水下等离子体声源放电特性和声特性实测与分析

在小型消声水池中,同步测量水下等离子体脉冲声源的放电特性和声特性,实验分析研究了其在单电极和多电极下负载注入峰值功率和放电能量对声特性的影响。结果表明,在相同的电极数和间距下,直达波脉冲声源级仅与负载注入峰值功率有关,气泡脉冲声源级和气泡周期则主要受放电能量影响,多电极放电通过减小单根电极放的电能量来减小气泡脉冲声源级和气泡周期。此外,在相同的充电电压下,减小充电电容对电极数的比,可以增大直达波脉冲声源级并压制气泡脉冲;负载注入峰值功率对放电能量的比对声特性的影响也呈现出类似规律。实测及其分析结果可为进一步优化水下等离子体脉冲声源的声特性提供参考。

固态胺材料的CO_2真空解吸动力学研究

目的研究固态胺材料的CO2真空解吸反应动力学。方法研究并比较了不同温度下固态胺材料的CO2真空解吸和氮气吹扫解吸反应。结果不同温度下的CO2真空解吸和氮气吹扫解吸反应均具有一级反应特征,反应速率常数随温度的提高而增大。本征反应活化能为54.29 kJ/mol,表观活化能为60.60 kJ/mol。结论较低的活化能有利于固态胺吸附剂在接近室温条件下解吸CO2。表观活化能略高于本征反应活化能显示系统中外扩散对解吸速率的影响不能完全忽略。

改性干菌吸附去除染化废水中共存污染物活性蓝13及五氯酚的研究

为了提高干菌吸附污染物的性能,分别用酸质子化处理的干菌(B.1)以及先去羧基后酸质子化处理的干菌(B.2)对共存污染物活性蓝13(RB13)和五氯酚(PCP)进行吸附去除。实验结果表明,pH值是影响吸附性能的主要因素,干菌在酸性条件下(pH=3)的污染物吸附能力要高于中性条件(pH=7)。中性条件下,干菌吸附污染物符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型,B.2和B.1的最大单层饱和吸附量分别为38.02(RB13)、48.78 mg×g^(-1)(PCP)和26.35(RB13)、33.90 mg×g^(-1)(PCP);酸性条件下,干菌吸附RB13符合Langmuir吸附等温模型,而吸附PCP则是线性吸附模型。改性后的干菌强化了RB13及PCP的吸附去除,同时B.2较B.1和未改性干菌有更好的污染物去除效果。

过渡金属/分子筛催化剂上选择性催化还原氮氧化物的研究进展

综述了近十年来过渡金属/分子筛催化剂上氨和碳氢化合物选择性催化还原NOx方面的研究进展。在NH3-SCR体系,着重介绍了铜基和铁基分子筛催化剂的研究状况,探讨了分子筛催化剂在该体系中的失活原因;在HC-SCR体系,总结了不同过渡金属、分子筛类型、还原剂、H2O和SO2等对催化剂活性的影响,探讨了目前比较公认的碳氢化合物选择性催化还原NOx的反应机理。最后展望了分子筛催化剂在选择性催化还原NOx领域今后的研究方向。

纳秒脉冲放电处理有机染料废水的实验研究

随着印染行业的快速发展,印染废水的排放与日俱增。由于废水中的有机物具有成分复杂、难以降解的特点,若未经有效处理直接排放,会对生态环境造成严重的污染和危害。试验设计了一种多针-网式反应器循环处理有机组分为酸性红73(AR73)的模拟废水,其采用自行设计的基于TLT(Transmission Line Transformer)的高压重频纳秒脉冲电源驱动。电源可以产生峰值电压为50 kV,脉宽40 ns,上升沿20 ns的纳秒脉冲信号,工作频率可达500 Hz。试验考察了峰值电压、放电频率、染料初始质量浓度及作用时间等因素对AR73降解效果的影响。为评价处理效果,采用紫外分光光度法分别测量了废水中剩余染料浓度、过氧化氢浓度等指标。结果表明,在初始浓度30 mg/L,循环流量3.4 L/min,放电间距30 mm,峰值电压44.26 kV,放电频率200 Hz条件下处理30 min,AR73降解率可以达到83.20%,单次脉冲注入能量为11.73 mJ,过氧化氢浓度为47.36μmol/L,反应器脱色能效(G50)可以达到31.07 g·kW^-1·h^-1。增大放电电压可以进一步提高AR73降解率,溶液中活性物质浓度提高,但是能量效率有所下降。

