柴油机CDPF被动再生特性及再生机理分析

为了探究CDPF（catalyzed diesel particulate filter）的再生性能及再生机理,该文利用发动机试验台,分别对催化剂负载量为0、530和636 g/m3的3组CDPF开展耐久循环工况下的再生特性试验研究。试验结果表明,测试过程中被动再生消耗NO2,530 g/m3 CDPF（CDPF1）在大负荷工况下,后端NO2浓度低于前端,随着催化剂负载量增加,636 g/m3 CDPF（CDPF2）的后端NO2浓度高于前端。在耐久循环的首个3 000 r/min、100%负荷工况时,CDPF1与CDPF2的排气压降比DPF（diesel particulate filter）低约14 kPa。耐久循环测试中,CDPF1的再生效率为87.5%,CDPF2的再生效率达到93.1%。利用量子化学密度泛函理论DFT（density functional theory）,构建了组成Soot的大分子菲与NO2,在Pt（111）晶面氧化为CO和CO2的反应模型。通过DFT计算呈现NO2的N=O化学键断裂、解离产生的活性氧O与菲基的1号C在Pt晶面滑移并结合的反应历程。利用DFT计算得到的化学反应动力学参数,对CDPF1进行再生过程的一维仿真计算,排气压降的模拟值与试验值误差范围在3%以内。研究结果可为提高CDPF再生效率提供理论依据与工程指导。     

柴油机CDPF被动再生特性及机理分析

为了探究CDPF(catalyzeddieselparticulatefilter)的再生性能及再生机理,该文利用发动机试验台,分别对催化剂负载量为0、530和636 g/m~3的3组CDPF开展耐久循环工况下的再生特性试验研究。试验结果表明,测试过程中被动再生消耗NO2,530 g/m~3 CDPF(CDPF1)在大负荷工况下,后端NO_2浓度低于前端,随着催化剂负载量增加,636 g/m~3CDPF(CDPF2)的后端NO_2浓度高于前端。在耐久循环的首个3 000 r/min、100%负荷工况时,CDPF1与CDPF2的排气压降比DPF(diesel particulate filter)低约14 kPa。耐久循环测试中,CDPF1的再生效率为87.5%,CDPF2的再生效率达到93.1%。利用量子化学密度泛函理论DFT(density functional theory),构建了组成Soot的大分子菲与NO_2,在Pt(111)晶面氧化为CO和CO_2的反应模型。通过DFT计算呈现NO_2的N=O化学键断裂、解离产生的活性氧O与菲基的1号C在Pt晶面滑移并结合的反应历程。利用DFT计算得到的化学反应动力学参数,对CDPF1进行再生过程的一维仿真计算,排气压降的模拟值与试验值误差范围在3%以内。研究结果可为提高CDPF再生效率提供理论依据与工程指导。     

排气温度和催化基质特性对柴油机排放的影响(英文)

为了提高催化器CDPF(catalyzed diesel particulate filter)去除NOx和PM的性能,该文运用催化试验、发动机台架试验及模拟计算,研究了排气温度和催化器的基底材料特性对NOx还原和PM氧化的影响特性。通过活性评价和表征试验发现,由于La2Cu0.7Fe0.3O4表面具有较高的氧空位浓度和较强的晶格氧移动特性,所以300°C～500°C时具有较好的催化活性,且350°C～500°C时碳化硅较堇青石能更好地催化还原NO。发动机台架试验表明,由于碳化硅具有更高的孔隙率和更好的热交换特性,在1 600 r/min的75%和90%负荷工况时,碳化硅CDPF具有更好地催化去除NOx和PM的特性规律。模拟计算结果显示,具有较高过滤孔密度和比表面积的CDPF,由于较低的内部传质阻力和较高的传质特性,所以能较好地还原NOx和氧化PM。研究结果可为优化柴油机后处理器CDPF的催化性能提供科学依据。     

