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内在矿物质对褐煤加氢热解过程中氮迁移的影响

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煤炭科学技术 2024年第5期52卷 335-344页

作者：郑盼盼杜玉杰王永刚林雄超汪心想耿耿左孟迪河南省化工研究所有限责任公司河南郑州450052 河南省科学院质量检验与分析测试研究中心河南郑州450046 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

阐明内在矿物质对褐煤加氢热解过程中氮迁移的影响对建立褐煤梯级利用过程中含氮物质污染控制方法,实现褐煤的清洁高效利用具有十分重要的指导意义。研究采用固定床反应器进行胜利褐煤加氢热解试验,考察0.1~3 MPa下内在矿物质对煤中氮... 详细信息

阐明内在矿物质对褐煤加氢热解过程中氮迁移的影响对建立褐煤梯级利用过程中含氮物质污染控制方法,实现褐煤的清洁高效利用具有十分重要的指导意义。研究采用固定床反应器进行胜利褐煤加氢热解试验,考察0.1~3 MPa下内在矿物质对煤中氮向热解产物NH_(3)、HCN、N_(2)、焦油氮和半焦氮中迁移的影响以及半焦中氮官能团生成的影响。分别采用紫外分光光度计、气相色谱仪和元素分析仪分析气相中的NH_(3)、HCN、N_(2)以及焦油氮和半焦氮,采用X光电子能谱仪(XPS)表征半焦中的氮官能团。结果表明:胜利褐煤加氢热解过程中,内在矿物质催化煤中氮向NH_(3)和N_(2)迁移;内在矿物质对煤中氮向HCN迁移的影响受热解压力影响,压力为0.1 MPa时,内在矿物质明显阻碍煤中氮向HCN迁移,而压力为1~3 MPa时,内在矿物质基本不影响煤中氮向HCN迁移;内在矿物质阻碍煤中氮向半焦氮和焦油氮迁移;这是由于加氢热解过程中,内在矿物质降低煤热解反应的活化能,致使更多的自由基攻击煤中的含氮杂环,使较多的含氮杂环分解转化为了NH_(3)、N_(2)和HCN;热解反应活化能的降低促进了挥发分生成的增加,延长了挥发分从反应器中析出的时间,加强了挥发分的二次反应,进而促使挥发分中HCN和焦油氮发生二次反应生成NH_(3)。半焦中存在的内在矿物质提高了新生半焦的反应性,加速了半焦与吸附在半焦上的H的反应,促进新生半焦二次反应生成NH_(3)和N_(2)。内在矿物质促进热解半焦中吡啶型氮的生成而抑制半焦中季氮的生成。内在矿物质对褐煤加氢热解过程中氮迁移影响的研究结果将为褐煤的清洁高效利用技术的发展提供基础数据和技术支撑。

关键词：褐煤加氢热解氮迁移矿物质氮官能团

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联合收获机轻量级数字孪生系统构建方法研究

农业机械学报 2024年第5期55卷 108-120页

作者：马博文刘孟楠尹彦鑫孟志军张宾张亚伟温昌凯张安琪中国农业大学工学院北京100083 智能农业动力装备全国重点实验室北京100097 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

针对现有农机装备数字孪生系统开发难度大、配置要求高以及资源占用过高的问题,提出基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统构建方法,包含物理、虚拟、数据交互、模型计算以及人机交互等多个子系统的实现方法。基于数字孪生的技术特点... 详细信息

针对现有农机装备数字孪生系统开发难度大、配置要求高以及资源占用过高的问题,提出基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统构建方法,包含物理、虚拟、数据交互、模型计算以及人机交互等多个子系统的实现方法。基于数字孪生的技术特点和联合收获机的作业特性,设计了一种基于JavaScript语言的轻量级数字孪生系统框架。通过采用Solidworks和CMdevelopment kit工具进行数字孪生系统的模型轻量化处理及坐标系整合,实现了在不影响模型精度和功能的前提下,显著降低系统对硬件要求和内存占用量。以雷沃GM100型联合收获机为对象,开发基于轻量级网络的联合收获机数字孪生系统,为联合收获机孪生系统性能分析、实时监控、瞬时计算以及远程操纵提供联合仿真、分析以及验证平台。为验证数字孪生系统性能和功能,开展了孪生系统性能测试及油耗预测实验。实验结果表明,在数据更新频率20 Hz下,响应时间在78 ms以内,内存占用量在331 MB以内;性能测试中,系统在运行状态下CPU和GPU的平均占用率分别为17%和30%;即使在高强度操作下,系统帧率仍可保持在75.6 f/s;在正常作业下油耗预测模型平均误差为0.34 L/h,平均相对误差仅为2.51%。本系统提供了一种低成本、高效率的数字孪生轻量化构建方案。

