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Ramichloridium apiculatum生长特性及其对钙长石中Ca2+和Mg2+浸出的研究

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过程工程学报 2024年第8期 982-992页

作者：马炯政郭建英刘生玉常承兵温全宝太原理工大学矿业工程学院山西浙大新材料与化工研究院太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

二氧化碳矿物封存过程受到Ca2+和Mg2+浸出速率的制约，采用微生物浸矿预处理强化该过程具有低能耗、环境友好、易于大规模工业化实施等优势。从土壤中分离获得一株对钙长石有良好适应能力的菌株，经鉴定为真菌Ramichloridium apiculatu... 详细信息

二氧化碳矿物封存过程受到Ca2+和Mg2+浸出速率的制约，采用微生物浸矿预处理强化该过程具有低能耗、环境友好、易于大规模工业化实施等优势。从土壤中分离获得一株对钙长石有良好适应能力的菌株，经鉴定为真菌Ramichloridium apiculatum。利用察氏培养基探究培养条件对菌株生长的影响，在最适宜生长条件下进行钙长石浸矿实验，并利用透析法进一步研究真菌直接/间接接触模式下钙长石中元素释放的差异。真菌在接种量4wt%、葡萄糖为碳源、NH4Cl为氮源、初始p H值7.5的条件下生长最好；相比去离子水，真菌使钙长石Ca2+和Mg2+的浸出率分别提高了10.04倍和10.11倍；直接接触实验Ca2+和Mg2+浸出率分别是间接接触实验的2.94倍和2.51倍。真菌通过代谢产物的质子交换、络合作用以及真菌生物物理破坏作用促进钙长石中Ca2+和Mg2+溶出。

关键词：生物浸出生长特性钙长石 Ramichloridium apiculatum 透析法

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煤气化细渣基吸附剂的CO吸附性能研究

煤炭转化 2024年

作者：孙佳俊郭建英张雷刘生玉张素红常承兵太原理工大学矿业工程学院

吸附法是碳捕集的主要途径之一。氨基功能化多孔载体作为重要的CO2吸附剂，通常以价格高昂的介孔分子筛为载体，这极大地限制了吸附法的规模化应用。因此，降低载体成本对于碳捕集有着重要的现实意义。本研究使用盐酸处理煤气化细渣(FS... 详细信息

吸附法是碳捕集的主要途径之一。氨基功能化多孔载体作为重要的CO2吸附剂，通常以价格高昂的介孔分子筛为载体，这极大地限制了吸附法的规模化应用。因此，降低载体成本对于碳捕集有着重要的现实意义。本研究使用盐酸处理煤气化细渣(FS)制得酸浸渣材料(AFS)，进一步嫁接3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)制备氨基功能化CO2吸附材料(AFS-A-X)。利用热重分析(TG-DTG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和低温N2吸脱附等方法对样品进行表征，利用高压气体吸脱附仪(PCTPro)考察FS、AFS和AFS-A-X的CO2吸附性能，建立等温吸附模型，并计算等量吸附热。结果表明，相较于FS，AFS的硅羟基含量更高，孔隙结构更丰富，更适合做嫁接原材料。在60 ℃，1.0 bar的吸附条件下，AFS-A-3材料的CO2吸附量较AFS提高了19.6%，达到0.61 mmol/g。在30 ℃～70 ℃的温度范围内，AFS-A-3的吸附性能随温度上升而下降；相同条件下，AFS-A-3在低压段(0～0.15 bar)的吸附能力明显高于AFS，说明AFS-A-3在低CO2分压条件下有更高的应用潜力。经过十次吸脱附循环后，AFS-A-3在60 ℃，1.0 bar条件下对CO2的吸附量下降了5%。AFS和AFS-A-3的等温吸附曲线可用Langmuir模型较好描述。相比于AFS，嫁接改性的AFS-A-3对CO2的等量吸附热有明显增加，据此推断吸附类型由物理吸附主导转变为物理吸附与化学吸附共同作用。

关键词： CO 捕集吸附氨基功能化材料煤气化细渣嫁接

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基性-超基性岩矿物碳酸化封存二氧化碳研究

基性-超基性岩矿物碳酸化封存二氧化碳研究

作者：常承兵太原理工大学

学位级别：硕士

利用储量丰富的基性-超基性岩通过直接液相碳酸化技术可以实现CO的永久、安全、稳定、大规模封存。但是基性-超基性岩反应活性低、钙/镁浸出困难,导致碳酸化转化率低,成为该技术发展的瓶颈。因此,优化碳酸化反应条件和采用浸矿预处理的... 详细信息

