叠氮增塑剂/硝化棉共混物的分子动力学模拟

目的 揭示叠氮增塑剂与硝化棉的相互作用机理,探索叠氮类增塑剂结构与性能间的关系,筛选能量性能和稳定性均较好的叠氮化合物。方法 建立硝化棉(NC)、1,3–二(叠氮乙酰氧基)–2–甲基–2–硝基丙烷(DAMNP)、1,3–双(叠氮乙酰氧基)–2–乙基–2–硝基丙烷(ENPEA)和1,8–二叠氮基–3,6–氧杂辛烷(AZTEGDN)纯物质模型以及NC/DAMNP、NC/ENPEA、NC/AZTEGDN共混物体系的微观分子模型,利用分子动力学模拟(MD)方法,对叠氮增塑剂/硝化棉的微观性质进行预测。分析共混体系的溶度参数、MSD值、结合能、径向分布函数、力学性能和玻璃化转变温度等性能。结果 DAMNP、ENPEA、AZTEGDN与NC之间的溶度参数差值较小。ENPEA与NC的结合能最大,DAMNP次之,AZTEGDN最小。3种增塑剂与NC的相互作用主要为vdW相互作用。加入增塑剂分子可以改善NC的运动能力,由于AZTEGDN的分子结构体积小,改善效果明显。径向分布函数分析结果进一步证明,NC与增塑剂分子间存在较强的氢键作用。结论 添加叠氮增塑剂可以改善NC的运动能力、力学性能,降低NC的玻璃化转变温度,起到了良好的增塑效果。     

用电性拓扑态预测苯砜基乙酸酯对发光菌的毒性效应

应用电性拓扑态(Electrotopological State, E-state)指数模拟分析了a-取代苯砜基乙酸酯类化合物对发光菌的毒性(15min-EC50, mmol/L),构建了一个4变量QSAR模型.模型的相关系数(R²a_dj)和标准偏差(SD)分别为0.944和0.062,模型具有较高的预测能力和可靠性.模型分析表明,砜基和酯基是该类化合物的活性中心;化合物的疏水能力以及化合物与受体分子间的偶极/极化作用和氢键效应对化合物毒性起着重要影响.     

树脂基复合材料模拟海洋环境长期老化及失效行为

目的 实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测。方法 选取玻璃纤维增强不饱和聚酯(GF/197S)与玻璃纤维增强乙烯基脂(GF/905-2)2种树脂基轻质复合材料,开展模拟海洋环境实验室盐雾、湿热和盐水浸泡环境9 600 h的加速老化试验。基于4种力学性能(拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及层间剪切强度)开展材料老化行为规律研究,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对树脂基体在3种加速老化环境中的分子链段与官能团变化情况进行分析,得到基体树脂的老化机理。利用外观、超声扫描成像、SEM分析树脂纤维界面的变化情况,明确树脂/纤维界面的失效模式。利用差示扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)分析3种加速老化方式对玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRPC)的玻璃化转变温度(tg)与热质量损失的影响。结果 3种老化方式对树脂基体的老化影响顺序依次为70 ℃/95%RH湿热、35 ℃盐雾、常温盐水浸泡。结论 得到了先进轻质树脂基复合材料的模拟海洋环境老化行为、失效模式以及树脂基体的老化机理,为实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测奠定了基础。     

3-(吗啉基甲基)-苯并噻唑-2-硫酮的合成与缓蚀性能

目的研究3-(吗啉基甲基)-苯并噻唑-2-硫酮(MLMBT)的缓蚀性能。方法在微波辐照下用2-巯基苯并噻唑、甲醛和吗啡啉合成了MLMBT,采用失重法和动电位极化曲线测试了其缓蚀性能,利用分子动力学模拟方法探讨了其在Fe表面的吸附作用。结果该缓蚀剂能有效抑制N80钢CO2腐蚀,属于混合型缓蚀剂。在90℃和其加量为0.5 g/L时,能使腐蚀速率从0.3691 g/(m2·h)降低到0.1048 g/(m2·h)。其分子中最高占据轨道(HOMO)的电荷主要分布在分子中的N,S原子上,而其最低空轨道(LUMO)的电荷则主要分布在巯基苯并噻唑环上,当其在N80钢表面发生吸附时,分子中的巯基苯并噻唑环和吗啉基处于同一平面而同时平行吸附。结论分子动力学模拟结果从微观角度验证了MLMBT具有良好缓蚀性能,与失重法和电化学测试结果一致。     

