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主动围压下岩石爆破裂纹扩展及邻近巷道动态响应

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兵工学报 2024年

作者：何成龙毛翔陈大勇杨可谞霍子怡中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室中北大学机电工程学院

为研究围压作用下岩石爆破和相邻巷道的破坏过程，采用带有炮孔含城门洞形巷道结构岩石试件进行实验，利用动态测试技术和高速摄像等方法，得到岩石动态破坏过程。基于HJC本构模型建立含有巷道和单爆破孔的岩石模型，将无围压下的仿真... 详细信息

为研究围压作用下岩石爆破和相邻巷道的破坏过程，采用带有炮孔含城门洞形巷道结构岩石试件进行实验，利用动态测试技术和高速摄像等方法，得到岩石动态破坏过程。基于HJC本构模型建立含有巷道和单爆破孔的岩石模型，将无围压下的仿真结果与试验结果进行对比，验证数值模拟方法的可行性。在LS-DYNA软件平台中引入应力初始化的方法模拟围压下岩石的破坏过程，分析不同围压环境对岩石爆破裂纹扩展的影响以及偏围压系数k对巷道结构破坏过程的影响。研究结果表明：在双向等围压条件下，随着围压水平的提高，对裂纹的抑制作用越显著，对于巷道有更好的保护作用；在单向围压条件下，随着水平围压的增大，巷道遭到破坏程度越大，随着竖直围压的增大，巷道越不容易发生破坏；偏围压条件下，围压对于爆生裂纹扩展具有明显的导向性，裂纹会朝着主应力的方向扩展，随着围压的增大，裂纹导向性越显著；当偏围压系数k1时，随着k的增大，巷道迎爆面左拱肩的破坏程度越大，巷道稳定性越差。

关键词：岩石爆破围压工程爆破巷道防护

以NH_(2)-MIL-53(Al)为前驱体制备多孔掺碳Al_(2)O_(3)吸附剂及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

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环境化学 2024年第1期43卷 349-358页

作者：王兵曾瑶李爽熊明洋邱瑞斯西南石油大学化学化工学院成都610500 四川省环境污染防治与环境安全重点实验室成都610500

铬是污染性金属元素,铬含量是水质污染控制的一项重要指标,其中Cr(Ⅵ)的毒性最大,且易被人体吸收.本研究以水中的Cr(Ⅵ)吸附传质分离为目标,利用以铝为金属源水热法合成的铝基MOFs为前驱体,600℃煅烧后制备了多孔掺碳Al_(2)O_(3)吸附材... 详细信息

铬是污染性金属元素,铬含量是水质污染控制的一项重要指标,其中Cr(Ⅵ)的毒性最大,且易被人体吸收.本研究以水中的Cr(Ⅵ)吸附传质分离为目标,利用以铝为金属源水热法合成的铝基MOFs为前驱体,600℃煅烧后制备了多孔掺碳Al_(2)O_(3)吸附材料,利用现代分析技术对其进行微观结构表征,探究了其吸附作用能力与机制.研究结果表明,XRD、SEM、BET等表征手段证明了NH_(2)-MIL-53(Al)与多孔掺碳Al_(2)O_(3)结构的成功合成.前驱体NH_(2)-MIL-53(Al)和煅烧后的衍生物多孔掺碳Al_(2)O_(3),在形貌上相似,且多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料(180.24 m^(2)·g^(-1))的比表面积要大于NH_(2)-MIL-53(Al)(116.73 m^(2)·g^(-1)).多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量最大可达到671.56 mg·g^(-1).吸附动力学模型拟合结果显示,多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料对Cr(Ⅵ)的吸附行为与Langmuir等温线模型和伪二阶动力学模型更加拟合.研究显示,多孔掺碳Al_(2)O_(3)材料可以作为除Cr材料实现对Cr(Ⅵ)的高效去除.

关键词： MOFs衍生物吸附金属Cr(Ⅵ) 吸附动力学

光热膜蒸馏过程去除高盐有机废水中苯酚的性能研究

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膜科学与技术 2024年第1期44卷 71-79页

作者：石明浩廖祥军廖园中加水与环境安全联合研发中心南开大学环境科学与工程学院天津300350 南开大学沧州渤海新区绿色化工研究院沧州061108

膜蒸馏技术对于非挥发性物质具有100%的理论截留率,但对于挥发性物质的截留效果不佳。本研究使用光热膜蒸馏技术,利用光能对膜表面进行原位加热,改善温差极化问题,提高水通量,降低苯酚/水透过比值.本工作通过喷涂法在聚四氟乙烯(PTFE)... 详细信息

膜蒸馏技术对于非挥发性物质具有100%的理论截留率,但对于挥发性物质的截留效果不佳。本研究使用光热膜蒸馏技术,利用光能对膜表面进行原位加热,改善温差极化问题,提高水通量,降低苯酚/水透过比值.本工作通过喷涂法在聚四氟乙烯(PTFE)基膜上制备了碳纳米管(CNTs)复合膜.膜表面CNTs层赋予了复合膜优异的光吸收和光热转换性能,在全光谱范围内光吸收率可达90.64%.在1个太阳光强度下,膜表面温度可上升至(61±1)℃.在使用200 mg/L苯酚、3.5%(质量分数)NaCl溶液在35℃下作为进料液并施加1个太阳光辐射的光热膜蒸馏系统中,膜通量提高了34.4%,太阳能利用率为33.1%,同时盐的截留率始终大于99.9%.光热膜蒸馏对于高盐苯酚溶液中苯酚的分离效果相比传统膜蒸馏有明显提高:在进料液苯酚浓度为200 mg/L的条件下,施加1个太阳光强度后苯酚/水的透过比降低了35.2%.

