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基于PTFE中空纤维膜的多元重金属溶液膜蒸馏探索研究

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稀有金属 2017年第2期41卷 184-189页

作者：袁宁辉纪仲光杨丽梅徐政李岩王巍北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室北京100088

以聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维疏水膜作为分离膜,分别采用直接接触膜蒸馏(DCMD)和真空膜蒸馏(VMD)对多元重金属溶液进行浓缩处理,通过考察膜蒸馏通量、产水电导率的变化及膜污染情况,探讨重金属离子对膜蒸馏性能的影响,考察VMD内进外抽和... 详细信息

以聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维疏水膜作为分离膜,分别采用直接接触膜蒸馏(DCMD)和真空膜蒸馏(VMD)对多元重金属溶液进行浓缩处理,通过考察膜蒸馏通量、产水电导率的变化及膜污染情况,探讨重金属离子对膜蒸馏性能的影响,考察VMD内进外抽和外进内抽两种操作方式的差异,并借助扫描电镜(SEM)分析产生差异的机制。结果表明,铜锌镍3种金属元素并未对膜蒸馏通量稳定性及产水水质产生显著影响;研究还发现采用VMD内进外抽操作方式更容易导致膜表面晶体沉积和重金属离子渗漏,经能谱仪检测分析管内表面沉积物为硫酸铜晶体,外进内抽方式则性能良好;电镜分析表明,膜丝内外表面微观结构的差别是造成内进外抽和外进内抽膜蒸馏性能差异的主要原因。本研究结果表明,采用合适的操作方式,膜蒸馏处理多元重金属溶液是可行的。

关键词：多元重金属溶液聚四氟乙烯中空纤维膜直接接触膜蒸馏真空膜蒸馏

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酸性重金属废水膜蒸馏技术研究

酸性重金属废水膜蒸馏技术研究

作者：袁宁辉北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

本论文综述了重金属废水现状,常见的重金属废水处理方法以及膜蒸馏技术及其在重金属废水领域的应用。文献综述结果表明,膜蒸馏技术是一种新型膜分离技术,以PTFE为膜材料,以中空纤维膜制作膜组件,以VMD和AGMD为操作类型是目前膜蒸馏研究... 详细信息

本论文综述了重金属废水现状,常见的重金属废水处理方法以及膜蒸馏技术及其在重金属废水领域的应用。文献综述结果表明,膜蒸馏技术是一种新型膜分离技术,以PTFE为膜材料,以中空纤维膜制作膜组件,以VMD和AGMD为操作类型是目前膜蒸馏研究的热点。膜蒸馏浓缩金属离子溶液的研究以及用于溶液中酸回收的研究表明了膜蒸馏技术在酸性重金属废水领域具有良好的应用前景。本论文选择PTFE中空纤维膜和管式膜作为膜蒸馏用疏水膜,首先对两种膜的孔径、壁厚等基本性能进行了测试,然后展开膜蒸馏处理酸性重金属溶液的研究。在PTFE中空纤维膜方面,考察了操作类型(DCMD、VMD)、进液方式(管程式和壳程式)、金属离子(Zn、Ni、Cu、Ca)、pH及EDTA对膜蒸馏浓缩重金属溶液过程的影响。研究结果表明,DCMD将含铜锌镍三种金属离子的溶液浓缩5倍,运行稳定但通量仅为3.0 kg·m-2·h-1。管程式VMD膜通量可达12 kg·m-2·h-1,但6小时内电导率上升至800μS·cm-1。壳程式VMD通量是管程式的1/2左右,但产水电导率更为稳定。溶液pH值在0之间,pH值对膜通量无明显影响,但随pH值降低,产水电导率升高。溶液中Ca2+对膜通量和产水电导无明显影响,CaSO4饱和析出时会导致膜通量衰减。EDTA会加速疏水膜的亲水化进程,影响产水质量。在PTFE管式膜方面,采用AGMD的操作类型进行重金属溶液浓缩研究。首先选用盐水对各管式膜进行膜性能测试,然后考察了金属离子(Zn、Ni、Cu、Ca、Cr(VI)、Fe(III))、p H及EDTA对膜蒸馏浓缩过程的影响。结果表明,孔径最小且壁厚最大的Y40管式膜虽然平均通量约为3.0 kg·m-2·h-1,但具有更好的耐酸性和工艺稳定性。Cr(VI)、Fe(III)对管式膜浓缩重金属溶液未见显著规律性影响。pH值被进一步证明为影响膜蒸馏性能的最显著的因素。EDTA对膜润湿有一定强化作用。最后选择性能最佳的Y40管式膜和合适的操作条件进行了实际电镀废水浓缩试验,将实际废水浓缩近10倍的情况下,产水电导率仍维持在60μS·cm-1以内,150小时内膜蒸馏运行稳定。本论文最后对实验前后的膜材料进行表征,主要分析膜表面沉积物形态及其对膜污染的影响机理、膜孔径变化、膜材料物相变化、膜疏水性变化以及膜力学性能变化。研究结果表明,中空纤维膜内外表面微观结构差异是VMD两种进液方式性能差别的根本原因,管程式膜内表面晶体经检测为硫酸铜。管式膜的沉积物粘附截留在膜表面,处理实际废水时的沉积物主要为钙盐及硅酸盐。膜材料的物相在膜蒸馏过程中没有变化,但实验后各膜的孔径均出现不同程度的增大。红外光谱测试显示了一些新的弱羟基吸收峰的出现,但各膜表面疏水性均未出现下降。抗拉强度测试表明,中空纤维膜和Y40管式膜材料实验前后的力学性能基本无变化。上述表征测试结果表明,PTFE疏水膜在酸性重金属溶液膜蒸馏过程中展现出良好的性能稳定性。

