辐射技术在水处理中的应用及其发展

介绍了水处理辐射技术的分类、处理机理及其特点;概括了辐射技术在水处理中的应用情况;分析了辐射技术在水处理中的发展趋势。     

Insights into the electron transfer mechanisms of permanganate activation by carbon nanotube membrane for enhanced micropollutants degradation

● A CNT filter enabled effective KMnO₄ activation via facilitated electron transfer. ● Ultra-fast degradation of micropollutants were achieved in KMnO₄/CNT system. ● CNT mediated electron transfer process from electron-rich molecules to KMnO₄. ● Electron transfer dominated organic degradation. Numerous reagents have been proposed as electron sacrificers to induce the decomposition of permanganate (KMnO₄) by producing highly reactive Mn species for micropollutants degradation. However, this strategy can lead to low KMnO₄ utilization efficiency due to limitations associated with poor mass transport and high energy consumption. In the present study, we rationally designed a catalytic carbon nanotube (CNT) membrane for KMnO₄ activation toward enhanced degradation of micropollutants. The proposed flow-through system outperformed conventional batch reactor owing to the improved mass transfer via convection. Under optimal conditionals, a > 70% removal (equivalent to an oxidation flux of 2.43 mmol/(h·m²)) of 80 μmol/L sulfamethoxazole (SMX) solution can be achieved at single-pass mode. The experimental analysis and DFT studies verified that CNT could mediate direct electron transfer from organic molecules to KMnO₄, resulting in a high utilization efficiency of KMnO₄. Furthermore, the KMnO₄/CNT system had outstanding reusability and CNT could maintain a long-lasting reactivity, which served as a green strategy for the remediation of micropollutants in a sustainable manner. This study provides new insights into the electron transfer mechanisms and unveils the advantages of effective KMnO₄ utilization in the KMnO₄/CNT system for environmental remediation.     

The relevance of James Lovelock’s research and philosophy to environmental science and academia

James E. Lovelock, famed for his Gaia hypothesis, which views the Earth as a living integrated and interconnected self-regulating system whose equilibrium comes about from complex energy-based interactions and feedback loops, ultimately sustaining life, passed away at the end of July, 2022 at the age of 103. Not only are the adaptive mechanisms of Gaia central to the conversation of environmental homeostasis, they lie at the heart of climate change and global warming. Lovelock is also remembered as the co-inventor of the electron capture detector that eventually allowed for the sensitive detection of chlorofluorocarbons and pesticides. Finally, Lovelock’s free-spirited nature and research independence allow academia to rethink current research’s modus operandi.     

基于应变模态差的海洋平台构件的损伤识别研究

对于具有一定损伤的导管式海洋平台钢管梁来说,实验模态分析得到的位移模态和固有频率难以有效的反应结构损伤的实际状况,特别是对早期的轻微损伤。为了提高损伤识别的效率和效果,根据海洋平台钢管梁架的受力特点,由节点位移模态推到出节点应变模态。然后利用损伤前后的应变模态差作为损伤识别的指标。将这个指标用在海洋平台钢梁构件焊缝和跨中单元的损伤识别上。通过建立钢管梁焊缝损伤的ANSYS模型,进行数据模拟分析,该方法能够在低阶模态条件下,有效的识别早期的轻微损伤。     

裂纹梁损伤识别的一种新型方法

在能量有限元法研究基础上,提出了基于能量密度的结构损伤识别方法。以工程结构基本构件梁为研究对象,以能量密度突变作为损伤识别指标,对损伤结构进行了仿真;在此基础上,对结构损伤中最常见的形式——裂纹进行损伤识别试验。结果表明基于能量密度的损伤识别方法适用于中高频场合,具有对结构微小缺陷敏感、操作简便、精确度高、无需复杂数据处理等优点,有较高的工程应用价值。     

预应力RC梁抗火性能试验研究与有限元分析

为了考察预应力钢绞线张拉控制应力和梁的持荷水平两个因素对无粘结预应力混凝土梁抗火性能的影响,基于 ISO834标准升温曲线,对4根无粘结预应力混凝土梁进行恒载升温试验,同时应用ANSYS有限元软件建立无粘结预应力混 凝土梁有限元模型,进行恒载升温过程的有限元数值模拟。结果表明:有限元计算结果与试验结果符合较好;预应力钢 绞线张拉控制应力越大,预应力损失速度越快,梁变形速率越快,耐火性能越差;梁上作用荷载水平越高,跨中挠度越 大,变形速率越快,耐火极限越小。     

