响应曲面法优化氨法焙烧后粉煤灰除铁工艺

通过响应曲面法(RSM)对粉煤灰与硫酸铵焙烧产物的浸出液进行除铁工艺参数的优化.以反应温度、溶液pH值和晶种加入量为变量，反应后溶液中铝离子质量浓度和铁离子质量浓度为相应变量，分别对黄铵铁矾法除铁过程和针铁矿法除铁过程建立相应的数学模型，并对影响因素进行了分析.通过实验对模型进行了检验，其误差在5%以内，表明模型具有一定的可靠性.对模型进行求解后，分别得出黄铵铁矾法除铁和针铁矿法除铁最佳工艺条件.     

氯盐溶液预氧化—针铁矿法除铁过程的研究

通过试验,对锌、锰氯化物溶液中预氧化—针铁矿法除铁过程进行了研究,探索了在软锰矿作氧化剂和锌焙砂作中和剂等条件下,预氧化过程和针铁矿沉铁过程同槽同时进行的工艺可行性,考察了温度、时间、氧化剂MnO_2量和溶液酸度等因素对预氧化的作用效果、除铁效果以及渣的过滤性能等指标的影响。研究结果表明:氯盐溶液中预氧化—针铁矿法同槽同时除铁过程不仅工艺可行,而且在一定的条件下能获得非常满意的除铁效果。     

针铁矿对U(Ⅵ)的吸附性能研究

利用人工合成的针铁矿(α-FeOOH)作为吸附剂,对针铁矿吸附铀废水中U(VI)的影响因素、吸附动力学和吸附等温线进行了研究。探讨在不同pH值、吸附剂投加量和初始铀的质量浓度条件下针铁矿对U(VI)的吸附特性。研究结果表明:当温度为25 ℃、U(VI)浓度为10 mg/L、pH值为6、投加量为0.6 g/L时,针铁矿对U(VI)的吸附率最高可达98.44%;针铁矿对U(VI)的吸附符合准二级动力学方程,说明针铁矿对U(VI)的吸附主要是化学吸附;Freundlich等温吸附模型能更好地拟合针铁矿对U(VI)的吸附过程,说明针铁矿对U(VI)的吸附属于多层吸附。     

微污染原水生物硝化过程动态模型及其应用

采用考虑最小基质浓度的Michaelis-Menten方程，建立了原水生物硝化氨氮去除速率动力学模型．根据反应器物料平衡原理，建立了多级完全混合式原水生物预处理硝化反应器动态模拟模型，模型计算值与实际中试运行效果较为一致．利用建立的动态模拟模型，考察了水量、进水氨氮浓度、填料比表面积、池体填料填充率、反应器级数及各级池体体积分配对整体工艺运行效果的影响，其中填料比表面积和填充率的变化为影响处理效果的最重要因素．该模型较好地反应了工艺硝化的过程，可方便应用于工艺的设计、控制和管理．     

低品位软锰矿浸出液中铁的去除方法研究

采用两矿酸溶法,将湖南某低品位软锰矿与硫铁矿和浓硫酸共同浸出,得到含铁量高的硫酸锰溶液.对其中Fe杂质的深度净化方法及条件进行了研究.通过对中和水解法、部分水解针铁矿法、黄铵铁矾法、黄铵铁矾-针铁矿联合法等方法进行了深入比较,得出采用黄铵铁矾-针铁矿联合法是最适合该溶液的除铁方法.反应温度为90℃,时间为1h时,采用该法除铁率达到99.96%,而且锰的损失率低,铁渣量少,过滤容易.铁的深度去除为制备高纯硫酸锰溶液打下了良好的基础.     

光-针铁矿体系对水中As(Ⅲ)的去除

在黑光灯(λ_(max)=365 nm)照射下,对针铁矿去除As(Ⅲ)进行研究.考察初始pH、针铁矿投加量、As(Ⅲ)初始质量浓度对As (Ⅲ)去除效能的影响,探讨不同初始pH (3. 0～9. 0)下光-针铁矿体系对As(Ⅲ)的去除机制.结果表明,光促进了As (Ⅲ)在针铁矿体系中的去除,反应90 min后不同pH值下As(Ⅲ)的去除率都超过90%. As(Ⅲ)的去除反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood (H-L)动力学方程.低初始pH时As(Ⅲ)去除以光氧化为主,主要通过空穴(hv+b)和表面羟基自由基(HO·ad)氧化,液相中羟基自由基(HO·free)次之,HO_2·/O_2~-·贡献最小;随着初始p H增大到7. 0后,As(Ⅲ)以吸附为主,As(Ⅲ)的光氧化基本通过hv+b实现.在不同初始p H下As(Ⅲ)的去除都以表面反应为主.     

