电动力学修复污染土壤的改进技术

针对传统电动力学修复污染土壤技术存在的不足,在介绍电动力学技术修复机理的基础上综述了相关的改进技术。大量研究表明:实验装置添加工作液循环系统、工作电极布置形成非均匀电场、土壤中添加改良剂或表面活性剂、修复过程中调节pH值等技术改进均可提高电动力学修复效率;采用原电池代替电源的方法可达到减少能源消耗的目的;电动力学修复技术与其他修复技术联合可扬长补短。未来研究中应加强不同性质土壤的电动力学修复机理研究,以便较少破坏土壤结构和有机质;加大与其他修复技术联合方式的研究力度。     

载氧环境下脉冲放电等离子体修复污染土壤体系中自由基的发射光谱

基于发射光谱检测方法的优越性以及在高级氧化降解体系中·OH和·O的重要作用,本研究采用发射光谱检测技术测定载氧环境下脉冲放电等离子体(pulsed discharge plasma, PDP)修复污染土壤体系中·OH和·O相对发射光谱强度的变化。研究建立了针-网式PDP修复污染土壤体系,利用光谱仪检测该PDP体系在载氧环境下所生成的·OH和·O的相对发射光谱强度。通过对比实验分别考察了不添加土壤、添加原土、添加有机污染土壤和添加有机-重金属复合污染土壤的PDP体系中·OH和·O的相对发射光谱强度变化,同时考察了脉冲峰值电压、电极间距和O₂体积流量变化对·OH和·O的相对发射光谱强度的影响。研究结果表明：添加土壤有利于放电的发生,进而提高了PDP体系中·OH和·O的生成;添加有机污染土壤的PDP体系中·OH和·O发射光谱强度较原土体系中低,证明了PDP体系中·OH和·O对有机物的氧化作用;重金属离子的加入对于PDP体系中有机物的降解有积极的促进作用。同时,脉冲峰值电压和O₂体积流量的增加有利于PDP体系中·OH和·O的产生,而电极间距的增加不利于PDP修复污染土壤体系中·OH和·O的生成。本研究在说明PDP用于污染土壤修复体系中·OH和·O的关键作用的基础上,分析了PDP用于污染土壤修复过程中体系主要因素变化对体系中主要自由基含量的影响规律。     

基于双层电极的介电电泳微流控芯片的设计和制备

设计了快速实现微粒操纵的介电电泳微流控芯片的制作方法,利用光刻工艺在玻璃基底上制备和集成了双层金属电极,通过控制底层电极上的电场,实现了顶层电极上微粒的介电电泳物理捕获,模拟分析和实验结果一致.     

快前沿直线脉冲变压器多间隙气体开关直流自击穿特性

针对一种用于快前沿直线脉冲变压器(FLTD)的堆栈式多间隙气体开关,研究了电极表面粗糙度、电场不均匀系数、放电电流、气体压强等因素对开关自击穿电压分散性的影响.电极表面粗糙度0.1-0.8μm时,击穿电压平均值没有明显变化,击穿电压分散性小于1.5%;电场不均匀系数为1.20和1.30时,电极烧蚀均匀,开关自击穿电压分...     

脉冲电场对新鲜干红葡萄酒酚类物质和色泽影响的研究

以新鲜干红葡萄酒为研究对象,采用高效液相色谱(HPLC)法测定分析了脉冲电场(PEF)处理前后葡萄酒中黄烷-3-醇(flavan-3-ols)和酚酸(phenolic acids)２种酚类物质的含量变化以及葡萄酒色度与色调值的变化。实验所采用的高压脉冲电场设备为清华大学自行研制,其输出波形为指数衰减波;PEF处理系统所采用的处理室为平板处理室,电极板间距为5 mm,并且在实验过程中进行了电场参数优化。经实验研究发现,脉冲电场(电场能量密度： 24.5,40.5,60.5 J·mL-1)处理后大部分酚类物质的含量都发生了显著变化,葡萄酒色度与色调值也有显著的提高,并且当注入电场能量密度为60.5 J·mL-1时处理效果最显著。     

