Dimensional analysis and scaling in mechanical mixing for fabrication of metal matrix nanocomposites

For a successful enhancement of mechanical properties of metal matrix nanocomposites, a homogeneous nanoparticle dispersion and distribution in the solidified metal is required. Mechanical mixing can be used for initial break-up of agglomerates, and its study can be simplified with dimensional analysis. Using this technique, mixing time and vortex height were assessed while varying fluid properties, impeller angle, and angular speed. Three relevant dimensionless numbers were recognized: the Reynolds (Re), Froude and Galilei (Ga) numbers. Based on blade and impeller shaft angles, a modified Froude number (Fr*) was defined. These parameters were calculated experimentally, varying angular speed from 200 to 1000 rpm for three different impeller angles: 0°, 15° and 30°. This procedure was performed with three fluids: water, and two aqueous glycerin solutions (25% and 50% by volume). Digital images were taken and processed to measure vortex height. Mixing time was measured for water at 0° impeller angle, angular speed ranging from 200 to 1200 rpm. Results showed an optimal dimensionless mixing time with respect to Re. A linear relationship was found between dimensionless vortex height and Fr*. The first had a second order polynomial relationship with the product ReFr*, regardless of impeller angle. This relationship, together with the Ga, specific for each fluid, allows scaling the results to other fluids such as molten pure aluminum. This study allows experimenting in simpler systems that involve transparent fluids, room temperature and low cost, to then elaborate a prediction of vortex height in fluids where measurements are difficult and costly, such as molten metals.     

模糊控制技术在污水处理中的应用

针对污水处理过程中采用传统的流量程序控制和时间程序控制的不足,提出了一种基于单片机的模糊控制方法。该方法以污水流量、溶解氧(DO)浓度和污泥回流比为主要被控对象,以DO浓度为主要控制参数,通过离散计算和在线查表的模糊推理方法可得到最佳的风机转速,使污水处理生化池内DO浓度保持在最佳状态,同时还通过控制曲线展示了当输入污水流量发生扰动时对DO浓度的控制精度,使污水处理质量保持稳定。通过实际应用表明,该控制方法不但能确保出口净化水水质达标,还可以节约15%的电能。     

基于GIS的信息熵理论在滑坡危险性评价中的应用——以四川省青川县滑坡为例

滑坡危险性评价对滑坡的防灾减灾工作具有重要意义。基于信息熵理论建立了滑坡危险性评价模型,同时综合考虑影响滑坡演变的各种因素,在GIS下对四川省青川县滑坡的监测数据进行了分析和处理,获取了该研究区滑坡危险性区划结果,并将该区不稳定斜坡作为未来可能发生的滑坡进行验证,结果表明其评价结果基本符合实际情况。该评价模型可用于滑坡的危险性评价。     

水解淀粉接枝改性阳离子化絮凝剂的制备及其应用

淀粉接枝改性阳离子化絮凝剂对城市污水以及采用絮凝法处理的废水具有良好的处理效果,但是淀粉絮凝剂几乎不溶于水,因此提高淀粉絮凝剂的溶解性,对于提高淀粉絮凝剂的絮凝效果具有重要的意义。本文采用α-淀粉酶对玉米淀粉进行水解,接枝共聚合成淀粉絮凝剂,通过改性最终制备得到水解淀粉接枝改性阳离子化絮凝剂,并通过试验对其合成指标进行了考察以及与普通淀粉絮凝剂的溶解性进行了对比。结果表明:水解淀粉接枝改性阳离子化絮凝剂在具备良好的絮凝效果的同时,其溶解度有了明显的提高。     

胶州湾及邻近海域表层海水中一氧化氮浓度分布及其影响因素探讨

2011年2～3月利用化学发光法对胶州湾及邻近海域表层海水中一氧化氮(NO)浓度进行了监测.结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对该海域NO浓度分布及其影响因素进行了探讨.结果表明,胶州湾内表层海水中NO浓度为0.080～0.493 nmol.L-1,平均值为(0.292±0.146)nmol.L-1,胶州湾外NO浓度为未检出～0.435 nmol.L-1,平均值为(0.160±0.130)nmol.L-1.总体来说,胶州湾表层海水中NO浓度呈现出自湾内向湾外递降的分布趋势,陆地径流和人为活动可能对NO浓度的分布造成一定程度的影响.胶州湾及邻近海域表层海水中NO浓度比开阔大洋高1个数量级.周日变化研究表明,NO浓度具有一定的变化特征,最大值出现在15:00,这可能主要受光照的影响.影响NO浓度分布的因素比较复杂,可能主要受亚硝酸盐、光强和pH等因素的影响.结果表明,2011年春季胶州湾及邻近海域表层海水是大气NO的源,通量约为1.09×10-15 mol.(cm2.s)-1.     

