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煤泥脱水影响因素数学模型分析

洁净煤技术 2024年第S2期 727-734页

作者：雷晓树孙鑫何梦琦马金庆神华准格尔能源有限责任公司选煤厂中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

煤泥脱水是煤炭洗选过程中的重要环节。脱水后的煤泥能够减轻运输成本，提高热值，并减少对环境的影响。利用半工业高压隔膜压滤机对煤泥脱水综合影响进行数学模型分析，通过对煤泥压滤脱水过程的研究，选取康采尼方程进行分析，以滤液... 详细信息

煤泥脱水是煤炭洗选过程中的重要环节。脱水后的煤泥能够减轻运输成本，提高热值，并减少对环境的影响。利用半工业高压隔膜压滤机对煤泥脱水综合影响进行数学模型分析，通过对煤泥压滤脱水过程的研究，选取康采尼方程进行分析，以滤液量代替滤饼阻力，通过微积分、线性拟合对康采尼方程进行简化，得出特定压力下，滤液量—时间表达式：(q+160.78)2=14 894.36(t-8.01)进而研究压滤脱水过程。研究结果对选煤厂现场压滤系统的操作改善提供试验基础。

关键词：高压压滤动力学煤泥水压滤压力滤饼水分

三元软包锂离子电池放电过程扩散诱导应力与热应力对比研究

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储能科学与技术 2024年第4期13卷 1128-1141页

作者：王瑞梓刘训良豆瑞锋周文宁方娟北京科技大学能源与环境工程学院北京科技大学多模式工业储能技术研发中心北京100083

为了明晰锂离子电池在放电过程中产生的扩散诱导应力和热应力对电池的影响,使用Comsol Multiphysics 6.0建立了18.5 Ah软包NCM111锂离子电池的电化学-力-热耦合模型,基于该模型对不同放电倍率下电池的负极颗粒中心表面锂浓度差、扩散诱... 详细信息

为了明晰锂离子电池在放电过程中产生的扩散诱导应力和热应力对电池的影响,使用Comsol Multiphysics 6.0建立了18.5 Ah软包NCM111锂离子电池的电化学-力-热耦合模型,基于该模型对不同放电倍率下电池的负极颗粒中心表面锂浓度差、扩散诱导应力、热应力及膨胀行为进行了仿真分析。扩散诱导应力可通过一维电化学模型及其衍生的颗粒维度进行仿真分析,而热应力则需要通过三维固体力学和传热模型进行仿真。研究结果表明,随着放电倍率的增加,电池产生的扩散诱导应力和热应力都会增大,因此,低放电倍率有助于降低电池产生的应力。负极颗粒产生的扩散诱导应力与颗粒中心表面锂浓度差相关,颗粒中心与表面的锂浓度差随着放电过程的进行逐渐增大。将一维模型中的负极视为由无数负极颗粒组成的线段,放电前期,靠近隔膜端的颗粒中心与表面锂浓度差高于集流体端,放电后期则相反,这个变化发生的转折点在放电深度为60%~70%之间。这也意味着放电前期隔膜端的负极颗粒产生的扩散诱导应力大于集流体端的负极颗粒,也更容易破裂,而放电后期则相反。负极颗粒产生的扩散诱导应力大小为兆帕级,远高于电芯产生的大小为千帕级的热应力。同时,电芯产生的热应力和最大位移与电池温差呈线性关系,随着放电倍率的增加而增大。值得注意的是,与圆柱形电池不同,软包电池的极耳与电芯连接处会产生较大的热应力。本研究对比分析了软包NCM111锂离子电池放电过程产生的扩散诱导应力与热应力,为电极和电芯的制造及应力监测提供理论支撑。

关键词：三元软包锂电池多物理场耦合模型扩散诱导应力热应力

考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算方法

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工程力学 2024年第4期41卷 19-28页

作者：金浏祝华杰杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且... 详细信息

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且以借鉴现有的钢筋混凝土构件纯扭承载力计算公式的形式给出,考虑了FRP筋与钢筋间材料力学参数的区别。该文通过已验证了的三维细观数值模拟方法,研究了最大横截面宽度为1000 mm的FRP筋混凝土柱纯扭破坏行为,揭示了其名义抗扭强度尺寸效应规律。基于模拟数据,对比了现有的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算公式,并在中国规范GB 50010-2010关于钢筋混凝土构件纯扭承载力计算方法的基础上,提出了考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力的计算方法。通过对比现有的试验数据,验证了所提公式的正确性和合理性。

