化学前沿论文范文参考关于化学前沿的优秀论文范文【10篇】

化学前沿论文范文参考关于化学前沿的优秀论文范文【10篇】 在全球气候变暖、生态环境恶化的时代背景下,钢铁工业节能减排成为当前亟待解决的重点难题.铁矿烧结作为钢铁生产第一道工序,其能耗居钢铁企业第二位,且排放大量含有多种污染物的烟气,是钢铁工业的能耗大户和主要大气污染源.应用清洁可再生的生物质能源替代煤炭类化石燃料进行烧结,其燃烧产生的CO2参与大气碳循环,加之生物质燃料低S、低N的特点,因而可从源头降低烧结CO2、 SOx及NOx的产生,对我国钢铁工业的可持续发展和实现“低碳经济”具有重要的意义. 本文针对木质炭、秸秆炭、果核炭等三种生物质燃料,系统研究了生物质燃料的物化性能、微观结构特征及热化学行为,揭示了生物质燃料的基础特性；深入研究了生物质燃料对烧结燃烧前沿、燃料燃烧程度、烧结料层热状态等的影响规律,揭示了生物质燃料影响铁矿烧结的机理；在此基础上开发了强化生物质能烧结的关键技术及基于烟气循环的生物质能烧结新工艺,为生物质能成功应用于铁矿烧结提供理论依据和技术支持. (1)生物质燃料的基础特性 生物质燃料的灰分低、挥发分高、孔隙率高、比表面积大,决定了其具有良好的燃烧性和反应性：与焦粉相比,生物质燃料燃烧和气化温度低,反应速度快,反应活化能低；三种生物质燃烧性和反应性的顺序为：秸秆炭,木质炭,果核炭. (2)生物质影响铁矿烧结的规律和机理 生物质能烧结特征表明,随着生物质燃料替代焦粉比例的增加,烧结速度加快,但成品率、转鼓强度和利用系数都呈降低的趋势,三种生物质燃料对烧结过程的影响程度从大到小依次为：秸秆炭,木质炭,果核炭,它们替代焦粉的适宜值分别为20%、40%、40%.生物质能烧结实现了污染物减排：秸秆炭、木质炭和果核炭分别取代20%、40%、40%的焦粉时,COx排放分别减少7.19%、18.65%、22.31%,SOx减少31.79%、38.15%、42.77%,NOx减少18.31%、26.76%、30.99%. 揭示了生物质影响烧结的机理：生物质燃料燃烧速度快使烧结燃烧前沿速度增加,破坏了燃烧前沿和传热前沿速度的协调性；生物质燃料良好的反应性使烧结过程燃料的不完全燃烧程度增加,降低了燃料的热利用效率；生物质替代焦粉后,烧结料层最高温度降低、高温保持时间缩短.当木质炭替代焦粉比例从0%提高到40%、100%,燃烧前沿速度从34.11mm/min提高到41.67mm/min、46.90mm/min,传热前沿速度保持35.71mm/min不变；燃烧比(CO/(CO+CO2)从12.17%提高到13.08%、14.85%；料层最高温度由1305下降到1255、1178,高温保持时间由2.67min下降到1.83min、0min. (3)强化生物质能烧结的关键技术 研究了生物质燃料制备、生物质燃料改性、燃料预制粒、优化配矿等技术强化生物质能烧结.通过两段炭化工艺制备木质炭、果核炭,成型预处理-两段炭化制备秸秆炭,降低了生物质燃料的孔隙率和比表面积；采用液态的硼酸和硅溶胶、固体粉末硼砂和Si02钝化木质炭,降低反应表面积或起物理阻隔作用,都可使生物质燃烧性和反应性降低；采用预制粒技术控制生物质燃料分布在制粒小球内部,通过改善其二次燃烧的条件而提高生物质完全燃烧的程度；通过优化配矿,调控烧结矿熔融区的CaO/Fe2O3摩尔比、Si02含量、Al203含量和MgO含量等化学成分,提高了熔融区液相生成量和针柱状铁酸钙生成量,使烧结物料在较低温度下快速成矿而适合生物质烧结料层温度低、高温时间短的特点.