利用储量丰富的基性-超基性岩通过直接液相碳酸化技术可以实现CO的永久、安全、稳定、大规模封存。但是基性-超基性岩反应活性低、钙/镁浸出困难,导致碳酸化转化率低,成为该技术发展的瓶颈。因此,优化碳酸化反应条件和采用浸矿预处理的方法强化离子浸出对于提高基性-超基性岩固碳效果意义重大。本文选取硅灰石、钙长石、橄榄石和玄武岩作为研究对象,考察了温度、压力、液固比、粒度、添加剂等因素对直接液相碳酸化转化率的影响;在最佳反应条件下探究酸浸对直接液相碳酸化转化率的促进作用;此外,对钙/镁含量高、反应活性低的矿石(钙长石和橄榄石)采用微生物浸出预处理,探讨微生物作用对矿物碳酸化封存CO效果的影响及其强化机制。主要的研究内容及结论如下:(1)探究了反应条件对直接液相碳酸化封存CO的影响规律。结果表明直接液相碳酸化条件下硅灰石、钙长石和橄榄石分别以生成方解石、文石、菱镁矿的方式封存二氧化碳;增大压力、减小粒度、添加Na HCO和Na Cl均可提高矿物碳酸化转化率;温度对三种矿物碳酸化转化率的影响是不同的,在120～210℃的范围内硅灰石转化率随温度的升高而增大,而钙长石和橄榄石转化率在180℃时为最佳值;液固比增大有利于硅灰石和橄榄石碳酸化进行,而对钙长石不利;硅灰石、钙长石、橄榄石在各自的最佳反应条件下分别获得83.62%、16.20%、3.40%的碳酸化转化率,固碳量分别为8.46 mol/kg、0.71 mol/kg、0.25 mol/kg;玄武岩在直接液相条件下几乎不发生碳酸化反应。(2)考察了基性-超基性岩中Ca/Mg在酸、碱溶液下的浸出规律,对比直接液相碳酸化转化率的结果,探究酸浸矿预处理对碳酸化转化率的提升效果。结果显示矿物中的Ca、Mg在不同浸矿介质下浸出率变化趋势基本一致:0～30 min内溶液中的离子浓度迅速升高,90～120 min后趋于平缓。浸矿120 min时盐酸对硅灰石和玄武岩的浸出效果更好,钙长石在CHCOOH溶液中Ca浸出量最多,HSO浸矿预处理橄榄石可使Mg浸出率达到最高为85.07%。进一步通过优化浸矿介质浓度、p H值、添加剂的用量,使硅灰石、钙长石、橄榄石和玄武岩的转化率相比于直接液相碳酸化的转化率增加了6.93%、7.36%、51.25%、25.81%,相应的固碳量为9.16 mol/kg、1.03 mol/kg、3.95mol/kg、0.43 mol/kg。即:酸浸矿预处理对于橄榄石和玄武岩碳酸化转化率的提升效果最显著,钙长石的提升效果次之,硅灰石的提升效果最差。(3)探究了W-01菌株诱导下钙长石和橄榄石中Ca/Mg释放及其对直接液相碳酸化封存CO的影响。W-01菌株预处理9天后,钙长石发酵液中的Ca离子浓度为8.1mmol/L,浸出率为4.65%,钙长石浸矿残渣表面粗糙,溶蚀现象明显,浸矿前后比表面积由0.5187 m/g增大至0.9883 m/g;而橄榄石的Mg浸出率只有1.00%左右。这说明W-01菌株对钙长石的风化能力强于橄榄石。W-01菌株处理后的钙长石和橄榄石碳酸化转化率分别为18.74%(固碳量为0.82 mol/kg)、1.30%(固碳量为0.094 mol/kg),相比与蒸馏水浸矿的转化率分别提高了3.46%、0.03%。对比浸出率和碳酸化转化率的差异,说明经W-01菌株处理的钙长石在碳酸化反应条件下进一步溶出Ca是碳酸化转化率提高的根本原因,橄榄石固碳效果提高主要取决于W-01菌株处理时释放的Mg。对于反应活性低、钙/镁含量高的钙长石和橄榄石来说:相比于直接液相碳酸化,钙长石经CHCOOH浸矿和W-01菌株浸矿预处理所得转化率的增长率约为8.66%和56.05%;橄榄石经HSO浸矿和W-01菌株浸矿预处理所得转化率的增长率约为46.83%和3.17%。说明W-01菌株浸矿可以优先作为提高钙长石固碳效果的预处理方法,而橄榄石固碳效果强化的首选为HSO浸矿预处理。