柴油机催化型颗粒捕集器喷油助燃再生特征

针对在用车辆的排放升级改造,以及满足非道路移动源四阶段排放标准限制要求,该文基于自主开发的喷油助燃主动再生系统,开展了加装DPF(diesel particulate filter)和不同CDPF(catalyzed diesel particulate filter)后处理器的发动机外特性试验和喷油助燃主动再生燃烧试验。结果表明:催化剂负载量为530g/m~3的CDPF,对外特性下发动机的动力性和经济性影响较小,并为碳烟再生提供了充足的NO_2组分,因而其最大排气压差比DPF低8.8kPa。630℃时无二次供气的CDPF其再生效率高达96.4%,载体最高温度比DPF低31℃;采用二次供气速率1.25L/s、时长180s,继续供气速率0.625 L/s、时长420 s的再生方案,600℃时CDPF的再生效率为83.2%,载体最高温度比无二次供气时降低了64℃;进行停机再生与怠速再生时,催化剂负载量为530 g/m~3的CDPF具有更好的再生特性,其停机再生效率为76.4%,怠速再生效率达到88.5%。本研究对开发安全、高效的主动再生系统具有借鉴意义,并可为催化条件下的主动再生策略研究提供数据支撑。     

柴油机 NOx选择性催化还原催化箱出口温度特性及其计算模型

在不增加出口温度传感器的条件下,为准确预测SCR(selective catalytic reduction)催化箱温度,该文在柴油发动机台架上开展SCR系统催化箱的进出口温度特性测试。并基于Mtalab/Simulink模块对SCR催化箱开展仿真计算,提出了出口温度的计算模型。结果表明:稳态工况及过渡工况下,催化箱进口温度与出口温度变化并不相同;过渡工况时,催化箱出口温度改变过程滞后于入口温度改变过程;提出的计算模型在稳态和过渡工况下均对出口排气温度有良好的预测性能,可在不增加出口排温传感器前提下,获得催化箱出口温度,从而提升了SCR温度控制精度。同时,该文将提出的算法应用到实际整车试验中,在ESC(European steady-state cycle)和ETC(European transient cycle)标准测试中,NO_x的排放量均低于国IV排放法规限值,试验测试表明该文提出的算法满足了整车的控制需求。     

多缸柴油机汽油均质混合气引燃的排放特性

为探究均质引燃技术对柴油机整机排放特性的影响,该文在某六缸柴油机上,实现了均质引燃模式的多缸运行.试验以转速1438 r/min、平均指示压力0.7 MPa的工况为代表,通过分析该工况下汽油比例与废气再循环EGR(exhaust gas recirculation)率对多缸均质引燃的影响,确立了汽油比例与EGR率优化的基本原则,并以此为依据完成整机ESC(European steady state cycle)测试.汽油比例及EGR率的分析指出:汽油比例高达90%时燃烧相位仍可有效控制;增大汽油比例可以带来NOx与炭烟(Soot)排放同时降低的显著效应,但汽油比例过大会导致最大压升率陡增;随EGR率增大,作为燃油主体的汽油均质混合气燃烧改善,适量EGR的引入可以优化缸内燃烧;随EGR率增大,NOx排放减少而Soot基本不变,可使用大比例EGR以进一步降低NOx排放.ESC测试结果最终表明:在仅借助柴油氧化催化转化器DOC(diesel oxidation catalyst)的情况下,NOx、一氧化碳CO(carbon monoxide)与总碳氢THC(total hydrocarbon)加权排放低至1.89、0.90、0.12 g/(kW·h),分别满足国Ⅴ标准2.00、1.50、0.46 g/(kW·h)的限值,由各点不透光烟度与加权系数乘积之和计算的Soot加权值也处于0.034 m-1的极低水平.多缸均质引燃对降低柴油机整机排放成效显著,具备稳态测试全面达到国Ⅴ排放标准的潜力.     

不同催化剂对生物质半焦低温气化效果的影响

生物质气化技术是将低品位的生物质能转换成高品位能源的有效途径。该文以稻壳和麦秸半焦为试验对象,进行了低温下生物质半焦的水蒸气气化试验,研究了浸渍法制备的碱金属催化剂和气化温度对生物质半焦气化行为的影响。结果显示,对于稻壳半焦气化而言,相同负载量的K基催化剂的催化效果明显优于Na基催化剂,相比非催化时稻壳半焦的碳转化率分别提高了18.2%和13.5%,差异明显。增加K2CO3负载量有利于半焦气化反应的进行,但负载量不宜超过30%。不同的煅烧温度,催化剂的活性组分存在形式有较大差别,负载量为30%的K基催化剂在800℃煅烧后具有最佳的催化效果。相同条件下,麦秸半焦的气体产率和碳转化率均较高,在700℃下添加该催化剂时分别达到130.0mol/kg和95.9%,相比非催化时分别提高了57.0%和34.1%。随着温度的降低,气体产率和碳转化率均明显下降,该文催化条件下的半焦气化温度不宜低于700℃。研究结果可为生物质低温气化高效催化剂的选择提供理论依据。     

