砂岩型铀矿CO2+O2地浸采铀的反应运移数值模拟

CO₂+O₂地浸采铀工艺是我国第三代铀矿采冶的代表性技术, 研究CO₂+O₂溶浸过程中水动力场-化学场的耦合机制是模拟预测铀动态浸出过程的关键. 本文以钱家店砂岩型铀矿床为研究对象, 构建了适用于北方砂岩型铀矿CO₂+O₂溶浸过程的热力学数据库, 并考虑在氧气O₂(aq)和重碳酸根HCO₃共同作用下的铀溶解动力学反应过程, 基于TOUGHREACT模拟框架建立了CO₂+O₂地浸采铀的反应运移数值模型, 模拟了地浸采铀过程中的水动力演化、溶浸液-岩石相互作用及铀矿浸出动力学过程. 同时, 基于参数敏感性分析定量比较了模型参数对浸铀效果影响的重要性程度. 结果表明, 模型能再现溶浸过程中抽注单元内流体动力演化和铀的动态浸出过程, 参数敏感性分析结果揭示矿层中初始铀矿的体积分数(品位)及注入氧气的浓度是铀浸出浓度的主要控制因素. 本研究可为开展采区尺度CO₂     

酸解法对甘氨酸母液脱色后废活性炭的再生研究

在用海因法生产甘氨酸的过程中,为了精制甘氨酸,需要用大量的活性炭对甘氨酸母液进行脱色,而脱色后的活性炭就成了废活性炭.为了实现废活性炭的再利用,针对此废活性炭用酸解法对其进行再生.研究了再生酸种类、浓度、用量、再生温度和再生时间等对废活性炭再生效果的影响,确定了适宜的再生条件:硫酸质量分数为70％,硫酸溶液与废活性炭的...     

BITE-101的制备放大工艺研究

含能化合物的能量和安全存在本质矛盾,设计和合成具有高密度、高能量、良好热稳定性和钝感等综合性能优异的新型含能化合物是最具挑战性的工作之一.本课题组近期报道了一种新型化合物4-氨基-7,8-二硝基吡唑-[5,1-d][1,2,3,5]-四嗪-2-氧化物(BITE-101)的合成,其密度、分解温度、爆轰性能和安全性等综合性能均优于传统单质炸药HMX,具有良好的应用潜力.为了进一步推动其应用研究,本研究对其制备放大的工艺进行了优化,着重研究了氧化反应中酸的种类、与双氧水的配比以及反应温度对产率的影响,经改进和放大工艺优化后得到了最优的氧化工艺条件:投料中间体1(60 g, 0.26 mol),浓硫酸(120 mL)与H₂O₂(360 mL),反应温度为50℃时,氧化反应产率可达28.9%,最终实现了BITE-101的15 g量级的放大工艺,为其进一步应用研究提供了一定的参考.     

室温轧制Cu/Al多层复合薄带的变形诱导反应扩散现象

以退火态工业纯铝、纯铜薄带为原料,将8层铜带、7层铝带,共15层以相互交替方式叠在一起,利用自行研制的微成形轧机,在室温下对其进行多道次轧制.在没有任何中间退火等热处理的情况下,当累积应变达到83%时,通过OM观察发现冷轧大变形后的Cu/Al界面处有新相形成.经SEM/EDS分析,发现这些新相是金属间化合物Al_2Cu/AlCu/Al_4Cu_9的混合物,是由反应扩散获得的产物.这些金属间化合物与原有的金属母体构成了一种新的复合材料.特别有意义的是:由于实测和有限元模拟计算两种方法都证实轧制过程中温升低于28℃,因此该反应扩散不是缘于常见的"热"作用,而是由于室温大变形轧制中应力-应变的作用.本文将这种现象称为变形诱导反应扩散,并对其机理进行了分析和阐述.该研究结果是在室温下加工获得金属间化合物的一个实验证据,为获得一类新型复合材料提供了新途径.     

锂硼合金反应合成机制研究

提出了锂硼合金反应合成的物理模型, 反应过程中有两次放热反应, 第1次放热反应可以分成3个阶段, 第1阶段是Li与B粒在界面(~330℃)的瞬时反应, 此放热量与B粒的半径成反比关系. 第2阶段是Li液通过B粒表面反应生成的LiB₃向内扩散并与内核的B反应, 此过程可用固体反应中的Johnston模型来描述. 其反应速率常数与B粒的半径平方成反比. 第3阶段是在425℃以上LiB₃溶解到Li液体之中, 但与此同时, 第2次放热反应也开始进行. 第2次放热反应通过Li-B化合物的形核和长大来完成, 它可以分成形核孕育和爆发反应两个阶段. 有足够形核数目时, 产生爆发性反应. 温度越低, 产生爆发性反应所需时间越长. 运用该模型解释了合成实验中出现的相关现象.     

