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  • [学位] 硫化锂正极材料的制备及电化学性能
    为了适应未来社会对经济、环保、高效的能源体系要求,研究开发新型绿色能量存储材料及器件,已成为各国科学家们关注的重点。锂硫电池因具有理论能量密度高(2674 Wh·kg-1和2697Wh·L-1)、成本便宜、环境友好等优势,成为最具发展前景的下一代能源存储体系之一。但是正极材料的电绝缘特性、充放电过程中多硫化物的穿梭效应、体积应变以及负极材料锂易生成枝晶等问题,导致锂硫电池的循环稳定性和安全性能较差,严重制约了其产业化进程。硫化锂是硫放电后的终产物,因其本身含有锂源,可以采用非锂负极与其匹配制备全电池,从而提高电池安全性。然而,硫化锂正极材料同样存在导电性差和多硫化物溶解穿梭的问题,本文设计并制备了碳包覆Li2S@C复合正极材料,并采用纳米化策略来进一步改善 Li2S正极材料导电性能,使得正极材料的电化学性能得到了大幅改善。主要研究工作如下: (1)以PVP为碳源,利用Li2S和PVP在四氢呋喃溶剂中溶解度的差异,通过调控温度蒸发溶剂,使Li2S和PVP先后析出,之后通过高温退火的方法将PVP分解碳化,得到碳包覆的Li2S复合正极材料。该复合材料表现了较好的电化学性能,在0.2C充放电时,首次放电容量为865.4mAh·g-1,100次循环之后,其容量衰退至593.1mAh·g-1,库伦效率降至93%。 (2)以纳米级聚苯乙烯(PS)微球为形核剂,利用溶液蒸发和化学气相沉积(CVD)相结合的方法制备纳米尺度核壳结构的复合正极材料。因为PS球在高温下会裂解,所以制备得到的复合材料壳层内部有一定空间余量,可以缓解体积效应。复合正极材料表面CVD沉积的碳壳层一方面提高了活性物质Li2S的导电性,另一方面作为阻挡层,可以有效地将充放电过程中产生的多硫化物限制在壳层内部,抑制多硫化物的穿梭效应,提高活性物质的利用率,从而提高材料的循环性能。而纳米化的结构设计有效缩短了锂离子在正极材料中的扩散距离,从而使得整个正极材料的离子和电子传输速度得到提高,继而改善正极材料的倍率性能。在0.2C充放电时,首次放电容量为1121.9mAh·g-1,100次循环之后,其可逆容量仍可保持为804.2mAh·g-1,容量保持率为71.7%,库伦效率维持在96%以上。在1C和2C的高测试电流下,其容量仍可以达到760.7mAh·g-1和682.9mAh·g-1。 (3)以纳米导电炭黑颗粒为形核剂,利用溶液蒸发和CVD相结合的方法合成类似鸡蛋结构的复合正极材料nano-Li2S@C,其中纳米导电炭黑为蛋黄,Li2S为蛋白,表面包覆层为蛋壳。在纳米化设计和碳包覆协同作用下,电极显示了良好的循环和倍率性能。在0.2C充放电时,首次放电容量为1083.5mAh·g-1,100次循环之后,其可逆容量仍可保持为893.6mAh·g-1,容量保持率为82.5%,库伦效率维持在96%以上。在1C和2C的高测试电流下,其容量仍可以达到763.5mAh·g-1和625.8mAh·g-1。
  • [学位] 抗渗氢剂对模拟深海环境下10CrSiNiCu钢氢损伤行为的影响
    由于低合金高强钢比强度高,焊接性能优异,因此成为海洋结构、船舶等行业的常用材料。例如,国内许多潜艇、船舶都使用低合金高强钢10CrSiNiCu船体材料。然而,高强钢由于其位错密度大,基体缺陷多,使半径较小的氢原子容易进入金属基体,具有较高的氢脆敏感性,使材料塑性下降,发生脆断。 随着浅海资源的日渐减少,深海资源得到越来越多的关注,而相较于浅海,深海是一种更为苛刻的腐蚀环境。除此,海洋军事如潜艇对材料的耐蚀性能和力学性能要求日益提高,低合金高强钢的使用由于其氢脆敏感性而受到限制。然而,目前对于深海环境下金属氢损伤行为的研究寥寥无几,深海环境与抑制氢损伤方法的复合作用对于金属氢损伤行为的影响更是未见报导。因此,对于深海环境与抗渗氢剂X的复合作用对于氢损伤行为的影响研究就显得十分有意义。 本文通过Devnathan-Stachurski双电解池渗氢实验、拉伸断裂试验、腐蚀失重实验、电化学阻抗谱测试、动电位极化测试以及微观形貌观察等方法,对不同静水压力与抗渗氢剂X的复合作用对高强钢10CrSiNiCu氢损伤行为的影响、不同浓度抗渗氢剂X与静水压力的复合作用对高强钢10CrSiNiCu氢损伤行为的影响以及预载应力状态下,不同静水压力与抗渗氢剂X的复合作用对氢损伤行为的影响进行了研究,并研究了其作用机理。