污泥基活性炭-甲醇工質(zhì)對(duì)吸附/解吸特性

公緒金,董玉奇,李偉光 (.哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 5008；.哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 500090)

環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)以市政生物污泥資源化為核心的生物質(zhì)能源開發(fā)利用[1-2],以及制冷空調(diào)領(lǐng)域內(nèi)以吸附式制冷技術(shù)為代表的非電式制冷技術(shù)[3-6],已成為解決資源環(huán)境及能源問題的優(yōu)良方案.

其中,以市政生物污泥為炭素前體物的污泥基活性炭材料已廣泛應(yīng)用于吸附科學(xué)、能源開發(fā)、生態(tài)修復(fù)及農(nóng)業(yè)科學(xué)研究及工程中.吸附式制冷技術(shù)作為一種節(jié)能型的綠色制冷技術(shù),其以環(huán)保友好型吸附工質(zhì)對(duì)為基礎(chǔ),可有效利用低品位熱能(60℃～150℃)進(jìn)行制冷,為低品位熱能的回收和高效利用提供了一條有效途徑.其中,以活性炭-甲醇為工質(zhì)對(duì)的吸附制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高能效的關(guān)鍵在于真空條件下活性炭與甲醇蒸氣之間的吸附-脫附循環(huán)的高效性及穩(wěn)定性.吸附-脫附循環(huán)是促進(jìn)甲醇制冷劑在制冷蒸發(fā)器和冷凝器之間的流動(dòng)及相態(tài)變化的動(dòng)力,起到制冷壓縮機(jī)的作用.活性炭與甲醇之間的平衡吸附/脫附量與吸附制冷量及制冷功率呈正相關(guān).但目前,由于吸附-脫附效能及穩(wěn)定性不足所造成的制冷效率偏低一直是制約吸附式制冷技術(shù)關(guān)鍵瓶頸問題.前期相關(guān)研究證實(shí):基于壓塊工藝的孔結(jié)構(gòu)原位調(diào)控是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化活性炭吸附制冷材料高效性、穩(wěn)定性及傳熱傳質(zhì)特性的有效途徑[3].

基于上述分析,環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)市政污泥資源轉(zhuǎn)化化(炭材料制備)可為吸附制冷系統(tǒng)提供新型炭材料,針對(duì)該交叉領(lǐng)域的研究目前尚屬空白.基于此,本文擬將環(huán)境工程領(lǐng)域的市政生物污泥資源化與制冷空調(diào)領(lǐng)域的吸附制冷能效提升相交叉融合.上述領(lǐng)域的交叉融合研究,具有重要的理論及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.但目前該交叉領(lǐng)域內(nèi),單純以市政污泥為炭素前驅(qū)體的活性炭材料在孔結(jié)構(gòu)分布特性、產(chǎn)率、比表面積及傳熱性能等方面仍存在不足[7].基于此,本文旨在通過市政污泥基活性炭的制備工藝優(yōu)化及結(jié)構(gòu)調(diào)控,探究污泥基復(fù)配活性炭結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)甲醇吸附制冷過程中的吸附/解吸特性的影響.

1 材料與方法

1.1 市政污泥特性參數(shù)

本文所采用的市政污泥來(lái)源于哈爾濱市文昌污水處理廠的離心脫水后的生物污泥,其物化特性參數(shù)見表1.

表1 市政污泥物化特性參數(shù)Table 1 Physical and chemical characteristics of sewage sludge

1.2 污泥基活性炭制備及表征

市政污泥基活性炭材料的制備方法如圖1所示.由于單純以市政污泥為炭素前驅(qū)體制備的活性炭材料的產(chǎn)率較低,表面積及孔容積水平低于木質(zhì)及煤質(zhì)活性炭.因此,本文在制備以市政污水處理廠干化生物污泥為主要炭素前驅(qū)體(75%)時(shí),添加了25%的椰殼粉末作為添加物質(zhì).

圖1 活性炭制備流程Fig.1 Preparation method of sewage sludge-based activated carbons

此外,強(qiáng)化傳熱和強(qiáng)化傳質(zhì)是提升吸附制冷系統(tǒng)的制冷量和制冷功率的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn);在強(qiáng)化傳熱方面,將活性炭床進(jìn)行致密化(壓塊成型等過程)是提升炭材料傳熱的一種有效途徑.因此,本文采用了區(qū)別于常規(guī)管式爐制備粉末活性炭的方法,即采用了具有致密化過程的壓塊活性炭制備工藝路線.圖 2為產(chǎn)量為 100kg級(jí)的炭化爐(圖 2(a),D×L=0.50m×1.80m)和活化爐(圖 2(b),V=0.3m3)進(jìn)行污泥基活性炭的制備.以上改進(jìn)方法旨在實(shí)現(xiàn)市政污泥資源化的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步增強(qiáng)污泥基活性炭對(duì)甲醇制冷劑的吸附/脫附性能及吸附床傳熱性能.

