噻二唑衍生物的制备及性能评价

针对现有噻二唑衍生物制备工艺中废水化学需氧量(COD)极高的问题,探索以去离子水替代乙醇作为反应溶剂,并引入相转移催化剂促进固-液两相反应,开发了制备噻二唑衍生物的绿色环保新工艺;进而,采用红外光谱、液相色谱、质谱等手段对新工艺合成的产物进行了结构表征,采用铜片腐蚀试验和四球试验评价了合成产物的金属腐蚀抑制性能、极压性能和减摩性能。结果表明:采用新工艺合成产物过程中产生的废水COD为2000 mg/L,与传统工艺产生的废水COD(700000 mg/L)相比显著降低,说明新工艺符合绿色环保要求;采用传统工艺和新工艺分别合成了2,5-双(叔壬基二硫代)-1,3,4-噻二唑,其金属腐蚀抑制性能、极压性能、减摩性能相当,且优于市售噻二唑衍生物类金属减活剂T561。

移动床生物膜反应器内典型水质因素对氧转移能力的影响

在污水处理节能降耗与“双碳”战略背景下,为进一步实现污水处理环节的提质增效与节能降碳,从提高氧转移能力的角度出发,在移动床生物膜反应器内,开展了水质因素对氧转移能力的影响研究,并从气泡Sauter平均直径、气泡平均上升速度和气含率等方面,定量分析了氧转移能力影响机制。结果表明:当十二烷基硫酸钠(SDS)浓度由0增大至10 mg/L时,不同载体填充率条件下的氧转移能力均降低;但当SDS浓度由12增大为20 mg/L时,氧转移能力逐渐提高;生物膜载体的存在削弱了SDS对氧转移能力的影响。当总溶解性固体(TDS)值由2000增大至12000 mg/L时,提高了氧转移能力;当TDS值大于12000 mg/L后,氧转移能力趋于不变。随着pH值增大,提高了氧转移能力。在实际污水处理过程中,根据不同水质条件下的氧转移能力变化,通过调节曝气强度等方式,可降低污水处理环节的能耗与成本。

夏冬两季AAO工艺微孔曝气系统性能测定与评价

以上海某城镇污水处理厂为研究对象,在夏冬两季通过好氧池沿程实地测试,对污染物去除效果和曝气系统性能进行系统测定与评价。结果表明,冬季水量负荷较夏季低,好氧池反应时间延长且充分曝气,抵消了低温对硝化的负面影响,因此,夏冬两季出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A排放标准。与夏季相比,冬季生物处理工艺的需氧量更高,微孔曝气系统的氧传质效率更低,导致所需供气量更高,曝气效率更低。夏季和冬季供氧量比需氧量分别高38.99%和7.07%,夏季节能潜力较大。好氧池污染物浓度沿程下降,末端污染物浓度几乎不变,而末端溶解氧浓度远高于前端,说明末端的供氧并未用于COD_(Cr)氧化和氨氧化作用,存在过度曝气现象,因此,可适当降低好氧池末端供气量。

海拔对生活污水处理厂生化池曝气量影响探讨

我国地域广阔,平均海拔跨度大,海拔越高氧气越稀薄、气压越低,对污水处理厂标准传氧速率和曝气量具有明显影响。本文结合相关工程实例,对0、500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000 m海拔下生化池实际需氧量、标准传氧速率和曝气量相关参数进行计算和校核。结果表明,考虑氧分压修正工况下曝气量与未考虑修正工况下差值随着海拔增加逐渐增大;实际需氧量不受海拔影响;标准传氧速率、供气量与海拔呈现一定指数关系,高海拔地区标准传氧速率和曝气量成倍增长,与平原地区差距显著。该研究结果也可为相关高原地区生化池曝气量的计算和设备选型提供参考。

基于水热合成法制备的MoO_(3-x)纳米槽SERS基底的特性研究

表面增强拉曼散射(SERS)技术可以快速检测微量分子,在医药材料分析、有害物残留、食品安全等领域受到广泛关注。而SERS对被检测物质的响应极限则取决于基底性能,并直接影响最终检测效果。本文着眼于增加基底的比表面积及其与被检测物之间的光诱导电荷转移能力,通过简单的水热合成法成功制备出具有氧空位缺陷的MoO_(3-x)纳米槽。结合X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段,对MoO_(3-x)纳米槽的电子结构、光学性质和表面化学环境进行了分析。使用MoO_(3-x)纳米槽作为SERS基底,对罗丹明6G(R6G)、结晶紫(CV)和玫瑰红B(RhB)三种有机染料分子进行了检测,实验结果显示,其对R6G的检测极限可以达到10^(-10)mol/L,与同类型的半导体基底相比,它具有更好的拉曼增强活性。

