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第一篇mpa畢業論文范文參考:斷層失穩滑動瞬態過程的實驗觀測與分析

地震過程伴隨著巖體的破裂與斷層的摩擦滑動失穩過程.斷層的擴展與失穩過程一直是地震學研究的基本問題,觀測變形過程物理場演化特征,建立失穩模式,對于理解和認識地震機制具有重要的參考和應用價值.

地震過程可以簡單地劃分為地震孕育階段,地震發生階段,與震后調整階段.三階段中,地震發生過程瞬間的記錄尤其缺乏,特別是對地震瞬間的近場力學過程所知甚少.但是,短時間內,大面積提高現場地震力學過程的瞬態場的觀測具有相當難度.因此,在實驗室模擬斷層失穩滑動過程,對近斷層瞬態場進行高頻細微研究,對理解現場地震過程有更重要的意義.

本文以典型粘滑失穩模型和預制斷層擴展模型為研究對象,實驗樣品選用房山花崗閃長巖,使用新研制的多通道高頻高精度應變觀測系統和速度測量系統,配合聲發射系統和數字散斑系統進行觀測,在雙軸伺服加載系統上進行模擬實驗.首先描述了斷層帶局部應變、斷層擴展的聲發射信號、斷層宏觀錯動速度等結構參數,分析瞬態高速滑動過程中各種力學參數的變化規律.其次研究了斷層破裂的啟動,擴展、停止等階段上各參數的變化特征、作用以及他們之間的相互關系,從微觀、瞬態角度認識斷層失穩滑動的物理本質.接下來在應力與應變空間上描述了地震過程的區域應力路徑和局部應變路徑,討論自發地震與誘發地震的應變變形階段,從另一角度為現場地應力觀測以及區域應力分析提供參考.同時探討了粘滑類型、應力降大小與震級的關系,為研究摩擦粘滑與天然地震的關系提供基礎.

研究內容和主要結論如下:

1)三維斷層擴展模型的實驗結果顯示,巖橋區斷層貫通是一個快速過程,先多點局部擴展,后跳躍式連接.在斷層貫通之后,樣品整體崩跨之前,存在一個相對穩定的階段,持續時間約幾十毫秒.這為全程研究斷層擴展過程提供機會.

2)通過多組雙剪模型、斜面剪切模型和拐折模型的粘滑實驗的實驗模擬,發現了斷層粘滑失穩過程的演化具有特定的模式,可以劃分為三階段:預滑動階段、高頻震蕩階段、低頻調整止滑階段.失穩應力降不等同于地震,地震是應力降過程中的高頻振蕩階段.該模式不受加載方式影響,是粘滑失穩過程的固有特征.系統一旦進入預滑狀態,就進入了不可逆的地震過程,會依次完成各個階段進程.

3)粘滑模型實驗結果顯示,一次應力降過程可能出現1~3次高頻振蕩,形成“單震”事件、“雙震”事件和“三震”事件.雙剪模型的失穩模式單一,只發生“單震”事件,斜面剪切模型和拐折模型則可能產生“雙震”事件和“三震”事件,顯示了多點震源錯動現象.從速度頻譜看,雙剪模型含有三個主頻峰值,斜面剪切模型具有******特征,拐折模型只有一個主頻率峰;從子事件持續時間看,斜面剪切模型的高頻振蕩持續時間最短,雙剪和拐折模型類似;從各子事件發生間隔看,斜面剪切模型幾乎是連續發生,拐折模型則具有幾十毫秒的“平靜期”.根據聲發射的定位,各子事件的震源出現于斷層的不同位置.

4)從幾何結構上看,雙剪模型、斜面剪切模型和拐折實驗所模擬的斷層為近似平直斷層.從變形結構看,這些貌似簡單的斷層模型呈現出一種復雜而穩定的變形圖像和非均勻的波動.在斷層失穩之前,其預滑在空間上分布是不均勻的,會產生局部剪應變集中.在現場地應變觀測中應注意這一基本現象.在總體應變能或應變強度基本不變的情況下,局部主應變軸的瞬時轉動可以造成在斷層帶上剪應變與正應變的分配變化,破裂先從一個小區域開始,它使得臨近區域的應力增加,導致破裂擴展,引發斷層失穩.彈性回跳模型的力學機制可以用應變軸旋轉過程來表達.

