添加剂对溴化锂溶液及水表面张力影响的

为了揭示添加剂对表面张力的影响, 利用Wilhelmy平板法分别在封闭和暴露的条件下测量了水和溴化锂溶液在液体添加剂(2EH, 1-Octanol)作用下的表面张力, 发现在暴露条件下, 溴化锂溶液的表面张力表现出振荡性. 测量了气体添加剂作用下的水和溴化锂溶液的动态表面张力, 结果显示气体添加剂对表面张力有显著影响. 对于水, 其动态表面张力还与待测溶液的质量具有一定关系, 而对于溴化锂溶液, 待测溶液质量对动力表面张力的影响很小. 据实验观察, 提出了表面张力和表面吸附浓度成线性关系的假定, 修正了表面吸附和脱附方程, 统一了表面吸附系数和脱附系数量纲. 在此基础上, 把添加剂在液体状态下和气体状态下对溶液表面张力的影响统一起来, 得出了在添加剂液体和蒸汽的综合作用下, 静态和动态的表面张力与添加剂在液体和/或气体中比例含量的理论关系式. 并用实验值验证了理论关系式.     

页岩纳米孔吸附气表面扩散机理和数学模型

页岩富含纳米孔,且吸附气占总气量可高达85%,因此页岩气表面扩散对气体传输具有重要的作用.页岩气藏压力高,页岩表面能量非均质性强,吸附气非等温解吸附等,均加剧了吸附气表面扩散模拟的复杂性.基于低压条件下推导的Hwang模型,考虑高压条件下吸附气覆盖度的影响,建立了页岩吸附气表面扩散模型.同时,该模型还考虑了页岩表面能量非均质性、等量吸附热和非等温解吸附对表面扩散的影响.研究表明:1)表面扩散系数随压力的增大而增大,随温度的升高而增大,随表面活化能的减小而增大,随气体分子量的减小而增大;2)黏性流动、努森扩散和表面扩散对气体传输的贡献是此消彼长的,主要受孔隙尺度和压力的控制;3)表面扩散在微孔(半径2 nm)中,对气体传输贡献大,可高达92.95%;在宏孔(半径50 nm)中,贡献低于4.39%,可忽略;在介孔(2半径50 nm)中,表面扩散的贡献介于微孔和宏孔之间.     

Sn/In/Ti纳米复合氧化物对可燃和有毒气体敏感特性研究

采用可控溶胶-共沉淀法合成了二元Sn／In和三元Sn／In／Ti纳米复合氧化物作为半导体CO，NO2和CH4传感器的敏感材料．通过优化可控制备参数研制出化学均一、高热稳定的纳米晶体复合氧化物．利用各种分析方法表征了纳米粉体的物性和结构，并对CO，CH4和NO2的气敏特性进行了考察．实验结果表明，所研制的二元纳米气敏材料对CO有高灵敏度和选择性，引入适量TiO2提高了对CH4的灵敏度和选择性，经少量金属元素掺杂和氧化物添加后气敏性质有大幅度提高．研究了复合物组成，先驱物焙烧温度及气敏操作温度和待测气体浓度对灵敏度的影响．其优化条件为金属盐总浓度0．05mol／L，金属阳离子比Sn^4＋：In^3＋为40％（摩尔分数）的纳米复合物在600℃时焙烧6h，则在150℃～250℃之间对CO和NO2有较高灵敏度，在气敏条件下以程序升温吸脱附实验研究了复合物表面的吸脱附行为，X射线光电子能谱分析证实复合物组分间存在着电子和化学的协同效应，气敏机理为表面吸附控制型．     

MD 模拟研究带静电ACF 对甲醇的吸附

为了探索静电荷在极性分子的物理吸附过程中的控制作用, 对甲醇在带静电荷的活性炭纤维(ACF)纳米孔中的吸/脱附情况进行了分子动力学(MD)模拟研究. 在引入静电荷的中孔ACF/甲醇吸附系统中, 从模拟结果可以观测到孔内的甲醇分子扩散到吸附位的时间缩短、吸附冷凝的准液态甲醇密度增大、甲醇分子的空间排列有取向性、达到吸附平衡时系统能量显著降低等特殊现象, 表明了静电荷增强了中孔ACF 对甲醇分子的吸附作用, 使吸附强度、稳定性和有序性有所提高, 能够提高吸附容量和加快吸附速率. 系统达到吸附平衡后再消除静电荷, 升温至60℃左右进行模拟, 可以观察到比较明显的脱附趋势.     