发现: 随着静水压力的提高,高强钢10CrSiNiCu的氢损伤程度和腐蚀速度先降低后升高,在70atm静水压力下达到最小值;抗渗氢剂X的添加,可以使高强钢10CrSiNiCu的氢损伤程度和腐蚀速度进一步降低。这是由于(1)静水压力将表面氢原子和氢气分子固定在活性位点,阻碍后续氢离子占据,阻碍后续反应发生,从而抑制了氢损伤程度和腐蚀速度;但当静水压力达到90atm后,被固定在活性位点的表面氢原子只有通过进入金属基体的途径离开金属表面,因此,加剧了氢损伤程度和腐蚀程度。(2)抗渗氢剂X占据活性位点,在静水压力下,可以将抗渗氢剂X固定在活性位点,阻碍电化学反应的发生;同时,抗渗氢剂X可以促进表面氢原子复合-脱附,降低表面氢原子浓度,从而降低氢损伤程度。(3)在静水压力≤80atm时,静水压力和抗渗氢剂X的复合作用,可以增强抑制氢损伤行为;但当静水压力达到90atm后,静水压力起主导作用,同时,静水压力抑制了表面氢原子的复合-脱附,从而静水压力和抗渗氢剂X的复合作用无法抑制渗氢。 在静水压力下,抗渗氢剂X的添加可以有效地抑制氢损伤行为。但是,存在一个极值浓度,使抗渗氢剂X抑制氢损伤行为最为明显。这是由于在该浓度下,抗渗氢剂X表面覆盖效应和促进表面氢原子复合-脱附的复合作用,降低表面氢原子浓度最为明显。 在预载应力状态下,不同静水压力与抗渗氢剂X的复合作用对于高强钢10CrSiNiCu渗氢行为和腐蚀速度的影响与未预载应力状态下相同,但抑制效果减弱,且无法抑制高强钢10CrSiNiCu的氢损伤行为。这是由于预载应力增强了表面氢原子的吸附,增加了氢原子的渗透量,且高强钢10CrSiNiCu的塑性损失存在一个极值,预载应力的存在,使高强钢10CrSiNiCu氢损伤引起的塑性损失达到了极值以下,因此,静水压力和抗渗氢剂X的复合作用无法抑制高强钢10CrSiNiCu的氢损伤。
  • [学位] 环境质量与社会经济协调发展关系分析——以西安市和咸阳市为例
    环境与经济的协调发展是城市可持续发展的关键。随着陕西省各个城市经济发展、城市化和工业化不断加速,以及近十几年来人口的增多和对资源的不合理利用,由此给城市的健康发展带来了一系列的环境和经济问题。西安市和咸阳市作为陕西省主要城市,尤其是西咸一体化发展战略的实施,其环境质量随着经济的高速发展而出现下降,由此也增大了当地的环境风险。因此研究西安市和咸阳市环境与经济发展关系,对两市经济发展及西咸一体化战略实施有重要的指导意义。 本文运用理论与实证相结合的方法,分析了西安市和咸阳市1997-2015年期间的环境与经济发展现状;并对西安市和咸阳市的环境指标因子与经济指标因子进行拟合,运用TOPSIS法评价模型研究两个城市环境与经济的协调关系,对西安市和咸阳市的环境指标与经济指标计算结果进行对比分析,为西咸一体化的发展提供有用的政策建议;最后运用GM(1,1)预测模型预测西安市和咸阳市未来10年环境与经济发展的协调发展关系,促进城市环境与经济的可持续发展。得出以下结论: (1)西安市第三产业增长最快,占产业比重最大,基本保持在50%以上,其次是第二产业。而咸阳市则以第二产业为支柱产业,第二产业比重从1997年的40.6%上升到2015年的59.9%。同时,两个城市的第一产业占比较小。 (2)西安市和咸阳市环境质量三因子中,环境污染因子得分都是处于平稳发展阶段,得分波动幅度小。生态环境因子在两个城市得分平稳上升发展,生态环境质量不断改善。环境治理得分在两个城市整体下降,治理力度较小。 (3)在西安市选取的3个环境污染指标中,工业废气对环境污染的影响程度最高,工业废水次之。且环境治理指标中污水处理率和清运生活垃圾对西安市的环境治理起到重要作用。而咸阳市的环境污染指标中,工业废气对环境污染最严重,其中工业废气中所包含的SO2污染程度次之。 (4)西安市和咸阳市环境质量综合指数与经济发展指标指数(经济总量、经济质量)拟合结果都为倒U型曲线。西安市环境质量综合指数与经济发展因子指标指数(经济结构)拟合效果不显著,其中西安市第二产业结构和西安市居民消费价格指数对西安市环境质量的影响较小。