用同位素示踪法测定气力输送中物料速度的研究

气力输送属流体输送。它是以空气作介质,通过空气流动将物料输送到指定地点。物料速度是计算气力输送所需能量的基本资料,是气力输送中各种设计计算所必不可少的参数。 气力输送中物料速度的研究既涉及到空气动力学问题,又与物料的力学性质有关。目前还难于精确地用理论进行计算。管道中物料速度与气流速度的关系以及物料速度与能量的关系等,目前还没有什么更好的测试方法。本文提出用同位素113mIn“标记粒子法”测定气力输送籽棉的装置和方法。

氢化物氢同位素分离

介绍了金属—氢系统中氢同位素效应,综述了利用金属氢化物分离氢同位素的主要方法(包括气相色谱法、变压吸附法、变温吸附法和多级串联法)及其最新进展。

低温吸附法分离氢同位素

液氮温度下用分子筛Y在自行设计的单塔变压吸附装置上进行氢氘气体分离的研究,考察了流量与压力对分离效果的影响,在气体总压力0.40 MPa、总流量129.79 cm3/min与吸附床长度1.0 m时氢氘气体之间的分离因子可达到1.52。然而压力为0.013 9 MPa与0.017 5 MPa时D2与H2在分子筛Y上的平衡吸附量比值仅分别为1.18和1.17。结合平衡吸附和动态分离之间的差异,表明吸附法能够有效分离氢同位素气体的机理是基于动力学效应。

基于分子筛13X的氢同位素分离

液氮温度下用分子筛13X在自行设计的单塔变压吸附装置上进行氢氘同位素气体的分离研究,考察了流量、压力与吸附床长度对分离效果的影响,在气体总压0.40 MPa、总流量63.86 cm3/min与吸附床长度1.0 m时氢氘分离因子可达到1.27.结合平衡吸附和动态分离之间的差异,表明吸附法能够有效分离氢同位素气体的机理是基于动力学效应.

吸附势理论在煤层气吸附解吸研究中的应用

煤层气的吸附／解吸将导致煤层甲烷碳同位素以及煤层气多组分分馏，使得煤层气富集区预测成为可能；并为揭示注入CO2增强CH4产出提供依据。本文根据Polanyi吸附势理论和实测及收集的等温吸附试验数据，探讨煤层甲烷碳同位素和多组分气体的分馏。通过研究

碳基吸附剂对氢同位素的吸附行为研究(Ⅰ)

采用静态压差法研究了液氮温度下碳基吸附剂活性炭（AC）、碳分子筛（601）和碳纳米纤维（CNF）对氢同位素的吸附行为。实验结果表明：601对氢同位素的吸附量为最高，AC次之，CNF最小，并存在明显的同位素效应；吸附量的大小与吸附剂表面活性基团的数量有关；用浓HNO3对碳基吸附剂进行改性处理，在吸附剂表面引入氧杂原子，可增大这类吸附剂对氢同位素的吸附量。

碳基吸附剂对氢同位素的吸附行为研究(Ⅱ)

研究了液氮温度下活性炭(AC)、碳分子筛(601)和碳纳米纤维(CNF)对H2、D2的吸附等温线,采用2种Langmuir模型对它们吸附H2、D2的等温线进行了理论计算。研究结果表明:在液氮温度下,3种碳基吸附剂对氢同位素的吸附等温线遵从Langmuir单分子层吸附模型,符合按活性点分类的定点吸附机制;吸附等温线可用Langmuir多项式理论模型进行准确计算。

天然气藏中氩同位素积累模式及其定年公式

本文提出的天然气藏定年途径是建立在围岩与天然气藏之间放射性成因氩扩散与积累模式基础上的。中原油田部分钻井天然气形成年龄的计算结果,表明其自生自储天然气藏的形成始于21.5 Ma前。

天然气地球化学研究及有关问题探讨

从天然气成因、煤型气、生物－热催化过渡带气、碳同位素和稀有气体同位素等方面评述了我国天然气地球化学的研究成果。对研究中的一些问题提出了看法。

鄂尔多斯盆地天然气稀有气体同位素特征及气源示踪

分析了鄂尔多斯盆地中部气田天然气中的 He,Ar,Kr和Xe稀有气体同位素组成,并探索应用重稀有气体（Kr,Xe）同位素探讨了中部气田天然气地球化学和气源对比问题.天然气中重稀有气体同位素组成,特别是Xe同位素组成也显示出中部气田天然气两源复合特征

