石灰-铁盐法处理工业含砷废水研究进展

石灰-铁盐法处理工业含砷废水具有沉淀效率高、运行费用低、投加药剂种类少等优点,被广泛应用。本文在分析了石灰法处理含砷工业废水存在的问题基础上,综述了石灰-铁盐法沉淀含砷工业废水的机理及p H、铁砷比、温度等因素对沉砷效果的影响,通过实例分析石灰-铁盐法处理含砷酸性硫酸废水的工艺流程及效果,并对该方法存在的缺陷进行了分析。

化学沉淀法固化/稳定化除砷研究进展

化学沉淀法利用（亚）砷酸根（AsO3^3-/AsO4^3-）与多种金属阳离子形成难溶化合物,进而实现砷的固化/稳定化,在含砷废水除砷及含砷废弃物固化方面被广泛应用。本文简要介绍了国内外在化学沉淀法固化/稳定化除砷技术方面的研究现状,对不同低溶解度砷酸盐,包括砷酸钙（Ca-As盐）、臭葱石（FeAsO_4·2H_2O）、砷铝石（AlAsO_4·2H_2O）,及含砷明矾石族矿物（砷黄钾铁矾（KFe_3（SO_4）_（2-x）（AsO_4）_x（OH）_6）、砷钠明矾石（NaAl3（SO4）2-x（AsO_4）_x（OH）_6）的砷毒性浸出特性进行了对比分析。研究表明：低溶解度的砷酸盐（砷酸钙、臭葱石、砷铝石）的砷浸出浓度均较高,超过5mg/L,不利于长期堆存。而砷黄钾铁矾和砷钠明矾石固溶体具有溶解度低,固砷效率高等优点,其中砷钠明矾石固溶体具有更好的中长期稳定性,在pH为5~8时,其砷浸出浓度为0.01~0.1mg/L。由此可见,利用砷钠明矾石固溶体固砷有望成为处理含砷废水和含砷废渣的一种潜在手段。

含砷废渣水泥固化/稳定化技术研究进展

含砷废渣作为一种持久性污染物被广泛关注,固化/稳定化技术是治理含砷废渣的一种行之有效的途径。对硅酸盐水泥基胶凝材料固砷效果以及其固化机理等方面的研究进行了综述,水泥水化过程中产生的大量Ca(OH)_2与可溶性砷酸盐反应生成较为稳定的砷酸钙盐,降低砷的浸出浓度,从而实现砷的有效固化,但其存在污染物包容量小、耐久性差等缺点。本课题组提出了利用地聚物水泥(地聚物材料)固化含砷废渣,通过在地聚物材料水化聚合过程中,以同晶取代的方式实现AsO43-与SiO_4^(4-)、AlO_4^(5-)之间的化学键合,并辅以地聚物材料的高强、耐久性好的优良特性,利用地聚物材料固化含砷废渣实现砷的大容量、持久性地安全稳定固封。

基于FLUENT的板翅式换热器平直翅片数值模拟

为了对比板翅式换热器不同平直翅片的换热性能,采用CFD软件FLUENT数值模拟计算方法,研究了空气在三角形和矩形不同结构参数翅片中的表面传热与流动阻力特性。揭示了2种形状不同结构参数翅片中流体的速度对翅片表面换热因子和翅片表面摩擦因子的影响规律;并用CFD-Post分析了各参数在翅片中的分布情况。结果表明:在所有翅片中,翅片表面换热因子和翅片表面摩擦因子都随着流体速度的增大而减小;在三角形翅片中,翅片表面摩擦因子由翅顶部位对称向翅底两端均匀递减,在翅底两端最边缘附近分布最小;在矩形翅片中,翅片表面摩擦因子在翅片中部分布比较均匀,在翅片两端最边缘附近突然变小。

复合型外加剂对铬铁渣基复合材料性能的影响

研究了不同种类早强剂、减水剂等功能外加剂对铬铁渣基复合材料性能的影响。通过单因素实验考察了不同掺量的Na Cl(NC)、Na2SO4(NS)、Na F(NF)和Al2(SO4)3(AS)等4种无机早强剂对铬铁渣基复合材料性能的影响,利用正交试验考察4种早强剂与木钙(CL)减水剂的复配对复合材料性能及结构的影响,得出复合型外加剂的最佳方案及组成,即NC为0.6%,NF为0.6%,NS为1.2%,AS为0.7%,CL为0.25%。采用XRD和SEM等测试方法分析复合材料水化产物物相组成和微观形貌。研究表明,复合型外加剂加速并促进了铬铁渣基复合材料水化进程,降低孔隙率,提高复合材料的密实度。复合型外加剂具有减水和早强叠加效应,改善流动性的同时提高复合材料的强度,其3,28 d抗压强度可达37.44和66.29 MPa,分别提高了46.6%和18.4%。将无机早强剂与减水剂进行复合设计,既能发挥无机早强剂的良好早强效果,又能弥补早强剂后期强度的不足。

