炭化微米木纤维微粒捕集器滤芯炭化过程研究

炭化过程是制备炭化微米木纤维微粒捕集器滤芯工艺中的关键环节,对环境、温度、加热均匀性等方面有严格的要求.通过对微波加热理论的深入研究,将微波技术应用于炭化过程,结合实际工艺需求,设计出小型微波炭化装置用于制备该滤芯.详细介绍了装置中谐振腔的材料与尺寸的选择、核心器件的选用、无氧保护的实现等关键技术问题,并对以针叶松为原料制成的木纤维滤芯进行炭化实验.实验结果表明:该装置可有效提高木纤维滤芯炭化的可靠性,极大提高滤芯制备的效率和质量.     

碳纳米管阵列储氢的物理吸附特性

采用巨正则蒙特卡罗方法,在室温、100大气压下对以方阵和三角方式排列的碳纳米管阵列的物理吸附储氢进行计算机模拟,发现氢分子可被吸附于碳纳米管阵列的管内和管外,管外的储氢密度普遍高于管内,方阵阵列优于三角阵列,并给出了相应的理论解释。     

聚丙烯腈螯合纳米纤维的制备及其吸附性能研究

用羟胺试剂与聚丙烯腈纳米纤维通过化学反应将部分氰基转化为偕胺肟基团,制备一种改性的聚丙烯腈纳米纤维,并研究了该纤维对金属Pb2+的吸附性能.结果表明:改性的聚丙烯腈纳米纤维对Pb2+具有较好的吸附性能.     

纳米颗粒吸附微管道水流特性的格子Boltzmann方法模拟

纳米颗粒吸附可以显著降低微管道的水流阻力.针对纳米颗粒吸附毛细管流动试验特征,引入速度滑移边界条件,采用Lattice Boltzmann(LB)模型分别模拟了纳米颗粒吸附前后的毛细管流动状态.结果表明,柴油处理前,毛细管内的去离子水流动规律满足N-S方程;纳米颗粒吸附后,毛细管道壁面的润湿性发生改变,边界上产生了滑移速度,纳米颗粒吸附产生的理论滑移长度达到85 nm.数值模拟结果与试验数据、理论数据吻合较好,表明LB方法数值模拟具有相当精确的可预测性.     

纳米颗粒吸附微管道水流特性的格子Bohzmann方法模拟

纳米颗粒吸附可以显著降低微管道的水流阻力。针对纳米颗粒吸附毛细管流动试验特征,引入速度滑移边界条件,采用Lattice Boltzmann（LB）模型分别模拟了纳米颗粒吸附前后的毛细管流动状态。结果表明,柴油处理前,毛细管内的去离子水流动规律满足N-S方程;纳米颗粒吸附后,毛细管道壁面的润湿性发生改变,边界上产生了滑移速度,纳米颗粒吸附产生的理论滑移长度达到85nm。数值模拟结果与试验数据、理论数据吻合较好,表明LB方法数值模拟具有相当精确的可预测性。     

电喷法合成TiO2纳米纤维与微米球及其光催化制氢性能

采用电喷法合成了TiO2纳米纤维与微米球.通过X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱和比表面积与孔径分析,对TiO2纳米纤维与微米球进行了结构表征.详细研究了影响TiO2纳米纤维与微米球成型的各种因素.结果表明,电喷所用的聚合物溶液的黏度是TiO2纳米纤维与微米球成型的关键因素.光催化分解水制氢测试表明,与TiO2纳米颗粒相比,TiO2纳米纤维与微米球的光催化分解水产氢活性分别提高了80%和60%.     

核壳结构柠檬酸改性纳米磁性颗粒的特性研究

 采用了两步法制备柠檬酸改性纳米Fe₃O₄磁性颗粒。对样品进行了傅立叶红外光谱（FTIR）、Zeta电位分析、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和磁化曲线测定等表征分析,并对柠檬酸吸附特性进行了研究。所得柠檬酸改性Fe₃O₄纳米颗粒粒径约为30 nm, 磁性颗粒饱和磁化强度可达38.9 emμ/g,可用于药物载体研究。     

磁性纳米颗粒的磁特性研究

基于Monte Carlo数值模拟,研究了具有近邻与次近邻交换耦合作用的Heisenberg体心立方晶格结构纳米颗粒的磁性质.研究表明,近邻和次近邻交换耦合作用的相互竞争将形成不同的磁有序.利用不同的序参量来表征不同的磁有序,给出了交换作用的大小和类型以及尺寸大小等对纳米颗粒的磁化强度、相变行为的影响.理论计算结果较好地解释了实验事实.     