β-环糊精强化微生物修复石油烃污染土壤的试验研究

石油烃污染物的生物可利用性是土壤微生物修复的限制因素,为了提高污染物的生物可利用性和降解效率,引入环境友好的β-环糊精作为污染物增溶剂,并与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)作对比。结果表明,当β-环糊精的投加浓度为其在水中饱和溶解度的90%、SDS的投加浓度为其临界胶束浓度时,β-环糊精和SDS对土壤中石油烃污染物的增溶效果达到最大,分别为84.42%和89.63%。虽然两者都具有相近的增溶效果,但SDS具有一定的生物毒性,抑制了微生物的生长及其对石油烃污染物的降解,而β-环糊精可以促进微生物生长并有效提高微生物对污染物的去除效率。投加β-环糊精的微生物修复组在15 d内的降解率达到19.5%,比单独微生物修复组的降解率提高了70%以上。

高压纳秒脉冲电场消融黑色素瘤细胞实验研究

为了研究高压纳秒脉冲电场(nsPEF)消融恶性肿瘤的关键影响参数,基于火花开关和传输线变压器(TLT)技术,自主研制重频高压纳秒脉冲电场(RnsPEF)发生系统,可以稳定输出纳秒级脉宽的指数脉冲,证实了高压纳秒脉冲电场杀伤肿瘤细胞的效果和可控性.以贴壁生长于六孔板中B16黑色素瘤细胞为对象,研究脉冲次数、峰值电压、重复频率和电极针对间距对肿瘤细胞消融效果的影响.以电极杯中B16肿瘤细胞悬液为研究对象,结合CCK-8检测法开展脉冲处理后细胞活性的研究.结果发现,高压脉冲电场和脉冲能量注入密度是影响纳秒脉冲电场消融肿瘤细胞的关键因素,重复频率对消融效果的影响不大.结果显示,自制RnsPEF系统消融B16肿瘤细胞的阈值电场强度为6.8 kV/cm,注入能量密度的阈值为11.4 J/cm3和最佳消融次数为500次脉冲.

火电厂烟气除尘中粉尘荷电凝聚技术研究与进展

随着新的火电厂大气污染物标准的实施,对颗粒物的排放浓度方面做了新的调整,现有的电除尘器难以达到新的标准。由于粉尘荷电凝聚技术能有助于的脱除气体中的微细粉尘,据此技术制造的电凝聚除尘器在工业应用中易于安装、成本低、脱除效率高、不影响生产等优点,已经应用于工业中。讨论了粉尘荷电机理以及荷电粉尘的凝聚机理,介绍了粉尘荷电凝聚技术研究进展,以及凝聚器在工业上的应用。

用于特种烟尘排放控制的三段式低温等离子体处置技术研究

针对含有毒有害细颗粒物的特种烟尘排放控制,设计了一套三段式低温等离子体处置系统,该系统包括流光氧化、双极性凝并和静电收集3段。以粉煤灰样品作为替代物进行荷电和收集实验,结果表明,细颗粒物在经过双极性荷电发生凝并后,又经三电场静电除尘,烟尘排放出口浓度最低可达0.076 mg/m^(3),颗粒物收集效率达到99%。利用L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐在缩比反应器中进行流光等离子体氧化实验,处理后,结果表明,—CH、—C=0、芳环和—NH等官能团大部分被破坏。该系统在化工、制药等行业具有良好的推广应用前景,可用于一些含有毒有害细颗粒物特种烟尘的排放控制。

氨基功能化SBA-16对CO_2的动态吸附特性

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔分子筛SBA-16的孔道内,形成功能化的介孔材料用于CO2的吸附.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、氮气物理吸附-脱附和热重分析(TGA)等方法对样品进行了表征.通过动态吸附对不同TEPA浸渍量的SBA-16的CO2吸附性能和再生性能进行研究.结果表明:修饰后的SBA-16仍然保持有序的孔道结构,但样品的孔道有序度降低,比表面积、孔容、平均孔径都减小.样品对CO2的饱和吸附容量和穿透吸附容量随着TEPA浸渍量的增加而增加.60℃时,30%TEPA浸渍量的样品的穿透吸附容量和饱和吸附容量达到最大,分别为0.625和0.973mmol·g-1.在60-80℃,样品的动态吸附性能稳定.经过20次吸附-脱附循环后,样品的饱和吸附容量仅降低了6.45%.采用失活模型对CO2的吸附穿透曲线进行模拟,该模型能够很好地模拟样品对CO2的吸附过程.

