为提高有机膨润土的吸附性能,采用微波合成法,以石墨烯对有机膨润土进行改性,制备一种吸附效果好且回收效率高的新型石墨烯改性有机膨润土复合材料,研究其结构和吸附性能,探讨新吸附材料的作用机理。通过扫描电镜、红外光谱和X射线衍射对有机膨润土及石墨烯改性有机膨润土进行表征,并将其用于水中腐殖酸的吸附。结果表明:石墨烯与有机膨润土均匀复合,有机膨润土的层间距由1.37 nm增大至2.68 nm;当温度为25℃、p H值为6、吸附剂的用量为5 g·L-1及吸附时间为1 h时,溶液中腐殖酸的去除率达到95.52%;石墨烯改性有机膨润土对腐殖酸的吸附等温线符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大理论吸附量为52.08 mg·g-1,且为放热反应。利用0.1 mol·L-1Na OH溶液对石墨烯改性有机膨润土进行解吸再生,5次再生后其对腐殖酸的去除率为86.3%

研究了镍铬钼钢中痕量元素在真空感应熔炼过程中挥发的动力学,给出了确定挥发元素在气相边界层扩散传质系数的方法,提出了挥发元素在液/气界面挥发反应的速率常数计算公式。试验及计算结果表明,Sn、As在钢的真空感应熔炼过程中的挥发过程受液相边界层中的扩散及液/气界面挥发反应混合控制,K23值均在10-3~10-2cm/s数量级。Sn、As在液/气界面的挥发反应可能包括元素自身的挥发及其氧化物的挥发反应

相界面积对气液两相流中传热、传质、物理化学反应等动力学过程影响重大.为获取这一参数,提出一种根据两相流数值模拟结果计算相界面积的方法.此方法借鉴分段线性重构界面的思想,在各网格单元内以平面近似真实相界曲面,根据目标流体的体积分数及其梯度向量将网格内相界面形貌归为五类,进而采用不同的方法分别计算各类相界面的面积.在铜转炉熔池内两相流数值模拟结果分析中的应用效果表明:该方法能有效提取两相流体系中任意区域的相界面积,从而为体系动力学特征的定量分析提供依据.利用相界面积数据,进一步计算了氧气利用率并识别出熔池内‘高效反应区’,计算和识别结果与工程实际吻合,证实了该方法的准确性

采用分子动力学模拟方法研究了不同尺寸Au纳米颗粒在烧结过程中晶型转变及烧结颈长大机制.研究发现纳米颗粒的烧结颈生长主要分为两个阶段：初始烧结颈的快速形成阶段和烧结颈的稳定长大阶段.不同尺寸纳米颗粒烧结过程中烧结颈长大的主要机制不同：当颗粒尺寸为4 nm时，原子迁移主要受晶界（或位错）滑移、表面扩散和黏性流动控制；当尺寸在6nm左右时，原子迁移主要受晶界扩散、表面扩散和黏性流动控制；当颗粒尺寸为9 nm时，原子迁移主要受晶界扩散和表面扩散控制.烧结过程中Au颗粒的fcc结构会向无定形结构转变.此外，小尺寸的纳米颗粒在烧结过程中由于位错或晶界滑移、原子的黏性流动等因素会形成hcp结构

利用扫描电镜-能谱仪及热重分析仪研究了添加钾盐催化剂的脱灰生物质焦的物理结构、化学成分及其与CO2的气化反应,并分别采用均相模型和收缩未反应核模型对实验数据进行处理,得到动力学参数.研究发现钾盐对脱灰生物质焦-CO2气化反应有明显催化作用,可提高整体反应速率,并减少反应时间.随着钾盐的增加(质量分数在0%~4%的范围内),附着在生物质焦表面的富钾催化点增多,催化作用逐渐增大,反应的活化能逐渐降低.由于(脱灰)生物质焦的灰分含量很低,与未反应核模型相比,均相模型更适合于描述生物质焦-CO2的气化反应过程

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO2的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO2的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol-1

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明:氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少

利用热分析法研究了大贵白云石、荣富镁石、东燃镁石、里领石灰石和方解石五种天然矿物添加剂对无烟煤燃烧过程的影响.考察了着火温度、最大燃烧速率、挥发分释放特性指数和燃尽特征指数等燃烧特征参数,求出了反应动力学参数活化能Ea和指前因子A.实验结果表明:大贵白云石、荣富镁石和东燃镁石能够显著促进煤粉的燃烧过程,降低着火温度,增大煤粉的挥发分释放特征指数D和煤粉的燃尽特性指数Cb,使最大燃烧速率前移至挥发分着火燃烧阶段;里领石灰石和方解石则相反.同时,动力学计算表明:大贵白云石、荣富镁石和东燃镁石使煤粉的活化能分别降低10.4%、14.5%和10.7%,对煤粉燃烧有助燃作用;里领石灰石和方解石使煤粉的活化能分别提高2.0%和4.3%,对煤粉燃烧没有助燃作用

为探究煤粉添加半焦后混合燃料的燃烧性能，通过热重分析研究煤、半焦及其混合物的燃烧过程，得到燃烧特性参数.由于不同温度区间的燃烧反应机理不同，利用分段法对燃烧过程进行动力学分析，对燃烧反应的前、后期分别使用缩核反应模型和缩核内扩散模型进行模拟，从而得到动力学参数.结果显示，随着混合燃料中半焦含量增加，其可燃性指数和燃烧特性指数都减少，燃烧前期活化能由76.79kJ·mol-1增加到92.75kj·mol-1，后期活化能由102.62kJ·mol-1增加到107.94kJ·mol-1.说明半焦的添加会降低混合燃料的燃烧性能.对比不同半焦含量的混合燃料的燃烧特性参数和动力学参数，半焦的质量分数应控制在15%以内最适宜

由于受实验条件的影响,在用等温热重法进行稀土氧化物脱除烟气中SO2的动力学实验过程中有噪音信号的干扰,因而采用Daubechies(N=3)小波函数和Matlab软件讨论了小波变换方法消除热重实验噪音信号的影响因素.研究发现阀值的选取规则和软硬阀值处理方式对消除噪音信号的影响不大,分解层数则对消除噪音信号的影响较大.当信噪比变化平缓时所对应的分解层数是最佳分解层数.经Daubechies(N=3)小波函数消噪后得到的信号能够比较真实地反映等温热重实验的动力学过程