活性碳纳米纤维对VOC的吸附性能

通过对比不同直径的活性碳纳米纤维及活性碳纤维对苯、甲苯和乙醇蒸汽的吸附等温线,研究不同直径的活性碳纳米纤维及活性碳纤维吸附挥发性有机物(VOC)气体性能的差异。经扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测试分析,结果表明:活性碳纤维直径在10μm数量级,随直径减小,纤维晶体性变差,结构无序性增大;微孔达0.4～0.8 nm时VOC气体分子更易进入与吸附位结合;活性碳纳米纤维及活性碳纤维氮吸附-脱附曲线均为Ⅰ型。故分压比低于0.01时活性碳纳米纤维对苯、甲苯和乙醇的吸附量要高于活性碳纤维的吸附量。     

阴离子木薯淀粉纳米颗粒的制备及其吸附性能

以木薯淀粉为原料,三氯氧磷为交联剂和阴离子化试剂,采用酸水解及W/O微乳液交联法合成了木薯淀粉纳米颗粒(P-SNPs).运用纳米粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、N2吸附脱附分析仪、扫描电子显微电镜(SEM)等仪器,对P-SNPs的粒度、形貌、结构进行表征,并以亚甲基蓝(MB)、结晶紫和罗明丹B模拟阳离子污染物,研究了P-SNPs的吸附特性.结果表明:P-SNPs为圆整、含有中孔的球形颗粒,平均粒径为237 nm,比表面积高达93.62 cm2/g,结晶度低至3.29％;吸附时间、介质pH值、MB初始浓度对MB的吸附量和吸附效率有显著影响,适当条件下P-SNPs对MB的吸附量和吸附效率分别可达103.72、86.43％,对结晶紫和罗明丹B的吸附量分别可达98.32、83.63 mg/g.P-SNPs具有较好的脱附再生能力,在4次吸附脱附循环之后,吸附量仍然可达77.12 mg/g.P-SNPs对MB的吸附行为研究表明,P-SNPs对MB的吸附为单分子层化学吸附,符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.     

微米木纤维纹孔对超微粒子稳态捕集效率的模拟

微米木纤维纹孔对柴油车排放的动力学当量直径为0.01～1 μm的超微粒子具有较强的吸附作用,可有效降低柴油车尾气中PM_2.5的排放量。利用微粒浓度控制方程及纤维捕集理论,将纹孔周围的捕集介质假设为圆柱体,对微米木纤维纹孔处的稳态捕集效率进行数值分析。结果表明:微米木纤维对直径为0.4～0.6 μm的粒子捕集效率相对较低,对其他粒径粒子的捕集效率较高,其中对粒径趋近于0.01 μm微粒的捕集效率可达90%以上,对柴油车超微粒子的捕集有显著作用。在捕集效率的影响因素中,表面渗流速度的降低和管胞壁厚的增加都会提高木纤维的过滤效率,而排气温度对捕集效率的影响较小,可忽略不计。     

不同炭化温度的竹炭对重金属离子的吸附性能

选用不同炭化温度的竹炭,研究其对单一和混合重金属离子的吸附性能。结果表明：竹炭对重金属离子吸附存在物理和化学吸附,其吸附性能与其比表面积、孔径及pH等有关;不同炭化温度竹炭对重金属的吸附有选择性,炭化温度为800℃的竹炭对Hg2+、Pb2+、Cr6+吸附效果较好,炭化温度为1 000℃的竹炭对Cd2+吸附效果较好;竹炭吸附混合重金属离子存在协同和阻碍两方面的效应,与单一离子相比,竹炭在混合重金属离子溶液中对Pb2+、Hg2+、Cr6+吸附率增加,而对Cd2+的吸附率却减少。     

偕胺肟纤维对Fe3+的吸附特性研究

通过静态吸附实验,研究了偕胺肟纤维对Fe3 吸附的工艺条件和再生情况.研究结果表明,该吸附的最佳条件为温度50℃,pH=1.0,时间20 min.饱和吸附总量达184.28 mg/g.等温吸附符合Langmuir方程,表明该吸附行为属单分子层吸附.探讨了纤维的再生特性,再生效果良好.     

冷结晶对杨木纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

采用杨木纤维与聚乳酸(PLA)粉末共混压制成一种新型生物质复合材料,以不同升温方式对纯PLA板材及其复合材料进行冷结晶,并通过示差扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)和万能力学试验机等对其进行测试和表征。结果表明:通过冷结晶方法,纯PLA板材和复合材料的结晶度分别由6%和18.3%提高到50%左右,两者的密度和冲击强度没有发生明显变化; 但是复合材料弯曲强度和模量分别下降了约30%和16%,纯PLA板的弯曲强度也有一定程度的下降。通过SEM对复合材料微观结构进行表征,发现力学强度的下降是由于结晶后的PLA基体与木纤维之间的界面相容性变差造成的。通过POM观察冷结晶过程,发现纯PLA板及其复合材料形成大量的微小晶体,导致两者的透明性下降,因此,调控晶体结晶度有望成为改变PLA材料透明性能的新方法。     