针铁矿非均相Fenton法对抗生素的降解特征及其动力学研究

采用合成的针铁矿为催化剂与H2O2构成非均相Fenton试剂,开展对盐酸四环素（TC）的氧化分解特征及其动力学研究.考察pH、H2O2 浓度、催化剂投加量、TC初始浓度、温度对TC氧化分解过程的影响.研究结果表明,在优化条件下,针铁矿催化对TC的Fenton氧化分解效果明显,240 min后氧化分解率达到97.2%.而且,针铁矿氧化分解TC的反应仍主要是通过?OH作用, 因为加入叔丁醇自由基捕获剂后,TC的氧化分解率明显降低.此外,动力学模型拟合结果表明,针铁矿表面催化氧化分解TC是符合准一级动力学反应（R2＞0.97）,其表观活化能为Ea=31.86 kJ/mol.可见,该氧化分解反应表观活化能相对比较低,说明该反应比较容易进行,温度升高也有助于提高反应速率.     

环己酮肟重排工艺的动态模拟

对己内酰胺生产中环己酮肟重排工艺进行了动态模拟,建立了重排反应器和中和反应器的数学模型。通过对反应装置物料流动方式的分析,结合反应动力学、物料衡算和能量衡算,建立了重排反应器和中和反应器的全混流动态数学模型,并选用序贯模块法计算。对动态模拟的模拟值与实测值的比较结果证明了所建立的数学模型能够很好地模拟工艺过程。     

催化裂化装置的动态模拟与操作分析

催化裂化装置的动态模拟和操作分析是优化操作和先进控制的基础.在强调催化裂化动态机理模型的优点后,对二级裂化反应转化率经验模型和集总反应动力学模型两大类动力学模型、再生过程中烧碳、烧氢动力学模型、床层再生器流化模型、快速床再生器流化模型和反应器再生器动态数学模型进行了详细的评述,并指出运用动态机理模型对装置操作进行分析,特别是装置稳定性分析可以为催化裂化装置的设计、操作和控制提供依据.     

铁矾渣微波硫酸化焙烧水浸液的深度除铁

采用微波低温硫酸化焙烧-水浸和针铁矿除铁方法将Zn、Cu等富集到浸出液中,Pb和Ag富集到浸出渣中,使有价金属得到清洁的回收利用.研究了上述工艺中浸出液除铁的优化工艺条件,探究了反应体系的pH值、浸出液单次滴加量、浸出液的铁含量等因素对除铁效果的影响,并采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察等手段对得到的沉淀渣进行了表征.研究获得的优化实验条件为：以200 mL的0.01 mol·L-1 ZnSO4溶液为底液,晶种添加量为20 g·L-1,除铁体系pH值控制在3左右,温度90℃,每隔5 min滴加3 mL水浸液(保持反应体系中铁的浓度<1 g·L-1).在此条件下,除铁后溶液残铁量仅为0.065 g·L-1,去除率可达99.3%,达到了深度除铁效果.除铁过程中,Zn的损失率仅为4.1%.     

化工过程计算和过程模拟中的MATLAB求解

化工过程计算和过程模拟涉及到插值、求积分、参数拟合、解常微分和偏微分方程、解线性和非线性方程等问题。采用集数值计算、可视化图形处理、开放式多功能于一体的新型软件MATLAB对复杂化学平衡系统、间歇化学反应过程和超声波作用下气泡空化这3个过程进行了模拟和求解。计算结果表明，MATLAB是解决化工过程计算和过程模拟的有效方法。     

双组分制备级气相色谱分离过程的数值模拟

在研究分析性气相色谱分离模型的基础上,提出并建立了双组分制备级气相色谱分离过程的数学模型,模型包括物料平衡方程、吸附等温方程和传质方程。描述该过程的数学模型是隐形非线性偏微分方程,通过数值求解模拟分析了柱填充空隙率和流动相流量等不同操作参数对色谱分离的影响,并与文献实验值相比较,结果基本吻合,最大相对误差在4．86％以内,为实现工业放大和生产的最优化操作和控制提供了一定的指导作用。     

含闭链异构双腿行走机器人动力学建模与求解

建立了简化的9连杆异构双腿行走机器人模型并给出了机构中存在的封闭链约束方程.采用带约束的多体系统拉格朗日方程建立了系统的动力学模型.对约束求导,给微分-代数混合的动力学方程添加扩展方程,采用预估-校正数值积分方法进行求解.将数值解对约束的不满足作为反馈,给出误差反馈控制方法,来减小数值积分带来的误差,保证算法收敛.针对仿生腿侧进行了动力学仿真计算,比较了带和不带误差反馈数值积分算法解对约束的满足程度以及正逆解的一致性程度.仿真表明建模方法可行且误差反馈控制数值积分可减小数值积分误差,防止误差积累.     

