一、表面吸附的微观机理研究进展(论文文献综述)
李美俊,刘晓强,韩秋雅,肖洪,方镕慧,何大祥,高志伟[1](2021)在《分子模拟在油气地球化学中的应用研究进展》文中研究表明分子模拟采用计算机模拟技术测定分子微观结构、计算体系宏观性质,可以直观再现基于分子和原子水平的不同分子之间的相互作用及化学反应过程,具有研究变量可控、效率高、周期短和安全性高等优点,现已逐渐应用于油气地球化学研究领域。系统总结了分子模拟技术在煤层气吸附机理、页岩气和页岩油吸附、有机质热成熟度评价分子地球化学指标构建、石油运移方向示踪分子地球化学指标建立、有机质生烃及油藏中原油裂解机理等主要领域的研究进展。分子模拟技术具有广阔的应用前景,将在页岩油气等非常规油气勘探、深层-超深层有机质生烃机理、油气运移和成藏等研究领域发挥越来越重要的作用。
刘春龙[2](2021)在《偏高岭土-有机聚合物石灰改性土力学特性及演化机理研究》文中进行了进一步梳理如何解决灰土强度低、硬化时间长以及韧性差等缺点,使灰土材料得到物尽其用,始终是从事边坡加固、地基处理等岩土工程的科技工作者重点关注的核心课题和研究重点。基于这一研究目标,论文致力于改性灰土材料宏细观力学特性及其演化机理研究,为灰土材料在地基处理等工程应用提供新的方法。本文基于化学和物理化学、晶体学、吸附理论、有机高分子等多个学科领域与岩土工程相结合,剖析了石灰固化土机理、有机聚合物与黏土的化学和物理化学作用、有机聚合物对碳化反应产物和火山灰反应水化产物的生物矿化模板作用、石灰碱性环境抗菌保存有机聚合物作用,构建了研发绿色环保、强度高、硬化时间短且韧性好的固化材料的思路。建立了灰土材料应力-应变模型,并将该模型逐步扩展到偏高岭土灰土材料、有机聚合物-偏高岭土灰土材料中,建立了方解石含量与灰土强度的关系。测定了灰土、偏高岭土灰土、有机聚合物-偏高岭土灰土的宏细观力学特性(抗压强度、抗折强度、断裂韧度、回弹模量、塑性韧度和细观弹性模量)以及微观表征,剖析了偏高岭土、有机聚合物改性灰土的机理,并解决了灰土强度低、硬化时间长以及韧性差等问题。主要研究内容和成果如下:(1)针对灰土的力学特性及其固化机理,提出了石灰、CO2、偏高岭土(或黏土)、有机聚合物的相互作用体系模型,研发了强度高、硬化时间短、塑性韧度高的偏高岭土灰土材料、有机聚合物偏高岭土灰土材料。(2)基于土的双曲线模型的定义,利用无侧限抗压强度试验,推导出了强度的理论表达式,建立了石灰含量、水固比和养护龄期为参数的灰土材料应力-应变模型,将该模型扩展到参数为偏高岭土含量、石灰含量、水固比和养护龄期的偏高岭土灰土材料应力-应变模型,以及有机聚合物-偏高岭土灰土材料应力-应变模型,并通过相关试验验证其可靠性。(3)从灰土材料和偏高岭土灰土材料的强度分布特征(二维)入手,揭示了灰土的固化过程与石灰含量和水固比的关系,偏高岭土改善灰土力学机制与偏高岭土和石灰含量的关系;利用抗压强度、抗折强度、断裂韧度、破坏模式、回弹模量和塑性韧度等相关试验和参数评价偏高岭土和有机聚合物改性灰土的力学特征。(4)利用表征技术,从微观结构、矿物成分变化和细观弹性模量分布上,得出了偏高岭土和有机聚合物改善灰土材料的结构特征、化学反应进程和细观力学特性;建立了灰土强度与方解石含量的预测模型;揭示了土的矿物成分及黏粒含量差异对碳化反应进程和强度影响的机制;统计了偏高岭土和有机聚合物改性灰土的细观弹性模量,绘制了模量分布特征;结合强度试验和表征技术,从宏-细观力学特性上揭示偏高岭土改性灰土、有机聚合物改性偏高岭土灰土材料的机理。
李光照[3](2021)在《静电喷涂制备环氧导电涂层的性能研究》文中提出石油化工行业使用的导电涂料不仅需要耐蚀性好、结合强度高,而且要求耐磨损。而现有的导电涂料添加的导电介质多为金属粒子或石墨,采用涂刷法制备导电防腐涂层,由于导电粒子添加量大,分散性差,导电粒子大量沉淀,造成涂层呈现出由底部至表面导电粒子含量不断降低的分布;底层的导电粒子含量过高,导致底层成膜物质少,使涂层与基体的粘结性降低,涂层耐磨性差、容易鼓泡和起皮;表层导电粒子含量过低使涂层表层导电性低于涂层设计值,造成整个涂层使用寿命短、防腐和导电效果差,很难达到石化行业对导电涂料的要求。碳纳米管和石墨烯有优良的导电性,用作导电填料可以大大降低导电粒子的添加量,但涂刷法制备导电涂层仍有导电粒子分布不均的问题,静电喷涂有电场力和粒子二次雾化作用,必将对导电粒子产生很好的分散作用。但具有大长径比一维线性结构的碳纳米管和具有二维层片状结构的石墨烯作为填料对导电涂料导电性的影响机理尚不明确,静电喷涂过程的分散效果及影响因素、分散机理不清楚。本研究以化工行业常用的环氧树脂为成膜物质,以多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯为导电介质,利用静电喷涂法制备导电涂层,探索静电喷涂过程中导电介质在涂层中的分散性机理及对涂层性能的影响。采用剥离法测定了所制备涂层的粘结强度,采用蓝点法测试了涂层的孔隙率,采用HT-1000高温摩擦磨损试验机对试样进行摩擦磨损性能分析,采用RTS-9双电测四探针测试仪测试涂层的表面电阻率,以电化学法研究了涂层的耐蚀性,以电阻率间接分析静电喷涂过程导电粒子的分散性和对涂层性能的影响,进一步采用Merlin Compact蔡司扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的表面微观形貌,表征了不同含量的MWCNTs和石墨烯在涂层中的分布情况。得到以下结论:(1)静电喷涂法的电场力有利于导电介质沿电场方向分布,使得MWCNTs沿厚度方向分布,石墨烯沿涂层的厚度方向形成层状结构,有效提高了涂层的导电性。这一特点降低了涂层中导电粒子的添加量,同时避免环氧树脂固化时导电粒子沉降引起导电介质分散不均和涂层表面电阻提高,有效降低了导电涂层的渗流阈值。(2)采用粉末静电喷涂法制备石墨烯/环氧树脂导电涂层,涂层的电阻率随着石墨烯添加量的增大而降低,涂层的孔隙率、耐磨性及耐腐蚀性等性能存在石墨烯添加量的最佳值。添加0.5 wt.%的石墨烯,涂层的体积电阻率已降至3397 Ω·m,添加量达到3 wt.%时,涂层内部的导电网络初步形成,达到渗流阈值;添加2 wt.%石墨烯的涂层孔隙率最低,耐蚀性最好;石墨烯可以有效地起到润滑作用,添加6 wt.%石墨烯的涂层耐磨性最佳;石墨烯的含量大于6 wt.%时在涂层中分散性降低,极易发生团聚,会降低涂层的摩擦磨损性能和耐蚀性。(3)静电粉末喷涂的MWCNTs/环氧树脂涂层中,一维线性结构的MWCNTs较石墨烯更容易相互交联形成导电网络,相同添加量情况下MWCNTs涂层的电阻率小于石墨烯涂层,在MWCNTs添加量为1.5 wt.%时,导电涂层已达到渗流阈值;但涂层的结合强度、耐蚀性及摩擦磨损性能较相同含量石墨烯涂层差。(4)MWCNTs进行酸化处理,有利于提高MWCNTs分散性,但破坏了 MWCNTs的结构,相同添加量的MWCNTs,酸化后MWCNTs制备的涂层电阻率高于未酸化MWCNTs制备的涂层;十二烷基硫酸钠(SDS)表面处理有效提高了涂层中MWCNTs的分散性,使涂层电阻率降低;添加SDS表面处理的MWCNTs 1 wt.%时制备的涂层就可达到渗流阈值。碳纳米管磁化处理后加入涂层并在磁场下固化制得的涂层导电性最佳。(5)采用液体静电喷涂制备石墨烯/环氧树脂涂层、MWCNTs/环氧树脂涂层,石墨烯受到向上的静电作用力有效抵消了其自由沉降,使石墨烯的分散性大幅提高;后喷涂到基体上的石墨烯粒子与先前喷涂到基体表面涂层中的石墨烯粒子之间发生碰撞,减薄包覆在石墨烯表面的环氧树脂层,从而使导电粒子间的接触电阻减小。石墨烯、MWCNTs在静电力作用下沿涂层厚度方向排列,有利于导电通道的形成,降低涂层电阻率,实现在更低的导电粒子添加量下达到渗流阈值的目的,MWCNTs添加量仅为0.5 wt.%时,环氧涂层即可达到渗流阈值,此时电阻率仅为26.1 Ω·m。含一维线性结构的MWCNTs涂层界面多,但容易形成网络结构,涂层导电性好于同样含量的石墨烯涂层。片层状石墨烯有效的延长了腐蚀介质的扩散通道,故石墨烯的导电涂层耐蚀性和耐磨性较添加MWCNTs的导电涂层性能较好。(6)钢基体经空气、氮气和氧气低温等离子体处理后制备的涂层结合强度明显增强。结合强度随处理时间的增加呈先增大后减小的趋势,氧气气氛等离子体处理效果最好。采用低温氧等离子体对Q 235钢表面处理可以清洁基体表面,同时使钢表面发生等离子体氧化生成Fe2O3和FeOOH,当氧等离子体处理时间较短时,氧化产物以FeOOH为主,其在钢表面堆积使表面的粗糙度大幅增加,羟基有效提高了钢表面的极性和表面自由能,与环氧涂层中的极性基团间产生氢键,可以进一步提高环氧树脂与金属基体间的结合强度;随着氧等离子体处理时间的延长,氧化层中的FeOOH由于高温分解成Fe2O3,使钢表面的自由能和极性降低,生成的氧化层较为疏松不利于涂层与基体间的结合,会使基体与涂层间的结合强度降低。