四乙烯五胺交联染料在羊毛上的吸附及染色性能研究

吸附动力学和吸附热力学可以指导染色理论和染色工艺的建立.考察了pH、温度和时间对四乙烯五胺交联染料在羊毛纤维上吸附性能的影响,研究了四乙烯五胺交联染料的吸附动力学和吸附平衡模型.研究显示四乙烯五胺交联染料的染色pH在羊毛的等电点以上,染料吸附过程遵循准二级动力学方程,并且活化能为130.3kJ/mol,以化学吸附为主.染色温度的提高可以加快染色速率但降低了染料的平衡吸附量,吸附平衡为Langmuir型,吸附的各项热力学参数均为负值,说明吸附过程是自发放热的过程.另外,测定了染料的交联反应性能和各项色牢度,结果表明四乙烯五胺交联染料在羊毛纤维上可得到近100%的交联反应率和优良的色牢度.     

离子交换纤维吸附甘草酸的动力学

以碳酸钙与聚乙烯共混物为原料制备聚乙烯基多孔纤维,并经接枝苯乙烯和氯甲基化、胺化,制备了离子交换纤维.应用静态法对离子交换纤维吸附甘草酸过程进行优化,在最佳条件下考查了溶液质量浓度和吸附温度对吸附速率的影响,并用动边界模型描述了吸附过程的动力学,从而推出了离子交换纤维交换过程的表观活化能39.84 kJ/mol、反应级数1.804、速率常数9.89×10-5和动力学总方程.     

高性能碳化棉纤维柔性压力传感器制备与应用

提出了一种基于碳化棉纤维的高性能柔性压力传感器．器件采用铜薄膜叉指电极结构,并利用碳化棉纤维作为压敏层,经三明治式封装而成．碳化棉纤维的疏松多孔结构使传感器具有高灵敏度(1.553 kPa-1)、宽线性范围(0～20 kPa)、高重复性以及出色耐用性(超过8 000次循环),并成功应用于微小质量测量、脉搏跳动检测与手指运动感知等多种实际场景,为低成本柔性压力感知器件的研究提供了新思路．     

Characteristics of ultrafine particles emitted from a dimethyl ether （DME） engine

Measurements of exhaust particle number concentration and size distribution from a dimethyl ether （DME） engine at different engine loads and speeds were carried out by using a two-stage dilution system and an SMPS. The results of the DME engine were compared with those of the original diesel engine. The fuel composition had significant effects on the exhaust particle size distribution, the total exhaust particle number and mass concentrations. Compared with those of the DME engine, the particle mass emissions of the diesel engine increased 5.7-17.7 times. At high engine speed （n=2200 r/min）, compared with those of the DME engine, the total particle number emissions of the diesel engine increased 0.75-2.2 times, while the total particle number emissions of the diesel engine decreased by about 50%-80% for middle and high loads at middle engine speed （n=1400 r/min）. Compared with those of the DME engine, the total exhaust particle number concentrations in the accumulation mode of the diesel engine increased 4.2-62.6 times and the exhaust particle geometric number mean diameters in the accumulation mode increased by about 10-30 nm. This correlated with higher oxygen level and lack of C-C bonds in DME. A lot of nucleation mode particles were emitted from the DME engine, this correlated with the processes of nucleation and condensation of the volatile and semi-volatile compounds in the exhaust gas.     

偕胺肟纤维对活性黄K-6G染料的吸附性能研究

以偕胺肟纤维(AOCF)为吸附材料,与Fe3+反应,制得偕胺肟-铁(Ⅲ)螫合纤维(AOCF-Fe(m)),继而用此纤维吸附水溶液活性黄K-6G染料,对其吸附工艺条件和吸附动力学进行了研究.研究结果表明,在温度为40℃、pH=2.0、反应时间为2 h的条件下,吸附效果最佳,饱和吸附量达593 mg/g;该吸附行为是单分子层吸附;吸附反应符合二级反应.     

竹纤维负载聚苯胺吸附还原银（Ag^＋）离子

采用化学氧化聚合法制备了竹纤维/聚苯胺二元复合物,并将该复合物处理含银溶液中的银离子（Ag^＋）。研究了初始Ag＋浓度、温度和振荡等因素对吸附还原过程的影响,探讨了吸附过程动力学及热力学。研究结果表明,该复合物对低浓度Ag＋溶液有较好的去除率,最佳达到99.0%;升高温度以及振荡条件有利于银离子的去除;吸附还原过程是自发的吸热反应,符合准二级动力学模型,且符合Langmuir等温吸附模型;Ea为28.119 2kJ/mol,说明过程容易进行,且为物理吸附。