活性炭微波加热制备装置的仿真设计

活性炭在石化、电力、化工、临床医疗、环保等多个行业中广泛应用,其市场需求量也与日俱增.研究表明,相对于传统方法,微波法制备的活性炭具有孔隙结构更发达,比表面积更大,孔隙结构分布更均匀等优势.然而,这些研究都局限于实验室层面,现有的微波加热装置普遍存在热点、热失控和加热效率低下等问题.这严重限制了微波能在活性炭工业制备中的大规模应用.针对上述问题,本文以国内大量存在的竹子为研究对象,提出了一种可用于活性炭制备的微波均匀加热装置设计方案.通过多物理场仿真计算,以原材料的受热均匀性及装置的能量馈入率为考核标准,采用参数扫描分析的方法对装置参数进行了优化,得到了S11参数为-26.81dB,温度场的变异系数为0.2834的加热装置.此外,本文还结合参数扫描过程以及不同算法的运用,验证了该仿真计算的鲁棒性和准确性.该文章的工作对当前的活性炭工业制备装置的设计具有重要指导意义.     

基于节能服务的嵌入式低碳服务机制研究

碳排放依赖型企业在引入嵌入式低碳服务(embedded low-carbonservice)时往往面临着低碳节能水平信息不对称带来的项目风险.鉴于此,在低碳经济背景下,本文考虑了低碳服务商(lowcarbon service provider)的投资水平和低碳节能能力不可观测情形嵌入式低碳服参与主体间最优激励契约的设计问题.同时对该情形下的最优激励契约进行了分析.应用嵌入度刻画嵌入式低碳服务参与主体间的价值共同度,分析了嵌入度对最优激励契约的影响.研究表明,低水平的嵌入度将使得低碳服务商承担更大的项目风险,同时形成需要低碳服务商每期预付节能保证金的合同模式.高水平的嵌入度能促进嵌入式低碳服务的低碳减排效率.     

双积分制下汽车生产商生产决策优化

本文研究了燃料消耗量积分和新能源汽车积分"双积分制"下汽车生产商生产决策问题,基于持股比例和内部期权协议建立了传统能源车与新能源汽车联合决策模型,在积分不足、积分富余和积分平衡三种策略情形下求解了最优定价、产量和内部积分协议价,并针对市场积分价格和汽车销售量的实际波动求解了生产计划的鲁棒区间及其应急调整策略.研究结果表明:持股比例主要影响内部协议价形成,持股比例越高,内部协议价越趋近于外部市场价;初始生产计划存在多维非对称鲁棒区间,汽车生产商可通过价格响应机制实现生产计划扰动管理及积分策略切换;控制积分交易限量将改变最优生产计划及其应急调整策略.     

考虑碳排放和预约机制的送箱集卡多码头调度问题

考虑送箱集卡多码头调度的低碳、高效化要求,及为解决集卡不规律到达导致码头拥挤问题而提出的集卡预约集港机制,以单一外堆场调用送箱集卡数量最小及多集装箱码头调度方案碳排放总量最小为目标,构建了单堆场多码头送箱集卡调度模型.设计了改进的蚁群算法对该模型进行求解,得到按时间段划分的港外堆场多码头集卡低碳送箱方案,通过算例验证了所构建模型和算法的有效性.结果表明,考虑碳排放和预约机制的送箱集卡多码头调度方案所需集卡数量少,工作时间短,兼顾了集装箱码头集卡送箱作业低碳和高效的要求.     