5)使用雙剪粘滑模型模擬自發地震和誘發地震的區域加載過程,利用應變觀測系統多點連續觀測發震斷層附近的局部應變變化.在應力與應變空間上描述了地震過程的區域應力路徑和局部應變路徑.結果表明,遠場動力學過程或者斷層加載的方向與幅度難以從近斷層帶的應變觀測中推測反演,近斷層帶的變形狀態主要受構造部位控制,各點的應變路徑明顯不同.宏觀加載應力路徑與局部應變路徑響應的轉換階段一致,存在一定映射關系,由多個局部應變獲得的平均應變路徑可能推測區域加載階段,但加載主方向與近斷層平均應變方向存在系統偏差.斷層局部變形路徑具有明確的物理意義,在γ-⊥空間的走向標明了斷層所處的變形階段.自發地震的應變路徑可以劃分為三個部分:應變積累階段、剪應變的線性偏離階段和失穩滑動階段.誘發地震的應變路徑包括四個階段:正斜率的應變積累階段、負斜率的穩態滑動階段、亞穩態應變僵持階段、擾動失穩滑動階段.自發地震與誘發地震的應變路徑差異較大,可以考虑從應變路徑上判別斷層穩定性與可能的地震類型.

6)通過三種結構模型的粘滑地震實驗模擬,利用高頻速度連續觀測系統獲得了地震失穩過程的速度特征,討論了最大位移量的選取方法,估算了實驗室粘滑型地震的矩震級,探討了粘滑類型、應力降大小與震級的關系.結果表明,實驗室粘滑型地震的震級范圍為-4.4~-3級,斷層構造面的差異對各種粘滑模型的地震震級分布有明顯影響.通過對比分析實驗室地震、礦山微震、誘發微震及小震震群,確認在小尺度破裂滑動的范圍內,應力降與地震震級沒有明顯相關性.決定地震震級的主要因素應當是震源尺度.

第二篇mpa畢業論文樣文:基于E_(v2)的港區陸域高填方工后沉降預測方法研究及穩定性分析

在我國西南地區內河港口工程的建設中,經常會遇到大面積陸域高填方工程,高填方的不均勻工后沉降將直接影響到陸域工程的穩定性,并對結構物的安全及正常運營構成威脅.因此如何有效地預測陸域高填方的工后沉降并準確評價其穩定性是當前港區陸域高填方工程中亟待解決的關鍵技術問題之一.目前在德國等其他歐洲國家已經廣泛應用二次變形模量Ev2作為控制工后沉降的檢測指標,我國僅僅初步應用于鐵路地基上,在公路、港區陸域填方、庫岸等工程的設計規范中還沒有相關規定,為此本文提出基于Ev2的港區陸域高填方工后沉降預測方法研究及穩定性評價.為了達到對陸域高填方工后沉降的有效預測和準確評價其穩定性,本文采用試驗研究、理論分析和數值模擬等手段,在對二次變形模量Ev2進行深入系統的理論和試驗研究的基礎上,提出了基于指標Ev2的港區陸域高填方地基工后沉降的預測方法,進而對陸域高填方的穩定性進行評價.本文所做的研究工作和得出的主要成果如下:

(1)依據Ev2的現場測試技術原理,采用擊實筒制作室內測試試件研究有側限條件下的Ev2室內測試方法,并通過對試驗裝置的有限元數值模擬分析驗證室內試驗方法的可行性.研究結果表明,室內測試試驗與有限元分析結果具有良好的一致性,且室內試驗裝置的邊界限制對測試結果可以忽略不計.

(2)在Ev2室內測試方法研究的基礎上,對不同工況下的大量試件的Ev2值進行了測試,并分析含水率、孔隙比、壓實度等因素對Ev2的影響規律.研究結果表明,含水率、孔隙比、以及土體級配對Ev2都有不同程度的影響,當土體處于最優含水率時,土體的Ev2值達到峰值;在級配良好時,土體的Ev2值較大;試驗研究還發現土體的Ev2值隨著土體孔隙比的增大而呈現減小的趨勢;在相同含水率情況下,土體的Ev2值隨著土體壓實度的增大而呈現增大的趨勢.

