Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2018 Vol.19 No.1 P.1-94

<<< CONTENTS >>>

Special Issue: Air Pollution Control and Air Quality Management

Guest Editor-in-Chief: Xiang GAO

Editorial

Editorial: Air pollution control for a green future

Xiang Gao, Cheng-hang Zheng

DOI: 10.1631/jzus.A17EU001 Downloaded: 1968 Clicked: 3597 Cited: 0 Commented: 0(p.1-4) <Full Text>

Chinese summary <42> 大(dà)氣污染治理助推綠色發展

概要:化石燃料尤其是煤炭利用過程中(zhōng)排放(fàng)的二氧化硫、氮氧化物(wù)、顆粒物(wù)和重金屬等污染物(wù)以及二氧化碳等溫室氣體(tǐ)已引起國内外(wài)的廣泛關注,并已成爲能源環境領域的研究熱點.近幾年,國内外(wài)在煙氣污染物(wù)控制以及CO₂捕集和利用方面取得了顯著的進展.然而如何進一(yī)步提高污染物(wù)的脫除效率、如何實現多污染物(wù)高效協同脫除以及如何實現污染物(wù)的資(zī)源化利用等方面尚需進一(yī)步研究;如何實現CO₂的資(zī)源化和循環利用也得到國際上的普遍關注,亟需基礎研究支撐技術突破.本專輯收集了在該研究領域具有影響力的研究人員(yuán)的最新研究成果和觀點,介紹了該領域的最新研究進展,希望能幫助讀者了解相關研究工(gōng)作并促進研究人員(yuán)開(kāi)展讨論,推進該領域的基礎研究和技術創新,爲實現能源消費(fèi)清潔化、低碳化和綠色化提供科學和技術支撐.

關鍵詞組：化石燃料;大(dà)氣污染物(wù);二氧化碳;綠色化

Reviews

Review: Designing Pd-based supported bimetallic catalysts for environmental applications

Ewa Nowicka, Meenakshisundaram Sankar

DOI: 10.1631/jzus.A1700257 Downloaded: 2479 Clicked: 2982 Cited: 1 Commented: 0(p.5-20) <Full Text> <PPT> 1516

Chinese summary <34> 負載型Pd基雙金屬催化劑的設計及其在環境領域的應用

概要:負載型雙金屬催化劑在很多催化反應中(zhōng)都有着十分(fēn)重要的意義,包括選擇性氧化、加氫/氫解、重整、生(shēng)物(wù)質轉化等反應.這一(yī)類催化劑的活性、選擇性和穩定性取決于顆粒尺寸、組成和形貌等結構特性.針對Pd基負載型雙金屬催化劑體(tǐ)系,本文讨論了其結構特性,并探讨了不同合成方法對結構性質的調控機制.同時,本文闡述了Pd基催化劑在環境催化反應中(zhōng)的應用,包括CO氧化、烴類氧化、加氫脫氯和NO_x分(fēn)解等反應.盡管在這些領域的研究取得了一(yī)定的進展,然而還需要更先進的催化技術來應對一(yī)些重大(dà)的挑戰,如環境修複等.最近,在材料、光譜、顯微、催化化學以及工(gōng)程領域的研究人員(yuán)的共同努力下(xià),通過先進表征方法、機理研究手段的采用以及構效關系的研究,針對雙金屬催化劑設計的研究取得了一(yī)些新的進展.本篇綜述旨在激勵相關領域科學家設計合理的新型催化劑體(tǐ)系,以用于未來的綠色及可持續發展.

關鍵詞組：钯;钯合金;雙金屬催化劑;環境領域的應用

Review: Recent advances in dust collection technology and ISO standardization in bag filtration

Cheng-hang Zheng, Chikao Kanaoka

DOI: 10.1631/jzus.A1700072 Downloaded: 3766 Clicked: 4003 Cited: 1 Commented: 0(p.21-33) <Full Text>