微重力环境下的不对称内角流动研究

研究了用解析计算方法分析液体在线段和圆弧构成的不对称内角的流动.提出了等效内角的概念,把复杂的不对称内角模型转化为对称内角模型,并建立内角流动控制方程,对内角流动过程进行了计算.通过利用该方法,对带有外侧导流板的板式表面张力贮箱内的内角流动过程进行了分析.本文的工作将对板式表面张力贮箱的设计提供有益的参考.     

超临界CO2中以PEG20000为模板制备多孔材料Fe2O3

在超临界CO2中以聚合物PEG20000为模板,乙酰丙酮铁为前驱体制备Fe2O3多孔材料.研究了压力和温度对插嵌率的影响,并对材料进行了TG、XRD、N2吸脱附及SEM等表征.X射线衍射结果表明,产物主要由α-Fe2O3组成.根据产物的N2吸附-脱附等温线计算,产物的比表面积可迭361.01 m2/g,平均孔径为8 nm左右.SEM测试结果表明,产物由形状不规则的带有疏松结构的碎片组成.     

飞秒激光脱附的随机运动模型的研究

以飞秒脉冲激光的非平衡态传热和原子分子激发态的微观机理为基础, 建立了飞秒激光对微纳米结构中基体表面层的杂质进行脱附的随机运动物理模型. 由脱附过程的数值模拟结果, 获得了脱附概率随激光辐射时间的演化规律以及不同激光参数对脱附概率的影响.     

冷铜表面上水滴冻结时的变形

研究了水滴和花生油液滴在冷铜表面的冻结过程. 实验中观察到水滴冻结时与冷表面接触的底面形状不变, 但在垂直于底面的方向上发生明显生长. 冻结的末尾阶段水滴顶部出现小的突出, 但花生油冻结时几乎不发生形状变化且无突出产生. 提出了对此现象的解释, 认为形状变化和突出的形成是冻结过程中相变造成的体积膨胀和表面张力共同作用所致. 采用这一理论建立了相应的数学模型, 计算出的水滴冻结后的形状与实验结果能够很好地吻合. 对实验中观察到的液滴突出部霜的生长快于其他位置的现象进行了分析.     

基于碳纳米管薄膜的吸附式气体传感器的研究

研究了低温低压化学气相沉积(LPCVD)法生长的多壁碳纳米管薄膜对气体的敏感性. 结果表明纯的多壁碳纳米管薄膜对气体没有明显的气敏特性, 而碳纳米管-二氧化硅复合薄膜表现出对甲烷、氢气和乙炔的敏感性. LPCVD法生长的多壁碳纳米管-二氧化硅复合薄膜由于Schottky结的形成而具有电容性, 被测气体在多壁碳纳米管表面发生化学吸附, 从而调节Schottky结处存在的空间放电区域而导致介电常数改变是其对气体敏感的主要原因.     