纳秒脉冲下聚合物电树枝引发实验方法

 借鉴直流、交流的研究经验,比较了纳秒脉冲条件下几种不同的电树枝老化实验方法。对单针-板电极和多针-板电极在纳秒脉冲下实验结果的一致性进行考察,结果表明,多针-板电极系统可以在提高实验效率的同时保证结果的准确性。采用步进法和累加法进行了不同频率下聚苯乙烯电树枝引发实验,结果表明:两种方法得到的纳秒脉冲下聚苯乙烯电树枝引发电压-频率特性基本一致,在50~500 Hz范围内,引发电压随频率的升高而降低;在500~800 Hz范围内,引发电压随频率的升高而增加。最后讨论了对于不同脉冲功率装置中绝缘材料老化试验设计的方法。     

静电场描绘实验仿真研究

虚拟仿真已成为大学物理实验教学中的重要技术手段，为加强静电场理论实验效果的认知，基于MATLAB App Designer开发了静电场描绘实验仿真软件，通过有限差分法得到数值解，利用MATLAB编写用户界面，实现了“同轴电缆”“平行直线电极”“聚焦电极”“劈尖电极”和“平行板电极”共5个电场测量的描绘，具有调节输入电压、测量等势点、描绘等势线与电场线等多项功能，并可将实验测量结果、解析公式与仿真结果进行对比.静电场描绘实验仿真软件的开发，有助于形象地认识静电场和建立完整的电场分析思维体系。     

基于压电聚合物薄膜可调谐Fabry-Perot滤波器的研究

采用DBR/电极/间隔层/电极/DBR的结构形式制作滤波器,器件透光部分刻蚀以消除电光效应.测试滤波器透过率光谱,并通过加电压对滤波器中心波长进行调制.据实际结果得到腔的光学厚度为8.04μm,腔长在电场作用下收缩.在140V电压下,腔长收缩量约为0.757%.实验证明电致伸缩效应在调制中起作用.     

纳秒脉冲电压同轴电场下有机玻璃和尼龙的闪络特性

 利用基于SOS的SPG200高压脉冲功率装置研究了有机玻璃(PMMA)和尼龙1010在变压器油中的闪络特性。研究结果表明：闪络电压随内电极直径增加近似指数增加，随闪络距离延长近似线性增加，相应的击穿时延也近似线性增加。受实验条件的影响，有机玻璃和尼龙1010的闪络性能略有差异。同轴径向电场降落集中在内电极表面附近一定径向距离内，同轴电场下的闪络电压主要由内电极表面电场与径向电场分布的均匀程度决定。增加内电极直径和延长闪络距离都可以提高闪络电压，而增加内电极直径的效果更显著。     

纳秒脉冲电压同轴电场下有机玻璃和尼龙的闪络特性

利用基于SOS的SPG200高压脉冲功率装置研究了有机玻璃(PMMA)和尼龙1010在变压器油中的闪络特性。研究结果表明:闪络电压随内电极直径增加近似指数增加，随闪络距离延长近似线性增加，相应的击穿时延也近似线性增加。受实验条件的影响，有机玻璃和尼龙1010的闪络性能略有差异。同轴径向电场降落集中在内电极表面附近一定径向距离内，同轴电场下的闪络电压主要由内电极表面电场与径向电场分布的均匀程度决定。增加内电极直径和延长闪络距离都可以提高闪络电压，而增加内电极直径的效果更显著。     

环形开关电极的自动优化设计方法

 在脉冲功率技术中，开关电极的形状优化设计非常重要。利用电荷模拟法对常用的环形电极的电场分布进行了模拟计算，用旋转椭圆近似法优化电极轮廓外形，用微粒群（PSO）算法对轮廓外形的几何参数进行优化选择。结果表明：旋转椭圆近似法结合PSO算法非常适用于环形开关电极自动优化设计，优化所得形状和参数能满足电极之间电场分布的要求。     

