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含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)类芬顿体系研究

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 57-65页

作者：丛伯一刘杨殷浩翔张恒周鹏李伟赖波四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川大学化学工程学院四川成都610065 中国五冶集团有限公司四川成都610063

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术(混凝法、吸附法、膜生物反应法等)具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废... 详细信息

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术(混凝法、吸附法、膜生物反应法等)具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废水,本文利用煤化工废水中酚类有机物的还原性促进Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环,提出了一种利用Fe^(3+)/H_(2)O_(2)类芬顿体系处理煤化工废水的方法。实验结果表明:Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系中COD、TOC、TN、NH3-N的去除率可以达到74.63%、52.62%、10.46%、15.11%;相比于其他体系,Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系出水色度明显降低,UV-Vis光谱下降幅度最大,铁泥量也明显减少。Q-TOF分析结果表明:废水中主要的8种有机物为酚类或具有醛基、羰基、羧基、碳碳双键或者酯基等还原性的官能团。通过测定COD去除率和pH、Fe^(3+)/Fe^(2+)、H_(2)O_(2)等含量随时间的变化趋势,提出了Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系去除有机物的机理:废水中的还原性有机物将Fe^(3+)还原为Fe^(2+),促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,生成的Fe^(2+)与H_(2)O_(2)发生芬顿反应,实现废水中有机污染物的去除。利用控制变量法,确定了最佳运行工况为:Fe_(2)(SO_(4))_(3)添加量为1.0 g/L、H_(2)O_(2)添加量为50 mmol/L、反应温度为30℃、初始pH为6.8。在此工况下,反应60 min后,煤化工废水的COD、TOC、TN、NH_(3)-N去除效果良好,色度明显降低,BOD_(5)和COD的比值(B/C)从0.17提升至0.47,可生化性大幅提高。本文证实了利用含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系的可行性,降低了运行成本,可为后续研究及工程应用提供理论基础。

关键词： Fe^(3+) H_(2)O_(2) 类芬顿煤化工废水酚类化合物

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光热响应型控释微球的可控制备及其性能

化工进展 2024年第3期43卷 1474-1483页

作者：杨嘉琪巨晓洁谢锐汪伟刘壮潘大伟褚良银四川大学化学工程学院四川成都610065 四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

单一的光热治疗(PTT)效果有限,往往不能彻底治愈肿瘤。随着材料科学与生物医学的融合,多功能药物载体材料得到了很好的开发利用,有助于将PTT与其他治疗方法联合使用,为协同增强抗肿瘤疗效提供了有效的策略。本研究以载有吲哚菁绿(ICG)... 详细信息

单一的光热治疗(PTT)效果有限,往往不能彻底治愈肿瘤。随着材料科学与生物医学的融合,多功能药物载体材料得到了很好的开发利用,有助于将PTT与其他治疗方法联合使用,为协同增强抗肿瘤疗效提供了有效的策略。本研究以载有吲哚菁绿(ICG)的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒子为光热剂,以聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)为载体基材,采用微流控技术可控制备了一种新型光热响应型控释微球(PLGAICG@PVA/SA)。系统研究了微球的形貌尺寸可控性、光热转化性能、机械性能和生物相容性,并以盐酸阿霉素(DOX)为模型药物,探讨了该微球载体对DOX的负载能力和光热响应性控释能力。结果表明,所制备的PLGAICG@PVA/SA微球具有良好的单分散性,表现出优异的光热转换效应,0.5W/cm^(2)近红外光照射15min的温度增量为18.5℃且稳定性良好;微球亦具有良好的可压缩性和弹性性能,其杨氏模量为317.0kPa。在模拟生理环境中,微球中DOX药物的释放行为符合一级释放动力学模型并具有明显的光热刺激响应性。该微球材料在药物控释及肿瘤的光热/化疗联合治疗等领域具有广泛的应用前景。

关键词：微流体学光热治疗复合微球吲哚菁绿纳米粒子药物释放弹性

生物炭替代煤粉/焦炭高炉炼铁碳减排技术研究进展

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化工进展 2024年第1期43卷 490-500页

作者：杨梦茹彭琴常玉龙邱淑兴张溅波江霞四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川大学碳中和未来技术学院四川成都610065 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司四川攀枝花617000

钢铁行业是能源消耗和碳排放大户,因此在碳中和背景下寻求可替代传统煤的零碳原料是钢铁行业重点发展的碳减排技术。生物炭具有碳中性特征,碳含量和热值与煤接近,是煤粉和焦炭理想的替代原料。本文系统介绍了生物炭在炼焦、烧结、高炉... 详细信息