气体吸附对页岩裂缝表观渗透率和页岩气采收率的影响

页岩气以及无水压裂技术采用的二氧化碳都可使页岩发生吸附变形,影响其裂缝表观渗透率,同时表观渗透率还受到有效应力和流体流态的影响.页岩气渗流过程中多种物理场相互耦合使得吸附应变对表观渗透率的影响不易被分析,常被忽略.本文基于多孔弹性理论和页岩吸附变形的特点,建立了适用于多种边界条件的页岩裂缝表观渗透率模型,提出了分析吸附变形对表观渗透率影响的方案,并分析了一组富有机质页岩样品中吸附应变对其表观渗透率的影响,最终结合页岩气多尺度渗流模型分析了吸附变形对页岩气采收率的影响.研究结果表明:采用不同边界条件和气体测量页岩表观渗透率时,其主控机理并不相同;基于此特点,结合"固定围压"和"固定孔隙压力"条件下的非吸附性气体和吸附性气体测量所得的页岩表观渗透率数据,可以确定内部吸附变形对表观渗透率有较大影响,不可忽略;此外,相较于内部吸附变形,气体吸附引起的页岩整体变形对表观渗透率和页岩气采收率有更大影响.     

吸附制冷中CaCl2-NH3的化学吸附前驱态研究

作为一种化学吸附制冷工质对, 在吸附制冷条件下, CaCl₂-NH₃在发生化学吸附之前, 由于van der Waals力相对于化学反应力作用距离比较长, 所以一般要先发生物理吸附. 这个状态称为化学吸附前驱态. 通过控制氯化钙不同的膨胀、结块现象, 在氨络合物的屏蔽系数作用下实现NH₂气体分子与Ca²⁺之间不同的距离长度, 从而得到了不同的化学吸附前驱态. 结果表明, 吸附剂发生严重膨胀现象而没有发生结块现象时, 由于化学吸附前驱态中NH₃气体分子与Ca²⁺之间距离较长, 吸附过程所需要的活化能增加, 吸附剂在反复的吸附、解吸过程中出现衰减现象. 而在吸附剂发生结块现象时, 由于NH₃气体分子与Ca²⁺之间距离受到有限空间的控制, 从化学吸附前驱态过渡到化学吸附态所需要的活化能相对较小, 其吸附性能不再出现衰减趋势. 利用化学吸附前驱态研究了吸附制冷等压线, 结果也表明, 在Ca²⁺的分布没有对NH₃气体分子的渗透性能产生影响的前提下, 化学吸附前驱态对试验结果起着决定性作用.     

水中Cr(Ⅵ)在改性生物质吸附剂表面还原转化的电子供体

为揭示生物吸附过程中Cr(Ⅵ)的还原转化机理,以改性玉米秸秆(corn stalk based anion exchanger, CS-AE)为模型吸附剂,通过XPS、13C-NMR和FT-IR等手段表征吸附Cr(Ⅵ)前后的材料表面组成和结构,并结合对吸附溶液中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)等产物分析,探讨Cr(Ⅵ)还原的电子供体及可能反应路径.通过批吸附实验证实了CS-AE吸附去除Cr(Ⅵ)过程中存在Cr(Ⅵ)还原转化现象,在实验条件下10%～35%被吸附Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ),且大部分( 65%)Cr(Ⅲ)产物被固定在CS-AE表面.XPS表征中Cr 2p3/2谱图分析证明了Cr(Ⅲ)的大量存在,且N 1s、C 1s和O 1s谱图分析发现CS-AE与Cr(Ⅵ)反应后表面含氮物质特别是季铵基相对含量降低.13C-NMR和FT-IR表征也进一步地说明了吸附Cr(Ⅵ)后CS-AE表面季铵基减少,羧基结构有所增加,表明了季铵基是Cr(Ⅵ)还原转化的主要电子供体基团.吸附反应后溶液中TOC、TN和NO3--N含量随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,与Cr(Ⅲ)生成量呈正相关关系,可以确认CS-AE表面季铵基被Cr(Ⅵ)氧化,主要反应路径为季铵基经过碳-氮键氧化断裂,形成有机胺进入溶液,且部分有机胺被Cr(Ⅵ)进一步氧化为硝酸盐.     