纳米TiO2光催化降解茜素黄R的反应机理与动力学

以纳米TiO2(P25)粉末作为催化剂光降解茜索黄R.GC-MS和LC-MS检测结果表明,有3种可能的降解途径:①茜素黄R(C13H8N3O5Na)水解生成的C13H8N3O5-(H)与光催化产生的·OH自由基发生取代反应生成C13H8N3O6-(I)和C13H8N3O7-(J),进一步脱羧分别生成C12H9N3O4(L)和C12H9N3O5(M);②H分子发生脱羧反应生成C12H9N3O3-(K),进一步反应生成C12H11N3(C)和C2H12N2(D);③H分子中氮氮键发生断裂而生成C6H6N2O2(A)、C6H4N2O4(B)、C6H8N2(E)、C6H6O(F)和C7H7NO3(G).所有生成的中间产物被继续降解,最终矿化为CO2和H2O等无机小分子物质.利用Molecular Orbital PACkage中的PM3半经验方法对茜素黄R分子构型优化计算,结果表明,茜素黄R的羧基净电荷密度为-0.680,在实验条件下(pH为2.86)羧基易吸附在TiO2表面,而成为·OH进攻的最有利位置,实验检测到羟基化的产物(J和I).茜素黄R的羧基和苯环相连的C-C键长最长,反应过程中易发生脱羧反应,实验检测到脱羧后的产物(K);-N=N-键长较长,易断裂生成芳胺类化合物(A,E,G等).茜素黄R带羧基和羟基的苯环电荷密度为-0.160,带硝基苯环电荷为-0.165,易吸附在催化剂表面而被自由基进攻,生成羟基化产物.计算结果和实验检测结果一致.动力学研究表明,茜素黄R光催化降解的动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型计算的结果.     

脱硫浆液中组分扩散及SO2溶解的分子动力学研究

采用分子动力学方法,从分子尺度研究了钙基湿法脱硫工艺中浆液组分的扩散动力学及SO2的溶解机制.同时,计算得到了20~70℃(293.15~343.15 K)温度范围内H2O、SO2、Ca2+、CO2-34种粒子的扩散系数随温度的变化及扩散活化能.最后,进一步运用径向分布函数等分析手段,研究了SO2在浆液中的水化结构、配位数及温度对SO2溶解结构的影响规律.研究结果表明:40℃(313.15 K)与50℃(323.15 K)两个温度下SO2与周围H2O作用最强,最利于SO2吸收.进一步的相互作用能分析也表明,50℃(323.15 K)左右浆液对SO2的捕集能力最强.     

CL-20/HTPB热分解机理的ReaxFF/lg反应分子动力学模拟

目的 揭示CL-20和HTPB复合体系的热分解机理,同时为CL-20/HTPB复合推进剂配方设计与应用提供理论依据。方法 采用反应分子动力学方法(ReaxFF/lg),研究CL-20/HTPB混合体系在2 500~3 500 K中5个温度下的热分解机理。结果 混合体系中的CL-20分子间反应路径仍为脱硝基和开环等反应。HTPB为混合体系引入大量的H原子与OH基团,这些自由基会与CL-20及CL-20的分解产物发生反应,例如与HNO2的大量化学反应促进了CL-20的热分解。相比CL-20单质体系,混合体系下,HNO2生成反应数量均有不同程度的增加。通过与单组分产物数量的比较可以发现,H2O的含量大大增加,且曲线到达峰值的时间更短,体系分解反应速率更快,同时CO2的含量也大幅度地减少。除此之外,所计算的混合体系的活化能(Ea)与指前因子的自然对数lnA分别为114.684 kJ/mol与25.896。对比CL-20单质体系,混合体系的活化能较小。结论 HTPB会对CL-20的热分解起到促进的作用,降低了系统对热刺激的不敏感程度。     

