金属基体复合材料圆锥壳的材料参数识别及动力学敏感性研究

目的 研究以金属作为基体的碳酚醛复合材料圆锥壳的动力学特性,基于模态实验建立复合材料参数优化识别方法。方法 通过建立金属基体复合材料圆锥壳结构的动力学模型,表征各层材料参数对结构动力学特性的影响。开展典型铝合金-环氧胶-碳酚醛圆锥壳自由模态实验,在模态实验结果基础上,采用数值仿真开展复合材料参数识别,并采用响应面优化法研究获得材料参数的全局最优解。最后,开展结构模态对复合材料参数的敏感性分析。结果 基于拉丁超立方抽样和多项式代理模型,建立了多层复合圆锥壳的高效代理模型。对于[0, 90]S铺层的复合材料圆锥壳结构,前5组模态频率参数对E11最敏感,对v23最不敏感,剪切模量的影响介于拉伸模量及泊松比之间。结论 建立了针对各向同性-正交各向异性材料组合的多层复合圆锥壳结构的动力学模型及参数识别方法,可为结构动力学设计提供参考。     

大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能影响因素分析*

为分析大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能的影响因素,通过 Keiwitt?6(K6)型球面网壳缩尺模型的连续倒塌试验,验证有限元模型的正确性。在此基础上,分析了传力路径和初始缺陷对大跨度单层球面网壳抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明,两个传力路径依次失效后,网壳主要通过压杆机制抵抗连续倒塌,其破坏模式为局部倒塌。有限元分析结果与试验结果吻合较好。传力路径与初始缺陷对网壳抗连续倒塌性能影响显著：传力路径依次失效时,结构的抗连续倒塌性能可以得到充分发挥,传力路径同时失效时,结构的动力响应明显增大;随着初始几何缺陷大小的增加,网壳的抗连续倒塌性能降低;当初始缺陷大小相同时,结构并非均是在第 1 阶屈曲模态下率先发生连续倒塌。建议考虑传力路径的影响,取前 10 阶屈曲模态进行网壳的连续倒塌分析。     

改性菱角壳生物炭吸附水中土霉素性能与机理

以菱角壳为原料,乙酸钾为活化剂,通过活化碳化一步法制备了改性生物炭（MBC）,对其表面形貌、孔径分布、官能团等表面性能进行了表征,并研究了其对水中盐酸土霉素（OTC）的吸附去除行为.相比于热解生物炭（BC）,MBC有更高的比表面积（1147.80m²/g）、更丰富的孔径结构,更多的含氧官能团和更强的亲水性.溶液pH值在3~8时,MBC对OTC保持较高的吸附量（165mg/g）.拟二级动力学模型和Langmuir模型可以很好地描述MBC对OTC的吸附行为.热力学分析显示MBC对OTC的吸附是一个自发吸热过程.除氢键作用、π-π键堆积作用和阳离子-π键作用以外,孔填充是MBC吸附去除OTC的主要作用机理.0.5mol/L氢氧化钠溶液可有效再生吸附饱和的MBC.因此,MBC作为一种吸附剂去除水和废水中的土霉素具有较好的潜能.     

蛋壳及膜对十二烷基苯磺酸钠的吸附研究

以鸡蛋壳为原料,采用化学方法分离鸡蛋壳和壳膜制备2种吸附材料,研究其对十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的吸附性能。分别考察了吸附剂用量、溶液pH、吸附时间和吸附温度等参数对吸附性能的影响,结果表明,在最佳实验条件下,鸡蛋壳的吸附量达8.29 mg/g,壳膜的吸附量达119.9 mg/g,蛋壳和壳膜的吸附过程均符合Freundlich等温吸附模型,并且均为自发、放热过程。另外,研究了蛋壳和壳膜的脱附性能,结果表明NaOH对蛋壳和壳膜的脱附率可达60%以上,说明蛋壳和壳膜在吸附SDBS后具有较好的可再生性。     

磁性龙虾壳吸附去除水中磷的特性

以四氧化三铁修饰的龙虾壳为吸附剂,研究其对水中磷的吸附特性.结果显示：4g/L磁性龙虾壳吸附除磷效率最佳,低浓度的含磷废水（≤20mg/L）的吸附除磷效率达到91.6%以上,磁性龙虾壳吸附除磷适宜的pH值范围广,共存离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和HCO₃^-）对磁性龙虾壳吸附除磷的影响很小,其中HCO₃^-有微弱的抑制效果.Freundlich方程能很好地描述磷在磁性龙虾壳上的吸附行为,吸附过程很好地遵循准二级动力学模型.热力学分析表明磁性龙虾壳对磷的吸附过程是自发的.X射线衍射和傅里叶红外光谱分析进一步表明,磁性龙虾壳吸附除磷的主要机制是配位交换、静电作用和表面沉淀.     

