DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 4. 随机条件分解 引理1：如果 μ α > ( λ + p ¯ μ ) ( λ + μ ) ，令 Q 0 表示服务员忙时带有反馈和重试的M/M/1排队系统重试组中的条件队长，则 Q 0 有概率母函数如下： G Q 0 ( z ) = 1 − r 5 1 − r 5 z . 证明：证明过程与文献 [ 11 ] 中引理1相似，此处我们省略证明过程。 令 Q b 表示本系统orbit中服务忙时的条件队长，如果 μ α > ( λ + p ¯ μ ) ( λ + μ ) ，我们可以得到 G Q b ( z ) = ∑ n = 0 ∞ P { Q b = n } ⋅ z n = ∑ n = 0 ∞ π n 1 + π n 3 P b ⋅ z n                     = 1 − r 5 1 − r 5 z ⋅ [ 1 − r 5 z + r 3 z + d ( 1 − r 1 z ) ] π 01 ( 1 − r 1 z ) ( 1 − r 5 ) P b = G Q 0 ( z ) G Q c (z) 其中， d = λ + θ + r 1 p η + r 2 α μ 。 因此， Q b 可以写成两个独立变量的和： Q b = Q 0 + Q c ，其中 Q 0 可以由引理1得到，并且 Q 0 服从参数为 1 − r 5 的指数分布，附加队长 Q c 也有函数 G Q c ( z ) 。
system: [SYSTEM]

user: 5. 数值例子 这一部分，在系统稳态的条件下，我们给出一些数值例子来解释平均稳态队长 E [ L ] 和服务员忙时的概率 P b 。在不作为研究变量的情况下，我们给变量赋值为 λ = 0.8 ， θ = 0.2 ， α = 0.6 ， μ = 2.4 ， η = 0.7 。 图1. 重试参数 α 对重试组队长的影响 图2. 重试时间对服务员忙时的概率的影响 图1和图2展示了 α 对队长 E [ L ] 和服务员忙时的概率 P b 的影响，随着 α 的增加，也就意味着重试时间减少。当服务员空闲时，到达的顾客和重试的顾客竞争接受服务，因此，重试时间越短，服务员忙的概率越大，导致 P b 增加，而队长 E [ L ] 减小。我们也可以看出随着p的增加队长 E [ L ] 减小，而 P b 则呈现相反的趋势。 图3. 重试参数 η 对重试组队长的影响 图4. 工作休假服务速率 η 对服务员忙时的概率的影响 在图3和图4中，我们根据不同工作休假服务速率 变化给出了队长 E [ L ] 和服务员忙时的概率 P b 的变化曲线。我们可以看到，随着工作休假服务速率 η 的增加，队长 E [ L ] 和概率 P b 都减小，原因是在工作休假期间，服务员没有完全停止工作，而是以低速率继续提供服务，导致曲线呈下降趋势。并且我们可以知道 p = 1 ，相当于顾客没有反馈行为，因此p越大，对系统的影响越小。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结论 本文讨论了带有反馈、重试和工作休假的M/M/1排队模型，运用矩阵几何解得到系统稳态分布，以及系统稳态队长和忙期概率等指标。最后，通过数值例子分析重试以及工作休假对稳态队长和忙期概率的影响，为决策者做出决策从而使系统达到最优提供了理论依据。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 生物学家Craig Reynolds在1987年提出了一个非常有影响的鸟群聚集模型并由此我们可以总结出离散集群的四个运动原则：避免碰撞，速度匹配，中心聚集，惯性因素。在这个研究中粒子群优化(pos)初始化为一群随机粒子，然后通过迭代找到最优解，在每一次迭代中，粒子通过跟踪两个极值来更新自己。所以在本题目中，根据集群的四个运动原则对各个方向求取加权，建立个体运动方向的数据模型由此可对运动状态进行迭代更新。 V t + 1 = λ 1 V 1 t + λ 2 V 2 t + λ 3 V 3 t + λ 4 V 4 t + λ 5 V 5 t λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 + λ 5 = 1 其中， V 5 t = a r c t a n y 0 − y 5 t x 0 − x 5 t 通过迭代，我们可以分析得出个体鱼游动的特点，再由个体鱼推广到海豚对个体鱼运动的影响。后根据粒子群优化算法，建立海豚个体与沙丁鱼群的初始化模型，模拟出海豚个体与沙丁鱼群的运动关系。同样的，我们查阅资料制定了海豚围捕沙丁鱼的策略：简要说就是十分讲究排兵布阵，兵分几路，一部分摆出一个口袋型的包围圈，一部分海豚充当“轰赶者”，将猎物向包围圈中驱赶，防止沙丁鱼扩散逃跑。下面结合粒子群算法和群体运动模型来实现相互配合的海豚觅食行为。设海豚在3维的目标空间搜索食物，群体规模为n，设领导者在空间中的位置 x k ，运动速度 v k ，领导者在空间中所搜索到的最佳食物位置记为 p k ，设整个粒子群迄今为止搜索到的最优位置记为 ，则以搜索食物的最优位置为目标，调整信息拥有者在 t + 1 时刻的位置 x k ( t + 1 ) 和运动方向 v k ( t + 1 ) 为： v k t + 1 = w ∗ v k t + c 1 r 1 ( p t − x k t ) + c 2 r 2 ( p g − x k t ) x k t + 1 = x k t + v k t + 1 据此可以用粒子群优化算法对海豚间的相互配合进行分析，最后用MATLAB进行模拟，即可以进行仿真。 关键词 :集群运动，粒子群优化算法，反应规则，个体运动，运动规则，迭代 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 1.1. 问题的产生 沙丁鱼以聚成大群的方式来对抗海豚的捕食。由于水下光线很暗，所以在距离较远时，海豚只能使用回声定位方法来判断鱼群的整体位置，难以分辨每个个体。鱼群的行动是有协调性的，在没有外部威胁或障碍物时，鱼群常常会聚成接近球形的形态。而当海豚接触甚至冲进鱼群，鱼群则会进行协同的躲避，所以不易在大鱼群中追踪一个目标。沙丁鱼的这种群体行为降低了其被海豚捕食的概率。 问题一：建立合理的数学模型来描述沙丁鱼群在遇到一条海豚捕食时的运动规律。 问题二：智商较高的海豚会配合行动，以图提高捕食的效率。建立合理的数学模型，研究多条海豚配合捕食时应当采取怎样的合作策略。