(3)依據二次變形模量Ev2的現場測試原理,建立填方地基模型進行了二次變形模量模型測試試驗和數值模擬研究,并采用體積法制作與填方地基模型壓實度一致的擊實試件,進行室內測試.研究結果表明,模型試驗結構槽的邊界效應可以忽略不計,同時模型試驗與有側限條件下的Ev2室內測試試驗結果吻合良好.基于上述大量試驗結果,本文提出了一種室內測試二次變形模量Ev2的方法,該方法具有測試方便、快捷、成本低廉的特點,可為高填方地基回填料的選取提供依據,并對設計和施工提供一定的指導作用.

(4)在Ev2室內試驗研究的基礎上,基于彈塑性理論,對二次變形模量Ev2進行了理論推導,獲得了二次變形模量Ev2的理論計算公式.通過理論計算值與室內試驗測試值的對比分析表明,理論計算值與試驗測試值吻合良好.因此本文提出的二次變形模量的Ev2值的理論計算公式是可行的.

(5)在Ev2的理論和試驗研究的基礎上,通過理論分析發現,對高填方地基沉降起主要作用的是填方土體的高度以及填方土體的變形模量,据此本文基于彈塑性理論建立了二次變形模量Ev2與工后沉降的經驗關系式,并提出了基于指標Ev2的港區陸域高填方地基工后沉降評價方法.同時考虑到目前國內在港區陸域高填方地基中常用K30指標,為此本文進一步通過數值模擬的方法研究了二次變形模量Ev2與地基系數K30的相關關系,結果表明二者的相關性良好.

(6)運用本文提出的基于指標Ev2的港區陸域高填方地基工后沉降評價方法,對于已建好的高填方工程,可通過現場測試填方地基Ev2值,計算其工后沉降值,與實際觀測的工后沉降值進行對比,從而初步判斷填方工程是否處于穩定狀態;對于擬建的陸域填方工程,可根據設計的要求中允許的高填方工程的最大工后沉降值,進而求出其最小的二次變形模量值Ev2,同時可通過室內試驗來選取合適的回填料,使其二次變形模量達到要求值.在施工完成后,可通過現場測試其二次變形模量值Ev2,計算其最大工后沉降,與設計值進行對比,從而判定是否滿足設計要求.

(7)通過納溪溝碼頭高填方工程,元山子溝高填方工程以及重慶墊江某高填方工程的應用表明,基于指標Ev2的港區陸域高填方地基工后沉降評價方法效果良好,對設計和施工具有一定的指導意義.

本文的主要創新點如下:

(1)本文以二次變形模量Ev2的現場測試原理為基礎,通過大量的試驗研究后,首次提出了一種室內測試二次變形模量Ev2的方法,并與地基模型測試對比,效果良好.(該方法已申請國家專利,專利號:201210075208.0)

(2)本文深入系統的研究了土體含水量、孔隙比、壓實度對二次變形模量Ev2的影響,建立了二次變形模量與各影響因素之間的變化規律.

(3)本文運用彈塑性力學理論并在室內試驗的基礎上,建立了二次變形模量Ev2的理論計算模型,該模型與試驗測試的結果吻合良好.

(4)本文基于彈塑性力學理論,推導分析得到工后沉降的主要影響因素,并建立了基于二次變形模量Ev2的港區陸域高填方工后沉降的預測模型,通過工程應用表明該預測模型效果良好.

第三篇mpa畢業論文范文模板:Ⅱ-Ⅵ族無機半導體量子點敏化太陽電池的研究

無機半導體量子點和半導體薄膜是量子點敏化太陽電池(QDSSCs)重要組成部分,直接影響其光伏性能.本文從探索量子點制備的新方法、改變半導體薄膜性質以及量子點在半導體薄膜上的組裝方式等方面展開實驗研究,以期改善QDSSCs的光伏性能.