利用相平面上的稳定性分析法求微分方程的解

微分方程方法是建立动态模型的行之有效的方法之一.如果建立的模型是自治方程(组),有时求解微分方程会比较困难.此时,可以转移到相平面上,通过分析方程解的稳定性和发展趋势,进而求得微分方程的解.     

发汗冷却过程的非局域平衡模型

建立了发汗冷却过程的非局域平衡模型，它是由１个二阶抛物型方程的２个一阶方程耦合而成的非线性偏微分方程组。证明了它的初边值解的存在唯一性。     

步行式挖掘机方向纠偏控制参数多目标优化方法

针对步行式挖掘机自行上运输车过程中，实现一次方向纠偏控制参数的求解问题，建立了步行式挖掘机方向纠偏时的运动学微分方程，构造了一种求解方向纠偏控制参数多目标优化模型，用两级优化模型对纠偏控制参数进行求解。第一级优化模型利用信赖域法对一阶微分方程进行求解，得到步行式挖掘机方向纠偏过程中的运动参数；第二级优化模型用序列二次规划法对多目标优化模型求解，得到不同接近角情况下一次纠偏控制优化参数。利用仿真分析对第一级优化模型进行了验证。研究表明，建立的步行式挖掘机纠偏模型正确，当接近角小于25°时，步行式挖掘机可实现一次方向纠偏，所提出的两级优化模型控制参数求解方法可为步行式挖掘机无人化纠偏提供理论依据。     

电力系统动态无功/电压优化控制的一种新算法

在动态无功／电压优化控制问题中，将不可导的控制变量动作次数约束条件和含有离散变量的功率平衡等式约束条件进行了可导化的等价转换．利用控制变量中的离散变量构造了二次罚函数并引入到原对偶内点法中，以实现离散变量在优化过程中的逐次归整，在此基础上，建立了完整的基于非线性内点法的动态无功／电压优化控制的数学模型．算例结果表明，该方法在动态无功／电压优化控制中的效率显著优于动态规划法和遗传算法，并且算法迭代次数不随网络规模增大而明显增大，同时该算法既适用于配电系统，也适用于输电系统．     

风力发电机齿轮传动系统的动态优化设计

同时考虑时变啮合刚度、啮合误差以及风速变化引起的外载荷波动,建立了1.5MW风力发电机齿轮传动系统的集中参数模型,并利用谐波平衡法,得到时变振动微分方程的解析解。在此基础上,建立了以各构件的振动加速度和系统体积/质量为目标函数的多目标动态优化模型,利用混合离散变量组合型法对其进行求解。计算结果表明,提出的系统建模和优化设计方法,可有效降低风电齿轮箱的振动水平和质量,为低噪声、低成本的风电齿轮箱的设计提供参考。     

基于模型参考自适应控制的穿孔轧机控制系统设计

对穿孔轧机速度控制系统进行模型的建立和简化,并针对轧制控制过程中参数变化等不确定性因素的影响,设计了基于波波夫超稳定理论的模型参考自适应控制方法,通过MATLAB仿真技术验证了该控制系统具有较好的动态控制性能和跟踪精度。     

酶促制备丝裂霉素类似物反应动力学模型研究

基于固定化T. laibacchii脂肪酶催化2-甲基-1,4-苯醌与正丁胺的Michael加成反应建立了酶促制备丝裂霉素类似物2-甲基-3-正丁胺酰-1-氢-4-醌的反应动力学模型.该反应在柠檬酸缓冲溶液(pH值为7.0)中进行,最终产率可达98%.该文提出了修正的有序双双和随机双双机理,采用King-Altman方法得到相关微分方程组以表示即时反应速率.通过联合解微分方程和最优化方法确定动力学模型参数,使用ode45程序解微分方程组,并运用Fmincon软件计算动力学常数.研究结果表明:模型拟合值与实验值的平均相对偏差为11.25%,且偏差服从关于y=0的轴对称分布.当固定化酶粒径为0.5 mm、搅拌转速为200 rpm时可以忽略内外扩散限制.该文建立的动力学模型为固定化酶固有动力学模型.