system: [SYSTEM]

user: 2. 问题的分析 2.1. 分析集群中单个鱼游动的特点进行 根据集群的四个运动原则：避免碰撞，速度匹配，中心聚集，惯性因素，并参考程淑红 [ 1 ] 等人的基于视觉感知的鱼群运动行为特征模型，对各个方向求取加权，建立个体运动方向的数据模型由此可对每一条鱼的运动状态进行迭代更新。 这四个方向的平均方向作为鱼下一时刻游动的方向。即为下一时刻该鱼的游动方向。用公式表示为： 其中， λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 = 1 。 由此可以从单条鱼拓展到整个沙丁鱼群，进而分析整个鱼群的运动。 2.2. 分析海豚群体与沙丁鱼群体的速度特点 参考周应祺 [ 2 ] 等人的鱼类集群行为的研究，我们假设海豚群体的最大速度相同，且符合均值μ为2.5，方差σ为0.04的正态分布，如图1。同时我们假设沙丁鱼群体的最大速度相同，且符合均值μ为2，方差σ为0.04的正态分布，如图2。且海豚群体和沙丁鱼群体各个方向分速度之和不能超过本身速度最大值，如果大于本身速度最大值，则方向取分速度和的方向，大小取速度最大值。 类比于人类平常走路和发生紧急情况时奔跑的关系，假设沙丁鱼最大速度为 v s max ，平时速度为 0.3 v s max ，躲避同伴拥挤时速度为 0.3 v s max ，躲避海豚时速度为 v s max 。假设海豚最大速度为 v h max ，海豚靠近沙丁鱼时速度为 0.3 v h max ，围捕沙丁鱼时速度为 v h max 。 2.3. 合理运用粒子群优化算法来表示海豚个体与沙丁鱼群的运动变化， 多只海豚相互配合捕食沙丁鱼的运动情况，并用MATLAB进行仿真检测 粒子群优化(PSO)算法是Kennedy和Eberhart受人工生命研究结果的启发、通过模拟鸟群觅食过程中的迁徙和群聚行为而提出的一种基于群体智能的全局随机搜索算法。 生物学家Craig Reynolds在1987年提出了一个非常有影响的鸟群聚集模型，在他的仿真中，每一个个体遵循： 图1. 沙丁鱼速度的正态分布 图2. 海豚速度的正态分布 1) 避免与邻域个体相冲撞； 2) 匹配邻域个体的速度； 3) 飞向鸟群中心，且整个群体飞向目标。 仿真中仅利用上面三条简单的规则，就可以非常接近的模拟出鸟群飞行的现象。 PSO初始化为一群随机粒子(随机解)，然后通过迭代找到最优解。在每一次迭代中，粒子通过跟踪两个极值来更新自己；第一个就是粒子本身所找到的最优解，这个解称为个体极值；另一个极值是整个种群目前找到的最优解，这个极值是全局极值。另外也可以不用整个种群而只是用其中一部分作为粒子的邻居，那么在所有邻居中的极值就是局部极值。 图3. 海豚个体对鱼群运动影响示意图：(黑点为沙丁鱼) 如图3(a)所示，海豚刚开始被沙丁鱼群感知时，在鱼群前方的鱼感知到危险后开始后退，并向周围发出告警信号。 如图3(b)所示，海豚进入到鱼群中后，沙丁鱼开始整体向远离海豚的方向运动，原来位于前方的鱼大部分撤离到安全区域，绕到了海豚后方的位置，并仍未与鱼群脱离。 如图3(c)所示，海豚离开沙丁鱼群后，鱼群会聚拢，再次形成一个同一整体，并整体向远离海豚的方向运动。 通过这种思路，我们可以简单地模拟出多只海豚配合捕捉沙丁鱼的集群运动。 如图4(a)所示，海豚声波定位发现沙丁鱼群，并以最大速度向鱼群运动，直到声波定位失效，开始以自身侧线在一定范围的感知作用内感知到沙丁鱼。 如图4(b)所示，一条海豚在沙丁鱼群上部，防止沙丁鱼从上部逃散，使沙丁鱼群逐渐聚拢，并将沙丁鱼群聚拢到一定程度后冲进鱼群捕食。剩下的海豚在沙丁鱼群下方防止沙丁鱼群逃向海底，并逐渐使沙丁鱼群向中心靠拢。 如图4(c)所示，为沙丁鱼群上部海豚冲进鱼群捕食的俯视图。 图4. 相互配合的海豚对鱼群运动影响示意图：(黑点为沙丁鱼) 海豚种群捕捉沙丁鱼种群时十分讲究排兵布阵，兵分几路，一部分摆出一个口袋型的包围圈，一部分海豚充当“轰赶者”，将猎物向包围圈中驱赶，防止沙丁鱼扩散逃跑。
system: [SYSTEM]

user: 4. 模型的评价 4.1. 模型的优点 1) 充分考虑了实际情况，对个体鱼、鱼群行为运动进行了分析和求解。 2) 灵活运用了Matlab等数学软件，进行最模型仿真。 3) 对研究鱼群行为问题提供了借鉴作用。 4) 参考了粒子群算法和鱼群算法的思想，在Vicsek动物群模型和Bold动物群模型的基础上得出了能表示动物群运动的通用模型。通过调整不同作用力的系数大小就可以表示出动物群的觅食、聚群和躲避天敌等运动。具有创新性和通用性。 5) 用几何向量语言描述鲨鱼和沙丁鱼个体的位置变化情况，将鱼群逃逸这一行为数学化、向量化，语言准确科学。整个求解过程中，惯性权重w、加速因子 c 1 和 c 2 和最大速度 v max 共同维护粒子对全局和局部搜索能力的平衡。PSO的一个优势就是采用实数编码，不需要像遗传算法一样采用二进制编码(或者采用针对实数的遗传操作)。粒子具有“记忆”的特性，它们通过“自我”学习和向“他人”学习，使其下一代具有针对性的从“先辈”那里继承更多的信息，从而能在较短的时间内找到最优解。粒子群优化算法的信息共享机制是很不同的，在粒子群优化算法中，信息流动是单向的，即只有 g b e s t 将信息给其他的粒子，这使得整个搜索更新过程跟随当前解。 6) 由海豚个体推广到多只海豚配合，优化性更强。 7) 建立的模型由个体到整体，层层递进，条理清晰，便于理解。 4.2. 模型的缺点 1) 文章将动物群的信息传递机制体现在吸引力、排斥力和一致力三个方面，讨论还不够深入问题一加入惯性运动和非惯性运动，使得模型过于细化。 2) 模型中参数的调整主观性较强。 3) 未对沙丁鱼与海豚的交互空间进行严密的分析。 4) 对于一些问题的研究不够专业。 5) 单单考虑距离的影响进行迭代，忽略了水流，光线等因素的干扰。 6) 由于PSO中粒子向自身历史最佳位置和邻域或群体历史最佳位置聚集，形成粒子种群的快速趋同效应，容易出现陷入局部极值、早熟收敛或停滞现象。