受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

壳聚糖-银/二氧化钛核壳型复合小球的制备及其对布洛芬的降解性能

针对目前污水中布洛芬等典型PPCPs类污染物光催化降解效率低、催化剂回收难度大等难题,以壳聚糖为载体,通过负载银掺杂TiO₂,制备有机核-无机壳结构的CTS-Ag/TiO₂复合小球,开展了光催化降解布洛芬性能研究。结果表明:壳聚糖紧密团聚成核,银掺杂TiO₂分布在壳聚糖表面,共同形成了有机核-无机壳结构。在紫外光作用下,复合小球对布洛芬展现出良好的去除效能,在最佳条件下(CAT投加量为4 g/L,布洛芬初始浓度为1 mg/L,pH值为6),处理60 min后布洛芬去除率达到96.1%,经过5次回收利用,去除率仍可达到85.0%。新型有机核-无机壳复合结构以及壳聚糖中含碳基团和含氮物质在价带上形成的附加带,使CAT复合小球在强化吸附、光催化和稳定性的同时,提高了材料可重复使用性。Ag在TiO₂表面掺杂形成的无机壳包裹在壳聚糖形成的有机核表面,使光生电子更易从TiO₂转移到Ag上并积累,减少电子-空穴对的复合,提高了CAT的光催化效率。活性组分淬灭实验表明,·O₂-和空穴氧化是引起布洛芬降解的主要活性成分。     

“Cu核-Cu2O壳”粒子可见光催化降解酚类废水的研究

以对硝基苯酚溶液为模拟废水,用自制的"Cu核-Cu2O壳"粒子对其进行光催化氧化试验,考察了光照时间、催化剂用量、对硝基苯酚的初始质量浓度、溶液的pH值和光源等对降解过程的影响。结果表明,对硝基苯酚溶液质量浓度为40 mg.L-1,催化剂投加量为2g.L-1,光照120min后降解率达到95%,降解反应符合一级反应动力学。与其他同类光催化剂相比,"Cu核-Cu2O壳"粒子具有较高的光催化活性,而且光催化过程中有氢氧自由基产生,对对硝基苯酚的降解较彻底。     

文蛤谷胱甘肽抗氧化系统对北部湾沉积物中可提取态重金属的响应

为识别海洋双壳类谷胱甘肽抗氧化系统对滨海沉积物重金属可提取态和总量的响应特征差异,分析了北部湾潮间带沉积物中不同形态Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的质量分数,文蛤(Meretrix meretrix)鳃组织中w(GSH)(GSH为还原型谷胱甘肽)、w(GSSG)(GSSG为氧化型谷胱甘肽)、GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)和GST(谷胱甘肽硫转移酶)活性,并计算w(GSH)/w(GSSG)、tGSH(总谷胱甘肽)含量和OSI(氧化逆境指数). 结果表明:w(TE-Pb)(TE-Pb为可提取态Pb,下同)、w(TE-Cr)、w(TE-Cu)、w(TE-Zn)和w(TE-Cd)平均值分别为13.40、1.93、13.19、30.09和0.10mg/kg; w(TE-Cd)占w(T-Cd)(T-Cd为总Cd,下同)的60.2%~98.1%,并且主要为弱酸溶解态和有机物及硫化物结合态;部分采样点w(TE-Pb)和w(TE-Zn)较高,二者占w(T-Pb)和w(T-Zn)的平均值分别为44.6%和56.6%;Cr、Cu分别在全部或大多数采样点以残渣态为主,可提取态含量平均仅占总量的17.9%和36.5%. 重金属的可提取态质量分数与总量的空间分布基本一致(Cr除外). 文蛤鳃中w(GSH)、w(GSSG)分别为4.07~6.06、4.01~6.59mg/g. 抗氧化指标对沉积物中重金属总量和可提取态质量分数均有显著响应的为w(GSSG)与Cd,w(GSH)/w(GSSG)与Cr和Cd,OSI与Cr和Cd. 然而,w(GSH)/w(GSSG)和OSI只对w(T-Zn)有良好响应;GST只与w(TE-Cu)、w(TE-Zn)显著相关. 某些抗氧化指标对重金属总量和可提取态质量分数表现出不同程度的响应,因此,不能单独依据双壳类对重金属总量的生化响应特征来筛选用于沉积物综合毒性评价的生物标志物.      

前驱体溶液pH对核壳型Cr/CeO2催化剂低温选择性催化氧化脱硝性能的影响

采用一步水热法合成了具有核壳结构的铬铈复合氧化物（Cr/CeO₂）,并将其用于选择性催化氧化（SCO）烟气脱硝,考察了前驱体溶液pH对催化剂低温催化活性的影响。实验结果表明,当前驱体溶液pH为2时制得的催化剂（CrCe2）具有较高的低温SCO活性,其在200 ℃下的NO转化率高达59%。XRD,SEM,BET,UV-Vis,TPD等表征结果显示：核壳结构的生成促进了Cr物种的高分散性,同时Cr的掺杂增大了催化剂的比表面积,从而提高了活性位点的总量;在该系列催化剂中,CrCe2催化剂具有最高的表面六价铬和化学吸附氧的占比,因此呈现出最高的低温SCO活性。