袁远达[4](2021)在《聚合物驱油中分子黏弹效应数值模拟研究》文中研究表明聚合物驱油已成为老油田必要的提高采收率方法之一,但是其聚合物在地下驱油的流动机理难以明确。水驱采收率普遍不高,仍有大量剩余油留存地层,因此对在水驱后的聚驱的机理研究对聚驱提高原油采收率具有重要意义。但前人对聚合物驱技术的微、宏观实验研究,而且大多处于宏观实验阶段,虽取得了一定成果,但多数基于一定的假设和理想情况,难以定量且深入的分析。微观驱油理论缺乏,因此,基于分子模拟技术将聚合物材料及聚驱过程可视化,从分子层面去探析聚合物溶液的性质及聚驱过程机理。区别于传统实验,采用分子模拟技术从微观角度上在计算机上进行建模仿真─计算机实验,作为探索机理的新研究方法,具有较高灵活度,可满足复杂地层的极端条件,抵消实验和理论上的过度简化,以接近实际储层情况进行研究。分子模拟在研究储层岩石和流体性质、及其相互作用以及在原子水平上的相关现象方面有强大的能力。在分子动力学模拟中,通过对系统中所有原子运动的牛顿方程进行数值求解,从原子位置和速度的时间演化分析中可提取出所研究的性质。将其应用于在油田聚合物驱油研究中,对聚合物驱油剂分子构型和聚合物驱油机理两方面分别进行了探究。其一,对两种聚合物驱油剂(NPAM、HPAM)进行设计与分析,对聚合物溶液进行分子建模,探究其流变性、黏弹性机制;且模拟其在油藏条件下,分析聚合物驱油剂的微观机理。其二,对聚合物驱进行建模,模拟驱替过程,以可视化手段洞察微观机理。对聚合物溶液的微观研究,得到HPAM的黏弹性能优于NPAM,且前者在地层的吸附作用弱于后者。并通过水驱模型与聚驱模型的过程模拟,得到聚驱的洗油效率高于水驱。且通过分析,聚合物溶液的黏弹性是聚合物将原油驱出的主要机理。计算机分子模拟从微观尺度上揭示聚合物驱油的渗流机理,丰富聚合物驱油流动理论体系。所取得成果将提供有用的指导方针,这在很大程度上有助于更好地设计和优化生产计划的运行,提高聚驱采收率。
刘妍妍[5](2021)在《埋地保温管道固体缓蚀剂防腐机理研究》文中指出埋地钢质保温管道由于具有复杂的结构特征,其一旦进水后,可能会导致管道发生较为严重的电化学腐蚀,而添加固体缓蚀剂是对埋地钢质保温管道较为有效的缓蚀剂防腐技术。本文的研究基于Material Studio软件的Discover模块和DMol3模块,对葡萄糖酸钠(C6H11Na O7)、乙二胺四甲叉磷酸钠(C6H12O12N2P4Na8C)、月桂酰肌氨酸钠(C15H28NO3Na)、乙二胺四乙酸二钠(C10H14N2Na2O8)四种不同的缓蚀剂分子进行了模拟计算和理论筛选;通过高温熔融法将筛选出的缓蚀剂制备成固体缓蚀剂,通过固体缓蚀剂的释放率测试、缓蚀效果评价,结合线性极化、动电位极化和交流阻抗图谱(EIS)等电化学测试分析,探讨其缓蚀作用机理及在高温输送管道防护中的适用性。研究结果表明:这四种缓蚀剂分子在水溶液体系和真空体系下的分子动力学模拟实验当中,乙二胺四甲叉磷酸钠分子在Fe表面的吸附能均为最大值,分别为-2850.95 k J·mol-1、-544.65 k J·mol-1;在量子化学计算中,乙二胺四甲叉磷酸钠分子在这四种缓蚀剂分子当中的最高占有轨道能量EHOMO最大且能隙差ΔE最小,分别为-2.044 e V、0.926 e V,并且该缓蚀剂分子的软度最大,为2.160 e V-1。综合分子动力学与量子化学计算的结果分析,乙二胺四甲叉磷酸钠分子应具有最优的缓蚀性能。制备的固体缓蚀剂在管输工况条件下释放时间为33 d。当固体缓蚀剂加药量为5000 mg/L时,缓蚀效率为89.16%。添加固体缓蚀剂后,T/S-52K钢的极化电阻Rp迅速升高,电极反应阻力增大,自腐蚀电位显着正移,腐蚀速率明显降低;固体缓蚀剂的有效成分可在金属表面形成吸附膜层,阻滞腐蚀电化学的阳极反应过程,发挥缓蚀作用,随着腐蚀时间的延长,缓蚀剂吸附膜层的膜阻Rm显着增大。
杨景东[6](2021)在《复合矿渣固化Cd-Cr污染土力学性能及耐久性研究》文中提出工厂搬迁、排污等常常导致环境重金属污染,镉(Cd)和铬(Cr)是冶金、化工等行业中常见的两种具有剧毒的重金属,常常由于废液泄漏等造成土壤污染,具有极大的环境风险,亟需无害化处理。电石渣(CCR)与高炉矿渣(GGBS)为两种工业副产品,可利用强碱性的CCR作为激发剂激发GGBS的水化活性,从而形成可用作为重金属污染土场地处理的碱激发矿渣胶凝材料,不仅实现“以废治污”,而且可减少水泥用量,经济绿色。本课题依托安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖)研发专项基金(ALW2020YF13),采用CCR和GGBS形成复合矿渣材料,以复合矿渣固化镉、铬污染土为研究对象,通过室内试验与理论分析研究了固化土的强度特性、碳化及干湿循环条件下固化土的耐久性,基于X射线衍射试验(XRD)与扫描电镜试验(SEM)研究了固化土的固化及碳化机理。主要得到以下结论:(1)对固化土进行了强度试验,结果表明:固化污染土的强度与养护龄期和固化剂掺量之间均为正相关关系,龄期越长、掺量越大,则强度越高;重金属Cd、Cr对强度的影响存在双重性,离子浓度较低时有增强作用,过高时起削弱作用,同时重金属对固化土强度的影响受龄期与固化剂掺量影响;随重金属浓度增大固化土破坏应变总体变大,塑性增强。(2)对固化土进行了加速碳化试验,结果表明:随着碳化时间的增长,碳化深度逐渐变大,碳化的深度与时间平方根之间呈正比例函数关系;碳化时间越长,试样的强度越低,碳化48h以后强度衰减速率明显降低。(3)通过干湿循环试验研究了循环次数对试样质量损失、强度及应力-应变的影响,结果表明:固化土试样质量损失和累计质量损失率均随循环次数的增加而变大,6次循环结束时累计质量损失率均达到35%以上;试样强度随循环次数先增加后减小;随着循环次数增加,破坏应变变大,塑性增强。(4)XRD和SEM试验表明:标准养护下固化土强度增长的主要原因是固化剂水化生成大量的水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)等凝胶产物,起到黏结土颗粒、填充孔隙的作用,从而提高了强度;碳化过程中强度降低的原因在于水化产物碳化后脱钙收缩、结构分解,同时生成的碳酸钙导致微观开裂,因此碳化后固化体强度降低。图[55]表[19]参[148]。
张健[7](2021)在《赤泥协同多源固废制备注浆材料组成设计、水化机理与性能调控》文中研究表明我国基础设施建设蓬勃发展,公路铁路、水利水电、城市地下空间等一大批基础设施工程投入建设,目前,我国已成为世界上隧道与地下工程建设规模及难度最大的国家。隧道与地下工程建设过程中,经常遭遇断层、破碎岩体、软弱地层、岩溶等不良地质,极易诱发围岩塌方、突水突泥、涌水溃砂等地质灾害,突发性的地质灾害对施工人员、机具造成巨大损失,也严重威胁着隧址区水文、生态环境。注浆材料作为对不良地质体进行治理的主体,在注浆工程中扮演着重要的角色。目前硅酸盐水泥基注浆材料应用最为广泛,但随着地下工程灾害治理难度的提升,水泥基注浆材料凝结时间长、早期强度增长率低等工程性能缺陷日益突出,并且随着社会环保意识的增加,水泥制备原料不可再生,制备过程能耗高、污染重等环境问题也日益显现,因此,研发一种高性低价的新型注浆材料,成为保证隧道与地下工程建设安全的重要课题。与此同时,伴随着我国经济的高速发展,每年将产生高达数十亿吨的工业及城市固体废弃物,目前这些固废大多以堆存为主,综合利用没有根本突破,堆积日增,环境社会压力巨大。然而固废化学组成虽各不相同,但其主要成分均为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等,具有潜在胶凝活性,利用固废制备注浆材料,不但能够实现隧道与地下工程地质灾害的有效防控,推动我国地下工程建设发展;同时也符合环保行业和绿色建筑业的发展需求,是“生态文明”和社会“绿色发展、循环发展、低碳发展”的必然要求。