关键词：基性-超基性岩石碳酸化反应转化率酸浸矿微生物浸矿

钙硅酸盐矿物湿法碳酸化封存二氧化碳实验研究

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无机盐工业 2023年第9期55卷 57-65页

作者：常承兵刘生玉张雷杨志超郭建英栗褒太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 山西浙大新材料与化工研究院山西太原030032 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030024

钙硅酸盐矿物湿法碳酸化封存CO_(2)是具有发展前景的固碳技术。为了比较不同种类的含钙硅酸盐矿物固碳效果的差异,研究了温度、压力、液固比(mL/g)、粒度及矿物添加剂(NaHCO3和NaCl)对硅灰石和钙长石湿法碳酸化封存CO_(2)效果的影响。... 详细信息

钙硅酸盐矿物湿法碳酸化封存CO_(2)是具有发展前景的固碳技术。为了比较不同种类的含钙硅酸盐矿物固碳效果的差异,研究了温度、压力、液固比(mL/g)、粒度及矿物添加剂(NaHCO3和NaCl)对硅灰石和钙长石湿法碳酸化封存CO_(2)效果的影响。结果表明,硅灰石和钙长石的碳酸化产物分别是方解石和文石,热重实验结果显示,方解石的热稳定性强于文石。各实验条件下硅灰石碳酸化转化率均高于钙长石,两种矿物碳酸化转化率随压力增大、粒度减小、NaHCO3和NaCl的加入而增大;获得了硅灰石和钙长石的最大碳酸化转化率分别为83.62%、16.20%,二者差异显著。在温度为120~210℃两种矿物溶解吉布斯自由能(ΔGr)的计算表明,硅灰石溶解过程的吉布斯自由能始终小于钙长石溶解吉布斯自由能,说明硅灰石溶解速率和溶解反应自发进行的程度都大于钙长石,这是影响钙硅酸盐矿物碳酸化反应活性的关键因素。

关键词：硅灰石钙长石湿法碳酸化封存CO_(2) 固碳技术

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H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层组织及高温耐磨损性能

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表面技术 2024年第5期53卷 108-114页

作者：常倾城任利兵刘英谢咏馨李卫暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广州510632 暨南大学韶关研究院广东韶关512027

目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC... 详细信息

目的研究NbC颗粒的加入量对H13钢表面激光熔覆NbC/Ni60复合涂层的组织、硬度和耐磨性的影响。方法将Ni60合金粉末与NbC碳化物粉末球磨混合,采用激光熔覆技术,在H13钢基体表面制备不同NbC含量(质量分数分别为0%、10%、20%、30%)增强的NbC/Ni60合金复合涂层。采用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪对复合涂层的微观组织和物相进行分析。借助显微硬度计,研究复合涂层的截面显微硬度分布规律。采用高温摩擦磨损试验机测试复合涂层在真空400℃下的摩擦磨损性能。结果在激光熔覆NbC/Ni60复合涂层中,物相主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Ni_(2)Si、CrB、Cr23C6、NbC组成;熔覆层以胞晶和枝晶为主,NbC含量对复合熔覆层组织及形态具有显著影响,加入少量NbC可使熔覆层组织细化;在NbC的质量分数为20%时,大量弥散的NbC颗粒在枝晶间呈聚集趋势;在NbC的质量分数为30%时,熔覆层中NbC相呈现块状、花瓣状形貌。NbC/Ni60复合涂层的硬度显著高于H13钢基体,随着NbC含量的增加,NbC/Ni60复合熔覆层的显微硬度逐渐升高,NbC的质量分数为30%的NbC/Ni60复合熔覆层的平均硬度高达848HV。在真空400℃、压力100 N、转速100 r/min、时间7200 s磨损工况下,NbC质量分数为20%的NbC/Ni60复合涂层的磨损量最小,因此其高温耐磨性最好。NbC质量分数为10%的NbC/Ni60复合涂层的摩擦因数最小。随着NbC含量的增加,复合涂层的摩擦因数反而升高。结论NbC/Ni60复合涂层与H13钢基体具有很好的冶金结合,显著提高了高温耐磨性能;NbC颗粒硬质相具有较好的增强作用,能够明显提高NbC/Ni60复合涂层的硬度和耐磨性;粗大NbC相不利于复合涂层耐磨性的进一步提高。NbC/Ni60复合涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落磨损。