预处理方法对香蒲厌氧发酵联产H2-CH4效能的影响

通过厌氧发酵动力学分析、还原糖及其他代谢产物变化情况,结合香蒲微观结构解析,系统研究酸(HCl)、碱(NaOH)、酶(纤维素酶R-10)3种预处理对水生植物厌氧发酵联产H₂-CH₄的影响. 结果表明:香蒲分别经酸、碱、酶3种预处理后,厌氧发酵联产累积H₂、CH₄产量及含量均显著提高,c(HCl)、c(NaOH)均为1.0mol/L, w(纤维素酶R-10)(以底物计)为10mg/g时,预处理最佳. 其中1.0mol/L NaOH预处理香蒲效果最佳,φ(H₂)(H₂含量)达30.09%,累积产H₂量(以香蒲干质量计)达11.39mL/g;φ(CH₄)(CH₄含量)最高达67.48%,累积产CH₄量(以香蒲干质量计)达41.87mL/g;还原糖利用率达50.87%,sCOD(溶解性化学需氧量)利用率达66.17%. 纤维素酶预处理后香蒲产CH₄能力显著提高,产CH₄阶段φ(CH₄)最高为71.39%,累积产CH₄量达46.32mL/g,还原糖利用率达72.10%. 扫描电镜微观结构分析表明,碱预处理对香蒲纤维素结构破坏程度最大,可有效增加香蒲与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产H₂-CH₄工艺的快速启动和稳定运行.      

依据材料与构件的受弯性能综合评价ECC的控裂性

为了研究国产的工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)和普通聚乙烯醇(Polyvi-nyl Alcohol,PVA)纤维混凝土对结构增韧和控裂的效果,分别采用材料试验和构件试验进行研究。通过四点弯曲试验,发现ECC的峰值荷载和峰值荷载对应的拉应变要远远大于普通混凝土、PVA纤维混凝土,而且ECC起裂以后,裂缝宽度较小,且发展较慢,控制较好;采用不同高度的ECC、PVA纤维混凝土作为钢筋混凝土梁底保护层,发现1/4h ECC对钢筋混凝土增韧的效果最好,且裂缝宽度为0.2mm时,1/4h ECC的承载能力比普通钢筋混凝土提高1.6倍,峰值荷载比普通钢筋混凝土提高约12%;同时发现,在相同荷载作用下,采用ECC作为梁底保护层时,裂缝宽度比钢筋混凝土小,且可以有效地控制裂缝宽度的快速增长,间接提高结构的耐久性。     

薇甘菊浸提液对福寿螺主要器官组织损伤的扫描电镜观察

采用薇甘菊（Mikania micrantha H.B.K.）的乙酸乙酯浸提液对福寿螺（Pomacea canaliculata）进行浸杀,通过扫描电镜观察福寿螺头足部、外套膜及肝脏组织的损伤状况,探讨薇甘菊化感物质对福寿螺器官组织结构的影响。经过薇甘菊质量浓度为100mg·L^-1提取液浸杀2d后,福寿螺主要器官出现了明显的组织损伤。头足部肌肉组织出现明显的杂乱丝条状并有断裂,部分有侵蚀剥落,表现为较大的组织缺损;外套膜有大量的细胞被浸润,呈疏松不整齐的结构;肝脏表面粗糙,凹凸相间的皱褶形成起伏不平的组织,其间有深浅不一的裂痕,并有侵蚀孔状损伤。扫描电镜的观察结果可为探讨薇甘菊浸提液对福寿螺的毒杀机理提供一定的依据。     

基于剪切梁理论的爆破扰动对巷道顶板稳定性影响研究

厚煤层沿底布置巷道顶板维护难度较大,从爆破扰动影响顶板稳定性的角度对此进行了研究.在分析爆破应力波远区破坏效应的基础上,建立了沿底布置巷道顶板的剪切梁模型,依此研究了顶板煤、岩体的水平位移及应力分布规律,最后以某矿地质条件为原型利用Flac3D数值软件进行了模拟研究.研究发现:基于爆破应力波的远区破坏效应,沿底布置巷道的顶板煤层与上覆岩层的相对错动可以用剪切梁理论加以分析.基于此得到了厚煤层巷道顶板中煤层与岩层单调加载过程及循环加载条件下的位移及应力分布,单次爆破对顶板的影响有限,多次扰动的累积效应会对其产生一定程度的损伤.模拟中,随着装药量的增加,沿底布置巷道顶板煤、岩体的水平位移随之增加,且煤体的位移量大于岩体;持续扰动条件下,煤、岩体的水平位移均出现了累加效应,且随着动力扰动作用次数的增加,煤、岩体的相对错动逐渐增大,容易产生顶板离层垮落等动力灾害.研究成果对加强扰动作用下顶板的支护管理具有一定的理论与指导意义.