关于煤层气的探讨

煤层气甲烷碳同位素值有别于常规天然气,具有总体偏轻的特征,其δ13C1分布比较分散,与煤岩成熟度存在一定联系,低煤阶偏轻程度较大

独特的氦-8

我们知道，原子核是由质子和中子组成的，质子带正电荷，中子则是电中性的，不带电，每种元素的原子核内质子的数目是确定的，但是中子数会有所浮动。因此由于中子数的不同，每种元素都有一些同位素。例如氕、氘、氚互为同位素，中子数分别为0个、1个和2个，但都叫氢元素。

同位素金属氧化物的还原技术研究

许多同位素材料买来就以氧化物的形式存在，在做这些同位素金属单质靶时首先应该把它们还原成单质的形式才能继续做成实验所需要的金属同位素靶。常用的氧化物还原方法有高温还原、氢气还原和电解还原三种，本文对这三种还原技术作了系统的研究。

开发能源资源的思考与选择

人类大约在21世纪后期将面临石油资源枯竭的问题。按传统的石油地质知识和理论，几乎没有可能再发现巨大的油田。从全球发展的角度，结合中国国情，中国未来能源的选择是：（Ⅰ）研究和拓宽常规石油和天然气资源勘探领域，开发海域和西北诸盆地油气资源；（Ⅱ）研究和发现非常规石油和天然气资源：非生物成因气、深层油气、甲烷水合物、煤层气等；（Ⅲ）发展清洁煤技术和气化、液化技术，清洁高效、控制利用煤，以煤转电并注意保护环境、探制污染；（Ⅳ）开展制氢和贮氢的理论和技术研究，寻求有效、经济的技术途径；（Ⅴ）关注并开展开发月球<'3>He同位素资源和以D-<'3>He为燃料的受控核聚变的超前预研究。

化学镀镍体系次亚磷酸钠氧化中间产物的ESR研究

化学镀镍是借助NaH2PO2在具有催化活性金属表面的阳极氧化将溶液中的镍离子还原成金属镍.伴随镍的沉积,表面同时有氢气析出.同位素研究表明[1,2],析出的氢气一部分为溶液中H+或H2O的阴极还原,另一部分来自NaH2PO2的阳极氧化过程.Meerakker等[3～5]认为,NaH2PO2的氧化经历了H2PO-2 H+HPO异相前置转化步骤,HPO阴离子自由基发生阳极氧化的同时伴有H复合生成氢气过程.而另一些研究者[6～8]认为, NaH2PO2的氧化过程为H2PO-2+H2O H2PO-3+2H,仅有H自由基生成,并不产生HPO阴离子自由基.目前有关NaH2PO2在化学镀镍过程中的阳极氧化机

氢同位素吸附容量与吸附剂比表面积的关系

采用容积法测量了77 K下氢气与氘气在不同微孔与介孔分子筛吸附剂上的吸附容量与比表面积.结果表明,同类吸附剂上氢同位素的吸附容量与其比表面积之间存在较好的线性关系,这有力地证明了超临界温度下氢同位素吸附遵循单分子层吸附机理.在相同的温度、压力和比表面积条件下,氢同位素气体在微孔分子筛上的吸附容量比介孔分子筛上的大,这是由于在吸附剂微孔内吸附势场叠加所致,并通过构建的吸附势模型,较好地解释了该实验结果.

石英玻璃及其水晶原料中羟基的研究

研究了石英玻璃与水晶原料之间羟基的遗传关系. 用红外光谱法研究透明水晶和普通石英的吸收光谱和水晶中的羟基特征;四极质谱仪测定石英玻璃热处理时释放的氢气, 通过电子自旋共振(ESR)分析玻璃结构中E′心缺陷对脱羟的作用. 用氢同位素(氘)示踪法研究石英玻璃羟基的来源, 结果表明:石英玻璃中难消除的羟基随水晶原料中结构水含量升高而增加, 但并非来源于水晶原料, 而与结构缺陷E′心相关.

高压储氢罐不同位置泄漏扩散的数值模拟研究

随着氢能广泛的应用,储氢容器将日益增多,泄漏破坏等事故将不可避免.今建立了高压储氢罐泄漏扩散的模型,提出了研究高压储氢罐泄漏扩散的数值模拟方法.通过对高压储氢罐不同位置发生泄漏扩散的数值计算,得到了不同位置泄漏后的扩散特性.对比数值模拟结果,认为储氢罐侧面与底面位置发生泄漏时,其危险性要远大于储罐顶部发生泄漏.通过数值分析,得出了该模拟条件下的危险区域在射流方向的传输距离与时间的近似关系公式.数值模拟结果可以为加氢站等场所处理氢气泄漏事故提供参考.

