氢氧焰燃烧制备纳米二氧化硅的团聚现象及流化特性

利用氢氧焰燃烧合成的纳米二氧化硅颗粒,研究了其自发团聚现象及流化过程中的二次团聚行为,考察了流化床床层压降随操作气速和温度的变化,以及颗粒表面能及热处理温度对起始流化速度的影响。结果表明：在范德华力等粘性力作用下,纳米二氧化硅颗粒形成团聚体,团聚体粒度随二氧化硅颗粒表面吸附水分的增多而增大;纳米二氧化硅颗粒在流化过程中,一次团聚体在流体力作用下进一步团聚形成二次团聚体;流化停止后二次团聚体解体,此时纳米二氧化硅的团聚行为与流化前无明显差异;热处理温度对纳米二氧化硅颗粒起始流化速度影响不大,但纳米二氧化硅颗粒的起始流化速度随颗粒表面能的减小而显著降低,而且颗粒的表面处理对床层塌落与膨胀行为具有重要影响。     

纳米SiO2颗粒在二维声场流化床中的流化特性

以原生纳米SiO2颗粒为物料,在横截面为130×10mm2、高为500mm的二维床中,研究了外加声波频率和声压对纳米颗粒流化特性的影响。结果表明:无声场时,流化过程中会出现裂纹和沟流,临界流化速度较高,有明显的颗粒带出;适当的低频强声波的引入能很好地抑制甚至消除沟流,大大降低流化床中纳米颗粒聚团的尺寸,使之在低气速下实现稳定流化,从而显著改善纳米颗粒的流化质量。     

声场作用下纳米颗粒的流化行为

在56 mm的玻璃流化床中,对纳米SiO2和TiO2颗粒在不同频率和声压级声场辅助下的流化行为进行了研究。实验表明,在低频（40-60 Hz）和高声压级（高于100 dB）的声场条件下,沟流和节涌得到有效抑制,纳米颗粒形成均一稳定的聚团,实现平稳流化。随声压级升高,颗粒的最小流化速度减小,流化行为类似Geldart A类颗粒。在声场的其他条件下,纳米颗粒的流化行为与不加声场相似,无法实现稳定流化。     

大颗粒气固流化床的流化特性

通过冷态试验，对利用流化床煅烧水泥新技术中所涉及到的大颗粒气固流化床的相关特性进行了研究。研究结果表明：大颗粒气固流化床平稳地运行在鼓泡床阶段，但较易发生节涌现象，适合浅床操作，且操作流化数较低；对流化床压降脉动的分析可知，采用具有较宽粒度分布的大颗粒物料，有利于改善流化床的流化质量。     

流态化准数方程及最小流化速度的确定

气体力学参数的确定是流态化过程正常进行的前提,本文运用相似理论,从流化一类现象中固体颗粒和气体介质两方面的运动相似入手,用与前人不同的研究方法,导出了适用于全过程的流态化准数方程式,以此作为流化过程气体力学诸参数研究的统一基础。在此基础上,针对工业加热流化床的特点,通过实验建立了最小流化速度的实用计算式,由于考虑了固体颗粒与气体介质密度比这一影响因素,从而提高了计算精度,为流化床气体力学参数的确定提供设计依据。     

大颗粒气固流化床的流化特性

通过冷态试验,对利用流化床煅烧水泥新技术中所涉及到的大颗粒气固流化床的相关特性进行了研究。研究结果表明:大颗粒气固流化床平稳地运行在鼓泡床阶段,但较易发生节涌现象,适合浅床操作,且操作流化数较低;对流化床压降脉动的分析可知,采用具有较宽粒度分布的大颗粒物料,有利于改善流化床的流化质量。     

生物质与惰性颗粒流化特性的实验研究

生物质的流化转化是获取生物质能的重要方法之一,单纯的生物质不易流化,在生物质中加入惰性颗粒(石英砂)形成双组份混合物可实现流化.因此有必要对生物质及其与惰性颗粒的流化特性进行研究.该论文在冷态(室温)的条件下,采用降速法,对稻壳,油菜秸秆以及它们相对应的双组份混合体系的流化特性的进行了研究.结果表明石英砂的最小流化速度的理论值与实测值相符;单一组份的生物质颗粒(稻壳或油菜秸秆颗粒)不能正常流化;在稻壳或油菜秸秆颗粒和石英砂双组份混合体系中,稻壳/油菜秸秆的质量分率小于60%时,稻壳/油菜秸秆与石英砂双组分能很好的流化.     