Chinese summary <30> 除塵技術研究進展和袋式除塵ISO标準

目的:分(fēn)析當前最新的針對煙氣中(zhōng)顆粒物(wù)的高效脫除技術,包括靜電除塵和袋式除塵的提效方法、原理以及所能達到的效果等;對研究現狀進行評述和對未來發展做出展望,并介紹袋式除塵的相關ISO标準.
創新點:1. 總結了各參數對靜電除塵器(包括低低溫靜電除塵、高溫靜電除塵和濕式靜電除塵等)除塵效率的影響;2. 分(fēn)析比較了不同結構形式的濾袋并總結了适應更高過濾要求的新型過濾材料.
方法:1. 通過數據分(fēn)析,比較不同粒徑、比電阻和溫度對靜電除塵器除塵效率的影響,并提出相關改進措施;2. 比較不同形式濾袋的收塵特點,結合ISO标準和當前工(gōng)業需求,對袋式除塵進行展望.
結論:1. 爲保證除塵效率,對于不同特性的粉塵,可采取不同形式的靜電除塵器增效技術;2. 爲滿足更高的過濾要求,在袋式除塵器方面,急需開(kāi)發新型過濾材料和優化清灰技術,以适應更高的溫度和滿足更高的清灰要求.

關鍵詞組：除塵;靜電除塵器;濾袋;ISO标準

Articles

Filtration of micro-particles within multi-fiber arrays by adhesive DEM-CFD simulation

Ran Tao, Meng-meng Yang, Shui-qing Li

DOI: 10.1631/jzus.A1700156 Downloaded: 2819 Clicked: 4432 Cited: 1 Commented: 0(p.34-44) <Full Text> <PPT> 1764

Chinese summary <32> 離(lí)散元-計算流體(tǐ)動力學耦合方法模拟多纖維陣列過濾微米級顆粒

目的:微米細顆粒在不同纖維排列所組成的濾料中(zhōng)的沉積和穿透行爲仍然缺少研究.本文通過離(lí)散元-計算流體(tǐ)動力學耦合(DEM-CFD)雙向耦合方法,研究前加密、後加密以及規則錯列陣列纖維在過濾壓降和捕捉效率方面的特性.
創新點:1. 使用DEM-CFD流固雙向耦合方法,建立了适用于多纖維陣列過濾微米顆粒的數值模拟方法;2. 得到并對比了不同排列形式的過濾壓降和捕捉效率.
方法:1. 通過數值模拟,得到順列和錯列排布纖維的過濾壓降及捕捉效率(圖2和3、表2);2. 通過數值模拟,分(fēn)析前加密、後加密錯列排布纖維與規則錯列排列纖維的優劣(圖6和7),并得出顆粒在濾料中(zhōng)的沉積分(fēn)布(圖8).
結論:1. 錯列纖維比順列纖維提前進入堵塞期,在沉積相同顆粒數時具有更低的壓降,且在清潔濾料期具有更高的捕捉效率;2. 前加密錯列排布比後加密錯列排布更早進入堵塞期,且總體(tǐ)穿透顆粒數量更少;3. 前加密錯列排布适用于工(gōng)業濾料,而後加密錯列排布适用于一(yī)次性個人防護用品.

關鍵詞組：濾料過濾;纖維陣列;錯列;離(lí)散元方法

Effect of relative humidity on non-refractory submicron aerosol evolution during summertime in Hangzhou, China

Ling-hong Chen, Biao Lv, Xian-jue Zheng, Kang-wei Li, Jian-dong Shen, Kai-ji Bao, Xue-cheng Wu, Cheng-hang Zheng, Fang Ying, Xiang Gao, Ke-fa Cen

DOI: 10.1631/jzus.A1700567 Downloaded: 2027 Clicked: 3165 Cited: 1 Commented: 0(p.45-59) <Full Text> <PPT> 1698

Chinese summary <28> 中(zhōng)國杭州夏季相對濕度對難溶性的亞微米級氣溶膠演化的影響

目的:研究濕度對氣溶膠的影響.
創新點:首次研究氣溶膠中(zhōng)铵鹽的存在形式,爲研究相對濕度對大(dà)氣中(zhōng)氣溶膠的影響做了補充.
方法:1. 利用高分(fēn)辨飛行時間氣溶膠質譜儀采集的外(wài)場數據分(fēn)析各組分(fēn)時序濃度和粒徑分(fēn)布,并通過正矩陣因數分(fēn)解模型進行來源解析.2. 通過研究各種物(wù)質和解析的因子随濕度的變化,探讨濕度對氣溶膠演化的影響.3. 通過相關性處理探究铵在氣溶膠中(zhōng)的存在形式.
結論:在相對濕度大(dà)于60%時,濕祛除效應對有機物(wù)中(zhōng)的二次有機氣溶膠及硫酸鹽的影響較大(dà),而硝酸鹽受液相反應生(shēng)成作用影響更大(dà).濕度從低到高時,氣溶膠中(zhōng)铵的存在形式由硫酸铵向硝酸铵過渡.

