温差电技术原理及在工科物理实验中的应用

简要介绍温差电技术的基本原理以及运用该原理设计、制作一些在工科物理实验中的装置。     

Adsorption Study of Acid Soluble Lignin Removal from Sugarcane Bagasse Hydrolysate by a Self-Synthesized Resin for Lipid Production

An adsorption resin CX-6 was synthesized and used for acid soluble lignin (ASL) removal from sugarcane bagasse hydrolysate (SCBH). The adsorption conditions of pH value, amount of adsorbent, initial ASL concentration, and temperature on ASL adsorption were discussed. The results showed the adsorption capacity of ASL was negatively affected by increasing temperature, solution pH, and adsorbent dose, and was positively affected by increasing initial concentration. The maximum adsorption capacity of ASL was 135.3 mg/g at initial ASL concentration 6.46 g/L, adsorption temperature 298 K, and pH 1. Thermodynamic study demonstrated that the adsorption process was spontaneous and exothermic. Equilibrium and kinetics experiments were proved to fit the Freundlich isotherm model and pseudo-second-order model well, respectively. Fermentation experiment showed that the SCBH after combined overliming with resin adsorption as fermentation substrate for microbial lipid production by Trichosporon cutaneum and Trichosporon coremiiforme was as better as that of SCBH by combined overliming with active charcoal adsorption, and more efficient than that of SCBH only by overliming. Moreover, the regeneration experiment indicated that the CX-6 resin is easy to regenerate and its recirculated performance is stable. In conclusion, our results provide a promising adsorbent to detoxify lignocellulose hydrolysate for further fermentation.

     

无烟煤掺混白酒酒糟制备生物质水煤浆

利用白酒酒糟与贵州无烟煤按不同比例掺混制备生物质水煤浆(BCWS),考查了酒糟掺混量、添加剂种类及含量对水煤浆成浆性能的影响。结果表明,在萘磺酸系添加剂(MF、NNO)和木质素磺酸钙(LS)三种添加剂中,MF的分散效果要优于其他两种,且添加量为0.5%时最佳;表观黏度为1 000 m Pa·s时,无烟煤单独制浆最大成浆浓度为70%,而掺混3%(干基)酒糟的BCWS定黏浓度为65.8%,浆体稳定性在3d以上;BCWS属于宾汉塑性流体,酒糟含有大量的亲水性含氧官能团,以及其管束和脉络结构,会引起BCWS表观黏度的升高,有利于提高BCWS的稳定性。     

稀土元素Ce掺杂对CaMnO3基热电材料的微观结构及高温电性能的影响

CaMnO3因其结构中元素在自然界中的丰度大、低毒和具有高温热和化学稳定性等优势而被认为是一类具有潜力的热电材料,但其较大的电阻率影响了热电性能的进一步提高.在钙位掺杂高价态稀土金属离子是降低其电阻率的有效途径.采用共沉淀法制备了一系列Ca1-xCexMnO3(x=0,0.02,0.04,0.06,0.10)热电材料.利用XRD,SEM等方法对材料的物相及断面形貌进行了表征,利用四探针法同时测量了CaMnO3材料的电阻率,Seebeck系数.XRD结果显示所有样品都为单相CaMnO3结构,扫描电镜显示Ce掺杂CaMnO3材料结构致密,具有较小和分散均匀的粒径.样品的电阻率和Seebeck系数的绝对值随着Ce掺杂量的增加而变小,Ca0.9Ce0.1MnO3的功率因子最大,为2.76×10-4W·m-1 ·K-2.     

运用傅里叶变换对差分吸收光谱的解析

利用差分吸收光谱技术原理,设计了相应的差分吸收光谱监测装置,对环境中存在两种主要污染气体SO₂和NO₂进行了监测。在对所测光谱进行分析时,提出了用傅里叶变换的信号分析方法来解析上述两种气体的吸收光谱。在光谱分析过程中,主要包括光谱信号的去噪处理和慢变化的拟合两大步骤。差分吸收光谱仪所测到的原始光谱经傅里叶变换后,频谱中的低频部分对应的就是原始光谱中的慢变化部分,而噪声谱主要集中在变换后频谱的高频部分,所以可以通过截取一定频率段的频谱后再通过逆傅里叶变换来去除气体吸收光谱中的慢变换部分和噪声部分,进一步处理后可以得到气体的差分吸收光谱,从而反演计算出对应的气体浓度。通过分析比较,该方法是一种新的差分吸收光谱解析方法,可以更好地拟合出原始光谱中的慢变化部分,与此同时,在去除噪声影响,提高信噪比方面有很好的作用。     

