极寒条件下含氧燃料对柴油机冷起动特性的影响

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题,基于起动/发电机集成一体化技术柴油机,在高原低温发动机冷起动试验舱,研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动过程的影响和燃烧特性分析.结果表明:相比A0纯柴油,燃用A1、A2含氧燃料起动时间分别缩短了36.64%和42.71%;起动累计油量分别降低47.8%和60.6%;怠速运行前60 s内转速波动率分别降低25.3%和43.8%.燃用燃料氧质量分数越高,起动燃烧首循环的缸内压力、燃烧放热率、缸内燃烧温度和缸内压力升高率峰值越高,且燃烧重心前移,燃烧持续期越短;起动转速上升过程循环数越少,平均最大缸内压力越大,起动过程燃烧稳定性越好.

定位键指数用于含氧多环芳烃对斑马鱼胚胎的急性毒性预测

含氧多环芳烃化合物是一种在多环芳烃苯环上,含有一个或数个羰基氧原子的持久性污染物,它具有比亲代多环芳烃更强的毒性、致癌、致畸和致突变性,因此探究高效的研究方法来建立毒性数据库非常重要.为研究含氧多环芳烃对斑马鱼胚胎的急性毒性与其分子结构之间的定量结构-毒性关系,根据含氧多环芳烃分子中原子空间拓扑结构,提出了一种新的结构指数–定位键指数L,并分别计算了32个含氧多环芳烃化合物分子的电性拓扑态指数Em、电性距离矢量M_(n),分析优化筛选了电性拓扑态指数其中的E16、电性距离矢量其中的M_(14)、M_(21)和M_(32)作为结构描述符,将它们与定位键指数L有机结合,与含氧多环芳烃化合物对斑马鱼胚胎的生物毒性进行回归分析,以5种结构参数为输入变量点价值,神经网络结构采用5-3-1,建构了一种预测含氧多环芳烃急性毒性lgEC_(50)的神经网络模型,该预测模型的总相关系数R_(T)值达到较高的0.9826,对毒性的预测值与实验值两者之间的平均误差仅为0.112;结果表明,含氧多环芳烃的急性毒性与定位键指数、电性拓扑态指数、电性距离矢量等结构参数有良好的非线性关系.研究可为含氧多环芳烃的环境污染及生态风险评估提供理论指导.

基于对苯二甲酸的MOFs对含氧阴离子的吸附及光降解研究

以对苯二甲酸为配体与金属盐反应得到两个金属-有机框架材料Cd-MOF和UiO-66,通过X射线粉末衍射仪(XRD)、热分析仪(TG)以及氮气吸脱附对两种MOFs材料进行表征,测试材料的纯度、热稳定性以及多孔性。用所合成的材料进行吸附和光催化降解含氧阴离子实验。结果表明:Cd-MOF对MnO^(-)_(4)、Cr_(2)O_(7)^(2-)和CrO_(4)^(2-)的吸附率分别可以达到100%、57%、62%,经过光降解后的去除率可达到100%、84%、87%,UiO-66对MnO^(-)_(4)、Cr_(2)O_(7)^(2-)、CrO_(4)^(2-)的吸附率分别可以达到66%、25%、60%,经过光降解后的去除率可达到99%、40%、87%。相对于吸附能力,两种MOFs材料对含氧阴离子尤其是含Cr阴离子均表现出更好的光催化降解能力,Cd-MOF对含氧阴离子的去除率优于UiO-66。机理研究表明,在光催化降解过程中产生了活性物质·O^(-)_(2)和·OH,它们的产生有助于提高降解效率。

锅炉炉膛含氧量神经元PID控制及其仿真

燃煤锅炉炉膛中过低的含氧量会使燃烧不充分,过高的含氧量又会使送风带走较多的热能。在一定的给煤速度之下,必须选择合适的送风量才能使炉膛燃烧维持在最佳状态。故必须给出送风量的调节控制方案。为此,首先对于锅炉炉膛的含氧量和送风之间的非线性关系进行数学建模,进而尝试PID补偿控制设计,用根轨迹法确定使闭环系统能稳定的增益.另外,还采用了一种人工神经网络控制方案,比较了两种方法的计算机仿真结果,验证了人工神经元PID控制的有效性。

