Fenton-铁氧体一步工艺处理锕系核素污染分析废液研究

为了高效地对锕系核素污染分析废液进行处理,为同时含有锕系核素及有机物的废水的处理提供指导,提出Fenton-铁氧体一步处理工艺,首先对该方法的配方进行了优化,然后探究了pH、温度对处理时间及处理效果的影响,最后验证该方法对不同活度废液的适应性。结果表明:将FeSO_(4)·7H_(2)O和H_(2)O_(2)的添加比例控制在3∶1,可在一步工艺中实现了Fenton氧化和铁氧体共沉淀,同时完成破络和核素去除。在废液与FeSO_(4)·7H_(2)O之比小于等于1 L∶1.85 g的条件下,该方法对总α比活度在10~2~10~7Bq/L量级范围的锕系核素污染废液均有较强的适应性,净化系数均超过100。当共沉淀pH与温度增加时,处理效果、效率均随之提升,沉淀物体积也进一步降低。可见相较于公开报道的Fenton氧化、铁氧体共沉淀两步处理工艺,所提出的一步工艺可明显减少处理过程中的铁泥沉淀量,简化操作步骤,更适合放射性操作环境。

Fenton-铁氧体法处理含铜模拟废水的研究

采用Fenton-铁氧体法处理含铜模拟废水。在pH值3.0、温度40℃、反应时间10 min、H_2O_20.60mL/L、FeSO_4·7H_2O 7.08g/L的条件下,Cu^(2+)的去除率达到92.88%,残余Cu^(2+)的质量浓度为3.56 mg/L。铁氧体法的最优工艺条件为:沉淀pH值10.0,反应时间15 min,温度30℃,FeSO_4·7H_2O 0.154g/L,FeCl_3·6H_2O 0.225g/L。在Fenton-铁氧体法的优化条件下,Cu^(2+)的去除率达到98.28%,残余Cu^(2+)的质量浓度为0.86mg/L,达到排放标准。

氯化胆碱-乙二醇-水媒介制备M型钡铁氧体及其相对结晶纯度研究

采用氯化胆碱-乙二醇(CC-EG)部分取代水溶剂,以相对结晶纯度(RCP)为实验指标,依据7因素12水平均匀设计方案,经化学共沉淀方法制备得到高结晶度、高纯度的M型钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19))。通过对制备样品的XRD谱进行分峰拟合,计算各样品的RCP;经二次多项式逐步回归分析,建立RCP与主要合成因素(Fe/Ba摩尔比、CC-EG含量、pH、静置时间、预烧温度、焙烧温度、焙烧时间)间的回归模型;依据回归分析结果,探究模型中各项、各因素及因素间相互作用对RCP影响的主次顺序,揭示了将CC-EG引入BaFe_(12)O_(19)合成过程以提高其RCP的可行性。最优水平组合分析及验证实验结果进一步表明:以CC-EG部分取代水溶剂可提高BaFe_(12)O_(19)的结晶有序程度并降低其微观应变,因而可明显提高其RCP;XRD、SEM和VSM分析结果表明,RCP的提高明显有助于BaFe_(12)O_(19)片状颗粒径向尺寸和饱和磁化强度的提高;以氯化胆碱-乙二醇-水为媒介可制备性能优良的BaFe_(12)O_(19)。

钆、镁共掺杂Y型钡铁氧体的磁介电耦合效应

采用固相烧结法合成了Ba_(2-x)Gd_(x)Zn_(2)Fe_(12-x)Mg_(x)O_(22)(x=0.0,0.1,0.2,0.3)陶瓷样品。X射线粉末衍射图谱表明钆、镁掺杂减小了样品的晶格参数,通过扫描电子显微镜观察到掺杂稍微改变了样品的微观形貌。介电性能分析表明,随掺杂量的增加,样品的介电常数提高,并在低温下产生介电色散现象。50 K以上的磁介电现象是电子跳跃运动、磁阻效应和Maxwell-Wagner效应等共同作用的结果。在掺杂x=0.1样品中,调制出非共线磁结构,产生本征磁介电效应。研究结果为磁介电提供了基础理论价值。