关键词：激光熔覆 NbC/Ni60复合涂层微观组织显微硬度高温耐磨性能

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裂流槽对丁坝附近裂流系统影响的试验研究

海洋工程 2024年

作者：闫圣徐杰邹志利常承书尤再进王东王召伟大连海事大学交通运输工程学院大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连海事大学港口与航运安全协同创新中心大连海事大学环境科学与工程学院

裂流是发生于海岸破波带内的一种常见的急而窄的离岸水流，对游客安全、海滩环境以及岸线侵蚀等均有重要影响。波浪在强反射丁坝附近会形成由入射波和反射波叠加的交叉波浪场，交叉波浪场中波高较小的节点区域会形成节点裂流，沙坝开槽... 详细信息

裂流是发生于海岸破波带内的一种常见的急而窄的离岸水流，对游客安全、海滩环境以及岸线侵蚀等均有重要影响。波浪在强反射丁坝附近会形成由入射波和反射波叠加的交叉波浪场，交叉波浪场中波高较小的节点区域会形成节点裂流，沙坝开槽以后还会形成沟槽裂流。本研究在对不开槽沙坝海岸裂流系统研究的基础上，通过将沙坝整体切除一段形成裂流沟槽，研究了裂流槽对于全反射丁坝附近裂流分布特征的影响，给出了裂流槽的存在引起的整个流场变化，以及开槽以后波浪反射区内各裂流单元的裂流流量及其他构成成分流量的变化。相比于无裂流槽情况，对于有裂流槽的研究结果表明：波浪反射区内坝顶裂流流量显著增大，反射区内外的流量交换方向发生改变，且流量随着波高的增大而增加；反射区内各裂流单元的流量成分重新分布；对含有裂流槽的裂流单元，侧向流流入该单元使得裂流流量增大，而对不含裂流槽的裂流单元，侧向流的贡献变化不大。

关键词：裂流沙坝海岸裂流沟槽交叉波浪丁坝

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分段管廊装载供水管道穿越地裂缝适宜性研究

地下空间与工程学报 2024年第3期20卷 1026-1038页

作者：徐强常曙光卢全中彭建兵刘聪长安大学地质工程与测绘学院西安710054 自然资源部地裂缝与地面沉降野外科学观测研究站西安710054

在活动地裂缝影响下,供水管道拉裂、错断现象时有发生,并引发严重的次生灾害。本文以西安市西南郊水厂拟建球墨铸铁管道穿越地裂缝为工程背景,建立管道45°穿越活动地裂缝的数值模型,分析地裂缝影响下管道的内力响应与变形特征,结果表明... 详细信息

在活动地裂缝影响下,供水管道拉裂、错断现象时有发生,并引发严重的次生灾害。本文以西安市西南郊水厂拟建球墨铸铁管道穿越地裂缝为工程背景,建立管道45°穿越活动地裂缝的数值模型,分析地裂缝影响下管道的内力响应与变形特征,结果表明:地裂缝作用会使管道接口偏转角过大而导致其防水失效。因此提出一种分段管廊装载供水管道穿越地裂缝的方法,建立分段管廊装载供水管道穿越地裂缝的数值模型,分析管道与管廊通缝、错缝两种工况、不同分段管廊长度、不同地裂缝位置、不同穿越角度下管廊与管道的内力响应与变形特征。得出管廊装载管道穿越地裂缝的最佳方案为管道与管廊通缝布设,采用单节长度为18 m的分段管廊,使地裂缝位于管廊的2/3处,并尽量以小角度穿越地裂缝。研究成果对城市供水管道穿越活动地裂缝的工程建设与灾害防治具有实际意义。