光热协同驱动SrTiO_(x)负载CuCo催化CO_(2)-CH_(4)和H_(2)O共转化制备C_(2)含氧化合物

催化转化CO_(2)为乙醇、乙醛等高值C_(2)含氧化合物是一个具有科学意义和经济价值的化学过程.然而,由于碳氧键活化难、多电子(≥10)转移过程复杂以及C–C偶联动力学缓慢等问题,导致该过程的反应效率低.CO_(2)因热力学稳定、动力学惰性,其加氢活化通常是强吸热过程(如CO_(2)活化成CO的ΔH_(2)98K=42.1 kJ mol^(–1)),因此需要在一定温度下才能获得满意的CO_(2)转化率.与此同时,CH_(4)作为碳化学价态最低的化合物,其氧化过程与CO_(2)的还原过程可以耦合,共同转化为高值化学品,同样受到了广泛关注.但CH_(4)的活化同样需要高温等苛刻条件,因此,在温和条件下共转化CO_(2)和CH_(4),选择性构建高值C_(2)含氧化合物,是一个重要且具有挑战性的研究方向.本文提出利用光外场和水活化策略,即利用光解水产生的活性氢和活性氧物种,在温和条件下实现CO_(2)和CH_(4)的高效、高选择性活化及共转化.光照下,在钛酸锶(SrTiO_(x))负载的具有丰富Cu-Co界面的催化剂上,光解水产生的活性氢和活性氧物种,分别活化CO_(2)的碳氧键和CH_(4)的碳氢键,在Cu和Co位点上分别形成*CH_(x)O和*CH_(3)物种,进而通过C–C偶联高效生成C_(2)含氧化合物.在200°C和光照条件下,C_(2)含氧化合物(CH_(3)CHO和CH_(3)CH_(2)OH)的生成速率高达2.05 mmol g^(–1)h^(–1),同时产物选择性>86%.同位素标记、红外光谱示踪的原位反应和催化实验结果表明,紫外光激发下,SrTiO_(x)上的金属位点促进了光催化水裂解,生成活性氢和活性氧物种(该过程为整个反应的决速步骤).活性氢物种使吸附在SrTiO_(x)上的CO_(2)活化并转化为CO;随后,在CuI/Cu^(0)对上,CO加氢生成*CH_(x)O中间体.另一方面,在Co位点上,CH_(4)与活性氧物种发生反应,被活化为*CH_(3)中间体.最后,*CH_(x)O与*CH_(3)两种中间体在CuCo界面处发生C–C偶联反应,进而形成C_(2)含氧化合物.与传统的热催化下的CO_(2)和CH_(4)共转化过程相比,光热协同策略使该反应温度降低了超过600°C,并且反应活化能降低了约12 kJ mol^(–1),表明光热协同策略不仅可以大幅降低反应温度,还能极大提升反应动力学,为强吸热反应过程提供了一条提效降耗的反应途径.综上所述,本工作通过构建结构精准可控的SrTiO_(x)负载的CuCo邻近界面结构,同时利用光解水产生的活性氢/氧物种促进CO_(2)和CH_(4)活化,实现了高效定向共转化.本文提出的“光热协同”策略为高效活化CO_(2)制高值化学品提供了新的研究思路,同时显著降低了能耗,对解决强吸热催化反应高能耗问题提供了参考.

基于含氧氢化钆薄膜的宽波段调制光致变色智能窗

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段调制的能力。所开发的光致变色智能窗口能够通过感应光强度自动调节发射率,同时保持可见光和近红外(NIR)调制(ΔT_(sol)=35.1%,ΔT_(l um)=37%,Δ(ε8-13μm=0.12))。研究还通过优化制备气氛,实现了GdO_(x)H_(y)的一步制备并提高了稳定性,通过综合表征分析了光致变色机理。总之,这种跨越可见光-近红外-中红外的被动协同调制方法有望推动光致变色智能窗的发展。

高温热解生物质焦含氧结构演变规律研究

为更高效清洁的利用生物质能,提高生物质热化学利用效率。使用13 NMR、FTIR与量子化学计算相结合的方法从微观尺度分析了高温稻壳焦和秸秆焦的结构演化规律。实验结果表明:高温下生物质焦含氧结构演变趋于同一性。芳香边界取代处的氧含量随温度升高而下降,羧基含量略有升高,其余结构形式的氧几乎不变。设计并计算了氧接芳香族结构与热解系统中游离基团的可能反应转化路径。与游离碳相结合形成新的羧基位于芳香边界是最可能发生的,反应释放能量68.11 kJ/mol。