关键词：联合收获机数字孪生轻量级运动逻辑建模齐次矩阵

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液相色谱串联质谱在地下水新污染物分析中的应用

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地质论评 2024年第S1期70卷 227-228页

作者：王晨黄毅饶竹杨志鹏潘萌贾静朱帅国家地质实验测试中心北京100037 自然资源部生态地球化学重点实验室北京100037 北京理工大学北京100081

地下水是重要的战略资源,随着经济高速发展和城市化、城镇化加速,大量工业废弃物、城市生活垃圾、农药化肥排入环境(殷秀兰等,2021),这些污染物通过大气、降雨、淋滤等途径污染地表水、地下水(颜翠翠等,2023)。尤其是一些迁移性较大的组... 详细信息

地下水是重要的战略资源,随着经济高速发展和城市化、城镇化加速,大量工业废弃物、城市生活垃圾、农药化肥排入环境(殷秀兰等,2021),这些污染物通过大气、降雨、淋滤等途径污染地表水、地下水(颜翠翠等,2023)。尤其是一些迁移性较大的组分,更容易污染地表水、地下水,部分有机污染物已经被证明具有致癌、致畸和致突变的作用(Guruge et al.,2019)。笔者等主要从样品前处理、有机物高通量快速分析等方面介绍水中新污染物分析及应用。

关键词：新污染物液相色谱串联质谱地下水

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便携式分压力质谱计校准装置的性能测试研究

真空科学与技术学报 2024年第4期44卷 306-311页

作者：姚雪琦董云宁闫睿陈俊儒丁双康朋伟卢耀文北京市真空计量检测工程技术研究中心北京100029 北京东方计量测试研究所北京100029

文章对新研制的便携式分压力质谱计校准装置的部分性能进行了测试。采用参考电离真空计测量了装置的极限真空度;对于流导值在10^(-2) m^(3)/s的圆孔型抽气流导元件,通过精确测量其直径和厚度的尺寸,采用公式计算得到分子流条件下的流导... 详细信息

文章对新研制的便携式分压力质谱计校准装置的部分性能进行了测试。采用参考电离真空计测量了装置的极限真空度;对于流导值在10^(-2) m^(3)/s的圆孔型抽气流导元件,通过精确测量其直径和厚度的尺寸,采用公式计算得到分子流条件下的流导值;对于孔径在微米量级的进气流导元件,采用定容衰减压力的方法通过实验测量确定其流导值;采用同一真空计分别测量抽气流导元件两端的气体压力获得返流比。测试研究结果表明:装置的极限真空度为4.8×10^(-7) Pa,抽气流导元件对N2的流导值为1.37×10^(-2) m^(3)/s,对N_(2)的返流比为0.193,两个进气流导元件对N_(2)的流导值分别为3.81×10^(-6) m^(3)/s、4.50×10^(-8) m^(3)/s,综合分析可得装置对N_(2)的校准范围为(4×10^(-1)~5×10^(-6))Pa。

关键词：校准装置分压力性能测试质谱计便携式

不同施氮措施对麦玉轮作系统N_(2)O排放的影响

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环境科学 2024年第10期45卷 6148-6156页

作者：蔡连凤王学霞王甲辰曹兵魏丹梁丽娜东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 北京市缓控释肥料工程技术研究中心北京100097

为探究华北麦玉轮作系统农田土壤N_(2)O排放对不同施氮措施的响应及影响因素,采用常规静态箱-气相色谱法,分析了:不施肥(CK)、常规施氮(尿素,追肥一次,U1)、优化施氮(减氮20%,追肥一次,U2)、控释掺混肥一次性施肥(50%尿素+控释尿素50%,... 详细信息

