电弧离子镀TiN涂层沉积工艺研究

目的优化电弧离子镀沉积TiN涂层的制备工艺,分析不同N_2/Ar条件对涂层微观结构和力学性能的影响机制,进一步强化和研究TiN涂层的优异性能。方法采用带有附加线圈磁场的电弧离子镀技术在不同N_2/Ar条件下制备TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、超景深显微镜、维氏硬度计、薄膜应力仪和高温摩擦机观察涂层微观结构、测试力学性能。结果随着N_2/Ar流量比的增加,涂层表面形貌得到改善,大颗粒的数量和尺寸明显减少,表面变得光滑致密。TiN涂层的生长取向由沿(110)晶面择优生长,逐渐转变为沿(111)晶面择优生长。涂层显微硬度呈上升趋势,硬度最高为2260HV;当N_2/Ar流量比为2:1时,摩擦系数最低为0.71,磨损率最低为1.5×10~(-2)μm~3/(N·μm),磨痕边界清晰,大颗粒和磨屑较少。结论当N_2/Ar流量比为2:1时,TiN涂层结构致密,且具有最佳的各项力学性能。     

铝硅镁4004钎料对冷板与硅酸盐体系乙二醇冷却液腐蚀相容性的影响研究

目的研究不同钎料对冷板与硅酸盐体系乙二醇冷却液的腐蚀相容性影响。方法以铝合金3A21为基材,以不同铝硅镁箔4004为钎料,采用真空焊接的方法制备不同的铝合金冷板,将乙二醇冷却液加注在冷板中,在40℃开展压力测试。利用金相分析、扫描电子显微镜对冷板内部微观形貌和结构进行研究。结果铝硅镁箔4004中硅元素质量分数为13.29%时,焊接的冷板在3个月时间范围压力升高800 kPa;而硅元素质量分数为10.99%时,冷板在同样的条件下压力未见明显改变。两种冷板在焊接部位和翅片部位显示出截然不同的硅偏析现象。结论这种硅偏析现象可能导致了冷板在乙二醇冷却液不同的产气现象。     

铣削工艺参数对锡铋合金表面粗糙度特征影响及试验分析

目的对锡铋合金表面粗糙度特征进行研究分析,提高表面加工质量。方法采用正交试验设计方法,以最小表面粗糙度作为优化指标,以主轴转速、铣削深度、进给速度、铣削宽度作为影响因素,进行精密铣削试验研究。结果利用方差分析确定了进给速度是锡铋合金铣削表面粗糙度最重要的影响因素,并基于田口方法优化分析得到了锡铋合金铣削加工工艺最优组合。结论采用田口法对锡铋合金铣削工艺参数优化,有效地减少了加工表面粗糙度,提高了工件表面质量。     

重庆废弃煤矿区表层土壤多环芳烃污染特征及风险评价

随着煤炭行业的萧条,废弃煤矿逐渐增加。为有效管理和改善矿区废弃地环境生态系统,采集废弃22年的重庆中梁山马家沟煤矿区内18个表层土壤样品和1个煤矸石样品,以及矿区之外的2个背景土壤样品,分析样品中多环芳烃（USEPA 16 PAHs）、正构烷烃（n-alkanes）、汞（Hg）和有机质（OM）含量水平。结果表明,表层土壤中PAHs的平均含量为170.3 ng/g,低于我国正在运行的煤矿区土壤PAHs含量水平,高于山区背景土壤PAHs含量水平。主成分分析（PCA）结果表明煤燃烧释放和原煤残渣分别贡献78.3%和17.6%,是表层土壤中PAHs的主要来源。PAHs与n-alkanes的相关系数r=0.83（P<0.01）,表明土壤中两者具有类似的输入途径和富集行为。PAHs与Hg之间不存在相关性,表明煤矿长期废弃后,这两种与矿区活动释放有关的污染物的环境归趋有显著差异。PAHs和OM之间也不存在相关性,表明与煤矿相关的有机质来源已经被植物、微生物的分泌物质及其残体的有机质替代,生态环境正逐步恢复。风险评价结果表明PAHs含量水平相对安全。值得注意的是,Hg含量超过农用地土壤污染风险筛选值。因此,政府对矿区旧址的土地利用应当基于多污染参数的叠加结果,避免单一指标的片面性评价与诊断。     

