小体积常压气体中微量水分分析方法研究

本文在卡尔·费休库仑法的基础上建立了一套独特的分析系统和相应的分析方法,用以分析常温常压下小体积气体中微量水分。通过检测高纯氮气中的微量水分考核了方法的精密度,分析数据的实验标准偏差U<10%;通过分析空气中的水分含量验证了方法的准确度,空气中水分的测量值与计算值在误差范围内一致。小体积常压气体中微量水分的卡尔.费休分析方法的建立,对分析贮存环境气体内水分变化规律及采取有效措施控制封装气体内水分含量,建立较干燥的贮存环境具有指导作用。     

聚氨酯泡沫无卤阻燃研究进展

聚氨酯泡沫塑料是用量最大的泡沫材料之一，具有低密度、高强度、耐腐蚀、高隔热等优点，广泛应用于防震、减震、软性衬垫材料和建筑隔热保温等多个领域.然而，聚氨酯泡沫高度易燃，燃烧时伴随大量热和有毒烟气释放，对人民生命财产安全造成严重威胁.传统的含卤阻燃由于生物毒性及环境累积性受到严重限制，无卤阻燃已成为聚氨酯泡沫阻燃的发展趋势.本文介绍了聚氨酯泡沫的燃烧特点及阻燃机理，从添加型、反应型和表面后处理的不同阻燃方式阐述了聚氨酯泡沫无卤阻燃的研究进展，并深入分析了这些研究对泡沫阻燃的贡献、作用机理及关键影响因素，最后对聚氨酯泡沫的阻燃研究前景进行了展望，环境友好、高效、高阻燃抑烟、可循环回收是聚氨酯泡沫阻燃未来发展的重要方向.     

铝合金熔体中球形泡沫的生长

高技术领域的需求使具有更高强度和更高能量吸收能力的球形泡沫铝合金成为前沿热点之一, 因而需要深入揭示铝合金熔体中球形泡沫的生长规律以便控制. 文中采用面心立方等三种堆积的理论模型和实验相结合的方法研究了铝合金熔体中球形泡沫的生长过程. 理论结果和实验结果符合良好, 表明: 在铝合金熔体球形泡沫生长过程中, 球形气泡等径、气泡总数N不变和球形泡沫以面心立方等径球堆积生长模式的假设是合理的, 从而有益于球形泡沫铝合金的平均半径和平均壁厚的控制.     

基于聚氨酯的磁性碳化泡沫的制备及其吸油性能研究

以废弃聚氨酯泡沫(PUF)为原料,在其表面依次修饰聚丙烯酸(PAA)、Fe~(3+),然后在230℃条件下,通过高温碳化处理,制备了具有多孔结构的磁性碳化泡沫材料.用光学显微镜、红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、接触角对磁性碳化泡沫进行表征.详细考察了AA含量、Fe~(3+)浓度对材料吸附容量、吸附速率的影响.材料具有明显的亲油、疏水特性,对各种有机溶剂和油类分子吸附容量都在10 g/g以上,而且在5 min内就可吸附饱和,同时材料密度小,可漂浮于水面对有机溶剂进行快速吸附,并通过外界磁场实现快速分离.因此,该材料在原油泄漏处理、油水分离、油田采出液处理、工业污水净化等领域具有重要的应用价值.     

多壁碳纳米管-炭复合泡沫材料的制备和吸附性能

通过在聚氨酯泡沫模板中沉积多壁碳纳米管，用炭的预制体酚醛树酯将碳纳米管粘接固定在一起，经过高温碳化过程制备了碳纳米管-炭复合泡沫材料。红外光谱结果表明利用浓硫酸和浓硝酸的混合溶液处理可以使复合泡沫表面活化形成羧基和羟基，从而使复合泡沫具备较强的分子吸附能力。扫描电镜和氮吸附实验表明这种复合泡沫同时具备大孔和介孔，大孔能够满足流体自由流动的通畅性，介孔可以满足中分子的吸附需要。对标定物维生素B12的吸附实验证明这种复合泡沫对中分子量的生化分子具有有效的吸附能力。这种宏观尺寸的泡沫材料与传统的颗粒状活性炭相比具有简化工艺，提高吸附效率的应用潜力。     

