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High-efficiency CO_(2) sequestration through direct aqueous carbonation of carbide slag: determination of carbonation reaction and optimization of operation parameters

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2024年第1期18卷 157-167页

作者： Zhiqiang Wang longpeng cui Yanfang Liu Jili Hou Hongwei Li Liang Zou Fuxia Zhu Department of Coal and Syngas Conversion Sinopec Research Institute of Petroleum Processing Co.Ltd.Beijing 100083China

Under the dual-carbon target, CO_(2) mineralization through solid wastes presents a mutually beneficial approach for permanent carbon emission reduction at a low material cost, while also enabling the resource utilization of these wastes. However, despite its potential, a comprehensive understanding about the effect of industrial solid waste properties and operating parameters on the carbonation process, and the mechanism of direct aqueous carbonation is still lacking. A series of experiments were conducted to compare the carbonation performance of fly ash, steel slag, and carbide slag. Subsequently, CO_(2) mineralization by carbide slag was systematically studied under various operating parameters due to its high CO_(2) sequestration capacity. Results showed the reactivity of CaO and Ca(OH)2 was higher than that of CaO·SiO_(2) and 2CaO·SiO_(2). Carbide slag demonstrated a sequestration capacity of 610.8 g CO_(2)/kg and carbonation efficiency ζCa of 62.04% under the conditions of 65 ℃, 1.5 MPa initial CO_(2) pressure, 15 mL/g liquid-to-solid ratio, and 200 r/min stirring speed. Moreover, the formation of carbonates was confirmed through XRD, SEM-EDS, TG, and FTIR. A mechanism analysis revealed that initially, the rate of the carbonation process was primarily controlled by the mass transfer of CO_(2) in the gas–liquid interface. However, the rate-determining step gradually shifted to the mass transfer of Ca2+ in the solid–liquid interface as the reaction time increased. This study lays the foundation for the large-scale implementation of CO_(2) sequestration through carbide slag carbonation.

关键词： Industrial by-products Direct aqueous carbonation CO_(2)sequestration Mass transfer

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明代《弇山园记》中的意象单元结构关系及空间营造研究

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园林 2024年第2期41卷 79-85页

作者：崔陇鹏马文慧西安建筑科技大学建筑学院西安710055

弇山园是晚明第一名园,其园林空间营造具有模块化、组团化的特征。先对王世贞《弇山园记》中的意象单元进行提取并完成空间单元的图示化转译,以求更清晰地展现每个意象单元所呈现的具体空间特征及意境营造。其次运用“解离—重构”的研... 详细信息

弇山园是晚明第一名园,其园林空间营造具有模块化、组团化的特征。先对王世贞《弇山园记》中的意象单元进行提取并完成空间单元的图示化转译,以求更清晰地展现每个意象单元所呈现的具体空间特征及意境营造。其次运用“解离—重构”的研究方法,完成“意象单元、空间单元、空间组团”这一园林系统的建构,进而实现对弇山园意象单元结构关系及空间营造的研究。该研究对于明代园林的传承借鉴以及当代的景观设计具有重要意义,亦为古典园林空间研究提供了新思路。

关键词：弇山园意象单元空间组团结构关系

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生活垃圾焚烧飞灰直接湿法矿化固碳性能

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石油炼制与化工 2024年第4期55卷 95-104页

作者：赵明明郎子轩刘艳芳侯吉礼王志强崔龙鹏中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

为实现生活垃圾焚烧飞灰(MSWIFA)资源化利用,采用单因素法和响应面曲线法研究MSWIFA直接湿法矿化固碳性能,获得最大CO_(2)封存率,并采用BCR形态分析及毒性浸出试验评价其矿化前后重金属环境风险。结果表明:随着反应温度、压力、时间及... 详细信息

为实现生活垃圾焚烧飞灰(MSWIFA)资源化利用,采用单因素法和响应面曲线法研究MSWIFA直接湿法矿化固碳性能,获得最大CO_(2)封存率,并采用BCR形态分析及毒性浸出试验评价其矿化前后重金属环境风险。结果表明:随着反应温度、压力、时间及液固比的增大,MSWIFA的CO_(2)封存率先增大后减小,在105℃、2.0 MPa、1.5 h和液固比为20 mL g时最大CO_(2)封存率分别为16.71%,15.80%,15.36%,14.96%;基于响应面曲线法得出的优化反应条件为0.5 MPa、99.19℃、1 h及液固比25 mL g,最大CO_(2)封存率为12.91%;矿化反应后,MSWIFA中As和Pb的可氧化态转化为残渣态,Ba转化为可还原态,Cd转化为残渣态和可还原态,Zn的残渣态和可氧化态转化为可还原态和酸可溶态,反应后均无重金属毒性浸出的环境风险。

关键词：生活垃圾焚烧飞灰矿化反应 CO_(2)封存响应面曲线法浸出毒性

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煤气化飞灰合成有序介孔纳米氧化硅及其吸附罗丹明B的性能

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煤炭学报 2022年第11期47卷 3990-3997页