三重四极杆电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定氧化铕中13种稀土杂质元素

稀土杂质元素直接影响高纯单金属稀土材料的整体性能,是高科技领域许多材料的重要组成部分。通过考察消解酸量、温度、时间,氧气反应气流量,稀释气流量,建立了基于三重四极杆电感耦合等离子体质谱(ICP-MS/MS)法直接测定氧化铕中13种稀土杂质元素的分析方法。采用0.1%基体直接进样,可以很大程度提高前处理分析效率。利用碰撞模式测定氧化铕稀土中的Y、La、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu元素,氧气质量转移模式测定氧化铕中的Tm,两种模式结合可以有效去除多原子干扰,实现氧化铕的稳定测试。通过对氧化铕标准物质(GBW02902)直接测定,结果表明,在碰撞和氧气质量转移模式下,各元素线性相关系数(r)均大于0.9999,方法检出限为0.001~0.023 mg/kg,测试精密度优于2.0%,13种元素的测定值都在认定值的不确定度范围之内。方法操作简单、测定稳定、效率高,为实验室进行氧化铕材料中REE杂质的准确测定提供思路和借鉴。

通过氟掺杂调控TiO_(2)的d带中心以增强光催化产H_(2)O_(2)活性

光催化产双氧水(H_(2)O_(2))以太阳光、水和空气中的氧气作为原料,将光能转变为化学能,是一种绿色高效节能环保的新技术,具有较好的应用前景.光催化产H_(2)O_(2)主要包括三个关键步骤:(1)催化剂在高能入射光激发下产生光生电子和空穴;(2)光生电子-空穴对分离并迁移到催化剂表面;(3)光生电子与催化剂表面吸附的氧气发生反应生成超氧自由基,其继续与水和光生电子反应,产生H_(2)O_(2).因此,氧气在催化剂表面吸附性能的强弱对光催化产H_(2)O_(2)的性能有着重要影响.d带中心理论表明,金属的d带能级高低决定了催化剂表面活性位点对小分子物质的吸附强度,能级越高,催化剂对小分子物质的吸附能力越强.TiO_(2)具有制备简单、无毒、理化性质稳定、导价带位置跨越多个氧化还原电位等诸多优势,在光催化生产H_(2)O_(2)领域具有较好的应用前景.提升TiO_(2)的d带中心可以提高其对小分子物质如O_(2)的吸附性能,有效提升其光催化产H_(2)O_(2)的活性.本文从氟离子掺杂提升TiO_(2)的d带中心增强对O_(2)的吸附性能入手,通过第一性理论计算、电子顺磁共振实验、飞秒瞬态吸收光谱等方法研究光生载流子的传输机理,阐明F/TiO_(2)光催化产H_(2)O_(2)活性增强机制,并对TiO_(2)光催化产H_(2)O_(2)的前景提出了展望.首先,分别以钛酸四异丙酯和氟化铵作为钛源和氟源,通过溶胶-凝胶法结合高温煅烧制得了F/TiO_(2)光催化剂.第一性理论计算结果表明,F-体相掺杂导致TiO_(2)的电荷分布不均匀,使得d带中心上移,从而增强TiO_(2)与表面吸附O_(2)的相互作用,降低表面氧的吸附能,最终提高光催化生成H_(2)O_(2)的效率.电子顺磁共振实验结果表明,晶格中F-离子的存在诱导了还原性Ti3+中心的形成,这些还原性Ti3+中心可以提供电荷补偿所需的额外电子.O_(2)温度程序解吸实验结果表明,F/TiO_(2)对O_(2)的化学吸附能力高于纯TiO_(2),说明较低的反键轨道占用率可以增强Ti3+对O_(2)的吸附.飞秒瞬态吸收光谱结果表明,光生电子从F/TiO_(2)的导带转移到Ti3+表面态和表面F-离子上,加速了光生电子和空穴的分离;光生电子与吸附在F/TiO_(2)表面的O_(2)发生反应,加速了H_(2)O_(2)的生成.光催化产H_(2)O_(2)性能实验结果表明,F-掺杂TiO_(2)后,光催化生成H_(2)O_(2)的产率由277μmol·g^(-1)·h^(-1)提高到了467μmol·g-1·h^(-1).循环实验结果表明,F/TiO_(2)使用前后形貌和晶体结构几乎没有改变,且循环实验后氧空位和Ti3+中心依然存在,说明制得的F/TiO_(2)光催化剂具有良好的稳定性.综上所述,本文借助第一性理论计算并结合实验结果,从d带中心调控的角度揭示了F/TiO_(2)光催化产H_(2)O_(2)活性提高的机理,阐明了光催化产H_(2)O_(2)的反应机制.本研究为优化光催化剂与氧气之间的吸附强度,提高光催化产H_(2)O_(2)的性能提供了一种新策略,可为后续光催化产H_(2)O_(2)技术的改进和应用提供参考.