圖2 活性炭制備中試裝置Fig.2 Pilot plant for activated carbon preparation

如圖 1所示,本文通過不同的制備工藝共制備了4種污泥基活性炭.其中,污泥基炭WNC-1主要經(jīng)過了炭化和蒸汽活化過程.WNC-2和WNC-3制備過程分別增加了氫氧化鉀(KOH)浸漬和磷酸浸漬階段.WNC-4則采用KOH與磷酸聯(lián)合浸漬及深度活化過程.以 WNC-4為例,污泥基炭材料的制備過程如下:

河南尉氏縣及商丘、周口一帶流傳的一則關(guān)于臘八粥的傳說，把臘八節(jié)食粥習(xí)俗與我國(guó)古代思想家、教育家孔子結(jié)合起來(lái)，由此把臘八食粥俗的起源推至春秋時(shí)代，與史書記載相差甚遠(yuǎn)。傳說孔子帶領(lǐng)72門徒周游列國(guó)。這天，他們來(lái)到陳蔡坡被困到弦歌臺(tái)，師徒疲憊不堪，人無(wú)食充饑，馬無(wú)草喂養(yǎng)?？鬃铀紤]再三，囑子路和冉求到西山找范丹老祖借點(diǎn)糧草。二人走了幾天，在一座山神廟里，見到一位老人。老人蓬頭垢面，破衣爛衫，腳踏藤條捆綁的爛鞋，廟內(nèi)空空蕩蕩。兩人上前詢問，果然是范丹老祖。老祖看過孔子的信，上下打量子路和冉求，冷冷地說道：“看你老夫子的臉面，我出道題，若答得出，就借給你們糧草，若答不出，就啥也別想。”

(2)向混合料內(nèi)添加一定質(zhì)量比例的焦油(15%)作為粘結(jié)劑,然后通過干法成型處理設(shè)備的螺旋輸送機(jī)輸送至兩個(gè)壓輥之間,通過高壓擠壓成壓塊料,成型壓力為 15MPa;成型料粉碎再經(jīng)破碎至5～20mm的壓塊成型破碎料.

2.2.1 甲醇?xì)怏w吸附量變化特性 由圖 5(a)可知,甲醇吸附量均隨吸附時(shí)間逐漸升高.其中,WNC-2在最開始5min內(nèi)的吸附量增加速率最大.但WNC-4和WNC-3在5min之后的吸附量顯著提升;當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到 40min時(shí),對(duì)應(yīng)的甲醇?xì)怏w吸附量分別達(dá)到 367.57和 322.10mg/g;顯著優(yōu)于 WNC-2(273.08mg/g)和WNC-1(187.26mg/g).

(4)KOH 浸漬料經(jīng)過低溫烘干(80℃)后,在炭化爐(圖 2(a))內(nèi)以氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)環(huán)境,以 5℃/min的升溫速率升溫至500℃,保持溫度40min后得到炭化料.

(5)氮?dú)猸h(huán)境下炭化爐降溫到常溫后,再將炭化料浸漬于 20%的磷酸溶液中,浸漬比為 500mL/(kg炭化料),浸漬時(shí)間為0.5h.

(6)磷酸浸漬料經(jīng)過低溫烘干(80℃)后,在活化爐(圖2(b))內(nèi)以水蒸氣為活化劑(0.6mL/(h·kg));以15℃/min的升溫速率升溫至850℃,保持溫度120min;進(jìn)一步升高溫度至900℃,保持30min,得到成品活性炭樣品WNC-4.

采用ASAP2020全自動(dòng)分析儀表征樣品的比表面積及孔結(jié)構(gòu)分布參數(shù)[8].炭樣表面的酸性含氧官能團(tuán)及堿性基團(tuán)的含量采用 Boehm滴定法進(jìn)行測(cè)定,以堿標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.05mol/L)的消耗量為表面酸性官能團(tuán)的探針;并使用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.05mol/L)的消耗量來(lái)表征活性炭樣品表面的堿性基團(tuán)[2].各類指標(biāo)測(cè)定采用三次平行試驗(yàn)的總體均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

1.3 活性炭-甲醇吸附/脫附特性表征裝置與方法

通過上述(1)～(3)過程進(jìn)行活性炭-甲醇吸附等溫線的測(cè)定,實(shí)驗(yàn)過程中以系統(tǒng)相對(duì)壓力(P/Po)為橫坐標(biāo).通過上述(1)～(4)的過程,對(duì)不同類型活性炭-甲醇體系的吸附/脫附速率進(jìn)行測(cè)定,橫坐標(biāo)為設(shè)定的吸附/脫附時(shí)間(min).