炭化造孔法制备木屑氯化钙复合吸附剂

为了解决氯化钙吸脱附氨气过程中的膨胀结块以及提高氯化钙基复合吸附剂的传质性能,本文采用浸泡的方法将氯化钙嵌入木屑中,然后采用高温炭化的方法将氯化钙木屑混合物炭化造孔制备复合吸附剂.SEM图像以及元素分析表明,在700°C的炭化温度下,氯化钙木屑炭化后所制备的复合吸附剂具有发达的孔隙结构,而且氯化钙均匀的分散在吸附剂中.复合吸附剂对氨气的吸附性能测试表明：在蒸发温度为5°C,冷凝温度为40°C的工况下,吸附时间为5,10和15min时,吸附量分别为0.204,0.253和0.285kg/kg,SCP（单位质量吸附剂的制冷功率）分别为868.96,540.02和405.16W/kg,平均吸附速率分别为6.79×104,4.22×104和3.17×104（kg/kg）/s,同时解决了氯化钙的膨胀结块.     

UV/H_2O_2高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中NO实验研究

在自行设计的内置紫外光-鼓泡器中,利用UV/H2O2高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中的NO气体.主要对紫外光强度﹑H2O2初始浓度﹑溶液初始pH值﹑溶液温度﹑NO初始浓度﹑液气比以及O2浓度对NO脱除效率的影响进行了考察.研究发现,在各种影响因素中,紫外光强度﹑H2O2初始浓度﹑NO初始浓度以及液气比是NO脱除效率的主要影响因素,在最佳条件下,UV/H2O2脱除NO的效率最高可达到82.9%.在实验研究的基础上,对相关因素的影响机理进行了深入的讨论.     

烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及脱除机理研究

以飞灰、工业用石灰、少量锰盐添加剂为原料制备了具有同时脱硫脱氮性能的“富氧型”高活性吸收剂, 在烟气循环流化床(CFB)上对“富氧型”吸收剂的脱硫脱氮性能进行了试验, 试验结果表明, “富氧型”吸收剂能够实现高达94.5%的脱硫效率和64.2%的脱氮效率. 利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对飞灰、工业用石灰、普通高活性吸收剂、“富氧型”高活性吸收剂和反应后的“富氧型”高活性吸收剂进行了表面微区分析, 结果表明, 普通高活性吸收剂和“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面可以观察到白色薄层状物质; 钙元素在二者表面的平均含量高于吸收剂主体的钙含量; 反应后的“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面具有多孔特性; 氧化性添加剂主体元素锰在“富氧型”高活性吸收剂表面分布均匀; 脱硫脱氮反应后的吸收剂中出现了硫元素的峰. 化学分析方法对吸收剂的脱硫脱氮产物进行的成分分析表明, 反应后的吸收剂中除了硫物种外还有大量氮物种. 由X射线能谱分析和化学分析结果表明, CFB内的主要脱除过程为化学吸收, 脱硫产物主要为硫酸盐; NO首先被快速氧化为NO₂, 进而发生化学吸收反应, 脱氮产物主要为亚硝酸盐.     

页岩气储层微观渗流机理研究

页岩气储层孔隙结构复杂,纳米孔隙所占比例大,而纳米孔内部气体流动机理不同于宏观流体流动,因此认识页岩气在纳米孔隙中的流动机理对页岩气的高效开采具有重要的科学意义.页岩气开采过程中,纳米孔的吸附解吸、应力敏感效应及滑脱效应使渗透率发生显著变化.为此,基于毛细管模型耦合考虑吸附变形修正应力应变的渗透率模型,在此基础上,考虑滑脱效应影响,建立页岩表观渗透率模型来描述气体流动.通过试验数据验证其合理性,并对模型相关参数对表观渗透率的影响进行讨论.研究结果表明,新建页岩表观渗透率模型能够合理地描述页岩气真实储层条件下气体的流动,考虑了吸附变形、应力敏感及应力变化下纳米孔气体滑脱效应等微观机理.在围压恒定条件下,新建模型计算出的曲线均与实测值吻合较好;随孔隙压力升高,页岩表观渗透率呈指数函数降低.两种气体的表观渗透率随平均分子自由程的增大而增大;孔径越大,在压力区间内渗透率越高,且随孔隙压力升高,渗透率逐渐降低.页岩表观渗透率对弹性模量较为敏感,弹性模量增大会导致在其压力阶段内有较高的渗透率;在孔隙压力升高过程中,裂隙压缩系数越小,渗透率越高;随温度的升高,页岩表观渗透率呈上升趋势.所建模型能为页岩气生产动态分析、产能预测和生产制度制订提供指导.     