同时，PSO的性能也依赖于算法参数。 7) 实验假设比较理想，比如将沙丁鱼和海豚都设置成了点来进行模拟仿真。 8) 实验数据都是经过资料查询进行假设的，与现实中的海豚围捕沙丁鱼群还是有一定的差距。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文运用行波变换和齐次平衡原理对Sharma-Tasso-Olver方程进行化简，得到约化的常微分方程。利用 e x p ( − G ( ξ ) ) 方法和拟设双曲函数法求得方程的三角函数解、双曲函数解、有理函数解和孤子解。 关键词 :Sharma-Tasso-Olver方程， e x p ( − G ( ξ ) ) 方法，孤子解，拟设双曲函数法 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 非线性发展方程是国内外研究的热点问题，Sharma-Tasso-Olver (STO)方程在数学和物理领域有着重要的作用，很多专家对其有深入研究。例如，文献 [ 1 ] [ 2 ] 运用Bäcklund变换求精确解。在 [ 3 ] 中介绍扩展双曲函数方法的STO方程的显式行波解。楼森岳等人 [ 4 ] 通过使用标准的截断Painlevé分析，Hirota双线性方法和Bäcklund变换方法彻底检查了孤子裂变和聚变。在 [ 5 ] 中，Yan通过使用两种类型的Cole-Hopf变换，研究了两类(2 + 1)维广义Sharma-Tasso-Olver积分-微分方程的可积性。他证明了这两个GSTO方程都拥有Painlevé属性和双哈密顿结构。另外，利用耦合Riccati方程方法 [ 6 ] ，修正最简单方程方法 [ 7 ] ，Exp函数方法 [ 8 ] [ 9 ] 和李对称分析求出STO方程精确解等 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 。 我们研究以下STO方程 u t + 3 ε u 2 u x + 3 ε u x 2 + 3 ε u u x x + ε u x x x = 0 (1) 其中 u = u ( x ， t ) ， ε 是任意常数。 本文首先对Sharma-Tasso-Olver方程进行了综述。第二部分运用行波变换，利用 exp ( − G ( ξ ) ) 方法 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] 和齐次平衡原理 [ 16 ] [ 17 ] 将原方程约化成常微分方程，求出方程的三角函数解，双曲函数解和有理函数解。第三部分利用拟设双曲函数的行波变换得到方程的孤子解 [ 18 ] [ 19 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 2. e x p ( − G ( ξ ) ) 方法 对于方程(1)，我们进行行波变换： u ( x ， t ) = u ( ξ ) ， ξ = k x − w t ， 得到约化的常微分方程： − w u ′ + 3 ε k u 2 u ′ + 3 ε k 2 ( u ′ ) 2 + 3 ε k 2 u u ″ + ε k 3 u ‴ = 0 ， 积分一次为： − w u + ε k u 3 + 3 ε k 2 u u ′ + ε k 3 u ″ = 0. (2) 我们假设方程(2)有以下形式的精确解 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ： u ( ξ ) = ∑ n = 0 m a n ( exp ( − G ( ξ ) ) ) n ， (3) 其中 a n 为任意常数，m为正整数， G ( ξ ) 满足以下辅助常微分方程： G ′ ( ξ ) = exp ( − G ( ξ ) ) + μ exp ( G ( ξ ) ) + λ ， (4) 从辅助方程(4)中我们可以得到不同的精确解。 把(3)和(4)带入(2)，利用齐次平衡原理可以得到 m = 1 ，则方程(1)的解可以表示为： u ( ξ ) = a 0 + a 1 exp ( − G ( ξ ) ) . (5) 把(4)和(5)带入(2)，收集 exp ( − G ( ξ ) ) n ， n = 0 ， 1 ， 2 ， 3 的系数，令其系数方程等于0，可以得到关于 a 0 ， a 1 ， μ ， λ ， w ， k ， ε 的超定方程组： exp ( − G ( ξ ) ) 3 : 2 k 3 ε a 1 − 3 ε k 2 a 1 2 + k ε a 1 3 = 0 ， (6) exp ( − G ( ξ ) ) 2 : k 3 ε a 1 − k 2 ε λ a 1 2 + k 2 ε a 1 2 a 0 = 0 ， (7) exp ( − G ( ξ ) ) : k 3 ε λ 2 a 1 + 2 k 3 ε μ a 1 − 3 k 2 ε μ a 1 2 − 3 k 2 ε λ a 1 a 0 + 3 k ε a 1 a 0 2 − w a 1 = 0 ， (8) exp ( − G ( ξ ) ) 0 : k 3 ε λ μ a 1 + 3 k 2 ε μ a 0 + k ε a 0 3 − w a 0 = 0. (9) 求解(6)~(9)，得到两组解分别为： 情况1： k = k ，   w = k 3 ε λ 2 − 4 k 3 ε μ 4 ，   a 0 = λ k 2 ，   a 1 = k ，带入方程(5)，得到五种不同的解为： ① 当 λ 2 − 4 μ > 0 ，且 μ ≠ 0 时， u 1.1 = 2 k μ − λ 2 − 4 μ tanh ( λ 2 − 4 μ / 2 ( ξ + C ) ) − λ + λ k 2 ；(如图1) ② 当 λ 2 − 4 μ < 0 ，且 μ ≠ 0 时， u 1.2 = 2 k μ 4 μ − λ 2 tan ( 4 μ − λ 2 / 2 ( ξ + C ) ) − λ + λ k 2 ；(如图2) ③ 当 λ 2 − 4 μ > 0 ，且 μ = 0 ， λ ≠ 0 时， u 1.3 = λ k cosh ( λ ( ξ + C ) ) + sinh ( λ ( ξ + C ) ) − 1 + λ k 2 ；(如图3) ④ 当 λ 2 − 4 μ = 0 ，且 μ ≠ 0 ， λ ≠ 0 时， u 1.4 = − λ 2 k ( ξ + C ) 2 λ ( ξ + C ) + 4 + λ k 2 ；(如图4) ⑤ 当 λ 2 − 4 μ = 0 ，且 μ = 0 ， λ = 0 时， u 1.5 = k ξ + C + λ k 2 ，(如图5) 其中 ξ = k x k 3 ε λ 2 − 4 k 3 ε μ 4 t ， k ， C 为任意常数。 