NH3/CH4混合燃料层流火焰速度的数值分析及其反应机理的优化

NH3作为一种无碳燃料,且具有较长的应用历史、较高的市场成熟度和较完整的产业链,因此在推动全球低碳发展中具有很大的发展前景。为了解决NH3在燃烧时火焰传播速度较慢的问题,可行的方法是将NH3与CH4混合燃烧。针对NH3/CH4混合燃烧的数值模拟研究时采用的反应机理比较多样且都存在相对误差的问题,对NH3/CH4混合燃料的层流燃烧速度进行模拟并通过反应灵敏度等方法分析了重要影响因素。结果表明燃料CH4的添加可有效使NH3的层流火焰速度线性增加,燃烧强度显著提升。同时发现层流火焰速度在很大程度上受火焰中自由基O、H、OH数量以及基元反应H + O2 O + OH反应速率的影响,随CH4加入火焰中的O、H、OH的摩尔分数也随之增大,因此进一步提高NH3的层流火焰速度。此外通过敏感性分析以及火焰结构分析发现基元反应的参数设置是各个机理模拟产生差异的根本原因,因此本研究基于模拟表现最好Okafor机理,根据其他常用机理的参数设置和实验数据形成了优化机理Okafor-Modified,与实验结果的平均相对误差在10%内。

间歇式潜流人工湿地中COD、NH_4-N动态变化特征

采用酸化、两段间歇流人工湿地处理生活污水。废水经酸化预处理后 ,COD平均去除率 30 % ,NH4 N平均去除率 13 6 3%。第 1段人工湿地为潜流 ,周期 12h ,进水 6h ,排水 6h ,水力停留时间 (HRT) 3d ,COD去除率 6 0 %～ 80 % ,最高达 88 5 6 % ;NH4 N去除率 5 0 %～ 70 %。第 2段人工湿地为下行流 ,周期 2 4h,进水 12h ,排水 12h ,HRT 1d ,COD平均去除率 5 3 2 % ;NH4 N平均去除率大于 99%。对第 1段湿地中COD、NH4 N空间变化的研究表明 ,间歇运行所产生的大气复氧对COD、NH4 N的去除具有明显的强化作用。COD的去除基本不受温度影响 ,而NH4

温度和盐度对几种大型海藻生长率和NH_4-N吸收的影响

温度和盐度对细基江蓠繁枝变型 (Gracilariatenuistipitatavar.liui)、孔石莼(Ulvapertusa)和蜈蚣藻 (Grateloupiafilicina)生长率及细基江蓠繁枝变型NH4-N吸收的影响进行了实验研究 .结果表明 ,温度和盐度对上述 3种海藻生长率及NH4-N吸收均有显著影响 .3种海藻的生长适宜温度和盐度范围分别为细基江蓠繁枝变型 2 0～ 30℃ ,1 5～ 30 ,孔石莼 1 5～ 2 5℃ ,1 5～ 40 ,蜈蚣藻 2 0～ 2 5℃ ,2 5～ 35 ;最大日特定生长率 (SGR)分别为 8 6 6 % ,1 2 2 8% ,2 2 4% ;N饥饿细基江蓠繁枝变型对NH4-N的吸收存在短期的快吸收 .细基江蓠繁枝变型NH4-N吸收的最适温度和盐度范围分别为 1 5～ 2 5℃ ,1 0～ 2 5 .生长率及NH4-N吸收速率与温度和盐度之间分别存在以下关系 :SGRG .t.=0 873(S - 5 487) (T - 9 0 0 7)e(-0 0 70 8S -0 0 745T) ;SGRU .p .=0 2 2 2 (S - 2 6 6 5 )e-0 0 47S(T - 9 98)e-0 0 0 0 5 7(T -9 98) 2 7;SGRG .f.=2 6×1 0 -4 (S - 1 0 85 6 ) (T - 1 1 70 4)e0 15 6T -3 36× 10 -6STe0 2 19T;Vupt=1 1 81 2 (S - 4 0 81 )(T - 9 2 2 1 )e-0 1S -0 14 8T.