而咸阳市环境质量综合指数与经济发展因子指标(经济结构)拟合效果显著,呈幂函数曲线。 (5)西安市环境与经济协调发展度类型从1997-2007年的濒临失调转变为失调衰退,协调发展度不断变小;2008-2010年出现濒临失调-失调衰退-濒临失调趋势,协调发展度出现减小又增大的变化,协调关系变优;2011-2015年从勉强协调-初级协调上升到中等协调,协调发展状况良好。咸阳市从1997-2004年出现濒临失调-失调衰退-濒临失调;到2005-2010年又转变为失调衰退;2011-2015从勉强协调转变为中等协调发展。综合来说,西安市和咸阳市的环境与经济协调发展状况良好,有向优质协调方向发展的趋势。 (6)西安市和咸阳市环境与经济协调发展度(D)的10年(2016-2025年)预测精度检验等级为合格,预测结果均为初级协调发展-中等协调-良好协调发展,说明未来10年的协调度水平较高。
  • [学位] 经济型袋式除尘器的开发设计
    袋式除尘器是目前公认的高效除尘设备,它能有效的控制工业大气污染物排放。河南中材环保有限公司的LJP系列长袋脉冲袋式除尘器于2008年研发成功,之后得到了广泛应用。LJP系列袋式除尘器虽然在技术上一直保持着行业领先,但除尘器本体的重量和部分结构已不符合现在用户对袋式除尘器经济性的要求。为此,基于LJP系列袋式除尘器技术特点,且钢耗量更低、成本更少的经济型袋式除尘器的设计被提上了日程。 本研究结合LJP系列袋式除尘器和ALSTOM的LKP袋式除尘技术优点来设计新型袋式除尘器,并使用AutoCAD软件绘制生产、安装图纸;设计完成后,使用有限元软件ANSYS对中部箱体和钢支架进行静力学分析;并在设备投入运行后,采集两台除尘器数据,对比经济指标。通过有限元软件ANSYS对中部箱体和钢支架进行静力学分析,其分析结果显示这两部分的结构设计合理可行,经济型袋式除尘器的结构可以定型。从两台除尘器的数据分析可知,和KF0903相比,经济型袋式除尘器的排放浓度≤30mg/Nm3,减少了10mg/Nm3;除尘效率为99.96%,比99.95%略有提高;钢结构总重由436吨降低到280吨,减少了156吨;钢耗比由27.67kg/m2降低到20.69kg/m2,降低约25%;除尘器成本由363.67万元降低到258.91万元,降幅为28.8%。在零部件生产上,经济型袋式除尘器省去了部分辊圆、轧弧、冲孔的工艺,其加工难度有所降低。通过分析对比,经济型袋式除尘器在结构、重量、性能参数、生产成本、加工难易度等方面都优于LJP系列KF0903袋式除尘器。此次经济型袋式除尘器的设计达到了降低钢耗量和成本的预期目的。
  • [学位] 6-姜酚在大鼠肝微粒体中的代谢研究
    研究背景与目的: 6-姜酚是生姜辣味成分姜辣素中的主要成分,具有广泛的生物活性,目前研究证明其在抗氧化和抗肿瘤方面具有很好的效果。前期对6-姜酚大鼠体内药代动力学研究表明:6-酚口服给药后在大鼠体内吸收迅速,主要分布在肝脏、胃肠道组织中,而血药浓度较低,推测其口服给药存在首过效应,而肝脏是药物代谢的主要场所,虽然目前有研究确认了6-姜酚经口服给药后在大鼠尿及粪便中的代谢产物,但6-姜酚经肝脏代谢后的情况、肝脏中药酶对其代谢影响以及其本身对肝药酶有何影响还未见报道。 因此本文拟通过建立大鼠肝微粒体体外孵育体系及其在大鼠肝微粒孵育体系中的HPLC-UV检测方法,研究6-姜酚在肝微粒体中的代谢情况,考察其在体外孵育体系中的酶动力学以及选择性细胞色素P450抑制剂对其代谢的影响;通过建立LC-MS条件考察6-姜酚在大鼠肝微粒中的代谢产物及其代谢途径;通过给予大鼠灌服6-姜酚,考察6-姜酚是否对参与体内药物代谢的主要肝药酶亚型活性有影响。通过上述研究探究6-姜酚在体内的可能代谢途径,肝药酶对其代谢影响以及6-姜酚对CYP450的影响,从而提供6-姜酚代谢实验资料以及与其他药物相互作用的依据,这对临床合理用药具有十分重要的意义,也为6-姜酚的进一步研究及姜的开发利用提供了理论和实验依据。 方法: 1.采用钙沉淀法制备大鼠肝微粒体,Lowry法和一氧化碳还原光谱示差法分别测其蛋白含量和CYP450酶含量;6-姜酚在总体积为200μL孵育体系中于37℃水浴振荡孵育30min,反应体系包含NADPH(1mM),肝微粒体蛋白(1 mg·mL-1),PBS缓冲液(0.1M,PH=7.4),反应结束后150μL乙腈终止反应,加50μL内标,12000g离心10 min,取上清液20μL进样。