Fenton-铁氧体法联合工艺处理络合电镀废水

采用Fenton-铁氧体法联合工艺处理含铜、镍的络合电镀废水。探讨了Fenton法破络反应初始pH、初始H2O2质量浓度,Fe2+与H2O2的质量比和反应温度对COD去除率的影响,研究了铁氧体法处理时pH、反应温度、Fe与金属离子的质量比和曝气速率等对处理效果的影响。结果表明,在初始pH=3、初始H2O2质量浓度为3.33g/L、m(Fe2+)/m(H2O2)=0.1、温度25°C的最优Fenton氧化条件下,对废水进行Fenton氧化处理60min,COD去除率高达73.4%。铁氧体法处理的最优工艺条件为:沉淀pH=11,曝气流量25mL/min,Fe与废水中金属离子的质量比为10,反应温度50°C,曝气接触时间60min。在此条件下废水中镍离子和铜离子的去除率分别达到99.94%和99.81%,均达标排放。另外,沉淀污泥的构相分析表明,在最佳工艺条件下所得沉淀物含铁氧体NiFe2O4、Fe3O4等。

新型定子聚磁式铁氧体永磁磁通切换电机研究

磁通切换电机作为一种无刷电机,其定转子采用双凸极结构,转子仅由硅钢片叠压而成,定子内置有集中绕组和永磁体,运行时只需一组功率开关器件和二极管即可实现电机的控制,因此,具有结构简单、控制方便、可靠性高等优点,广泛应用于风机泵类等高速负载。该文提出一种铁氧体永磁单相磁通切换电机结构,并对该电机的基本结构和工作原理进行深入分析。根据电机性能目标,对其进行电磁设计,确定电机几何尺寸参数,并提出消除该电机起动死区的转子分段结构方案。与一台尺寸相同的电励磁单相磁通切换电机进行全面对比,验证所提电机在静态性能和瞬态性能上的优势。最后制作样机,并对所提出电机进行实验测试。

Co^(2+)掺杂W型铁氧体的制备和吸波性能研究

为解决单一铁氧体吸波材料吸波频带窄的问题,采用固相法制备了Co^(2+)掺杂的W型钡铁氧体Ba(Zn_(1-x)Co_(x))_(2)Fe_(16)O_(27)(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)铁氧体,研究了Co^(2+)掺杂对W型钡铁氧体晶体结构、微观形貌、电磁性能和吸收性能的影响。结果表明,随着Co^(2+)掺杂量的增加,铁氧体晶体结构保持不变,掺杂Co^(2+)的W型钡铁氧体具有六角片状结构。随着金属离子的加入,粒径有不同程度减小。当Co^(2+)掺杂的摩尔分数x为0.4时,铁氧体的磁损耗最高。含量为70%的Ba(Zn_(0.6)Co_(0.4))2Fe_(16)O_(27)铁氧体吸收涂层的最大反射损耗为-22 dB,峰值位置在12.5 GHz,反射损耗RL<-10 dB的带宽约为8 GHz(8~16 GHz),实现了宽频带强吸收。

SAP、铁氧体与硫酸铁对水泥早强性能的影响

目的为提高瓦斯抽采效果,解决传统封孔水泥早期强度发展缓慢的问题。方法选用高吸水树脂(SAP)、纳米铁氧体和硫酸铁来制备新型封孔材料。通过抗压强度试验、流动度测试、凝结时间测试、X射线衍射(XRD)、热重分析、扫描电子显微镜(SEM)等手段对水泥试样进行结构分析及性能测试,研究三元早强剂对水泥基封孔材料的影响。结果与空白组相比,三元早强剂缩短了水泥的凝结时间,提高了水泥早期强度。1d抗压强度为10.13MPa,与空白组相比提高了51.87%。结论SAP的自养护效应和纳米铁氧体的晶核效应,可以促进水泥水化产物的生成,同时硫酸铁和纳米铁氧体中的铁离子为高价阳离子,对C-S-H形成的双电子层具有压缩作用,可以进一步促进C-S-H凝胶的生成,加快水泥水化速率,生成更多水化产物,填充孔隙,增加水泥密实度,提高早强性能,为水泥早强剂的设计提供了新思路。