在秸秆炭、木质炭、果核炭分别替代20%、40%、40%焦粉的条件下,上述关键技术都使烧结矿产量和质量不受影响. (4)基于烟气循环的生物质能烧结新工艺 依据生物质能烧结和烟气循环烧结对燃料燃烧、料层传热的互补性,提出基于烟气循环的生物质能烧结新工艺.在循环烟气中O2含量15%、CO26%、H2O(g)氐于8%、热风温度150250的条件下,燃烧前沿速度和传热前沿速度趋于一致,并且CO在料层中二次燃烧及烟气带入的物理热使料层温度提高、高温保持时间延长；在非选择性循环比例40%、面积覆盖比为100%,以及选择性循环比例40%、面积覆盖比为44.5%的工艺条件下,生物质替代40%焦粉的烧结指标与100%焦粉的指标相当；生物质能与烟气循环相结合可起到协同减排的作用,在生物质替代40%焦粉的条件下,两种循环方式分别降低COx排放30.04%和31.78%,SOx41.04%和44.51%,NOx42.25%和45.07%. 气体反压(Gas counter pressure, GCP)技术是一种动态气体压力控制技术,其控制参数包括GCP压力和GCP作用时间.近年来,GCP技术被成功应用于注塑工艺,形成了GCP辅助注塑工艺.根据注塑工艺的不同,GCP辅助注塑工艺可分为GCP辅助常规注塑(Conventional injection molding, CIM)工艺、GCP辅助化学发泡注塑工艺和GCP辅助微孔发泡注塑(Microcellular injection molding, MIM)工艺,上述三种工艺中使用的模具分别为GCP辅助CIM模具、GCP辅助化学发泡注塑模具和GCP辅助微孔发泡注塑模具,统称为GCP辅助注塑模具.在GCP辅助CIM工艺中,GCP技术可对填充过程中的熔体进行反向施压,解决CIM工艺中流动前沿熔体压力不足的问题,从而提高成型塑件的尺寸精度.在GCP辅助化学发泡注塑工艺和GCP辅助微孔发泡注塑工艺中,GCP技术可有效消除发泡注塑件表面的螺旋纹、银纹等气痕缺陷,显著提高成型塑件的表面质量,无需常规发泡注塑件生产中的打磨、罩光及喷涂等二次加工工序,有效降低生产成本和能耗,减少环境污染.但作为一项正在发展中的新型注塑成型工艺,GCP辅助注塑成型工艺尚存在许多亟待解决的科学问题和共性技术问题,尤其是在系统构成、模具结构设计、产品质量控制及作用机理等方面.本文从工艺流程、模具型腔气体压力控制设备及控制系统、模具结构设计、设备及生产线建立、工艺参数优化、影响机理及力学性能等方面对GCP辅助注塑工艺进行了系统研究.基于GCP辅助注塑工艺原理,分析了GCP辅助注塑工艺的基本流程,建立了GCP辅助CIM工艺、GCP辅助化学发泡注塑工艺和GCP辅助微孔发泡注塑工艺成型周期的计算公式.根据GCP辅助注塑工艺要求,提出了模具型腔气体压力的控制方法和控制策略,自主研发了包含手动控制方式和自动控制方式的模具型腔气体压力控制系统,构建了对应的模具型腔气体压力控制设备.开发了一种盒形塑件的GCP辅助化学发泡注塑模具,提出了GCP辅助注塑模具分型面、顶出机构、气体通道等关键部位的设计方案及设计准则.在GCP辅助注塑工艺中,提高模具型腔气体的加压/卸压效率,可有效缩短塑件的成型周期,提高塑件的生产效率.通过在分型面上加工密封凹槽并放置密封圈,实现了GCP辅助注塑模具分型面部分的密封.