肝微粒体样品采用KcrosmasiL C18柱(4.6 mm×250 mm,5μm)色谱柱,以甲醇-水(65:35)为流动相,流速1 mL·min-1,检测波长280 nm,进样量20μL,进样时间为20 min,检测温度为室温进行分析测定。 2.以孵育时间、大鼠肝微粒体蛋白浓度和底物浓度为考察对象,固定其中两个孵育条件,观察第三条件对6-姜酚代谢率的影响从而优化了孵育条件;考察了辅助因子NADPH和NADH对6-姜酚代谢的影响;用底物消除法计算了6-姜酚在大鼠肝微粒中的酶促动力学参数(最大速率Vmax、米氏常数Km和清除率CLint)。 3.采用CYP450酶专属性抑制剂:α-萘黄酮(CYP1A)、西米替丁(CYP2C)、奎宁(CYP2D)、噻氯匹定(CYP2B)、4-甲基吡唑(CYP2E)、酮康唑(CYP3A),各抑制剂浓度范围为0-100μmol·L-1,分别加入大鼠肝微粒体中与6-姜酚共同孵育,测定6-姜酚的消除量,以阴性样品中6-姜酚消除量的百分比定量,评价不同抑制剂对6-姜酚代谢的影响。 4.6-姜酚在大鼠肝微粒体中代谢产物的鉴定采用 ACQUITY UPLC BEH C18(2.1×50 mm,1.7μm)色谱柱,柱温30℃。以0.1%甲酸水溶液(A)-乙腈(B)梯度洗脱,洗脱程序如下:0~2 min,95%A;2~12 min;95%~20%A;12~16 min;20%~95%A;16~18 min;95%A。进样量为20μL,流速为0.2 mL·min-1。模式检测为ESI正离子模式,质谱采集范围m/z:100~600。离子源参数:Capillary cone:3000V, Sample cone:30V,Source Temp:100℃,去溶剂化温度:350℃,去溶剂气(N2)体积流量:500 L·h-1,雾化气(N2)体积流量:50 L·h-1,二级质谱碰撞能量为20V。 5.利用聚酰胺柱纯化6-姜酚;雄性SD大鼠60只按体重随机分组6组,每组10只。空白组给予蒸馏水,溶媒组给予花生油2 mL·100g-1,6-姜酚高、中、低剂量组分别给予花生油助溶的6-姜酚200,100,50 mg·kg-1,苯巴比妥钠组给予苯巴比妥钠注射液80 mg·kg-1。空白组、溶媒组以及6-姜酚高、中、低剂量组灌胃给药7天,苯巴比妥钠组腹腔给药5天,给药结束后制备肝微粒体。通过比较实验组与空白组的肝指数、肝微粒体蛋白浓度、CYP450酶含量、CYPb5含量以及红霉素 N-脱甲基酶( Erythromycin N-demethylase, ERD)和氨基比林 N-脱甲基酶( Aminopyrence N-demethylase,ADM)活性,确定6-姜酚对CYP450酶活性的影响。 结果: 1.大鼠肝微粒蛋白浓度为20.66 mg·mL-1,CYP450含量为0.64 nmol·mg-1protein;所建立的HPLC-UV检测方法的回收率为100.6~104.2%,日内和日间精密度RSD为1.6~7.5%,符合生物样品测定要求;6-姜酚在1~100μg·mL-1范围内呈良好的线性关系;6-姜酚在室温以及4℃下放置48h内稳定性符合实验要求。 2.6-姜酚在大鼠肝微粒体中孵育的最佳时间为10 min,肝微粒体蛋白浓度为1.0 mg·mL-1,底物浓度为17.0μM;NADPH和NADH合用时与单独使用NADPH相比,对6-姜酚代谢程度没有明显影响,而单独使用NADH作为辅助因子时6-姜酚未有明显代谢;6-姜酚在大鼠肝微粒体中的表观米氏常数Km和Vmax分别为5.64μmol·L-1、3.13 nmol·min-1·mg-1,CLint为0.55 mL·min-1·mg-1。 3.α-萘黄酮、噻氯匹定、西米替丁、4-甲基吡唑抑制率小于20%,所以它们无抑制作用;奎宁抑制率为20.2%,为中度抑制作用;酮康唑抑制率为65.7%,故为强抑制剂。这表明在大鼠肝微粒体中参与6-姜酚代谢的CYP450酶亚型主要是CYP3A,其次是CYP2D,而CYP1A、2B、2C、2E作用不明显。 4.