战时体外膜肺氧合应用专家共识(2024)

体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)是一种改良的体外循环技术,可进行循环和呼吸辅助,近年来已经广泛应用于各种急性循环和(或)呼吸衰竭患者的救治[1-2]。该技术置入方便、对环境要求低、可安全转运危重患者的特点使其可在战时用于危重伤员的急救与转运[3-5]。但我军目前缺少此类实践,尚无相关指南或共识指导。

基于BaMgSiO_(4)氧空位缺陷发光的可视化荧光温度传感材料

温度是表征物理化学性质的最基本参数之一,精确的温度测量对于现代科学技术发展起着至关重要的作用。传统基于稀土离子热耦合能级对(TCLs)能量传递的荧光温度传感器因TCLs之间能量差的限制存在测温灵敏度低及信号区分困难等问题。为寻求更优的解决方案,本研究探索了氧空位缺陷发光在荧光温度传感器领域的应用前景。本文通过高温固相法合成了BaMgSiO_(4)陶瓷,由于在高温烧结过程中有少量Ba^(2+)和Mg^(2+)蒸发,陶瓷中会产生氧空位以保持材料电中性。这些氧空位所形成的缺陷能级在332 nm紫外光激发下,发射出372,400,527 nm三种波长的发射光。这三种发射光强度对温度有着不同的敏感性,使得其能够良好应用于荧光温度传感领域。其中,I372和I527组成的温度传感系统相对测温灵敏度在298 K时为2.90%·K^(-1),高于传统TCLs荧光温度传感器的测温灵敏度,突破了TCLs温度传感器的灵敏度天花板。另外,由于372 nm和527 nm波长相差较大,使得BaMgSiO_(4)陶瓷有着室温下绿光发射到458 K高温下蓝光发射的显著变化,实现了温度监控可视化。因此,BaMgSiO_(4)陶瓷因其独特的氧空位缺陷发光特性,为开发荧光温度传感器提供了一种高精度和可视化的新选择,为荧光温度探测技术提供了一条新思路。

液氧甲烷变推力发动机螺旋槽再生冷却传热特性研究

为探究宽工况范围下螺旋槽再生冷却的传热特性,基于微小通道内低温工质的相变传热模型,采用一维传热计算方法,对5 kN级液氧甲烷变推力发动机开展了螺旋槽再生冷却传热特性研究。结果表明:本文所采用的传热计算模型可用于传热预估,与试验结果相比,冷却剂温升误差为4.3%,压降误差为1.1%,喉部处外壁温误差为-11%,在工程计算可接受范围内;相比于直槽,螺旋槽再生冷却能有效降低燃气侧壁温,同时,在宽范围变推力条件下,实际功率水平越低,冷却剂温升、压降越小,喉部燃气侧壁温越低,但“传热恶化区”内的壁温最大值反而越高,当发动机推力由额定工况的75%调整至20%时,燃气侧壁温的最大值由1 351 K增大至1 399 K;综合考虑壁面温度及冷却剂的压力损失,本文对冷却通道开展优化设计,对比四种冷却通道方案的传热性能,其中,方案4为最优方案,20%额定功率水平工况时,冷却剂温升为491 K,压降为0.34 MPa,燃气侧壁温最大值也仅为1 297 K,较初始设计方案降低了102 K,远低于材料的极限温度。

高压氢燃料气瓶加压惰化排气陡降机制

为了提高惰化效率并确保高压氢燃料气瓶的安全应用,采用数值模拟方法评估加压惰化过程中的氧气体积分数变化特征。在加压注气过程中最大氧气体积分数位于氢燃料气瓶的底部区域,而在排气过程开始阶段发现最大氧气体积分数的陡降现象,设计不同的模拟方案分析陡降现象的原因。结果表明:速度-压力耦合效应是排气过程开始阶段氧气体积分数陡降的根本原因,其中瓶内速度场的影响占主导地位,速度场的影响在未静置和静置方案中分别为91.4%和86.7%,而压力场的影响仅为8.6%和13.3%;排气反向冲量及排气低压向瓶内传递诱导流场,叠加加注形成流场共同促使气瓶底部区域内的流动再循环,使得瓶底区域的流动速度增加且速度场与氧气体积分数场协同效应加强,强化了对流传质形成陡降现象。