SiO2/炭泡沫和SiC/炭泡沫复合材料的制备及表征

对炭泡沫为支撑骨架的氧化硅气凝胶(SiO₂/炭泡沫)和碳化硅(SiC/炭泡沫)复合材料分别采用XRD、SEM、激光导热仪、万能力学试验机进行物相、微观结构、热学及力学性能方面的表征.结果表明:所制备的SiO₂/炭泡沫与原炭泡沫相比,具备更高的抗压强度(14.95 MPa)和更低的室温热导率(0.44 W·m^-1·K^-1).SiC/炭泡沫材料则保持了较高的抗压强度值(14.66 MPa),其在 1 200 ℃下具备极低的高温热导率(2.18W·m^-1·K^-1).热重分析表明,SiC/炭泡沫在氧化氛围中到610 ℃才发生质量的损失,而内部炭发生完全烧蚀的温度高达844 ℃,这表明该材料的抗氧化性能远好于纯的炭泡沫材料.     

表面活性剂浓度对泡沫堆积高度的影响及参数分析

基于实验方法,研究了表面活性剂浓度及相关参数对泡沫堆积高度的影响.实验结果表明:减小表面张力,增大气体表观速率有利于提高泡沫堆积高度;在一定范围内增大黏度有利于提高泡沫堆积高度,但黏度过大时泡沫堆积高度反而减小;当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(cmc)后,胶团稳定泡沫的作用不明显;当表面活性剂浓度超过"临界作用浓度"后,泡沫堆积高度迅速增大.通过回归试验数据,分别获得不同表面活性剂浓度范围内的泡沫堆积高度公式.     

泡沫分离技术

泡沫分离技术可用于分离各种物质——小到离子而至粗大的矿石颗粒。泡沫浮选法精选矿石已有60年以上的历史。虽然1937年Langmuir等已发现离子也有可能应用浮选来提取,可是直到1959年才由Sebba提出泡沫浮选也可能应用于分析技术中。但实际应用于分析分离还只是近十年左右才实现的。到目前为止已对Ag、As、Au、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、F、Fe、Hg、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Pd、Pm、Ra、Re、Sb、Th、U、V、W等元素以及一些有机物的泡沫分离作了广泛的研究。由于从水溶液分离痕量重金属和其他污染物质应用泡沫分离方法易实现,因此可以预料,泡沫分离技术势必将逐步发展成为一种从很稀的溶液中分离     

铝合金熔体泡沫化过程及多样化的泡沫铝合金

为满足高技术对多样化高比强新型多组元泡沫铝合金的需求,研究了泡沫化过程如下规律：何种铝合金适合泡沫化制备又可获得高比强;泡沫铝合金凝固收缩的物理本质及其解决的新方法;球形孔泡沫铝合金形成规律;二次泡沫化形成泡沫铝合金异型件的规律及其控制.     

表面活性剂疏水链长对高温下泡沫稳定性的影响

选用不同疏水链长的α-烯烃磺酸盐(AOS)形成泡沫, 分别用泡沫衰减法和泡沫岩芯封堵法测定不同温度下的泡沫稳定性, 并采用动态表面张力、界面流变、分子模拟等方法研究了表面活性剂在气/液界面的吸附行为和界面吸附层的性质, 分析了高温下泡沫的稳定机制. 实验结果表明, 在高温下, 极性头的“锚定作用”减弱, 表面活性剂疏水链难以在气液界面保持以直立状态吸附, 疏水链碳数大于20的表面活性剂分子难以分立吸附, 其疏水链相互交叉缠绕, 增强了泡沫膜的强度, 减缓了气体通过液膜的扩散, 形成的泡沫在高温下具有较好的稳定性.     