在大鼠肝微粒体孵育液发现了6-姜酚原型药(M0)以及2个可能代谢产物(M1、M2),经分析发现M1、M2分别为6-姜酚脱水生成的6-姜稀酚以及氧化脱氢产生的脱氢姜酮。 5.通过聚酰胺柱纯化后6-姜酚的纯度大于90%;6-姜酚经口服给药后与空白组比较发现:低、中、高剂量组对肝指数、微粒体蛋白浓度没有影响(P>0.05);能显著降低CYP450酶以及CYPb5含量(P<0.01);低、中、高剂量组均能抑制ADM酶的活性(P<0.01),高剂量组能抑制ERD酶的活性(P<0.01)。 结论: 1.所建立的6-姜酚在大鼠肝微粒体中的HPLC-UV测定法方便快捷,其检测范围、回收率、精密度和稳定性基本符合生物样品分析的要求,可应用于6-姜酚在大鼠肝微粒中的代谢研究,也为6-姜酚在其他生物基质样品的测定提供了参考依据。 2.6-姜酚在大鼠肝微粒体中的代谢是依赖 NADPH进行的;与传统的产物生成法相比较,在选择合适的底物浓度及数据处理方法下,底物消除法是一种可靠、简便测定肝微粒体酶动力学参数的方法,所得到的酶动力学参数为6-姜酚进一步研究提供了重要参数。 3.CYP3A是在大鼠肝微粒体中参与6-姜酚代谢的主要CYP450酶亚型,CYP2D次之,CYP1A、CYP2B、CYP2E、CYP2C没有参与其代谢。 4.6-姜酚在大鼠肝微粒体中可能代谢产物为6-姜稀酚和脱氢姜酮,代谢途径为脱水与氧化脱氢。 5.6-姜酚高、中、低剂量均能降低CYP450总蛋白和CYPb5含量,表明6-姜酚能抑制CYP450酶活性,对CYP450主要酶亚型影响上,6-姜酚高、中、低剂量能抑制ADM酶的活性;6-姜酚高剂量能抑制ERD酶的活性。这预示着6-姜酚或姜制品在临床上与其他药物特别是经CYP3A与CYP2E1代谢的药物合用时,要注意在长期大剂量使用下,可能影响这些药物的代谢。
  • [学位] 酚酞聚芳醚砜复合材料的制备与性能研究
    聚合物/无机复合材料兼具无机粒子的特性与聚合物优异的加工性能,极大地改善了聚合物基体的热性能、机械性能、电性能和气体阻隔性能等,在分离膜、太阳能电池、燃料电池等领域具有广泛的应用前景。酚酞聚芳醚砜(PES-C)是一种特种工程塑料,具有优异的力学性能和热稳定性,广泛应用于航天航空、水处理膜、气体分离膜等领域。但其韧性较差,一定程度上限制了其在一些领域的应用。通过 PES-C与无机粒子复合,制备复合材料,改善其韧性并赋予材料功能性质,有望拓展其应用领域。本工作设计并制备了灌流硅胶微球(PSM)和氧化石墨烯(GO),以此为填料通过溶液共混法制备了一系列 PES-C/无机复合材料,并探讨其性能,为制备功能性水处理膜奠定了材料基础。具体研究内容如下: 以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶技术和模板技术相结合的方法制备了灌流硅胶微球(PSM),然后通过溶液共混法制备了一系列不同 PSM含量的PES-C/PSM复合材料,并利用SEM、氮气脱附-吸附、EDS、DSC、TGA及拉伸测试表征其微观形貌、结构、分散性、热稳定性和力学性能。结果表明PSM球形度好,粒径较均一,介于2~10μm,比表面积为166.47 m2/g,具有丰富的介孔、大孔和灌流孔。而且PES-C分子链可进入到PSM孔道中,避免了PSM在PES-C基体中的团聚,有效改善了聚合物基体的机械性能和热稳定性。随着PSM含量的增加,PES-C/PSM复合材料的拉伸强度和断裂伸长率先增加后减小,热稳定性则一直呈现上升趋势。当PSM含量为0.5%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都达到最大,与纯 PES-C相比,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了18.95%和28.64%。复合材料热稳定性的研究表明,气氛和PSM不会影响PES-C的热降解机理,但复合材料在空气中的高温热稳定性随PSM含量的增加而提高。当PSM含量为1.0%,复合材料的热分解结束温度提高了41.29℃。进一步利用Kissinger法来探讨其热降解动力学发现,复合材料的表观热降解活化能随 PSM含量的增加而增大, PSM含量为0.1%的复合材料的热降解表观活化能较纯PES-C提高了25.23%。 