圖3 活性炭-甲醇吸附/脫附特性實(shí)驗(yàn)裝置Fig.3 Experimental apparatus for adsorption/desorption characteristics of activated carbon and methanol

總之，旅游專業(yè)人才培養(yǎng)模式的革新有助于提升高職院校旅游專業(yè)教學(xué)水平，有助于增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)能力和發(fā)展?jié)摿?，從而有效提高高職旅游專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率。所以，高職院校應(yīng)高度重視旅游專業(yè)人才培養(yǎng)方面存在的問題，并據(jù)此制定科學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)置合理的專業(yè)課程，加強(qiáng)校企合作，并有效增強(qiáng)旅游專業(yè)師資力量，從而實(shí)現(xiàn)旅游專業(yè)人才培養(yǎng)模式的全面革新，為旅游行業(yè)的發(fā)展提供實(shí)用性人才。

分詞是自然語(yǔ)言處理（NLP）中文本處理的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)和前提。與以英文為代表的拉丁語(yǔ)系語(yǔ)言相比，中文分詞要復(fù)雜得多、困難得多，因?yàn)樽怨乓詠?lái)中文的詞語(yǔ)之間均沒有自然分隔。長(zhǎng)期以來(lái)，許多學(xué)者對(duì)中文分詞進(jìn)行了大量的研究，提出了許多算法，例如基于字符串匹配的分詞方法、基于統(tǒng)計(jì)的分詞方法和基于理解的分詞方法，等等。

(1)系統(tǒng)抽真空:向蒸發(fā)器內(nèi)灌注甲醇液體(600g)并關(guān)閉隔膜閥 3;將待測(cè)定的活性炭樣品(WAC=1250g)填裝入吸附床內(nèi);向 U型循環(huán)水路內(nèi)通入 100℃的熱水對(duì)吸附床進(jìn)行加熱升溫,壓力穩(wěn)定后關(guān)閉熱水循環(huán);然后開啟真空隔膜閥1和2對(duì)系統(tǒng)抽真空.

(2)系統(tǒng)初始狀態(tài)調(diào)整:開啟真空隔膜閥 3,當(dāng)吸附床壓力穩(wěn)定至設(shè)定壓力時(shí),關(guān)閉真空泵和隔膜閥1/2;標(biāo)記此時(shí)蒸發(fā)器液位為V0.

(3)冷卻吸附:向 U 型循環(huán)水路內(nèi)通入冷卻水(25±2)℃,開啟隔膜閥1和3;根據(jù)設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間間隔,記錄蒸發(fā)器液位體積 V1;通過公式 QAD= ρ(V0-V1)/WAC計(jì)算甲醇吸附量,記錄系統(tǒng)相對(duì)壓力(P/P0).

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(4)加熱脫附:開啟熱水循環(huán)(100℃)對(duì)吸附床加熱脫附,釋放出的甲醇?xì)怏w在蒸發(fā)器中冷凝;根據(jù)設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間間隔,記錄蒸發(fā)器液位體積 V2;通過公式QDE=ρ(V2-V1)/WAC計(jì)算脫附量.

采用液位法測(cè)定4種污泥基活性炭材料在真空條件下對(duì)甲醇?xì)怏w的吸附/脫附速率及等溫線,實(shí)驗(yàn)裝置如圖 3所示.測(cè)試裝置由填裝活性炭樣品的吸附床(D×H=110×530mm,高 500mm)、液位蒸發(fā)器(有效容積 1300mL,液位量程 0～1000mL)、二級(jí)真空泵(OLF750AF)、真空隔膜閥、壓力傳感器及電磁閥們組成.其中,吸附床為不銹鋼材質(zhì),內(nèi)設(shè)9排導(dǎo)熱翅片、主/輔傳質(zhì)管(DN20/DN15) 和 U 型循環(huán)水路(DN20).

采用HPLC-ELSD方法，測(cè)定了多批樣品中的硫酸鹽含量，進(jìn)而確定了分子式中硫酸的數(shù)目，結(jié)合樣品的酸堿度值，建立了樣品酸堿度與硫酸鹽含量的關(guān)系，對(duì)于現(xiàn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的酸堿度是否可以有效控制產(chǎn)品質(zhì)量開展分析。

1.4 吸附等溫模型及吸附動(dòng)力學(xué)方程

采用公式(1) Langmuir吸附等溫模型對(duì)活性炭-甲醇吸附等溫線進(jìn)行擬合.