图1. 双曲函数解 u 1.1 图2. 三角函数解 u 1.2 图3. 双曲函数解 u 1.3 图4. 有理函数解 u 1.4 图5. 有理函数解 u 1.5 情况2： k = k ，   w = k 3 ε λ 2 − 4 k 3 ε μ ，   a 0 = λ k ，   a 1 = 2 k ，带入方程(7)，得到五种不同的解为： ① 当 λ 2 − 4 μ > 0 ，且 μ ≠ 0 时， u 2.1 = 4 k μ − λ 2 − 4 μ tanh ( λ 2 − 4 μ / 2 ( ξ + C ) ) − λ + λ k ； ② 当 λ 2 − 4 μ < 0 ，且 μ ≠ 0 时， u 2.2 = 4 k μ 4 μ − λ 2 tan ( 4 μ − λ 2 / 2 ( ξ + C ) ) − λ + λ k ； ③ 当 λ 2 − 4 μ > 0 ，且 μ = 0 ， λ ≠ 0 时， u 2.3 = 2 λ k cosh ( λ ( ξ + C ) ) + sinh ( λ ( ξ + C ) ) − 1 + λ k ； ④ 当 λ 2 − 4 μ = 0 ，且 μ ≠ 0 ， λ ≠ 0 时， u 2.4 = − λ 2 k ( ξ + C ) λ ( ξ + C ) + 2 + λ k ； ⑤ 当 λ 2 − 4 μ = 0 ，且 μ = 0 ， λ = 0 时， u 2.5 = 2 k ξ + C + λ k ， 其中 ξ = k x − ( k 3 ε λ 2 − 4 k 3 ε μ ) t ， k ， C 为任意常数。
system: [SYSTEM]

user: 3. 拟设双曲函数法 假设方程有以下形式的解 [ 18 ] [ 19 ] ： u ( x ， t ) = A tan h ″ τ ， τ = B ( x − v t ) ， (10) 其中A和B是自由参数，p是固定参数，v是孤子速度。 由(10)可以得到： u t = − n v A B ( tanh n − 1 τ − tanh n + 1 τ ) ， (11) u x = n v A B ( tanh n − 1 τ − tanh n + 1 τ ) ， ， (12) u x x = n ( n − 1 ) A B 2 tanh n − 2 τ − 2 n 2 A B 2 tanh n τ + n ( n + 1 ) A B 2 tanh n + 2 τ ， (13) u x x x = n ( n − 1 ) ( n − 2 ) A B 3 tanh n − 3 τ − [ n ( n − 1 ) ( n − 2 ) + 2 n 3 ] A B 3 tanh n − 1 τ     + [ n ( n + 1 ) ( n + 2 ) + 2 n 3 ] A B 3 tanh n + 1 τ − n ( n + 1 ) ( n + 2 ) A B 3 tanh n + 3 τ ， (14) 把(11)~(14)带入方程(1)，得到： − n v A B ( tanh n − 1 τ − tanh n + 1 τ ) + 3 ε n v A 2 B ( tanh 2 n − 1 τ − tanh 2 n + 1 τ )   + 3 ε [ n v A B ( tanh n − 1 τ − tanh n + 1 τ ) ] 2 + 3 ε A 2 B 2 [ n ( n − 1 ) tanh 2 n − 2 τ   − 2 n 2 tanh 2 n τ n ( n + 1 ) tanh 2 n + 2 τ ] + ε [ n ( n − 1 ) ( n − 2 ) A B 3 tanh n − 3 τ   − ( n ( n − 1 ) ( n − 2 ) + 2 n 3 ) A B 3 tanh n − 1 τ + ( n ( n + 1 ) ( n + 2 ) + 2 n 3 ) A B 3 tanh n + 1 τ   − n ( n + 1 ) ( n + 2 ) A B 3 tanh n + 3 τ . (15) 从(15)的指数可以得到 2 n + 2 和 n + 3 相等，得到 n = 1 。代入(29)收集 tanh n τ 的系数，令其系数方程等于0，可以得到： B = A 或者 B = A 2 ， v = ε A 2 上式给出了自由参数A和B的关系，扰动孤子的速度v。我们就得到了方程(1)的1-孤子解： u ( x ， t ) = A tanh ( B ( x − v t ) ) 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本文运用行波变换、齐次平衡原理，利用 exp ( − G ( ξ ) ) 方法求出Sharma-Tasso-Olver方程的新显式行波解。这些解包括双曲函数解，三角函数解和有理数解。利用拟设双曲函数得到了方程的1-孤子解。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 在船舶供水方面，一级反渗透海水淡化装置能将溶解性总固体(Total Dissolved Solids， TDS) 35，000 mg/L左右的海水转化为TDS在200~700 mg/L的淡化水，但长时间运行后其产水TDS会超过舰船淡化水水质要求。并且一级反渗透海水淡化装置对脱硼的效果不佳，仅采用一级反渗透海水淡化装置供水存在一定的健康风险，因此需要对一级产水进行二级反渗透深度处理。试验研究了操作压力和浓水回流对二级反渗透产水流量和产水TDS的影响，以及一级反渗透、二级反渗透的脱硼效果。结果表明：当操作压力在0.89~1.05 MPa时，二级反渗透的产水TDS在6~10.5 mg/L之间，满足舰船饮用水要求。浓水回流量对产水流量和TDS影响很小。