钢铁行业是能源消耗和碳排放大户,因此在碳中和背景下寻求可替代传统煤的零碳原料是钢铁行业重点发展的碳减排技术。生物炭具有碳中性特征,碳含量和热值与煤接近,是煤粉和焦炭理想的替代原料。本文系统介绍了生物炭在炼焦、烧结、高炉炼铁中的潜在利用途径,并进一步聚焦生物炭应用于高炉炼铁时所需具备的理化特性,阐述了生物炭碱金属、强度、粒度与比表面积在替煤代焦时的影响及机理。针对碱金属降低焦炭强度等问题,介绍了酸洗等脱矿方法降低生物炭碱金属含量;针对生物炭机械强度差难以入炉问题,总结了焦炭强度形成机理和生物炭成型增强工艺;针对生物炭导致炼焦煤混合物流动性变差问题,通过调控生物炭粒度和比表面积以降低对焦炭的负面影响。最后,总结了生物炭替代煤粉和焦炭高炉炼铁的国内外进展及预期CO_(2)减排效果。通过分析生物炭替煤代焦目前工业应用中存在的挑战以及生命周期评价的相关研究情况,为未来钢铁行业实现碳中和提供技术支撑。

关键词：生物质生物炭高炉炼铁替煤代焦二氧化碳碳中和生命周期评价

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高层建筑不同外保温立面结构火蔓延模拟研究

中国安全科学学报 2024年第5期34卷 122-128页

作者：张颖黄国洪龙雨娇四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 四川轻化工大学应急与安全学院四川宜宾644000

为明确高层建筑外保温立面结构与火灾蔓延的关系,采用Pyrosim火灾仿真软件,研究不同外保温立面结构对高层建筑火蔓延的影响。结果表明:高层建筑外立面火蔓延过程中,不同外立面结构保温系统随其结构空间受限程度的增大,正面空气卷吸能力... 详细信息

为明确高层建筑外保温立面结构与火灾蔓延的关系,采用Pyrosim火灾仿真软件,研究不同外保温立面结构对高层建筑火蔓延的影响。结果表明:高层建筑外立面火蔓延过程中,不同外立面结构保温系统随其结构空间受限程度的增大,正面空气卷吸能力减小,热释放速率降低,但其烟囱效应显著增强、烟气流速更快,导致竖向火蔓延速度加快;铝板幕墙结构保温系统随其空气层厚度的增加,温度和烟气流速先增大后呈现较大波动;外墙保温系统性能的老化将增加高层建筑外立面火灾风险。

关键词：高层建筑外立面结构火蔓延数值模拟外墙保温

改进YOLOv8n的O型密封圈表面缺陷检测算法研究

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计算机工程与应用 2024年第18期60卷 126-135页

作者：李淇石艳范桃四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000

针对O型密封圈表面缺陷尺度小且缺陷特征与背景相似性高,存在特征提取困难等问题与工业实时检测的需求,提出一种改进YOLOv8n的YOLO-Oring算法。在卷积计算的基础上,融入线性变化,设计新的CBLGhost模块,减小计算特征图所需的计算资源;针... 详细信息

针对O型密封圈表面缺陷尺度小且缺陷特征与背景相似性高,存在特征提取困难等问题与工业实时检测的需求,提出一种改进YOLOv8n的YOLO-Oring算法。在卷积计算的基础上,融入线性变化,设计新的CBLGhost模块,减小计算特征图所需的计算资源;针对缺陷与背景相似度高,引入DySample轻量动态上采样模块,使采样点集中在目标区域而忽略背景部分,实现缺陷的有效识别;为提高检测效率,设计C2f-OREPA模块,将复杂的结构重参数转为单卷积层,在保持特征表达能力的同时降低大量训练耗时;为提高算法对小尺度缺陷识别能力,设计DyHeadDCNv3检测头,用于识别多尺度目标,弥补传统标准卷积在长距离建模能力和自适应空间聚合能力上的不足,从而更好地完成检测任务。由于O型密封圈检测数据集缺乏,建立了包括划痕、凹陷、毛刺3类缺陷的1 734张数据集,实验结果表明,YOLO-Oring算法的mAP达到了94.1%,提升了1.3个百分点,FLOPs降低了16%。通过与主流目标检测算法进行比较,结果表明YOLO-Oring算法对O型密封圈表面缺陷有较好的检测性能,更利于工业实时检测。

关键词：缺陷检测 YOLOv8 O型密封圈 DySample

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套管-钻杆窄间隙环形空间电磁波传输特性

天然气工业 2024年第8期44卷 114-124页

作者：胡中志王佩赛四川轻化工大学机械工程学院

在气体钻井时,基于电磁波的井下信息传输技术有效解决了井下钻井参数的实时传输问题。但目前关于环境因素对窄间隙环形空间内电磁波传输影响规律的研究相对较少。为进一步研究套管—钻杆窄间隙环空电磁波传输特性,进而明确影响电磁波强... 详细信息

