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基于神经网络模型的海水硝酸盐测量方法研究

光谱学与光谱分析 2020年第10期40卷 3211-3216页

作者：侯耀斌冯巍巍蔡宗岐王焕卿刘增东中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室(烟台海岸带研究所) 山东烟台264003 中国科学院大学北京100049 山东省烟台生态环境监测中心山东烟台264000

硝酸盐浓度是海洋生态系统研究的重要指标。光学法硝酸盐原位传感器具有测量速度快、无需化学试剂的优点,在长时间连续监测方面,优于镉柱还原法等实验室化学方法。在计算模型方面目前国内外硝酸盐光学传感器多使用偏最小二乘法(PLS)对... 详细信息

硝酸盐浓度是海洋生态系统研究的重要指标。光学法硝酸盐原位传感器具有测量速度快、无需化学试剂的优点,在长时间连续监测方面,优于镉柱还原法等实验室化学方法。在计算模型方面目前国内外硝酸盐光学传感器多使用偏最小二乘法(PLS)对紫外吸收光谱进行光谱分析建模,模型优化难度较大且泛化能力较低,而神经网络模型理论上能够以任意精度逼近任何非线性连续函数,样本充足的情况下精度较高,泛化能力强。利用自主研制的海水硝酸盐原位传感器,研究了硝酸盐浓度范围为30~750μg·L^-1的人工海水的紫外吸收光谱,建立神经网络模型,定量计算水中的硝酸盐浓度。对比研究了单隐藏层和双隐藏层神经网络模型对硝酸盐浓度测量的性能,确定采用双隐藏层结构,模型的输入层为200~275 nm波段的吸收光谱数据,输出层为硝酸盐浓度测量值,使用sigmoid函数作为激活函数。采用梯度下降法更新每一层神经网络的权值参数,学习率为0.26,迭代55000次进行网络训练。通过8组随机验证数据进行模型盲测验证,得到的双隐层神经网络模型的硝酸盐浓度预测值和实际值的线性相关度较高(R^2=0.997),均方根误差为10.864,平均绝对误差为8.442μg·L^-1,平均相对误差为2.8%,模型的精度较高,比单隐层神经网络模型的平均相对误差降低了4.92%,而利用同样的光谱数据建立的偏最小二乘算法的均方根误差为11.470,平均相对误差为4.58%,说明神经网络模型在一定条件下优于PLS模型的精度,验证了神经网络模型应用于紫外吸收光谱法硝酸盐浓度测量的优越性。搭载自然资源部“环监01”监测船环渤海航次进行了实际应用测试,在11个站位与实验室方法进行了比对测试,两种方法测量结果基本一致,进一步证明了该方法的可靠性和实用性。

关键词：紫外吸收光谱海水硝酸盐神经网络光谱分析原位传感器

H2/H2O气氛下Fe-C合金气固反应脱碳机理

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材料导报 2020年第20期34卷 20112-20117页

作者：孙彩娇艾立群洪陆阔程荣周美洁侯耀斌华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带... 详细信息

近年来,一种高炉铁水双辊连铸薄带+高温气固反应脱碳生产钢带的全新工艺流程被提出,该工艺可以最大限度减少夹杂物的产生。本研究以Fe-C合金气固反应脱碳机理为目的,在H 2/H 2O气氛下,研究了不同脱碳条件下薄带横截面的微观组织、薄带厚度方向上的碳浓度梯度。研究结果表明:随着脱碳反应的进行,薄带自表面至中心微观组织可分为三层,L 1层主要由铁素体组成;L 2层主要由奥氏体、渗碳体、石墨相和少量铁素体等混合构成;L 3层主要由渗碳体和石墨相组成。通过分析脱碳层(L 1+L 2)深度与脱碳时间的平方根关系,得到良好的线性关系,可用y=kt 0.5函数描述。薄带厚度方向上碳浓度梯度曲线可分为三个阶段,这与薄带的微观组织结构相对应。由碳浓度梯度曲线积分获得的数据与碳硫仪实测数据相吻合,证明了碳浓度梯度曲线的有效性。通过对脱碳层深度的研究计算得到脱碳反应的活化能为137.4 kJ·mol^-1。

关键词：脱碳气固反应碳浓度梯度微观组织扩散

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钒钛磁铁矿碱熔低温冶炼工艺研究

钢铁钒钛 2020年第2期41卷 6-13页

作者：侯耀斌洪陆阔孙彩娇艾立群华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

为了实现钒钛磁铁矿的低温冶炼,以NaOH为碱熔剂,采用煤基直接还原技术,研究了钒钛磁铁矿直接还原—熔分工艺。主要考察了Na/Si对钒钛磁铁矿团块金属化率及熔分效果的影响,并通过XRD分析得出了Na/Si对金属化团块及熔渣物相组成的影响。采... 详细信息