采用改进的Hummers制备了氧化程度较高的氧化石墨烯(GO),并以此为填料,通过二次成型的溶液插层法制备了一系列不同GO含量的PES-C/GO复合材料,利用 SEM、XRD、Raman、DSC、TGA、拉伸测试表征了 GO含量对其机械性能和热性能的影响。研究表明经强氧化剂作用后,GO的石墨结构规整性被破坏,层间距增加,在PES-C基体中的分散性较好,明显改善PES-C的韧性及热性能。其中复合材料的断裂伸长率随 GO含量的增加先增加后减小,最佳GO含量为0.3%,此时PES-C/GO的断裂伸长率为28.81%,与纯PES-C相比,提高了348%。而GO不会改变PES-C的热降解机理,但可增加复合材料在空气中的耐高温性能,其降解结束温度随GO含量的增加而增大,当GO含量为0.5%时,降解结束温度由纯PES-C的611.7℃上升至634.4℃。采用Kissinger法研究PES-C/GO的热降解动力学,结果表明复合材料的热降解表观活化能随着GO的含量增加先增大后减小。当 GO含量为0.1%时,体系活化能最大,为247.70 kJ/mol,提高了17.16%。但随着GO含量的继续增加,活化能逐渐减小。
  • [学位] 基于空间格网过滤的海量遥感数据检索技术研究
    随着高分辨率对地观测技术日新月异的发展,遥感技术在我国环境监测、农林业资源调查、对抗自然灾害、地质矿产、水资源等方面都得到了广泛的应用,遥感监测的数据量也与日俱增,已经呈现出大数据、海量化的发展趋势。 面对日益增加的海量遥感数据的应用需求,如何快速、准确地查找到所需数据正在成为目前遥感数据组织管理研究的问题之一。 尽管国内外在遥感数据的组织、管理、检索等方面的研究取得了一定的成果,但同时也存在着仍需解决的问题。根据监测到的遥感数据快速制作一张图,是遥感技术常见的需求,而一次全覆盖检索正是制作一张图的重要一环。但现在的绝大部分研究关注的基本上都是遥感影像区域覆盖相关的内容,而对遥感影像区域单时相一次全覆盖检索的研究还不多。 针对这一问题,本文提出了一种基于空间格网过滤的海量遥感数据检索技术。此技术分别采用基于空间二次过滤的单时相全覆盖的无云遥感影像检索技术,以及基于空间格网过滤的无云遥感影像检索技术解决一次全覆盖检索问题,并通过对实验结果进行对比与分析,验证了该技术的可行性,以及在筛选符合要求的遥感数据方面具有自动、高效、准确等特点。 本文的主要研究内容有以下几点: 1)研究了五层十五级格网切分模型的概念和切分标准,以及五层十五级格网层次选取策略。 2)研究了根据图像像素值对每景遥感影像对应的快视图进行分析的方法,以及如何动态选择每景影像对应的云阈值。 3)在五层十五级格网模型的基础上,研究了基于空间格网的无云遥感影像数据检索技术,提出基于空间格网过滤的海量遥感数据检索模型,从而达到从无云遥感影像中筛选出单时相全覆盖的遥感影像的目的。 4)针对区域一次单时相全覆盖检索问题,提出了基于空间二次过滤的单时相全覆盖检索模型,该模型能够从海量遥感数据中快速、自动、准确地检索出一次单时相全覆盖遥感数据。 5)通过对上述两种检索模型的原型实现与验证,得出实验结果,并通过对比对结果进行分析,从而说明了该技术的可行性。 本文提出的利用基于空间格网过滤的海量遥感数据检索技术,能快速、自动地实现单时相全覆盖的海量遥感数据检索,为海量遥感数据的检索与应用提供一种全新的检索思路和方法,完善了遥感数据检索的理论,为日后的研究和实践奠定了理论基础。
  • [学位] 生活垃圾焚烧飞灰资源化利用研究
    目前,我国越来越多的城市遭遇垃圾围城的现象。城市生活垃圾的焚烧处置因具有减量化、无害化和资源化等特点和优势,而成为我国垃圾处置的主流方式之一。垃圾焚烧处置过程中会产生大量的飞灰,飞灰因富集重金属和二恶英等毒性污染物,而被中国和世界上很多国家明确规定为危险废弃物。飞灰的处置以填埋为主,然而经过无害化处置的飞灰具备资源化应用的潜力。针对当前飞灰水洗预处理及资源化应用等方面研究不足的问题,本文开展了生活垃圾焚烧飞灰的水洗、飞灰水洗液的处理及制备骨料的实验研究,主要研究内容及结论如下: 1)在飞灰理化特性的基础上,开展了流化床飞灰和炉排炉飞灰水洗的实验研究。