复合吸剂液相同时脱硫脱硝特性研究

以NaClO2和NaClO溶液为复合吸收剂,在制鼓泡反应上对SO2和NOx吸收特性进行了实验研究.考察了复合吸收剂溶液中NaClO2和NaClO浓度、溶液pH值、反应温度等主要参数对SO2和NOx脱除效率影响,获最佳实验条件为：NaClO2和NaClO摩尔比1：1,溶液pH值5.5,反应温度为50℃.在最佳实验条件下,同时脱硫脱硝效率可分别达100%和89.2%.通过产物分析和相关物种电极电位分析,揭示了复合吸收剂同时脱硫脱硝机理,即复合吸收剂中亚氯酸根离、次氯酸、二氧化氯及氯共同与SO2和NOx发生了氧化吸收反应.热力学研究表明,脱硫脱硝反应均可以发进行,且为放热反应.动力学研究证实,同时脱硫脱硝过程中,SO2反应分级数为1,反应平均活化能为21.6kJmol-1;NO反应分级数为1,反应平均活化能为8.2kJmol-1.     

疏水性固体酸Zr(SO4)2·4H2O/AC催化合成柠檬酸三乙酯

将Zr(SO4)2·4H2O(ZS)负栽在活性炭(AC)上制备疏水性固体酸ZS/AC催化剂,用于催化合成柠檬酸三乙酯.探讨了各影响因素对柠檬酸三乙酯收率的影响.结果表明,当四水硫酸锆的负载量为30%、催化剂处理温度为110℃、催化剂用量为柠檬酸质量的4%、酸醇摩尔比为1:5.5、100℃反应5 h时,产物收率可达97.6%.催化剂重复使用四次后产率仍保持在93%以上,且易分离,不污染环境.     

线性唯象传热条件下甲烷蒸汽重整反应器熵产生最小化

针对一类传热、流动与化学反应相耦合的管式活塞流甲烷蒸汽重整反应器,考虑转化管外热源与管内反应物间传热服从线性唯象传热定律[q∝Δ(T~(1))],在氢气产率、进口压力、进口总摩尔流率、惰性气体(N_2)摩尔流率均给定及外界热源温度完全可控的条件下,以传热、流动、化学反应过程的总熵产生率最小为目标,应用有限时间热力学理论和方法,借助非线性规划数值方法求解了过程最小熵产生率及相应外界热源温度沿程最优分布规律,并与热源温度恒定、热源温度线性变化两种传热策略下的参考反应器以及牛顿传热定律[q∝Δ(T)]下熵产生最小最优反应器进行了比较.结果表明,与两类参考反应器相比,优化热源温度分布规律后可使反应器总熵产生率降低58%以上,主要是通过降低传热过程熵产生率实现的;采用较短的反应器可较好地实现预定生产目标;对于熵产生最小时的过程最优路径,存在恒定的热驱动力或恒定的化学驱动力中间段区域;传热规律对过程熵产生最小时热源与反应混合物温度最优构型有显著影响.     

渗透型高聚物在富水砂层中堵水规律试验与数值模拟研究

渗透注浆是修建隧道穿越富水砂层时防渗堵水的重要方法之一.与普通化学浆液不同的是,该渗透型高聚物在浆液扩散过程中具有双组分反应并快速固结的特点,适用于在富水砂层中注浆堵水.然而由于其扩散过程中的快速固结的特点,使得其在富水砂层的扩散规律更为复杂.为了研究该渗透型高聚物在富水砂层中的堵水效果,制作了一套可视化的富水砂层渗透注浆模型试验装置,该装置具备可观察浆液扩散距离、监测注浆前后孔隙水压力变化和测量堵水率等功能.以堵水率、渗透系数作为评价富水砂层渗透注浆堵水防渗效果的性能指标,选取砂层粒径、动水压力、注浆压力和黏性土含量4个因素作为渗透注浆的影响因素,开展了砂层渗透注浆堵水防渗效果的正交试验,获得了影响渗透型高聚物浆液在富水砂层渗透注浆效果的主控因素以及各单因素对注浆效果的影响特征.同时,对模型试验进行了数值模拟,重点分析了注浆过程中的浆-水两相渗流场压力、流速和浆液扩散的变化过程,并与试验实测浆液扩散距离进行了对比验证.研究结果表明:(1)富水砂层经渗透型高聚物注浆后, 10 min内堵水率可达到90%以上, 1 d渗透系数可达到10^-7cm/s数量级,达到了理想...     

厌氧氨氧化微生物学机制及其在污水脱氮工艺中的应用进展

厌氧氨氧化反应(Anammox)是指将NH_4~+-N和NO_2~--N直接转变为N_2去除的生物氧化过程,近年来成为新型生物脱氮技术研究的热点。在厌氧氨氧化反应中起关键作用的厌氧氨氧化细菌是一类对生态环境要求极为苛刻的微生物类群。目前,对于厌氧氨氧化生物转化过程的生物学理论与机制研究虽取得一定的突破,但有关厌氧氨氧化微生物代谢与调控机制的关键科学问题研究还不够深入,严重制约了该技术的工程化应用与推广。本文着重阐述了厌氧氨氧化菌的微生物学原理、生理特性,以及参与中心代谢途径的关键酶基因等,进而讨论了典型的厌氧氨氧化反应的化学与生化反应模型、影响厌氧氨氧化生物代谢过程的主要生态因子。最后,针对厌氧氨氧化技术在国内外典型的污水脱氮工艺中的应用现状与运行效果,深入剖析了产业化工程应用与推广的瓶颈,并对厌氧氨氧化技术未来的理论机制研究与产业化工程应用进行了前景展望。