超声萃取-酶标仪-微量法测定污染土壤中的总石油烃

石油的开采、运输、泄漏及石油产品使用量的不断增加,导致了严重的土壤石油污染,改变了土壤的理化性质,引起土壤中的微生物大量死亡,影响植物的正常生长,并能通过皮肤、呼吸、饮食等方式进入人体,危害健康。因此,土壤石油污染的修复刻不容缓,但修复效果的评价离不开土壤中残留石油的提取和检测,建立快速高效的石油提取和分析测定方法是非常重要的。该研究讨论了检测波长、提取剂种类、提取剂用量以及超声萃取次数、萃取时间、超声萃取功率等影响污染土壤中总石油烃提取的参数和变量,最终建立了一种超声萃取-酶标仪-微量法提取检测污染土壤中总石油烃的方法。确定优化的提取和检测条件为：紫外检测波长为304 nm,用石油醚作提取剂,土液比为1∶4,超声萃取2次,每次萃取时间为20 min,超声萃取功率为100 W。该优化条件下,土壤石油添加回收率是88.4%～101.6%,相对标准偏差均小于4.7%,提取测定结果符合环境分析化学检测要求。利用酶标仪代替紫外分光光度计进行检测,能更方便快速的得出结果,且测定溶液用量少,可以更好地推广应用于微量石油污染环境样品的定量检测。此外,该方法用石油醚和乙醇作为提取和定容试剂,克服了采用二氯甲烷、四氯化碳等有机试剂提取而造成溶剂消耗量大、易产生二次污染、不利于环境友好发展等缺点,是一种快速、高效、绿色的提取和测定污染土壤中总石油烃的方法。     

超声萃取-酶标仪-微量法测定污染土壤中的总石油烃（英文）

石油的开采、运输、泄漏及石油产品使用量的不断增加,导致了严重的土壤石油污染,改变了土壤的理化性质,引起土壤中的微生物大量死亡,影响植物的正常生长,并能通过皮肤、呼吸、饮食等方式进入人体,危害健康。因此,土壤石油污染的修复刻不容缓,但修复效果的评价离不开土壤中残留石油的提取和检测,建立快速高效的石油提取和分析测定方法是非常重要的。该研究讨论了检测波长、提取剂种类、提取剂用量以及超声萃取次数、萃取时间、超声萃取功率等影响污染土壤中总石油烃提取的参数和变量,最终建立了一种超声萃取-酶标仪-微量法提取检测污染土壤中总石油烃的方法。确定优化的提取和检测条件为:紫外检测波长为304nm,用石油醚作提取剂,土液比为1∶4,超声萃取2次,每次萃取时间为20min,超声萃取功率为100W。该优化条件下,土壤石油添加回收率是88.4%~101.6%,相对标准偏差均小于4.7%,提取测定结果符合环境分析化学检测要求。利用酶标仪代替紫外分光光度计进行检测,能更方便快速的得出结果,且测定溶液用量少,可以更好地推广应用于微量石油污染环境样品的定量检测。此外,该方法用石油醚和乙醇作为提取和定容试剂,克服了采用二氯甲烷、四氯化碳等有机试剂提取而造成溶剂消耗量大、易产生二次污染、不利于环境友好发展等缺点,是一种快速、高效、绿色的提取和测定污染土壤中总石油烃的方法。     

3 MV多级多通道缩比开关自击穿特性

通过短接电极间隙,开展了3 MV多级多通道缩比开关不同间隙级数和单独触发间隙的自击穿特性分析,结果表明:自击穿电压随电极间隙距离不是线性增加,与Bradley经验公式存在差距。采用Ansoft软件模拟了实验开关不同级数的电场分布,得到不同级数开关电场分布的不均匀系数。结合缩比开关自击穿实验数据、Bradley经验公式和电场分布不均匀系数,在Bradley经验公式中加入开关作用时间因素和电场不均匀系数,得到一个Bradley外推公式,能较好地反应多级多通道气体开关的自击穿电压,使3 MV实际开关自击穿电压理论值与实验值误差减小到5%。     

TiO2纳米晶的等离子体改性及光电转换性能的研究

用反应射频溅射法和涂敷法在导电玻璃上制备TiO2薄膜，并用Ar射频等离子体对TiO2薄膜进行处理。按“三明治”结构将TiO2工作电极、Pt／C对电极、0．5MKI 0．05M I2电解液组装成光电池，测量其开路电压和短路电流。结果表明经过Ar射频等离子处理后，溅射法和涂敷法制备的TiO2薄膜组装的光电池的光电流分别提高了约80％和60％。     