关键词：重金属废水浓缩中空纤维膜管式膜真空膜蒸馏气隙式膜蒸馏膜性能

Fe-ZSM-5分子筛上N2O催化分解及CO促进作用研究

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Fe-ZSM-5分子筛上N2O催化分解及CO促进作用研究

作者：袁宁北京化工大学

学位级别：硕士

本文采用密度泛函理论（DFT）和相关波函数分析方法,对Fe-ZSM-5分子筛上N2O直接催化分解和CO存在下的选择性还原分解过程进行了系统的模拟研究,以期更深层次的揭示N2O分解过程规律和为催化剂性能提升提供理论参考。基于模拟确定的Fe-ZS... 详细信息

本文采用密度泛函理论（DFT）和相关波函数分析方法,对Fe-ZSM-5分子筛上N2O直接催化分解和CO存在下的选择性还原分解过程进行了系统的模拟研究,以期更深层次的揭示N2O分解过程规律和为催化剂性能提升提供理论参考。基于模拟确定的Fe-ZSM-5上2个Al原子替换形成的2种最稳定单核Fe活性中心六元环骨架结构,开展了单核Fe活性中心上N2O直接催化分解和CO存在下的选择性还原分解机理研究,研究表明,N2O催化分解受Fe配位环境的影响可通过直接与Fe/活性O*原子相互作用的2种反应途径进行,但第二阶段表现出较高能垒,反应较难发生;而当CO参与反应时,[Fe-O*]直接还原表现出更好的反应活性和稳定性,且受分子筛骨架和活性位点结构影响小,与N2O直接催化分解相比,限速步骤的反应能垒降低了约20.57 kcal/mol。采用波函数分析方法对Fe活性位点与N2O/CO之间的相互作用进行了系统的原子间弱相互作用分析、轨道成分分析、Hirshfeld电荷分布计算和原子间键级随IRC过程变化分析,揭示了[Fe]、[Fe-O*]活性位点催化作用机制和循环过程,确定了[Fe-O*]上N2O催化分解受Fe配位环境影响的两种可能路径的具体作用方式;确定了CO参与反应时具有良好的给电子能力和轨道杂化表现的还原剂作用本质。模拟确定了Fe-ZSM-5上2个Al原子替换的1种八元环骨架为双核Fe活性中心最稳定结构,探讨了Fe双核氧桥结构可能的变形过程,研究了双核Fe最稳定结构活性中心上CO参与N2O催化分解机理。结果表明,CO还原[Fe-O*]路径更易发生,为N2O催化分解提供了一条能垒更低的反应路径,利于催化循环完成和活性位点结构不变形;当双核Fe活性中心上连接骨架外O原子增多时,CO还原[Fe-O*]反应易于发生且反应能垒趋于降低,CO在易形成双核、多核的分子筛结构中始终保持良好的促进反应作用,确定了CO-SCR方法的理论可行性。

关键词： N2O分解 CO-SCR Fe-ZSM-5 DFT 反应机理

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一种膨润土的表征及其对重金属离子吸附研究

广州化工 2023年第2期51卷 92-94,129页

作者：袁宁辉余丽梅李春彤陶李明李佳蔚刘鹏湘南学院化学与环境科学学院湖南郴州423000 湖南稀贵金属化合物及其应用湖南省重点实验室湖南郴州423000 湘南学院药学院湖南郴州423000

以原矿膨润土为原料,对其结构进行表征和分析。然后从单因素条件分析膨润土对Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)的吸附效果。结果表明:在相同条件下,膨润土加入量为0.30 g、温度为25℃时,Cu^(2+)初始浓度为200 mg/L,溶液pH值为5.0,其最大吸附率... 详细信息

