人体上呼吸道内气溶胶沉积的数值仿真研究

目的研究人体上呼吸道内气溶胶沉积规律,分析呼吸模式对气溶胶沉积规律的影响。方法建立人体上呼吸道计算机数值仿真模型,采用计算流体动力学方法对人体上呼吸道内的气溶胶沉积进行数值仿真,分析气溶胶在上呼吸道内的沉积规律。结果人体上呼吸道内不同部位气溶胶沉积率随惯性参数的增加而增加,人体上呼吸道内的呼吸流量和气溶胶性质对气溶胶在上呼吸道内的沉积模式影响较小,受到惯性碰撞和湍流扩散的影响致使在喉部气溶胶沉积最多。人体循环吸气模式下,气溶胶在人体上呼吸道内的沉积率高于稳态吸气模式下的气溶胶的沉积率。循环吸气模式下远大于循环呼气模式下气溶胶沉积率。结论惯性碰撞对于微尺度气溶胶沉积而言是主要的沉积机制,而湍流扩散、二次气流运动和环流气流运动对气溶胶在人体呼吸道内沉积同样具有重要的影响。

非能动安全壳冷却对严重事故下气溶胶沉积影响分析

采用分区法模型计算了不同热工条件下的气溶胶沉积情况,分析了4种自然沉积机理对不同粒径气溶胶的沉积作用。研究表明,气溶胶扩散泳沉积受热工情况影响最为显著。针对AP系列压水堆非能动安全壳冷却的设计特性,可通过降低壁面温度来提高气溶胶的扩散泳沉积,增强安全壳内的气溶胶净化作用,从而提高严重事故下安全壳内的放射性去除效果。

人体上呼吸道内气溶胶沉积的实验研究

研究人体呼吸道内气溶胶沉积规律,对于认识有毒气溶胶对人体健康的影响和提高治疗药物气溶胶的治疗效果具有重要意义。采用激光快速成型技术制作人体上呼吸道的实验模型,在呼吸流量为30 L/min的状态下,分别对粒径为0.3和6.5μm的气溶胶在人体上呼吸道内的沉积进行实验研究,分析气溶胶在上呼吸道内的沉积规律。研究结果表明;气溶胶在咽、喉和气管位置存留较多;气溶胶粒径对其在上呼吸道内的沉积模式影响较小,两种粒径气溶胶的沉积模式很相似,仅对其在呼吸道内不同部位的沉积率影响较大;惯性碰撞和湍流扩散是气溶胶的主要沉积机制,气溶胶在人体呼吸道内不同部位的沉积率均随惯性参数值的增加而升高。

人体上呼吸道气流结构与气溶胶沉积数值模拟

人体上呼吸道内气流运动会导致吸入气溶胶在其内不同部位的沉积,进而会引发各种呼吸道疾病。运用计算流体动力学(CFD)方法对人体上呼吸道内气流运动特性和气溶胶沉积进行了数值模拟,通过试验对数值模拟模型进行了验证。研究结果表明:气流通过咽部、气管和支气管分叉发生分离气流运动,气流在声门下游的气管和支气管内壁形成局部高速区。在下游支气管内壁区形成新的边界层,靠近支气管内壁速度较高,而速度最大值形成于支气管边界层的外缘。气管和支气管内的气流结构特点致使在气管和支气管内壁形成较高的剪应力分布,剪应力较高容易伤害到气管和支气管内壁粘膜。惯性碰撞对于微尺度气溶胶沉积而言是主要的沉积机制。而湍流扩散、二次气流运动和环流气流运动对气溶胶在人体呼吸道内沉积同样具有重要的影响。

水平表面上多机理作用下气溶胶沉积特性数值分析

采用离散随机模型模拟了水平表面上气溶胶粒子沉积的微观过程.基于随机游走方法,求解了微粒在布朗扩散和外场迁移两种输运机制耦合作用下的运动轨迹,分析了沉积物形结构特征与微粒输运机制间的作用关系,并讨论了不同沉积机制和粒径分布下的表面沉积水平.结果表明,低Pe数下沉积物形态呈现疏松的粉尘絮团结构,而在高Pe数下沉积物则表现出较为紧密的堆积结构.不同沉积机制下粒子沉积形态结构的差异取决于微粒运动轨迹的随机强度;水平表面最大沉积微粒数存在一上限值,且与微粒输运机制和粒径分布均有关.