顶烧/侧烧燃烧方式对全氧燃烧玻纤窑炉温度场流场影响的数值模拟研究

为优化全氧玻纤窑炉燃烧系统,提高窑炉传热效率,本文采用数值模拟方法探究了全氧燃烧玻纤窑炉顶烧与侧烧两种燃烧方式对燃烧空间温度场、烟气流场、玻璃液温度场和传热效率的影响。结果表明:顶烧窑炉火焰聚集,燃烧空间温度差异明显,侧烧窑炉火焰在窑长方向上均匀分布,燃烧空间整体温度高于顶烧窑炉;侧烧方式对大碹和胸墙耐火材料高温侵蚀程度更高的可能性更大;侧烧窑炉高温烟气在燃烧空间中停留时间延长有利于烟气与燃烧空间内气流和耐火材料进行热交换,统计得到侧烧窑炉出口烟气平均温度更低;侧烧窑炉玻璃液沿窑宽方向上温度分布较均匀,顶烧玻璃液平均温度为1531℃,高于侧烧玻璃液平均温度1523℃;顶烧窑炉传热效率为52.3%,侧烧窑炉传热效率为51.9%,顶烧窑炉和侧烧窑炉采用相同天然气供应量、电助熔功率、玻璃液熔化量条件下,顶烧窑炉中喷枪火焰直接作用到玻璃液和配合料层,传热效率更高。

曝气设备充氧能力的测定实验技术研究

曝气设备充氧能力测试不仅是矿业和工业废水处理中单元操作环节,也是我国高效给排水科学与工程教学中一个非常重要的实验。本文通过三种方法(方法一、二、三)计算氧总传递速率,得出本次实验机械曝气的氧总传递速率分别为0.1633、0.1765和0.0075。根据1n(Cs-C)与t的拟合关系曲线,发现方法一的拟合程度更高,表明该方法获得的氧总传递速率更合理。本实验技术研究为计算曝气设备氧的总传递系数提供了重要参考。

膜曝气生物膜反应器膜传氧速率的影响因素研究

膜曝气生物膜反应器(MABR)膜的传氧性能对MABR工艺的设计具有重要意义,本文通过小试对MABR膜传氧速率的影响因素进行了研究.结果表明,在相同运行条件下MABR膜元件采用并联方式较串联方式更有利于提升MABR膜的传氧性能,平均膜传氧速率随着供气流量的提高先增大后趋于稳定,随着供气压力的升高略有增加,随着反应液温度升高变化不明显,随着测试液中溶解氧浓度的升高而降低;停止供气后,MABR仍具有一定的传氧能力.本研究采用膜组件并联方式连接,在供气压力2 kPa,供气气量100 mL/min条件下,平均膜传氧速率达到12.7 g O_(2)/(m^(2)·d).

PEMFC阴极催化层氧传质阻力影响的研究进展

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)阴极催化层的氧传质阻力是限制高电流密度下低Pt载量膜电极极化性能的主要瓶颈。研究如何降低阴极催化层氧传质阻力对于提高PEMFC的性能、加快其商业化应用至关重要。本文首先分析了催化层氧传质阻力产生的根源及构成,指出氧气穿越气相、离聚物、Pt纳米粒子三相接触界面时产生的局部氧传质阻力是其重要部分;接着从Pt纳米粒子、离聚物、碳载体和水这四方面阐述了各因素对氧传质阻力特别是局部氧传质阻力的影响,归纳总结了降低氧传质阻力的方法;最后对低Pt载量PEMFC阴极催化层设计进行了展望,提出从构建适宜的载体孔结构、合理分布孔道内外Pt粒子数量、控制离聚物厚度及分布,以及强化水转移等方面着手,以降低氧传质阻力,提高电池在高电流密度下的功率输出。

大气压He/O_(2)等离子体活性粒子在水溶液中传质的氧含量效应

大气压低温等离子体作用于生物组织要穿过其表面几十到几百微米厚的水溶液,将会涉及等离子体中活性粒子在水溶液中的传质,而活性粒子的生成与放电气体的氧含量密切相关。该文基于一维流体模型,研究了在放电气体中不同的氧含量下(体积分数为0.1%~5%)大气压He/O_(2)等离子体中五种主要活性粒子H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)、HO_(2)、O_(3)及OH在水溶液中的渗透深度分布,并阐释了相关机理。研究表明,氧含量对活性粒子的生成与消耗反应产生较大影响,进而影响到活性粒子在水溶液中的渗透深度。随着氧含量的增加,H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)和HO_(2)的渗透深度减小,但仍维持在数百微米以上的可观量值,而O_(3)和OH的渗透深度增加,并可达20μm以上,这一深度使得两种粒子可以直接作用到某些生物组织,因而对于等离子体的生物医学应用具有重要意义。