3种杀真菌剂对 AM真菌侵染和黄芩生长的影响

为了合理施用杀真菌剂,充分利用AM(arbuscular mycorrhiza)真菌资源提高中药材产量和品质,减少农药投入和环境污染.本试验在土培条件下,以非灭菌土为生长基质,研究了喷施苯菌灵、苯醚甲环唑和氟硅唑对AM真菌(摩西球囊霉Glomusmossea)侵染和黄芩(Scutellaria baicalensis)生长的影响.结果表明,同一施药条件下,接种摩西球囊霉总体上表现出促进黄芩生长的趋势,但菌根效应因杀真菌剂不同而有差异.不同施药条件下,未接种黄芩生长受到抑制,接种株中,喷施苯菌灵,植株地上部K和地下部Fe含量显著降低;喷施苯醚甲环唑,植株全N、地上部K、地下部黄芩苷和Ca含量显著降低;喷施氟硅唑,菌根侵染率、植株全P、黄芩苷、K、地上部Cu、地下部全N、Ca、Zn和Fe含量显著降低.氟硅唑对摩西球囊霉和黄芩生长抑制效果大于苯醚甲环唑和苯菌灵.说明氟硅唑对摩西球囊霉毒性大.因此,为了减轻杀真菌剂对AM真菌的危害,发挥菌根效应,在达到防治病害的基础上应选用对AM真菌毒性小的杀真菌剂.     

营养盐水平对念珠藻胞外有机物产生的影响

以我国湖泊典型固氮蓝藻发状念珠藻(Nostoc flagelliforme)为研究对象,考察了氮、磷营养盐对发状念珠藻生长特性及其胞外有机物产生的影响.采用藻细胞浓度计数法表征发状念珠藻生长特性;分别采用溶解性有机碳(DOC)、三维荧光光谱(EEM)和紫外-可见光谱法,从总量和主要物质方面分析了发状念珠藻胞外有机物的产生规律.结果表明,在不同氮、磷营养水平下,发状念珠藻的4个关键生长时期基本相同,氮是控制发状念珠藻生长的关键营养控制要素;氮营养元素浓度的增高,有利于发状念珠藻产生胞外有机物,其产生量逐渐增大,而磷营养元素浓度的增高对胞外有机物产生量贡献较小,氮营养盐是发状念珠藻产生胞外有机物的关键限制因子;通过EEM谱图分析,发状念珠藻胞外有机物主要以类氨基酸类物质和类富里酸物质为主.以磷为控制营养盐时,类富里酸是主要的胞外有机物之一,以氮为控制营养盐时,类富里酸产生量极低;作为主要的胞外有机物,蛋白质和碳水化合物的产生规律显著不同,其中蛋白质含量显著高于碳水化合物含量.     

城市污水培养好氧颗粒污泥的中试研究

以城市污水为处理对象,在中试SBR反应器中接种厌氧消化污泥,经过210 d运行,培养出了平均粒径在330μm的好氧颗粒污泥.实验表明,经过前3个月较低的进水有机负荷,反应器对污染物的去除效果逐步提高并达到稳定,活性污泥中与脱氮除磷相关的微生物大量富集.运行周期缩短为6 h,污泥的沉降性能和污染物去除特性保持良好,同时污泥平均粒径开始增大.好氧颗粒污泥完全形成以后,SVI值为30 mL.g-1,污泥浓度MLSS达到8.8 g.L-1,MLVSS/MLSS增至82%,氧利用速率OUR达到5.32 mg.(min.L)-1.颗粒外层以杆状菌为主,内层主要是球菌.单个周期内颗粒污泥对COD和总磷的去除率保持在90%,氨氮几乎完全去除,出水中无硝氮和亚硝氮累积,总氮的去除率达到80%,实现了良好的同步硝化反硝化和同步脱氮除磷效果.     

柴油/CNG公交车排放颗粒物粒径分布特征隧道实测研究

对澳洲某公路隧道中段和名义入口段进行连续4d的超细颗粒物实测,通过数据分析发现隧道内柴油公交车和CNG公交车混合排放的颗粒物日平均粒径呈双峰模态分布.采用多元回归法分别计算柴油公交车和CNG公交车颗粒物数浓度粒径谱排放因子,发现柴油车/CNG颗粒物排放分别呈积聚态单峰分布和核模态单峰分布.对隧道内机动车颗粒物排放每30min平均粒径分布进行核模态和积聚模态的对数正态分布曲线拟合分解,90组粒径分布叠加拟合曲线与实测结果的拟合度为0.972～0.998.采用髭须图对柴油车和CNG车颗粒物排放特征做统计分析发现,柴油公交车颗粒物排放呈积聚模态下的对数正态分布,其峰值粒径74.5～86.5nm,该对数正态分布的几何标准差1.88～2.05.CNG公交车呈核模态的对数正态分布,峰值粒径19.9～22.9nm,几何标准差为1.27～1.3.     

粒级、pH和有机质对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸的影响

为进一步揭示汞在松花江沉积物表面的环境行为,通过模拟实验,研究粒级、pH和溶解性有机质(DOM)对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸量的影响.结果表明,不同粒级沉积物的吸附能力差别较大,本实验条件下,沉积物粒级越小,其吸附能力越强.在各种浓度的实验设计组中均有:pH由3.5升高至4.5时,吸附量增加,当pH4.5时,随pH的继续升高吸附量开始降低;沉积物中汞的解吸量随pH的增加呈先下降后上升的趋势变化,各体系的最小值均出现在pH5.柠檬酸对沉积物吸附汞的影响以抑制作用为主,其抑制作用强度与吸附体系中汞浓度有关;柠檬酸对解吸量的影响也比较明显,随着柠檬酸浓度的增加,对沉积物中汞解吸作用的影响表现为促进-抑制-稳定的变化趋势.因此,以上因素对汞在沉积物表面吸附-解吸的影响较大,在进行河流汞污染控制及突发污染事件处理时,有必要充分考虑以上因素的影响.