盐度对崇明东滩沉积物—水界面NH_4^+交换行为的影响

通过对自然沉积物柱样不同盐度下的模拟 ,得出在有丰富微生物活动的潮滩由盐度的增加引起的NH4+ 离子配位体的增加 ,不能直接导致NH4+ 从沉积物 -水界面析出 ,而主要是通过对微生物生理活动的影响 ,控制NH4+ 在界面的交换行为 ,并且盐度增加引起NH4+ 在界面扩散行为的变化 ,仅在中盐度条件下盐度增加的最初 1～ 2h内表现出来。在低盐度下 ,矿化作用对盐度最敏感 ,在盐度从 7降到 0的初始 1h内 ,矿化作用超过硝化作用 ,使NH4+ 从沉积物—水界面析出 ,而中盐度下硝化作用对盐度的增加更敏感。在盐度增加的整个过程中 ,微生物的矿化和硝化都受到抑制 ,但微生物的硝化作用对盐度变化的适应能力较强。

环境因子对长江口潮滩沉积物中NH_4^+的释放影响

以长江口潮滩沉积物湿样进行模拟实验 ,研究盐度、pH和温度等环境因子对沉积物中NH4+释放的影响。结果表明 ,随着盐度和温度的上升 ,沉积物中NH4+释放量都显著增加 ;由于潮滩沉积物缓冲性能较好 ,pH的影响不太明显。此外 ,NH4+的释放与沉积物类型有关 ,沙性物质含量高的低潮滩沉积物NH4+的释放量明显低于沙性物质低的高。

长江三角洲地区雨水中NH_4^+-N/NO_3^--N和δ^(15)NH_4^+值的变化

2003年6月至2005年7月,利用自行设计的雨水收集器对位于长江三角洲地区的常熟、南京和杭州3个观测点进行了全年性雨水观测,分析了雨水中NH4+-N/NO3--N和铵态氮自然丰度(δ15NH4+)值的变化.结果表明:研究区3个观测点雨水中NH4+-N/NO3--N和δ15NH4+值均呈相似的季节性变化规律,两者的规律性变化在以田间农事耕作为主的常熟观测点尤其明显,而位于市区的南京观测点和位于城乡结合部的杭州观测点的规律性次之;雨水中NH4+-N/NO3--N的峰值出现在6月下旬到8月上旬,然后逐渐下降,冬季降到最低;雨水中δ15NH4+值在6月下旬到8月中旬为负值,在8月下旬到11月中下旬为正值,12月至翌年3月又变为负值,5至6月中旬又转变为正值.雨水中NH4+-N/NO3--N和δ15NH4+值的季节变化与不同作物生育期间氮肥的施用、当地气候的季节性变化以及其他NH3释放源的NH3挥发有关(人和动物排泄物、氮污染水体及有机氮源中的氨挥发),其对大气湿沉降中NH4+的来源、形态组成及陆地不同NH3排放源的强度具有明显的指示意义.

土壤温度、水分和NH_4^+-N浓度对土壤硝化反应速度及N_2O排放的影响

硝化反应是土壤、特别是干旱半干旱地区农业土壤N2O产生的重要途径之一。但是,目前环境条件对硝化反应中N2O排放的影响研究较少,而在国内外通用的几个模型中均用固定比例估算硝化反应过程中N2O的排放。本文通过砂壤土培养试验,研究了土壤温度、水分和NH4+-N浓度对硝化反应速度及硝化反应中N2O排放的影响,并用数学模型定量表示了各因素对硝化反应的作用,用最小二乘法最优拟合求得该土壤的最大硝化反应速度及N2O最大排放比例。结果表明,随着温度升高,硝化反应速度呈指数增长;水分含量由20%充水孔隙度(WFPS)增加到40%WFPS时,反应速度增加,水分含量增加到60%WFPS时反应速度略有降低;NH4+-N浓度增加对硝化反应速度起抑制作用。用米氏方程描述该土壤的硝化反应过程,其最大硝化反应速度为6.67mg·kg?1·d?1。硝化反应中N2O排放比例随温度升高而降低;随NH4+-N浓度增加而略有增加;20%和40%WFPS水分含量时,硝化反应中N2O排放比例为0.43%～1.50%,最小二乘法求得的最大比例为3.03%,60%WFPS时可能由于反硝化作用,N2O排放比例急剧增加,还需进一步研究水分对硝化反应中N2O排放的影响。