结合非对称最小二乘法与傅立叶变换对差分吸收光谱的解析

在分析差分吸收光谱技术中的光谱时,光谱慢变化部分拟合结果的好坏尤其关键.在光谱处理过程中,提出了结合非对称最小二乘法与傅立叶变换来解析气体吸收光谱的方法.气体的吸收光谱经傅立叶变换后得到其对应的频谱曲线,在频谱的基础上,借助非对称最小二乘法拟合出频谱中对应于吸收光谱中慢变化部分的基线.根据傅立叶变换的性质,在频谱的函数值上减去所拟合的基线值,达到去除吸收光谱中的慢变化部分的目的;进一步处理得到气体的差分吸收光谱,从而反演出气体浓度;并与传统的光谱处理方法--多项式拟合光谱慢变化的处理结果做了比较,验证了结合非对称最小二乘法与傅立叶变换来解析差分吸收光谱分析方法的可行性和优越性.     

制备溶剂对NiCoB非晶态合金催化剂结构及糠醛加氢性能的影响

采用化学还原法在不同单一和复配溶剂体系中制备了一系列NiCoB非晶态合金催化剂,对其液相糠醛加氢性能进行了考察,并采用N_2吸附-脱附等温线、ICP、FE-SEM、HRTEM、XRD、XPS等手段进行了表征。结果表明,在相同反应条件下,制备溶剂的表面张力、黏度、极性大小和溶解度常数等对NiCoB非晶态合金催化剂的组成、形貌和结构及其糠醛加氢反应性能均产生重要影响。由甲醇/乙二醇复配溶剂(MEG,体积比1∶1)制备的NiCoB-MEG催化剂具有最理想的糠醛液相加氢制糠醇性能,糠醛转化率达到96.4%,糠醇选择性达到83.49%,这可归因于甲醇和乙二醇之间的协同作用促进了金属组分的分散和还原。     

La掺杂CaMnO3基热电材料微观结构与热电性能研究

采用共沉淀法制备,分别在空气与混合了纳米碳粉的Al2 O3粉末(高温渗碳处理)中进行高温烧结后得到多晶钙钛矿型Ca1-xLaxMnO3(x=0,0.02,0.04,0.10)热电陶瓷,并对陶瓷样品的微观结构、热电性能进行了表征与评价.结论如下:T>700 K时,进行过高温渗碳处理的La2/C(x=0.02)系列,具有体系最大Seebeck系数绝对值240～250μV/K,功率因子PF在2.2～2.4 W·m-1·K-2,即电性能最优.所有掺杂样品较本征半导体热导率κ均有所降低.在920 K时,La2/C系列具有体系最大的热电优值ZTmax=0.067,约为同温度下未掺杂CaMnO3陶瓷ZT值的2倍.     

傅里叶变换在差分吸收光谱技术气体浓度计算中的应用

在实际测量得到的气体吸收光谱中,发现大多数气体的吸收光谱具有明显的周期性,而傅里叶变换正是用来寻求信号的频率特征。在加窗的条件下,通过对不同气体的吸收光谱进行傅里叶变换,来寻求光谱信号对应的特征频率。在数据分析过程中,发现这样一个规律：在气体吸收光谱经傅里叶变换后的频谱图中,其对应特征频率的幅值与所测的气体浓度成明显的线性对应关系。因此,提出一种新的差分吸收光谱浓度解析方法,即利用气体吸收光谱傅里叶变换后其对应特征频率的幅值与浓度的关系,建立一种浓度反演计算的线性关系式,从而由气体吸收光谱傅里叶变换后特征频率的幅值直接求出气体的浓度。该方法完全摆脱了差分吸收光谱技术的理论基础,大大减少了光谱分析和气体浓度反演计算的过程,是一种值得进一步去探究的光谱分析方法。     

关于脉冲傅立叶变换核磁共振信号尾波的讨论

讨论脉冲傅立叶核磁共振信号尾波振荡的产生以及影响尾波振荡的因素,帮助学生理解实验原理、掌握实验方法。