本文通過在TiO2中摻入SiO2獲得納米TiO2-SiO2復合薄膜,并應用于QDSSCs.SiO2的摻入既可有效調控納米TiO2薄膜比表面積、孔容和孔徑,增加量子點的吸附量,又可形成SiO2阻擋層能有效抑制電池中電荷復合,提高光電流.利用膠狀CdSe量子點敏化TiO2-SiO2復合薄膜制備光陽極,并組裝太陽電池.通過交換CdSe量子點表面配體,CdSe量子點可更好地吸附到TiO2-SiO2薄膜里,促進光生電子傳輸,減少電荷復合機率,提高光電子轉換效率.實驗結果表明,摻入SiO2和配體交換能改善QDSSCs的光伏性能,MPA包覆的CdSe量子點敏化TiO2-SiO2光陽極制備的太陽電池效率達到1.74%.

本文探索一種新的氣—熱液(hot-bubbling)方法制備CdSe量子點,從反應時間、Cd:Se濃度比和反應溫度三個方面探討hot-bubbling方法合成的CdSe量子點性能.實驗結果表明,該方法能合成光學性能良好、尺寸較均勻和分散性好的閃鋅礦型CdSe量子點.

本文利用hot-bubbling方法合成的CdSe量子點敏化TiO2-SiO2復合薄膜,制備太陽電池,探討其對QDSSCs光伏性能的影響.實驗結果表明,太陽電池的光電轉化效率達到1.94%,高于經典的熱—液注射法(hot-injection)制備CdSe量子點敏化太陽電池效率,完全可與其相媲美,能作為新的量子點制備方法推廣使用.

在量子點組裝方式上,結合連續離子層吸附(SILAR)技術和自組裝單層膜(SAM)技術的各自優點,CdS和CdSe分別采用SILAR法和SAM法組裝方式,獲得CdS/CdSe量子點共敏化TiO2-SiO2光陽極,并組裝電池,組裝過程采用水代替有機試劑做溶劑,實現綠色組裝路線.新的組裝方式既實現高效地利用TiO2-SiO2復合薄膜的微孔和介孔,增加量子點的吸附量,并降低多層沉積帶來的層與層之間產生的缺陷態,又實現很好地控制量子點的尺寸,同時,可有效抑制光電子與電解質的復合.詳細討論CdS沉積工藝與CdSe共敏化對TiO2-SiO2/CdS/CdSe光陽極光學性能及其組裝電池光伏性能的影響,確定CdS沉積次數和CdSe的最優組合,從微觀層面解釋該組裝方式對太陽電池性能的影響.對其它種類和組合的量子點敏化劑研究有著一定借鑒意義.

第四篇mpa畢業論文范例:混凝土預制塊路面力學行為及結構設計方法研究

混凝土預制塊路面是由單個小尺寸(平面尺寸通常在30×,30cm以下)預制塊體鋪筑在砂墊層上形成的一種特殊路面結構,可采用人工或小型機械輔助施工,其施工靈活且受天氣影響小,對環境污染少.預制塊路面是一種可以拆卸的“活路面”,塊體可以重復利用,且便于就地取材,工程成本及環境壓力小.因此,預制塊路面是一種既經濟又環保的路面結構型式.目前在國外高等級公路中已有應用,但在國內高等級公路中的應用還是空白.

預制塊路面力學行為及破壞模式與水泥路面和瀝青路面有著本質不同,以致在路面結構設計、施工工藝以及養護維修等方面存在較大差異,受適用場合及使用規模的限制,國內缺乏對這種路面結構較為系統深入地研究,目前尚無系統完善的混凝土預制塊路面力學行為理論和結構設計方法,對其施工工藝、排水措施、施工質量保證措施、驗收標準等也幾乎處于空白,因而嚴重制約了混凝土預制塊路面在國內的推廣和應用.

論文依托云南磨(黑)至思(茅)高速公路建設,針對混凝土預制塊路面力學行為、結構設計方法、路面滲水特性及結構防排水設計、路用性能評價、路面施工工藝及質量保證措施等展開系統深入研究.借助室內大型足尺環道試驗場,按1:1比例鋪筑不同結構組合的預制塊路面,試驗段考虑了水泥穩定碎石和級配碎石兩種基層型式、考虑了細砂、水泥+細砂、乳化瀝青砂漿三種接縫材料和2mm、5mm、8mm、10mm四種接縫寬度、考虑了2cm、4cm、6cm三種砂墊層厚度、塊體尺寸為29cm×,19cm×,16cm(長×,寬×,高),通過調整鋪砌方式考虑了16cm、19cm、29cm三種塊體結構層厚度.