关键词： FRP筋纯扭承载力细观模拟尺寸效应计算方法

振动载荷对青砂岩冲击裂纹扩展及能量利用效率的影响

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：赵环帅潘永泰余超乔鑫曹行健牛学超中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院中国矿业大学(北京)矿山与城市固废资源化工程研究中心北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院

在岩石破碎过程中,外部加载方式是影响岩石力学特性与破裂行为的重要因素。振动、冲击是最常用的两种加载方式,但目前研究主要集中于单一加载方式,关于振动载荷对岩石在冲击过程中破裂特征的影响研究较少。该文结合室内试验与细观参数标... 详细信息

在岩石破碎过程中,外部加载方式是影响岩石力学特性与破裂行为的重要因素。振动、冲击是最常用的两种加载方式,但目前研究主要集中于单一加载方式,关于振动载荷对岩石在冲击过程中破裂特征的影响研究较少。该文结合室内试验与细观参数标定,建立青砂岩宏细观力学响应关系,对比分析了冲击、振动冲击复合加载下的裂纹扩展及能量利用效率。研究结果表明:在相同冲击速度作用下,增加振动频率或振幅,青砂岩裂纹数量与能量利用效率的增幅总体上均呈现出增大趋势。两种加载方式下,随着冲击速度的增大,青砂岩裂纹最大数量均呈接近直线形增长,拉伸裂纹的数量居多,裂纹的分布均呈X状共轭斜面特征,但振动冲击复合加载下裂纹增长速度相对较大;建立了振动载荷下裂纹增加的数量与冲击速度的定量关系。振动载荷对最大能量利用效率的增幅呈现出先快速增加后减小的趋势,最大增幅为0.725%。该研究初步探索了振动载荷对青砂岩冲击裂纹扩展及能量利用效率的影响,可为岩石破碎工艺参数的合理选择提供参考。

关键词：青砂岩振动载荷裂纹扩展断裂能

基于三脚架DNA探针的电化学发光生物传感器检测外泌体

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分析化学 2024年第9期52卷 1328-1336页

作者：贺彰瑾金鑫杜雨莹吴洁宁鲁理平北京工业大学环境科学系区域大气复合污染防治北京市重点实验室

外泌体（Exosome）的分析检测对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。本研究利用碱基与石墨烯的π-π相互作用将三螺旋结构DNA（tsDNA）组装在电化学还原氧化石墨烯（ERGO）的表面，制备了三脚架（Tripod）DNA探针，并通过悬于探针顶... 详细信息

外泌体（Exosome）的分析检测对于疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。本研究利用碱基与石墨烯的π-π相互作用将三螺旋结构DNA（tsDNA）组装在电化学还原氧化石墨烯（ERGO）的表面，制备了三脚架（Tripod）DNA探针，并通过悬于探针顶端的膜蛋白（CD63）适配体（apt）序列特异性捕获外泌体，同时引入血红素增强鲁米诺（Luminol）-过氧化氢（H2O2）电化学发光（ECL）体系的信号强度。此生物传感器的ECL强度与外泌体浓度在70～1.4×10～6 particles/μL范围内呈良好的线性关系，检出限低至30 particles/μL （S/N=3）。这种三脚架结构的DNA较双链或单链DNA具有大的探针间距，使其更有利于较大目标物的捕获和检测，有望应用于临床样品的分析测定。

关键词：外泌体三脚架DNA 适配体生物传感器电化学发光

介质微球光场调控制备多级银微纳结构及其表面增强拉曼光谱研究（特邀）

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中国激光 2024年第4期 274-285页

作者：陈冰冰闫胤洲赵晨赵艳蒋毅坚北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势，但在微纳结构多样化制造方面存在局限性，限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性... 详细信息

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势，但在微纳结构多样化制造方面存在局限性，限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性，揭示了微球直径对聚焦光场分布的调控规律，在微球底部实现了可控的光场空间分布，实现了多级银微纳结构的快速光还原合成。进一步，通过优化制备参数(前驱液浓度比、激光辐照功率及辐照时间)，成功制备了具有优异拉曼增强效果的多级银纳米颗粒/银微环/介质微球(AgNPs/AgMRs/MS)复合结构。通过介质微球和多级银微纳结构(AgNPs/AgMRs)中的光场耦合，即微球聚焦、多级银微纳结构局域表面等离激元共振以及复合结构定向发射等，实现了10-14mol/L的痕量检测，增强因子可达9.50×109，为光化学还原制备高性能介质-金属复合SERS衬底提供了新思路。

