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高活性方形氧化铅与可视化电解槽协同促进电催化臭氧生产

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 80-95页

作者：刘佳王式彬蔡锦福武立振刘云贺佳辉许在祥彭小革钟兴安亮王建国浙江工业大学化工学院工业催化研究所绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310032 香港理工大学机械工程系中国香港九龙

臭氧是一种环境友好型氧化剂,可直接用于消毒、杀菌和废水处理,对于维护和促进公共卫生安全至关重要.由于臭氧容易分解,不利于储存,因此需要现制即用.目前臭氧生成技术主要包括:电晕放电法和电催化臭氧生产(EOP)技术.相较于电晕放电法,... 详细信息

臭氧是一种环境友好型氧化剂,可直接用于消毒、杀菌和废水处理,对于维护和促进公共卫生安全至关重要.由于臭氧容易分解,不利于储存,因此需要现制即用.目前臭氧生成技术主要包括:电晕放电法和电催化臭氧生产(EOP)技术.相较于电晕放电法,EOP是一种本质安全的臭氧生产技术.然而,该工艺相较于电晕放电技术电能消耗量大,为了使其更具商业可行性,有必要开发高活性且低成本的电催化剂.此外,合理的电解槽设计对于实现高效EOP过程也至关重要.然而,目前研究主要集中在提高EOP催化剂活性方面,对电解槽的结构设计优化的关注较少.本文通过开发高效电催化剂进而将其应用于结构优化后的电解槽中,实现了更加高效的EOP过程.本文采用水热方法成功制备了一种具有较高EOP活性的方形氧化铅(PbO_(x)-CTAB-120)电催化剂.在标准三电极测试系统中,电流密度为50 mA cm^(-2)的测试条件下,法拉第效率(FE)可达20.7%,与商用β-PbO_(2)(17.1%)相比提高了21.1%.此外,设计了具有平行流场的可视化EOP电解槽,该可视化电解槽在传质和传热方面具有明显优势,有利于实现更加高效的EOP过程.将催化剂PbO_(x)-CTAB-120组装至可视化电解槽中,在1.0 A cm^(-2)的测试电流密度下,电解液为超纯水,该体系气态臭氧产量可以达到588 mg h^(-1)g^(-1)catalyst,比能量消耗(PEOP)为56 Wh g^(-1)gaseous ozone.体系臭氧产量约为商用β-PbO_(2)在传统电解槽中产量的2倍,并且PEOP降低率超过62%.原位18O同位素标记差分电化学质谱和密度泛函理论计算结果表明,PbO_(x)-CTAB-120电催化剂在EOP过程中遵循晶格氧机理路径,晶格氧迁移产生的氧空位能有效稳定OOH^(*)和O_(2)^(*)反应中间体,因此有利于催化剂在EOP过程中保持较好的反应活性和稳定性.同时,还利用先进的高速摄像可视化工具和计算流体力学(CFD)仿真模拟研究了平行流场EOP电解槽的运行过程和高效传质传热的原理.CFD模拟结果表明,与传统流场模型相比,平行流场对应的出口气泡停留时间更长,说明平行流场更有利于产物气泡从出口逸出,即气泡容易快速扩散,与实验结果一致.因此,PbO_(x)-CTAB-120电催化剂与新型可视化电解槽相结合,有助于在超纯水中实现较好的气态臭氧产率和较低比能耗.此外,二者的结合充分发挥了电催化剂的EOP活性和电解槽的传质特性所带来的优势,实现了反应性和传输性的协同增强,从而极大促进了原位有机污染物降解效率.综上所述,本文在制备高效阳极催化剂的基础上,同时利用优化电解槽结构实现了提升臭氧产率和降低过程能耗,为高活性电催化剂与优化的电解槽耦合以实现高效EOP过程及其有效应用提供参考.

关键词： PbOx-CTAB-120 可视化电解槽电催化臭氧生产计算流体力学模拟原位降解

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基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 184-193页

作者：吴松党文波史晓军李文健袁淑霞樊玉光西安交通大学机械工程学院浙江金锅锅炉有限公司西安石油大学机械工程学院

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动... 详细信息

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。

关键词：城市固体废物(MSW) 气化熔融全流程模拟节点参数熔融炉

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工程总承包项目全过程投资管控的集成咨询研究

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项目管理技术 2024年第2期22卷 30-37页

作者：汤建东王瑶宁延严玲香港城市大学中国香港999077 上海蛮啾网络科技有限公司上海200233 天津理工大学管理学院天津300384 南京大学工程管理学院江苏南京210008

工程总承包项目运作方式的变化使业主管控重心前移,增大了投资管控的难度。然而,咨询方现有投资管控思路未能结合工程总承包项目投资管控的业务特点和难题,过度强调技术层面集成咨询工具的使用。因此,从业主需求的不确定性出发,基于工... 详细信息