然而,固废制备注浆材料时存在组成波动性大、胶凝活性差、污染环境等问题,如何利用固废制备绿色高性低价的注浆材料已成为隧道与地下工程建设可持续发展的重要方向之一。本文以注浆工程性能需求为导向,以典型难利用工业固废赤泥为主要研究对象,针对固废制备注浆材料存在的关键科学问题展开研究,建立了多类型固废协同利用的赤泥基注浆材料的制备理论,分析了赤泥基注浆材料水化机理,探究了其水化动力学模型,形成了赤泥基注浆材料性能调控方法,确保了新型注浆材料的服役安全特性及环保特性,并实现了赤泥基注浆材料节能减排降耗容量分析,取得了一系列研究成果。(1)针对赤泥胶凝活性低,组成复杂多变的利用难题,揭示了赤泥胶凝活性提升机制,确定了赤泥协同多类型固废胶凝体系不同类型水化产物的形成规律,提出了赤泥基注浆材料制备过程中的配比设计方法,建立了基于多类型固废协同利用的赤泥基注浆材料制备理论;(2)探究了赤泥基注浆材料水化硬化过程中浆体流变动力学特征、自由水赋存状态变化规律、微观形貌变化特征以及水化放热量变化规律。确定了赤泥基注浆材料的水化动力学特征,揭示了赤泥基注浆材料的水化机理,依托Krstulovic-Dabic模型分析了赤泥基注浆材料的水化动力学特征;(3)水文地质条件复杂多变的岩土工程对注浆材料提出了不同的性能要求,揭示了赤泥原料粒径、水灰比、外加剂等制备参数对赤泥基注浆材料工作性能的作用机制,提出了赤泥基注浆材料性能的动态调控方法,并基于人工神经网络和遗传算法,建立了赤泥基注浆材料凝结时间和力学强度的动态预测方法;(4)分析了赤泥基注浆材料在离子侵蚀、应力荷载等服役环境下力学性能的演化规律,根据Weibull函数分布和Lemaitre应变等效原理提出了赤泥基注浆材料结石体失稳破坏的数学关系;(5)针对赤泥碱性组分、重金属等污染因子可能带来的环境污染问题,阐明了赤泥基注浆材料结石体中碱性组分和重金属元素的浸出规律,揭示了污染因子的固化机理,并提出了相应的固化方法,实现了赤泥基注浆材料在岩土工程应用过程中的绿色环保特性,并基于eBalance全寿命周期方法实现了赤泥基注浆材料在岩土工程中应用的节能减排降耗容量分析。
王双妮[8](2021)在《高浓度有机废水协同制水煤浆中添加剂作用机理及分散调控机制》文中提出随着我国对生态环境的愈发重视,对废水处理和水资源保护的投入也越来越大。高浓度有机废水中含有较多有机物并且具有一定热值,如果能将其当作资源加以有效回用,则可以在环境治理的同时变废为宝,利用高浓度有机废水协同制备水煤浆就是一条资源化利用高浓度有机废水的高效途径。本文主要采用实验与理论模拟相结合的手段展开研究,聚焦于高浓度有机废水水煤浆体系的分散调控机制和添加剂作用机理,以期对废水水煤浆的实际工程应用提供理论依据和技术支撑。本文将高浓度有机废水分为两大类:水分含量高的工业有机废水和疏水性强含水量低的有机废液,其中疏水性强的有机废液又分为含油废液和有机溶剂,针对这些废水的不同特性展开针对性研究,进行添加剂适配性实验,并结合煤水界面特性实验得到了不同体系中添加剂的分散稳定作用机理。研究结果表明,工业有机废水水煤浆中阴离子添加剂效果较好,含油废液水煤浆中非离子添加剂效果较好,有机溶剂中大分子添加剂效果较好。对于废水中的重要组分氨氮和酯类有机小分子,本文采用分子动力学模拟和吸附实验相结合的方法研究了其对添加剂在煤颗粒表面吸附的影响,获取了吸附构型等微观特性,得到分子密度分布和吸附能等数值模拟结果。研究表明,在酯类有机小分子溶液中,添加剂的吸附量增加且吸附构型更加紧密,有利于提高水煤浆的成浆浓度;在氨氮溶液中,添加剂的吸附量也增加但吸附构型疏松,导致水化膜中密封的水分子的数量增加,溶液中的自由水减少,不利于提高成浆浓度。运用扩展DLVO理论对浆体两相体系的分散稳定性能进行探究,考虑了极性相互作用能、静电相互作用能、范德华相互作用能和空间稳定化作用能。结合接触角、Zeta电位、离子浓度和吸附层厚度等实验测量数据,可直接计算废液水煤浆体系中的各种相互作用能,为体系的分散调控提供理论指导。研究发现,水煤浆体系中的范德华相互作用能和极性相互作用能均为负值,属于吸引力;而静电相互作用能和空间位阻作用能均为正值,属于排斥力。要使整个体系处于分散稳定状态,则应使体系的总相互作用能为正值。因此大分子添加剂往往具有较好的分散稳定性能,但同时由于其具有明显的增粘效应,需在粘度和稳定性两种性能间进行平衡衡量。
刘硕[9](2021)在《矿井喷雾降尘表面活性剂作用机理的分子模拟研究》文中提出矿井粉尘防治与井下职工的人身健康及煤矿的安全生产息息相关,喷雾除尘是我国广泛采用的降尘措施之一,在喷雾除尘液中添加表面活性剂可以提高除尘效率。借助分子动力学方法研究表面活性剂在矿井喷雾除尘过程中的作用机理,有助于降低宏观实验的盲目性和繁琐性,具有良好的理论与实际意义。基于此,本文以阳离子表面活性剂DTAB、阴离子表面活性剂SDS、两性表面活性剂BS-12以及非离子表面活性剂AEO-7为研究对象,利用分子动力学模拟的方法,对表面活性剂在矿井喷雾除尘中雾化、捕尘和保水等环节的微观作用机理进行了系统的研究。通过以上研究,以期为表面活性剂在矿井粉尘防治中的应用提供微观的理论基础。主要研究结论如下:(1)表面活性剂对喷雾雾化特性影响机理研究。构建了表面活性剂气-液界面模型,利用分子动力学模拟方法,得到了表面活性剂分子的界面构型特征,通过实验研究了表面活性剂对水雾粒径分布的影响。结果表明,表面活性剂在气-液界面的排布方式与各组分相对数密度以及分子的首尾角度分布有关,这种有序排布是降低溶液表面张力的原因。表面张力的降低使得雾滴的表面积增大,粒径减小,从而提高雾化效果。(2)表面活性剂对雾滴捕尘能力影响机理研究。通过煤尘自然吸水实验和构建的煤壁模型,研究了表面活性剂对水在煤尘表面吸附特性的影响。利用分子表面静电势,揭示了表面活性剂对煤润湿性影响的机制。结果表明,表面活性剂增强了水与煤尘的结合能力,有利于雾滴对煤尘颗粒的捕获,煤分子吸附表面活性剂后,通过增大与H2O分子的电势差,提高煤表面润湿性,增强雾滴捕尘能力。对于褐煤、烟煤和无烟煤,添加阴离子表面活性剂SDS使雾滴捕获能力提升最强。(3)表面活性剂保水性及无机盐对其强化作用机理研究。构建了表面活性剂的溶液模型,利用分子动力学模拟方法,得到了H2O分子在表面活性剂头基及无机盐周围的排布规律和相互作用关系,结合实验,验证了表面活性剂的保水性。结果表明,表面活性剂通过极性头基周围形成的多层水合层起到保水作用,在表面活性剂溶液中添加无机盐会对降尘液的保水作用起到更有益的效果。根据H2O分子与表面活性剂头基的离解能垒判断四种表面活性剂头基的保水能力排序为:SDS>BS-12>AEO-7>DTAB。(4)表面活性剂抑尘性能实验研究。利用自行搭建的喷雾降尘实验平台,考察了阴离子表面活性剂SDS在喷雾降尘实验中针对不同煤种煤尘的降尘效果,并进一步确定了SDS的最优添加浓度。结果表明,添加SDS后,黑岱沟长焰煤、镇城底焦煤、阳煤五矿无烟煤的全尘降尘率分别增加至94.57%、90.80%和87.96%,在实验条件下,确定了SDS对于这三种煤尘降尘的最优添加质量浓度分别为0.2%,0.4%和0.3%。
