Template-free synthesis of inorganic hollow spheres at water/“water-brother”interfaces as Fenton-like reagents for water treatment

This paper reports a template-free method to synthesize a series of inorganic hollow spheres (IHSs) including Cu-1, Cu-2, Ni-1, Ni-2 based on mineralization reactions at water/“water-brother” interfaces. “Water-brother” was defined as a solvent which is miscible with water, such as ethanol and acetone. The water/“water-brother” interfaces are very different from water/oil interfaces. The “water-brother” solvent will usually form a homogenous phase with water. Interestingly, in our method, these interfaces can be formed, observed and utilized to synthesize hollow spheres. Utilizing the unique porous properties of the spheres, their potential application in water treatment was demonstrated by using Cu-1 IHSs as Fenton-like reagents for adsorption and decomposition of Congo Red from aqueous solution. The final adsorption equilibrium was achieved after 30 min with the maximum adsorption capacity of 86.1 mg/g, and 97.3% removal of the dye in 80 min after adsorption equilibrium. The IHSs can be reused as least 5 times after treatment by NaOH. This method is facile and suitable for large-scale production, and shows great potential for watertreatment.     

Aeration optimization through operation at low dissolved oxygen concentrations: Evaluation of oxygen mass transfer dynamics in different activated sludge systems

In wastewater treatment plants(WWTPs)using the activated sludge process,two methods are widely used to improve aeration efficiency — use of high-efficiency aeration devices and optimizing the aeration control strategy. Aeration efficiency is closely linked to sludge characteristics(such as concentrations of mixed liquor suspended solids(MLSS)and microbial communities)and operating conditions(such as air flow rate and operational dissolved oxygen(DO)concentrations). Moreover,operational DO is closely linked to effluent quality. This study,which is in reference to WWTP discharge class A Chinese standard effluent criteria,determined the growth kinetics parameters of nitrifiers at different DO levels in small-scale tests. Results showed that the activated sludge system could meet effluent criteria when DO was as low as 0.3 mg/L,and that nitrifier communities cultivated under low DO conditions had higher oxygen affinity than those cultivated under high DO conditions,as indicated by the oxygen half-saturation constant and nitrification ability. Based on nitrifier growth kinetics and on the oxygen mass transfer dynamic model(determined using different air flow rate(Q′_(air))and mixed liquor volatile suspended solids(MLVSS)values),theoretical analysis indicated limited potential for energy saving by improving aeration diffuser performance when the activated sludge system had low oxygen consumption; however,operating at low DO and low MLVSS could significantly reduce energy consumption. Finally,a control strategy coupling sludge retention time and MLVSS to minimize the DO level was discussed,which is critical to appropriate setting of the oxygen point and to the operation of low DO treatment technology.     

多维微振动模拟平台理论建模与仿真研究

目的模拟空间飞行器上反作用产生的微振动。方法设计一种多维微振动模拟平台,该模拟平台可产生空间六维微振动加速度谱。首先分析各个驱动腿及负载质心处的速度与加速度间的关系,接着结合牛顿-欧拉方法与拉格朗日方程推导得到多维微振动模拟平台的完整动力模型,最后利用多体系统软件ADAMS与MATLAB/Simulink进行联合仿真,以此联合仿真技术来验证理论模型的准确性。结果理论模型与仿真分析之间的最大误差为2.84%。结论该理论模型准确可靠,可以作为动力学控制的理论基础。     

苯水相光氧化反应形成二次有机气溶胶的实验研究

来源于机动车尾气的苯能溶于大气水滴、云雾等水相中并发生水相光氧化反应,在水分蒸发后,产物保留在颗粒相中形成二次有机气溶胶(SOA)粒子.本文采用雾化器将羟基启动苯水相光氧化反应溶液雾化产生气溶胶粒子,通过扩散干燥管除去水蒸气后产生SOA粒子,采用气溶胶激光飞行时间质谱仪进行在线检测,利用紫外可见吸收光谱仪、红外光谱仪和液相色谱串联质谱仪离线测量SOA的化学组分.实验结果表明,激光解吸附质谱中存在醛类(m/z=29(CHO~+)、57(CHOCO~+))、羧酸(m/z=44(COO~+))和苯环(m/z=39(C_3H~+_3)、65(C_5H~-_5))特征裂解碎片峰.SOA粒子的红外光谱图中存在苯环C—H和C=C双键,以及C=O双键、C—O、O—H和C—O—C键的伸缩振动吸收峰,电喷雾电离质谱中存在m/z高达915的离子峰.这表明醛类、羧酸、酚类、芳香醚类产物和酚类产物发生聚合形成的高分子量化合物是SOA粒子的主要化学组分.这为研究人为源挥发性有机化合物水相反应形成SOA的机理提供了实验依据.     

格网尺度下延安市生态服务价值时空演变格局与分异特征——基于退耕还林工程的实施背景

在退耕还林工程背景下,以退耕还林实施后生态效果较显著的延安市为研究对象,基于解译的三期影像数据,通过土地利用转移矩阵,在2 km×2 km的格网尺度下测算延安市不同土地利用类型的生态服务价值（ESV）,并结合空间探索性数据分析,探讨ESV的不同土地利用类型转移的时间变化特征及空间转移的关联性和异质性。延安市的实证分析显示：（1）1990-2015年间,ESV的增减主要发生在耕地、林地和草地之间,林地和草地ESV合计转入21.29亿元,且转入量主要发生在退耕还林工程实施之后;（2）生态服务功能主要由林地和草地提供,ESV的时间变化经历了先下降后上升的过程,退耕还林工程的实施促进ESV的增长,2001-2015年间增长了5.34%;（3）空间探索性分析显示,ESV在格网尺度下呈现出显著的“南高北低”分布格局,并在空间上表现出正向的集聚性和依存性,ESV的高高集聚和低低集聚效果比较明显,并且高高集聚区与林地、草地的空间分布相吻合,低低集聚区与耕地、城乡建设用地的空间分布相吻合。整体而言,延安市土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林工程在时间上呼应、在空间上匹配,政府主导的退耕还林工程对生态环境恢复与保护起到显著的积极作用。因此,对于不同土地利用类型的生态服务功能,以耕地为主的北部地区应在基本农田保护制度基础上,注重农业生产与生态效益平衡,而林草资源丰富的南部地区则继续发挥生态屏障的调节作用。     