同轴电极结构下真空放电等离子体生成及传播特性

采用放电电流为100~300 A、持续时间为13 s的单脉冲电源,设计了两种同轴电极结构作为放电阳极,分别为筒状电极、喷嘴状电极。利用MAXWELL 3D电场仿真软件对两种电极结构下的电场分布进行了仿真分析,并采用探针法对放电生成的等离子体的参数进行了测量,分析讨论了同轴电极结构对真空放电等离子体生成特性的影响。选取喷嘴状电极结构作为阳极,分别测量了采用铅、铝、铜三种材质的阴极时生成的等离子体的扩散速度及能量。实验与仿真结果表明:当阳极为喷嘴状电极时阴极尖端的电场强度较大,测得放电电流较大,击穿电压较低,等离子体密度也较大;采用铝材质阴极时生成的等离子体扩散速度最快,采用铅材质阴极时生成的等离子体的离子动能最大。     

脉冲电场屏蔽效能测试系统及测试方法

 自主研制了一套小型脉冲电场屏蔽效能测试系统，该系统由脉冲电场发射设备和脉冲电场测试设备构成。脉冲电场发射设备的天线口面前60 cm处可产生峰值达7.5 kV/m的脉冲电场，测试设备的动态测试范围达97 dB。系统采用光纤测量设备，在测量工作中能有效抑制强电磁场干扰。采用Matlab编写自动测量及数据处理程序，实现了数据采集与处理自动化。实验测量了金属桥架、控制柜、屏蔽帐篷、导电水泥混凝土房的脉冲电场屏蔽效能，其脉冲电场峰值衰减量分别为52,64,66,30 dB。实验表明可用脉冲电场的峰值衰减量来评估屏蔽体的脉冲电场屏蔽效能。     

高温超导限流器终端绝缘材料低温绝缘特性研究

基于高温超导限流器终端的电场分布特点,开展了G10环氧在液氮中的击穿特性研究、G10环氧在低温氮气和液氮中的沿面闪络特性研究,以及液氮和低温氮气的击穿特性研究。实验结果表明,击穿电压受施加电压类型、电极形状和电极间隙长度等因素的影响。利用Weibull分布得到了50%击穿电压和电极间隙的关系。实验结果可作为高温超导限流器终端设计的参考和依据。     

基于光纤法布里-珀罗干涉仪的高压静电传感器

静电电压表对测量交直流高压有着非常重要的作用。为了实现高电压静电电压表的精确测量,提出并制备了一种采用法布里珀罗(FP)腔干涉原理的静电电压传感器。所设计的传感器电极与高压电极构成一组静电电压测量电极,此传感器的FP腔由光纤准直器和外侧镀铝的聚酯膜构成,当在高压电极施加载荷时,聚酯膜与高压电极之间产生均匀电场,在电场力作用下聚酯膜产生形变,从而改变FP腔的腔长,造成FP传感器的输出光谱偏移,采用相位解调法获得高压电极上施加的载荷,实现电压的静电测量。实验结果表明:可实现5~16kV直流高压和交流高压有效值的测量,5~10kV范围测量精度为1.21%,10~16kV的测量精度为0.61%。此传感器满足高电压的测量要求。     

石油烃污染紫色土的可见-近红外光谱特征及其含量估算研究

高光谱遥感技术是一种有效的监测石油类污染手段,目前主要应用于海上溢油方面,而关于土壤石油烃污染的研究较少。针对土壤石油烃污染研究不足的现状,选取柴油、汽油和机油三种石油烃,开展了石油烃污染紫色土的光谱特征实验研究,分析了紫色土在不同种类石油烃污染及不同污染浓度条件下的光谱特征,提取了含有不同种类石油烃的紫色土光谱吸收特征波段。在此基础上,经过7种光谱变换和相关性分析,筛选出与石油烃含量最敏感的光谱变量,分别采用单变量回归法和多元逐步线性回归法建立了估算模型,并对模型进行了验证。研究表明：含有柴油、机油和汽油的光谱在1 200,1 700和2 300 nm附近均出现了吸收特征,光谱吸收深度表现为：机油>汽油>柴油;多元逐步线性回归法优于单变量回归法,其建立的柴油、机油和汽油的估算模型决定系数均大于0.95,校正均方根误差小于0.47,验证均方根误差小于0.56,估算精度较高。