磷酸盐化学键合材料固化/稳定化重金属研究进展

磷酸盐化学键合材料是由金属氧化物与酸式磷酸盐通过酸碱中和反应形成以磷酸盐为黏结相的无机胶凝材料,作为固化重金属的基体材料并展现出广阔的应用前景,以固化体重金属毒性浸出行为评价其固化能力。该文重点针对镁系和钙系两类磷酸盐化学键合材料固化/稳定化重金属的最新研究进展及其固化机理进行了综述,对其固化机理及固化特性进行对比分析。并结合本课题组在利用工业废渣制备钙系磷酸盐化学键合材料及其在重金属固化特性等方面的研究,实现以废治废,为磷酸盐化学键合材料制备及其重金属固化研究提供了新思路。

复合外加剂对铬铁渣基复合材料水化机理的影响

采用X射线粉末衍射(XRD)、差热-热重同步热分析仪(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等分析铬铁渣基复合材料的水化产物的物相组成、微观结构和形貌特征,用甲醇法测定了复合材料的孔隙率。研究了复合外加剂对复合材料水化性能的影响及其作用机理。研究表明:掺入外加剂能显著提高复合材料的早期强度,水化初期大量的钙矾石(AFt)和水化硅酸钙凝胶(C-SH)是复合材料早期强度的主要来源,水化后期外加剂能促进铬铁渣、矿渣等的二次水化反应,使其水化速度增长较快。C-S-H凝胶的不断形成和增多及其对体系孔隙的填充使复合材料的结构更加致密。

铬铁渣基低温陶瓷胶凝材料的性能研究

本文介绍了一种铬铁渣的综合利用方法,用铬铁渣基胶凝材料制备低温陶瓷复合材料。通过单因素实验考察了铬铁渣、矿渣、粉煤灰、石灰、脱硫石膏等对胶凝材料性能的影响,得出了胶凝材料各组分的最佳配比,即:铬铁渣/矿渣/粉煤灰/矿物激发剂/脱硫石膏/石灰=40/20/7/24/4/5,其常温、常压7 d和28 d抗压强度分别可达32.57 MPa和56.00 MPa。通过对胶凝材料净浆XRD、SEM微观分析,水化产物主要为水化硅酸钙和氢氧化钙等,水化产物相互叠加、交织成不规则的网状结构,28 d的水化结构已十分致密,使复合材料具有良好的物理力学性能。固化体试块7 d和28 d Cr的毒性浸出浓度分别为0.0082 mg/L和0 mg/L,远低于国家Cr毒性浸出鉴别标准值(5.0mg/L),在综合利用了铬铁渣的同时,更好地稳定化其中的毒性元素Cr,具有一定的环境效益和经济益。

基于预热器的车载有机朗肯循环余热发电系统设计

优化设计并搭建了基于预热器的、可回收膨胀后高温乏汽的小型车载有机朗肯循环(ORC)余热发电系统。利用热力学第一定律和第二定律对小型车载ORC余热发电系统进行了热力学分析和能量计算。以R123为工质,热源温度为300℃,在工质流量、压力等给定的工况下,计算系统在有无预热器的情况下各设备的热效率和系统总热效率。经计算,系统在有无预热器的情况下的总热效率分别为23.1%、10.8%,蒸发器的换热量分别为7.35 k J、4.67 k J。研究结果表明:相对于没有预热器的传统ORC系统,加了预热器的ORC系统的热效率和蒸发器的换热量都有较大的提升。

钙系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化重金属研究

利用富含氧化钙的铬铁渣(FS)和磷酸二氢钾(P)反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+))基体材料。研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明:当P/FS(质量比,下同)为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达25.65 MPa和36.86 MPa。随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3%时,自然养护28d和蒸汽养护24h试块抗压强度均大于10 MPa,满足建筑材料要求。固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+))均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准。通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将Pb^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)固化在材料中。

