化工过程熵增指数及其在磷复肥清洁生产评价中的应用

从热力学第二定律出发,指出清洁生产的热力学本质是控制物质由有序结构向无序转化并从中获取最大效益,其优劣可由过程熵增反映。引用复杂体系非平衡定态过程最小熵产生原理,推导出依据与外界交换的物流和热流信息定量计算化工复杂系统过程熵增的方法,并定义过程熵增指数ζ。评价了化工过程对环境热力学状态的综合影响。选择以硫和以氨为载能原料的磷复肥工艺为例进行了计算和对比,其过程熵增指数分别为6.753和4.571,反映出载能原料硫作为废物排放对环境热力学状态产生更大的影响。

城市生活垃圾厌氧消化的熵分析

在城市生活垃圾厌氧消化的整个过程中,从熵的角度出发,对其进行分析,得出如下结论:(1)在厌氧消化的前处理系统(收集、分选及底物强化等)中,收集是一个熵增过程,分选是一个熵减过程,而预处理强化则是一个熵减过程(。2)通过以葡萄糖为发酵底物的发酵过程的ΔG的分析可知:在水解产酸阶段,ΔGθ<0,反应自发进行,故该过程的ΔS﹥0,即该过程是一个熵增过程;在产氢产乙酸阶段,ΔS<0,故这是一个熵减过程,但后续反应对氢的利用则可能使该阶段变为一个熵增过程;在产甲烷阶段,ΔGθ<0,反应均自发进行,故该过程的ΔS﹥0,即该过程是一个熵增过程(。3)城市生活垃圾厌氧发酵产物的资源化利用是一个熵增过程(。4)分选、溶胞强化、产氢产乙酸及发酵产物的资源化利用等工序可能成为厌氧消化的限速步骤。

热力学第二定律的再研讨

阐明了热力学从诞生起就沿着能与势两条线平行发展 ,确认了第二定律 (熵定律 )在热力学中的核心地位。指出由于熵定律的复杂性 ,片面地扩大“从有序到无序”的发展规律 (包括对Rifkin所谓“熵世界观”) ,可能会出现误导。并指出进化是熵增过程的逆过程 ,是使事物复杂性增大的量化问题。通过对用信息熵计算、描述复杂性等问题的思考得出了几点结论性的看法。

循环经济的科学基础与运行机理

本文初步论证了循环经济的科学基础,包括物理学基础,生态学基础,系统科学基础和区域科学基础,分析了各种科学基础对循环经济的支撑,以及各科学基础与循环经济的相互关系。以增熵过程和负熵过程,以及增熵、负熵动态平衡为依据,提出循环经济运行的基本框架,比较详细地阐述了信息负熵的结构及主要内容。