提出了一种密封圈压板结构设计,实现了GCP辅助注塑模具顶出机构的密封.GCP辅助注塑模具气道采用主气道和分气道的设计方法,可在提高模具型腔气体加压/卸压效率的同时保障成型塑件的质量.通过自主研制的模具型腔气体压力控制设备,与常规化学发泡注塑生产线进行了有机连接,构成了GCP辅助化学发泡注塑生产线,实现了具有较高表面质量的外观塑件的GCP辅助化学发泡注塑生产,验证了研制的模具型腔气体压力控制设备和提出的模具结构设计方法的有效性.针对GCP辅助CIM工艺,研究了GCP技术对熔体填充能力、熔体“泉涌效应”、塑件密度、塑件尺寸精度及塑件力学性能的影响规律,通过正交实验设计和信噪比分析,揭示了GCP压力和注塑参数对GCP辅助CIM塑件收缩率的影响规律,获得了成型具有最小收缩率塑件的最优工艺参数组合.研究表明,在GCP辅助CIM工艺中,提高注射压力和/或减小GCP压力可有效提高熔体的填充能力,提高GCP压力或延长GCP作用时间可提高GCP辅助CIM塑件的密度和冲击性能,GCP技术可有效降低GCP辅助CIM塑件的收缩率,与CIM样条的收缩率相比,GCP压力为9MPa、GCP作用时间为10s时成型的样条收缩率降低了17.2%.GCP技术可大幅度提高有熔接痕塑件的拉伸强度和弯曲强度,与CIM样条相比,GCP压力为9MPa、GCP作用时间为10s时成型的有熔接痕样条的拉伸强度和弯曲强度分别提高了30.51%和23.69%.在GCP辅助CIM工艺中,GCP压力是影响成型塑件收缩率最为重要的参数,其次为保压时间、注射压力、模具温度、熔体温度和保压压力,上述参数对塑件收缩率的百分比贡献分别为61.232%、13.985%、7.260%、5.921%、5.918%和1.569%.针对GCP辅助化学发泡注塑工艺,研究了GCP技术对熔体流动前沿、塑件表面质量和内部泡孔的影响规律,揭示了GCP压力、GCP作用时间、发泡剂含量、熔融温度、注射压力和注射速率与GCP辅助化学发泡注塑样条发泡层厚度、泡孔直径和泡孔密度的内在关系.在GCP辅助化学发泡注塑过程中,GCP压力越大,熔体流动前沿的泡孔破裂行为受到的抑制作用就越大,成型塑件的表面气痕缺陷就越少,塑件的表面光泽度值就越高.研究还表明,在GCP辅助化学发泡注塑过程中,存在两个临界GCP压力,分别为熔体流动前沿泡孔不发生破裂的临界GCP压力和熔体不发生发泡行为的临界GCP压力.当成型过程中GCP压力不小于熔体流动前沿泡孔不发生破裂的临界GCP压力时,塑件表面无任何气痕缺陷.较小的GCP压力和GCP作用时间、较大的发泡剂含量、较高的熔融温度、较大的注射压力和合理的注射速率可成型发泡层厚度较大、泡孔直径较小、泡孔密度较大的GCP辅助化学发泡注塑产品.针对GCP辅助微孔发泡注塑工艺,系统研究了GCP压力及其作用时间对塑件表面质量、泡孔形态和泡孔密度的影响规律,揭示了GCP压力对微孔发泡注塑过程中熔体发泡行为的影响机理,研究了GCP压力和注塑参数对微孔发泡注塑件表面缩痕深度的影响规律.研究表明,在GCP辅助微孔发泡注塑工艺中,增大GCP压力或延长GCP作用时间均有利于提高塑件的表面质量,改善塑件内部的泡孔形态,在GCP辅助微孔发泡注塑生产中,应以熔体流动前沿泡孔不发生破裂的临界GCP压力作为参考,选用等于或稍大于此临界GCP压力的GCP压力进行成型时,可获得表面光泽度较高、表面缩痕深度较小的合格产品. 