关键词：光谱学表面增强拉曼光谱多级银微纳结构光化学还原介质微球

双碳目标下城市固废焚烧过程智能优化控制研究进展及展望

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中国科学基金 2024年第4期 593-602页

作者：乔俊飞蒙西汤云涛北京工业大学信息学部智慧环保北京实验室智能感知与自主控制教育部工程研究中心北京工业大学环境科学与工程学院北京首钢生态科技有限公司

城市固废焚烧是固废污染治理的主要方式，也是可再生能源的来源之一，能为国家生态文明建设和“双碳”战略提供重要支撑。城市固废焚烧过程内嵌了系列物理、化学反应，运行机理复杂、演化机制不清，尤其是我国固废含水率高、热值低、随... 详细信息

城市固废焚烧是固废污染治理的主要方式，也是可再生能源的来源之一，能为国家生态文明建设和“双碳”战略提供重要支撑。城市固废焚烧过程内嵌了系列物理、化学反应，运行机理复杂、演化机制不清，尤其是我国固废含水率高、热值低、随时空动态波动，难以实施智能优化控制，导致固废燃烧不完全、烟气排放不稳定、能源转化率低、运行成本高等问题时有发生，制约城市固废焚烧行业高质量发展。本文分析了实施城市固废焚烧过程智能优化控制所面临的难点问题，梳理了城市固废焚烧过程智能优化控制关键理论与核心技术的主要进展，凝练出实现高效化和绿色化运行待解决的关键科学问题，探讨了未来研究方向。

关键词：双碳目标城市固废焚烧智能优化控制数字孪生

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固体废物的工业窑炉协同处置进展

化工环保 2024年第1期44卷 1-10页

作者：竹涛范诗晗李芙蓉刘海兵中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 生态环境部固体废物与化学品管理技术中心北京100029

工业窑炉协同处置固体废物是降低碳排放的重要途径。将固体废物作为替代燃料或原料在现有高温窑炉中进行处置,不仅可以减少污染物排放,还可实现固体废物的减量化、无害化和资源化利用。本文介绍了水泥窑、电厂燃煤锅炉、钢铁冶炼窑炉、... 详细信息

工业窑炉协同处置固体废物是降低碳排放的重要途径。将固体废物作为替代燃料或原料在现有高温窑炉中进行处置,不仅可以减少污染物排放,还可实现固体废物的减量化、无害化和资源化利用。本文介绍了水泥窑、电厂燃煤锅炉、钢铁冶炼窑炉、煤气化炉等工业窑炉协同处置固体废物技术的现状,分析了多氯代二苯并-对-二口恶英/多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs)和重金属两类典型污染物的排放特征,指出了该技术当前存在的问题,并对其发展方向进行了展望。

关键词：固体废物工业窑炉环境污染资源化

Nb改性对Cu/Zr-PILC催化剂NH-SCR性能的影响

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环境化学 2024年

作者：刘文逸王新鹏曲超孟繁伟杨帆张鑫叶青北京工业大学环境科学与工程学院北京市区域大气污染控制重点实验室中国石油大学化学工程学院重质油加工国家重点实验室(北京)

本文通过浸渍法制备了一系列yNb-3Cu/Zr-PILC（y=1%、1.5%、3%）催化剂,并对其NH3-SCR活性进行了评估.研究发现,Nb的改性有效提高了3Cu/Zr-PILC的脱硝效率,拓宽了活性窗口.其中活性最佳的1.5Nb-3Cu/Zr-PILC样品在300—400℃宽温度范围内... 详细信息

本文通过浸渍法制备了一系列yNb-3Cu/Zr-PILC（y=1%、1.5%、3%）催化剂,并对其NH3-SCR活性进行了评估.研究发现,Nb的改性有效提高了3Cu/Zr-PILC的脱硝效率,拓宽了活性窗口.其中活性最佳的1.5Nb-3Cu/Zr-PILC样品在300—400℃宽温度范围内的NO转化率超过90%,在350℃时达到峰值95.04%,并表现出了优异的SO2耐受性.利用XRD、BET、H2-TPR、NH3-TPD、XPS和In-situ DRIFTS技术对各催化剂的理化性质进行了研究.根据TPR和TPD结果可知,1.5Nb-3Cu/Zr-PILC催化剂具有最突出的氧化还原特性和表面酸性强度,有利于催化反应进行.XPS结果表明,1.5Nb-3Cu/ZrPILC催化剂中Cu和Nb物种之间存在最强的相互作用,提高了Cu2+/Cu+的原子比,并产生了更多的化学吸附氧.此外,In-situ DRIFTS结果表明,在3Cu/Zr-PILC上添加Nb物种有利于在催化剂表面形成更多的NH3和NOx中间体,这同样有助于NH3-SCR过程的进行.

关键词： Nb改性 Cu负载 Zr-PILC NH -SCR