温度对Mn-Ce/γ-Al2O3催化氧化柴油机尾气NO性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了xMnyCe/γ-Al_2O_3(x∶y为摩尔比,x=4,6,8,10;y=10)催化剂。利用X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)和X射线光电子能谱(X-rayphotoelectronspectroscopy,XPS)对催化剂的理化性能进行了表征,并在管式固定床反应器中考察了在不同温度下催化剂对NO的催化氧化活性影响规律。结果表明,NO转化率随着温度的升高而增加,在300℃时达到峰值,随后受热力学控制,NO转化率随温度的升高有所降低。在250~350℃温度区间,xMn10Ce/γ-Al_2O_3(x≥6)催化剂都表现出较好的NO催化氧化活性。其中,6Mn10Ce/γ-Al_2O_3催化剂的低温催化活性较好,在200℃时对NO的转化率达44.8%,300℃时高达83.6%。Mn-Ce/γ-Al_2O_3催化剂的NO氧化性能由强到弱为:6Mn10Ce/γ-Al_2O_38Mn10Ce/γ-Al_2O_310Mn10Ce/γ-Al_2O_34Mn10Ce/γ-Al_2O_3。     

Effects of different catalysts on steam gasification ofbiomass char at low temperature

生物质气化技术是将低品位的生物质能转换成高品位能源的有效途径。该文以稻壳和麦秸半焦为试验对象,进行了低温下生物质半焦的水蒸气气化试验,研究了浸渍法制备的碱金属催化剂和气化温度对生物质半焦气化行为的影响。结果显示,对于稻壳半焦气化而言,相同负载量的K基催化剂的催化效果明显优于Na基催化剂,相比非催化时稻壳半焦的碳转化率分别提高了18.2%和13.5%,差异明显。增加K2CO3负载量有利于半焦气化反应的进行,但负载量不宜超过30%。不同的煅烧温度,催化剂的活性组分存在形式有较大差别,负载量为30%的K基催化剂在800℃煅烧后具有最佳的催化效果。相同条件下,麦秸半焦的气体产率和碳转化率均较高,在700℃下添加该催化剂时分别达到130.0 mol/kg和95.9%,相比非催化时分别提高了57.0%和34.1%。随着温度的降低,气体产率和碳转化率均明显下降,该文催化条件下的半焦气化温度不宜低于700℃。研究结果可为生物质低温气化高效催化剂的选择提供理论依据。     

低温等离子体协同纳米催化技术降低柴油机NOx排放

针对目前国内外开展的利用低温等离子体协同催化(NPAC)技术转化NOx排放的热点科学问题,采用柠檬酸络合法制备了一种La0.8K0.2Mn0.5Co0.5O3(LKMCO)纳米催化剂,协同低温等离子体(non-thermalplasma,NTP)发生器建立了NPAC系统。通过发动机台架试验,研究了NPAC技术转化柴油机NOx排放的影响因素,重点分析了NTP能量密度和排气温度对转化NOx的影响规律。结果表明:在NTP不同放电频率工作下,O2浓度与原机相比明显降低,降幅最高为5.17%;随着能量密度的增加,NO2浓度升高,NO浓度降低。在放电频率为14.0kHz条件下,当能量密度大于80J/L时,NO2和NO浓度开始转化;在温度为280～350℃时,LKCMO催化剂发挥活性,NPAC技术作用下NOx转化效率得以显著提高。     

Ca2+ Effects on K+ Fluxes in Arabidopsis Seedlings Exposed to Al3+

Potassium transport was investigated in the root elongation zone of Arabidopsis seedlings during the first minutes of Al³⁺ exposure, using the non-invasive MIFE microelectrode technique. To prevent pH changes during Al³⁺ application, and to separate aluminium from acidic stress, plants were pre-treated with 5 mM homoPIPES before addition of AlCl₃ (pH 4.2). The 30-min treatment with 50 or 500 μM AlCl₃ led to a significant increase in K⁺ efflux in solutions containing 100 μM CaCl₂. This efflux was suppressed by high concentrations of Ca²⁺ (10 mM) in the bathing solution. Our results suggest that elevated external Ca²⁺ activities can sustain K⁺ influx in the root elongation zone during Al³⁺ exposure either by maintaining [Ca²⁺]_cyt or by affecting Al³⁺ uptake across the plasma membrane.     