单一非离子表面活性剂制备胶质气体泡沫的稳定性

用单一的十二烷基醇聚氧乙烯醚(C12EOn)非离子表面活性剂制备了稳定的胶质气体泡沫(CGA). 采用偏光显微镜和流变仪对其表面活性剂溶液相态和泡沫体系的微观结构及流变行为进行研究, 以探索CGA的稳定化机理. 实验结果表明, 分别由C12EO3和C12EO5制备的CGA分散体系中均存在层状液晶相, 层状液晶吸附在气泡的界面上. CGA稳定性可达20 h以上, 没有明显的相分离发生. 而分别由C12EO7和C12EO9制备的CGA呈现由胶束组成的连续相, 不存在液晶相结构, 因而其稳定性较差, 仅能维持数分钟. 实验结果表明, 层状液晶相结构可以显著提高CGA的稳定性. 其稳定作用的机理是通过影响泡沫排液过程, 增强Gibbs-Marangoni效应, 从而提高气泡液膜强度和减缓气相扩散速率.     

层状液晶凝胶对微泡沫的稳定作用

以非离子表面活性剂单硬脂酸甘油酯(GMS)制备出稳定的微泡沫. 采用偏光显微镜、冷冻断裂蚀刻透射电子显微镜(FF-TEM)、差示扫描量热仪(DSC)和流变仪对其表面活性剂溶液相态、泡沫体系的微观结构、相变行为和流变性进行研究以探索微泡沫的稳定机理. 实验结果表明, 表面活性剂分子吸附在气泡界面, 发生晶化形成有序、紧密排列的层状液晶凝胶相液膜, 该液膜具有较强的刚性, 能抵抗由Laplace附加压力驱使的气泡溶解和聚并行为. 微泡沫可稳定10个月, 无明显的相分离和气泡破裂现象. 其稳定作用机理是通过影响泡沫排液过程, 增强Gibbs-Marangoni效应, 从而提高了气泡液膜强度, 减缓了气相扩散速率.     

膨胀蛭石包覆聚苯乙烯发泡颗粒/水泥复合泡沫材料的制备及性能

利用环氧树脂将膨胀蛭石黏附在聚苯乙烯发泡(EPS)颗粒表面上,制备表面无机化包覆的EPS颗粒(CEPS),将其与水泥胶凝材料混合,制备CEPS/水泥复合泡沫材料.探讨膨胀蛭石的包覆量及CEPS颗粒用量等对复合泡沫材料的力学性能和保温性能的影响,并采用锥形量热法和喷枪火焰燃烧法研究了复合泡沫材料的防火性能.研究结果表明,复合泡沫的抗折强度、抗压强度、干密度和导热系数均随包覆量的增大而增加;当CEPS颗粒用量为1000 m L时,复合泡沫材料的干密度和导热系数较低,分别为269.3 kg/m~3和0.0544 W/(m·K),抗折强度和抗压强度相对较高.锥形量热实验结果表明,随着包覆量的增加,复合泡沫的最大热释放速率、总放热量和烟释放量都逐渐降低,着火时间逐渐延长.喷枪火焰燃烧法实验结果表明,除了复合泡沫断面上与火焰接触的表面裸露的EPS颗粒燃尽外,燃烧后断面结构都能够保持比较完整.     

水发泡淀粉挤出泡沫的结构与性能

以水为发泡剂,普通玉米淀粉为原料,采用双螺杆挤出机制备淀粉泡沫材料,研究了发泡剂用量及聚乙烯醇的加入量对泡沫材料结构与性能的影响。 用扫描电子显微镜观察了泡沫材料截面的形态,用万能材料试验机测试了泡沫材料的力学性能。 结果表明,水的质量分数为8%时淀粉泡沫径向膨胀率和发泡倍率最高,分别为22倍和17.6倍,压缩模量最高（4.07 MPa）。 加入质量分数10%的聚乙烯醇(PVA)使淀粉泡沫的孔径变大至1.29 mm,壁厚增加至82.43 μm,同时压缩模量增加至9.70 MPa。     