为探究华北麦玉轮作系统农田土壤N_(2)O排放对不同施氮措施的响应及影响因素,采用常规静态箱-气相色谱法,分析了:不施肥(CK)、常规施氮(尿素,追肥一次,U1)、优化施氮(减氮20%,追肥一次,U2)、控释掺混肥一次性施肥(50%尿素+控释尿素50%,减氮20%,SRU1)、控释氮肥一次性施肥(减氮20%,SRU2)和抑制剂型控释氮肥一次性施肥(减氮20%,ISRU)这6个处理下,N_(2)O排放通量及土壤理化性质的差异.结果表明,麦玉轮作期间土壤N_(2)O排放通量呈动态变化,CK、U1和U2处理玉米季N_(2)O排放峰出现在基肥后4~7 d,追肥后6~10 d,小麦季排放峰出现在基肥后4~8 d,追肥后6~9 d;玉米季和小麦季SRU1、SRU2和ISRU排放峰分别出现在基肥后10~21 d和12~20 d,控释氮肥的施用显著降低N_(2)O排放峰值和频次.与U1相比,玉米季U2、SRU1、SRU2和ISRU处理N_(2)O排放通量分别显著降低了8.5%、20.0%、33.8%和43.6%,且玉米季N_(2)O排放通量高于小麦季,占整个轮作周期的58.1%~65.1%.与U1相比,U2、SRU1处理产量分别降低了5.9%和1.9%,SRU2和ISRU处理产量分别增加了1.7%和7.0%.玉米季,与U1相比,ISRU产值增加了14.6%,环境效益为581元,净经济效益提高得最多达18.6%,而小麦季产值和净经济效益出现下降的现象,由此抑制剂控释氮肥一次性施入更适用于玉米季.N_(2)O排放通量与土壤性质理化指标相关性分析发现,N_(2)O与湿度、铵态氮、硝态氮以及微生物量碳、氮呈显著正相关关系.由此,抑制剂型控释氮肥一次性施肥在减少劳动力投入与降低环境效益方面起到积极作用,可为华北地区玉米种植提供有效的氮肥管理方式.

关键词：华北平原麦玉轮作 N_(2)O排放控释氮肥产量

GH4169合金中富铌相的定量统计分布表征方法研究及应用

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冶金分析 2024年第4期44卷 1-8页

作者：宋妍王蓬杨植岗周晴晴李冬玲鲍磊钢铁研究总院有限公司北京100081 金属材料表征北京市重点实验室北京100081 钢研纳克检测技术股份有限公司北京100081

GH4169合金中加入了大量的铌元素来提高其高温强度,在其制备过程中不可避免产生铌偏析,并导致较多富铌相的产生,这些富铌相的形貌、数量、尺寸及其分布均会对材料的力学性能产生直接影响,因此有必要对富铌相进行原位定量统计分布表征。... 详细信息

GH4169合金中加入了大量的铌元素来提高其高温强度,在其制备过程中不可避免产生铌偏析,并导致较多富铌相的产生,这些富铌相的形貌、数量、尺寸及其分布均会对材料的力学性能产生直接影响,因此有必要对富铌相进行原位定量统计分布表征。本文基于扫描电子显微镜(SEM)多视场自动采集和能谱高效分析技术,建立了GH4169合金大尺寸范围内全域微米级富铌相的定量统计分布表征方法,通过对扫描电子显微镜亮度、对比度进行设置,能谱计数采集时间的优化,实现了富铌相颗粒与基体组织图像的良好分割和微米级富铌相的可靠检出,获得了测试区域内全域富铌相的位置、形貌、尺寸、数量等信息,并绘制了富铌相二维分布图和尺寸频度分布图谱。将方法应用于GH4169合金棒材横截面不同区域富铌相的定量统计分布表征,探讨了棒材中心到边缘富铌相数量、尺寸分布的演变规律。富铌相数量呈中心、边缘少,r/2(r为半径)处多的趋势;富铌相中心平均尺寸最大,r/2与边缘富铌相平均尺寸较为接近,较中心处有减小趋势。对后续改进工艺,降低富铌相的尺寸提供了参考。

关键词：富铌相扫描电子显微镜(SEM) 能谱(EDS) 定量统计分布 GH4169合金尺寸数量

加压流体萃取-气质联用-内标法测定土壤中24种苯胺类和联苯胺类化合物

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分析试验室 2022年第8期41卷 940-946页

作者：杨明付海美邵鹏北京市理化分析测试中心北京100089

建立了加压流体萃取-气质联用-内标法同时测定土壤中24种苯胺类和联苯胺类化合物的分析方法。样品经过加压流体萃取,利用固相萃取柱净化,通过配备DB-5MS毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25μm)的气相色谱-质谱仪分离,离子监测(SIM)模式的条件... 详细信息

建立了加压流体萃取-气质联用-内标法同时测定土壤中24种苯胺类和联苯胺类化合物的分析方法。样品经过加压流体萃取,利用固相萃取柱净化,通过配备DB-5MS毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25μm)的气相色谱-质谱仪分离,离子监测(SIM)模式的条件下,采用内标法定量。24种苯胺类和联苯胺类化合物在0.5~10μg/mL范围内线性良好,相关系数均大于0.995;检出限为0.6~7.6μg/kg,定量限为2.4~30.4μg/kg。选取土壤样品,分别在3个加标水平下验证方法的准确度和精密度,24种苯胺类和联苯胺类化合物的平均回收率为51.6%~119.5%,相对标准偏差为0.3%~4.9%。该方法适用于土壤中苯胺类和联苯胺类化合物的检测。