水热条件下二氧化钛晶体同质变体的形成

以二氧化钛为对象,对水热条件下晶体同质变体的形成过程进行了研究. 根据实验结果和理论分析,可将水热条件下晶体同质变体的形成过程概括为一个“基元过程”,它包括了生长基元的形成、生长基元之间的聚合反应导致晶核的形成、晶粒的生长等基本阶段. 环境相与生长条件对同质变体形成的作用主要体现于生长基元结构的不同. 例如,改变反应介质的酸碱度,水热反应体系中稳定能最高的生长基元的结构不同,这是不同水热条件下可以制得二氧化钛不同变体的原因. 生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附主要与晶相结构有关. 晶相内部缺陷的形成又与过程受到干扰有关.     

燃煤飞灰吸附脱汞能力的实验研究

运用煤岩学分类相关理论对燃煤飞灰岩相组成进行了系统定量分析,并采用固定床汞吸附反应系统对不同电厂飞灰吸附汞的能力进行了详细研究,结果表明:不同的飞灰对汞均有一定的吸附能力,其中以烟煤飞灰CTSR和CTL的富碳组分对汞的吸附能力最强,其吸附能力分别为10.3和9.36μg/g,与商业活性炭捕获能力相当;飞灰中汞的含量与其含炭量和比表面积并无明显的相关性.揭示了飞灰颗粒岩相组成,分析了飞灰脱汞能力的影响因素.不同飞灰碳颗粒类型脱汞性能差异明显,各向异性碳颗粒尤其是多孔网状结构碳含量是决定飞灰脱汞能力的主要因素.     

水热条件下二氧化钛晶体同质变体的形成

以二氧化钛为对象,对水热条件下晶体同质变体的形成过程进行了研究.根据实验结果和理论分析,可将水热条件下晶体同质变体的形成过程概括为一个"基元过程”,它包括了生长基元的形成、生长基元之间的聚合反应导致晶核的形成、晶粒的生长等基本阶段.环境相与生长条件对同质变体形成的作用主要体现于生长基元结构的不同.例如,改变反应介质的酸碱度,水热反应体系中稳定能最高的生长基元的结构不同,这是不同水热条件下可以制得二氧化钛不同变体的原因.生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附主要与晶相结构有关.晶相内部缺陷的形成又与过程受到干扰有关.     

力学-电沉积法制备纳米晶光亮镍

提出一种力学-电沉积技术，在未添加任何光亮剂和晶粒细化添加剂的情况下制备出表面平整光亮的纳米晶镍沉积层。与传统电沉积技术的对照实验表明，硬质粒子在镍的沉积过程中不停磨擦和扰动阴极表面及附近溶液，能有效阻止氢气泡和杂质的吸附，避免凹坑、麻点和积瘤等表面缺陷产生。通过SEM，XRD和TEM观察和性能测试发现，硬质粒子的磨擦作用能改变沉积层的组织结构，进而影响其性能。与传统技术所制备的沉积层相比，用本文所述技术在相同条件下所制备镍沉积层的晶粒显著细化，尺寸大约30-80nm；各晶面的衍射强度和（200）面的择优取向度明显减小，（111）面和（220）面择优取向度增加；显微硬度显著提高；磁性能明显改变，饱和磁化强度减小，矫顽力增大。用力学-电沉积技术所制备镍沉积层的微观结构和性能受阴极转速和电流密度的影响。