作者：刘艳芳崔龙鹏侯吉礼中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

煤气化飞灰是煤气化产生的固体废物,其产量逐年增多。受建材市场需求减弱的影响,煤气化飞灰制备建工建材的传统利用方式受限,亟待寻求高附加值利用技术。以煤气化飞灰为硅源制备硅基材料可实现其高附加值利用,但硅提取效率低及所制备材... 详细信息

煤气化飞灰是煤气化产生的固体废物,其产量逐年增多。受建材市场需求减弱的影响,煤气化飞灰制备建工建材的传统利用方式受限,亟待寻求高附加值利用技术。以煤气化飞灰为硅源制备硅基材料可实现其高附加值利用,但硅提取效率低及所制备材料性能较差限制了该技术的应用。基于此,以Shell粉煤气化飞灰为硅源,采用微波加热碱溶(微波法)提取硅-水热合成两步法制备了有序介孔纳米氧化硅(mSiO_(2)),并对比了微波法和常规水热法在提取Shell粉煤气化飞灰中硅元素,以及以2种方法所得提取液为硅源制备的氧化硅性能上的差异。采用小角XRD、N 2吸附/脱附、TEM、FTIR和Zeta电位等方法对所制备纳米氧化硅的结构、形貌、官能团和表面电位进行表征,并研究了其对废水中染料罗丹明B(RhB)的吸附性能。结果表明:微波法能快速、高效、选择性地提取煤气化飞灰中的硅元素,碱灰比(NaOH与煤气化飞灰的质量比)为0.5、反应时间为30 min时硅的提取率达20.2%,且除低浓度的铝元素外,无其他杂质元素溶出,利于高纯度纳米氧化硅的合成。碱灰比在0.5~1.5时,相同条件下,微波法提取的Si元素浓度为水热法的2.4~3.3倍。采用微波加热碱溶提取硅-水热合成两步法制备的氧化硅为高度有序的介孔材料,比表面积高达1069 m^(2)/g,孔体积高达1.02 cm^(3)/g,孔径在2~6 nm,Zeta电位为-63.2 mV。mSiO_(2)对废水中RhB具有良好的吸附能力,室温下可在10 min内将溶液中的RhB吸附去除90%以上,最大去除率达96%,是以水热法所得提取液制备的介孔氧化硅的1.9倍。mSiO_(2)良好的吸附性能归因于其多孔结构和丰富的表面负电荷。吸附RhB后的纳米氧化硅可通过煅烧再生。良好的吸附能力和易再生优势,使其在吸附领域具有广阔应用前景。

关键词：介孔纳米氧化硅罗丹明B(RhB) 飞灰煤气化吸附微波

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Shell粉煤气化灰渣环境风险评价

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石油学报（石油加工） 2022年第1期38卷 137-145页

作者：刘艳芳崔龙鹏郎子轩王志强中国石化石油化工科学研究院北京100083

以3种Shell粉煤气化灰渣为研究对象,采用工业分析、元素分析、XRF和XRD研究其化学组成及特征矿物质;采用微波消解与ICP-MS联用及直接测汞仪测定灰渣中As、Pb、Cd、Cr和Hg质量分数,并测试灰渣的浸出毒性和腐蚀性。结果表明:3种粉煤气化... 详细信息

以3种Shell粉煤气化灰渣为研究对象,采用工业分析、元素分析、XRF和XRD研究其化学组成及特征矿物质;采用微波消解与ICP-MS联用及直接测汞仪测定灰渣中As、Pb、Cd、Cr和Hg质量分数,并测试灰渣的浸出毒性和腐蚀性。结果表明:3种粉煤气化灰渣的主要成分均为无机矿物质和残炭,Hg和As在细渣中质量分数最高,Pb元素富集于飞灰中,Cr元素在3种粉煤气化灰渣中均有一定程度富集。3种粉煤气化灰渣中Hg、Cd和Cr质量分数均低于农用地土壤污染标准管制值和筛选值,但飞灰中Pb质量分数、粗渣和细渣中As质量分数高于农用地土壤污染标准筛选值,应加强风险管控。3种粉煤气化灰渣均无浸出毒性和腐蚀性,粗渣和细渣属于Ⅰ类一般固体废物,飞灰属于Ⅱ类一般固体废物。

关键词：粉煤气化灰渣重金属元素浸出特性腐蚀性环境风险

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Number of Solitons Emerged in the Initial Profile of Shallow Water Using Convolutional Neural Networks

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Journal of Systems Science & Complexity 2024年第2期37卷 463-479页

作者： WANG Zhen cui Shikun School of Mathematical Sciences Dalian University of TechnologyDalian 116024China School of Mathematical Sciences Beihang UniversityBeijing 100191China

The soliton resolution conjecture proposes that the initial value problem can evolve into a dispersion part and a soliton part.However,the problem of determining the number of solitons that form in a given initial profile remains unsolved,except for a few specific cases.In this paper,the authors use the deep learning method to predict the number of solitons in a given initial value of the Korteweg-de Vries(KdV)equation.By leveraging the analytical relationship between Asech^(2)(x)initial values and the number of solitons,the authors train a Convolutional Neural Network(CNN)that can accurately identify the soliton count from spatio-temporal data.The trained neural network is capable of predicting the number of solitons with other given initial values without any additional assistance.Through extensive calculations,the authors demonstrate the effectiveness and high performance of the proposed method.