不同水稻基因型苗期NO_3^-吸收动力学特征及其受吸收液中NH_4^+的影响

采用水培方法研究了 12个水稻品种和 2个旱稻品种在苗期 (2 0d)的NO3 -吸收动力学特性及添加吸收液中NH4+ 对NO3 -吸收的影响。结果表明 ,NO3 -吸收的最大速率 (Vmax)为 :旱稻 >水稻 ,籼稻 >粳稻 ,杂交稻 >常规稻。NH4+ 对NO3 -吸收Vmax的影响在基因型间有较大差异 :籼稻受影响小于粳稻 ,杂交稻小于常规稻 ,旱稻基本不受影响。NH4+ 对个别籼稻和旱稻品种的NO3 -吸收甚至有促进作用。NH4+ 对所有供试水稻基因型NO3 -吸收的Km 值影响均很小 ,说明NH4+ 对NO3 -吸收的影响可能主要在于影响细胞膜上NO3 -载体的运转速率而非吸收位点与NO3

水稻苗期不同时段NO_3^-吸收特点及其受NH_4^+的影响

利用水培方法研究了 4种具代表性的水稻基因型 (常规粳稻、常规籼稻、杂交粳稻、杂交籼稻 )在不同苗期根部NO3 -吸收和叶部硝酸还原酶活性 (NRA)受NH4+ 存在的影响的情况。结果表明 ,在根系NO3 -吸收方面 ,籼稻与粳稻相比 ,杂交稻与常规稻相比 ,前者具有较高的NO3 -吸收速率 ,且籼稻和杂交稻在NO3 -吸收速率上的优势在 2 0d苗龄时主要体现为吸收速率较快 ,而在 5 0d苗龄时主要体现为载体与NO3 -之间的亲和力较强。不论2 0d还是 5 0d苗龄 ,NH4+ 的存在对籼稻吸收NO3 -的影响均很小 ,对杂交稻NO3 -吸收甚至有促进作用 ,但对粳稻吸收NO3 -均有较大程度的抑制。NH4+ 还可以抑制所有供试水稻基因型叶片的NRA ,但抑制程度不同 ,按强弱顺序排列为 :杂交粳稻 >杂交籼稻 >常规籼稻 >常规粳稻。

不同氮效率小麦品种苗期根系的NO_3^-、NH_4^+吸收动力学特征

为了给氮素高效利用品种的选育提供依据,采用水培方法研究了3个不同氮效率小麦品种(秦麦11、扬麦9号、扬9817)苗期根系NO3-、NH4+吸收动力学特性的差异及培养液中添加NH4+对根系NO3-吸收的影响。结果表明,3个不同氮效率小麦品种苗期根系对NO3-和NH4+吸收的最大速率(Vmax)和亲和力(1/Km)有显著差异,表现趋势均为:秦麦11>扬麦9号>扬9817。氮高效品种苗期根系对NO3-、NH4+的吸收显示出了较为明显的优势,而且对NH4+的吸收动力学参数均大于对NO3-吸收的参数。NH4+的存在明显抑制了根系对NO3-的吸收,主要表现为对NO3-吸收速率(Vmax)的影响,而不是对亲和力值(1/Km)的影响。表明根系氮素吸收动力学特征的测定可以作为确定高产优质小麦最适施氮量的参考依据,同时亦可作为小麦育种高世代材料选育氮高效吸收小麦品种的方法之一。

不同NH_4^+/NO_3^-比例的氮素营养对棉花氮素代谢的影响

The influence of different NH 4 +/NO 3 - ratios on nitrogen metabolism of cotton was studied under controlled hydroponics.The results showed that compared with single nitrate nutrition,solutions with 25/75,50/50,75/25 and 100/0 of NH 4 +/NO 3 - significantly increased the soluble protein accumulation in leaves and roots of cotton,and the maximum content of soluble protein in leaves and roots appeared respectively in the solution with 50/50 and 75/25 of NH 4 +/NO 3 -.The soluble protein content in roots was increased with the increase of NH + 4 percentage,but was slightly less in the solution of 100/0 than 75/25,which was probably related to the excess NH + 4 limiting boot metabolism.With the increase of NH + 4 percentage,the nitrate content in petiole and the nitrate reductase activity in functional blade declined,but ammoniac nitrogen content increased in every organ of cotton.These results showed that foreign nitrogen affected the nitrogen metabolism of cotton in a different way,and the nitrogen absorption by cotton was probably related to different forms of foreign nitrogen.