结果表明:飞灰中的氯元素大部分以可溶性氯盐的形式存在,如NaCl、KCl、CaCl2,水洗能脱除大部分的氯盐,流化床飞灰经一级水洗脱氯可达77.1%,炉排炉飞灰经一级水洗脱氯可达94.3%。一级水洗的最优条件:流化床飞灰水洗时间30min,水洗液固比为6:1(mL/g);炉排炉飞灰水洗时间30min,水洗液固比为8:1(mL/g)。对于流化床飞灰,二次循环水洗和二次水洗脱氯效果相差不大,但二次循环水洗节水效果显而易见,因此该方式有较好的经济性。此外,飞灰水洗液中氯含量高达6000~28000mg/L,不能直接排放,需作进一步处理。 2)以流化床飞灰水洗液为处置对象,开展了高氯含量的飞灰水洗液处理的实验研究。飞灰水洗液通过化学沉淀法,氯离子的去除率可达50.7%。增加化学试剂的添加量能进一步去除水洗液中的氯离子,但提升效果并不明显,且处置成本会大幅增加。飞灰水洗液的膜分离处置研究结果表明:在总进水量一定的条件下,氯离子的去除率随着浓淡比的增大而减小;操作压力增加,氯离子的去除率随之增加;芳香聚酰胺反渗透膜的物化稳定性耐碱性较强,适合处理较强碱性的飞灰处理液;对不同氯离子浓度的水洗液,其去除率随着氯离子浓度的增大而减小。化学沉淀法和反渗透膜分离技术的结合可避免单一化学沉淀法处理效果不足、反渗透膜易被高氯含量飞灰水洗液堵塞及有些反渗透膜的耐高氯性较差等问题。经过两级处理后的飞灰水洗液,氯离子的去除率可以达到96.74%,浓度可下降到1000mg/L以下,满足辽宁省地方排放标准的要求。 3)以流化床飞灰为原料,普通硅酸盐水泥作为粘结剂,开展了飞灰制备骨料的资源化利用研究,分析了不同飞灰添加量和养护时间对骨料抗压强度和飞灰中重金属固化效果的影响。结果表明:飞灰制备的轻骨料表面粗糙,不光滑,呈深灰色;骨料外表面较为紧密,内部有不连通的小孔,呈类蜂窝状结构。总的来说轻骨料的强度随水泥添加量的增大而增大,且随养护天数的增加显著增强。对飞灰添加比例为50%的骨料,养护28d后其颗粒强度可达1450N,其筒压强度为4.34MPa,满足《轻集料与其实验方法GB/T17431.2-2010》的要求。同时骨料在养护期内重金属浸出量低于《生活垃圾填埋污染控制标准 GB16889-2008》的限定值,这表明飞灰和水泥混合制备轻骨料是可行的。对于球磨处置后的飞灰,其制备的骨料强度要高于水洗飞灰,重金属浸出量也明显低于水洗飞灰。因此球磨后的飞灰制备的骨料具有更好的产品品质,同时也要考虑到球磨处置的经济成本。
  • [学位] 超(超)临界锅炉Super304H不锈钢氧化特性研究
    随着经济的增长我国发电技术也在快速升级,环境保护问题的日益突出,在目前以火力发电为主的电力装机结构下,大型燃煤火电机组向着更高参数的超(超)临界技术升级成为必然选择。中国已经成为世界上先进超超临界技术机组的运行数量和新建数量最多的国家。超(超)临界技术的发展有力的支撑起我国电力生产结构向更高效、清洁的方向转型升级,但是在技术的推广应用过程中,也给我国发电设备的可靠、安全运行带来诸多问题。其中超(超)临界锅炉高温受热面氧化皮剥落造成的堵塞爆管和汽轮机固体颗粒冲蚀问题是最突出的问题之一。为了解决氧化皮问题对电厂运行安全的威胁,研究其生长剥落的机理,开展氧化皮综合治理的研究和实践对电力生产意义重大。 论文在广泛借鉴国内外已有研究成果的基础上,结合B&W的领先超(超)临界锅炉技术,深入研究超(超)临界锅炉用高等级耐热钢材的高温蒸汽氧化特性。对当前主要采用的奥氏体不锈钢TP347HFG、Super304H、HR3C的材料特性及氧化皮生长剥落特性进行了详细的梳理研究。 基于超临界水实验平台针对奥氏体钢Super304H进行了不同温度和溶氧超临界水环境实验。通过分析氧化增重,氧化物表面形貌,氧化物横截面EDS分析图以及XRD。探究了温度和溶解氧量变化对氧化膜生长速率以及氧化膜微观结构的影响。研究发现随着温度以及溶解氧量的升高,氧化速率逐渐增大。氧化膜为典型的三层结构,外层为富铁层、内层富铬、最内层为扩散层。随着温度和溶解氧量的升高,外层氧化膜内的孔洞量逐渐的增大。氧化初期会形成结节状氧化物,随着温度和时间的增加这些结节状氧化物最终完全覆盖在金属表面。在无氧环境中形成的氧化物主要为Fe3O4以及(Fe,Cr)3O4。而在含有2000ppb溶解氧环境最外层形成了一层Fe2O3。本文分析了导致氧化膜剥落的应力因素,说明了目前两种引起氧化膜剥落的压应力导致的楔入型和拉应力下屈曲剥落方式。并且论述了温度波动以及氧化膜厚度变化对其剥落有着显著的影响。 结合本文实验结论,对某电厂的超临界锅炉氧化皮严重的管材进行高等级材料的升级改造。通过整体的技术经济可行性分析,该电厂对锅炉的TP347H钢全部升级为抗高温氧化性能更为优良的Super304H喷丸管材,解决了困扰电厂安全可靠运行的这一难题。