石墨烯-碳量子点复合材料的电化学性能研究

采用Hummers法和水热法,制备石墨烯和碳量子点溶液作为前驱体,然后通过一步煅烧法制得石墨烯-碳量子点复合材料。借助SEM、UV-Vis、FTIR等手段,对样品的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)及恒流充放电循环测试等,重点考察了样品的电化学性能。结果表明,在石墨烯表面负载碳量子点可增加材料的比表面积并改善其机械性能,由于活性位点的增加,所制石墨烯-碳量子点复合电极具有较好的可逆性及电化学活性;在检测不同浓度双氧水时,复合电极的灵敏度为纯石墨烯电极的1.4倍左右;石墨烯-碳量子点复合材料作为锂离子电池负极使用时,与纯石墨烯材料相比具有更好的循环稳定性,且容量保持率提高了1.67倍。     

分级多孔纳米炭纤维的结构及电容性能

以酚醛树脂为碳源、PVP为纺丝助剂、纳米MgO颗粒为模板剂,通过静电纺丝法制得酚醛树脂基纳米炭纤维,经过炭化、KOH活化、酸洗后得到分级多孔纳米炭纤维,利用SEM、XRD、XPS、拉曼光谱仪及氮气吸脱附实验,对所制多孔纳米炭纤维的结构和形貌进行表征,并将其作为模拟电容器的电极,利用循环伏安、恒电流充放电及交流阻抗方法测试了材料的电化学性能。结果表明,KOH活化引入了数量可观的微孔,所得纳米炭纤维表现出明显的"微孔-中孔-大孔"分级孔分布的特点,其比表面积达到1058.4m~2/g,总孔容为1.64cm~3/g。电化学测试结果表明,所制分级多孔纳米炭纤维在6mol/L KOH电解液中显示出优异的电容性能,在0.2A/g的电流密度下,其放电比容量达到198F/g,在20A/g电流密度下,电容保持率达到65%。     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

油田埋地碳钢管道外腐蚀行为研究

针对大庆油田龙虎泡作业区埋地碳钢管道外腐蚀较为严重的情况,通过检测埋管防护层破损点周围土壤的物理、化学性质和硫酸盐还原菌（SRB）数量,分析土壤的腐蚀性。采用扫描电镜能谱（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）等技术对管道外壁腐蚀物的形貌、元素组成和矿物成分等进行了表征和分析。借助动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）进一步研究了埋地碳钢管道外壁在土壤浸出液中的腐蚀行为。结果表明,作业区潮湿的盐碱性土壤环境和复杂多变的土壤性质使该地区埋地碳钢管道发生腐蚀;腐蚀产物主要包括Fe₃O₄和FeOOH,其中FeOOH位于外层,Fe₃O₄位于内层;腐蚀产物通过参与阴极反应或充当大阴极来加剧管道腐蚀。     

基于碳量子点的TiO2改性及降解污染物性能

采用溶胶-凝胶法合成掺入碳量子点(CQDs)的TiO₂纳米复合光催化剂,通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜等进行表征,并在可见光下降解亚甲基蓝(MB)染料溶液以评价其光催化性能.研究表明,CQDs具备上转换荧光特性,掺入CQDs的TiO₂样品可见光响应明显提升.水热法180℃下反应6h制备的CQDs,其溶液加入量为10mL时TiO₂/CQDs样品光催化活性最高,115min后MB的降解率达80%.TiO₂/CQDs样品主要以锐钛矿相存在,颗粒呈球形,比表面积高达200m³·g^-1.     

好氧颗粒污泥短程硝化处理养殖废水及N2O释放特性

好氧颗粒污泥可通过特殊的厌/好氧空间结构实现短程硝化,而短程硝化和好氧颗粒结构都可能导致温室气体N₂O释放.试验研究了处理养殖废水过程中好氧颗粒污泥短程硝化性能,及利用微电极探针定量分析N₂O过程释放特性.稳定运行期间,COD与氨氮平均去除率分别为76.8%和94.4%,短程硝化效率可达88.9%.根据微电极探针和气相色谱分析结果,好氧颗粒污泥系统厌氧和好氧阶段N₂O生成量分别占46.4%和53.6%,但短程硝化系统的N₂O释放主要来源于曝气吹脱作用;系统内N₂O中氮的释放量占进水氮的比例为2.1%,好氧颗粒污泥并未显著强化N₂O释放.