氢-苯乙烯体系中氢-氚同位素交换反应的热力学研究

采用6-311G全电子基函数和B3p86方法对聚苯乙烯-二乙烯基苯(polystyrene-divinylbenzene,SDB)单体之一的苯乙烯分子结构进行优化计算.根据热力学原理,计算得到SDB官能团分子氢氚取代反应在不同温度下的标准生成自由能函变、反应平衡常数及氚气和氢气的反应平衡压力比.结果表明,温度的升高不利于氢氚取代反应T2(g)+SDB(H2)(s)→H2(g)+SDB(T2)(s)正向进行,这与Pt/SDB疏水催化剂在氢-水同位素交换的催化反应实验过程中的氢氚取代研究结论一致.

H-D体系的低温精馏分离实验研究

在自制低温精馏氢同位素装置上进行了H-D分离的初步实验.结果表明,以D/H比为1.4×10-4的氢气为原料,进料流量5 mol/h,运行120h后,再沸器的D/H比达1.27×10-2;增加原料气氘浓度,其浓集效果明显提高.随着再沸器中氘浓度增加,柱顶氘浓度增加,脱氘率降低.全回流实验下,再沸器加热功率增加,脱氘率增加,但造成柱压力明显增加.为控制精馏过程操作压力,选择适当的再沸器加热功率是必要的.

土壤微生物氧化氢及其同位素的研究进展

土壤可吸收大气中氢及核反应中的氚气,通过微生物作用将氢气和氚气氧化.本文综述了氢和氚在土壤环境中的迁移转化,与氢及氚氧化相关的微生物类型、分布及群落特征,探讨了氢化酶等生物氧化机理,及影响土壤中氚生物氧化的因素.研究表明,土壤微生物群落特征对氚的生物氧化具有重要影响,是放射性氚在环境中迁移转化及其生态效应的一个重要影响因素.

La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-α的中温质子导电性及其在常压合成氨中的应用

采用水热沉淀法制备了La0.9M0.1Ga0.8 Mg0.2O3-a(M=Ca2+,Sr2+,Ba2+)陶瓷样品的前驱体,沉淀剂来自尿素在水热条件下的水解产物.前驱体经煅烧和烧结后得到陶瓷样品.XRD显示样品具有单一的斜方晶LaGaO3钙钛矿结构.同位素效应和氢的电化学透过(氢泵)实验证明陶瓷样品具有质子导电性.用AC阻抗谱法测定了样品在300~600℃、氢气气氛中的质子电导率,其人小取决于La位掺杂的碱土金属离子:σ(M=Sr2+)>σ(M=Ba2+)>σ(M=Ca2+).以La0.9M0.1Ga0.8Mg0.2O3-a为固体电解质进行了常压合成氨,最佳合成温度为520℃.当施加的电流密度为

标定氢同位素工作标准气的一种新方法

氢同位素实验分析的准确性需要一种工作标准物质作为前提.钢瓶氢气可作为氢同位素实验分析的工作标准气来衡量仪器的误差及稳定性.实验过程中氢同位素分馏很大,准确标定工作标准气显得尤为重要.在进行天然水中氢同位素实验分析时,以H2-H2O(l)体系氢同位素分馏平衡方程的理论计算为依据,实现了氢同位素工作标准气的标定,其结果与高温裂解铬还原法一致.用标定出的数值对国家标准水GBW04401和GBW04403进行验证,准确度和精度都符合要求,可用于氢同位素实验分析之中.

对大庆油田深层气田气源的讨论

大庆油区三肇凹陷发现了不少中小型气田,分析其来源有无机成因与有机成因两大类;分析其组成也有烷烃气与非烃气两大类.在非烃气中有二氧化碳、氢气、氮气等常规非烃气体,也有号称惰性气体的稀有气体.在稀有气体中除有常见的氦、氩气体外,还发现有不常见的氖气.根据"稀有气体、稀土元素与某些元素的同位素,可以追踪油气与金属矿床的物质来源、运移机制与富集规律"的原理,分析烃气、非烃气及稀有气体的同位素后发现,烃气与非烃气的来源大多数为地球深部的无机成因气.不仅在勘探区内有所发现,在已开发的大庆油田内近几年来也发现非烃气随伴生气的增加而增加,其同位素地球化学特征也反映为无机成因,与原油的成因完全不同.

天然气中氢气的地化特征及油气成藏效应

在油气成因理论研究以及新型能源的研制和开发领域中,氢气都占有极其重要的地位.在含油气盆地、构造活动带、地热区和火山岩区都已经发现富含氢气的天然气藏.研究表明,这些天然气中氢气含量极不均一,而且其同位素D值远远高出一般天然气中烷烃的氢同位素D值;这些氢气主要来源于幔源氢气、高温下H2S或CH4的分解、水岩反应和水在辐射作用下的分解等.由于其较强的还原性,深部的氢气在上升的过程中也可以与盆地的流体或岩石发生反应,促进烃源岩生烃或者改善已形成油气的品质.氢气也可以作为工业原料或新型燃料直接应用.