侯成龙[10](2021)在《季铵修饰聚合物的制备及空气二氧化碳捕集性能研究》文中认为全球气候变暖持续加剧带来的系列严重问题引起全社会对人为二氧化碳排放的高度关注并推动了碳捕集、利用与封存技术的发展。为实现本世纪末较工业革命前1.5°C的温升控制目标,需要负碳排放技术参与,并发挥空气CO2捕集低土地足迹、部署灵活的优势。以碱金属氢氧化物吸收与有机胺吸附为代表的中高温再生技术发展受高能耗与高成本制约,通过引入全新的再生机制,变湿吸附具备大幅降低空气捕集能耗及运行成本的潜力,但同时也存在CO2循环容量与速率偏低、吸附剂对环境湿度的耐受性较弱及过高的捕集水耗等问题。本文针对变湿吸附材料的高效季铵化设计,探索了界面亲疏水性与微-介孔结构特征对水汽氛围下超低浓度CO2吸附反应-传质过程的影响机制,在此基础上通过孔道结构与疏水性定向调控实现了面向空气CO2捕集的新型材料设计与性能优化,进一步地探索了耦合指向外电场提高材料对高湿度环境适应性的理论基础。本文分别以木质纤维素、多孔聚苯乙烯、乙烯基苄氯-氟代苯乙烯嵌段共聚物为基体合成了一系列季铵修饰聚合物类CO2吸附材料。考察了季铵取代度与利用效率的影响因素。结果表明异相体系中取代度受修饰位点密度、活性及孔结构制约,优化合成参数后纤维素与多孔聚苯乙烯的季铵取代度分别为0.77与1.41wt.%;均相体系中嵌段共聚物的季铵取代度仅与活性/惰性链段比例相关,可达4.6~6.6 wt.%。捕集空气CO2时材料的季铵利用率与取代度相关,季铵修饰木质纤维素、多孔聚苯乙烯、嵌段共聚物的最高取代度递增,利用率分别为69%,61%与35%。季铵基团在微纤维表面或规则介孔内均匀、连续分布是高效修饰的关键。通过基体筛选与合成条件优化,结合氮吸附与水汽吸附表征揭示了季铵官能团化过程中材料微观形貌、孔结构与亲疏水性质的衍变特性。孔径及分布数据表明介-大孔填充与微孔生成的氯乙酰反应是形貌与结构改变的主要阶段。水汽吸附量与取代基对应的水汽增量随湿度变化趋势一致,反映了规则介孔内季铵的均匀分布。CO2吸附测试结果显示:吸附容量与取代度正相关并受孔结构变化下离子交换效率差异的影响,~20 nm介孔主导的QMPR-2材料取代度与离子交换效率较微孔主导的QMPR-1分别提高8.5%与21.0%,400 ppm CO2吸附量与饱和容量分别提高27%与83%;取代度相当时,介-大孔主导的QMPR-3的离子交换效率较QMPR-2低22.4%造成CO2容量偏低21%~34%。利用混合1,2-阶动力学模型考察了吸附速率与比表面积、孔类型及分布的关联关系。结果表明不规则孔(墨水瓶型或狭缝型)易引起局部狭窄孔道内水汽分压累积,圆柱通孔与高比表面积的组合优势下材料半吸附时间缩短至2.9分钟,是目前报道的动力学最高水平。针对富羟基的纤维素基体提出了基于水汽吸附增量的亲水性评价方法并获得20%~90%湿度下水汽吸附量为0.55~5.85 mol/mol官能团。首次发现季铵材料吸附CO2容量随湿度先增后减(节点60%~70%RH)的非单调变化。分子尺度模拟揭示了纤维素亲疏水的微观各向异性,GAB水合模型计算所得47 k J/mol的低吸附热进而反映了宏观弱亲水性,其影响的季铵基团活性差异是吸附能力对湿度反常响应的内在机制。采用可控自由基聚合技术,通过调整含氟链段类型、数目实现了季铵聚合物界面强亲水至疏水(3.69~0.93 mmol H2O/g)的定向连续调控。在D-W吸附模型基础上,逐层揭示了“强/弱/多层吸附”的界面水分布并确定各层水吸附量。动力学分析显示亲/疏水链段微相分离是影响离子输运与CO2吸附性能的重要因素,离子扩散加速下半吸附时间可由11.3分钟缩短至4.3分钟。增加疏水链段可增强聚合物碱性与离子扩散,但也存在降低吸附量及离子簇过度聚集抑制输运的可能,CO2捕集性能受上述多重trade-off机制影响。中等强度的疏水控制可实现CO2容量(2 mmol/g)与湿度耐受性的同步提升。在有限场框架中建立了高水合(湿度)条件下指向电场强化CO2吸附的密度泛函模拟体系。计算结果表明电场可精确调控季铵离子对与CO2直接作用强度,反应关键质子转移步可由电场驱动并受场强影响,增加氢键键轴场强分量的强化效果更显着,而负反应轴电场则削弱离子键强度。电场可同步增强反应物亲水与产物疏水性,高水合态(水合水数=3)下CO32–或HCO3–水合半径分别增加7.2%或降低9.4%,电子密度信息反映两者水分子团簇内部氢键与界面作用强度的相反变化趋势。反应自由能计算揭示了合理调控场强可使高湿度下吸附自发进行,电场可作为特殊催化剂降低反应能垒同时避免以水为催化剂对反应容量的削弱。
二、表面吸附的微观机理研究进展(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、表面吸附的微观机理研究进展(论文提纲范文)
(1)分子模拟在油气地球化学中的应用研究进展(论文提纲范文)
1 煤层气吸附机理 |
2 页岩气/页岩油吸附机理 |
1) 成本高。 |
2) 受实验条件的限制。 |
3) 实验室模拟的局限性。 |
3 用于构建热成熟度的分子地球化学指标 |
4 油气运移分子地球化学 |
5 有机质生烃机理 |
6 原油裂解机理分子模拟 |
7 结论 |
(2)偏高岭土-有机聚合物石灰改性土力学特性及演化机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 石灰加固土 |
1.2.2 有机聚合物改性灰土 |
1.2.3 火山灰反应 |
1.2.4 有机聚合物与黏土相互作用 |
1.3 当前存在的问题 |
1.4 本文的研究思路、研究内容和创新点及研究方法 |
1.4.1 研究思路 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 创新点 |
1.4.4 研究方法 |
2 灰土力学特性试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料、方案与方法 |
2.2.1 试验材料 |
2.2.2 试验方案 |
2.2.3 试验仪器和方法 |
2.3 灰土材料试验结果分析 |
2.3.1 粉质粘土基灰土应力-应变关系曲线研究 |
2.3.2 高岭土基灰土力学特性 |
2.4 灰土强度差异及表征分析 |
2.4.1 灰土材料强度的比较 |
2.4.2 灰土微观结构表征分析 |
2.5 本章小结 |
3 偏高岭土改性灰土力学特性试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验材料与方案 |
3.2.1 试验材料 |
3.2.2 试验方案 |
3.3 偏高岭土改性灰土的试验结果分析 |
3.3.1 偏高岭土改性粉粘土基灰土 |
3.3.2 偏高岭土改性高岭土基灰土 |
3.4 偏高岭土灰土材料的强度比较和机理分析 |
3.4.1 灰土和偏高岭土灰土的破坏模式 |
3.4.2 偏高岭土对灰土强度影响的比较 |
3.4.3 偏高岭土灰土微观结构表征研究 |
3.5 本章小结 |
4 有机聚合物改性偏高岭土灰土力学特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 试样制备以及试验方法 |
4.2.1 有机聚合物分子结构 |
4.2.2 有机聚合物的浓度和制备方法 |
4.2.3 试验方案 |
4.3 有机聚合物改性偏高岭土灰土的试验结果分析 |
4.3.1 有机聚合物改性粉质粘土基-偏高岭土灰土 |
4.3.2 有机聚合物对偏高岭土灰土抗折强度和断裂韧度的影响 |
4.3.3 有机聚合物改性高岭土基-偏高岭土灰土 |
4.3.4 高岭土基-有机聚合物-偏高岭土灰土循环加-卸载试验 |
4.4 有机聚合物-偏高岭土灰土材料的强度比较和机理分析 |
4.4.1 有机聚合物对偏高岭土灰土强度影响的比较 |
4.4.2 有机聚合物-偏高岭土灰土微观结构表征 |
4.5 本章小结 |
5 偏高岭土有机聚合物改性灰土应力-应变模型 |
5.1 引言 |
5.2 灰土材料应力-应变模型 |
5.2.1 灰土材料应力-应变模型的建立 |
5.2.2 灰土应力-应变模型的验证 |
5.3 偏高岭土灰土材料应力-应变模型 |
5.3.1 偏高岭土灰土应力-应变模型的建立 |
5.3.2 偏高岭土灰土应力-应变模型的验证 |
5.4 有机聚合物-偏高岭土灰土材料应力-应变模型 |
5.4.1 有机聚合物-偏高岭土灰土应力-应变模型的建立 |
5.4.2 有机聚合物-偏高岭土灰土应力-应变模型的验证 |
5.5 本章小结 |
6 改性灰土细观力学特性及机理分析 |
6.1 引言 |
6.2 纳米压痕技术原理及试验参数设置 |
6.2.1 纳米压痕技术 |
6.2.2 试样制备与参数设置 |
6.3 偏高岭土、有机聚合物改性灰土的细观力学特征 |
6.3.1 灰土材料细观力学的试验研究 |
6.3.2 偏高岭土改性灰土 |
6.3.3 黄原胶改性偏高岭土灰土 |
6.3.4 瓜尔胶改性偏高岭土灰土 |
6.3.5 海藻酸钠改性偏高岭土灰土 |
6.3.6 糯米浆改性偏高岭土灰土 |
6.4 有机聚合物、高岭土改性灰土材料强度的机理 |
6.4.1 灰土材料的固化机理分析 |
6.4.2 偏高岭土改性灰土的机理分析 |
6.4.3 有机聚合物改性偏高岭土灰土的机理分析 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:攻读博士学位期间完成的科研成果 |
发表论文 |
参与的科研活动 |
在校期间获得主要奖励 |