电力行业温室气体排放情景分析

通过对不同发电形式全生命周期的二氧化碳排放因子（LCE）的统计研究,提出适合我国不同发电形式的LCE推荐值.基于对我国电力行业能源结构发展现状的分析,计算电力行业的温室气体（GHG）排放总量现状.结合电力行业不同发电形式发电量的占比要求,建立3个发展情景来分析未来的电力减排效益.在基准情景下,不改变2012年电力行业的能源结构,建立不同发电形式的发电量占比,新增燃煤选用低LCE系统.结果表明：电力系统的年平均LCE没有改变,并不能满足在发展经济的同时实现减排的要求;约束情景根据政策目标调整能源结构,且基于科技的发展,燃煤发电的LCE逐年降低,减排效果非常明显,电力系统的年平均LCE明显减少,但仍难以完成2030年GHG排放量达到峰值的目标;优化情景大力调整能源结构且燃煤系统的LCE进一步降低,到2030年GHG的年排放量将趋于稳定,有望达到减排目标.在评价年限（2013~2030年）内,与保持2012年平均技术水平而不做任何改变所得的结果相比,3种情景分别可达到减排66.6、255.6和297.0亿吨GHG的效果.

基于燃煤烟气污染物深度处理的电厂系统生命周期评价

利用生命周期评价(life cycle assessment,LCA)方法分析燃煤烟气污染物深度处理下的超超临界(ultra-super critical,USC)典型发电厂系统不同生产子过程的环境影响。建立清单时,将污染物排放追溯到直接排放的子过程中,而输入负数表示各烟气处理单元污染物的去除。分别应用Eco-indicator 99和IPCC GWP 100a方法评价系统的环境综合影响和气候变化影响。结果表明,电厂对环境影响最大的为气候变化,温室气体(greenhouse gas,GHG)排放因子为0.786 kg CO_2-eq×(kWh)^(-1),其中99.9%来自燃煤的直接排放。烟气处理单元的脱硝装置、除尘装置和脱硫装置分别减少电厂对环境3.5%、83.0%和6.5%的综合损害作用,但对气候变化仅有少量的损害影响。敏感性分析表明厂用电和煤耗与评价结果基本呈正比关系,且两者敏感性相当。烟气处理单元对LCA结果呈现负相关的影响,一般处理下的3个烟气处理单元分别高出深度处理效率下的烟气处理单元19.5%、3.7%和7.1%的环境影响。案例电厂不仅在环境方面具有竞争性,而且在经济成本方面也具有一定优势。

沿面脉冲流光放电等离子体降解水中的氟磷酸二异丙酯

采用沿面流光放电等离子体考察了水中G类毒剂模拟剂氟磷酸二异丙酯（DFP）的降解效果及影响因素。结果表明,高压脉冲沿面流光放电等离子体可以有效降解水中的DFP。DFP的去除率随放电电压、放电频率和放电电极数目的增加而升高,随放电间距的增加而降低,水样初始DFP含量对其去除率的影响不大。当放电电压为20kV、放电频率为1 000 Hz、放电间距为5 mm、放电电极数目为9时,初始质量浓度为65-126.5 mg/L的DFP溶液经60min的放电处理后,DFP去除率可达96%以上。反应动力学分析结果表明,等离子体降解DFP的反应符合1级反应动力学特征,其反应速率常数约为0.055min-1。

自组织TiO_2纳米管阵列的制备及形成机理

采用电化学阳极氧化法,在纯Ti表面一步制得原位生长的自组织TiO2纳米管阵列。采用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外？可见光漫反射吸收光谱（UV-visDRS）对煅烧后样品进行表征,并探讨纳米管阵列的形成机理。结果表明,在优化的制备参数条件下,所得TiO2纳米管排列整齐,平均管径约为150nm,平均管长约为400nm,且对400～700nm可见光有较大吸收。XPS分析发现,0.35%（摩尔分数）的F原子掺杂进入TiO2晶格中。可见光催化降解染料AO7的结果表明,673K煅烧的F-TiO2纳米管对AO7的去除率达到37.2%。