本文结合云南省省院省校科技合作项目“个旧锡矿深部与*成矿预测及矿山增储研究”(编号：2000YK-05)的科研选题,主要完成了个旧组地层和玄武岩剖面的实测研究；个旧组及区域地层、玄武岩与花岗岩的岩石学、岩石化学、地球化学分析及区域地质综合研究；矿床地质特征、矿石矿物学和组构学研究；岩(矿)石的微量元素、稀土元素、稳定同位素地球化学和流体包裹体等的系统研究工作,获得了如下的主要成果和认识： 首次全面系统地研究了个旧矿区的非花岗岩成矿作用.研究表明,在个旧矿区,除了存在传统观点认为的燕山晚期花岗岩成矿作用外,至少还存在印支中晚期海底基性火山-沉积成矿作用和印支中晚期海底喷流热水-沉积成矿作用,取得了该区成矿理论上的突破. 化学反应体系的时空动力学主要研究非线性非平衡条件下化学反应在时间和空间上的有序自组织结构,比如化学振荡、化学波和时空斑图等.本文从实验、机理分析和模型模拟方面对碘酸盐-亚硫酸盐-硫代硫酸盐反应体系的时空动力学进行了系统的研究和分析.该反应体系中质子和碘离子的混合自催化、多正负反馈过程和多反馈剂的特定非线性机理决定了其丰富的非线性动力学行为.实验中采用亚硫酸盐-硫酸溶液进入反应器前预混合的方法有效减弱局部酸化从而消除了振荡行为对温度极端敏感的缺点,为系统全面研究该体系的时空动力学提供了保证.本文从四个方面即均相封闭体系动力学、CSTR (Continuous flow Stirred Tank Reactor)时间自组织动力学、封闭反应-扩散体系化学波和CFUR (Continuously Fed Unstirred Reactor)时空斑图,分别使用封闭反应器、CSTR反应器、培养皿和CUFR反应器对碘酸盐-亚硫酸盐-硫代硫酸盐反应体系的时空动力学进行了系统实验研究. 首先,温度对封闭体系均相动力学行为有本质影响,随着温度的增加,反应体系从时钟反应转变到衰减振荡,反应诱导期大大缩短.pH钟反应、单峰振荡和衰减振荡中pH大幅度极速下降过程对应着温度迅速升高,这主要是由碘酸盐-亚硫酸盐质子自催化的放热反应导致的.另外,各反应物初始浓度的变化对动力学曲线有本质影响.其次,CSTR实验中发现三个新现象:温度振荡,复杂振荡和温度补偿.伴随pH振荡温度表现出相应的振荡现象,每个振荡周期中pH急速下降和升高的过程对应着温度快速升高,高pH状态温度相对缓慢下降.温度周期性振荡现象可以通过体系周期性的放热反应和恒温水浴热交换来解释.温度振荡的振幅可在0.1oC-2.5oC范围变化,这主要依赖于反应物初始浓度、流速和恒温温度等控制参数的变化.随着亚硫酸盐浓度的增加,大振幅简单振荡经历11型振荡后又过渡到另一种大振幅的简单振荡模式.这种复杂振荡的变化过程主要源于体系中两个正反馈和化学反应对氢离子的不同反应级数.在不同初始浓度和一定的温度范围内,存在不同程度的振荡周期的温度补偿现象,这种现象可能是由周期性反应过程中高pH诱导期阶段对温度变化不敏感导致的.第三,封闭反应-扩散体系在特定条件下存在共存的pH脉冲波和碘前沿波、共存的pH前沿波和碘前沿波以及不同质量分数凝胶介质可以控制化学波的传播方式.第四,空间开放凝胶反应器CFUR时空斑图研究中同样存在pH和碘的两种斑图.首次发现通过振荡斑点路径走向I3-淀粉配合物的迷宫图案.加入体系的淀粉含量不同,可以得到碘脉冲波、点状斑图、枝状斑图和迷宫图案.降低硫酸浓度,碘化学波相遇后彼此间形成定态线.应用pH指示剂发现pH前沿波和脉冲波,加入聚丙烯酸钠改变质子扩散系数产生前沿波失稳即pH前沿振荡现象.