当进水温度在15℃~25℃时，一级反渗透出水的硼含量为0.6~0.9 mg/L，达不到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定的0.5 mg/L的限值；二级反渗透出水的硼含量在0.2~0.4 mg/L，满足饮用要求。 关键词 :操作压力，浓水回流，脱硼效果 Copyright © 2019 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 前言 反渗透膜基于其良好的物理性质和分离效果，广泛地应用于化工、医药、海水淡化、环保等领域。目前在船舶上获取饮用水一般都采用反渗透法和蒸馏法 [ 1 ] ，而反渗透技术在海水淡化处理中表现出优异的性能。2000年开始，反渗透海水淡化技术逐步在船舶上获得应用，主要采用一级反渗透获取淡水，由于产水水质无法达到饮用标准，主要作为洗涤水使用。随着各国对海水淡化装置要求的提高，研究也有了很大的进展。在材料性能方面，使用了新材料和新技术。芬兰和瑞典的两家公司提出了可用于膜法和蒸馏法的海水淡化装置中新型的不锈钢材料，这种双相不锈已经成功地运用在世界各地的海水淡化装置中 [ 2 ] 。T Humplikt [ 3 ] 研究了能够直接参与海水脱盐分离的纳米结构材料，减少海水腐蚀的影响问题，并开创了新的局面。通过改善膜材料的使用性能，可以降低海水淡化的生产成本及相关的操作费用 [ 4 ] 。随着控制方法的逐渐成熟，模糊控制和神经网络在海水淡化控制系统中得到应用，近年我国船用海水淡化装置控制系统也逐渐智能化 [ 5 ] 。虽然反渗透能去除海水中大部分的细菌、无机盐、有机物等，但反渗透对海水中各组分离子不是等比例地脱除，对二价离子如Ca 2+ 、Mg 2+ 、 SO 4 2 − 等的截留率较一价离子高。此外，由于反渗透无法截留海水中的CO 2 气体，这些CO 2 透过膜组件到达产水侧后会重返水中转化为 HCO 3 − ，这将使得反渗透淡化水pH较低，因此具有更强的腐蚀性。相比于天然饮用水，反渗透淡化水水质存在以下特征：1) TDS偏高；2) pH及总碱度较低，水质呈弱酸性；3) 总硬度较低，水中Ca 2+ 、Mg 2+ 、 SO 4 2 − 等含量偏低；4) 一级反渗透海水淡化装置对脱硼的效果不佳。因此，必须进行进一步调质处理，主要采用加药调质、石灰石溶解调质等措施，从而存在成本高、工艺复杂、水质不易控制等难题。此外由于国内外舰船以反渗透海水淡化方法制备的饮用水还没有专门的水质标准，我国舰船反渗透淡化水作为饮用水应符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。由于反渗透淡化水的硬度、碱度过低，不适合长期饮用，需要对其进行水质调节后处理，为防止调质后淡化水TDS过高，一般要求舰船反渗透出水TDS在150 mg/L以下 [ 6 ] 。本研究对一级反渗透海水淡化装置的出水进行了水质检测，部分水质指标的结果见表1，运行参数：进水TDS为35000 mg/L，海水温度15℃，操作压力5.0 MPa。 Table 1 Analyses of water quality of primary reverse osmosis water productio 测试项目 单位 测试结果 生活饮用水卫生标准 原水 产水 锰 mg/L 0.025 未检出 0.1 铜 mg/L 0.016 未检出 1 钡 mg/L 0.035 未检出 0.07 硼 mg/L 4.14 0.939 0.5 钠 mg/L 9830 120 200 钙 mg/L 368 0.193 / 镁 mg/L 1170 0.444 / 氟化物 mg/L 1.02 未检出 1 硝酸盐氮 mg/L 0.2 未检出 10 氯化物 mg/L 19，700 203 250 硫酸盐 mg/L 2860 1.9 250 溶解性总固体 mg/L 35，000 417 1000 总硬度(以CaCO 3 计) mg/L 6670 3.6 450 耗氧量(COD Mn 法，以O 2 计) mg/L 7.61 1.15 3 色度(铂钴色度单位) 未检出 <5 15 浑浊度(散射浊度单位) NTU 未检出 <0.5 1 臭和味 0 0 无异臭、异味 肉眼可见物 无 未检出 无 pH 7.6 6.7 6.5~8.5 氨氮 mg/L 0.05 未检出 0.5 表1. 一级反渗透产水水质分析 通过表1可以看出，一级反渗透出水的硼含量是0.939 mg/L，超过了《生活饮用水卫生标准》规定的0.5 mg/L限值；TDS的含量为417 mg/L，超过了舰船反渗透出水TDS ≤ 150 mg/L的建议要求 [ 6 ] ，此外钠离子的含量为120 mg/L，氯化钠是人体内重要物质，人体内新陈代谢、血液渗透压和酸碱平衡、神经肌肉兴奋性都与该物质息息相关 [ 7 ] ，钠超量摄入会增加患高血压的风险 [ 8 ] ，GJB1335-92《低矿化度饮用水矿化卫生标准》规定饮用水中的钠含量在20~100 mg/L，因此需要对一级反渗透的出水进行二级反渗透深度处理。
system: [SYSTEM]

user: 2. 试验装置及试验流程 本试验装置为二级反渗透深度处理装置，设计产水量为15 m 3 /d，设计产水TDS ≤ 150 mg/L，以一级反渗透淡化水作为进水，试验装置的工艺流程见图1。其部分参数指标如下： 1) 进水TDS：≤500 mg/L； 2) 进水温度：0℃~40℃； 3) 产水量：15 m 3 /d； 4) 产水TDS：≤150 mg/L； 5) 脱盐率：≥98%； 6) 回收率：74%~89%； 7) 膜类型：陶氏BW30-4040膜； 图1. 二级反渗透装置试验流程 通过二级反渗透深度处理试验，研究了不同操作压力下的产水流量及产水TDS的变化；不同浓水回流量下产水流量及产水TDS的变化；不同温度条件下试验装置的脱硼效果。
system: [SYSTEM]

