化学法改性煤沥青脱除苯并芘的研究

在管式反应器中采用苯甲酸、聚乙二醇、固体古马隆树脂（S）、液体古马隆树脂（L）为添加剂来降低煤沥青中有害物质苯并芘的含量，以期使得煤沥青可绿色化应用。采用紫外-可见分光光度计分析煤沥青中苯并芘含量。考察了反应温度、反应时间、添加剂添加量、催化剂等工艺条件对添加剂脱除煤沥青中苯并芘的影响。结果表明，不同工艺条件能降低煤沥青中苯并芘的含量。在优化条件下，不同添加剂对苯并芘脱除率由高到低依次为：液体古马隆树脂、聚乙二醇、苯甲酸和固体古马隆树脂。分析其反应机理，这与催化剂的酸性相关，发生亲电取代反应。结果表明，液体古马隆树脂（L）在催化剂存在下对煤沥青中苯并芘脱除率可达73.0%，显示了良好的应用前景。     

沥青混合料车辙变形的离散元数值模拟

采用Burgers模型描述沥青基质的粘弹性，根据实验数据确定Burgers模型参数。借助数字图像处理方法建立试件几何模型，利用离散元法开展了车辙变形的离散元数值模拟，研究了沥青混合料在不同骨料分布、不同载荷和不同温度条件下的车辙深度变化情况。结果表明：温度对车辙变形的影响在沥青软化点附近较大，在离开软化点的范围较小；当温度较低时，混合料的整体性比较好，骨料分布对局部车辙变形的影响比较小，超载引起的车辙增量不太明显，而当温度达到或超过沥青软化点时，混合料的整体性明显下降，骨料分布对局部车辙变形的影响非常突出，超载引起的车辙增量也非常显著。因此，当超载和高温组合到一起时，车辙变形会大幅度增加，将给路面安全带来严重隐患。     

基于临氢热解反应研究石油沥青质中镍和钒化合物的存在形态

本研究通过临氢热解方法处理委内瑞拉减压渣油沥青质,通过电感偶合等离子体质谱仪（ICP MS）、紫外-可见光光谱仪（UV-vis）、高温气相色谱-原子发射检测器联用仪（HT GC-AED）和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等手段分析表征反应产物,探究沥青质的分子组成与结构,以及镍和钒化合物的存在形态。实验结果表明,随着临氢热解反应温度从330℃升高至410℃,反应产物的甲苯可溶物收率由64%下降至19%,可被GC-AED检测到的镍、钒化合物的含量大幅度升高,镍和钒卟啉的分子组成分布也随反应温度的升高呈现出规律性的变化。     

氮氧共掺杂多孔炭的制备及其锌离子混合超级电容器性能研究

本研究以价格低廉、来源广泛的煤沥青作为炭前驱体、尿素作为氮源和模板、氢氧化钠作为活化剂,通过结合模板法与化学活化法成功制备了具有纳米片状结构的氮氧共掺杂的多孔炭材料。多孔炭电极在0.05 A/g时最大比容量高达255.5 m A·h/g,在电流密度为1 A/g时,放电比容量达到78 m A·h/g。经过12000次循环,容量保持率仍有72.4%,并且能量密度最高达到99.6 W·h/kg,展现出作为正极材料的巨大潜力。以煤沥青为原料制备的氮氧共掺杂多孔炭材料作为锌离子混合超级电容器的正极材料表现出了优异的电化学性能。     

环烷酸对油水界面膜流变性质的影响研究

研究了环烷酸对油水界面膜界面张力、弹性模量、损耗模量以及界面膜破裂速率常数的影响,同时对环烷酸与沥青质之间的相互作用进行了测定。结果表明,环烷酸使得原油油水界面张力下降;弹性模量随着环烷酸加量以及振荡频率的增加都分别逐渐增大,并且最终都趋于平衡;在任何振荡频率值时,损耗模量都随着环烷酸加量先增大后减小;当环烷酸加量增加时,界面膜破裂速率常数降低。环烷酸与沥青质之间存在相互作用,随着环烷酸加量的增加,其对沥青质界面膜弹性模量的影响与对原油界面膜弹性模量的影响相似,表明环烷酸主要是通过与沥青质相互作用而促进乳状液稳定性的。     

沥青混凝土面板低温疲劳破坏的实验研究

我国北方地区的土石坝和水池的防渗沥青混凝土面板,常出现低温裂缝。因此,对沥青混凝土在低温条件下的温度应力疲劳进行实验研究很有必要.本项研究研制了适用于沥青混凝土低温低周大变形的弯曲疲劳试验机,进行了沥青混凝土在不同低温下的疲劳破坏性能试验。对试验结果用粘弹性理论和推广的应变区分法(SRP)和应变能区分法(SEP)进行了分析,首次得出了沥青混凝土的疲劳寿命与弯曲应力、应变和应变能的关系,并试用于实际工程的予测.     