Soil contamination with antibiotics in a typical peri-urban area in eastern China: Seasonal variation, risk assessment, and microbial responses

The prevalence and persistence of antibiotics in soils has become an emerging environmental issue and an increasing threat to soil security and global public health. The problem is more severe in areas undergoing rapid urbanization; however, the ecological risks of antibiotics, seasonal variability, and associated soil microbial responses in peri-urban soils have not been well-explored. The seasonal soil sampling campaigns were conducted in a typical peri-urban watershed in eastern China to investigate distribution of antibiotics. The results demonstrated higher mean concentrations of most antibiotic compounds in winter than in summer in peri-urban soils. The seasonal variations of norfloxacin, enrofloxacin, and ciprofloxacin were more significant than those of other antibiotics, due to their higher migration ability and bioavailability. An ecological risk assessment demonstrated that chlortetracycline, ciprofloxacin, doxycycline, and ofloxacin can pose high risks to soil microorganisms. Furthermore, the coexistence of multiple antibiotics obviously poses higher risks than individual compounds. A redundancy analysis demonstrated that tetracyclines mainly showed negative correlations with Firmicutes and Chloroflexi, and quinolones showed obviously negative correlations with Acidobacteria, Gemmatimonadetes, and Nitrospirae, suggesting potential inhibition from antibiotics on biological activities or biodegradation processes. However, the persistence of antibiotics in soil results in a significant decrease in bacterial diversity and a change in dominant species. Our results provide an overview of the seasonal variability of antibiotics and the associated effects on bacterial communities in peri-urban soils. The results can provide scientific guidance on decreasing soil contamination with antibiotics to enhance soil security in similar areas.     

香溪河大型底栖动物24 h漂流规律研究

漂流行为是大型底栖动物适应河流水文过程的重要生物行为,也是研究河流底栖动物时空分布过程的重要依据,研究底栖动物的漂流规律对了解河流生态系统纵向格局的形成过程和演变机制具有重要意义.2017年8月选择湖北省香溪河的2条支流（九冲河与高岚河）研究大型底栖动物的漂流种类、昼夜节律和功能摄食类群构成.结果表明:①九冲河与高岚河漂流底栖动物均以蜉蝣目（Ephemeroptera）占绝对优势,相对丰度分别为76.9%、96.1%.九冲河的漂流物种数（35种）远高于高岚河（14种）.②优势物种分析表明,九冲河的优势物种为高翔蜉（Epeorus sp.）、弯握蜉（Drunella sp.）、四节蜉（Baetis sp.）、花翅蜉（Baetiella sp.）、扁蚴蜉（Ecdyonurus sp.）、沼石蛾（Limnophilidae sp.）、等翅石蛾（Philopotamidae sp.）和蚋（Simulium sp.）,高岚河的优势物种为花翅蜉和高翔蜉.③2条河流大型底栖动物的漂流均为显著的夜漂流类型,且漂流高峰期均出现在06:00.九冲河的夜漂者以襀翅目（Plecoptera）为主,高岚河以蜉蝣目为主.不同物种漂流的昼夜节律不同,高翔蜉、弯握蜉、扁蚴蜉、沼石蛾、等翅石蛾和蚋的第1个漂流密度高峰期均出现在20:00-22:00;四节蜉的第1个漂流密度高峰期出现在04:00-06:00;而花翅蜉的第1个漂流密度高峰期在九冲河出现的时间为04:00-06:00,在高岚河为02:00-04:00.④昼夜间漂流底栖动物的功能摄食类群和生活类型群落组成也有一定差异,但总体来看,漂流者的功能摄食类群均以收集者为主,以游泳生活者占主要优势.研究显示,九冲河与高岚河底栖动物的漂流节律表现出明显的差异性,其人为活动强度的差异是造成漂流规律差异的主要原因.      