(1)在研磨設(shè)備中分別將炭素前驅(qū)體(市政污水處理廠干化生物污泥、椰殼)研磨成90%可通過200目篩網(wǎng)的粉末料;然后以質(zhì)量比為 75%干化污泥+25%椰殼的比例進(jìn)行充分混合.

式中:QL為甲醇吸附量,mg/g;KL為L(zhǎng)angmuir吸附等溫常數(shù);QL*為基于Langmuir吸附等溫模型計(jì)算的最大吸附量,mg/g;p為氣體壓力,Pa;p0為飽和狀態(tài)氣體壓力,Pa.

采用公式(2) Sokoda-Suzuki方程計(jì)算設(shè)定的吸附/脫附循環(huán)時(shí)間內(nèi)活性炭-甲醇的平衡吸附/脫附量及吸附速率常數(shù)[9].

式中:Q(t)為 t時(shí)刻的甲醇吸附/脫附量,mg/g;t為時(shí)間,min;Q*為平衡吸附/脫附量,mg/g;Qini為初始吸附/脫附量,mg/g;k為吸附速度常數(shù),min-1;S0D 為表面擴(kuò)散系數(shù),m2/s;Ea為表面擴(kuò)散活化能,J/mol;Rp為吸附劑顆粒平均直徑,m;T為開爾文溫度,K.

利用公式(4)在不同脫附溫度及制冷時(shí)間下,分別計(jì)算不同工質(zhì)對(duì)的制冷量及制冷功率.

式中:Qref為單位質(zhì)量吸附劑的制冷量,kJ/kg;V為吸附劑的脫附工質(zhì)(制冷劑)量, L/kg;ΔHev為制冷劑在蒸發(fā)溫度下的汽化潛熱,722.53J/mL;WAC為吸附劑用量;Nref為吸附劑制冷功率,kJ/kg·h;tad為吸附劑制冷時(shí)間,min.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用Origin2018和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì),平均值取3次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥基活性炭孔結(jié)構(gòu)分布特性

2.1.1 N2吸附-脫附等溫線及比表面積 圖4(a)中的N2吸附-脫附等溫線變化趨勢(shì)表明:4種污泥基活性炭均存在脫附回滯區(qū)域(P/Po＞0.2),表明均存在一定程度的中孔結(jié)構(gòu)發(fā)育.其中,WNC-4呈現(xiàn)顯著的IV型等溫線,表明其中孔結(jié)構(gòu)可能得到了較好的發(fā)育;當(dāng)相對(duì)壓力 P/Po接近 1.0時(shí),其對(duì)應(yīng)的 N2吸附量(QN)達(dá)到500.271cm3/g·STP;WNC-3 次之(361.52cm3/g·STP).

本文就調(diào)質(zhì)效果對(duì)于生產(chǎn)膨化沉性料的產(chǎn)品品質(zhì)影響方面，進(jìn)行了一些討論和分析?？偨Y(jié)了前期成熟的研究成果，同時(shí)總結(jié)了傳統(tǒng)制粒沉性料和膨化沉性料的對(duì)比，以及影響沉性料水中穩(wěn)定性的一些因素，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

綜上所述,左冠狀動(dòng)脈異位起源于肺動(dòng)脈是一種嚴(yán)重威脅患兒生命的疾病,應(yīng)用彩色多普勒超聲心動(dòng)圖檢查,能夠評(píng)價(jià)患者的心功能,準(zhǔn)確診斷患者的該病,有利于患兒盡早手術(shù),及早康復(fù)。

圖4 N2吸附等溫線及孔結(jié)構(gòu)分布特性Fig.4 N2 adsorption-desorption isotherms and pore structure distributions

表 2中根據(jù)吸附等溫線計(jì)算的比表面(SBET)的變化趨勢(shì)與 N2吸附量一致:WNC-4(1011.09m2/g)＞W(wǎng)NC-3(990.87m2/g)＞W(wǎng)NC-2(841.22m2/g)＞W(wǎng)NC-2(713.65m2/g).通過上述 QN和 SBET的表征結(jié)果證實(shí),與 WNC-1相比,單獨(dú)在炭化前增加 KOH浸漬(WNC-2),及單獨(dú)在活化前增加磷酸浸漬(WNC-3)可以進(jìn)一步提高活性炭的SBET和QN;且磷酸浸漬對(duì)QN和SBET的促進(jìn)程度高于KOH浸漬.