双组分颗粒系统流化特性的试验

在Ф129mm的有机玻璃流化床中，对玉米芯、木屑和稻壳的流化特性进行了较为系统的试验研究，并对流化床炉渣和河砂两种不同粒径的惰性粒子的加入进行了对比试验，在理论分析的基础上，得出了双组分混合颗粒系统的最小流化速度的经验公式．试验结果表明，惰性粒子的加入量应多于20％（质量分数），惰性粒子与生物质在粒径比较相近的情况下，经验公式计算所得的最小流化速度与实测值吻合较好．     

高碳铬铁粉冷态喷动流化特性试验研究

设计了喷动流化床试验装置,研究了不同物料粒径和物料质量的高碳铬铁粉冷态喷动流化特性,考察了最大床层压降、最小喷动流化速度、床层空隙率与物料特性之间的变化关系。试验结果和分析计算表明,在同样条件下,高碳铬铁粉在喷动流化床中的起始静床层高度大于最大喷动床床层高度时,物料才具有典型的喷动流化特征;物料密度、物料粒径是影响喷动流化形态的主要因素;最大床层压降随物料质量、物料密度的增加而增大,随物料粒径的增加趋于增大;最小喷动流化速度均随物料质量、物料粒径的增加而增大;床层空隙率随喷动流化气体流量的增加而增大,物料质量对粗颗粒物料的床层空隙率影响较大,对细颗粒物料的床层空隙率影响较小。根据高碳铬铁粉的冷态喷动流化特性和形态变化,得出了高碳铬铁粉混合物料的喷动流化床操作相图。     

纳米TiO2薄膜的制备及光催化活性研究

用溶胶一凝胶法在玻璃基片上制备了均匀透明的Ti02薄膜，并以苯酚的降解反应为模型，研究了纳米Ti02薄膜的光催化活性．结果表明薄膜晶粒大小为23．0nrn，呈锐钛矿型，沿(101)晶面具有择优取向性；10h内苯酚的降解率为66％，苯酚光催化降解反应符合一级动力学规律．     

流化床中烟丝颗粒的流动特性

为深入研究气流干燥原理,优化工艺参数,改进和开发气流干燥设备,对烟丝物料在流化床中的流化特性进行了研究.通过所建立实验装置,分析了送风量与进料量对烟丝在流化床内的数量浓度分布的影响.采用欧拉方法进行数值模拟,并进行了实验验证和对比,两者吻合较好.研究结果表明:流化过程中烟丝物料在流化床内分布不均匀,在近壁区域尤其是床内四角处,烟丝的数量浓度明显高于床内其他位置.数值模拟和实验研究均发现了烟丝在气流干燥过程中的结团现象和结团发生的主要区域,在此基础上提出了对流化床进行改进的方案,并进行了数值实验.结果表明,所提方案能够有效防止和减少结团的产生,为解决烟丝结团问题提供了很好的理论支持.     

ATO/TiO_2粉体的制备及导电性能研究

采用化学共沉淀法,制备Sb掺杂SnO2(ATO)包覆微纳米TiO2导电粉体,研究了不同的制备工艺条件对ATO/TiO2复合粉体电阻率的影响,得出最佳包覆方案:TiO2浆料浓度25%,m(SnCl4·5H2O)/m(TiO2)=25%,m(SbCl3)/m(SnCl4·5H2O)=12%,反应温度60℃,pH值1.5,包膜时间3h,煅烧温度500℃,煅烧时间3h;通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对表面包覆前后的微纳米ATO/TiO2的结构进行了分析表征.结果表明,ATO颗粒是以物理吸附的方式吸附在二氧化钛表面.     