高效液相色谱-串联质谱法测定泡沫灭火材料及其他材料中的全氟辛烷磺酸及其盐

建立了一种高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)测定泡沫灭火材料、洗涤剂以及织物整理剂中全氟辛烷磺酸及其盐(PFOS)的方法。对应产品中的PFOS用水超声提取后,经固相萃取柱淋洗萃取,萃取液以乙腈-10 mmol/L乙酸铵溶液(80:20, v/v)为流动相进行HPLC分离,在负离子模式和多级反应监测(MRM)方式下进行测定。用两个子离子的相对丰度定性,外标法定量。PFOS的测定在0.002~0.1 mg/L范围内线性关系良好(r2=0.998);泡沫灭火材料、洗涤剂以及织物整理剂中PFOS的加标回收率分别为93.4%～103%, 93.2%～102%和91.8%～102%,精密度(以相对标准偏差(RSD)计)分别为0.48%～3.52%, 0.78%～1.79%和0.47%～3.47%;方法的检出限均为2 mg/kg(0.0002%)(信噪比（S/N）≥10),满足欧盟法规对泡沫灭火材料、洗涤剂以及织物整理剂中PFOS的限量检测要求。该方法准确度和灵敏度高,前处理简单,可用于泡沫灭火材料、洗涤剂以及织物整理剂中PFOS的检测。     

泡沫铜电极电还原去除溴酸盐研究

电化学还原去除水中溴酸盐的研究表明,与石墨、碳纸及泡沫镍电极相比,泡沫铜电极对溴酸盐的去除效率较高.溴酸盐电化学还原速率随阴极电势降低先升高后降低.低pH条件下,溴酸盐电还原速率较高.初始溴酸盐浓度在50~350μg/L范围内,当阴极电势高于-1.5 V时,溴酸盐电还原过程受电子转移和溴酸盐扩散共同控制;当阴极电势小于-1.5 V时,溴酸盐的还原过程控速步骤主要是浓度扩散.溶解性有机物对溴酸盐电还原过程有明显的抑制作用.该电化学体系中,溴酸盐几乎彻底被还原为等量溴离子,溶液pH略有上升.自来水中溴酸盐的还原速率略低于去离子水.通过XPS分析了电化学还原反应前后泡沫铜电极上的Cu和O价态变化.     

“轻水”泡沫灭火剂研制成功

“轻水”泡沫灭火剂是六十年代发展起来的一种新型高效泡沫灭火剂,它适用于扑灭汽油、航空煤油等石油产品的火灾,特别适用于国防和工业要害部位的灭火,此类灭火剂首先在美国海军研究所研制和应用。到七十年代,英、法、德、比、日等国也相继研究和应用这类高效泡沫灭火剂。随着我国工农业的发展以及油田的开发和石油产品的增加,对消防提出了越来越高的要     

SiO2/炭泡沫和SiC/炭泡沫复合材料的制备及表征

对炭泡沫为支撑骨架的氧化硅气凝胶(SiO₂/炭泡沫)和碳化硅(SiC/炭泡沫)复合材料分别采用XRD、SEM、激光导热仪、万能力学试验机进行物相、微观结构、热学及力学性能方面的表征。结果表明:所制备的SiO₂/炭泡沫与原炭泡沫相比,具备更高的抗压强度(14.95MPa)和更低的室温热导率(0.44W·m^-1·K^-1)。SiC/炭泡沫材料则保持了较高的抗压强度值(14.66MPa),其在1200℃下具备极低的高温热导率(2.18W·m^-1·K^-1)。热重分析表明,SiC/炭泡沫在氧化氛围中到610℃才发生质量的损失,而内部炭发生完全烧蚀的温度高达844℃,这表明该材料的抗氧化性能远好于纯的炭泡沫材料。     