为了实现钒钛磁铁矿的低温冶炼,以NaOH为碱熔剂,采用煤基直接还原技术,研究了钒钛磁铁矿直接还原—熔分工艺。主要考察了Na/Si对钒钛磁铁矿团块金属化率及熔分效果的影响,并通过XRD分析得出了Na/Si对金属化团块及熔渣物相组成的影响。采用Factsage热力学软件对不同Na/Si下Na2O-SiO2-TiO2-Al2O3-CaO五元相的渣系熔点进行了计算。结果表明:Na/Si越高,渣系熔点越低。NaOH可有效改善钒钛磁铁矿的直接还原和熔分效果。随着团块Na/Si的升高,团块金属化率随之升高,但升高的幅度逐渐减小。当Na/Si=5.0、直接还原温度为1150℃、C/O=1.4、直接还原时间为30 min时,团块金属化率就达到了93.17%。随着Na/Si升高,渣铁分离越彻底,当Na/Si>4.0时,熔分所得粒铁表面平整度较好,熔分钛渣中无小尺寸粒铁分散。以NaOH处理钒钛磁铁矿金属化团块所得熔分渣中钛、硅、铝大多以钠酸盐形式存在,NaOH可以有效的降低钒钛磁铁矿的还原熔分难度,在1460℃实现熔分,促进渣铁分离。

关键词：钒钛磁铁精矿直接还原碱熔熔分粒铁

Ar-CO-CO_(2)气氛下铁碳合金薄带气固反应脱碳动力学研究

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材料导报 2021年第24期35卷 24142-24146页

作者：孙彩娇艾立群洪陆阔周美洁侯耀斌周玉青孟凡峻华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO... 详细信息

近年来,一种固态炼钢的全新工艺受到了广泛关注,该工艺采用铁水直接固化再经氧化性气氛脱除固态金属中的碳,以达到炼钢的目的,可大幅缩短薄板钢带生产流程,降低钢中夹杂物。本工作以不同厚度铁碳合金薄带为研究对象,探讨不同温度下Ar-CO-CO_(2)中气固脱碳动力学随高温气固反应脱碳的机理。研究结果表明:碳向反应界面的扩散是脱碳反应中的限制环节,脱碳温度的升高和脱碳时间的延长均有利于脱碳;在相同条件下,铁碳合金薄带厚度越薄,脱碳速率越快;2 mm厚的铁碳合金薄带的脱碳速率常数与脱碳温度的关系可近似表示为:k=-0.144+1.183×10^(-4)T;在CO-CO_(2)气氛下,铁碳合金薄带脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能E_(a)=124.7 kJ/mol。

关键词：铁碳合金气固反应脱碳动力学

H_(2)/H_(2)O气氛下Fe‒C合金薄带气固脱碳反应动力学

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工程科学学报 2021年第6期43卷 816-824页

作者：艾立群侯耀斌洪陆阔周美洁孙彩娇孟凡峻周玉青华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

为对H_(2)/H_(2)O气氛下Fe‒C合金薄带的气固反应脱碳进行动力学研究,在保证快速脱碳而铁不氧化的前提下,利用可控气氛高温管式脱碳炉,研究了不同的脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对Fe‒C合金薄带脱碳效果的影响.结果表明延长脱碳时间、提... 详细信息

为对H_(2)/H_(2)O气氛下Fe‒C合金薄带的气固反应脱碳进行动力学研究,在保证快速脱碳而铁不氧化的前提下,利用可控气氛高温管式脱碳炉,研究了不同的脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对Fe‒C合金薄带脱碳效果的影响.结果表明延长脱碳时间、提高脱碳温度、减少薄带厚度均可提高脱碳效果.当脱碳温度为1353 K,在脱碳过程中,薄带可以分成明显的3层,由表面到内部依次是完全脱碳层、部分脱碳层和未脱碳层.完全脱碳层的组织为铁素体,此部分碳含量最低;部分脱碳层由铁素体、渗碳体和少量石墨相组成,未脱碳层由珠光体和大量石墨相组成,此部分碳含量最高.脱碳层的厚度随着脱碳时间的延长而增加,脱碳层的厚度y与时间t平方根满足良好的线性关系,可用函数y=kt0.5描述,碳原子扩散所需扩散激活能为122.36 kJ·mol^(−1),脱碳反应为表观一级反应,表观活化能为153.79 kJ·mol^(−1).

关键词：脱碳动力学气固反应 Fe–C合金扩散

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餐前餐后抽血检测肝功能的对比分析

实用医技杂志 2001年第5期8卷 323-324页

作者：侯耀斌岢岚县解放军517医院 036301

本文分别对335例餐前及餐后的血标本进行***、TTT、ALT三项检测,发现在排除饮酒、高脂饮食后、餐前、餐后抽血检测肝功能,其结果无明显差异,具有一定的临床意义。