論文取得的主要成果如下:

1、通過承載板試驗實測不同結構組合下的預制塊路面荷載-彎沉曲線,研究了塊體平面尺寸、接縫材料類型、接縫寬度、砂墊層厚度、基層類型等對預制塊路面承載力的影響,試驗證實了塊體層“拱效應”的存在;在荷載作用下塊體層表現出“變剛度”的承載力特性,最終揭示了預制塊路面承載力機理,

2、提出了臨界彎沉、荷載擴散系數、永久變形影響系數等預制塊路面結構設計關鍵參數,通過承載力試驗確定了水泥穩定碎石和級配碎石兩種基層條件下,不同塊體尺寸、砂墊層厚度和不同接縫寬度下的預制塊路面臨界彎沉值、荷載擴散系數取值范圍、永久變形影響系數取值范圍,

3、通過室內足尺環道試驗測試了在不同標準軸載作用次數下預制塊路面平整度和接縫寬度的變化,研究了接縫寬度、砂墊層厚度、塊體厚度以及荷載作用次數對預制塊路面永久變形的影響規律,建立了混凝土預制塊路面永久變形預估模型,

4、通過接縫滲水試驗和室內模擬降雨試驗研究混凝土預制塊路面接縫的滲水特性,研究了接縫材料、接縫寬度對滲水系數的影響,確定了混凝土預制塊路面接縫的滲水系數取值范圍,建立了預制塊路面單位面積(1m2)的滲水量計算方法,

5、運用ANSYS軟件建立預制塊路面結構的三維有限元模型,針對級配碎石柔性基層和水泥穩定碎石半剛性基層,分析計算了塊體厚度、基層厚度、路基模量等對于路表彎沉、基層頂面壓應力和基層底面拉應力的影響.計算結果表明路基模量是影響預制塊鋪面路表彎沉值的最主要因素,塊體厚度和基層厚度對于基層底面拉應力有一定影響,

6、建立了以路表車轍深度和基層底面拉應力為控制指標的基于力學的混凝土預制塊路面結構設計方法,提出適用于柔性基層的預制塊路面車轍深度計算方法和適用于半剛性基層的預制塊路面基層底面拉應力計算方法,并給出了相應的軸載換算方法和設計指標容許值范圍,

7、提出了適合于高速公路應急車道、服務區的預制塊路面典型結構型式,制定了預制塊路面施工工藝及質量保證措施,基于論文研究成果指導鋪筑了600m混凝土預制塊路面試驗段,獲得了成功.

論文研究成果涉及了預制塊路面結構力學行為及結構設計方法、預制塊路面結構組合及路用性能評價、預制塊路面排水特性及排水結構層設計、預制塊路面施工工藝、質量保證措施、質量驗收方法以及經濟性評價,為推動混凝土預制塊路面的應用與發展提供了技術儲備.

第五篇mpa畢業論文范文格式:離子液體酸性氣體吸收劑的合成、表征及吸收性能研究

工業的飛速發展給人類帶來巨大便利的同時,也引發了嚴重的環境污染問題.在各種行業中,化工以及能源相關產業對環境的污染程度最嚴重.為了有效地控制并治理因化工生產而造成的污染,綠色化學應運而生,并逐漸成為化工領域的發展趨勢.綠色化學的核心內容就是從源頭上減少和消除污染物,合理地利用資源和能源并提高循環利用率.