Ga对0.3Ga-WO_(x)/SBA-15催化顺式-环辛烯环氧化的促进作用

本工作研究了镓(Ga)对Ga-WO_(x)/SBA-15催化H_(2)O_(2)与顺式-环辛烯环氧化反应活性的促进作用。最佳催化剂0.3Ga-WO_(x)/SBA-15的TOF为112 h^(-1),是WO_(x)/SBA-15(57 h^(-1))的近两倍。相较于WO_(x)/SBA-15(64.0 kJ/mol),0.3Ga-WO_(x)/SBA-15的低表观反应活化能(49.6 kJ/mol)与其优异的环氧化性能一致。动力学分析表明,H_(2)O_(2)在0.3Ga-WO_(x)/SBA-15表面上的吸附更强,这有助于H_(2)O_(2)的活化。基于催化剂的表征和环氧化的性能表明,Ga添加剂的提升作用归因于Lewis酸位点的增加和亲电性的增强。此外,金属过氧化氢(M-OOH)被鉴定为主要中间体。

基于准东煤富氧燃烧的660 MW超超临界锅炉热力系统结构优化分析

为在已建成锅炉上开展富氧燃烧,以燃用准东煤的某台660 MW超超临界燃煤锅炉为研究对象,构建了准确的热力计算模型,分析了不同氧气体积分数下各级受热面传热特性的变化情况。基于计算结果,提出了各受热面的结构优化方案。结果表明:当氧气体积分数从21%增加至30%时,高温过热器受热面的传热量增加20.08%,高温再热器受热面的对流传热量增加28.90%,低温再热器受热面的对流传热量减少6.72%,低温过热器受热面的对流传热量减少9.90%,省煤器受热面的对流传热量减少13.72%;在结构优化后,烟气流通截面积平均值减小了27.50%,而各级受热面面积平均值减小了15.10%。

基于CFD模拟的七烯甲萘醌发酵过程优化

七烯甲萘醌(menaquinone-7,MK-7)是维生素K2的重要组成部分之一,前期研究发现,摇瓶培养条件下MK-7的最高产量远高于搅拌釜反应器培养条件下的最高产量。为缩小从摇瓶放大至3 L搅拌釜反应器带来的差异,使用计算流体力学(CFD)及动态吸收法对不同转速下摇瓶与搅拌釜反应器内的剪切力及氧气传递性能进行比较,并探讨氧气供应及剪切力对枯草芽孢杆菌BS20菌体生长与MK-7合成的影响。结果表明,充足的氧气供应对菌体生长及MK-7合成有促进作用,但过高的剪切力会对菌体产生破坏作用,降低MK-7的产量。基于上述结果,在3 L搅拌釜反应器中,以较低搅拌转速(400 r/min)保证低剪切力,同时采用通富氧空气(氧气体积分数55%)的方式提高供氧水平,MK-7产量达到296.25 mg/L,比对照批次(氧气体积分数21%)提高152%,达到摇瓶培养最高水平的79%。本研究在搅拌釜反应器中所采用的降低搅拌转速、提高进气氧体积分数的方法,能够有效提高对剪切敏感且高好氧微生物的发酵性能。

儿童体外膜氧合院际转运研究

目的总结体外膜氧合(ECMO)院际转运危重症病患儿的经验,为ECMO院际转运提供循证学依据。方法回顾性分析本院2020年1月至2022年12月用救护车院际转运10例ECMO重症患儿的一般信息、疾病情况、插管的选择、ECMO转运的距离、ECMO上机前后患儿的情况、转运过程中的并发症等指标,从多方面总结经验。结果ECMO院际转运的10例重症患儿年龄最大的为11岁,平均月龄(52.0±48.8)月。疾病种类主要为急性呼吸窘迫综合征、爆发性心肌炎、重症肺炎、心力衰竭、新生儿肺动脉高压等。转运距离平均为(234.9±98.5)km,转运过程中患儿呼吸循环稳定。8例患儿好转出院,1例患儿在ECMO治疗过程中,肺部多种病原菌感染,家属要求撤机,撤机后很快出现多器官功能衰竭,最后自动出院,另1例患者的家属放弃治疗。平均ECMO辅助时间为(165.8±115.0)h。结论在完善的设备和专业团队合作的基础上,使用ECMO进行重症患者院际转运,是一项具有可行性和安全性的操作,可为救治患者生命争取宝贵时间。