车载余热发电系统向心透平的设计与试验研究

设计了一种可模拟汽车尾气的、有别于传统有机朗肯循环余热发电系统的新型车载余热发电系统,搭建了试验台,对自主设计的适用于新型车载余热发电系统的向心透平进行了试验研究,利用控制变量法,分别研究了向心透平入口温度和转速对向心透平性能的影响,为所设计的向心透平的进一步优化提供参考。

砷钠明矾石固溶体的合成及其砷取代机理探讨

利用砷酸根(AsO_4^(3-))与钠明矾石结构中硫酸根(SO_4^(2-))之间的类质同象取代形成砷钠明矾石固溶体是实现砷固化/稳定化的1种新方法。本文以硫酸钠(Na_2SO_4)、硫酸铝(Al_2(SO_4)_3·18H_2O)和砷酸钠(Na_3AsO_4·12H_2O)分别作为Na、Al和As源,研究溶液初始n(As/(As+S))aq对砷钠明矾石合成的影响,同时采用XRD、ICP、SEM-EDS、FT-IR和TG-DSC等手段对其沉淀物进行表征分析。结果表明,当n(As/(As+S))aq=0~0.178时,沉淀物为钠明矾石相,砷最大键合率为8%;当n(As/(As+S))aq=0.185时,沉淀物为钠明矾石+无定形相+砷铝石三相混合物,砷在钠明矾石相中的键合率有所提高,可达14%。AsO_4^(3-)在钠明矾石结构中的键合机制为,AsO_4^(3-)直接取代结构中SO_4^(2-),两者的电荷差异通过结构中羟基(OH-)的质子化进行补充。随着AsO_4^(3-)对钠明矾石相中SO_4^(2-)取代量的增加,晶胞参数c、V呈规律性轻微膨胀,原因归于As-O半径(0.1682nm)大于S-O半径(0.1473nm)。

紧密纺与落棉组合系统的设计及分析

为了减少能量损耗且同时满足紧密纺和落棉系统的除尘要求,将单节48锭紧密纺风系统和小型化落棉风系统组合设计为一个风系统.通过试验对组合系统进行验证,并采用三维建模软件PROE与CFD软件FLUENT对系统进行三维数值模拟,分析了组合系统内部流场的风速、压力和流量的变化情况.结果表明:紧密纺系统测点平均风速为9 m/s,达到了紧密纺系统孔口风速要求;落棉系统测点平均风速为7.8 m/s,与落棉系统孔口风速要求相差了0.2 m/s,误差仅为2.5%,在误差允许范围内,说明该组合系统设计合理;风道内部风速和压力分布相对稳定,说明该组合系统稳定性较强,符合流体力学节点压力相等的设计理论.

纺织厂空压机排气末端换热器的设计

为了节能减排,采用有机朗肯循环(ORC)回收纺织厂空压机压缩后的高温热废气并发电,设计新型排气换热器内部流体流道结构,建立流道内流体流速、压力、湍动能以及湍流耗散率等流体数学模型.利用CFD软件进行数值模拟,分析内部流体的流动及换热情况.分析结果表明:内部流体流动湍流性能增强,换热效果明显;提高热空气流速和降低工质流速时传热性能更好;较大的翅片尺寸换热系数较小,换热效率低;排气换热器的换热效率最高可达95.3%.

向心透平设计参数优化及数值模拟

将向心透平(以下简称透平)作为研究对象,选取R123作为循环工质。采用热力计算方法,对动叶入口工质速度气流角α_1、动叶出口工质实际相对速度的方向角β_2对透平性能指标(轮周效率)的影响进行计算分析,确定α_1、β_2的最优值。α_1的取值范围为15°～25°,变化步长设定为1°。β-2的取值范围为25°～45°,变化步长设定为2°。在设计参数优化的基础上,采用CFX16. 0软件对透平蜗壳内部速度场、静压分布进行数值模拟。当β_2为25°时,轮周效率、动叶转速均随α1的增大而减小,α_1宜选取15°。当α_1为15°时,轮周效率随β_2的增大先增大后减小,在β_2为34°时轮周效率出现最大值,β_2宜选取34°。动叶转速随β_2的增大持续增大,存在最佳转速(4 354min^(-1))对应轮周效率最大值。蜗壳内的速度场分布非常复杂,径向及周向的速度分布均不均匀。喷嘴出口气体速度很高,一直延伸到蜗壳内部。沿流道流向蜗壳的出口,流体速度逐渐降低,在蜗壳出口形成气体旋涡。蜗壳内静压分布不均,蜗壳的进口处存在呈周向分布的局部高压区,蜗壳出口的静压比较低。