脫除二氧化碳、二氧化硫等酸性氣體是一項關乎環境保護、能源利用和化工生產的關鍵技術.目前,工業上廣泛使用有機胺水溶液法、熱鉀堿法以及石灰石等方法脫除酸性氣體.這些工藝技術成熟、成本低、處理量大,但都面臨設備腐蝕嚴重、解吸能耗高、因溶劑揮發而引起二次污染等弊端.離子液體作為綠色化學的重要分支之一,是在室溫或相近溫度下完全由離子組成的液體物質.離子液體具有幾乎無蒸汽壓,熱穩定性好,分子結構可設計等獨特的優勢,并在催化、有機合成、萃取分離等眾多應用領域逐漸成為研究的熱點.若將離子液體作為酸性氣體的吸收劑,最大的優勢是沒有蒸汽壓.這將使得離子液體在吸收過程中,不會進入氣相.一方面,離子液體不會因為自身的揮發而導致吸收劑的損失;另一方面,解吸后的氣體也不會含有吸收液組分.此外,離子液體的結構可設計性特點使其可以按照實際的需求和特殊的目標,設計并合成專用于吸收酸性氣體的功能化離子液體.因此,科學界普遍認為離子液體是綠色的、具有光明應用前景的酸性氣體吸收劑.

在前人工作的基礎上,本文的主要工作是設計并合成了專用于吸收酸性氣體的功能化離子液體.分析了離子液體的結構與物理化學性質的規律后,本文選擇性地合成了四烷基季胺氨基酸離子液體,其中四乙基季胺L丙氨酸是當時粘度最低的功能化離子液體,且具有良好的CO2吸收性能.在此基礎上,繼續合成了一系列低粘度的非對稱四烷基季胺有機酸離子液體.實驗結果表明,全取代有機酸離子液體吸收CO2的容量(以質量比計)高于其他所有功能化離子液體.同時,一取代有機酸離子液體也是首次發現的吸收SO2容量最高、吸收速度最快的功能化離子液體.這些發現證明了從分子結構的角度設計并合成功能化離子液體思路的正確性,極大地推動了離子液體作為綠色高效酸性氣體吸收劑的應用.隨后,本文選擇了合成路線短、粘度低、吸收速率大的功能化離子液體與工業中廣泛使用的有機胺—一N-******二乙醇胺復配為混合液;研究混合液的物理化學性質與溫度的關系以及混合液的吸收性能.希望通過將離子液體作為活化劑使用以減低工業應用成本,并加快離子液體作為酸性氣體可逆吸收劑的產業化進程.通過這些工作,本文得到以下結論:

(1)離子液體的粘度與結構的變化規律:通常,增長陽離子的烷基側鏈會導致粘度的增高.當烷基鏈的碳原子數相同時,增多碳鏈分支將會加大粘度.此外,咪唑環陽離子2號位的******化、陽離子側鏈的氟化以及陽離子對稱性的提高都會增大粘度.陰離子對離子液體的粘度有明顯的影響.一般情況下,平面結構的陰離子構成的離子液體粘度較低;而非平面構型、對稱性好的陰離子構成的離子液體粘度相對較高.與陽離子類似,增大陰離子的體積和摩爾質量,增長陰離子的側鏈長度,也會升高離子液體的粘度.殘留的水或有機溶劑也會降低離子液體的粘度,而殘余的鹵素則會升高粘度.

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(2)低粘度的氨基酸離子液體吸收速率大:選擇空間伸展性好的四烷基季胺作為陽離子和氨基酸陰離子構成氨基酸功能化離子液體.因陰陽離子之間的空間間隙大,氨基酸陰離子的摩爾質量和體積小,合成的氨基酸離子液體的粘度較文獻已報道的功能化離子液體低.其中四乙基季胺L-丙氨酸([N2222][L-Ala])離子液體在25℃時粘度僅為81mPa·,s,是當時粘度最低的功能化離子液體.將其作為吸收劑進行CO2吸收的實驗結果表明:該離子液體吸收CO2的機理與有機伯胺(如MEA)和仲胺(DEA)以及其他含氨基功能化離子液體(如3-丙胺基-******咪唑四氟硼酸鹽)類似,均是兩分子的吸收劑與一分子的CO2生成氨基甲酸鹽類化合物.低粘度的氨基酸離子液體吸收CO2的速率大,是有機胺的2至5倍.高吸收速率是因為離子液體較低的粘度,有利于CO2在液相中的擴散和傳質.并且,合成氨基酸離子液體屬于酸堿中和一步反應法,合成過程簡單,成本較低,純度較高.因此,該類型的離子液體在酸性氣體吸收領域有潛在的應用價值.