2.1.2 孔結(jié)構(gòu)分布特性 由圖 4(b)和表 2可知,WNC-1的微孔容積(0.1327cm3/g)占總孔容積(0.3877cm3/g)的比例為34.23%.KOH浸漬過程促進(jìn)了 WNC-2的總孔(0.4579cm3/g)和微孔容積(0.2716cm3/g)的提升,但其中孔容積較WNC-1下降了0.0687cm3/g;這進(jìn)一步表明KOH浸漬過程促進(jìn)了后續(xù)形成更加豐富的微孔結(jié)構(gòu)的微細(xì)孔道基礎(chǔ).相關(guān)研究亦證實(shí):通過 KOH與炭素前驅(qū)體進(jìn)行浸漬,可提高有機(jī)物質(zhì)的熱化學(xué)反應(yīng)活性及材料內(nèi)部孔隙的形成[10-11].

表2 活性炭樣品孔結(jié)構(gòu)分布及物化特性參數(shù)表Table 2 Pore structure distribution and surface physico-chemical properties of carbons

行常規(guī)西藥治療，即：①選用劑量為0.5 g的多索茶喊和250 mL的9%生理鹽水進(jìn)行靜滴治療（1次/d）；②除了使用多索茶喊外還可以服用布地奈德（0.1 mg/次，2次/d）。

當(dāng) KOH和磷酸浸漬聯(lián)合時(shí),WNC-4的總孔(0.6960cm3/g)及中孔(0.5319cm3/g)容積均顯著提升,并保持了一定的微孔(0.1641cm3/g)水平容積.這主要是因?yàn)镵OH催化炭化過程中形成的更加豐富的微孔結(jié)構(gòu),在磷酸催化活化和深度活化階段形成了更加豐富的中孔結(jié)構(gòu).表2表明基于BJH模型計(jì)算的孔容積增量(17.000～3000.000?)的變化趨勢(shì)與上述情況基本一致.

對(duì)圖4(b)中孔隙容積增量曲線的分析則進(jìn)一步表明:WNC-4的中孔容積主要由分布在 20～90?和120～420?范圍的孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成. WNC-3的中孔容積則主要由 20～90? 范圍內(nèi)的孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成.因此,磷酸催化活化在一定程度上促進(jìn)了120～420?范圍的孔結(jié)構(gòu)的形成.

磷酸浸漬過程則顯著促進(jìn)了WNC-3中孔結(jié)構(gòu)的發(fā)育程度,其中孔容積(0.4211cm3/g)較WNC-1和WNC-2分別提升了 0.2348和 0.1661cm3/g.但與KOH 浸漬炭(WNC-2)相比,磷酸催化活化過程產(chǎn)生的擴(kuò)孔作用造成了WNC-4微孔容積的下降.

2.1.3 表面有機(jī)官能基團(tuán)變化性 炭材料制備工藝的改進(jìn)也會(huì)對(duì)炭表面的化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響.因此,本文采用Boehm滴定法對(duì)比分析了4種污泥基活性炭表面含氧酸性官能團(tuán)和堿性基團(tuán)的變化,如表 2所示,KOH浸漬過程促進(jìn)了WNC-2表面堿性基團(tuán)含量的升高最為顯著,達(dá)(8.25±0.16) mmol/g.磷酸單獨(dú)浸漬及與KOH聯(lián)合浸漬過程則分別顯著促進(jìn)了WNC-3和WNC-4表面的羧基含量;堿性基團(tuán)的含量則較WNC-2降低.

2.2 污泥基活性炭-甲醇吸附/解吸速率

(3)將壓塊成型破碎料浸漬于體積濃度為 20%的KOH溶液中,浸漬比為 500mL/(kg破碎料),浸漬時(shí)間為1.0h.

圖5 甲醇?xì)怏w吸附量變化特性Fig.5 Variation characteristics of adsorption capacities for methanol vapor

針對(duì)吸附時(shí)間與吸附量的Sokoda-Suzuki動(dòng)力學(xué)方程擬合表明,相關(guān)性系數(shù)R2均大于0.98. 如表4所示,基于Sokoda-Suzuki動(dòng)力學(xué)擬合曲線計(jì)算的平衡 吸 附 量 順 序 為 :WNC-4(372.94±9.50)mg/g＞W(wǎng)NC-3(335.59±8.69)mg/g＞ WNC-2(307.06±24.31)mg/g＞ WNC-1(208.84±16.69)mg/g;對(duì)應(yīng)的吸附速率常數(shù)分別為(0.08558±0.00764)、(0.07813±0.00669)、(0.05278±0.0113)5 和(0.05967±0.01202) min-1.

圖5(b)所示為未脫附甲醇量及脫附率變化曲線.從甲醇脫附率的變化情況可知,在升溫脫附的前10min內(nèi),4種活性炭對(duì)應(yīng)的甲醇脫附率相差不大(＜8%);之后 WNC-4和 WNC-3對(duì)應(yīng)的甲醇脫附率較 WNC-2/1的上升幅度更加顯著.當(dāng)達(dá)到 30min時(shí),WNC-3和 WNC-4的脫附率(量)已分別達(dá)到92.43%(300.17mg/g)和 91.01%(328.13mg/g);此時(shí),WNC-1和 WNC-2對(duì)應(yīng)的脫附率為 59.70%和73.20%.