(3)静电喷涂制备环氧导电涂层的性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 导电涂料简介 |
1.2 导电涂料成膜物质 |
1.2.1 环氧树脂成膜物质 |
1.2.2 环氧树脂的固化 |
1.2.3 环氧树脂的稀释剂 |
1.3 导电介质 |
1.3.1 碳纳米管 |
1.3.2 石墨烯 |
1.4 环氧导电涂层的制备及导电原理 |
1.4.1 环氧树脂涂层的制备工艺 |
1.4.2 导电涂层的导电原理 |
1.5 导电复合涂层导电性改善方法 |
1.5.1 分散性提升方法 |
1.5.2 定向排列 |
1.6 导电涂料存在问题及解决方法 |
1.6.1 导电涂料存在问题 |
1.6.2 导电涂料存在问题的解决方法 |
1.7 静电喷涂法 |
1.7.1 静电喷涂简介 |
1.7.2 静电喷涂制备涂层的生产工艺流程 |
1.7.3 静电喷涂影响因素 |
1.7.4 静电喷涂的优势 |
1.8 研究目的、意义及研究内容 |
1.8.1 研究目的及意义 |
1.8.2 研究内容 |
1.8.3 研究技术路线 |
2 试验及测试方法 |
2.1 试验材料及设备 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 试验设备 |
2.2 试样的制备 |
2.2.1 导电涂层的制备 |
2.2.2 MWCNTs的表面处理 |
2.2.3 MWCNTs的磁化处理及涂层制备 |
2.3 性能检测方法 |
2.3.1 涂层的结合强度测试 |
2.3.2 涂层的孔隙率测试 |
2.3.3 涂层的摩擦磨损测试 |
2.3.4 涂层的耐蚀性测试 |
2.3.5 涂层的导电性测试 |
2.3.6 表面能测试方法 |
2.3.7 红外光谱测试 |
2.3.8 组织形貌分析 |
3 粉末静电喷涂环氧导电涂层 |
3.1 石墨烯/环氧导电涂层 |
3.1.1 涂层的基础性能 |
3.1.2 涂层的导电性 |
3.1.3 导电机理分析 |
3.2 MWCNTs/环氧导电涂层 |
3.2.1 涂层的基础性能 |
3.2.2 涂层的导电性 |
3.2.3 MWCNTs分散性对导电性影响 |
3.3 表面改性的MWCNTs对环氧粉末涂层性能影响 |
3.3.1 MWCNTs的分散性 |
3.3.2 红外光谱 |
3.3.3 XRD测试 |
3.3.4 改性MWCNTs制备涂层的导电性 |
3.4 MWCNTs的磁化处理对涂层导电性的影响 |
3.4.1 MWCNTs的磁化效果 |
3.4.2 红外光谱 |
3.4.3 XRD测试 |
3.4.4 磁化MWCNTs制备涂层的导电性 |
3.5 电场对导电介质分散性的影响 |
3.5.1 静电喷涂电压对涂层厚度的影响 |
3.5.2 喷涂电压对涂层粗糙度的影响 |
3.5.3 电场对导电介质分散性的影响 |
3.6 本章小结 |
4 静电液体喷涂环氧导电涂层 |
4.1 石墨烯/环氧导电涂层 |
4.1.1 涂层的基础性能 |
4.1.2 涂层的导电性 |
4.1.3 导电机理分析 |
4.2 MWCNTs/环氧导电涂层 |
4.2.1 涂层的基础性能 |
4.2.2 MWCNTs分布对涂层导电性影响分析 |
4.2.3 导电机理分析 |
4.3 本章小结 |
5 基体前处理对静电法制备涂层结合强度的影响 |
5.1 表面前处理对涂层结合强度的影响 |
5.2 前处理对涂层基体表面化学结构的影响 |
5.3 前处理对基体表面粗糙度影响分析 |
5.4 涂层基体表面能计算 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
致谢 |
参考文献 |
论文创新点 |
博士在读期间取得的主要成果 |
(4)聚合物驱油中分子黏弹效应数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究的目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 驱油剂微观分子构型 |
1.2.2 聚合物驱微观渗流 |
1.3 研究目标及研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 研究方法及技术路线 |
1.4.1 研究方法 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 分子模拟及聚合物驱油基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 分子动力学应用概述 |
2.3 分子动力学模拟方法 |
2.3.1 原子间的相互作用及作用力 |
2.3.2 周期性边界条件 |
2.3.3 数值积分算法 |
2.3.4 统计系综 |
2.3.5 模型建立方法及Materials Studio软件简介 |
2.3.6 性质计算 |
2.3.7 运行MD模拟 |
2.4 聚合物驱油的模拟研究 |
2.4.1 聚合物驱油剂模拟现状 |
2.4.2 聚合物驱油剂与油藏环境条件相互作用模拟现状 |
2.4.3 聚合物驱油过程机理模拟现状 |
2.5 本章小结 |
第三章 聚丙烯酰胺驱油剂的基本结构及分子机理 |
3.1 引言 |
3.2 聚丙烯酰胺的结构及性能 |
3.3 聚丙烯酰胺的应用及研究方法 |
3.4 模型建立与方法 |
3.4.1 模型构建 |
3.4.2 模拟细节 |
3.5 非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)分子结构及其特性的微观模拟 |
3.5.1 NPAM黏弹效应的微观机理 |
3.5.2 NPAM在油藏条件下的微观作用机理 |
3.6 部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)分子结构及其特性的微观模拟 |
3.6.1 HPAM的微观黏弹效应机理 |
3.6.2 HPAM在油藏条件下的微观作用机理 |
3.7 本章小结 |
第四章 聚丙烯酰胺驱油剂的微观驱油规律 |
4.1 引言 |
4.2 聚合物驱油机理研究方法 |
4.3 模型建立与方法 |
4.3.1 模型构建 |
4.3.2 模拟细节 |
4.4 聚丙烯酰胺驱油的分子机理 |
4.4.1 聚合物驱 |
4.4.2 拉动效应 |
4.4.3 黏弹效应 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论及展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(5)埋地保温管道固体缓蚀剂防腐机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 埋地保温管道腐蚀现状 |
1.2.1 腐蚀原因分析 |
1.2.2 防治措施 |
1.3 缓蚀剂研究现状 |
1.3.1 缓蚀剂的分类 |
1.3.2 缓蚀剂的应用 |
1.3.3 缓蚀效率的研究方法 |
1.3.4 有机缓蚀剂的作用原理 |
1.3.5 有机缓蚀剂的发展趋势 |
1.4 缓蚀剂分子的理论筛选 |
1.4.1 MS软件对缓蚀剂的研究 |
1.4.2 MS软件在本文当中的应用 |
1.5 研究内容和技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
第二章 分子动力学模拟实验 |
2.1 引言 |
2.2 水溶液体系下的分子动力学模拟实验 |
2.2.1 水溶液体系吸附模型构建 |
2.2.2 水溶液体系的模拟结果分析 |
2.3 在真空条件下的分子动力学模拟实验 |
2.3.1 真空状态吸附模型构建 |
2.3.2 真空状态的模拟结果分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 缓蚀剂分子的量子化学研究 |
3.1 引言 |
3.2 量子化学计算方法 |
3.2.1 从头计算法 |
3.2.2 半经验算法 |
3.2.3 密度泛函理论计算 |
3.3 计算结果分析 |
3.3.1 缓蚀剂分子前线轨道分布图分析 |
3.3.2 量子化学参数分析 |