最后,应用简化的四步反应机理模型和能量守恒方程在Madonna程序中分别对封闭和开放体系的均相动力学进行模拟.模拟结果重现了实验中的主要现象和特征,尤其是实验中的温度钟反应,温度对封闭体系动力学曲线的本质影响,CSTR中的温度振荡和复杂振荡现象.本课题创新性的时空动力学行为研究把多反馈pH非线性反应应用于时空斑图研究,为化学斑图形成的一般条件和普适性规律的探索提供了思路,在设计复杂化学斑图和有节奏移动的pH响应性凝胶方面有潜在应用,促进对自然界和生物发育各种时空结构的理解,而且设计的动力学自组织结构有可能应用于实践领域中如印刷技术、制作二维和三维结构模板和生物细胞孵化基底等. 化学农药的使用,在挽回有害生物所造成的农产品产量损失、提高农产品的质量和商品价值、保障农产品市场供给和社会稳定等方面起到了不可替代的作用.但是在农药的使用过程中存在许多问题,主要是农药使用的效果、效率和对环境的影响. 目前关于农药使用效果及边际要素产品价值的研究较多,但实证研究结果与利润最大化理论之间的背离,主要是由于实证模型的缺陷,已有农药生产研究模型都忽略了农药的漂移、蒸发等导致的农药使用效率问题,由于不同的农户个体有不同的农药使用效率,其生产力的个体差异导致不同农户的农药边际净收益存在差异,以往模型关于所有农户共享相同生产函数这一重要前提是不成立的,因而导致实证结果和已有理论出现背离.此外,已有研究对不安全使用行为和非环境友好型施药行为的影响因素、方向、大小与机制以及农户对待不同作物(如粮食作物和经济作物)的施药行为差异等问题都缺乏深入研究. 本文的主要目标是从微观的角度构建理论模型并实证判断农户是否存在过量施药行为,然后深入探讨影响农户各种施药行为的各种因素,从社会、经济的角度寻找影响农药使用效率、效果及环境风险用药行为的微观机理,为政府制定相关政策提供理论依据. 本研究采用入户调查为主要手段,构建评价量表定量评价农户的施药效率、环境风险用药行为,并构建线性模型定量研究其影响因素；采用风险控制产量方程(Damage Control Production Function),分析农药的生产率并根据农药边际产品净收益判断农户是否存在过量施药行为；根据调研案例分析规模化病虫害防治的几种典型模式,并比较与分散防治的绩效差异. 本研究的主要结论是：(1)从宏观背景来看,目前我国农药管理还存在诸多问题,病虫害防治组织模式正在由一家一户为主向专业化、规模化为主转变,病虫害防治技术措施短期内仍然以化学防治为主,病虫害发生面积和发生强度都呈持续上升的趋势,同时病虫害防治强度也不断上升,防治的难度也逐年加大.随着病虫害的发生面积快速上升,化学防治压力不断加大,从农户微观行为角度研究提高化学农药使用效率的机制对于建设资源节约型、环境友好型农业具有重要意义.(2)从农药法律、规章制度和管理来看,目前我国农药相关法律、规章制度和政策与其他法律法规存在抵触,管理制度不健全,需要进一步完善.特别是应建立农药生产经营台帐制度、经营销售许可制度、行政管理可追溯制度、高毒农药使用许可制度等,并提高生产企业准入门槛.(3)每个农户施药效率存在差异,因此有效施药量并非实际施药总量,通过分析农户对害虫靶标特性、作物靶标特性、气候条件、植保机械的技术状态与施药效果关系的分析,可以初步评价农户的施药效率,评价结果表明样本农户施药效率总体较低,平均只有61.01,仅基本懂得一些施药常识,这说明如果农户存在过量施药行为,那么很大程度