氯化胆碱-乙二醇-水溶液制备镍铁氧体

以氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)和水混合溶液为介质,依据三因素五水平均匀设计实验方案,采用溶胶/凝胶-自蔓延法,制备了镍铁氧体(NiFe_(2)O_(4))。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)分析结果表明:NiFe_(2)O_(4)中存在少量前驱体焙烧过程中未反应完全的中间产物NiO和α-Fe_(2)O_(3);相较于传统水溶剂制备的NiFe_(2)O_(4),以ChCl-EG部分或完全取代水溶剂提高了NiFe_(2)O_(4)的饱和磁化强度(Ms),降低了其矫顽力(Hc)。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,ChCl-EG完全取代水溶剂后产物的形貌更加规整,颗粒尺寸明显增大。对均匀实验结果进行回归分析,分别得到了M_(s)、H_(c)与合成主要影响因素(ChCl-EG含量、pH、柠檬酸与金属离子物质的量比)间的回归方程,根据回归方程阐明了主要影响因素对NiFe_(2)O_(4)磁性能的影响。

Co_(2)Z型六角铁氧体的制备及表征开放性实验设计

开放性实验设计是培养学生的综合能力和创新意识的重要手段。本文以Co_(2)Z型六角铁氧体制备及表征的开放实验为例,从文献调研、实验方案的拟定、实验室动手操作、实验现象观察、结果分析及思考等方面,培养学生的基本实验操作能力,提升综合运用所学知识及技能,解决问题的能力,为今后从事与材料相关科学研究、技术开发和工艺设计等方面的工作奠定坚实基础。

钴锌铁氧体改性生物炭对水中结晶紫的吸附性能研究

染料在生产和生活中广泛使用,导致环境中染料污染问题频发,尤其是水体,对生态系统和人体健康带来潜在危害。生物炭具有来源广泛且符合“双碳”的要求,被广泛用于环境污染治理。但由于原始生物炭的吸附能力差,且缺乏选择性。因此,对生物炭改性是最常用的方法。为了提高生物炭对染料结晶紫(CV)的吸附效果,研究以橙子皮为原料,通过共沉淀-热解法制备钴锌铁氧体改性的磁性生物炭(Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC)。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪(BET)、Zeta电位仪对改性前后的生物炭进行详细表征。实验结果表明,改性后产生介孔结构,显著增加了材料的比表面积,而且增加了材料的表面正电荷,提高材料的pH适应性,从而促进生物炭对CV的吸附效果。通过批处理实验考察不同实验条件对Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC吸附CV的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合,发现Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC对CV的吸附性能显著提高,去除率可达到99.64%,相较于单独的BC(41.94%)和Co0.5Zn0.5Fe2O4(26.78%)吸附能力显著增强。一级动力学和Langmuir模型更好地拟合吸附过程和吸附等温线。吸附过程是单层吸附,以物理吸附为主,最大吸附量为227.59 mg/g。Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC在pH 5~11都能有效地吸附CV。常见的共存阴阳离子稍微促进Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)@BC对CV的吸附。在自来水和长江水中,吸附效果比纯水中好。这说明该材料具有很好的抗干扰能力。经过5次循环后对CV的去除率仍能达到69.75%。研究为CV污染水体的处理提供一种潜在材料,也为生物炭改性对染料废水的吸附提供一种新思路。

成分优化对软磁MnZn铁氧体的影响规律

采用“化学溶胶—喷雾干燥—煅烧”方法制备Mn_(0.5−y)Zn_(0.5)Fe_(2+y)O_(4)(y=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.09)软磁MnZn铁氧体,利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和超导量子干涉磁测量系统等检测方法对其进行表征。研究结果表明:当y=0~0.07时,样品均只含有MnZn铁氧体单相;而当y=0.09时,将析出α-Fe_(2)O_(3)杂质相,此现象得到了XRD和Raman光谱结果验证。随着Fe含量的增加,平均晶粒度先减小再增大,当y=0.03时,平均晶粒度最小。样品中的Fe呈+3价,Zn呈+2价,而Mn则存在+2、+3和+4这3种价态,其中,当y=0.09时,样品中Fe^(3+)位于MnZn铁氧体和α-Fe_(2)O_(3)中的环境不同,其Fe2p_(3/2)峰存在结合能分别为710.09、711.16和713.71 eV的3个子峰。样品中Mn^(2+)的含量先增加再减少,在y=0.07时最大。所有样品均呈细小颗粒组成的空心球壳形貌,几乎不存在非空心球壳粉末形貌,且元素均匀化分布。当y=0~0.09时,比饱和磁化强度(M_(s))为41.15~54.58 A·m^(2)/kg,剩磁(M_(r))为0.91~6.50 mA/m,矫顽力(H_(c))为2242.4~8917.6 A/m,矩形比(M_(r)/M_(s))为0.02~0.12。其中,当Fe过量时,M_(s)呈先增大再减小的趋势;当y=0.07时,MnZn铁氧体的综合特性最优。

