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2021年  43卷  第1期

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中国钢铁行业超低排放之路
邢奕, 张文伯, 苏伟, 温维, 赵秀娟, 于敬校
2021, 43(1): 1-9. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.003
摘要:
随着中国钢铁行业超低排放的不断深入,钢铁行业的深度治理迫在眉睫。在对几种传统的多污染物控制技术进行综述的基础上,对“基于镁法的多污染物协同去除技术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循环技术”四种新型钢铁行业超低排放技术进行了总结,同时阐述了钢铁行业超低排放的必要性、难点以及推动超低排放的合理化建议,并对下一步深化钢铁行业超低排放进行展望(源头治理)。有利于推动和促进钢铁行业多工序多污染物协同控制和治理。
机动车来源多环芳烃及其衍生物的排放特征研究进展
刘殷佐, 赵静波, 王婷, 毛洪钧
2021, 43(1): 10-21. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.10.002
摘要:
随着机动车保有量快速增长,机动车排放成为大部分大中城市大气中PAHs及其衍生物的主要来源之一。因此,基于以往的研究成果,汇总了台架实验、车载实验、隧道实验、路边实验等常用的机动车尾气采集方法,对机动车来源PAHs及其衍生物的排放特征(排放因子、气粒分配规律、成分谱研究以及机动车车型、工况和行驶里程的影响等)进行了总结,为不同研究需求下实验方法的选取以及机动车减排措施的制定提供科学参考。此外,为缓解能源问题和机动车排放污染问题,中国计划2020年在全国范围内推广使用车用乙醇汽油。由于乙醇汽油与普通汽油的性质存在诸多不同,乙醇汽油对机动车排放的影响也引起了研究者们的关注,因此分析了乙醇汽油实施对机动车尾气PAHs及其衍生物的污染特征变化的影响,以期为该领域未来的研究方向提供建议,为机动车污染防控研究提供科学合理的参考。
赤泥基光催化材料降解水中有机污染物的应用现状及发展趋势
王亚光, 刘晓明
2021, 43(1): 22-32. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.30.003
摘要:
光催化作为一种低成本且高效安全的环境净化技术,被认为是全球能源危机和环境污染问题最好的解决方式之一。赤泥作为一种固废不仅含有丰富的铁氧化物,且具有较高的比表面积、孔结构等特点,近年来,赤泥基光催化材料在光催化降解水中有机污染物的研究中备受关注。本文介绍了赤泥的特性,概括了赤泥基光催化材料的制备方法,总结了赤泥基光催化材料在光催化降解水中有机污染物方面的应用,阐述了赤泥基光催化材料催化降解水中有机污染物的机理,探讨了现有赤泥基光催化材料存在的问题。最后,基于以往的研究结果对赤泥基光催化材料未来的发展趋势提出了展望及建议。
水合物法分离气体的促进剂及促进机理研究进展
王兰云, 谢辉龙, 卢晓冉, 徐永亮, 王燕, 李瑶, 魏建平
2021, 43(1): 33-46. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.06.004
摘要:
目前添加促进剂后水合物形成机理并无统一定论,本文详细阐述了气体水合物形成的降低表面张力理论、临界胶束理论、毛细效应理论、模板效应理论和表面疏水效应理论等促进机理,综述了传统促进剂(THF、CP、SDS)、生物环保型促进剂(氨基酸、淀粉),尤其是离子液体在气体水合物形成相平衡实验、动力学规律和促进机理方面的应用研究进展,阐述了离子液体半笼型水合促进剂在混合气体分离方面的研究现状,指出应从促进剂结构性质及其在水相中的聚集形态入手,研究促进剂−气体−水之间的分子间作用力,建立各类气体水合物促进剂的筛选体系。
THMC多场耦合作用下岩石力学实验与数值模拟研究进展
颜丙乾, 任奋华, 蔡美峰, 郭奇峰, 乔趁
2021, 43(1): 47-57. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.29.005
摘要:
岩石多场耦合作用的研究是当前研究的热点难点问题,为了更好的分析岩石在多场耦合作用条件下的作用机理,主要通过实验和数值模拟两方面进行研究。在总结国内外多场耦合微观–细观–宏观多尺度力学试验设备的改进和研发、数值模拟软件及耦合计算程序的开发等方面的研究现状的基础上,展望多场多相耦合作用下岩石力学实验设备和数值分析的研究方向。为了研究岩石多场耦合作用下的力学性能,通过改进和研发设计了不同物理场多场耦合试验系统,在开发试验设备的基础上引起和发展现代无损探测手段,比如实时CT(Computed tomography)扫描技术,电镜扫描技术(SEM)、核磁共振技术(NMRI)、X射线立体成像法、超声波技术等,既能无损检测到岩石的内部孔隙微细观结构及演化过程,也能得出岩石在温度−水流−应力−化学(THMC)多场耦合作用中各物理场的宏观关系,进一步从微细观和宏观相结合的角度得出岩石在多场耦合作用下的性能。随着计算机技术的进步,岩石多场耦合作用下的数值模拟软件及耦合计算程序的开发有了一定的发展,特别是TOUGHREACT与FLAC3D相结合的THMC四场耦合作用的数值模拟软件和数值仿真软件Comsol与Matlab对接的多场耦合计算程序的开发,为岩石多场耦合模拟的开展提供了技术支持。
磨矿和浮选过程中黄铁矿电化学行为的研究进展
龚志辉, 戴惠新, 路梦雨, 武立伟, 赵可可
2021, 43(1): 58-66. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.29.001
摘要:
综述了黄铁矿在选矿过程中有关的电化学行为及工作机理,重点讨论了黄铁矿结构特性、溶液中氧化、金属离子作用和抑制剂对黄铁矿电化学行为的影响;此外,还讨论了磨矿过程中电偶相互作用、研磨介质形状、介质材料和研磨气氛对研磨中黄铁矿电化学行为的影响。其中黄铁矿晶体结构的不同对黄铁矿表面的氧化具有较大影响,从而间接的影响黄铁矿的可浮性,半导体性质对黄铁矿的导电率具有显著的影响;同时适度的氧化有利于黄铁矿的无捕收剂浮选,而强烈的还原电位或氧化电位会抑制黄铁矿的浮选;电位的增加,对铜活化黄铁矿有不利影响,主要原因是电位增加导致活化Cu+的浓度降低,同时黄铁矿表面被铁氧化物覆盖阻碍了铜离子的吸附。抑制剂的加入可以直接参与捕收剂与黄铁矿之间的氧化还原反应,从而抑制黄铁矿的浮选;同时磨矿介质及气氛条件的不同也会影响黄铁矿电化学行为。
层状金属复合材料的发展历程及现状
张婷, 许浩, 李仲杰, 董安平, 邢辉, 杜大帆, 孙宝德
2021, 43(1): 67-75. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.17.002
摘要:
三十多年来,多种层状金属复合材料的制备方法应运而生,蓬勃发展,包括爆炸复合法、轧制复合法、热压扩散法和沉积复合法等。爆炸复合法在中厚板的制备上具有不可替代的优势,其产品广泛应用于军工、船舶、电力和化工等领域。轧制法可以批量生产大尺寸层压板,应用最为广泛,目前层压板已经广泛用于汽车、船舶和航空航天等领域。真空热压扩散法由于可以避免氧气等气体的污染,几年来在Ti/Al、Ti/TiAl和Ti6Al4V/TiAl层状复合材料的制备上备受关注。沉积复合法制备的层状金属复合材料在作为耐蚀、耐磨涂层,高强导线,人体植入材料方面表现出巨大的潜力。在综述层状金属复合材料发展历程的基础上,介绍了层状金属复合材料的制备方法及各自的优缺点,并对层状金属复合材料目前在国内外的研究现状进行了分析和介绍。
纳米技术在镁质耐火材料中应用的研究进展
赵嘉亮, 罗旭东, 陈俊红, 谢志鹏
2021, 43(1): 76-84. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.09.001
摘要:
利用纳米技术制备复相镁质耐火材料,不仅可以缓解高温工业对高性能镁质材料的需求,而且又能实现镁质耐火材料的轻质化和多功能化,进而达到提高产品附加值的目的。因此,利用纳米技术制备复相镁质耐火材料具有较高的研究意义。从镁质耐火材料损毁机制的角度,综述了近年来国内外纳米技术在低碳镁碳质、镁钙质、镁铝质耐火材料中的研究现状和进展,并且分析了纳米技术在镁质耐火材料中的作用机理,最后指出了纳米技术在镁质耐火材料中应用所面临的挑战和发展方向。
钛/钢复合板及其制备应用研究现状与发展趋势
白于良, 刘雪峰, 王文静, 杨耀华
2021, 43(1): 85-96. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.31.007
摘要:
随着钛/钢复合板的应用领域不断拓展,市场对钛/钢复合板的尺寸和性能都提出了新的要求,现有的制备方法和工艺也面临着巨大挑战。本文从原材料情况、复合板尺寸、界面特征和力学性能等方面概述了钛/钢复合板研究现状,评述了钛/钢复合板目前的主要制备方法及其优缺点,综述了表面处理方法、热轧温度、过渡层金属和热处理工艺对钛/钢复合板界面结合质量的影响,阐述了钛/钢复合板的应用现状,指出了钛/钢复合板面临的主要问题及未来的重点研究方向。
熔盐辅助法制备碳化钛材料的研究进展
王珍, 凌永一, 王子昊, 张婧, 贾全利, 刘新红
2021, 43(1): 97-107. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.01.001
摘要:
近年来,在熔盐辅助法制备TiC材料方面已取得一定研究成果,已采用熔盐辅助法制备出不同粒度、形貌各异及纯度不同的TiC粉体、TiC涂层和TiC纤维等。本文在归纳总结熔盐辅助碳热还原法、熔盐辅助电化学法、熔盐辅助金属热还原法、熔盐辅助直接碳化法以及熔盐辅助微波合成法制备TiC材料的工艺、原理、产物纯度、形貌及其优缺点等基础上,对未来在杂质去除、提高TiC纯度、调控TiC形貌等方面的研究进行了展望,期望为高质量TiC材料的制备提供技术参考。
高温相变储能微胶囊研究进展
江羽, 王倩, 王冬, 赵彤
2021, 43(1): 108-118. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.21.004
摘要:
相变材料的微胶囊化能解决相变材料在相变过程中的熔融渗出问题,提高相变材料的环境适应性、拓展其应用。本文主要对300 ℃以上的高温相变微胶囊材料的制备及其应用进行阐述,主要论述了相变材料的分类,微胶囊的合成方法,以及高温微胶囊的研究现状。且通过研究表明,具有高熔点、高焓值的氟化物微胶囊是一种非常有应用前景的相变材料。
高熵合金与非晶合金柔性材料
黄浩, 张勇
2021, 43(1): 119-128. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.31.003
摘要:
高熵合金与非晶合金作为新一代金属材料,具备许多优异的物理、化学及力学性能,在柔性电子领域展现出巨大的应用潜力。传统的块体高熵合金与非晶合金虽然性能优异,但由于材料本身的刚性特点无法满足可变形电子设备的柔性需求,因此需要通过一定方式如降低维度、设计微结构等赋予其柔性特征。在简述高熵合金柔性纤维的力学性能特点的基础上,介绍了高熵合金薄膜作为潜在柔性材料的制备方式与结构性能特点,总结了非晶合金薄膜应用于电子皮肤、柔性电极、微结构制作等柔性电子领域中的最新进展,最后讨论了现有工作的不足之处并对未来柔性电子的发展前景进行了展望。
管道内气液两相流流激力研究进展
何兆洋, 刘海潇, 何利民, 王丹, 赫松涛
2021, 43(1): 129-136. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.14.001
摘要:
管道内气液两相流广泛存在于核工业、化工业以及石油运输等多个领域中,其诱发的流激力会引起管道振动,导致管系的疲劳破坏。本文分别从流激力发生机理、影响因素及计算模型出发,对流激力研究进展进行综述。研究表明:动量通量的改变被认为是引起流激力的最主要原因,管道内压力波动、液塞的脉动冲击、起伏不定的液波等因素同样会对流激力的产生做出贡献,针对不同流型建立完整的流激力发生机理的理论体系,是流激力机理研究方面的重点发展方向。在不同流型下,流激力展现出不同的波动特征,目前研究所针对的管道大多是单独的水平管或立管管道,开展多种集输–立管管道系统中流激力的研究将具有重要的工程意义。关于流激力经验模型和理论模型的建立逐渐完善,计算流体力学(Computational fluid dynamics,简称CFD)软件能够同时对流场和流激力大小进行模拟计算,优势明显,是一种重要的计算手段,对CFD软件计算结果的准确性进行研究,对比优选有效的CFD计算模拟方法,将具有重要科研价值。
图像分割评估方法在显微图像分析中的应用
马博渊, 姜淑芳, 尹豆, 申昊锴, 班晓娟, 黄海友, 王浩, 薛维华, 封华
2021, 43(1): 137-149. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.28.002
摘要:
图像分割是计算机视觉领域中的重要分支,旨在将图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域。随着计算机硬件计算能力的提高和计算方法的进步,大量基于不同理论的图像分割算法获得了长足的发展。因而选择合适的评估方法对分割结果的准确性和适用性进行综合评估,从而选择最优分割算法,成为图像分割研究中的必要环节。在综述14种图像分割评估指标的基础上,将其分成基于像素的评估方法、基于类内重合度的评估方法、基于边界的评估方法、基于聚类的评估方法和基于实例的评估方法五大类。在材料显微图像分析的应用背景下,通过实验讨论了不同分割方法和不同典型噪声在不同评估方法中的表现。最终,讨论了各种评估方法的优势和适用性。
空中加油机加油软管系统建模和控制研究进展
刘志杰, 宋丛丛, 梁金源, 李擎, 贺威
2021, 43(1): 150-160. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.12.002
摘要:
空中加油软管系统作为空中加油过程最重要的组成部分,其建模和控制研究是一个重要研究方向,已经取得了很大进展。首先在概述了空中加油的主要类型的基础上,分析了软管式空中加油的特点;然后分别介绍了基于常微分方程和基于偏微分方程的两种软管系统的建模方法;进一步针对空中加油机加油全过程分析了加油软管系统的对接控制、软管的振动抑制和可控锥套的研究;最后从加油软管系统的建模和控制方面展望了软管式空中加油未来的发展趋势。