3.3.3 反应活性位点分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 固体缓蚀剂的制备及性能评价 |
4.1 引言 |
4.2 固体缓蚀剂的制备 |
4.2.1 固体缓蚀剂的组成 |
4.2.2 固体缓蚀剂的制备方法 |
4.3 固体缓蚀剂的性能评价 |
4.3.1 评价方法 |
4.4 结果分析与讨论 |
4.4.1 缓蚀剂释放率 |
4.4.2 缓蚀剂加药量 |
4.4.3 缓蚀效果 |
4.4.4 缓蚀作用机理和界面特性表征 |
4.5 固体缓蚀剂的适用性分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
(6)复合矿渣固化Cd-Cr污染土力学性能及耐久性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 重金属污染土研究现状 |
1.2.1 重金属污染土修复技术 |
1.2.2 固化/稳定化修复重金属污染土 |
1.3 碱激发矿渣材料固化重金属污染土研究现状 |
1.3.1 粒化高炉矿渣 |
1.3.2 碱激发高炉矿渣材料 |
1.3.3 碱激发矿渣固化污染土 |
1.4 重金属镉、铬污染土研究现状 |
1.4.1 镉污染土研究现状 |
1.4.2 铬污染土研究现状 |
1.5 存在的问题和研究内容 |
1.5.1 存在的主要问题 |
1.5.2 本文的研究思路及内容 |
2 试验材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 试验土样 |
2.1.2 固化剂材料 |
2.1.3 化学试剂 |
2.2 试验设计 |
2.3 试验步骤及方法 |
2.3.1 试样制备与养护 |
2.3.2 无侧限抗压强度试验 |
2.3.3 碳化耐久性试验 |
2.3.4 干湿循环耐久性试验 |
2.3.5 微观试验 |
2.4 本章小结 |
3 电石渣-矿渣固化污染土强度特性 |
3.1 概述 |
3.2 电石渣-矿渣复合固化污染土强度特性 |
3.2.1 固化剂掺量对强度的影响 |
3.2.2 养护龄期对强度的影响 |
3.2.3 重金属离子浓度及类型对强度的影响 |
3.3 固化土的变形特性 |
3.4 固化污染土强度预测 |
3.4.1 基于龄期的强度预测 |
3.4.2 基于掺量的强度预测 |
3.5 固化机理与微观试验分析 |
3.5.1 固化机理分析 |
3.5.2 微观试验分析 |
3.6 本章小结 |
4 碳化条件下电石渣-矿渣固化污染土耐久性 |
4.1 概述 |
4.2 固化土碳化深度特性 |
4.2.1 碳化深度结果及分析 |
4.2.2 碳化深度拟合分析 |
4.3 碳化条件下固化土强度特性 |
4.3.1 碳化强度结果及分析 |
4.3.2 碳化强度拟合分析 |
4.4 碳化条件下固化土微观分析 |
4.4.1 XRD试验结果分析 |
4.4.2 SEM试验结果分析 |
4.5 本章小结 |
5 干湿循环条件下电石渣-矿渣固化污染土耐久性 |
5.1 概述 |
5.2 干湿循环对固化土质量的影响 |
5.3 无侧限抗压强度影响因素 |
5.3.1 干湿循环次数对强度的影响 |
5.3.2 重金属离子浓度及类型对强度的影响 |
5.4 干湿循环作用下固化土变形特性 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(7)赤泥协同多源固废制备注浆材料组成设计、水化机理与性能调控(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 注浆材料研究现状 |
1.2.1 颗粒型注浆材料 |
1.2.2 无颗粒型注浆材料 |
1.3 赤泥概况 |
1.3.1 赤泥产生及分类 |
1.3.2 赤泥应用领域 |
1.4 赤泥制备胶凝材料研究现状 |
1.4.1 赤泥制备水泥基胶凝材料 |
1.4.2 赤泥制备地聚物类胶凝材料 |
1.5 目前存在的问题 |
1.6 研究内容与创新点 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
1.6.3 创新点 |
第二章 基于多源固废协同的赤泥基胶凝材料制备理论 |
2.1 典型工业固废物化特性 |
2.1.1 物理特性 |
2.1.2 化学组成 |
2.1.3 矿相组成 |
2.2 典型工业固废基础胶凝活性 |
2.2.1 单一固废胶凝活性 |
2.2.2 多源固废复合体系胶凝活性 |
2.3 赤泥胶凝活性提升方法 |
2.3.1 物理活化 |
2.3.2 热处置 |
2.4 赤泥基胶凝材料协同机制 |
2.4.1 多源固废协同利用基本原则 |
2.4.2 低钙型赤泥基胶凝材料 |
2.4.3 高钙型赤泥基胶凝材料 |
2.4.4 赤泥基胶凝材料配合比设计方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 赤泥基胶凝材料水化机理 |
3.1 赤泥基胶凝材料水化历程 |
3.1.1 水化过程中水赋存状态 |
3.1.2 浆体粘度经时变化规律 |
3.1.3 赤泥基胶凝材料水化历程微观结构 |
3.2 赤泥基胶凝材料水化动力学 |
3.2.1 水泥类胶凝材料水化动力学模型简介 |
3.2.2 高钙型赤泥基胶凝材料水化动力学 |
3.2.3 低钙型赤泥基胶凝材料水化动力学模型 |
3.3 本章小结 |
第四章 赤泥基注浆材料性能调控方法 |
4.1 水灰比对赤泥基注浆材料性能的作用机制 |
4.1.1 浆体流动特性 |
4.1.2 水化历程 |
4.1.3 抗压强度 |
4.2 粒径特征对赤泥基注浆材料性能的影响 |
4.2.1 浆体流动特性 |
4.2.2 水化历程 |
4.2.3 浆体稳定性 |
4.2.4 抗压强度 |
4.2.5 微观结构 |
4.3 超细掺合料对赤泥基注浆材料性能的影响 |
4.3.1 抗压强度 |
4.3.2 浆体流动特性 |
4.3.3 水化历程 |
4.3.4 基于孔隙结构的宏观工作性能作用机制 |
4.4 外加剂对赤泥基注浆材料性能调控机制 |
4.4.1 高效减水剂的吸附能力 |
4.4.2 高效减水剂在碱性环境中的稳定性 |
4.4.3 减水剂对赤泥基注浆材料工作性能的影响 |
4.4.4 抗压强度 |
4.4.5 微观结构 |
4.5 保水剂对赤泥基浆体性能的影响 |
4.5.1 浆体稳定性 |
4.5.2 浆体流动特性 |
4.5.3 抗压强度 |
4.5.4 微观结构 |
4.6 基于人工神经网络的性能动态调控方法 |
4.6.1 初凝时间 |
4.6.2 抗压强度 |
4.7 本章小结 |
第五章 赤泥基注浆材料耐久性与环境相容性研究 |
5.1 赤泥基注浆材料抗离子侵蚀性能 |
5.1.1 化学侵蚀机理分析 |
5.1.2 SO_4~(2-)、Cl~-对赤泥基注浆材料力学性能的影响 |
5.1.3 膨润土对抗侵蚀作用的影响 |
5.1.4 超细集料对抗侵蚀作用的影响 |
5.2 赤泥基注浆材料失稳破坏本构关系 |
5.2.1 超细集料失稳破坏模式的影响 |
5.2.2 离子侵蚀对失稳破坏模式的影响 |
5.3 赤泥基注浆材料碱性组分固化机制 |
5.3.1 赤泥基注浆材料碱浸出特性 |
5.3.2 碱性组分固化方法 |
5.4 赤泥基注浆材料重金属固化机制 |
5.4.1 赤泥中重金属的赋存形态 |
5.4.2 赤泥基注浆材料对重金属的固化机制 |
5.4.3 离子侵蚀作用对重金属固化效率的影响 |
5.5 赤泥基注浆材料节能降耗容量 |
5.5.1 模型介绍 |
5.5.2 赤泥基注浆材料环境影响计算模型 |
5.5.3 节能降耗容量计算 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展塑 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及参与的项目 |
博士期间发表的论文 |
傅士期间授权专利 |
博士期间参与的科研项目 |
博士期间获得奖励 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(8)高浓度有机废水协同制水煤浆中添加剂作用机理及分散调控机制(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 高浓度有机废水协同制浆制备合成气技术发展现状 |