关键词： Convolutional neural network deep learning method KdV equation soliton

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Ultrafast micro/nano-manufacturing of metastable materials for energy

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National Science Review 2024年第4期11卷 283-298页

作者： Xiaoya cui Yanchang Liu Yanan Chen School of Materials Science and Engineering Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology(Ministry of Education) and Tianjin Key Laboratory of Composite and Functional MaterialsTianjin University Ministry of Education Key Laboratory of Protein Sciences School of Life SciencesTsinghua University

The structural engineering of metastable nanomaterials with abundant defects has attracted much attention in energy-related fields. The high-temperature shock(HTS) technique, as a rapidly developing and advanced synthesis strategy, offers significant potential for the rational design and fabrication of high-quality nanocatalysts in an ultrafast, scalable, controllable and eco-friendly way. In this review, we provide an overview of various metastable micro-and nanomaterials synthesized via HTS, including single metallic and bimetallic nanostructures, high entropy alloys, metal compounds(e.g. metal oxides) and carbon nanomaterials. Note that HTS provides a new research dimension for nanostructures, i.e. kinetic modulation. Furthermore, we summarize the application of HTS—as supporting films for transmission electron microscopy grids—in the structural engineering of 2D materials, which is vital for the direct imaging of metastable materials. Finally, we discuss the potential future applications of high-throughput and liquid-phase HTS strategies for non-equilibrium micro/nano-manufacturing beyond energy-related fields.It is believed that this emerging research field will bring new opportunities to the development of nanoscience and nanotechnology in both fundamental and practical aspects.

关键词： high-temperature shock technique defect engineering metastable phase kinetic modulation non-equilibrium micro/nano-manufacturing

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中日祭祀性观演空间演化中的同化和异化现象研究

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西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2015年第4期47卷 571-574,597页

作者：崔陇鹏西安建筑科技大学建筑学院陕西西安710055

中日两国的祭祀性观演建筑在历史上有着很深的渊源,在建筑形态上也有诸多相似之处,但是其在空间布局和使用方式上却有很大的不同.通过对中日祭祀性观演行为及其观演空间的对比研究,从"行为·场所"的视野出发,深层次地探讨中日祭祀性观... 详细信息

中日两国的祭祀性观演建筑在历史上有着很深的渊源,在建筑形态上也有诸多相似之处,但是其在空间布局和使用方式上却有很大的不同.通过对中日祭祀性观演行为及其观演空间的对比研究,从"行为·场所"的视野出发,深层次地探讨中日祭祀性观演场所的差异性,提出因中日传统祭祀观念的不同,促使了两国祭祀性演出行为的不同,进而在演出的正面性导向下,形成了观演空间的同化和异化现象,导致了中日祭祀观演空间的异同.

关键词：中日传统舞台祭祀性观演空间同化和异化

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Multi-Sensor Fusion Adaptive Estimation for Nonlinear Under-observed System with Multiplicative Noise

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Chinese Journal of Electronics 2024年第1期33卷 282-292页

作者： Yongpeng cui Xiaojun SUN School of Electronic Engineering Heilongjiang University Key Laboratory of Information Fusion Estimation and Detection

The adaptive fusion estimation problem was studied for the multi-sensor nonlinear under-observed systems with multiplicative noise. A one-step predictor with state update equations was designed for the virtual state with virtual noise first of all. An extended incremental Kalman filter(EIKF) was then proposed for the nonlinear under-observed systems. Furthermore, an adaptive filtering method was given for optimization. The fusion adaptive incremental Kalman filter weighted by scalar was finally proposed. The comparison analysis was made to verify the optimization of the state estimation using adaptive filtering method in the filtering process.

关键词： Information fusion Multiplicative noise Under-observed systems Adaptive filtering Incremental filtering

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“Buckets effect”in the kinetics of electrocatalytic reactions

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Journal of Energy Chemistry 2024年第2期89卷 388-396,I0010页

作者： Haowen cui Yan-Xia Chen Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale Department of Chemical PhysicsUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026AnhuiChina

In this study,we systematically investigated the effect of proton concentration on the kinetics of the oxygen reduction reaction(ORR)on Pt(111)in acidic solutions.Experimental results demonstrate a rectangular hyperbolic relationship,i.e.,the ORR current excluding the effect of other variables increases with proton concentration and then tends to a constant value.We consider that this is caused by the limitation of ORR kinetics by the trace oxygen concentration in the solution,which determines the upper limit of ORR kinetics.A model of effective concentration is further proposed for rectangular hyperbolic relationships:when the reactant concentration is high enough to reach a critical saturation concentration,the effective reactant concentration will become a constant value.This could be due to the limited concentration of a certain reactant for reactions involving more than one reactant or the limited number of active sites available on the catalyst.Our study provides new insights into the kinetics of electrocatalytic reactions,and it is important for the proper evaluation of catalyst activity and the study of structureperformance relationships.

关键词： Oxygen reduction reaction Kinetics Zero order Rectangular hyperbolic relationship pH effect

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