝板、打孔闭孔泡沫铝板、打孔铝板的吸声系数,结合共振结构吸声特性曲线,分析闭孔泡沫铝打孔后的结构特征,对吸声机理进行探讨。结果表明,打孔后闭孔泡沫铝吸声系数峰值可达0.68,高于未打孔时的0.42,也高于打孔铝板的0.45,降噪系数同样有所升高。打孔闭孔泡沫铝吸声机理主要是由于表面漫反射的干涉消声、内部微孔和裂纹造成声波的能量耗散、打孔后与背板间形成共振结构及打孔对内部孔洞的结构改变增大了吸声。

闭孔泡沫铝客车排气消声器的研究

以前期闭孔泡沫铝板组合吸声系数的研究为依据,结合公共交通用客车不同转速噪声1/3倍频程频谱分析结果,设计了两种客车用闭孔泡沫铝排气消声器,并与普通排气消声器的吸声效果进行对比测试。结果表明,两种闭孔泡沫铝消声器的插入损失值可达18~22 d B,普通扩张式消声器仅为10~12 d B,且闭孔泡沫铝消声器在整个频段内的吸声效果均好于普通扩张式消声器;两种闭孔泡沫铝消声器在高、低转速下各有优势。

闭孔泡沫铝板与铝板复合结构吸声性能

为了改善闭孔泡沫铝吸声结构表面性状,降低双层闭孔泡沫铝成本,扩大吸声结构的吸声频段,将打孔闭孔泡沫铝与打孔铝板组成复合结构,研究了铝板与闭孔泡沫铝板复合结构的吸声性能。使用驻波管吸声系数测试仪对复合结构在不同背后空腔条件下的吸声性能进行测试。结果表明,当铝板与闭孔泡沫铝板间留有空腔时,低频吸声系数较未复合时大大提高,整体吸声系数都有所提高,吸收峰的中心频率相对于单测时发生了移动;当铝板紧贴闭孔泡沫铝板放置时,会导致吸声系数略有降低,但随铝板打孔率的升高,整体吸声系数又逐渐升高,而吸声主频段不变。

碳纤维表面镍镀层的XPS分析

采用电镀法制备镀镍碳纤维,应用X射线光电子能谱(XPS)分析技术研究涂层化学成分、元素化学状态及其随镀层深度的变化。结果表明:镀层表面的镍被氧化成NiO;中间镀层由单质镍组成,同时吸附少量O2;在镀层与碳纤维的界面处形成Ni—C—O键,此化学键为镀层与纤维之间提供了强大的界面结合力。基于对镀层的XPS分析,探讨镍在纤维表面的沉积过程。