在气体钻井时,基于电磁波的井下信息传输技术有效解决了井下钻井参数的实时传输问题。但目前关于环境因素对窄间隙环形空间内电磁波传输影响规律的研究相对较少。为进一步研究套管—钻杆窄间隙环空电磁波传输特性,进而明确影响电磁波强度衰减速率的关键因素,基于电磁场与电磁波传输理论,采用有限元数值模拟方法,建立了套管—钻杆窄间隙环形空间模型,然后以电磁波强度为评价指标,对电磁波在环形空间截面的分布以及随传输距离的衰减规律进行深入研究,分析了钻杆偏心度、管材表面粗糙度与电磁响应参数、环空填充介质属性对电磁波强度衰减速率的影响,最后探讨分析了能够有效提升电磁波传输距离的途径。研究结果表明:①电磁波能量随距离增加近似线性衰减,但受多种因素影响可能转变为指数衰减;②钻杆偏心度会直接影响电磁波的能量分布和衰减速率;③管材的表面粗糙度、电导率、相对磁导率以及空气的电导率是影响电磁波传输能量衰减的关键因素。结论认为,该研究成果明确了电磁波在井筒环形空间传输时的衰减规律,为拓宽电磁波传输信道和基于电磁波测控的井下仪器、设备研发提供了理论依据。

关键词：窄间隙环空电磁波传输特性数值模拟衰减速率信息传输

PEMFC铝合金双极板表面改性研究现状与发展

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表面技术 2024年第12期53卷 81-92,134页

作者：蒋啸李伟刘玉来李秀兰周新军王永四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 西安长峰机电研究所西安710065

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两... 详细信息

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用,对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用。其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料,在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大。但铝合金双极板耐腐性不佳,在PEMFC工作环境下极易被腐蚀,且其表面生成的钝化膜,增大了电池的接触电阻,从而对电池性能和寿命产生不利影响,而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法。首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境,然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题,并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类。重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点。分析结果表明,选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层,能降低双极板生产成本,提高双极板工作性能,并对涂层设计出多层复合涂层,能打断涂层中的细长针孔缺陷,提高涂层的完整性和致密性。在铝合金表面进行改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要。

关键词：质子交换膜燃料电池铝合金双极板表面改性金属涂层非金属涂层

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热裂解烃制炭黑的机理及工程化技术发展历程

化工进展 2024年第7期43卷 3551-3566页

作者：王定友陈建范汝新李大舜中昊黑元化工研究设计院有限公司四川自贡643000 四川轻化工大学材化学院四川自贡643000

简介人类制造和利用炭黑(CB)的历史和炭黑特性,对烃热解过程中碳原子组成六碳环并历经一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)增长形成准石墨微晶(GMC)和最终形成CB粒子的系列参数进行了模拟计算,总结有关CB准石墨微晶结构增长机理、粒子结构及... 详细信息

简介人类制造和利用炭黑(CB)的历史和炭黑特性,对烃热解过程中碳原子组成六碳环并历经一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)增长形成准石墨微晶(GMC)和最终形成CB粒子的系列参数进行了模拟计算,总结有关CB准石墨微晶结构增长机理、粒子结构及其与粒子硬度和导电性等性能间的关系等方面基础研究的最新成果。基于CB中碳原子结构研究成果和基本理化性能,建议了CB的分子式。结合检测数据解读CB拥有高达30GPa硬度、补强橡胶的活性和独特导电性的结构原因。本文还从键能变化角度计算了用于制造CB的几种典型烃热裂解生成CB的化学反应热,解释CB生产时煤系原料油比石油系原料油收率高10%的原因,重点介绍现代热裂解烃制造CB的工程化技术在原料、反应器、耐火材料、装置大型化、资源综合利用技术与装备等方面取得突破并促成我国成为炭黑制造第一大国的发展历程。对炭黑行业节能环保的最新要求进行了归纳,展望了行业未来,并对其技术进步重点方向和研究内容提出建议。

关键词：烃类化合物热解炭黑粒子聚集显微结构

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CO_(2)捕集过程中气液传质强化研究进展

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石油炼制与化工 2024年第2期55卷 64-74页

作者：申强杨峥豪张香港段孝旭马良江霞常玉龙四川大学机械工程学院成都610065 四川大学碳中和未来技术学院天府永兴实验室

CO_(2)捕集是实现碳中和的托底性技术。化学吸收法是最具商业化潜力的技术之一,而吸收过程中气液传质强化是影响CO_(2)捕集效率、能耗和成本的重要因素。针对新的气液传质强化模式,从微流体强化、引入额外能量场、引入第二相介质和微界... 详细信息

CO_(2)捕集是实现碳中和的托底性技术。化学吸收法是最具商业化潜力的技术之一,而吸收过程中气液传质强化是影响CO_(2)捕集效率、能耗和成本的重要因素。针对新的气液传质强化模式,从微流体强化、引入额外能量场、引入第二相介质和微界面振荡技术全面总结和回顾了近年来的强化CO_(2)吸收手段和研究现状,重点关注微界面振荡技术的原理和研究方法,考察了不同强化手段的优劣势,为推动碳捕集过程中气液传质强化发展提供参考。

关键词：传质 CO_(2)捕集过程强化微界面振荡