基于数字图像的土、岩和混凝土内部结构定量分析和力学数值计算的研究进展

土、岩及混凝土是一种内部结构极其复杂的材料,内部细观组成和结构决定了它们在外力作用下内部应力和应变等物理场的分布状态,在很大程度上控制了它们的宏观力学响应和破坏机理和过程。自1995年以来,数字图像处理技术作为一种材料细观空间结构及几何形态的精确量测和数字表述手段快速地被应用于沥青混凝土、水泥混凝土、土和岩体材料细观结构定量分析中来。本文在研究相关文献的基础上,分析和研究了数字图像技术在土、岩及混凝土内部结构定量分析和力学数值计算中的发展过程和研究成果,内容包括:单个骨料颗粒形态特征定量分析;土、岩和混凝土内部结构定量分析;岩体结构定量分析中的应用;基于数字图像处理的土、岩和混凝土细观结构力学计算。在此基础上,本文进一步对数字图像技术在岩土领域中的应用进展及未来的发展趋势进行了探讨,认为数字图像作为一种空间分布测量手段和数字表述方法使得它具有巨大的潜力,特别是在岩土领域的纵深发展过程中,它可能实现考虑细微观结构性的岩土力学和工程分析和预测的、新的方法和理论。     

含芳香基团的梳状聚合物型降凝剂与沥青质协同改善合成蜡油的流变性

采用流变学实验、 差示扫描量热(DSC)分析、 显微观察及沥青质沉淀实验研究了聚丙烯酸十八酯-马来酸酐(POM)、 聚丙烯酸十八酯-马来酸酐-苯胺(POMA)及聚丙烯酸十八酯-马来酸酐-萘胺(POMN)梳状聚合物对合成蜡油的流变性能的影响规律. 实验结果表明, 这3种梳状聚合物降凝剂均能在一定程度上改善不含沥青质合成蜡油(MO-1)的低温流变性, 其中POM对MO-1蜡油的流变性改善效果最佳. 添加500 mg/kg POM后, MO-1的凝点从29 ℃降至23 ℃, 屈服值从627.20 Pa降至83.35 Pa. 而POM, POMA和POMN可以显著改善含0.3%(质量分数)沥青质的合成蜡油(MO-2)的低温流变性, 且添加500 mg/kg POMA后MO-2蜡油的流变改善效果最佳: 凝点降至3 ℃, 屈服值降至1.27 Pa. 可见, 本文制备的梳状聚合物降凝剂均能与沥青质协同改善MO-2蜡油的流变性, 并且向POM中引入芳香基团能进一步促进沥青质与降凝剂分子的相互作用, 进而增强梳状聚合物降凝剂与沥青质的协同作用.     

自由基浓度测定方法的再验证及其在煤化学中应用

对前人建立的标准曲线法测煤中自由基浓度进行优化,以DPPH标准样品和基准样品的二次积分面积比值为新参数,结果显示新参数标准曲线法的实测值与理论值相对误差都在5%以内;重复性、复现性实验的相对标准偏差都小于3%。将新参数标准曲线法用于分析不同煤化程度煤和新疆黑山煤(HS)沥青质的自由基浓度,发现随着煤化程度增加,其煤中自由基浓度逐渐增大,从低阶褐煤的8.531×10~(17)/g上升到高阶无烟煤3.37899×10~(19)/g;而在HS煤液化过程中,随着加氢液化温度的升高,其沥青质自由基浓度逐渐下降,从290℃的1.5793×10~(18)/g降到450℃的7.410×10~(17)/g,沥青质自由基浓度变化趋势与其产率变化趋势相一致。     

沥青基球形活性炭对葡萄糖分子的吸附行为研究

考察了沥青基球形活性炭(PSAC)对葡萄糖分子的吸附行为,以探讨其治疗糖尿病的可能性.在不同吸附时间、不同活性炭用量及不同浓度等条件下,测定沥青基球形活性炭对葡萄糖分子的吸附量,根据Langmuir和Freundlich等温线方程对吸附等温线数据进行拟合,检验实验数据与方程的吻合度,确定方程参数.同时,研究了葡萄糖和α-淀粉酶在沥青基球形活性炭上的竞争吸附行为.结果表明,所选用沥青基球形活性炭对葡萄糖分子的吸附在5h内达到吸附平衡;葡萄糖的初始浓度为3g/时,平衡吸附量为71mg/g;平衡吸附量受葡萄糖分子空间构象的影响,且随葡萄糖浓度的升高而增加,吸附等温线数据与Langmuir方程吻合,说明该吸附为单分子层吸附.在葡萄糖分子和α-淀粉酶的共存环境下,沥青基球形活性炭对葡萄糖有较好的吸附选择性.