关键词：加压流体萃取苯胺类和联苯胺类化合物内标法气质联用

云南安宁磷矿区水系沉积物磷赋存形态及分布特征

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岩矿测试 2024年第1期43卷 177-188页

作者：刘崴胡俊栋范晨子刘永兵赵文博刘成海国家地质实验测试中心北京100037 中国地质调查局微区与元素形态重点实验室北京100037 自然资源部国土整治中心北京100035

磷污染是水污染的重要组成部分,因其可造成水体富营养化、水质下降,从而引起人们的广泛关注。研究沉积物中不同磷赋存形态及其分布特征有助于了解沉积物中磷的行为特征及迁移能力,从而为水体富营养化防治提供支撑。磷矿的开采、冶炼对... 详细信息

磷污染是水污染的重要组成部分,因其可造成水体富营养化、水质下降,从而引起人们的广泛关注。研究沉积物中不同磷赋存形态及其分布特征有助于了解沉积物中磷的行为特征及迁移能力,从而为水体富营养化防治提供支撑。磷矿的开采、冶炼对矿区内水资源环境可能产生严重影响,本文以安宁磷矿区内河流、水库为研究区域,分析了不同水系沉积物磷元素赋存形态及分布特征,并对其生态风险进行评估。采用X射线荧光光谱法测定研究区水系沉积物总磷(TP)含量,并基于顺序提取及Hupfer改进的磷形态分析方法,将研究区各水系沉积物中磷分为弱吸附态磷(NH4Cl-P)、可还原态磷(BD-P)、金属氧化物结合态磷(NaOH-P)、钙结合态磷(Ca-P)、残渣态磷(Res-P)等5种形态,采用单因子污染指数法对其进行生态风险评估。结果表明:研究区水系沉积物样品中TP含量范围为567.6~48115.5mg/kg,NH4Cl-P含量范围为0.07~115.2mg/kg,BD-P含量范围为8.84~802.5mg/kg,NaOH-P含量范围为21.3~3129.5mg/kg,Ca-P含量范围为12~45098mg/kg,Res-P含量范围为28.5~515.4mg/kg。研究区各水系沉积物样品磷形态具有相似的分布特征,即磷主要以Ca-P和NaOH-P形态存在,其他磷形态的相对含量大小顺序为NH4Cl-P

关键词：磷形态沉积物分布特征安宁磷矿区 X射线荧光光谱法顺序提取法

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光催化涂层净化气态有机物能力评价系统

表面技术 2017年第4期46卷 58-63页

作者：王欣欣亓学奎杨华刘辛初曲晶明北京市理化分析测试中心北京100089

目的验证设计改进的光催化涂层净化气态有机物能力评价系统,使所设计的光催化评价系统可以准确地表征光催化涂层对如文章中所述0.25μL/L体积浓度级别的微量苯气体的降解情况。方法首次采用PID光离子化检测器在线监测污染物降解效率,并... 详细信息

目的验证设计改进的光催化涂层净化气态有机物能力评价系统,使所设计的光催化评价系统可以准确地表征光催化涂层对如文章中所述0.25μL/L体积浓度级别的微量苯气体的降解情况。方法首次采用PID光离子化检测器在线监测污染物降解效率,并进行了适当的材料及工艺上的改进。实验以两种TiO_2光触媒涂层样品为对象,以苯作为污染物,进行了一系列性能表征实验。结果评价系统性能良好,可以准确地反应出在5~20 W/m^2可见光辐照下,两种不同光触媒涂层样品的光催化效率分别为11.7%~57.3%以及13.4%~67.4%。在实验考察的体积浓度范围0.05~0.4μL/L内,污染物浓度的变化对降解效率影响不大,而随着污染气体流速从30 m L/min增加至90 m L/min,两种涂层对污染物的降解效率变差,分别从43.6%降低到25.9%以及从52.9%降低到29.9%。结论研究设计的光催化涂层评价系统精密准确稳定,其较高的检出限能够很好地满足光催化材料对痕量气态有机污染物降解情况表征的需要,可广泛用于光催化领域气-固两相反应的科学研究及产品评价。

关键词： TiO2光催化在线光离子化检测器气态有机物空气净化