user: 3. 试验结果与分析 3.1. 操作压力对二级产水量及TDS的影响 为研究反渗透装置的进水压力与产水流量和TDS之间的关系，试验保证进水流量、进水TDS、进水温度和浓水回流量为定值，试验结果见图2。其中，进水流量为14 L/min，进水TDS为233~235 mg/L，进水温度为24.7℃~24.9℃，浓水回流量为6 L/min，表观回收率是指产水流量与进水流量的比值。 图2. 二级产水流量和表观回收率随操作压力的变化关系 由图2可以看出：当操作压力为0.89~1.05 MPa时，产水流量能达到10.8~12.2 L/min，而且操作压力与产水流量之间是正相关，产水的表观回收率在74%~89%，说明通过控制操作压力，可以使装置达到80%的回收率要求 [ 9 ] [ 10 ] 。 由于二级反渗透装置存在浓水回流工艺，进入反渗透膜的流量是进水流量和浓水回流量之和，这是反渗透装置进膜的实际流量，所以反渗透装置的实际回收率会低于表观回收率。实际回收率就是产水流量与进水流量和浓水回流量之和的比值。二级产水流量和实际回收率随操作压力的变化关系见图3。由图3可以看出：操作压力与产水流量之间也是正相关，但二级反渗透的实际回收率在52%~62%之间。由于装置是3支膜串联，因此单支膜的实际平均回收率为17%~21%，低于陶氏设计导则中规定的30%的最大回收率 [ 11 ] 。 图3. 二级产水流量和实际回收率随操作压力的变化关系 由图4可以看出：当操作压力为0.89~1.05 MPa时，产水TDS在6~10.5 mg/L之间，低于GB 5749-2006的标准，钠离子的含量低于50 mg/L，作为饮用水不会有味道，同时操作压力的变化对产水TDS浓度基本没影响。产水TDS的表观脱盐率在95.5%~97.5%之间，说明二级反渗透的整体脱盐率还是较高的。 图4. 二级产水TDS和表观脱盐率随操作压力的变化关系 二级反渗透装置因为存在浓水回流工艺，因此进入反渗透膜的混合水TDS是进水TDS和浓水回流TDS的混合。根据进出水TDS总量守恒，在已知进水流量、进水TDS、产水流量、产水TDS、浓水回流量等数据的基础上可以求出进入反渗透膜的实际TDS，计算后得到的结果见图5。由图5可以看出：二级反渗透的实际进水TDS在430~785 mg/L，实际脱盐率在98.5%~98.8%之间，略高于表观脱盐率。 图5. 二级产水TDS和实际脱盐率随操作压力的变化关系 由于现实应用中更加注重反渗透装置的表观数据，因此以后的讨论中不再考虑反渗透装置的实际回收率和脱盐率，只讨论表观回收率和脱盐率。 3.2. 浓水回流量对二级产水量及TDS的影响 试验保证进水流量、进水TDS、进水温度和操作压力为定值，研究了反渗透装置的浓水回流量对产水流量和TDS的变化关系，试验结果见图6。其中，进水流量为14 L/min，进水TDS为239 mg/L，进水温度为25.4℃，操作压力为1.0 MPa。 图6. 产水流量和TDS随浓水回流量的变化关系 由图6可以看出：在进水条件不变的情况下，浓水回流量的增加使产水流量略有增加，这是因为浓水回流量增加导致进入反渗透膜的进水流量增加，相同操作压力下导致产水流量增加，产水流量的范围在11.6~11.9 L/min。浓水回流量的增加使产水TDS也略有增加，这是因为浓水回流量的增加导致进入反渗透膜的混合水中的TDS增加，则产水TDS也随之增加，产水TDS浓度范围为8~10 mg/L。总体来说，浓水回流比对产水流量和产水TDS的影响很小，并且产水TDS一直满足舰船反渗透出水TDS ≤ 150 mg/L的限值。 3.3. 反渗透装置脱硼效果分析 人们每日会从食物及饮用水中摄入1~3 mg硼，硼也是植物生长所必需的微量元素，但是硼的过量摄取会引起恶心、头痛、腹泻、肝脏损害甚至会死亡。因此，从水源中除硼是极其必要的。我国GB 5749-2006规定硼含量的上限为0.5 mg/L。 由于硼在水中通常以硼酸分子的形式存在，分子直径小，而且不带电荷，使其很容易透过反渗透膜达到产水侧。温度对硼的脱除率影响很大 [ 12 ] 。试验测定了不同温度下一级和二级反渗透装置的脱硼效果，结果见表2。 Table 2 Changes of boron content in reverse osmosis production water affected by the inlet temperatur 海水TDS (mg/L) 海水温度 (℃) 海水硼含量(mg/L) 一级RO压力(MPa) 一级RO产水硼含量(mg/L) 二级RO压力(MPa) 二级RO产水硼含量(mg/L) 30，000 10.3 3.6 4.5 0.4 1.0 0.3 15.4 0.6 0.2 21.2 0.9 0.4 26.1 0.9 0.4 表2. 反渗透产水中硼含量随进水温度的变化 由表2可以看出：随着温度的升高，反渗透装置的产水硼含量逐渐上升。当海水温度为15℃以下时，一级反渗透产水的硼含量低于0.5 mg/L，但是当海水温度为15℃以上时，一级反渗透产水的硼含量为0.6~0.9 mg/L，超过了GB 5749-2006规定的0.5 mg/L的限值。而温度在10.3℃~26.1℃时，二级反渗透深度处理后的产水硼含量是在0.2~0.4 mg/L的范围内，满足GB 5749-2006要求。所以在船舶海水淡化方面，必须对一级反渗透海水淡化产水进行二级反渗透深度处理，才能使饮用水安全得到保障。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 通过上述试验研究，得到以下结论： 1) 二级反渗透深度处理装置的操作压力和产水流量呈正相关关系，当操作压力为0.89~1.05 MPa时，产水流量10.8~12.2 L/min (15.55~17.57 m 3 /d)；控制操作压力在0.96 MPa以上时，装置的回收率大于80%；当操作压力为0.89~1.05 MPa时，产水TDS在6~10.5 mg/L之间，钠离子的浓度低于50 mg/L。 2) 二级反渗透深度处理装置的浓水回流对产水流量和TDS的影响较小，浓水回流量在3~7 L/min的范围内，产水流量在11~13.5 L/min (15.84~19.44 m 3 /d)，产水TDS保持在8~9.5 mg/L，产水水量及水质满足设计要求。 3) 在除硼上，一级反渗透海水淡化装置得到的产水不能满足GB5749-2006的要求，且温度对硼的去除率影响很大，在温度为15℃以下时，一级反渗透产水硼含量低于0.5 mg/L，但当温度在15℃以上时，一级反渗透产水硼含量为0.6~0.9 mg/L，超过了《生活饮用水卫生标准》规定的0.5 mg/L限值。经过二级反渗透深度处理后的产水硼含量能满足《生活饮用水卫生标准》。