合成气直接制芳烃含氧中间体路线研究进展

芳烃作为重要的化工原料,目前主要经由石油重整和裂解制备。由合成气(CO加氢)直接转化制芳烃是一种新型的非石油芳烃制备路线,其中含氧中间体路线具有芳烃选择性高、甲烷选择性极低等优点。主要综述了合成气经含氧中间体制备芳烃的研究进展。重点论述了双功能催化剂中活性组分及其配比、分子筛结构和酸性、耦合方式等因素对反应过程的影响;并概述了CO和H_(2)解离、反应中间体、催化剂失活等反应机理。指出研制高活性和稳定性的催化剂用于提高含氧中间体路线的CO转化率和芳烃产物选择性,探索催化反应机理等仍然是未来研究的重点。

含氧多环芳烃促肝癌细胞侵袭转移过程中Hippo通路作用探究

由于氧化官能团的存在,含氧多环芳烃(oxy-PAHs)比母体多环芳烃具有更高的极性、溶解度、迁移率和生物反应活性,在环境中的分布更为广泛.许多oxy-PAHs具有更高的遗传毒性、促肿瘤活性和发育毒性,而目前关于其促肿瘤活性作用机制的研究较少.Hippo-YAP通路被发现是调节癌细胞免疫、增殖、转移等的关键因子.本研究基于肝癌细胞暴露模型,对环境含量丰富的含氧多环芳烃(9-芴酮)的促肿瘤作用及Hippo-YAP调控机制进行了探究.结果发现,较高浓度9-芴酮(9-Fluorenone)暴露可促进肝癌细胞侵袭、迁移及上皮间质转化(EMT)的发生,且Hippo-YAP通路在9-Fluorenone促肿瘤过程中有重要作用.具体而言,9-Fluorenone暴露可通过诱导Hippo上游激酶MST、LATS以及YAP蛋白的去磷酸化,未磷酸化的YAP可以直接进入细胞核内与TEAD结合,调控下游EMT的发生,进而促进侵袭转移.本研究结果为含氧多环芳烃的促肿瘤活性研究提供了实验基础,对于全面评估多环芳烃及衍生物的生态和健康风险具有重要参考作用.

高原含氧柴油燃料研究现状

高原的低压条件造成柴油燃烧性能下降,导致柴油机出现动力性不足等问题。在柴油中加入醇类燃料、醚类燃料、酯类燃料等含氧燃料,可以在不改变柴油机结构的情况下改善柴油机在高原环境下的使用性能。对上述含氧柴油燃料在柴油发动机中的燃烧特性、动力性和经济性等方面进行对比,结果表明,在高原环境下,含醇柴油会导致发动机滞燃期延长,且脂肪醇的碳数越少影响越严重;含醚柴油缩短滞燃期,但热值较低;含酯柴油凝点较高,难以在高原的低温环境条件下应用;复合型含氧柴油燃料或许能够综合含氧燃料的优点。新型高原含氧柴油燃料应关注聚醚、短链酯以及少量长链醇复合组分。

CO_(2)催化制备高附加值多碳含氧化合物的研究进展

将温室气体CO_(2)通过化学反应路径制备高附加值多碳含氧化合物如乙醇、乙酸、丙醛、丙酸、丁醇等具有挑战性。由于C-C偶联反应的复杂性和成键的不可控性,导致合成多碳高值含氧化合物困难。本工作总结了近期在连续流固定床条件下CO_(2)催化合成高附加值多碳含氧化合物的研究进展。首先归纳了CO_(2)加氢路径下可能的反应机理;其次总结了CO_(2)直接加氢(一步法、串联法)、CO_(2)与轻烃重整、CO_(2)氢甲酰化等不同反应路径下具有潜力的催化剂,包括金属碳化物、碱金属修饰的Cu、Fe、Co、Rh等单金属或二元金属制备多碳高值含氧化合物的特点,并进一步阐述了不同催化剂上的作用机制。最后对目前存在的问题和未来可能的解决方案进行了讨论和展望。