水环境中溴化1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体与胸腺嘧啶相互作用体系的计算研究

溴化咪唑类离子液体的生物小分子作用机制亟待探索.本文采用M06-2X/6-311++G（2d,p）/PCM/water理论方法计算了研究胸腺嘧啶（T）与溴化1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体（[C_nmim]Br,n=2、4、6、8、10）相互作用形成的T-[C_nmim]⁺、T-Br^-、T-[C_nmim]Br和T-2[C_nmim]Br体系的结构和能量学特征.结果表明T与阴阳离子间形成典型构型的稳定顺序是：共面 < 垂直 < 堆积（T-[C_nmim]⁺）,top < front（T-Br^-）,T-[C_nmim]⁺ < T-Br^- < T-[C_nmim]Br < T-2[C_nmim]Br.T与Br^-之间的氢键作用与咪唑阳离子伴随弱氢键的堆积环境更有利,阳离子烷基链长影响不明显.在堆积构型中胸腺嘧啶与咪唑阳离子以π-π⁺色散吸引为主,并伴随C-H…O和C-H…π弱氢键作用,部分碱基电子转移至阳离子（π→π⁺）,其NBO分析显示稳定化能主要来自π→π^+*（ΣE_π→π+*²）轨道作用的贡献;T与Br^-之间以静电吸引为主,溴离子向胸腺嘧啶转移电子,稳定化能源于lp_Br→σ_N-H^*.     

2种防护涂层体系在湿热海洋环境下防护性能的劣化规律研究

目的 研究2种防护涂层体系在湿热海洋环境下自然暴露3 a的防护性能劣化规律。方法 确定试验件为钢–铝(钢)螺接连接件,试验地点为海南万宁,并按周期测得不同暴露时间下涂层A和涂层B的外观形貌、色差、光泽度、表面傅里叶红外光谱、电化学阻抗的相关数据。通过对比分析测试结果,判断2种涂层在不同暴露时间下的劣化程度,并最终得到其劣化规律。结果 涂层A自然暴露1 a老化严重,紧固件区域涂层剥落,平板区域失光率约为75%,阻抗模量降低5个数量级,色差ΔE^*为5(轻微变色),涂层有机基团老化降解严重。涂层B自然暴露2 a,老化较严重,紧固件区域涂层剥落、生锈,平板失光率约为20%,阻抗模量降低2个数量级,色差ΔE^*为11(严重变色),涂层有机基团轻微老化降解。结论 对于螺钉连接结构,连接区域不仅更容易被腐蚀,而且增加了附近平板区域的不一致性。涂层体系B的保护能力优于涂层体系A,涂层体系B的有效保护时间约为2 a,而涂层体系A则不到1 a。     

服役态Super304H耐热钢管显微组织演变及高温力学性能研究

目的 探究服役Super304H钢管外壁粗晶组织演变及其对高温力学性能的影响,为超超临界机组运行管理与安全评估提供技术支持。方法 针对不同服役时间的Super304H耐热钢管,开展显微组织演变及650 ℃高温拉伸力学性能研究,着重探讨钢管外壁奥氏体晶粒异常长大、第二相析出长大及其对钢管高温力学性能的影响规律。结果 服役态Super304H钢管中的第二相以富铜相、MX相及M23C6相为主,其外壁奥氏体晶粒异常长大,形成粗晶区,而靠近内壁钢管中的奥氏体晶粒长大不明显,为细晶区。相对于细晶区,粗晶区奥氏体晶界及晶内析出更多的第二相,尺寸更大,弥散度降低,导致粗晶区高温拉伸性能显著降低。结论 长期高温运行的Super304H耐热钢管应加强监督,消除因外壁奥氏体晶粒异常长大而带来的胀管等安全隐患。     

磁强化Fenton处理苯酚废水的试验研究

试验对比了普通Fenton试剂和磁Fenton试剂处理模拟苯酚废水的效果,并探讨了磁Fenton的作用机理.当磁场强度为592mT,pH=3,按m(COD):m(H2O2)=1:2,n(H2O2):n(Fe2+)=15:1投加一定量的FeSO4·7H2O和H2O2,反应时间60min,挥发酚和COD去除 率分别达到99...     