小麦抗氧化能力对Cs+富集响应的研究

以小麦(Triticum aestivum L.)为材料,在三叶期用不同浓度Cs+(CsCl)进行处理,处理浓度分别为0、0.5、1、5、10和20mmol·L-1,处理7、14、21和28d后分别取样,研究小麦对不同浓度Cs+的富集差异,并探讨Cs+对小麦幼苗抗氧化能力的影响.结果表明,小麦幼苗中Cs+含量与处理浓度...     

黄腐酸吸附土壤Cr6+的模型研究

在单因素实验的基础上,针对黄腐酸(FA)吸附土壤中的Cr6+的研究,采用了二次回归正交旋转组合设计对其实验条件进行了优化,并建立了土壤Cr6+潜在去除率(y)与FA浓度(x1)、溶液pH值(x2)、反应时间(x3)和反应温度(x4)这4个因素间的正交回归模型。从模型推知,当在FA浓度为2.11g/L,溶液pH值为5.65,反应时间为8.8h和反应温度为23.8℃时,土壤Cr6+潜在去除率最大,达78.27%,验证结果表明,实验结果与模型结果较为吻合。     

植物残体分解液淋洗对土柱 Ca2+ 淋失量的影响

选取紫花苜蓿、羊草、冷蒿3种北方草原代表性的草本植物,通过土柱淋洗试验,研究植物残体分解液淋洗对土壤溶液Ca2+ 含量的影响.结果表明,不同的植物残体种类和分解期对淋洗后土柱中溶液相Ca2+ 总量的影响不同,其中羊草初期分解液导致的降低量最大,促进土壤碳酸盐的溶解,而紫花苜蓿初期分解液的降低量最小,有利于土壤碳酸盐的稳定.因此,植被自然更替(草场退化)或人为更替(退耕还草)时会影响到土壤溶液中Ca2+ 的浓度,进而影响土壤中碳酸盐的沉淀-溶解平衡,最终导致土壤无机C库的增减.     

恩施土壤全硒含量分布的研究

在恩施州境内采集442个土壤样品,对其进行全硒含量的测定,研究其空间异质性和分布格局。为了绘制土壤全硒含量分布图并进行验证,将442个样品,分为两部分,一部分为建模样品点,样品数为424个,占总样品的96%;另一部分为检查点,样品数为18个,占总样品的4%。经分析,建模样品的全硒含量不服从正态分布,但服从对数正态分布;经数据变换后在GS+软件中构造出了变异函数,变程R=38100m,块金值为0.268,空间异质性指数Q=0.28,说明全硒含量的变异主要是由结构性因素引起的,空间自相关性较强,用普通克立格法(OK法)绘制全州的土壤全硒分布图,发现利川市齐岳山以西土壤全硒含量相对偏低,小于1.28μg·g-1。用交叉验证法和F检验法对土壤全硒含量分布图验证认为,所构建恩施州土壤全硒含量分布图是可用的。     

耐盐降解性菌株A1(Arthrobactersp.A1)的渗透调节

菌株A1（Arthrobacter sp.Al)分离自降解含盐（NaCl浓度为0.77molL^-1) 苯乙酸生产污水的活性污泥，该菌株能在NaCl浓度为0.1molL^-1-2.0molL^-1，以苯乙酸为惟一碳源的基础培养基中生长。在不同的NaCl浓度下，菌株A1细胞内的QAC（Quaternary ammonium compounds)，游离谷氨酸和K^ 含量与盐浓度的升高成正相关。在盐激条件下，菌株A1细胞内的QAC，游离谷氨酸和K^ 含量急剧增加，当外界的盐浓度突然从0.1molL^-1增加到1.0molL^-1时，其细胞内的QAC和游离谷氨酸含量在40分钟内分别增加了4.9倍和2.1倍。     