以原矿膨润土为原料,对其结构进行表征和分析。然后从单因素条件分析膨润土对Cu^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)的吸附效果。结果表明:在相同条件下,膨润土加入量为0.30 g、温度为25℃时,Cu^(2+)初始浓度为200 mg/L,溶液pH值为5.0,其最大吸附率为99.92%;Cd^(2+)初始浓度为150 mg/L,溶液pH值为6.0,其最大吸附率为99.84%;Pb^(2+)初始浓度为50 mg/L,溶液pH值为3.5,其最大吸附率为99.12%。竞争吸附中膨润土对Cd^(2+)吸附效果最佳。此研究对处理含重金属离子的废水具有较好的潜在价值。

关键词：膨润土表征重金属离子吸附

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多旋翼无人机目标特性及测试天线设计

多旋翼无人机目标特性及测试天线设计

作者：王宁辉西安工业大学

学位级别：硕士

多旋翼无人机在当前战争中扮演着越来越重要的角色,它们具有侦察、打击、支援和协同等多种作战功能,能够有效地提升战场指挥和控制能力,因此研究高效、精准的无人机反制技术已经刻不容缓。多旋翼无人机作为“低、小、慢”目标,具有体积... 详细信息

多旋翼无人机在当前战争中扮演着越来越重要的角色,它们具有侦察、打击、支援和协同等多种作战功能,能够有效地提升战场指挥和控制能力,因此研究高效、精准的无人机反制技术已经刻不容缓。多旋翼无人机作为“低、小、慢”目标,具有体积小、飞行高度低、雷达回波比较微弱的显著特点,这无疑增加了反制系统探测和识别任务的难度。针对上述问题,本文基于无线电探测体制,对多旋翼无人机的目标特性及测试天线设计展开深入研究。主要研究内容如下:(1)开展多旋翼无人机电磁散射特性研究,针对物理光学法(GO)会忽略多次反射和阴影效应的缺陷,引入几何光学法(PO)的射线追踪思想,结合等效电磁流法(MEC)推导出GOPO-MEC混合算法并利用三面角反射器验证了该算法的准确性。以大疆“MAVIC Air2”无人机为例,分析无人机外形结构,建立多旋翼无人机几何模型,对其雷达散射截面进行仿真计算,分析频率、极化方式和交会角对目标散射特性的影响。经计算,多旋翼无人机的平均散射值低于-15d Bsm。(2)针对鸟类与多旋翼无人机雷达散射截面积类似,容易造成误判的问题,对多旋翼无人机的微多普勒特性展开研究。考虑到由于目标或其部分微小运动导致的多普勒频移现象,通过分析典型的微动目标和多旋翼无人机的运动姿态,建立多旋翼无人机的微动模型。分析了无人机微动参数对多普勒特征的影响,为多旋翼无人机的识别分类提供理论基础。(3)针对传统近场测试天线带宽较小、扫描时间长等问题,本文选择使用Vivaldi天线作为目标特性的测量天线。根据Vivaldi天线的基本工作原理,对其结构组成进行了详尽的剖析。通过仿真分析槽线曲率、耦合点位置和槽线末端开口宽度对天线性能的影响,设计了一款传统低频Vivaldi天线。其尺寸为110mm×90mm、回波损耗低于-10d B、增益最高为7d B,为后续的研究内容提供了理论基础。(4)设计了一款测试多旋翼无人机目标特性的双频Vivaldi天线,该天线能够在3GHz～8GHz的低频段和34GHz～37GHz的高频段同时工作。设计的核心在于对传统Vivaldi天线进行改进,通过在天线口径处加载指数型扼流槽,实现了对两个频段的独立调节和优化。加工后的天线经过在微波暗室的测量,可得在低频段,与参考天线相比,增益提升了约1.5d B;在高频段,增益稳定在12.6d B以上。此外,天线的方向图表现出良好的对称性和较低的交叉极化水平,进一步验证了设计的合理性。

关键词：多旋翼无人机雷达散射截面微多普勒效应 Vivaldi天线

考虑机群主动升速的动态低频风电系统调度指令有功控制方法

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南方电网技术 2024年

作者：袁宁谦郭灵瑜贾锋王麒铭章旭上海电力大学电气工程学院国网上海市电力公司电力科学研究院

风电场接入电网须具备按电网调度指令输出有功功率的能力。动态低频风电系统由于其大幅削减了电力电子设备和其恒压频比控制的运行原理，在深远海的发展前景下更具经济性和可靠性。为解决该系统在接入电网时只具备最大功率跟踪能力而无... 详细信息

风电场接入电网须具备按电网调度指令输出有功功率的能力。动态低频风电系统由于其大幅削减了电力电子设备和其恒压频比控制的运行原理，在深远海的发展前景下更具经济性和可靠性。为解决该系统在接入电网时只具备最大功率跟踪能力而无法按电网调度指令输出有功功率的问题，提出一种优先机群主动升速的集中变频风电场调度指令有功控制方法，并通过协调变频和变桨，解决控制模式切换中出现的问题，综合考虑动态低频风电系统利用集中输电频率的运行、控制特性，设计了平衡机组转速和减少桨距角动作的风电场有功分配算法；最后，通过PSCAD仿真模型验证了所提方法的正确性和有效性。算例结果表明，所提的有功控制方法能使动态低频风电场输出有功有效跟踪电网调度指令，同时能存储更多动能，有利于提高风电场控制水平。