Hydrogen generation from polyvinyl alcohol-contaminated wastewater by a process of supercritical water gasification

Gasification of polyvinyl alcohol(PVA)-contaminated wastewater in supercritical water(SCW)was investigated in a continuous flow reactor at 723-873 K,20-36 MPa and residence time of 20-60 s.The gas and liquid products were analyzed by GC/TCD,and TOC analyzer.The main gas products were H_2,CH_4,CO and CO_2.Pressure change had no significant influence on gasification efficiency. Higher temperature and longer residence time enhanced gasification efficiency,and lower temperature favored the production of H_2. The effects of KOH catalyst on gas product composition were studied,and gasification efficiency were analyzed.The TOC removal efficiency(R_(TOC)),carbon gasification ratio(R_(CG))and hydrogen gasification ratio(R_(HG))were up to 96.00%,95.92% and 126.40% at 873 K and 60 s,respectively,which suggests PVA can be completely gasified in SCW.The results indicate supercritical water gasification for hydrogen generation is a promising process for the treatment of PVA wastewater.     

O3/H2O2氧化工艺去除水中硝基苯的研究

以硝基苯为代表性有机污染物 ,对比了臭氧化和O3/H2 O2 高级氧化工艺对水中硝基苯的去除效果 .发现与臭氧化相比 ,O3/H2 O2 高级氧化工艺可以显著地提高水中硝基苯的去除效率 .无论在臭氧化还是在O3/H2 O2 高级氧化工艺中 ,水中硝基苯的降解都主要是由OH·完成的 .通过考察O3/H2 O2 高级氧化工艺去除水中硝基苯的影响因素发现 ,在O3和过H2 O2 投量相同的条件下 ,多次投加O3和催化剂H2 O2 对水中硝基苯的处理效果明显优于一次性投加 ;在本次试验条件下 ,O3/H2 O2 高级氧化工艺降解蒸馏水和自来水中硝基苯的最优H2 O2 与O3摩尔比均为 0 5 ,HCO- 3碱度水平 (以CaCO3计 )在低于 1 0 0mg/L范围内对去除硝基苯无显著影响     

氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在PVA凝胶膜中的扩散性能

用冷冻-解冻法制备PVA凝胶膜,测定了氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在PVA凝胶膜中的扩散系数,考察了成膜条件和细胞密度对扩散系数的影响.结果表明,扩散系数随冷冻-解冻次数、PVA溶液的浓度及细胞密度的增大而减小. 氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在15% PVA的空白膜中的扩散系数分别为0.69×10^-9 m²/s, 0.52×10^-9m²/s和0.56×10^-9 m²/s; 在细胞浓度为60g/L的PVA膜中的扩散系数分别为0.55×10^-9 m²/s, 0.46×10^-9 m²/s和0.45×10^-9 m²/s.     

负载型TiO2固定相光催化降解水中偏二甲肼

以多孔硅胶为载体，采用简单工艺制得的负载型化剂ＴｉＯ２，经实验证明，具有催化活性良好，性能稳定，不易脱落，可重复使用等优点，在紫外光条件下降解水中偏二甲肼，光照２h降解率达到６５％，通入空气，加入Ｃｕ＾２＋Ｈ２Ｏ２等都有利于偏二甲肼的降解，光照２h的降解率分别提高到７０％。９０％和９５％。     

Predicting heavy metals’ adsorption edges and adsorption isotherms on MnO2 with the parameters determined from Langmuir kinetics

Although surface complexation models have been widely used to describe the adsorption of heavy metals, few studies have verified the feasibility of modeling the adsorption kinetics,edge, and isotherm data with one p H-independent parameter. A close inspection of the derivation process of Langmuir isotherm revealed that the equilibrium constant derived from the Langmuir kinetic model, K S-kinetic, is theoretically equivalent to the adsorption constant in Langmuir isotherm, K S-Langmuir. The modified Langmuir kinetic model(MLK model) and modified Langmuir isotherm model(MLI model) incorporating p H factor were developed. The MLK model was employed to simulate the adsorption kinetics of Cu(II), Co(II), Cd(II), Zn(II) and Ni(II) on Mn O2 at p H 3.2 or 3.3 to get the values of K S-kinetic. The adsorption edges of heavy metals could be modeled with the modified metal partitioning model(MMP model), and the values of K S-Langmuir were obtained. The values of K S-kinetic and K S-Langmuir are very close to each other, validating that the constants obtained by these two methods are basically the same. The MMP model with K S-kinetic constants could predict the adsorption edges of heavy metals on Mn O2 very well at different adsorbent/adsorbate concentrations. Moreover, the adsorption isotherms of heavy metals on Mn O2 at various p H levels could be predicted reasonably well by the MLI model with the K S-kinetic constants.     