关键词：光热膜蒸馏苯酚复合膜光热转换

CeO_(2)-CoO_(x)/BiVO_(4)的制备及其对有机工业废水的光催化降解研究

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现代化工 2024年第6期44卷 185-190页

作者：孙心段淑茹朱开金朱鹏宇龙浩鹏中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 太原工业学院材料工程系山西太原030008 南京理工大学环境与生物工程学院江苏南京210094

通过浸渍和煅烧制备了新型光催化剂BiVO_(4)、CoO_(x)/BiVO_(4)与CeO_(2)-CoO_(x)/BiVO_(4),并通过XRD、SEM、TEM和XPS等手段对催化剂进行表征与分析,探讨了催化剂在不同条件下对有机工业废水的光催化性能。结果表明,CeO_(2)-CoO_(x)/Bi... 详细信息

通过浸渍和煅烧制备了新型光催化剂BiVO_(4)、CoO_(x)/BiVO_(4)与CeO_(2)-CoO_(x)/BiVO_(4),并通过XRD、SEM、TEM和XPS等手段对催化剂进行表征与分析,探讨了催化剂在不同条件下对有机工业废水的光催化性能。结果表明,CeO_(2)-CoO_(x)/BiVO_(4)复合型光催化剂的降解效果最好,处理废水2 h后COD降解效率达到61%,说明掺杂负载可以有效提高催化性能;最佳光照时间为120 min,最佳投药量为1.0 g/L,且具有良好的稳定性。

关键词： BiVO_(4) 光催化可见光工业废水降解

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山西省退役风电机组叶片回收潜力研究

太原理工大学学报 2024年

作者：张星楠连嘉祥李颖段华波马冬冬中北大学环境与安全工程学院华中科技大学环境科学与工程学院中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司

山西省能源结构改革促使风电产业跨越式发展，进而导致风电机组设备迎来退役高峰期，为尽早布局全省退役风电机组叶片的回收利用路线，本文在采用Weibull寿命分布模型明确长期动态废物流的基础上，结合国内风机叶片复合材料处理现状与... 详细信息

山西省能源结构改革促使风电产业跨越式发展，进而导致风电机组设备迎来退役高峰期，为尽早布局全省退役风电机组叶片的回收利用路线，本文在采用Weibull寿命分布模型明确长期动态废物流的基础上，结合国内风机叶片复合材料处理现状与发展趋势，通过Monte Carlo方法对多途径回收处理方案开展了近期、中期和远期的回收潜力评估。研究结果表明，到2035年，山西省退役风电机组叶片总量达到约20万t，且受到风电项目技改扩容计划影响，进入废物流的叶片总量因提前退役会进一步增至近30万t。经1000次回收潜力评估模拟可知，远期内，在以材料再生为主导的技术模式下，山西省退役风电机组叶片回收处理可实现近5000万kWh电量回收、满足5万余人供暖所需，此外，通过玻纤与树脂材料再生可实现CO2减排39万t。本研究结果不仅能够为山西省退役风电机组叶片治理和产业绿色发展提供数据支撑，而且为新能源行业新兴固体废物循环利用和消纳体系建设提供了决策依据。

关键词：退役风电机组叶片复合材料回收新兴固体废物

基于超分模型与改进Canny算法的零件测量系统

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集成电路与嵌入式系统 2024年第7期24卷 59-64页

作者：甄国涌赵继达储成群王子硕中北大学仪器与电子学院太原030051

针对工业测量零件尺寸中存在测量精度低、算法适应性差等问题,设计了基于超分模型与改进Canny算法的机器视觉零件测量系统。首先,对相机进行尺寸标定,得到像素距离与实际尺寸的比例关系;其次,引入并改进超分模型对输入图片进行预处理,... 详细信息

针对工业测量零件尺寸中存在测量精度低、算法适应性差等问题,设计了基于超分模型与改进Canny算法的机器视觉零件测量系统。首先,对相机进行尺寸标定,得到像素距离与实际尺寸的比例关系;其次,引入并改进超分模型对输入图片进行预处理,得到边缘细节更加清晰的图像;接着,为了优化工业测量环境中光照条件差导致的边缘检测问题,结合Otsu算法与双阈值分割算法,利用局部阈值分割的方式改进Canny边缘滤波算法得到边缘图像;最后,对边缘图像进行圆拟合与直线拟合后,根据相机标定结果与超分模型参数标记零件尺寸结果。实验结果表明,本系统的测量精度可以达到0.001 mm,平均测量误差为0.0074 mm,整体测量速度为6.44 s,能够满足高精度工业测量需求。