蒸汽发生器二次侧气溶胶沉积模型改进对安全壳旁通释放类的影响

发生频率较大的安全壳旁通事故对严重事故的放射性后果有较大贡献。在AP1000的概率安全评价(PSA)分析中,采用MAAP4.0.4程序计算安全壳旁通事故的源项。MAAP4.0.4未考虑蒸汽发生器二次侧复杂流道结构对气溶胶的沉积效应,在国外相关实验的基础之上,开发了复杂流道结构下气溶胶的沉积模型,并修改MAAP4.0.4源程序中蒸汽发生器二次侧的气溶胶沉积模型,最后对安全壳旁通释放类的源项进行了重新评价,结果表明:采用改进后二次侧气溶胶沉积模型计算比采用原模型计算气溶胶的质量释放份额有所减少。这也为今后AP1000的概率安全评价分析中计算安全壳旁通事故源项提供一个参考。

深圳市大气7Be沉降通量与气溶胶沉积速率

同步分析了2015年1~12月份期间深圳市大气~7Be总沉降通量以及大气气溶胶中~7Be的放射性比活度,并据此计算获得大气颗粒物沉积速率。结果表明,深圳市大气~7Be的沉降通量范围为0.91~4.23 Bq/m^2×d,平均值为1.83 Bq/m^2×d;大气气溶胶沉积速率在0.15~5.10 cm/s之间,平均值为1.35 cm/s。研究发现,大气~7Be沉降通量和沉积速率均与降雨量呈显著的正相关关系,提示湿沉降是大气~7Be清除的主要机制;大气~7Be沉积速率与大气颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))含量呈负相关关系。

直流电晕放电中的离子风增强带电气溶胶沉积

为解决我国水资源短缺问题和开发大气水资源的急迫需求,突破之前单电极电晕放电离子源的离子密度较低、气溶胶荷电困难的难题,开发了一套基于离子风增强带电气溶胶沉积的负直流电晕放电系统.该系统利用多个针电极与接地的网状电极,实现了大面积、阵列式的负直流电晕等离子体,可以对流经其中的气溶胶进行高效的荷电和处理.虽然单电极放电产生的开放空间中的离子密度是双电极放电的20倍,但双电极放电区域的电场约为单电极放电的15倍,放电电流也更大.强电场推动离子流进行定向运动,同时推动中性分子,使该装置可以产生速度高达2 m/s的离子风,而与之相比,单电极电晕放电的离子风速低于检测限.双电极电晕放电产生的离子风带动了云室中空气的流动,可以有效促进气溶胶的荷电、碰并以及在接地网状电极上的沉积,可以快速减少空气中的气溶胶密度,所需的时间仅为单电极放电的1/4.在水雾气溶胶的沉积实验中,其水雾的总沉积量是单电极放电的8.3倍.因此,双电极放电系统是诱导降水或消除致病生物气溶胶的潜在有效方法.

溶胶电泳沉积法在304不锈钢表面制备γ-Al_2O_3涂层

采用溶胶电泳沉积法在304不锈钢表面上制备了γ-Al2O3涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段对制备的γ-Al2O3涂层进行了表征,并采用超声波振荡考察了涂层的结合牢固度,讨论了电泳沉积液中γ-AlOOH溶胶的体积分数、纳米Al2O3的质量浓度、沉积电压、沉积时间及搅拌速率对γ-Al2O3涂层性能的影响。结果表明:将溶胶加入到无水乙醇溶液中可制得稳定的电泳沉积液,添加纳米Al2O3可提高涂层沉积量和稳定性。当电泳沉积液中γ-AlOOH溶胶的体积分数为30%～40%,纳米Al2O3加入量为20～30g/L,搅拌速率为375r/min时,电压10V下沉积5～10min,然后在600°C下焙烧3h,所得到的γ-Al2O3涂层结合牢固。