关键词：风力发电低频输电有功功率控制限出力功率分配

酸碱改性生物炭与膨润土复配提高猪粪堆肥Cu和Zn钝化率

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农业环境科学学报 2024年第9期43卷 2126-2133页

作者：梁梦月袁宁于锐周嘉罗那那哈尔滨师范大学哈尔滨150025 中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102

为了钝化畜禽粪便中的重金属,促进农业废弃物资源化、无害化利用,本实验以猪粪和玉米芯为原料,共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未... 详细信息

为了钝化畜禽粪便中的重金属,促进农业废弃物资源化、无害化利用,本实验以猪粪和玉米芯为原料,共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未改性生物炭+钙基膨润土4%(F6)、钙基膨润土4%(F7)和无添加(CK)8个处理,开展为期40 d的好氧堆肥实验,研究酸碱改性生物炭和钙基膨润土对猪粪堆肥腐熟效果及重金属Cu和Zn形态转化的影响。结果表明:堆肥结束时堆体pH值为7.7~8.1,呈碱性,EC值均小于4 mS·cm^(-1),所有堆肥处理基础理化性质均达到无害化要求。F2、F4重金属钝化效果较好,F2处理Cu和Zn钝化率分别为57.98%和40.94%,F4处理Cu和Zn钝化率分别为50.43%和47.35%。研究表明,堆肥过程中酸碱改性生物炭和钙基膨润土配施对Cu和Zn有较好的钝化效果,可提升堆肥产品质量。

关键词：猪粪堆肥酸碱改性生物炭钙基膨润土重金属形态钝化

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鲜切果蔬酚类物质生物合成机制及抗氧化活性研究进展

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中国食品学报 2024年第2期24卷 397-406页

作者：管玉格王怡袁宁萨仁高娃冯可胡文忠浙江农林大学食品与健康学院杭州311300 大连民族大学生命科学学院辽宁大连116600 珠海科技学院药学与食品科学学院广东珠海519040 澳门科技大学医学院中国澳门999078

近年来,随着人们生活水平的提高,保健意识的增强以及生活节奏的加快,鲜切果蔬产品因具有“方便、安全、营养、新鲜”的特点而受到广大消费者的青睐。果蔬在鲜切加工过程中,不可避免地受到机械损伤,启动自身的防御体系合成酚类等次生代... 详细信息

近年来,随着人们生活水平的提高,保健意识的增强以及生活节奏的加快,鲜切果蔬产品因具有“方便、安全、营养、新鲜”的特点而受到广大消费者的青睐。果蔬在鲜切加工过程中,不可避免地受到机械损伤,启动自身的防御体系合成酚类等次生代谢产物。酚类物质的积累不仅可用于抵御和修复机械损伤,还能显著提高鲜切果蔬的抗氧化活性。对果蔬进行鲜切预处理,进而提高鲜切果蔬的抗氧化保健功效,受到采后领域学者的广泛关注。目前基于酚类物质的生物合成机制及抗氧化活性的生理、生化研究,在提高鲜切果蔬营养价值方面取得了重要进展。本文综述鲜切果蔬酚类物质的生物合成机制及其贮藏期间抗氧化活性的变化规律,为研究提高酚类物质含量和抗氧化活性的方法提供新的思路。

关键词：鲜切果蔬酚类物质生物合成机制抗氧化活性

河南省县域城乡收入差距的时空特征及影响因素研究

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统计理论与实践 2024年第5期 42-47页

作者：袁宁河南大学经济学院河南开封475004

基于2008—2021年河南省105个县(市)的研究发现,各县域城乡收入比在研究期间呈波动下降态势,缓慢趋同;其在空间上显著正相关,呈现“中心-外围”格局,中心地带城乡收入比小,城乡发展融合度高,外围地带则与之相反。研究还发现,经济发展水... 详细信息

基于2008—2021年河南省105个县(市)的研究发现,各县域城乡收入比在研究期间呈波动下降态势,缓慢趋同;其在空间上显著正相关,呈现“中心-外围”格局,中心地带城乡收入比小,城乡发展融合度高,外围地带则与之相反。研究还发现,经济发展水平、产业结构、城镇化水平、财政自给系数、财政支出结构和距郑州的距离等因素都对城乡收入差距的空间异质性有一定的解释力。最后针对河南省县域城乡收入差距较大的问题,提出相应对策建议。

关键词：城乡收入差距县域空间异质性地理探测器

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