1.2.1 高浓度有机废水协同制浆技术国内外研究现状 |
1.2.2 高浓度有机废水水煤浆气化国内外研究现状 |
1.3 水煤浆添加剂概述 |
1.3.1 水煤浆添加剂的分类 |
1.3.2 水煤浆添加剂的研究进展 |
1.3.3 水煤浆添加剂对水煤浆性能的影响研究 |
1.4 悬浮液体系中的分散稳定机理研究 |
1.5 分子动力学模拟 |
1.6 研究内容及方法 |
1.6.1 目前研究存在问题 |
1.6.2 本文主要研究内容 |
1.6.3 本文研究方法及路线 |
2 实验材料及方法 |
2.1 引言 |
2.2 煤粉的制备及性质表征 |
2.2.1 煤粉制备 |
2.2.2 粒径分布 |
2.2.3 分子结构 |
2.2.4 微观形貌 |
2.3 水煤浆浆体制备及性能表征方法 |
2.3.1 水煤浆的制备 |
2.3.2 水煤浆的浓度 |
2.3.3 水煤浆的稳定性 |
2.3.4 水煤浆的流变性 |
2.4 添加剂吸附特性表征实验方法 |
2.4.1 添加剂吸附量测量 |
2.4.2 吸附层厚度测量 |
2.5 煤水界面特性表征 |
2.5.1 接触角测量 |
2.5.2 Zeta电位测量 |
2.5.3 表面张力 |
2.6 液相特性表征 |
2.6.1 含水量测量 |
2.6.2 离子浓度测量 |
2.6.3 有机物成分分析 |
2.6.4 废水主要指标测量 |
2.7 本章小结 |
3 工业有机废水水煤浆中添加剂的适配性及分散机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料 |
3.3 废水水煤浆添加剂的适配性研究 |
3.3.1 阴离子添加剂水煤浆的成浆性能 |
3.3.2 阳离子添加剂水煤浆的成浆性能 |
3.3.3 非离子添加剂水煤浆的成浆性能 |
3.3.4 添加剂对水煤浆稳定性的影响 |
3.4 废水水煤浆复配添加剂的适配性研究 |
3.4.1 阴离子-阴离子添加剂复配水煤浆的成浆性能 |
3.4.2 阴离子-阳离子添加剂复配水煤浆的成浆性能 |
3.5 添加剂在煤表面的作用机理 |
3.6 本章小结 |
4 工业有机废水中氨氮对添加剂吸附的影响研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料和方法 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验方法 |
4.3 氨氮对添加剂吸附的影响 |
4.3.1 添加剂的吸光度与浓度间的关系 |
4.3.2 氨氮对添加剂在煤表面吸附量的影响 |
4.3.3 氨氮对添加剂在煤表面吸附厚度的影响 |
4.4 分子动力学模拟方法简介 |
4.4.1 力场 |
4.4.2 牛顿运动方程 |
4.4.3 周期性边界条件 |
4.4.4 系综 |
4.4.5 计算时间和步长 |
4.4.6 控温控压方法 |
4.4.7 分子动力学模拟的主要设置 |
4.5 添加剂在煤表面吸附的分子动力学模拟研究 |
4.5.1 模拟参数设置 |
4.5.2 模拟结果分析 |
4.5.3 吸附能计算 |
4.6 本章小结 |
5 工业有机废水中酯类有机小分子对添加剂吸附的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料 |
5.3 酯类小分子对添加剂吸附的影响 |
5.3.1 酯类小分子对添加剂在煤表面吸附量的影响 |
5.3.2 酯类小分子对添加剂在煤表面吸附厚度的影响 |
5.4 添加剂在煤表面吸附的分子动力学模拟研究 |
5.4.1 模拟参数设置 |
5.4.2 模拟结果分析 |
5.4.3 吸附能计算 |
5.5 本章小结 |
6 含油废液水煤浆中添加剂的适配性及分散机理研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验材料 |
6.3 含油废液煤浆的添加剂适配性研究 |
6.3.1 含油废液煤浆的成浆特性 |
6.3.2 含油废液煤浆的稳定性 |
6.4 含油废液水煤浆的添加剂适配性研究 |
6.4.1 含油废液水煤浆的成浆特性 |
6.4.2 含油废液水煤浆的稳定性 |
6.5 含油废液水煤浆的作用机理研究 |
6.5.1 含油废液水煤浆中的煤粉特性 |
6.5.2 含油废液水煤浆的分散稳定机理分析 |
6.6 本章小结 |
7 有机溶剂废液水煤浆中添加剂的适配性及分散机理研究 |
7.1 引言 |
7.2 实验材料 |
7.3 相互作用能计算方法 |
7.3.1 极性相互作用能 |
7.3.2 静电相互作用能 |
7.3.3 范德华相互作用能 |
7.3.4 空间稳定作用能 |
7.4 实验结果讨论 |
7.4.1 废液水煤浆的微观形貌 |
7.4.2 不同添加剂的分散效果 |
7.4.3 黄原胶含量对浆体性能的影响 |
7.4.4 Zeta电位测量值 |
7.4.5 接触角测量值 |
7.4.6 离子浓度 |
7.5 相互作用能计算结果 |
7.6 黄原胶作用机理分析 |
7.7 本章小结 |
8 全文总结及展望 |
8.1 本文总结 |
8.2 创新点 |
8.3 工作展望 |
附录 界面相互作用能的计算 |
参考文献 |
作者简历 |
(9)矿井喷雾降尘表面活性剂作用机理的分子模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 粉尘防治技术研究现状 |
1.2.2 煤尘润湿性研究现状 |
1.2.3 表面活性剂研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 本文的研究内容和方法 |
1.4.1 研究内容和方法 |
1.4.2 技术路线 |
第2章 分子模拟方法及理论基础 |
2.1 分子模拟软件及模拟方法简介 |
2.2 分子动力学模拟的基本原理及参数选择 |
2.2.1 分子动力学基本原理 |
2.2.2 分子动力学模拟参数选择 |
2.3 量子化学计算原理简介 |
2.3.1 量子化学计算基本原理 |
2.3.2 密度泛函基本原理 |
2.4 本章小结 |
第3章 表面活性剂对喷雾雾化特性影响机理研究 |
3.1 表面活性剂界面模型的构建 |
3.1.1 表面活性剂的选择及基本性质测定 |
3.1.2 模型的构建和参数设置 |
3.2 表面活性剂影响界面张力的分子动力学研究 |
3.2.1 表面活性剂界面构型分析 |
3.2.2 表面活性剂影响界面张力的机理分析 |
3.3 表面活性剂对水雾粒径分布的影响 |
3.3.1 实验装置及方法 |
3.3.2 表面活性剂对水雾粒径分布规律的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 表面活性剂对雾滴捕尘能力影响机理研究 |
4.1 煤尘自然吸水实验 |
4.1.1 实验设备及方法 |
4.1.2 实验结果分析 |
4.2 煤壁模型构建与参数设置 |
4.2.1 煤分子化学结构模型的选择 |
4.2.2 模型的构建及模拟方法 |
4.3 水在煤尘表面吸附特性研究 |
4.3.1 纯水在煤壁表面的吸附 |
4.3.2 表面活性剂对水在煤壁表面吸附的影响 |
4.3.3 水在煤中扩散特性研究 |
4.4 表面静电势与煤润湿性关联分析 |
4.4.1 不同煤的润湿性分析 |
4.4.2 表面活性剂影响煤润湿性的静电势分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 表面活性剂保水性及无机盐对其强化机理研究 |
5.1 溶液模型的构建与参数设置 |
5.1.1 溶液模型的构建 |
5.1.2 分子动力学模拟方法 |
5.2 表面活性剂保水作用的分析 |
5.2.1 表面活性剂的水合作用 |
5.2.2 平均力势的计算 |
5.3 无机盐影响下表面活性剂的保水作用分析 |
5.3.1 无机盐离子的静电屏蔽作用 |
5.3.2 无机盐对表面活性剂水合作用的影响 |
5.3.3 无机盐离子的水合作用 |
5.4 表面活性剂保水性能实验研究 |
5.4.1 表面活性剂保水实验方法 |
5.4.2 表面活性剂保水实验结果分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 表面活性剂抑尘性能实验研究 |