本研究中,兩組支氣管哮喘患者經(jīng)治療結(jié)合護(hù)理干預(yù)后,觀察組的治療總有效率達(dá)88.9%(16/18),護(hù)理滿意度達(dá)83.3%(15/18);對(duì)照組的治療總有效率達(dá)61.1%(11/18),護(hù)理滿意度達(dá)55.6%(10/18)?？梢?觀察組的治療總有效率及護(hù)理滿意度均明顯優(yōu)于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

繼續(xù)延長(zhǎng)脫附時(shí)間至 35min時(shí),WNC-4和WNC-3的脫附率基本接近;對(duì)應(yīng)的脫附率、量分別為WNC-4(98.43%、354.85mg/g)＞W(wǎng)NC-3(97.50%、316.63mg/g)＞W(wǎng)NC-2(94.88%、227.47mg/g)＞ WNC-1(78.32%、146.07mg/g).基于此,本文后續(xù)在循環(huán)脫附-吸附階段選定的脫附時(shí)間為35min.

表3 甲醇?xì)怏w吸附速率常數(shù)Table 3 Adsorption rate constants of methanol vapor

此外,經(jīng)過公式(3)所得甲醇在不同類型活性炭表面的擴(kuò)散系數(shù)(15DS0/Rp2)擬合結(jié)果表明:WNC-4(189.18±34.18)s-1＞W(wǎng)NC-3(153.45±19.57)s-1＞W(wǎng)NC-2(89.12±44.52)s-1＞W(wǎng)NC-1(29.65±18.56)s-1.甲醇在中孔發(fā)達(dá)的WNC-4和WNC-3上表面擴(kuò)散顯著,表明中孔分布在表面擴(kuò)散中發(fā)揮了重要優(yōu)勢(shì).

通過分析可知,孔結(jié)構(gòu)分布對(duì)污泥基活性炭-甲醇工質(zhì)對(duì)的平衡吸附/脫附量及速率有著顯著的影響.WNC-2較高的微孔容積水平(0.2716cm3/g)促進(jìn)了其微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的甲醇?xì)怏w的毛細(xì)凝聚作用,從而促進(jìn)了其在吸附初期(5min)的吸附量快速增加;但總孔及中孔容積水平的不足,則限制了后續(xù)甲醇?xì)怏w的吸附總量及速率.隨著中孔容積水平的提升,甲醇?xì)怏w在 WNC-4和WNC-3的孔道內(nèi)的擴(kuò)散速率(15DS0/Rp2),吸附量及脫附率也隨之升高.

2.3 甲醇?xì)怏w吸附/解吸等溫線擬合

2.3.1 吸附/解吸等溫線 由圖6可知,隨著相對(duì)壓力(P/Po)的升高,各類活性炭對(duì)甲醇?xì)怏w的吸附量均呈上升趨勢(shì);當(dāng)P/Po大于0.25時(shí),吸附量逐漸趨于穩(wěn)定.針對(duì)4類活性炭吸附曲線的Langmuir等溫模型擬合表明,相對(duì)系數(shù)均大于 0.99.如表 4所示,基于Langmuir方程計(jì)算的最大吸附量(QL*)順序?yàn)?WNC-4(552.67± 23.83)mg/g＞W(wǎng)NC-3(411.37± 10.08)mg/g＞W(wǎng)NC-2(343.52±5.909) mg/g＞W(wǎng)NC-1 (283.71±6.543) mg/g.

表4 工質(zhì)對(duì)等溫線擬合Table 4 Fitting of working pairs adsorption isotherms

2.3.2 吸附/解吸相關(guān)性分析 圖 6(b)所示為孔容積分布與Langmuir最大甲醇?xì)怏w吸附量QL*相關(guān)性擬合曲線. 擬合過程中同時(shí)引入了前期研究中獲得的煤質(zhì)活性炭GHUM的相關(guān)數(shù)據(jù)[8].擬合結(jié)果表明,總孔、中孔及微孔容積與QL*的線性相關(guān)性系數(shù)R2存在較大的差異,順序?yàn)橹锌?R2=0.9001)＞總孔(R2=0.8413)＞微孔(R2=0.1402).說明中孔結(jié)構(gòu)的發(fā)育程度與 QL*的相關(guān)性較好(R2＞0.85),總孔容積與 QL*的相關(guān)性次之;但微孔容積水平與QL*的相關(guān)性并不顯著.這表明,單純的通過微孔容積水平選擇用于甲醇吸附制冷系統(tǒng)的活性炭并不合理,更應(yīng)在保證總孔及中孔容積水平的基礎(chǔ)上,盡量選取微孔容積水平較高的活性炭,以提高總體吸附量和吸附初期的吸附速率[3,12-13].