关键词：机器视觉边缘检测超分模型自适应阈值双阈值分割

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核主元分析与优化核极限学习机模型在电石炉爆炸风险评估中的应用

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安全与环境学报 2024年第6期24卷 2075-2084页

作者：毕颖马世杰沈阳化工大学环境与安全工程学院沈阳110142

为准确判断电热法电石生产工艺中电石炉的爆炸风险等级,提出了一种精准有效的风险评估模型。首先,基于危险与可操作性(Hazard and Operability, HAZOP)分析筛选出人、物料、设备、管理四方面的34项爆炸风险因素,考虑到因素间存在非线性... 详细信息

为准确判断电热法电石生产工艺中电石炉的爆炸风险等级,提出了一种精准有效的风险评估模型。首先,基于危险与可操作性(Hazard and Operability, HAZOP)分析筛选出人、物料、设备、管理四方面的34项爆炸风险因素,考虑到因素间存在非线性关联,采用核主元分析(Kernel Principal Component Analysis, KPCA)进行属性约简,减少冗杂信息的干扰。其次,利用融合了Tent混沌序列、高斯变异与混沌扰动的麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA)寻优核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine, KELM)的惩罚系数与核参数,建立KPCA-ISSA-KELM风险评估模型。最后,使用该模型分析83组实例数据,选取其中59组用于模型训练,其余24组用于测试。在测试结果中,该模型正确分类了22组数据的风险等级,判别准确率为91.67%,在各项性能指标上均优于对照模型,表明该模型对电热法工艺电石炉的爆炸风险等级具备高识别精度。

关键词：安全工程风险评估电石炉核主元分析(KPCA) 麻雀搜索算法(SSA) 核极限学习机(KELM)

D314树脂的β-Ala改性及其对镓离子的吸附性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：刘馥瑶王雪莲石敏感冯晓琴安富强中北大学化学与化工学院山西省煤矿矿井水处理技术创新中心

随着科技的发展，镓在半导体、医疗、催化等领域占有越来越重要的地位，但由于其在自然界中无独立矿床可提取，使对镓的回收逐渐成为人们关注的重点。针对上述问题提出一种新型吸附剂的研究方法，利用β-Ala中的羧基可与Ga（Ⅲ）之间形... 详细信息

随着科技的发展，镓在半导体、医疗、催化等领域占有越来越重要的地位，但由于其在自然界中无独立矿床可提取，使对镓的回收逐渐成为人们关注的重点。针对上述问题提出一种新型吸附剂的研究方法，利用β-Ala中的羧基可与Ga（Ⅲ）之间形成配位作用，首先在D314树脂表面接枝聚合了甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），再用β-丙氨酸进行改性，制得新型吸附剂β-AlaD314。研究了改性条件对吸附量的影响，并考察了改性树脂对Ga（Ⅲ）的吸附性能。结果表明：β-AlaD314最佳适宜的改性条件为β-丙氨酸用量2g，反应温度60℃，反应时间8h；在25℃，pH为2的环境下，β-AlaD314对Ga（Ⅲ）的饱和吸附量为321.07mg/g，符合准一级动力学模型；此外，β-AlaD314具有良好的重复使用性能。

关键词：镓吸附 D314树脂 β-丙氨酸改性

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改性双基推进剂机械感度的预测方法

火炸药学报 2024年

作者：刘润青张杰凡刘炫棽武晨书张家瑞王悦颖张云赵凤起裴庆徐司雨曹卫国中北大学环境与安全工程学院湖北航天化学技术研究所航天化学动力技术重点实验室西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室

为了对改性双基推进剂的机械感度进行预测，通过BAM撞击装置和摩擦感度仪对其进行试验，得到了其临界撞击能量E和临界摩擦载荷FS。基于单质炸药氧平衡指数与撞击感度的相关性探究了改性双基推进剂氧平衡指数与机械感度之间的关系，并将... 详细信息

为了对改性双基推进剂的机械感度进行预测，通过BAM撞击装置和摩擦感度仪对其进行试验，得到了其临界撞击能量E和临界摩擦载荷FS。基于单质炸药氧平衡指数与撞击感度的相关性探究了改性双基推进剂氧平衡指数与机械感度之间的关系，并将改性双基推进剂看作硝基含能化合物，选取氧平衡指数、N-NO2、O-NO2、-COOR和苯环作为分子结构描述符，进行多元线性回归建立机械感度预测模型并计算了改性双基推进剂的E和FS，随机选取检验样本对模型进行检验。结果表明，氧平衡指数OB100与E和FS均呈现较好的线性关系，可以对改性双基推进剂的机械感度进行判断。基于分子结构描述符建立的E和FS预测模型具有较高的相关系数，分别为0.963和0.983；同时其检验样本的均方根误差(RMSE)与平均绝对百分误差(MAPE)分别为0.40 J和10.27%与8.33 N和10.83%。

关键词：改性双基推进剂机械感度氧平衡指数描述符线性回归