高性能La-Co共替代M型永磁铁氧体的磁各向异性增强机理研究进展

自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向异性增强机理至关重要,并寻求从根源上的提升、低成本和高效的方法,以制定开发高性能产品的指导原则.本文综述了一系列研究工作,旨在确定Co离子在晶格中的取代位置,这是增强磁各向异性的关键.这些研究为进一步提高永磁铁氧体的磁性能提供了重要的材料设计参考.

钴铁氧体磁致伸缩超声换能器设计及输出特性

传统镍基材料和稀土基材料磁致伸缩系数小、涡流损耗大、制备成本高,采用钴铁氧体作为磁致伸缩超声换能器的驱动核心可实现在高频条件下的稳定服役和大功率输出。基于钴铁氧体磁致伸缩特性,设计了谐振频率30 kHz的纵振磁致伸缩超声换能器,使用有限元仿真对钴铁氧体磁致伸缩换能器进行动力学与磁场分析。对钴铁氧体磁致伸缩超声换能器进行阻抗匹配并测试其输出特性,实验测试了样机谐振频率、输出振幅与工作温度。结果表明:换能器采用钕铁硼建立的偏置磁场,磁感应强度为0.1~0.25 T(301~653 Oe),使钴铁氧体处于最佳驱动区内(250~750 Oe);换能器振幅输出和工作温度随着驱动电压的增大而增大,在驱动电压为12 V、信号增益为20 dB条件下换能器实际谐振频率为29.8 kHz,输出振幅可达3.75μm,稳定工作温度60℃,该实验结果验证了钴铁氧体在磁致伸缩换能器领域的可靠性与应用潜力。

环境温度-湿度对NiCuZn软磁铁氧体型高频电流传感器性能的影响研究

高频电流法是检测电力电缆局部放电的重要手段,依据高频电流传感器磁芯的传输阻抗值可以判断局部放电是否发生以及局部放电的位置。电力电缆的服役环境较为复杂,环境温度和湿度变化较大,对磁芯的传输阻抗有很大的影响。目前,关于温度-湿度对磁芯性能的影响研究还未见报道。有鉴于此,基于固相反应法制备NiCuZn软磁铁氧体型高频电流传感器磁芯,测试起始磁导率、饱和磁感应强度和电阻率,重点研究不同温度和湿度下,NiCuZn软磁铁氧体传输阻抗的变化规律,测试温度循环变化下磁芯的传输阻抗值变化,并利用能谱仪(EDS)对实验后的磁芯主要化学成分进行表征,分析相关机理。实验结果表明:环境温度和湿度对铁氧体材料的性能影响非常显著,尤其当频率在60~100 MHz之间时,传输阻抗值最多降低约92%。

烧结温度对W型铁氧体吸收剂微观结构及电磁性能的影响

以碳酸锶(SrCO_(3))、氧化锌(ZnO)、四氧化三钴(Co_(3)O_(4))和三氧化二铁(Fe_(2)O_(3))为原料,采用氧化物法制备铁氧体,研究了烧结温度对W型铁氧体吸收剂的物相组成、微观结构、粒径与孔隙度、内禀矫顽力H_(cj)和饱和磁化强度M_(s)、电磁参数等的影响规律。结果表明:烧结温度为1125℃时,尚未生成W型铁氧体;烧结温度为1175℃时,生成层片状的W型铁氧体;烧结温度为1225℃和1275℃时,所制备的W型铁氧体吸收剂展现出较佳的吸波性能。