城市固废焚烧过程炉温与烟气含氧量多目标鲁棒预测模型

为实现城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程炉温与烟气含氧量的准确预测,提出一种基于改进随机配置网络的多目标鲁棒建模方法(Multi-target robust modeling method based on improved stochastic configuration network,MRI-SCN).首先,设计了一种并行方式增量构建SCN隐含层,通过信息叠加与跨越连接来增强隐含层映射多样性,并利用参数自适应变化的监督不等式分配隐含层参数;其次,使用F范数与L_(2,1)范数正则项建立矩阵弹性网对模型参数进行稀疏约束,以建模炉温与烟气含氧量间的相关性;接着,采用混合拉普拉斯分布作为每个目标建模误差的先验分布,通过最大后验估计重新评估SCN模型的输出权值,以增强其鲁棒性;最后,利用城市固废焚烧过程的历史数据对所提建模方法的性能进行测试.实验结果表明,所提建模方法在预测精度与鲁棒性方面具有优势.

流动条件下X65钢在含氧体系下的腐蚀行为及腐蚀预测模型

X65钢注水海管介质含有溶解氧,导致管道内发生严重腐蚀。针对该问题,基于现场注水海管基础数据,考虑流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度对X65钢腐蚀行为的影响,设计9组正交试验,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行失重测试和腐蚀产物表征;结合多元线性回归法,建立腐蚀预测模型。结果表明:4种影响因素对腐蚀速率的影响程度由大到小排序为:溶解氧浓度>温度>流速>Cl^(-)浓度,溶解氧浓度是腐蚀主控因素;随着流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度的增大,腐蚀速率增大;腐蚀产物表征结果表明,腐蚀产物主要为Fe3O4和Fe2O3;考虑上述4个因素的影响,基于7组均匀腐蚀速率值,建立腐蚀预测模型;采用剩余2组均匀腐蚀速率值对腐蚀预测模型进行验证,误差最大为8.9%,表明该腐蚀速率预测模型的准确性较高。

数据驱动的城市固废焚烧过程烟气含氧量预测控制

烟气含氧量的精准控制对城市固废焚烧处理厂的稳定高效运行具有重要意义.然而,由于固废焚烧过程固有的非线性和不确定性,难以实现烟气含氧量的有效控制.为此,文中提出一种数据驱动的城市固废焚烧过程烟气含氧量预测控制方法.首先,设计了一种基于自组织长短期记忆(SOLSTM)网络的预测模型,结合神经元活跃度与显著性动态调整隐含层结构,提高了烟气含氧量的预测精度.其次,为了保证优化效率,利用梯度下降法求解控制律.此外,基于李雅普诺夫理论分析了所提方法的稳定性,确保控制器在实际应用过程中的可靠性.最后,基于实际工业数据对所提出的控制方法进行了验证,结果表明,提出的数据驱动预测控制方法能实现对城市固废焚烧过程烟气含氧量的稳定高效控制.

模拟高原环境下柴油添加剂及含氧组分对发动机性能的影响

通过调整进气压力来模拟不同海拔高度的高原环境,在单缸柴油机上考察了柴油中添加硝酸异辛酯(EHN)和聚氧甲基二甲醚(DMMn)对发动机性能的影响,深入比较和分析了海拔高度、EHN、DMMn及二者复配使用对发动机动力性、燃油经济性以及燃烧特性的影响。结果表明:高原环境下,随着海拔高度的增加,过量空气系数下降,排气温度升高,缸内燃烧压力降低,导致发动机输出功率下降和燃油经济性恶化。添加DMMn能够有效提高过量空气系数,降低排气温度、减小热负荷,提升热效率和燃油能量利用率;EHN和DMMn复配使用,能够进一步降低排气温度,同时提升热效率。通过油量补偿,在相同排气温度条件下,能够有效恢复发动机的功率输出,不同海拔下较基准油平均提高约1.45%。