关键词：餐前餐后肝功能血标本抽血检测

CO/CO2气氛下Fe-C合金气固反应脱碳

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钢铁 2020年第11期55卷 133-139页

作者：侯耀斌艾立群洪陆阔孙彩娇周美洁周玉青华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

为研究Ar-CO-CO2气氛下Fe-C合金薄带的脱碳效果,通过热力学分析结合试验,确定脱碳气氛条件混合气体流量为850mL/min,CO的体积分数为25%,PCO2/(PCO+PCO2)为0.26。以初始碳质量分数为4.2%左右的Fe-C合金薄带为研究对象,探索不同脱碳温度... 详细信息

为研究Ar-CO-CO2气氛下Fe-C合金薄带的脱碳效果,通过热力学分析结合试验,确定脱碳气氛条件混合气体流量为850mL/min,CO的体积分数为25%,PCO2/(PCO+PCO2)为0.26。以初始碳质量分数为4.2%左右的Fe-C合金薄带为研究对象,探索不同脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对脱碳效果的影响。研究结果表明,对厚度为2mm的Fe-C合金薄带,脱碳温度分别为1 293、1 353、1 413K,脱碳60min后,平均碳质量分数分别为2.748%、1.870%、1.134%。厚度分别为1、1.5、2mm的Fe-C合金薄带,脱碳温度为1 413K,脱碳时间为60min,对应的碳质量分数分别为0.32%、0.92%、1.05%。证明提高脱碳温度、延长脱碳时间、减少薄带厚度均有助于提高脱碳效果。

关键词：气固反应脱碳 Fe-C合金薄带钢铁

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山东近海海水COD与BOD相关性研究

广西科学 2021年第2期28卷 125-129页

作者：王焕卿冯巍巍蔡宗岐侯耀斌刘增东中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程重点实验室山东烟台264003 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 烟台市环境监测中心站山东烟台264000

传统方法检测生化需氧量(BOD)的测量时间过长问题制约着该领域的发展,而寻求化学需氧量(COD)和BOD之间的相关性,可在使用光学方法测得水体COD值的同时获得BOD值。为研究海水中COD与BOD间的关系,对山东地区多个站点海水COD、BOD、溶解氧... 详细信息

传统方法检测生化需氧量(BOD)的测量时间过长问题制约着该领域的发展,而寻求化学需氧量(COD)和BOD之间的相关性,可在使用光学方法测得水体COD值的同时获得BOD值。为研究海水中COD与BOD间的关系,对山东地区多个站点海水COD、BOD、溶解氧、温度等参数进行测定,并对实验数据进行数理统计分析。结果表明,COD与温度、溶解氧、BOD之间线性相关;进一步的多元回归分析得出相关系数在0.95以上。在上述多元回归分析基础上做简化,单独分析COD与BOD之间的相关性,得出COD与BOD的一元回归方程,其相关系数为0.9486。COD与BOD之间存在线性相关性,因此可以利用此相关性,在光谱法水质监测传感器上通过测定海水COD含量间接计算出BOD含量。

关键词：海水 COD BOD 相关性分析最小二乘法水质监测山东近海

CO_(2)和H_(2)O气氛下Fe-C合金薄带脱碳对比

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钢铁 2021年第5期56卷 49-55页

作者：周美洁艾立群洪陆阔李亚强孙彩娇侯耀斌华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 北京科技大学工程技术研究院北京100083

为了对CO_(2)和H_(2)O两种气氛的脱碳效果进行对比,将碳质量分数约为4.2%的Fe-C合金薄带分别在两种气氛中进行脱碳处理。通过热力学分析结合试验保证碳被脱除且铁不氧化的气氛条件分别为:Ar-CO-CO_(2)(气体流量为850mL/min,CO的体积分数... 详细信息

为了对CO_(2)和H_(2)O两种气氛的脱碳效果进行对比,将碳质量分数约为4.2%的Fe-C合金薄带分别在两种气氛中进行脱碳处理。通过热力学分析结合试验保证碳被脱除且铁不氧化的气氛条件分别为:Ar-CO-CO_(2)(气体流量为850mL/min,CO的体积分数为25%,PCO_(2)/(P_(CO)+P_(CO_(2)))为0.26),Ar-H_(2)-H_(2)O(气体流量为500mL/min,H_(2)体积分数为15%,水浴温度为313K)。当脱碳温度为1413K时,Ar-H_(2)-H_(2)O气氛下,脱碳时间为50min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.6%,Ar-CO-CO_(2)气氛下,脱碳时间为70 min时,脱碳后的平均碳质量分数为0.92%。当脱碳时间相同时,Ar-H_(2)-H_(2)O的脱碳效果优于Ar-CO-CO_(2)的脱碳效果,由于随着脱碳反应的进行薄带表面与氧化气体反应达到平衡,Ar-H_(2)-H_(2)O反应平衡时薄带的碳活度要低于Ar-CO-CO_(2)气氛条件的碳活度,导致Ar-H_(2)-H_(2)O气氛条件下薄带的碳浓度梯度高于Ar-CO-CO_(2)气氛条件,进而导致Ar-H_(2)-H_(2)O气氛条件的扩散通量大,脱碳效果好。

关键词：脱碳 Fe-C合金扩散气-固反应气氛