(3)全取代有機酸離子液體具有較高的CO2吸收容量:根據陽離子結構與離子液體粘度的規律,選擇非對稱四烷基季胺—丁基三乙基季胺([N2224])為陽離子,以合成粘度更低的離子液體;選擇有機酸作為陰離子,以降低合成成本.本文有目標地合成了非對稱性四烷基季胺有機酸([N2224][carboxylate])離子液體.該離子液體易和水結合,處于鹽-水復合物的狀態.因為水的存在,全取代有機酸離子液體的粘度較低,但熱穩定性較差.研究結果表明:水和陰離子有一定的作用力,水與鹽的摩爾配比越小,相互作用力越大.吸收CO2的實驗結果表明:全取代有機酸離子液體表現出較強的CO2親和力,[N2224][CH3COO]的吸收容量比其他以有機酸為陰離子的所有離子液體高.此外,吸收實驗結果還表明:有機酸陰離子的摩爾質量越大,有機官能團越多,吸收CO2的能力越弱;溫度越高,吸收容量越低;水含量越高,吸收容量越低.

(4)一取代有機酸離子液體具有優異的SO2吸收性能:選擇二元有機酸作為陰離子時,若只中和陰離子中的一個活性氫,就可獲得非對稱四烷基季胺一取代有機酸([N2224][H-carboxylate])離子液體.該離子液體的粘度比全取代有機酸離子液體高,但其熱穩定性好.吸收SO2的實驗結果表明:[N2224][H-carboxylate]是目前吸收SO2耗時最短、吸收容量最高的功能化離子液體.吸收機理的研究結果表明:SO2破壞了離子液體中原本的分子間氫鍵,并作為媒介幫助兩個羧基形成一個以分子內氫鍵為主體的八元環結構,該環結構在高溫和真空條件下不穩定,故而SO2的解吸率高,離子液體重復吸收性能優良.雖然一取代有機酸離子液體具有較強的SO2親和力,但由于其本身的弱酸性,該離子液體吸收CO2的能力很弱(甚至比普通離子液體還低),這一研究表明了一取代有機酸離子液體具有應用于分離SO2和CO2的潛在優勢.

(5)離子液體與MDEA混合液的物理性質獨特,吸收C02性能優良:本文選擇了三類離子液體作為添加劑與MDEA復配為混合吸收液,分別是[emim][BF4],[N1111][Gly]知[N2222][L-Ala].按照不同摩爾配比制備的混合液物理化學性質獨特,表現出與純MDEA或是純離子液體不同的變化規律.首先,混合液的密度并非隨溫度的升高而線性地下降;混合吸收液的體積膨脹系數較小,表明了溫度對混合液的體積影響較弱;不同配方混合液的超額摩爾體積均為負值,表明了各組分之間發生了有效地分子結構堆積.其次,不同于純有機溶劑,混合液的粘度隨溫度的變化規律并不符合阿侖尼烏斯公式,而符合Vogel-Tammann-Fulchers公式.最后,即使純離子液體與混合液所表現出相似的表面張力值,但表面張力受溫度的影響卻不相同.MDEA與離子液體混合液的表面張力受溫度的影響更小.且添加離子液體可以一定程度上抑制MDEA水溶液的揮發性.

離子液體在混合液中起到活化劑的作用:一方面,可提供活性質子氫,參與到化學反應中,提高混合液的吸收容量和吸收速率;另一方面,離子液體可以抑制MDEA和水的揮發性,提高生產過程中的綠色性,降低設備腐蝕程度和解吸能耗.吸收實驗結果表明:[emim][BF4]作為普通離子液體與純MDEA混合后,混合液吸收性能類似于MDEA水溶液的吸收性能,證明了[emim][BF4]作為物理溶劑和MDEA復配應用于工業吸收的前景;添加[N1111][Gly]和[Nzzzz][L-Ala]氨基酸功能化離子液體在低壓條件下(小于0.3MPa)可以促進混合液的吸收容量;升高溫度使得混合液的吸收容量略有下降,卻可以極大地提高混合液的吸收速率;無論添加何種離子液體,均可有效地增大吸收速率;添加氨基酸功能化離子液體更易提高混合液的吸收速率.

論文參考文獻總結:

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