液化石油气含氧化合物闪蒸仪进样重复性影响因素分析

NB/SH/T 0230—2019《液化石油气组成的测定 气相色谱法》对液化石油气含氧化合物色谱分析的进样方式未进行详尽的规定,液化石油气含氧化合物的液体标准样品进行校正因子标定,实际操作过程中发现液化石油气原料在液体进样过程中差异性较大。笔者研究发现不同的进样方式对液化石油气含氧化合物组成的测定有着不可忽视的影响,选择了当前主要应用的三种进样方式对液化石油气组成测定结果进行对比研究,验证了不同进样方式在不同条件下的可行性,通过考察钢瓶进样方式对分析结果的影响,找出重复性高、准确性好的操作方式,解决液化石油气含氧化合物分析重复性差的问题。

化工过程含氧有机气体化学脱氧研究进展

进入21世纪,随着我国化工生产装置的不断投产,有更多化工过程产生了含氧有机气体,脱氧以实现其本质安全化处置成为一项重点课题。然而,由于场景多变、组成复杂以及脱氧深度需求不一等因素,脱氧技术发展仍有诸多问题。本文立足作者长期脱氧技术研究工作经验,概述了当前化工过程含氧有机气体化学脱氧技术的应用情况以及最新研究进展。基于不同场景下的脱氧需求,分析了各类化学脱氧技术适用性及技术竞争力。针对化工生产过程形成的高含氧、大通量、连续化含氧气体脱氧,指出催化脱氧具有流程简单、可操作性强、脱氧效果好等特点,在当前实际工业应用中更具竞争力,并从工艺、催化剂等方面进行了综合分析。基于当前各化学脱氧方式特点,指出含氧有机气体深度脱氧、高含氧有机气体脱氧以及温和脱氧等技术具有广阔市场需求,是未来脱氧技术发展的重要方向。

含氧官能团对煤表面电位的影响机理研究

为了研究含氧官能团对煤表面电位的影响机理,测定了含氧官能团不同的三种变质程度脱灰煤表面的Zeta电位,结合分子动力学模拟与密度泛函理论计算,揭示了煤表面的带电机理。结果表明,煤的表面电位与其表面含氧官能团数目相关,煤表面含氧官能团越丰富,其表面电位负值的绝对值越大;OH-在煤颗粒表面的优先吸附促进了含氧官能团中羧基、羟基基团中O—H结构的解离,从而使得煤表面带负电,随着煤变质程度的提高,煤中—COOH基团、—OH基团含量呈下降趋势,因此长焰煤、焦煤和无烟煤的负电位绝对值依次下降,最终引起颗粒与气泡间静电力的差异性。

不同含氧官能团对煤润湿性影响的分子动力学模拟研究

为了探究不同含氧官能团对煤润湿性的影响规律,基于分子动力学(molecular dynamics,MD)理论,构建4个不同含氧官能团模拟系统(—COOH、—OH、—CO及—OCH 3),通过模拟接触角、分子相对体积分数、径向分布函数及相互作用能结果,详细分析含氧官能团对煤润湿性的影响规律。研究结果表明:模拟平衡后,在—COOH体系中水团簇的接触角为18.65°,相互作用能为-1049.19 kcal/mol,并形成371.64个氢键。在—OH体系中水团簇的接触角为25.37°,相互作用能为-563.83 kcal/mol,并形成178.03个氢键。在—CO体系中水团簇的接触角为30.10°,相互作用能为-444.25 kcal/mol,并形成58.34个氢键。在—OCH 3体系中水团簇的接触角为59.96°,相互作用能为-149.00 kcal/mol,并形成13.25个氢键。水团簇与不同含氧官能团体系的接触角越小,形成的氢键越多,相互作用能绝对值越大,对煤亲水性增强作用越好,这与分子相对体积分数和径向分布函数分析结果一致;不同含氧官能团对煤亲水性增强作用排序为—COOH>—OH>—CO>—OCH 3。研究结果可为研究煤表面润湿性及其应用提供相关参考。

熔盐电解含氧酸盐制备金属及合金的最新进展

金属及合金材料有多种制备方法,其中熔盐电解含氧酸盐因具备流程简单、能耗低、绿色环保、产物纯度高等特点,引起了科研人员的极大关注。本文综述了熔盐电解硅酸盐、钨酸盐、钛酸盐、钼酸盐、钒酸盐等不同含氧酸盐制备金属及合金的研究进展,并在此基础上对含氧酸盐制备金属及合金的工艺发展方向进行了展望。