糖葫芦状氧化钛纳米线阵列的溶胶-电泳沉积及其形成机理

采用二次阳极氧化工艺制备了高度规则排列的多孔氧化铝(PAA)模板,并利用溶胶-电泳法在PAA模板中制备了糖葫芦状氧化钛纳米线阵列,对纳米线及PAA模板进行了SEM分析。结果表明,纳米线直径在75 nm左右,线间距约为100 nm,每根纳米线都具有周期性凹凸,形状与糖葫芦相似。结合胶体颗粒间的相互作用、胶体颗粒在电场作用下的运动、胶体聚沉理论及胶体颗粒的扩散行为等因素,建立了溶胶-电泳沉积的物理模型,阐明了糖葫芦状纳米线阵列的形成机理。

双源气溶胶辅助化学气相沉积制备AZO薄膜

采用双源气溶胶辅助化学气相沉积法制备了Al掺杂Zn O薄膜。研究了不同的乙醇和甲醇溶液比例对AZO薄膜各种性能的影响。通过紫外-可见光吸收光谱、原子力显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射对薄膜性能进行表征。结果表明通过使用双源AACVD法可以获得具有明显(002)择优取向AZO薄膜,并且在15 m L乙醇和20 m L甲醇时具有最佳的结晶性能,同时具有最优的光电学性能。不同乙醇和甲醇比例下薄膜的形貌不同。

溶胶-沉积镍基催化剂及其在裂解C_9^+加氢中的应用

研究了溶胶-沉积法制备的高镍含量负载型金属催化剂,考察了镍含量、载体组成及焙烧温度等对催化剂性能的影响,对制备的催化剂进行了BET、XRD及TPR表征。结果表明,催化剂表面积和孔径随镍含量增加而减小;溶胶-沉积NiO/Al2O3-SiO2中Ni以高分散的NiO形式存在,与载体相互作用较强,没有NiAl2O4尖晶石生成;催化剂比表面积较大[(220～240)m2.g-1],孔径适中[(8～10)nm]。溶胶-沉积Ni/Al2O3-SiO2催化剂具有良好的催化性能,将其应用于裂解C9+加氢反应,效果较好,烯烃加氢率达90%,芳烃损失为零,催化剂性能稳定,耐胶质能力强。

静电辅助气溶胶化学气相沉积法制备Al_2O_3薄膜

以乙酰丙酮铝为前驱体,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用静电辅助的气溶胶化学气相沉积(ESAVD)方法,在Si(100)衬底上制备了Al2O3薄膜,并采用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和自动划痕仪等设备对制备的薄膜进行了表征。结果表明:采用ESAVD法制备的Al2O3薄膜平整致密而且晶粒细小,薄膜与基体之间及薄膜内部都未出现开裂现象;薄膜与基体的结合力约为5.56 N;沉积得到的薄膜为化学计量比为2∶3的氧化物薄膜;退火前的薄膜为非晶态,在1 200℃退火保温2 h后薄膜转变为-αAl2O3。

溶胶原位沉积法制备硅化微晶纤维素及其粉体性能研究

本研究采用溶胶原位沉积法在微晶纤维素(MCC)表面形成SiO_(2),制备了硅化微晶纤维素(SMCC)。结果表明,随着共溶剂中异丙醇量的增加,SiO_(2)粒径减小且粒径分布更加均匀;当异丙醇为共溶剂,正硅酸乙酯添加量为0.8 mg/L时,自制SMCC性能最佳;表面被SiO_(2)基本均匀覆盖,且比表面积大于进口SMCC;自制SMCC和原料MCC的整体粒径分布无明显差异,但自制SMCC的各项粉体综合性能指标均优于原料MCC及国产SMCC,且接近于进口SMCC。

溶胶—凝胶沉积PbTiO3薄膜成分和结构的XPS分析

对通过Ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺制备的ＰｂＴｉＯ３薄膜在Ａｒ＾＋溅射前后作了ＸＰＳ全扫描和窄扫描测量，结果表明，除了薄膜原始表面有化学吸附氧和污染碳外，薄膜中没有残余的单质碳或其他杂质元素存在，薄膜的元素组成与化学计量比一致，薄膜表面无富集Ｐｂ。各元素的化学状态证实薄膜系ＰｂＴｉＯ３钙钛矿型结构，Ａｒ＾＋溅射引起Ｐｂ择优溅射和化合物分解。