前期相關(guān)研究證實(shí)[8],微孔結(jié)構(gòu)(＜2nm)凝聚作用和中孔(2～50nm)結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴(kuò)散速率對(duì)促進(jìn)炭材料吸附甲醇?xì)怏w均具有重要影響.而本文制備的WNC-4型活性炭較其他類型炭具有更高的孔容積水平,且中、微孔同步發(fā)育程度高,因而具有更好的微孔凝聚和中孔擴(kuò)散速率.因此,WNC-4對(duì)甲醇具有較大的吸附/脫附量和較快的速率.

如表2和圖6(c)結(jié)果所示,SBET的增加與QL*的增長(zhǎng)趨勢(shì)保持了一定的線性相關(guān)性,擬合系數(shù) R2達(dá)到0.9156.酸性及堿性基團(tuán)與QL*的線性相關(guān)性擬合結(jié)果則表明,表面有機(jī)官能基團(tuán)含量的變化與QL*的線性相關(guān)并不顯著(R2＜0.60).

圖6 甲醇吸附等溫線擬合Fig.6 Adsorption isotherm of methanol vapor

基于上述分析可知,本文提出的改進(jìn)工藝路線提升甲醇吸附量的關(guān)鍵在于比表面積與孔容積水平的同步提升,及孔結(jié)構(gòu)分布范圍的有效拓展.

測(cè)試系統(tǒng)工作時(shí)為真空環(huán)境,基本過程包括:

2.4 制冷床吸附/解吸循環(huán)特性

以活性炭為吸附劑的吸附制冷系統(tǒng)的吸附-脫附過程是不斷循環(huán)的,從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)制冷過程.活性炭-甲醇組成的吸附制冷工質(zhì)對(duì)的循環(huán)吸附-脫附過程的穩(wěn)定性相對(duì)較好,并可在長(zhǎng)期使用中保持性能的相對(duì)穩(wěn)定.因此,本文選擇了穩(wěn)定制冷期內(nèi)的連續(xù)三個(gè)吸附-脫附循環(huán)中,不同類型污泥基活性炭對(duì)甲醇?xì)怏w吸附量動(dòng)態(tài)變化過程.在本階段各吸附床的循環(huán)總時(shí)間均選定為60min,以保證各炭床均能較好的實(shí)現(xiàn)脫附過程,以進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治?但當(dāng)吸附速率快的炭床達(dá)到吸附量峰值時(shí),吸附床將被切換至升溫脫附模式.圖 7(a)所示為實(shí)際制冷床內(nèi)甲醇?xì)怏w吸附/脫附量變化曲線.

由圖 7(a)可知,WNC-1分別在第 29、91和149min時(shí)達(dá)到吸附峰值,均值為(140.55±1.53)mg/g.WNC-2在 25, 85和 144min處達(dá)到峰值,均值為(175.51±3.26)mg/g.WNC-3和 WNC-4的峰值出現(xiàn)時(shí)間基本接近,均值亦較WNC-1/2顯著提升,分別達(dá)到(246.18±2.27)mg/g 和(308.45±8.84)mg/g.

圖7 實(shí)際制冷床內(nèi)甲醇?xì)怏w吸附/脫附量變化特性Fig.7 Variation characteristics of adsorption-desorption capacities for methanol vapor

基于不同類型活性炭構(gòu)建的工質(zhì)對(duì)的制冷量和制冷功率見表 5.結(jié)果表明,WNC-4-甲醇工質(zhì)對(duì)的制冷能效優(yōu)于其他類型活性炭.

表5 吸附工質(zhì)對(duì)的單位脫附量、制冷量及制冷功率Table 5 Desorption capacities, refrigerating capacities and cooling efficiencies of adsorption working pairs

以 WNC-4為研究對(duì)象,統(tǒng)計(jì)在長(zhǎng)期吸附-脫附制冷循環(huán)過程中吸附/脫附量及制冷能效的穩(wěn)定性.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果(圖7(b))表明:經(jīng)歷70次循環(huán)吸附-脫附過程,吸附床的單位脫附量 Q 達(dá)到(328.81±10.74)mg/g,對(duì)應(yīng)的制冷量和制冷功率的變化范圍為(300.34±9.81)kJ/kg 和(600.68±19.62)kJ/(kg·h).