6.1 喷雾雾化及捕尘机理 |
6.2 表面活性剂降尘效果监测方法 |
6.2.1 喷雾抑尘测试系统 |
6.2.2 测试方案 |
6.3 测试结果与分析 |
6.3.1 表面活性剂对黑岱沟长焰煤煤尘抑制效果分析 |
6.3.2 表面活性剂对山西镇城底焦煤煤尘抑制效果分析 |
6.3.3 表面活性剂对山西阳煤五矿无烟煤煤尘抑制效果分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究工作展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(10)季铵修饰聚合物的制备及空气二氧化碳捕集性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.1.1 全球气候变化与CO_2减排 |
1.1.2 二氧化碳捕集利用与封存 |
1.1.3 负碳排放技术 |
1.2 空气捕集研究进展 |
1.2.1 空气捕集热力学基础 |
1.2.2 空气捕集技术发展 |
1.2.2.1 碱/碱土金属基吸附剂 |
1.2.2.2 负载胺基吸附剂 |
1.2.2.3 MOFs类吸附剂 |
1.2.2.4 季铵型变湿吸附剂 |
1.2.3 空气捕集经济性评估 |
第二章 变湿吸附技术综述 |
2.1 引言 |
2.2 理论基础与机理研究 |
2.2.1 多元吸附热力学 |
2.2.2 CO_2吸附-水合耦合微观机制 |
2.2.2.1 质子转移与水合作用机理 |
2.2.2.2 吸附剂化学结构-CO_2反应构效关系 |
2.3 变湿吸附材料研究进展 |
2.3.1 物理复合型季铵吸附剂 |
2.3.2 化学嫁接型季铵吸附剂 |
2.3.3 非季铵基吸附剂 |
2.4 变湿吸附工艺与流程优化 |
2.4.1 捕集反应器设计 |
2.4.2 环境耐受性与再生水耗 |
2.4.3 捕集能耗与技术可行性 |
2.5 论文选题依据及主要内容 |
2.5.1 论文选题背景与研究思路 |
2.5.2 论文主要研究内容 |
第三章 基于木质纤维素的季铵型吸附剂制备与CO_2吸附性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 实验方法 |
3.2.3.1 季铵型纤维素的合成 |
3.2.3.2 CO_2/H_2O吸附—解吸测试 |
3.2.3.3 亲疏水性的理论分析 |
3.2.4 材料表征 |
3.2.4.1 扫描电镜分析 |
3.2.4.2 红外光谱分析 |
3.2.4.3 元素分析 |
3.2.4.4 纤维素含量分析 |
3.2.4.5 电荷密度测定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 季铵型纤维素的制备工艺探索及优化 |
3.3.1.1 不同来源生物质原料的影响 |
3.3.1.2 季铵化路径的影响 |
3.3.1.3 制备参数优化 |
3.3.2 季铵型纤维素的理化表征 |
3.3.2.1 季铵型纤维素界面形貌 |
3.3.2.2 季铵型纤维素官能团结构 |
3.3.2.3 季铵型纤维素亲疏水性度量与理论分析 |
3.3.3 季铵型纤维素变湿吸附性能 |
3.3.3.1 CO_2吸附平衡与湿度响应规律 |
3.3.3.2 CO_2吸附动力学及其影响因素 |
3.3.3.3 CO_2变湿再生性能与循环稳定性 |
3.4 本章小结 |
第四章 季铵修饰多孔聚合物孔结构与CO_2吸附的构效关系研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 实验方法 |
4.2.3.1 季铵修饰多孔聚合物的合成 |
4.2.3.2 CO_2/H_2O吸附解吸测试 |
4.2.4 材料表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 基体遴选策略合成多孔季铵修饰聚合物 |
4.3.2 超低浓度CO_2捕集性能研究 |
4.3.2.1 孔结构与CO_2吸附性能的构效关系 |
4.3.2.2 CO_2吸附与湿度响应规律 |
4.3.2.3 材料稳定性 |
4.4 本章小结 |
第五章 季铵修饰含氟嵌段共聚物亲水性调控与CO_2吸附性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 实验仪器 |
5.2.3 实验方法 |
5.2.3.1 季铵修饰含氟嵌段共聚物的合成 |
5.2.3.2 CO_2/H_2O吸附-解吸测试 |
5.2.3.3 含氟链段疏水强弱的计算化学表达 |
5.2.4 材料表征 |
5.2.4.1 相对分子量测试 |
5.2.4.2 核磁共振氢谱 |
5.2.4.3 原位红外光谱 |
5.2.4.4 热稳定性测试 |
5.2.4.5 元素分析 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 季铵修饰含氟嵌段共聚物的合成 |
5.3.2 季铵修饰含氟嵌段共聚物的亲疏水性 |
5.3.2.1 含氟链段类型影响 |
5.3.2.2 含氟链段数量的影响 |
5.3.2.3 基于D-W模型的水吸附研究 |
5.3.3 季铵修饰含氟嵌段共聚物CO_2吸附性能研究 |
5.3.3.1 CO_2吸附容量与疏水性关联关系 |
5.3.3.2 含氟链段对CO_2吸附动力学的影响 |
5.3.3.3 10%与400 ppm下 CO_2吸附性能的差异性 |
5.3.3.4 CO_2吸附机理的光谱学验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 指向性外电场介入强化CO_2变湿吸附的理论研究 |
6.1 引言 |
6.2 计算模型与方法 |
6.2.1 密度泛函理论 |
6.2.2 有限场理论 |
6.2.3 模型构建 |
6.2.4 模拟细则 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 孤立酸根与结合水体系的质子转移描述 |
6.3.2 季铵阳离子-酸根阴离子对与结合水体系的质子转移描述 |
6.3.2.1 完全自由度下的模拟结果 |
6.3.2.2 相对位置约束下的模拟结果 |
6.3.3 电场强化CO_2吸附的模拟研究 |
6.3.3.1 电场对季铵-碳酸根离子对与CO_2直接作用的影响 |
6.3.3.2 电场对季铵-氢氧根离子对吸附CO_2的强化作用 |
6.3.3.3 电场对界面水合的影响 |
6.3.3.4 理想水合条件下的CO_2吸附热力学 |
6.3.3.5 电场作为特殊催化剂的理论原理 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结与展望 |
7.1 主要研究成果 |
7.2 本文创新点 |
7.3 未来工作展望 |
参考文献 |
作者简介 |
四、表面吸附的微观机理研究进展(论文参考文献)
- [1]分子模拟在油气地球化学中的应用研究进展[J]. 李美俊,刘晓强,韩秋雅,肖洪,方镕慧,何大祥,高志伟. 石油与天然气地质, 2021(04)
- [2]偏高岭土-有机聚合物石灰改性土力学特性及演化机理研究[D]. 刘春龙. 西安理工大学, 2021
- [3]静电喷涂制备环氧导电涂层的性能研究[D]. 李光照. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]聚合物驱油中分子黏弹效应数值模拟研究[D]. 袁远达. 西安石油大学, 2021(10)
- [5]埋地保温管道固体缓蚀剂防腐机理研究[D]. 刘妍妍. 西安石油大学, 2021(09)
- [6]复合矿渣固化Cd-Cr污染土力学性能及耐久性研究[D]. 杨景东. 安徽理工大学, 2021(01)
- [7]赤泥协同多源固废制备注浆材料组成设计、水化机理与性能调控[D]. 张健. 山东大学, 2021
- [8]高浓度有机废水协同制水煤浆中添加剂作用机理及分散调控机制[D]. 王双妮. 浙江大学, 2021
- [9]矿井喷雾降尘表面活性剂作用机理的分子模拟研究[D]. 刘硕. 太原理工大学, 2021(01)
- [10]季铵修饰聚合物的制备及空气二氧化碳捕集性能研究[D]. 侯成龙. 浙江大学, 2021(01)