弹性填料微孔曝气生物膜法修复污染水源除NH_4^+ -N

采用弹性填料微孔曝气生物接触氧化法对受污染的水源进行修复除NH4+ N效果研究 .结果表明 ,在正常水温 2 0℃～ 2 7℃条件下 ,当污染水源CODMn7～ 1 4mg L ,NH4 + N 0 7～ 2 0mg L和生物修复工艺运行参数HRT为1 4h ,气∶水 =0 5∶1 ,DO为 7～ 9mg L时 ,生物修复工艺可去除水源中的NH4 + N为 64%～ 95% ;在较低水温 7℃～ 1 2℃条件下 ,当污染水源CODMn6～ 1 1mg L ,NH4 + N 1 2～ 8 0mg L和生物修复工艺运行参数HRT为 1 4h ,气∶水 =0 5∶1 ,DO为 8～ 1 0mg L时 ,生物修复工艺可去除水源中的NH4+ N为 4 0 %～ 63% .

纳米CuO的制备及对NH_4ClO_4热分解的催化性能

研究了快速液相沉淀条件对纳米CuO结构和形貌的影响。并用热分析法考察了不同形貌的纳米CuO对高氯酸铵(AP)分解的催化作用。结果表明,当反应物Cu(NO3)2和NaOH的浓度均增大到1.00mol·L-1或者反应介质乙醇和水的体积比增大到3∶1时,纳米CuO(1珔11)晶面的XRD峰强度弱于其(111)晶面的XRD峰强度;用Na2CO3作沉淀剂可获得平均粒径11nm的球形CuO,但团聚严重,添加聚乙二醇(PEG)可改善其分散性。不同形貌的纳米CuO均能强烈催化AP的分解,其中分散性良好的球形纳米CuO,催化活性最强,可使AP的高温分解温度降低99.13℃,分解放热量由590.12J·g-1增至1380J·g-1。

浒苔对NH_4^+-N与NO_3^--N吸收的相互作用

在国内首次研究了大型海洋绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)对NH4+-N与NO 3--N两种氮源的选择吸收作用。结果表明:当两种氮源等浓度比例存在时,随着NH4+-N与NO3--N浓度升高,藻体对NH4+-N的吸收速率逐渐升高,而对NO3--N吸收受到抑制;当NO3--N和NH 4+-N高浓度比存在时,藻体对NH4-N的吸收速率随着NO3--N/NH4+-N比例的升高和NH4-N浓度的下降而降低;当NO3--N和NH4+-N低浓度比存在时,藻体对NH+4-N保持较高的吸收速率,而对NO3--N的吸收效率随着NO3--N浓度的降低而降低;浒苔具有同时利用水体中较高浓度的NH+4-N和NO3--N的能力,只有当NH4+-N或NO3--N浓度较低时,才以吸收相对应的氮源为主。这说明浒苔能够快速、大量地吸收水体中氮源,为爆发性增殖贮备物质条件。同时,即便两种氮源同时存在,浒苔对NH+4-N的吸收速率也远高于对NO3--N的吸收速率,因此,控制NH4+-N的大量输入仍是预防浒苔绿潮爆发的关键。

大气PM_(2.5)在线监测仪对SO_4^(2-)、NO_3^-和NH_4^+的测定评价

通过两套大气细颗粒物(PM2.5)水溶性离子在线监测仪与蜂巢式固气分离器膜采样系统作对比,评估了在线监测仪器对主要水溶性组分SO24-、NO3-和NH4+的测定结果.美国URG公司生产的在线连续监测分析系统(AIM URG-9000B)对NH4+和NO3-的监测结果较好,但对SO24-的测定结果存在明显高估,其原因是AIM的平板溶蚀器系统无法完全去除大气中高浓度SO2,从而对SO24-的测定结果有干扰.为解决这一问题,进行了一系列实验,结果表明采用两个溶蚀器串联并用5 mmol.L-1H2O2+5 mmol.L-1NaOH混合溶液作吸收液时,高浓度的SO2(甚至达到260μg.m-3)可以被完全吸收而对SO24-的测定结果不产生影响.由荷兰能源研究所(ECN)、Metrohm和Applikon共同研制的在线气体组分及气溶胶监测系统(MARGA,ADI2080)对NH4+和SO24-的监测结果较好,可以满足实验要求;但NO3-的测定结果偏高,其准确性需作进一步评估.新型监测仪器在不同大气环境中投入使用前需进行对比测试,以确定其准确性和精确性.