  • [学位] 纳米限域与NbF5催化对LiBH4-Ca(BH4)2复合体系储氢的协同改性研究
    随着传统化石能源的枯竭和自然环境的恶化,氢能以其高效、清洁、可再生的优势受到了广泛关注。氢能应用主要包括氢气的制取、存储和利用三大技术环节,其中高效储氢是目前氢能规模化应用的技术瓶颈,因此,研究开发新型高容量储氢材料是氢能应用领域的重要研究课题。轻金属配位氢化物LiBH4与Ca(BH4)2在摩尔比为0.68:0.32时,会在203℃左右发生共熔,该共晶复合物的质量储氢密度高达15.6 wt%,但放氢热力学与动力学特性并不理想。本文主要采用熔融纳米限域方法,并结合NbF5掺杂催化,对0.68LiBH4-0.32Ca(BH4)2复合体系(简称 LICA)的储氢性能进行优化研究。实验中,运用氮气吸/脱附技术、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对样品进行微结构和形貌表征,使用Sieverts储氢性能测试仪、差示扫描量热仪(DSC)对样品进行放氢性能表征,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等对储氢机理进行了阐释。 本研究制备出具有不同平均孔径尺寸的系列间苯二酚-甲醛碳气凝胶CAS-4(平均孔径约3.4nm)、CAS-13(平均孔径约12.1 nm)和CAS-30(平均孔径约29.8 nm),然后将NbF5与LICA复合体系先后以熔融注入方式限域到其孔隙中,得到的样品依次标记为 LICA-NbF5@CAS-4、LICA-NbF5@CAS-13和LICA-NbF5@CAS-30,系统研究了多孔碳模板的不同孔径尺寸对 NbF5催化的LiBH4-Ca(BH4)2体系储氢性能的影响。研究发现,随着模板平均孔径尺寸从30nm减小到13nm和4nm,体系的放氢吸热峰值温度从325.9℃分别下降到318.8℃和316.7℃。LICA-NbF5@CAS-4的初始放氢温度低于200℃,平均放氢速率最快,最后获得相当于硼氢化物12.3wt%的放氢量,比单一 LICA放氢量提高了1.7 wt%;LICA-NbF5@CAS-13和LICA-NbF5@CAS-30的放氢起始温度约为220℃左右,在300℃以下时二者放氢速率基本相同,而高于300℃时的放氢速率LICA-NbF5@CAS-13样品明显优于LICA-NbF5@CAS-30,对应最大放氢量分别为11.4 wt%和10.2wt%。将NbF5催化剂和 LICA体系依次熔融注入到预先制备好的孔道高度有序的介孔碳框架材料 CMK-3(平均孔径尺寸约为4.3nm)中,获得LICA-NbF5@CMK-3复合物样品,详细地研究了纳米限域与 NbF5催化剂对LiBH4-Ca(BH4)2复合体系储氢性能的协同作用机理。结果表明,纳米限域和NbF5催化改性对该LICA复合体系的放氢性能具有协同优化效应。与单一LICA体系或LICA@CMK-3体系相比,LICA-NbF5@CMK-3复合材料的初始放氢温度降低了约60℃(低于120℃),并且在250 min内可释放高达13.3 wt%的氢气,明显高于LICA和LICA@CMK-3样品的放氢量10.4 wt%和11.7 wt%。进一步分析显示,LICA-NbF5@CMK-3复合体系中的氟元素倾向于与Ca2+结合以形成CaF2,而铌元素则以氢化物(NbH2)和硼化物(NbB2)的形式催化整个体系。总而言之,纳米限域与催化剂的协同作用可以对硼氢化物基材料的储氢性能起到有效优化,硼氢化物的初始放氢温度和放氢峰值温度降低,放氢速率变温和,表观活化能下降;此外,双金属配位氢化物的循环稳定性也可以在一定程度上得到改善。

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