關鍵詞組：相對濕度;氣溶膠組成;粒徑分(fēn)布;濕法去(qù)除;液相反應

Density functional theory study of the adsorption of elemental mercury on a 1T-MoS₂ monolayer

Xue-liang Mu, Xiang Gao, Hai-tao Zhao, Michael George, Tao Wu

DOI: 10.1631/jzus.A1700079 Downloaded: 2024 Clicked: 3771 Cited: 1 Commented: 0(p.60-67) <Full Text> <PPT> 1637

Chinese summary <27> 關于單層1T-MoS₂吸附元素汞的密度泛函理論研究

目的:探索1T-MoS₂(多型結構的二硫化钼)的除汞機制.
方法:1. 采用密度泛函理論(DFT)分(fēn)析Hg⁰在1T-MoS₂單層上的吸附機理.2. 考察1T-MoS₂的不同吸附位置.3. 對不同的吸附構型,研究電子吸附前後的變化,從而進一(yī)步了解吸附過程.
結論:1. 化學吸附是Hg原子與1T-MoS₂單層吸附的主導因素.同時,在所有可能的吸附位置中(zhōng),T_Mo(在钼原子上方)的位置是最強烈的吸附構型.2. 汞(Hg)原子在1T-MoS₂單層上的吸附受鄰近的硫(S)和钼(Mo)原子的影響.3. 吸附的汞(Hg)原子在1T-MoS₂的T_Mo位置上會被氧化,其吸附能爲−1.091 eV.4. 從局部态密度(PDOS)分(fēn)析來看,Hg原子和1T-MoS₂表面之間的相互作用是由汞(Hg)原子的d軌道與硫(S)原子的s軌道及钼(Mo)原子的p軌道和d軌道重疊所緻.

關鍵詞組：單層1T-MoS₂;汞捕捉;吸附機制;密度泛函理論(DFT)

Co-benefit of hazardous trace elements capture in dust removal devices of ultra-low emission coal-fired power plants

Cheng-hang Zheng, Li Wang, Yong-xin Zhang, Wei-guo Weng, Hai-tao Zhao, Jin-song Zhou, Xiang Gao

DOI: 10.1631/jzus.A1700229 Downloaded: 2257 Clicked: 4281 Cited: 1 Commented: 0(p.68-79) <Full Text> <PPT> 1896

Chinese summary <25> 超低排放(fàng)電廠除塵器對痕量重金屬的控制作用

目的:燃煤過程中(zhōng)釋放(fàng)的痕量重金屬遷移到大(dà)氣中(zhōng)會對人體(tǐ)造成很大(dà)的危害.除塵器在脫除顆粒物(wù)的同時可以協同脫除重金屬,研究超低排放(fàng)除塵器對重金屬的控制作用效果和影響因素,可以得到提升脫除重金屬效率的手段和方法,利于實現燃煤電廠重金屬的超低排放(fàng).
方法:1. 通過測試方法檢測出重金屬在煤、飛灰和底灰當中(zhōng)的絕對含量;2. 通過分(fēn)析重金屬在飛灰和底灰中(zhōng)占總輸入量的比例,得到三種類型除塵器對重金屬的脫除效果;3. 通過皮爾森(sēn)相關性系數和灰色關聯模型分(fēn)析各影響因素對重金屬在飛灰當中(zhōng)富集的影響作用大(dà)小(xiǎo).
結論:1. 低溫電除塵器和電袋除塵器對于汞、砷和硒的脫除效果明顯大(dà)于常規電除塵器;2. 電除塵器的入口煙氣溫度越低,汞、砷和硒在除塵器中(zhōng)的脫除效果越好;3. 煤中(zhōng)的硫含量對重金屬在飛灰當中(zhōng)的吸附作用影響明顯,其含量越高越不利于重金屬的吸附;4. 與其他影響因素相比,飛灰當中(zhōng)的鐵氧化物(wù)和鈣氧化物(wù)對重金屬在飛灰當中(zhōng)吸附的促進作用較爲有限.