海水环境下玻璃纤维增强复合材料力学性能演化规律研究

目的 研究海水环境下海流能发电机组叶片用玻璃纤维复合材料力学性能的变化规律.方法 在实验室内通过海水浸泡试验、拉伸试验、弯曲试验以及剪切试验,测定叶片用玻璃纤维树脂基复合材料的吸水特性,以及在人工海水介质中各项力学性能参数的演变规律.结果 随着浸泡时间的增加,玻璃纤维树脂基复合材料吸水率先逐步增大、后趋于稳定,总吸水率约0.075％.抗拉强度呈先降低、后提高、又降低的趋势,抗拉强度最高可超过1100 MPa,最小值约为940 MPa.弹性模量和弯曲强度呈逐渐降低的趋势,弹性模量降幅约9.5％,弯曲强度降幅约为30％.弯曲模量变化起伏不定,变化幅度在15％以内.材料剪切强度呈先增大、后降低的趋势,最小值为189 MPa,较初始值高10 MPa.剪切模量呈先降低、后提高的现象,在浸泡28 d时,剪切模量最小,为16.4 GPa.结论 玻璃纤维增强树脂基复合材料经过长期海水浸泡后,拉伸及抗剪切性能略有降低,但降幅不大,抗弯性能下降明显,需要在叶片结构设计和强度计算时,充分考虑抗弯性能衰减的负面影响.     

非程序升温色谱法分析CO/CO2加氢反应混合物

在非程序升温单桩色谱仪上，采用双柱温法对ＣＯ／ＣＯ２加氢反应混合物进行在线分析，设置条件为３ｍ长的色谱柱ＧＤＸ－４０３，柱前压和检测温度固定不变，氢气为载气，ＴＣＤ为检测器，结果表明：在柱温３１３Ｋ，可以分析ＣＯ、ＣＨ４、ＣＯ２。在柱温３６８Ｋ，可以分析Ｈ２Ｏ和甲醇。通过计算反应前后２组物质浓度的变化，可以快速、准确评价催化剂的活性和选择性。     

Remediation of sulfidic wastewater by catalytic oxidation with hydrogen peroxide

Oxidation of sulfide in aqueous solution by hydrogen peroxide was investigated in the presence of hydrated ferric oxide catalyst. The ferric oxide catalyst was synthesized by sol gel technique from ferric chloride and ammonia. The synthesized catalyst was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-Ray di raction analysis, scanning electrom microscope and energy dispersive X-ray analysis. The catalyst was quite e ective in oxidizing the sulfide by hydrogen peroxide. The e ects of sulfide concentration, catalyst loading, H2O2 dosing and temperature on the kinetics of sulfide oxidation were investigated. Kinetic equations and activation energies for the catalytic oxidation reaction were calculated based on the experimental results.     

2-Chlorophenol oxidation kinetic by photo-assisted Fenton process

Experimental data are presented to test and validate a kinetic model for the oxidation of 2-chlorophenol wastewater by photo-assisted Fenton process. The data showed that this process had produced good effects under acidic conductions. Up to 90% 2-chlorophenol was removed after 90-minute reaction time with H2O2 of 25% CODCr. in, while in UV/H2O2 system ordy 16.8% 2-chlorophenol was removed after one hour treatment. The optimal pH in this reaction occurred between pH 3.0 and pH 4.0. The reaction kinetics for photo-assisted Fenton process experimented in this research was investigated. Kinetic models were proposed for the treatment of 2-chlorophenol wastewater. The reaction was found to follow the 2nd order. The equations of reaction kinetics are as follows:-d[RH]/dt=KRH[RH][H2O2]0exp(-KH2o2t);-d[CODCr]/dt=KCODCr[CODCr][H2O2]0exp(-K′t).The prediction of the models was found to be in a good agreement with experimental results, thus confimfing the proposed reaction mechanism.