等离子体辅助Fenton洗消甲基膦酸二甲酯水溶液

为了研究等离子体对化学战剂(CWAS)的洗消效果,采用针-板曝气式高电压脉冲放电等离子体反应器对500mg/L的甲基膦酸二甲酯(DMMP)水溶液进行洗消实验研究.等离子体的平均功率为12.5 W,处理液体为200mL,氧化时间为100min,DMMP的降解和矿化率分别为90%和68%.实验发现:液面火花放电(SAW)等离子体比液下脉冲电晕放电(CUW)等离子体更能有效地促进Fenton氧化;采用三项式拟合反应曲线进行动力学研究表明,其反应级数小于1,并随功率提高趋于零.

自同步多开关纳秒脉冲发生器

介绍了一种基于传输线变压器(TLT)的多开关脉冲功率技术。该技术可以像Marx发生器一样实现多个开关的自动同步,而且在输出上更具灵活性:不仅可以通过电压叠加获得高电压输出,而且可以通过电流叠加实现大电流输出,或者用于同时驱动多个独立的负载。基于该技术已成功开发了10火花开关的短脉冲系统。理论设计了带有20开关和20级TLT的脉冲发生器,单脉冲能量140J,预计峰值功率可达5GW,可实现多种不同输出方式以满足不同应用需求。

两相分配生物反应器处理有机废气新技术

综述了近期国内外有关两相分配生物反应器处理有机废气技术的研究进展。介绍了搅拌釜生物反应器、生物滴滤塔、生物滤床等多种反应器结构及其去除有机废气的效果;分析了硅油、十六烷、十四烷等多种非水相介质在两相分配生物反应器中应用的优缺点;阐述了有机废气在两相分配生物反应器中的传质机理。最后对两相分配生物反应器的发展前景及改进方向进行了分析。

胞外聚合物去除废水中污染物的机理探讨

胞外聚合物(EPS)作为一种新兴的生物吸附剂,在废水处理中起着越来越重要的作用。由于其与细菌表面含有许多类似的物质及官能团,因此在吸附污染物性能方面与细菌相同甚至比细菌要好。介绍了EPS的组成成分、分类以及提取方法,并在此基础上论述了EPS吸附去除不同类型污染物时的吸附作用机理。阐明了EPS中不同组分及官能团在去除污染物时所起的作用,并对EPS作为生物吸附剂吸附污染废水这一技术进行了展望。

化学战剂绿色洗消技术

从沙林(GB)以及芥子气(HD)两种具有代表性的化学战剂(CWAs)出发,综述两者及其模拟剂洗消技术的研究进展。文中指出现阶段的研究重心是绿色环保的洗消技术,主要包括担载型催化剂洗消技术以及等离子体洗消技术,目前前者需要解决的主要问题是催化剂寿命短,后者的主要问题是能耗大。文中总结指出可以根据两者特点将其应用于不同洗消条件下且可将两种技术结合用于洗消化学战剂;此外还指出H2O2氧化洗消也是一种颇具前景的绿色洗消技术。

采用耦合谐振放电等离子体处理双反应器中的罗丹明B溶液

为了提高放电等离子体水处理技术中的能量注入及处理效果,设计出一种耦合谐振放电电路,将脉冲电源产生的脉冲波形转化为耦合谐振波形,并将其产生的耦合谐振放电等离子体用于双反应器中罗丹明B溶液的降解,为同时对双反应器中的有害物质进行高压脉冲放电等离子体降解提供了一种放电波形支持;并采用分光光度法检测罗丹明B溶液的浓度。结果表明,耦合谐振放电可显著提升罗丹明B溶液的降解效果。放电降解60 min后,双反应器中的溶液降解率在不同放电电容配比下均可达到90%以上。耦合谐振放电注入反应器中的能量至少是无耦合谐振放电的7倍,其能量注入效率更高。此外,调整放电电路中的电容值可分别改变双反应器中注入的能量,进而影响到降解效果;反应器中溶液电导率越大,放电现象越明显。