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种基于原子发射光谱学的物质组分分析技术，激光诱导击穿光谱技术已经成为光谱学领域的研究热点。尤其是近几年，LIBS技术发展迅速，出现了双脉冲激光诱导击穿光谱技术等，本文分为ns/ns-LIBS、fs/fs-LIBS、fs/ns-LIBS和不同激光脉冲组成结构等部分做简要评述，并给出利用飞秒激光等离子体丝-纳秒激光诱导击穿光谱技术(Filament-ns DP-LIBS)的优势。 关键词 :双脉冲激光诱导击穿光谱技术，脉冲宽度，组成结构 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近半个世纪以来，随着激光诱导击穿光谱技术(LIBS， Laser-induced breakdown spectroscopy)的不断发展，针对于LIBS检测技术的要求和标准越来越高，传统的单脉冲LIBS (single pulse LIBS， SP-LIBS)已经逐渐满足不了更高的检测要求。单脉冲LIBS往往只对于单一等离子体进行分析，主要用于一些有特殊需要的场合，如考古鉴定、工业检测等，而且要求在探测过程中不会破坏样品，虽然SP-LIBS技术存在操作便捷、在线快速监测等优点，但是SP-LIBS技术与其他成熟的化学光谱分析方法相比，它易受样品基体成分的干扰，实验重复性和稳定性较差，并且在光谱定量分析的准确度与灵敏度方面尚有不足 [ 1 ] ，最终导致LIBS的检测限相对较差 [ 2 ]。针对于这些问题，LIBS技术的研究重点就放在了如何提高光谱强度、提高信号稳定性、改善光谱定量分析准确度和改善元素检测限等方面。 因此，产生了多种基于LIBS技术衍生而出的元素探测新技术，大多数下相关报道认为进行磁约束 [ 3 ] 、空间约束 [ 4 ] 、微波激励 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 以及开展双脉冲LIBS (dual pulse LIBS， DP-LIBS) [ 8 ] [ 9 ] 均能够实现激光诱导等离子体光谱强度的增强。而与单脉冲LIBS相比，双脉冲LIBS是提高LIBS发射谱线强度、提高LIBS分析能力的有效途径。双脉冲技术提供了一种向等离子体和目标表面传递能量的更具时效性的方法。研究发现采用双脉冲LIBS可以克服单脉冲LIBS的缺陷，提高LIBS的可重复性和准确性。对双脉冲LIBS的研究已经历40多年，其仍是目前LIBS技术研究的热点之一。
system: [SYSTEM]

user: 3. 双脉冲激光诱导击穿光谱技术的应用 LIBS技术经过了许多研究人员五十多年的潜心研究，已经逐步走向成熟。理论上，LIBS技术是可以对任何固、液、气三态材料检测的一种全光学的技术；在工业上，LIBS技术现在可以认为是一种无损的检测技术；双脉冲激光诱导击穿光谱技术已经应用到各个领域。 环境保护和环境污染监测：研究人员通过LIBS技术对工业废水污染源中的重金属元素和有毒有害元素进行检测，也可以检测出土壤沙石中的微量元素；杜闯、高勋 [ 48 ] 等人使用正交DP-LIBS技术定量分析了长春多个临近地点土壤当中重金属元素含量，正交预烧蚀DP-LIBS延时为20 μs时Mn (406.4 nm)波长的谱线强度提高了2.75倍。郭锐 [ 49 ] 等人采用双脉冲LIBS技术检测了土壤中Cr的含量，Cr元素的检测限降至15.68 mg/kg；Corsi等人 [ 50 ] 利用DP-LIBS 技术研究了土壤中污染物的含量。和单脉冲LIBS相比，光谱信号强度增加了5~10倍，以此验证了双脉冲技术可以实行；2015年，Nicolodelli等人 [ 51 ] 开展了DP-LIBS技术对土壤等离子光谱强度增强研究，实验结果得到等离子体光谱信号产生了5倍的增强效果，同时降低了信背比。 工业生产监控、冶金和成分分析检测：2000年，Colao F、Lazic V和Fantoni R等人 [ 52 ] 利用DP-LIBS和SP-LIBS作用在铝靶材进行实验，研究结果表明DP-LIBS与SP-LIBS比较在检出限方面有明显优势，而且DP-LIBS技术在线宽等方面优于SP-LIBS。2001年，美国南卡罗来纳大学S. Michael Angel [ 53 ] 等人采用近共线fs/ns DP-LIBS技术烧蚀铜、黄铜、钢铁三种材料，发现光谱增强最高可达40倍，有效提高了LIBS探测灵敏度。使用皮秒激光与纳秒激光相互垂直烧蚀靶材诱导等离子体，发现等离子体发射光谱线明显增强。2012年，为了提高光谱强度，Yurdanur-Tasel等人 [ 54 ] 采用2台Nd: YAG激光器和对晶体Si进行光谱分析。实验表明，双脉冲在任何时间间隔延迟下产生的等离子体光谱强度都要比单脉冲LIBS强。加拿大Piscitelli VS研究小组 [ 55 ] 分析了不同波长组合的双脉冲激光对金属合金中铅元素DP-LIBS光谱信号的影响，给出了最佳实验装置。 食品安全、医学制药和爆炸材料进行LIBS检测：2012年，印度Sreedhar Sunku [ 56 ] 等人利用飞秒和纳秒激光诱导击穿光谱研究NTO，HMX和RDX以上三种化合物，认为此方案可以为检测诸如此类化合物提供技术保障和依据。2014年，胡慧琴等人 [ 57 ] 试验运用集成ICCD的单、双脉冲LIBS分别对6种不同质量浓度含Cr水溶液进行了检测。确立了Cr特征分析谱线Cr I 425.43 nm，并对进行了线性拟合，试验结果表明双脉冲的稳定度、灵敏度和准确度均较单脉冲LIBS好。 空间探测和航空航天技术 [ 58 ] ：2014年美国宇航局在好奇号探测车上安装了使用LIBS检测技术的Chem-Cam系统，发现火星表面存在一些罕见的浅色岩石，利用远离LIBS技术成功探测了火星表面土壤物质的组成成份，这是首次发现火星表面有潜在的“大陆地壳”的证据。 艺术品鉴定和考古学：M. A. Gondala等人 [ 59 ] 他们利用双脉冲激光诱导击穿光谱技术来检测钢筋混凝土中的硫磺金，最终给出了在现有实验条件下硫磺金的检测限。2014年，Salvatore Almaviva [ 60 ] 等人在对青铜器等文物作处理时利用共线飞秒/纳秒双脉冲LIBS技术提高烧蚀效率，第二束脉冲加入之后辐射强度增强，并且利用该方案可以检测痕量元素，效果明显。