3 結(jié)論

3.1 以市政生物污泥(75%)和椰殼(25%)為混合炭素前體物的活性炭材料的制備工藝改進(jìn)研究發(fā)現(xiàn),KOH催化炭化和磷酸催化活化過程分別促進(jìn)了微孔及中孔容積的提升.

3.2 當(dāng)KOH和磷酸浸漬聯(lián)合時(shí),WNC-4的總孔及中孔容積均顯著提升,并保持了一定的微孔容積;中孔容積主要由分布在 20～90?和 120～420?范圍的孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成.

如“俱樂部”模式。在我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中所了解的俱樂部，就是有同一愛好的人聚集在一起，相互交流思想與經(jīng)驗(yàn)，共同進(jìn)步。教師在體育教學(xué)當(dāng)中也可以建立起“俱樂部”的教學(xué)模式，將體育課程的教學(xué)內(nèi)容分成不同的俱樂部項(xiàng)目，讓學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目的自主選擇，在同一俱樂部的學(xué)生便是一個(gè)小組。具有同一愛好的學(xué)生在一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的活動(dòng)組織、形式的探討，在必要的時(shí)候教師可以給予相應(yīng)的幫助，使得學(xué)生的自主能力性能夠更大限度的發(fā)揮出來(lái)，培養(yǎng)起學(xué)生的創(chuàng)新能力與組織創(chuàng)造能力。學(xué)生通過相互之間緊密的聯(lián)系與合作，促進(jìn)了自身體育運(yùn)動(dòng)的興趣發(fā)展與技能發(fā)展，使得學(xué)生更加積極主動(dòng)的參與到體育運(yùn)動(dòng)當(dāng)中來(lái)。

3.3 針對(duì)WNC-4,基于Sokoda-Suzuki方程計(jì)算甲醇平衡吸附量為(372.94±9.50)mg/g),吸附速率常數(shù)為 (0.08558±0.00764)min-1.100℃ 下 ,脫 附 時(shí) 間 為35min 時(shí),甲醇脫附率(量)為 98.43%(354.85mg/g).基于 Langmuir方程計(jì)算的最大吸附量(QL*)為(552.67±23.83)mg/g.

(2)矢量控制系統(tǒng)代替方向舵，可以減少甚至取消由于方向舵面與垂尾之間縫隙產(chǎn)生的寄生阻力。在方向舵和垂直尾翼之間的具有旋轉(zhuǎn)縫隙，由于這個(gè)旋轉(zhuǎn)縫隙的存在，飛機(jī)在飛行過程中，氣流經(jīng)過這個(gè)旋轉(zhuǎn)縫隙時(shí)，由于縫隙的擾動(dòng)作用，會(huì)在這個(gè)縫隙中產(chǎn)生渦流，同時(shí)產(chǎn)生寄生阻力(夜叫干擾阻力)，由于矢量控制系統(tǒng)的引入，方向舵被取代，方向舵和垂尾組成一個(gè)整體，形成新的垂直尾翼，就可以抵消掉由于縫隙處的氣流分離產(chǎn)生的渦流導(dǎo)致的干擾阻力，增加飛機(jī)的整體性能。

3.4 比表面積、孔容積水平與 QL*的相關(guān)性較高,其中,SBET和中孔容積水平的線性相關(guān)性系數(shù)(R2)分別達(dá)到 0.9156和 0.9001.但炭表面酸性及堿性基團(tuán)含量與QL*的線性相關(guān)性并不顯著(R2＜0.60).

伍姍姍最樂于看到的醫(yī)患和諧場(chǎng)景是：為患者營(yíng)造溫馨、方便、安全的就醫(yī)環(huán)境；為醫(yī)務(wù)人員營(yíng)造開放、公平、非懲罰性的安全事件報(bào)告通路，分享錯(cuò)誤并實(shí)時(shí)從中學(xué)習(xí)；多部門協(xié)助，積極、主動(dòng)處理接受各類安全不良事件，有改進(jìn)，有提高，有創(chuàng)新，保證患者安全，醫(yī)務(wù)人員安全。

2.沒有工作經(jīng)驗(yàn)，缺乏求職技巧。在當(dāng)前我國(guó)巨大的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力下，沒有工作經(jīng)驗(yàn)成為了許多大學(xué)畢業(yè)生被用人單位拒之門外的原因。是否有工作經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成為大學(xué)畢業(yè)生在求職擇業(yè)過程中的重要制約因素。

3.5 脫附溫度為 100℃時(shí),WNC-4-吸附制冷系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段的脫附量、制冷量和制冷功率分別達(dá)到 (328.81±10.74)mg/g 、 (300.34±9.81)kJ/kg 和(600.68±19.62)kJ/(kg·h).