NH_4^+对K^+在土壤肥际微域中迁移和转化的影响

NH4+和K+共施在农田施肥中是很普遍的现象,研究它们共施后二者在土壤中的交互作用对指导施肥具有重要意义。采用室内土柱实验研究了共施条件下NH4+对K+在红壤和潮土肥际微域中的迁移和形态转化的影响,供试肥料为NH4Cl和KCl。试验结果表明,与单施K+相比,共施NH4+没有改变肥料钾在红壤和潮土中的迁移距离,但提高了肥际微域中的水溶性钾含量;在靠近施肥点附近,NH4+的施用减少了土壤交换性钾含量,这种作用在潮土中的表现不如在红壤中明显;与单施KCl相比,共施NH4Cl明显降低了施肥点附近土壤微域内的非交换性钾含量。研究结果表明,共施NH4Cl减少了土壤晶格对钾离子的固定,增加了钾的淋溶风险。

加氢处理系统NH_4Cl结晶沉积预测及优化防控

通过热力学计算获得NH4Cl结晶反应的平衡曲线,分析冷换设备中NH4Cl结晶沉积机理;针对某石油化工厂典型加氢反应流出物冷却分离工艺,运用Aspen仿真软件建立多相平衡体系,计算获得气相中Kp即pHCl×pNH3随温度的变化曲线;结合二者建立加氢反应流出物冷却分离系统NH4Cl结晶预测模型,计算获得含不同N、Cl质量分数进料的NH4Cl结晶温度,并提出基于NH4Cl结晶沉积预测的冷却分离系统注水优化方案。结果表明,冷换设备中NH4Cl结晶沉积存在自加速过程,典型工况下NH4Cl结晶温度在155~205℃范围,主要发生在热高压分离高压换热器和空冷器内;根据进料N、Cl的质量分数预测NH4Cl结晶温度,并及时移动注水位置和调节注水量,可有效防止NH4Cl结晶沉积及垢下腐蚀。

孔隙水中NH_4^+和HPO_4^(2-)浓度异常:一种潜在的天然气水合物地球化学勘查新指标

在海洋天然气水合物的勘查与研究中地球化学方法发挥了重大作用。利用海洋沉积物孔隙水中各种离子含量和同位素异常可以有效示踪天然气水合物的存在, 其中Cl-浓度异常、SO42-浓度梯度和氧同位素组成异常已成为指示天然气水合物存在的灵敏示踪剂。通过对比有和没有天然气水合物存在的海域浅表层沉积物中孔隙水的NH4+和HPO42-含量, 发现有天然气水合物区的孔隙水中NH4+和HPO42-浓度明显偏高, 且存在与SO42-类似的浓度梯度曲线, 认为孔隙水中NH4+和HPO42-浓度异常有可能成为一种新的地球化学示踪剂, 指示天然气水合物的存在; 探讨了引起孔隙水中NH +和HPO 2-浓度异常的可能机理及精确测定这些离子含量的方法。

NH_4^+-N部分代替NO_3^--N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4+-N部分代替NO3--N对番茄的影响,结果表明:与全硝处理(100%NO3-)相比较,增铵处理(NH4+∶NO3-=25%∶75%)下番茄鲜果重显著提高;同时叶片内NO3--N含量随增铵而显著降低,叶片与果实内NH4+-N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高;增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶(NR)活性,提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)活性及叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,但对果实的谷氨酰胺合成酶(GS)活性影响不大。上述结果表明,NH4+-N部分代替NO3--N可增加番茄产量,提高集约化基地的生产量。

NH_4H_2PO_4粉体热分解产物在瓦斯爆炸中的作用

NH_4H_2PO_4粉体的吸热分解热效应一直被认为是NH_4H_2PO_4粉体抑爆的重要原因。为了进一步揭示NH_4H_2PO_4粉体吸热分解后对甲烷爆炸的作用,采用自主改进的XKWB-1型20 L近球型密闭式气体爆炸实验系统,测试NH_4H_2PO_4粉体热分解产物氨气和五氧化二磷加入后的甲烷爆炸压力参数,分析NH_4H_2PO_4粉体热分解产物对甲烷爆炸过程的影响。结果表明:NH_4H_2PO_4粉体热分解产物氨气和五氧化二磷对甲烷爆炸过程的影响均呈现出了一定的弱化作用,且氨气对高体积分数甲烷爆炸弱化效果更明显。另外,分解产物氨气对甲烷爆炸的弱化作用明显大于五氧化二磷,这一贡献对比对于高体积分数的甲烷更加显著。