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 综上所述，基于不同脉冲宽度的双脉冲LIBS组合的研究，其中飞秒激光等离子体丝-纳秒激光双脉冲LIBS (Filament-ns DP-LIBS)技术可以改善LIBS技术实验的重复性和稳定性问题，而且随着人们生活质量水平的提高，物质含量检测已成为人们生活中的安全问题的主要话题，结合激光诱导击穿光谱的诸多优越性，因此，建立一套简便、快速、无损和灵敏的微量元素的检测方法，同时采取有效的监控措施，减少和控制重金属残留的发生势在必行。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 以碱性溶液吸收酸性气体硫化氢，生成硫氢酸盐，将硫氢酸盐氧化成单体硫，从而使脱硫溶液得到再生，并获得副产品硫磺。还原态氧化剂可由空气氧化成氧化态再循环使用。湿法脱硫后的煤气再经过干法氧化铁法进行精脱硫，达到20 mg/Nm 3 以下，满足天然气用户的需求。 关键词 :湿法脱硫，干法脱硫，硫化氢，氧化 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 SO 2 是一种酸性气体，在大气中易形成酸雨，威胁生态环境及公众健康。SO 2 已成为大气环境污染中首要污染物。根据国家“节能减排”方针政策，对大气中首要污染物SO 2 的排放实行总量控制。“十三五”期间，国家又下达了二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、化学需氧量和氨氮等五项污染物的减排目标任务。 以煤作为燃料，即以煤为原料转换为粗煤气，煤中大部分硫组分同期转换为H 2 S，煤气燃烧后，硫化物以SO 2 形式排放，将对大气环境造成污染。 本方案主要为煤气中硫化氢的脱除，煤气用户要求脱硫后煤气中硫化氢的含量不超过20 mg/Nm 3 ，可用湿法脱硫与干法脱硫串联后达到洁净煤气的目的。
system: [SYSTEM]

user: 2. 脱硫方法介绍 2.1. 湿式氧化法脱硫 以碱性溶液吸收酸性气体硫化氢，生成硫氢酸盐，同时选择适当的氧化催化剂，将溶液中吸收硫化氢后的硫氢酸盐氧化成单体硫，从而使脱硫溶液得到再生，并获得副产品硫磺。此后，还原态的氧化剂可由空气氧化成氧化态再循环使用。此法采用溶液吸收，且氧化再生是其特点，故将此脱硫方法称为湿式氧化法脱硫 [ 1 ] ，因加入不同的催化剂分为各种方法，目前常用有氨水氧化法、改良ADA法、栲胶法、PDS法、KCA法、MSQ法、888法、DDS法、ISS法和络合铁法等 [ 2 ] 。实际生产中也可同时加入两种催化剂而达到较好脱硫效率。制成的碱性溶液一般采用碳酸钠(纯碱)，也有采用稀氨水 [ 3 ] ，但由于稀氨水对环境有一定的污染，故建议不采用稀氨水。 化学反应： 1) 无机反应 H 2 S + Na 2 CO 3 = NaHS + NaHCO 3 2) 有机反应 CS 2 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = Na 2 COS 2 + 2NaHCO 3 COS + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = Na 2 CO 2 S + 2NaHCO 3 3) 溶液氧化与再生 2NaHS + O 2 = 2NaOH + 2S 2Na 2 CO 2 S + O 2 = 2Na 2 CO 3 + 2S Na 2 COS 2 + O 2 = Na 2 CO 3 + 2S 湿法脱硫的特点： 1) 湿式氧化法脱硫的工艺成熟，技术可靠，操作稳定，但技术复杂，专业性强，处理设施应进行专业化设计和管理。 2) 大部分设备为非标设备，装置可根据不同处理规模进行设计，尤其适应于大规模煤气脱硫工程。 3) 设备操作弹性大，对气量波动和H 2 S浓度变化适应能力强。 4) 脱硫效率一般高于95%以上，并可根据需要，调整溶液配比和控制操作参数，实现不同的脱硫效果，以满足不同的用气要求。 5) 工艺流程长、设备多，工艺技术水平高，装置投资高，设备维修量大，动力消耗量大，但原辅材料消耗低。 2.2. 干法脱硫 采用固体吸收剂或吸附剂来脱除硫化氢或机硫的方法称为干法脱硫。干法脱硫根据固体脱硫剂的种类不同分为多种脱硫方法，发生炉煤气脱硫常采用活性炭法和氧化铁法。 根据本工程煤制煤气特点以及煤气脱硫需达到的精度，本方案选择氧化铁干法脱硫。常温下具有脱硫活性的氧化铁一般指 α − Fe 2 O 3 ¬ ⋅ H 2 O (针铁矿)和 γ − Fe 2 O 3 ¬ ⋅ H 2 O (纤铁矿)。气体由上而下通过干法脱硫塔，在脱硫塔中与塔内装填的固体氧化铁脱硫剂接触，硫化氢与脱硫剂中氧化铁(Fe 2 O 3 )的α—水合物和γ—水合物发生下列脱硫反应： Fe 2 O 3 ¬ ⋅ H 2 O + 3H 2 S = Fe 2 S 3 ¬ ⋅ H 2 O + 3H 2 O Fe 2 O 3 ¬ ⋅ H 2 O + 3H 2 S = 2FeS + S + 4H 2 O 通过如上化学反应，气相中的硫化氢被脱除，气体得到净化；固相脱硫剂中有效组分氧化铁α—水合物(针铁矿)和γ—水合物(纤铁矿)被消耗，当出口硫化氢超标时，此时便要与系统隔离用空气进行再生 [ 4 ] ；按如下反应进行： Fe 2 S 3 ¬ ⋅ H 2 O + 3 / 2O 2 = Fe 2 O 3 ¬ ⋅ H 2 O + 3S 2FeS + H 2 O + 3 / 2O 2 = Fe 2 O 3 ¬ ⋅ H 2 O + 2S 经过多次脱硫再生，当硫容大于30%后便报废，更换新脱硫剂 [ 5 ] 。 干法脱硫的特点： 1) 流程短、设备结构简单、气体净化高、操作平稳的优点 2) 此法通常使用固定层反应器，需要定期更换脱硫剂，不能连续 3) 由于受脱硫剂硫容量的限制，干法脱硫一般用于含硫量较低的情况或用于气体的精脱硫。 本工程煤气发生炉使用煤碳作为原料，煤气中硫化氢含量较高，煤气用户要求脱硫后煤气中硫化氢的含量不超过20 mg/Nm 3 ，因此本技术方案选用湿式氧化法脱硫串氧化铁干法脱硫，本方案湿法脱硫采用PDS为催化剂脱硫，自吸空气再生及硫分离新工艺。