TiO2微粒子的制备

实验以Ti(SO₄)₂为原料,在水和正丙醇混合溶剂中制备TiO₂粒子,较为系统地研究了制备条件(反应物浓度、溶剂、空间分散剂、反应时间、温度等)对产物粒子颗粒大小的影响,采用TEM、X-射线衍射等技术对所得产品性能进行了表征。实验结果表明,制得的TiO₂水合粒子为均匀的球形粒子,经热处理后的粉体为锐钛矿型。     

月桂酸修饰微/纳米二氧化钛及摩擦学性能研究

利用月桂酸对金红石型微/纳米Ti O2进行了有机表面改性.粒子采用了红外光谱(IR)、热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等对表面改性前后的微/纳米Ti O2结构进行了表征.红外光谱、热分析表明月桂酸是以化学键合的方式结合在微/纳米Ti O2表面形成了包覆层.在四球摩擦磨损试验机上考察了产品作为添加剂在石蜡基础油中的抗磨减磨性能.试验结果表明,修饰后的微/纳米粒子具有优良的抗磨、减摩能力,同时分析了减摩机理.     

超细颗粒声场流态化机理研究

在内径为56mm的声场流化床中，以超细颗粒二氧化硅为实验物料，在声压水平为90～105dB系统内考察了声波对超细颗粒流化行为和聚团尺寸的影响，并根据粘性颗粒聚团在流化床中的能量平衡分析，建立了能量平衡模型。结果表明，当声压级大于100dB时，声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度、减小聚团尺寸，显著地改善超细颗粒的流化质量。声场强度越大，颗粒聚团的直径越小。     

超细颗粒声场流态化机理研究

在内径为56 mm的声场流化床中,以超细颗粒二氧化硅为实验物料,在声压水平为90～105 dB系统内考察了声波对超细颗粒流化行为和聚团尺寸的影响,并根据粘性颗粒聚团在流化床中的能量平衡分析,建立了能量平衡模型.结果表明,当声压级大于100 dB时,声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度、减小聚团尺寸,显著地改善超细颗粒的流化质量.声场强度越大,颗粒聚团的直径越小.     

分散聚合法制备TiO_2-PS复合粒子

采用硅烷偶联剂KH570对纳米TiO2表面预处理,通过分散聚合方法制备出以TiO2为核,聚苯乙烯为壳的复合粒子.利用正交实验研究了单体加入量,反应温度采用透射电镜(TEM),红外光谱(FTIR),热重分析(TGA)对复合粒子的形貌和结构进行表征.     

采用水解法制备壳-核式SiO2/TiO2复合颗粒

以钛酸丁酯、正硅酸乙酯为原料采用水解法制备了单分散的SiO2／TiO2复合微粒；运用傅里叶红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等测试方法对所得复合微粒进行了表征．AFM和TEM的观察结果表明，SiO2／TiO2复合粒子呈核一壳结构，内核粒径约130nm、表面SiO2包覆层厚度约30nm．XRD分析表明复合微粒内核为锐钛矿型二氧化钛，表面包覆层为非晶态SiO2．此外紫外-可见吸收谱表明该复合微粒具有优良的紫外屏蔽和可见透过的光学特性。     

沸腾回流均相沉淀法合成超细粉体TiO2

采用沸腾回流均相沉淀法，以不同浓度的TiCl4和尿素为原料，制备出超细粉体TiO2，并利用STM及XRD对其进行表征．结果显示TiO2颗粒呈球状，一次粒径为29-34nm，TiCl4浓度较大时TiO2以金红石型为主，TiCl4浓度较小时TiO2为锐钛型、金红石型的混晶．