關鍵詞組：超低排放(fàng);除塵器;重金屬;影響因素

Conversion of CO₂ to useful substances with composite iron, nickel, and copper catalysts

Takashi Sagawa

DOI: 10.1631/jzus.A1700056 Downloaded: 2307 Clicked: 3983 Cited: 1 Commented: 0(p.80-85) <Full Text> <PPT> 1777

Chinese summary <26> 複合鐵、鎳、銅催化劑用于二氧化碳的資(zī)源化

目的:1. 對現有的CO₂重整系統中(zhōng)鐵系催化劑進行改進以期獲得更高的産率和産物(wù)選擇性;2. 實現反應體(tǐ)系中(zhōng)催化劑的高效回收以延長反應體(tǐ)系的可持續性.
創新點:1. 開(kāi)發複合鐵、鎳、銅催化劑用于水煤氣變換反應,獲得了更高的産物(wù)選擇性;2. 提高了CO₂重整體(tǐ)系在常壓條件下(xià)液态烴類的産率.
方法:1. 由核心沉澱法制得複合鐵/氧化鋁催化劑;2. 在固定床反應器中(zhōng)進行CO₂重整反應.
結論:1. 幹、濕條件下(xià)的CO₂重整過程産生(shēng)相同數量的CO;當溫度高于500 °C時,CO的産率達到飽和.2. 采用鎳作爲鐵催化劑助劑時,CO的選擇性從85%降低到76%,但是産物(wù)中(zhōng)可檢出9%的甲烷.3. 采用銅作爲鐵催化劑助劑時,盡管CO₂的轉化率降低了一(yī)半,然而CO的選擇性提高到了95%.

關鍵詞組：鐵催化劑;二氧化碳減排;水煤氣變換;甲醇合成

In-situ characterization of gas-liquid precipitation reaction in a spray using rainbow refractometry

Xue-cheng Wu, Can Li, Jian-zheng Cao, Yong-xin Zhang, Ling-hong Chen, Gerard Gréhan, Ke-fa Cen

DOI: 10.1631/jzus.A1700240 Downloaded: 2333 Clicked: 4225 Cited: 1 Commented: 0(p.86-94) <Full Text> <PPT> 1685

Chinese summary <29> 彩虹折射法對噴霧氣液沉澱反應的原位表征

目的:噴霧氣液吸收化學反應廣泛存在于能源、化學和環境工(gōng)程中(zhōng).比如在能源環境領域,濕法煙氣脫硫(WFGD)中(zhōng)的堿性噴霧吸收脫除氣體(tǐ)污染物(wù),乙醇胺(MEA)吸收脫除CO₂酸性氣體(tǐ).對這類反應的表征,有利于控制和改善污染物(wù)脫除效率.本文嘗試利用氣液吸收沉澱反應過程中(zhōng)液滴折射率的變化來原位表征反應進程.
創新點:1. 基于彩虹折射法,首次對氣液吸收沉澱反應的原位表征進行探究;2. 通過若幹實驗和詳細的傳熱計算分(fēn)析,成功驗證了其可行性和有效性.
方法:1. 通過與Abbe折射儀對比,确定全場彩虹測量的準确性(圖3和公式(5));2. 搭建全局彩虹技術(GRT)測量系統進行噴霧測量實驗(圖2),并記錄反應過程中(zhōng)的彩虹圖像和離(lí)線采樣液滴用于顯微分(fēn)析(圖4和5);3. 對涉及到的氣液吸收沉澱反應進行傳熱計算和分(fēn)析(公式(7)~(13)).
結論:1. 初步表明了利用溶液折射率表征Ca(OH)₂質量分(fēn)數的可行性.2. 實驗結果表明GRT的測量結果精确;反應後液滴折射率減少并趨向于水,反應進程可體(tǐ)現在彩虹角(即折射率)的變化上.3. 不同濃度Ba(OH)₂吸收CO₂的反應進一(yī)步證明了該方法原位表征氣液吸收沉澱反應的可行性.4. 反應的傳熱計算和分(fēn)析表明反應熱所造成的溫度升高可以忽略,驗證了該方法的有效性.

關鍵詞組：彩虹折射法;原位表征;折射率;氣液吸收沉澱反應