氧化铁投加方式对餐厨垃圾厌氧消化产气的影响

氧化铁可以促进产甲烷菌的代谢活动,从而加快厌氧消化体系的产甲烷速率。通过设计3组反应器,探究了不同的氧化铁添加方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响:包括空白组A(餐厨垃圾+厌氧污泥),以及2个实验组B(餐厨垃圾+厌氧污泥,48 h后投加氧化铁)和C(餐厨垃圾+厌氧污泥+氧化铁)。结果表明:反应器A酸化严重,进入长期产甲烷抑制状态;反应器B可以解除酸抑制,恢复体系产甲烷能力,但需要较长的启动期;反应器C则能较快达到产甲烷阶段。此外,截止到第54天实验结束,反应器C的累积产甲烷量(48 349 m L)高于B(35 665 m L)。对于餐厨垃圾厌氧消化,投加氧化铁可解除体系酸抑制,恢复其产甲烷能力。而在厌氧消化初期加入氧化铁可以更快地解除酸抑制,并促成更高的产甲烷速率。     

Enhancement of photocatalytic efficiency by in situ fabrication of BiOBr/BiVO4 surface junctions

Surface junctions between Bi OBr and BiVO_4 were synthesized. The BiOBr/BiVO_4 with 1 wt.%of Bi OBr exhibited the highest photocatalytic activity in the degradation of Rh B under visible-light irradiation. It was found that the highly efficient adsorption of Rh B molecules via the electrostatic attraction between Br-and cationic \N(Et)_2 group played a key role for the high photocatalytic activities of BiOBr/BiVO_4. This efficient adsorption promoted the N-deethylation of Rh B and thus accelerated the photocatalytic degradation of Rh B.Moreover, the metal-to-metal charge transfer(MMCT) mechanism was proposed, which revealed the concrete path paved with Bi–O–Bi chains for the carrier migration in BiOBr/BiVO_4. The interaction between photoexcited Rh B* and the Bi~(3+) in BiVO_4 provided the driving force for the migration of photo-generated carriers along the Bi–O–Bi chains. This work has not only demonstrated the important role of efficient adsorption in the photocatalytic degradation of organic contaminants, but also developed a facile strategy to improve the efficiency of photocatalysts.     

Fe3O4/CeO2复合材料催化降解橙黄G的效能及降解途径

为研究磁性纳米Fe₃O₄/CeO₂复合材料在高浓度难降解有机废水处理中的应用,利用共沉淀法制备Fe₃O₄/CeO₂复合材料,并将其作为非均相类Fenton催化剂降解橙黄G染料废水,利用单因素法优化出最佳降解工艺,同时利用TOF-MS/MS(飞行时间质谱)检测降解中间产物,推测出可能降解途径.结果表明,当Ce/Fe为1 :1(质量比)时制备的Fe₃O₄/CeO₂复合材料催化效果最佳.最佳降解工艺条件:初始pH为2.0,温度为30 ℃,H₂O₂投加量为30 mmol/L,Fe₃O₄/CeO₂复合材料的投加量为2.0 g/L,初始ρ(橙黄G)为50 mg/L.在最佳降解工艺条件下反应120 min后,橙黄G去除率为96.2%,TOC去除率为65.0%,Fe₃O₄/CeO₂复合材料至少可重复利用6次.研究显示,橙黄G降解主要有三条可能的降解途径,包括偶氮键断裂、偶氮键与苯环断开、脱磺酸基、羟基化以及开环等过程,共检测出八种可能的降解中间产物,主要有苯胺、苯酚、萘酚以及羧酸等.