工程总承包项目运作方式的变化使业主管控重心前移,增大了投资管控的难度。然而,咨询方现有投资管控思路未能结合工程总承包项目投资管控的业务特点和难题,过度强调技术层面集成咨询工具的使用。因此,从业主需求的不确定性出发,基于工程总承包模式的运作特点,构建投资管控集成咨询模型,并通过项目前期策划、咨询业务融合重组及数字化平台构建,探究保障工程总承包项目全过程投资管控的集成咨询路径,为工程总承包项目的集成管理提供参考。

关键词：工程总承包项目全过程投资管控集成咨询服务

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竖井全断面掘进机异型刀盘的滚刀布局研究

西南交通大学学报 2024年

作者：黄鸿颖管会生母国旺罗毅谢元西南交通大学机械工程学院德阳城市轨道交通职业学院

为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题，基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律，通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案。首先，分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维... 详细信息

为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题，基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律，通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案。首先，分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维离散元模型；然后，研究不同布刀间距的凹陷区域处滚刀组协同破岩效果，揭示锥面处滚刀刀间距及安装倾角对岩石破碎情况、滚刀载荷和破岩效率的影响规律，以破岩比能为指标得到合理的锥面处滚刀刀间距和安装倾角；最后，分析确定星型布局方式是适合异型刀盘上滚刀的布局方式，并利用粒子群算法优化滚刀布局方案。研究结果表明：千枚岩地层中凹陷区域处应该缩小滚刀组的布刀间距；锥面处异型刀盘的滚刀采用垂直锥面安装方式时，岩石破碎效率更高；滚刀布局优化后的异型刀盘径向载荷减小24.07%，刀盘合力矩减少40.83%。研究成果可为竖井工程中异型刀盘的滚刀布局提供参考。

关键词：竖井全断面掘进机异型刀盘离散元法比能滚刀布局

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融合语义信息的激光惯性SLAM方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：张传伟赵瑞祺西安科技大学机械工程学院

针对单一传感器面对大规模城市场景下定位建图任务表现不佳，且环境中的动态物体会影响定位精度与地图构建，本文提出一种包含语义分割和激光惯性里程计的语义SLAM方法——SLI＿SLAM。首先图像语义分割模型采用改进的轻量级语义分割网络... 详细信息

针对单一传感器面对大规模城市场景下定位建图任务表现不佳，且环境中的动态物体会影响定位精度与地图构建，本文提出一种包含语义分割和激光惯性里程计的语义SLAM方法——SLI＿SLAM。首先图像语义分割模型采用改进的轻量级语义分割网络D3p-S完成图像语义分割，并通过传感器间的时空同步，实现点云语义分割，同时设计一种基于面元模型的几何空间一致性对动态障碍物检测与剔除；其次利用IMU预积分消除激光雷达产生运动畸变，采用点云地面分割和点云去噪的方法降低计算复杂度；最后采用因子图优化运动轨迹，实现无人车在城市道路环境下快速准确的定位与三维语义地图的构建。实验结果表明，本文所提出SLI＿SLAM方法在高动态的城市道路场景下，与经典的激光SLAM算法LIO＿SAM相比，绝对轨迹误差的均方根误差（RMSE）提升了30.33%。

关键词：语义SLAM 多传感器融合语义分割动态物体检测与剔除

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一种高精度的非侵入式脑组织氧监测系统

现代仪器与医疗 2024年第02期30卷 34-41页

作者：徐成喜郭新茹向婷晨腾医疗设备(上海)有限公司苏州健通医疗科技有限公司香港城市大学生物医学工程系

目的本研究旨在介绍一种集成功能性近红外光谱(functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS)与USB接口的非侵入式脑组织氧监测系统，提升监测实时性和操作便利性。方法本研究利用改良的比尔-朗伯特定律(Modified Beer-Lambert Law,... 详细信息

目的本研究旨在介绍一种集成功能性近红外光谱(functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS)与USB接口的非侵入式脑组织氧监测系统，提升监测实时性和操作便利性。方法本研究利用改良的比尔-朗伯特定律(Modified Beer-Lambert Law, MBLL)测定头皮下组织氧合变化，采用硅光电倍增器(Silicon Photomultipliers, SiPM)作为探测器，通过整合fNIRS和便携的USB接口，开发一款轻便、易于使用且成本效益高的脑血氧监测设备。本研究通过一系列详尽的试验验证脑组织氧检测系统的准确性、稳定性、可靠性、易用性和实用性。结果系统在与商业产品NeurOs Cerebral Oximetry比较中显示出±10%的准确性范围内。重复性测试表现出0.42%到3.93%的复现性误差，并在8h连续监测中表现稳定。结论本系统的精确性和稳定性为脑组织氧合水平的实时监测提供了可靠工具。未来研究将探索系统的小型化、可穿戴化以及人工智能技术集成。