体积溶氧传递系数在好氧颗粒污泥系统中的变化特性初步分析

取成熟的好氧颗粒污泥,在同一测试装置中采用相同的曝气条件进行体积溶氧传递系数(kLa)的测试,当传统活性污泥和成熟好氧颗粒污泥浓度MLSS为2 000、4 000、6 000、8 000 mg·L-1时,其kLa(min-1)值分别为0.586 1±0.009 5、0.586 1±0.027 2、0.555 6±0.016 8、0.533 8±0.026 8和0.645 5±0.027 6、0.632 0±0.075 5、0.618 5±0.062 5、0.640 6±0.055 5,表明颗粒污泥kLa值高于同浓度条件下的絮体污泥,且随浓度增加,絮体污泥氧传递效率下降而颗粒污泥无明显变化.对好氧颗粒污泥进行筛分后,大颗粒和小颗粒在污泥浓度相同、体积相同、表面积相同以及个数相同的情况下二者的kLa值均无明显差别,由此可以推断,这些因素对好氧颗粒污泥kLa的影响可以忽略.研究结果对于污水处理厂节能运行具有一定的参考价值.     

简单放热化学反应体系热安全性研究判据

许多危险化学物质在发生热化学反应的同时通常会放出热量,如果能量不能有效释放就可能引起火灾和爆炸事故,考虑到化学物质对热的响应方式非常复杂,从分析绝热条件下化学物质的热化学反应动力学入手,利用化学物质的物理化学特性参数计算化学反应体系在绝热条件下发生热化学反应的温升速率dT/dt,进而获得有关的动力学因子A,E等。结果表明,尽管在近似绝热条件下化学反应体系的热化学反应与其本身的特性和反应容器有关,但温升速率dT/dt只与物质的物理化学特性参数有关。含氯酸钾的几种简单放热反应体系的ARC实验结果进一步验证了这一结论。因此,同一种化学物质与不同物质构成的多元混合反应体系在相同近似绝热条件下的热化学反应特征参数,可以作为判据用来比较并评价体系的相对安全性,该判据对表征热化学反应的难易程度以及物质的相对安全性起到一定的指导意义。     

三氯乙醛的光降解反应研究

研究了太阳光照下,水溶液中FeC l3-三氯乙醛的光化学反应速率,采用紫外分光光度计定时对含有不同浓度Fe（Ⅲ）的溶液进行实验测定,并根据三氯乙醛标准溶液曲线进行分析。实验结果表明,在波长为480nm的紫外光照射下：室内自然光下含有Fe（Ⅲ）和室外太阳光下不含Fe（Ⅲ）的三氯乙醛溶液中,三氯乙醛的浓度基本保持不变;但在室外太阳光下含有Fe（Ⅲ）的三氯乙醛溶液中,三氯乙醛的浓度随着Fe（Ⅲ）浓度的增加而减小。由此表明,Fe（Ⅲ）是三氯乙醛光化学反应的催化剂,FeC l3-三氯乙醛的光化学反应随着Fe（Ⅲ）浓度的增加而加快。     

地铁换乘车站客流疏运模拟及风险分析（1）-T型车站

地铁系统日常运行时承载着大规模客流,特别是地铁换乘车站,应对的是两条或者更多条线路客流的集聚和换乘,突发大客流容易造成运营安全事故。文章针对地铁客流疏运的宏观疏运组织和微观个体行为的耦合过程。分析提出了换乘车站大客流疏运风险分析的基本要素和步骤,并给出了疏运风险分析方法及需要关注的主要指标。基于智能个体和矢量空间模拟技术,建立了地铁大客流疏运模拟方法。结合某T型地铁换乘车站,对地铁换乘的客流运动过程进行了模拟仿真,分析了空间使用率、乘客滞留情况、空间人员瞬时密度、换乘时间和换乘距离等指标,辨识了客流高风险位置。文章提出的模拟方法和结论可为国内外类似车站制定客流组织方案及通道设计提供参考。     

2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺氧化合成热危险性研究

为研究2-氨基-23,-二甲基丁酰胺氧化合成的热危险性,采用差示扫描量热仪(DSC)测试2-氨基-2,3-二甲基丁腈和2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的热分解情况,采用反应量热仪(RC1)研究反应温度、双氧水滴加速度和氢氧化钠用量对反应的影响。研究结果显示,2-氨基-2,3-二甲基丁腈吸热热分解温度为149.5℃2,-氨基-2,3-二甲基丁酰胺表现为吸热和放热2段分解过程,吸热和放热分解温度分别为234.4℃和456℃。反应放热速率主要为加料控制,但是,存在一定的热累积。热失控体系最高温度(MTSR)低于2-氨基-23,-二甲基丁腈和2-氨基-23,-二甲基丁酰胺的分解温度,高于体系沸腾温度,在热失控的条件下,反应体系容易导致冲料危险;在优惠的工艺条件范围内,提高反应温度,延长滴加时间,可降低反应的MTSR,提高热转化率和反应安全性。