表面蒸气溶胶-凝胶Al_2O_3薄膜电极上肌红蛋白的直接电化学研究

本文利用表面蒸气溶胶-凝胶沉积与层层组装技术相结合,成功制备了溶胶-凝胶三氧化二铝(SG-Al2O3)/肌红蛋白(Mb)层层组装薄膜修饰电极({SG-Al2O3/Mb}n)。通过实验确定了最优组装方式PG/PD-DA/{SG-Al2O3/Mb(pH 5.0)}n以及在表面蒸气溶胶-凝胶沉积过程中的最佳涂布水量2μL。考察了该薄膜修饰电极的循环伏安性质。实验表明:在pH 7.0缓冲溶液中,薄膜中的Mb在-0.34 V出现了一对可逆性良好的还原氧化峰,这是血红素辅基的电活性中心Fe(III)/Fe(II)氧化还原电对的特征峰,随着缓冲溶液pH值的增长,峰电位发生负移,式量电位E°'与pH值呈直线关系,其斜率为–42.4 mV/pH,随着扫描速度的增大,峰电流增大,且电流与扫描速度的平方根成正比。

化学沉积法改善纤维-水泥基体的界面性能

为了改善合成纤维-水泥基体界面黏结性质,通过化学沉积纳米二氧化硅,制备了一系列的改性纤维.使用X射线能谱仪(EDS)确认二氧化硅的存在,采用扫描电镜(SEM)观察纳米颗粒在纤维表面的分布,从而评价化学沉积时间对沉积效果的影响,并通过单丝纤维拔出行为和塑性抗裂性能试验证实改性纤维的优势.结果表明:对聚丙烯(PP)纤维而言,合适的化学沉积时间为60min,此时纳米二氧化硅粒子的平均粒径为300nm;聚乙烯醇(PVA)纤维表面具有的亲水性质,使纳米二氧化硅在其上的分布形态与在PP纤维上明显不同;改性纤维的界面黏结强度显著提高,表现出优良的抗裂性能,其原因可能是由于二氧化硅的水化活性,水化产物在单丝拔出及塑性抗裂时起到了物理锚固及化学键合的双重作用.

霾污染对输变电设备外绝缘影响的研究进展

为了研究霾污染对电力安全的影响,综述了近年来国内外针对霾污染对输变电设备外绝缘影响的研究进展,总结了影响输变电设备外绝缘的霾天气指标,霾对外绝缘运行状态的危害和绝缘子沉积吸附的研究。展望了大气颗粒物在绝缘子沉积的外场综合观测,霾颗粒沉积物的实验室物理化学分析以及沉降过程的数值模型等亟待解决的问题。

掺杂TiO_2纳米线及其可见光催化性能

采用二次阳极氧化工艺制备了高度有序的多孔氧化铝模板,通过模板法与溶胶-电泳沉积法结合的组装技术,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO2(M=Fe3+,Zn2+,Cu2+,Cr3+)纳米线数组体系。采用SEM对样品进行了表征,SEM测试结果表明M/TiO2纳米线数组保持了模板的有序性,直径分布均匀一致,为70 nm左右,长为15μm左右,取向性很好。以甲基橙为目标降解物,在可见光下考察该金属离子掺杂纳米线的催化活性,确定了每种离子的最佳掺杂量。结果显示此掺杂纳米线数组体系具有非常优良的可见光催化性能,这也使得在可见光下纳米线具有更大的应用前景和优势。M/TiO2薄膜的紫外-可见吸收光谱测试结果显示氧化钛的吸收带边红移至了可见光区,并通过相关公式进行了禁带宽度的估算。结合对不同离子掺杂纳米线的可见光催化活性的比较,从不同角度对于过渡金属离子掺杂改性的机理进行了初步探讨。

制备金属离子掺杂二氧化钛纳米线及其可见光催化

采用二次阳极氧化工艺制备了高度有序的多孔氧化铝模板,通过模板法与溶胶-电泳沉积法结合的组装技术,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO_2(M=La^(3+),Fe^(3+))纳米线阵列体系。采用SEM对样品进行了表征,测试结果表明:TiO_2纳米线阵列保持了模板的有序性,直径分布均匀一致,为70 nm左右,长为15μm左右,取向性很好。以甲基橙为目标降解物,在可见光下考察该金属离子掺杂纳米线的催化活性,结果显示此纳米线阵列体系具有非常优良的可见光催化性能,与同条件下制备的薄膜试样相比可见光催化活性可以提高4倍以上。