关键词：脑组织氧测量 USB接口功能性近红外光谱技术非侵入式监测脑血氧参数

GaAs解理加工的划片过程仿真分析及工艺研究

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中国机械工程 2024年

作者：张庆正姜晨高睿蒋金鑫上海理工大学机械工程学院香港理工大学工业及系统工程系超精密加工技术国家重点实验室

为有效提高GaAs基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量，开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验。建立GaAs划片过程的有限元仿真模型，根据不同划片工艺，研究划片载荷及应力分布情况；开展解理工艺验证实验，分析解理面... 详细信息

为有效提高GaAs基半导体激光芯片巴条谐振腔面解理加工质量，开展了一种新型点划方式的划片仿真分析及工艺实验。建立GaAs划片过程的有限元仿真模型，根据不同划片工艺，研究划片载荷及应力分布情况；开展解理工艺验证实验，分析解理面形貌特征，对划片工艺进行验证。研究结果表面，优化后的工艺方法，即由内向外点划片，可有效降低划片过程材料表面损伤程度，减小脆性断裂现象，实验结果与仿真结果具有较高的一致性，获得了无损伤、光滑的解理面。研究对提高GaAs基半导体激光芯片巴条谐振腔面质量具有指导意义，并为解理加工过程的优化提供了参考。

关键词：半导体激光器谐振腔面解理加工砷化镓有限元分析

基于柔性空芯光纤的NO与NO中红外吸收光谱检测

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激光与光电子学进展 2024年

作者：温大新高丽梅段锟吉雍彬石艺尉任伟香港中文大学机械与自动化工程学系复旦大学信息科学与工程学院

本文报道了一种基于柔性空芯光纤和量子级联激光器(QCL)的中红外吸收光谱技术，可同时检测一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)气体。QCL在间歇连续波(i CW)模式下运行，结合柔性空芯光纤具有小型化传感器的潜力。分别选择1929.03 cm-1和1599.9... 详细信息

本文报道了一种基于柔性空芯光纤和量子级联激光器(QCL)的中红外吸收光谱技术，可同时检测一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)气体。QCL在间歇连续波(i CW)模式下运行，结合柔性空芯光纤具有小型化传感器的潜力。分别选择1929.03 cm-1和1599.91 cm-1的吸收线用于NO和NO2检测，两束激光同时耦合到内径为530μm的100 cm长的柔性空芯光纤中。直接吸收光谱(DAS)首先用于展示双气体检测，QCL以i CW模式运行并结合时分复用(TDM)技术；采用一次谐波归一化的波长调制光谱(WMS)来消除非气体吸收带来的信号强度变化的影响，并研究了气体传感器的性能。对于浓度为50 ppm的NO与15 ppm NO2，检测精度分别评估为5.2%和4.1%。当积分时间为60 s时NO的检测限为39 ppb，积分时间为50s时NO+2的检测限为9.2 ppb。

关键词：激光吸收光谱柔性空芯光纤间歇连续波一氧化氮二氧化氮

双循环背景下城市群的空间重构与规划应对——基于新国家空间理论

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城市规划 2024年第8期48卷 16-24+66页

作者：鲁亚楠施德浩张衔春许顺才刘斌岳文泽浙江大学公共管理学院土地管理系香港中文大学地理与资源管理系中国城市规划设计研究院

基于新国家空间理论，构建了“资本循环-空间建构-规划应对”的分析框架，审视由“外循环”向“双循环”转变过程中城市群的空间重构需求，提出相应的规划编制策略。研究发现：双循环新发展格局下，中国城市群在全球、国家和区域尺度均... 详细信息

基于新国家空间理论，构建了“资本循环-空间建构-规划应对”的分析框架，审视由“外循环”向“双循环”转变过程中城市群的空间重构需求，提出相应的规划编制策略。研究发现：双循环新发展格局下，中国城市群在全球、国家和区域尺度均面临多重挑战。现阶段中国19个国家级城市群在经济循环中需担任不同的角色：成熟型城市群参与外循环，发展型城市群驱动内循环，培育型城市群组织微循环。为实现城市群空间重构，3种类型的城市群需有不同的国家空间工程构建逻辑和规划传导原则，以及国家空间策略部署途径和规划编制重点。本文的研究结果填补了空间规划服务于国家新发展格局的理论空白，从城市群角度为双循环战略提供重要理论和规划支撑。

关键词：双循环城市群空间重构新国家空间空间规划