基于CNN-Bi LSTM的铁氧体磁芯损耗精确模型和小样本迁移学习预测方法

传统的经验公式和损耗分离公式难以准确计算宽频宽磁密、宽温度范围以及复杂波形激励下铁氧体磁芯的损耗。考虑到磁芯损耗与磁通密度波形的局部和长期特征均相关,基于普林斯顿大学研究者构建的MagNet数据集,采用CNN-BiLSTM建立大样本磁芯损耗预训练模型,损耗预测的平均误差均小于3%,95%误差均小于10%;以3C90和N87铁氧体为例,构建小样本数据集并采用迁移学习方法训练模型,选取最优迁移学习策略,提出最优源域模型选取方法,对比迁移学习和直接训练所需的训练步数,分析小样本数量和初始学习率对迁移学习效果的影响。以样本数量达到1000为例,与直接训练相比,采用迁移学习方法后模型所需训练步数由500降为50,3C90和N87铁氧体损耗预测的平均误差分别由4.49%和6.6%降为2.66%和2.35%,95%误差分别由11.97%和17.12%降为7.22%和6.21%,模型的收敛速度和预测精度都大大提高。在实际工程中,仅需利用少量样本对源域模型参数进行微调,即可实现模型快速求解和损耗精确预测。

锰铁氧体纳米材料(MnFe_(2)O_(4)NMs)的制备及其叶面喷施对番茄品质和产量的影响

纳米材料具有多重潜力和应用前景,因其尺寸小于100 nm而具有特殊性质,近年来在农业应用上具有较大潜能。以小果型番茄自交系6648为试材,在番茄定植30 d后(开花前1周),连续4 d叶片喷施不同浓度(1、10、20、30、40 mg·L^(-1))的锰铁氧体纳米材料(MnFe_(2)O_(4)NMs),并以等量的去离子水为对照,测定对番茄植株生长、果实品质和产量的影响。结果表明:叶面喷施MnFe_(2)O_(4)NMs对提高番茄植株的生长势、诱导生物量的累积有显著影响;同时能提高番茄果实的可溶性糖、番茄红素、VC含量及糖酸比等,进一步提升果实品质;番茄产量也有显著提高。低浓度(1~10 mg·L^(-1))的MnFe_(2)O_(4)NMs可以明显促进番茄植株的生长,高浓度时效果不明显,甚至产生负效应。施用浓度为1 mg·L^(-1)的MnFe_(2)O_(4)NMs,番茄总产量提高12.7%。另外经多项式拟合分析,MnFe_(2)O_(4)NMs的浓度范围在4.01~7.25 mg·L^(-1)时,对提高番茄生长和品质有较好的效果。该研究为纳米材料在番茄上的应用提供了一定的参考依据。

预烧、磨料、烧结工艺对低温共烧NiCuZn铁氧体结构及磁性能的影响

采用氧化物陶瓷工艺制备低温共烧NiCuZn软磁铁氧体材料,考察了预烧温度、球磨时间、烧结温度等工艺条件对材料微观结构和磁性能的影响。结果表明,随球磨时间延长、预烧温度增高,NiCuZn铁氧体材料磁导率、饱和磁通密度先增大后减小,功耗则先减小后增大;随烧结温度升高,材料磁导率、饱和磁通密度不断增大,功耗先降低后增高。当预烧温度为860℃、球磨时间6 h、烧结温度为900℃时,晶粒尺寸在1~2μm之间、大小均匀、结构致密,材料磁导率为465、饱和磁通密度为306 mT、功耗为46.5 kW/m^(3),综合磁性能最佳。

升温速率对Micro-FAST制备锰锌铁氧体磁芯显微组织及性能的影响

采用多物理场耦合烧结技术(Micro-FAST)烧结制备了MnZn铁氧体U型磁芯零件,研究了升温速率对MnZn铁氧体磁芯的微观组织和性能的影响。结果表明:在升温速率30℃/s、压力75 kg、烧结温度900℃、保温时间360 s的条件下,烧结制备磁芯的密度4.87 g/cm^(3)、饱和磁化强度55.78 emu/g、剩磁1.59 emu/g、矫顽力14.83 Oe、电阻率3.88Ω·m。适当提高升温速率,可增大磁芯的密度、减少孔隙、促进尖晶石相晶粒的形核与生长以及微观组织均匀完整,从而有利于提高MnZn铁氧体磁芯的磁性能。