陶瓷泡沫空气过滤器涂覆中孔TiO2薄膜用于室内空气净化中高效光催化降解NO

由于人们80%的时间呆在室内,室内空气的质量直接影响人类健康,因此近年来室内空气质量越来越受到人们的关注.室内污染物包括CO氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs),它们给人体健康带来众多负面影响.更为重要的是,考虑到节能,现代建筑的空气密闭性大都较高,但这种减少吸入新鲜空气的设计直接导致室内各种污染物的累积.有些家用电器,如燃气灶和热水器,在使用的时候会涉及到煤、油和天然气的燃烧,特别是通风较差的情况下会成为室内主要的污染源.常规的治理技术,包括吸附和过滤,其成本相对较高,也不适用于低浓度污染物的治理.尤其是更换不及时的过滤器在排风系统中可能会成为VOCs的一个来源.因此,很有必要开发一种新型的技术以降低室内污染物的浓度和保持一个清洁的室内空气环境,从而保障人们的身体健康.光催化是去除室内空气污染物的有效方法.例如, TiO2、钛酸铋和钛酸锶等具有强氧化能力和稳定的光催化活性,因而是高效的光催化剂.一般而言,通常报道的TiO2光催化剂是高度分散的、或悬浮于液体介质中的细小颗粒或粉末.然而,粉末状的TiO2光催化剂不适宜于室内空气净化,因为它变得可吸入而对人体健康造成不利的影响.因此,人们尝试将TiO2颗粒作为薄膜固定在不同的刚性载体上,如玻璃、不锈钢和铝合金板.对基体进行涂覆可显著影响光催化时反应物的表面吸附行为.一般而言,光催化薄膜通常涂覆在平面上,如蜂窝空气过滤器.三维(3D)多孔的陶瓷泡沫对气体通过具有非常好的流体性质,因此本文以它作为涂覆的基体.这种陶瓷泡沫具有3D多孔结构,多种孔密度、比表面积和化学性质.3D多孔陶瓷泡沫空气过滤器的床层空隙率较高,因此使用时压降较低,且不像蜂窝空气过滤器,它具有复杂多变的孔结构,可增强流体的扰动和混合.另外,3D多孔陶瓷泡沫空气过滤器的开发多孔和网状的结构使得在催化体系具有非常好的气体动力学性质,催化剂表面和气体反应物有充分的接触.多孔材料在液相或气相催化反应中具有独特的优势,因此,陶瓷泡沫、多孔的氧化铝、多孔硅胶.分子筛和活性炭经常被用作催化剂载体.在固体基体上TiO2膜的形成可能使得TiO2光催化剂的有效比表面积降低,从而导致其光催化活性下降.然而,由于具有中孔结构的TiO2薄膜的比表面积大,其用于催化反应的活性位也更多,因此使用时仍然具有较高的活性.前期研究表明,涂覆在平面玻璃、不锈钢和氧化铝基体上的中孔TiO2薄膜用于环境净化时表现出增强的光催化效率.另外,室内环境中NO和NO2的浓度一般分别为几百个ppb之内和100 ppb以下.可见, NO是主要的室内空气污染物,对人体健康危害较大.基于此,本文首次采用反胶束法将中孔锐钛矿TiO2薄膜均匀一地涂覆在3D多孔高比表面积的泡沫过滤器上,采用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附、紫外-可见光光谱和原子力显微镜对所制样品进行了表征,并将样品用于紫外光下催化降解NO,以揭示所制的中孔TiO2涂层具有高的比表面积和高的光催化活性,从而克服使用TiO2粉末所带来的不足.结果表明,由于中孔TiO2薄膜涂层具有较大的有效比表面积,其表面存在很多吸附活性位,用于吸附在反应过程中形成的水蒸汽、气相反应物和产物,因而具有更高的光催化活性,因此在陶瓷泡沫空气净化系统中可以高效地光催化NO降解：在所考察的不同孔密度的陶瓷泡沫过滤器涂覆的TiO2上400 ppb的NO单程转化率均在92.5%以上,高于涂覆在平面陶瓷砖上的TiO2.该陶瓷过滤器的3D多孔特性可增强流体的扰动和混合,使得气相反应物与光催化剂表面有着充分的接触;其大的孔密度也导致高的光催化速率.另外,本文所制样品在所有反应过程中均保持较高且稳定的NO降解速率,这表明其在NO降解反应中没有失活.     

新型球形孔低孔隙率高强度泡沫铝合金

采用位移传感计算机技术, 实时测量液态泡沫铝合金孔隙率随时间变化P_l-t曲线. 研究了铝合金熔体泡沫化过程中熔体泡沫的孔隙率与泡沫孔形状从球形、类球形到多边形的变化规 律, 以及气泡孔径及壁厚变化规律. 由此获得了新型球形孔低孔隙率泡沫铝合金的控制方法. 研究了其压缩应力-应变曲线及吸能性能, 并与多边形孔高孔隙率泡沫铝合金的性能相比较.