盐胁迫下宁夏枸杞Na+吸收及Na+/H+转运蛋白与H+-ATPase基因表达的研究

为从分子水平揭示宁夏枸杞钠的吸收积累机理,本试验采用原子吸收分光光度法和实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法,对盐胁迫下宁夏枸杞根中Na⁺、K⁺含量以及质膜和液泡膜Na⁺/H⁺转运蛋白与H⁺-ATPase基因表达水平进行测定分析。结果表明,相同胁迫时间下,随着NaCl处理浓度的增加,枸杞根系中Na⁺浓度总体呈缓慢增加趋势,K⁺含量呈先增加后减少趋势,Na⁺/K⁺比值呈先减少后增加趋势;编码质膜和液泡膜的Na⁺/H⁺转运蛋白基因LbSOS1、LbNHX1以及液泡膜H⁺-ATPase基因LbVHA-C1表达量均呈升高趋势,质膜H⁺-ATPase基因LbHA1表达量呈先升高后降低趋势。相同NaCl处理浓度下,随着胁迫时间的延长,Na⁺含量总体呈增加趋势,K⁺含量呈先增加后减少趋势,Na⁺/K⁺比值呈增加趋势。LbSOS1、LbNHX1表达量总体呈先升高后降低趋势,LbVHA-C1、LbHA1表达量总体呈降低的趋势。相关性分析显示,不同胁迫时间下,枸杞根中LbSOS1、LbNHX1、LbVHA-C1和LbHA1表达量与Na⁺含量存在一定的正相关或负相关。上述结果表明,在低浓度NaCl胁迫时,维持枸杞体内较高的K⁺/Na⁺比值是宁夏枸杞耐盐的主要方式之一,同时也说明在胁迫初期,质膜和液泡膜的Na⁺/H⁺转运蛋白与H⁺-ATPase参与了枸杞细胞中Na⁺及时排出胞外和区隔于液泡,从而保持了根细胞内Na⁺的稳定性。此外,随着胁迫时间的延长和NaCl处理浓度的增加,LbSOS1、LbNHX1、LbVHA-C1和LbHA1的表达水平均降低,而 Na⁺积累量大幅增加,致使枸杞抗盐性降低。本研究揭示了宁夏枸杞的耐盐机理,为利用宁夏枸杞改良宁夏大面积盐碱地提供了理论依据。     

闽江口互花米草不同治理方式对土壤有机碳及养分含量的影响

有效控制与管理米草属植物入侵是人类社会面对全球变化的一个巨大的挑战,不同治理措施对于治理区土壤环境影响的评估也逐渐引起关注。采集闽江口鳝鱼滩湿地互花米草不同治理措施试验区土壤样品,开展互花米草不同治理措施对于土壤有机碳和养分含量的影响研究。"刈割+围堰水淹"处理根除互花米草后,3年未种植替代植物的试验地内仍无互花米草入侵地段0-40cm土层土壤有机碳(SOC)含量显著低于对照样地;互花米草湿地刈割开垦为滩涂鱼养殖场后SOC含量较对照互花米草样地SOC含量稍有下降,但差异不显著(P>0.05),土壤总氮(TN)和总磷(TP)含量变化同样不显著,但是土壤无机氮含量显著增加;经过"围堰+刈割+水淹"处理根治互花米草后,在短期(8个月)内不论是否种植替代植物,与对照相比,试验区0-40cm土层SOC含量均无显著变化。     

不同温度型小麦K+吸收动力学特征及其盐胁迫效应

本试验采用吸收动力学方法结合药理学方法,研究了NR9405（暖型）、小偃六号（中间型）、RB6和陕229（冷型）等4种不同温度型小麦幼苗（14 d）K+ 的高亲和和低亲和吸收特征。结果表明: 1）在0～50mmol/L的K+浓度范围内,K+吸收可分为0～1和1～50mmol/L两个阶段,均可用米氏方程描述;2）对于高亲和吸收系统（0～1 mmol/L）,冷型小麦具有高的饱和吸收率Imax [42.46～43.12 mol/（h?g）,RDW]和亲合系数Km（0.430～0.432 mmol/L）,暖型小麦（NR9405）和小偃六号具有较低的Imax［33.57～35.38 mol/（h?g）,RDW］和Km（0.332～0.353 mmol/L）,抑制低亲和系统后增加了4种小麦的高亲和转运载体数量,降低了冷型小麦对K+的亲和力,但对NR9405和小偃六号的Km值影响较小; 3）抑制高亲和吸收后,低亲和系统的Imax和Km均增加; 4）在盐胁迫下,K+高亲和和低亲和吸收系统均受到抑制,小麦幼苗K+吸收能力均显著降低,暖型小麦NR9405和小偃六号的高亲和系统Km几乎不受盐胁迫的影响,而冷型小麦的Km值因盐胁迫而降低。因此,在盐胁迫下高亲和吸收系统的稳定性可能是影响暖型小麦耐盐性高的一个重要因素,这对小麦耐盐性研究及耐盐品种选育均具有一定的指导意义。