关键词：供水管道地裂缝分段管廊球墨铸铁工程措施

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一氧化二氮的光解动力学:O(^(1)D)+N_(2)(X^(1)∑_(g)^(+))产物通道

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 286-294,I0103页

作者：杨帅康巫雨承罗子杰李振兴华伟常尧王兴安袁开军杨学明中国科学技术大学化学材料学院化学物理系合肥230026 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室大连光源科学研究室大连116023 大连海事大学轮机工程学院大连116026 合肥国家实验室合肥230088 南方科技大学理学院化学系和先进光源中心深圳518055

由于一氧化二氮(N_(2)O)在大气化学中的重要性,本文使用时间切片的离子速度成像技术重新研究了一氧化二氮在紫外吸收区域的光解离动力学.采用单色光测量了203.814nm和205.472nm光解产物O(^(1)D)的离子影像,以及采用双色光记录了从200到2... 详细信息

由于一氧化二氮(N_(2)O)在大气化学中的重要性,本文使用时间切片的离子速度成像技术重新研究了一氧化二氮在紫外吸收区域的光解离动力学.采用单色光测量了203.814nm和205.472nm光解产物O(^(1)D)的离子影像,以及采用双色光记录了从200到220nm范围八个光解波长下解离产物O(^(1)D)的图像.产物N_(2)(X^(1)∑_(g)^(+))碎片的转动态分布和各向异性参数的信息可以从图像中获取:实验结果表明,N_(2)产物的转动态分布发生反转,最大值在J≈70.随着N_(2)转动量子数J增加,各向异性参数β表现出两次显著的下降.根据前人的理论计算[J,***.136,044314(2012)],初始线性构型的轴向反冲程度的不同导致了β随J的变化.然而,在高J区域,非绝热跃迁之后的基态势能面上存在额外的扭矩,从而引起额外的转动激发和较低的β值.采用真空紫外单光子电离O(^(1)D)原子的双色实验能够准确地获得产物的转动态分布和角分布.该工作加深了对三原子分子光解机制的进一步理解.

关键词：紫外光解离一氧化二氮离子速度成像非绝热

阿拉善戈壁区人工梭梭林保存率及生长状况研究

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干旱区资源与环境 2024年第6期38卷 159-165页

作者：高利颖王海兵廖承贤杨皓钦郜搏文刘军内蒙古农业大学沙漠治理学院呼和浩特010019 内蒙古自治区风沙物理与防沙治沙工程重点实验室呼和浩特010019 荒漠生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室呼和浩特010019)

戈壁人工梭梭林保存率及其生长状态一直是一个备受关注的问题,文中基于戈壁区野外调查和室内试验,分析了阿拉善左旗、右旗、额济纳旗沙砾质地不同树龄人工梭梭林的保存率及生长状态。结果表明:1)沙砾质戈壁人工梭梭林在左旗、右旗、额... 详细信息

戈壁人工梭梭林保存率及其生长状态一直是一个备受关注的问题,文中基于戈壁区野外调查和室内试验,分析了阿拉善左旗、右旗、额济纳旗沙砾质地不同树龄人工梭梭林的保存率及生长状态。结果表明:1)沙砾质戈壁人工梭梭林在左旗、右旗、额济纳旗平均保存率分别为76%,74%,38%。2)戈壁栽植梭梭在造林初期破坏砾石层,加速地表沙化,随着林龄增加,风沙对梭梭林地表干扰程度小,林下表层土壤组分相对稳定。3)戈壁区梭梭林造林成本高,左旗、右旗、额济纳旗3年平均造林成本分别为11169.41元/hm^(2)、11641元/hm^(2)、9832.29元/hm^(2)。4)沙砾质地戈壁人工梭梭林与盐湖、沙地人工梭梭林相比生长表现差,同为2、3年林龄盐湖与沙地人工梭梭林株高-冠幅-基径特征与戈壁人工梭梭林相比,株高分别是戈壁人工梭梭林的1.9倍、2倍,基径是戈壁人工梭梭林的2.6倍、1.5倍;研究区内人工梭梭林生长表现差、保存率低、造成地表扰动、造林成本高、因此不建议在极端干旱地势平坦的沙砾质戈壁进行大面积造林。

关键词：阿拉善戈壁人工梭梭林保存率生长状态造林成本

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