温度梯度下钛合金热防护结构的导波特性研究

目的 实现可重复使用钛合金热防护结构的导波健康监测。方法 针对钛合金热防护结构,提出热–力–电多物理场耦合导波传播建模仿真分析方法,研究温度梯度下钛合金热防护结构中导波的传播特性,以及在温度梯度和裂纹损伤耦合作用下导波的传播特性。结果 20~500 ℃的温度梯度会导致钛合金结构中导波的群速度降低、幅值衰减降低,裂纹损伤使得钛合金结构中导波的群速度、幅值降低,且损伤越大,影响越明显。裂纹扩展至20 mm时,S0模式群速度降低了1.5%,A0模式群速度降低了2%。结论 此模型可为大范围的温度梯度条件下,钛合金热防护结构上传感器优化布置以及导波监测方法的研究提供指导。     

Mg2Sn对镁合金耐腐蚀性能影响的计算分析与验证

目的 从计算角度分析镁合金中的主要析出相Mg_(2)Sn对ZA系镁合金耐蚀性能的影响,并采用试验测试的方法对其进行验证。方法 利用第一性原理计算方法对Mg_(2)Sn的表面能与功函数进行计算,通过与构建的Mg基体以及Zn、Al掺杂的Mg表面的表面能、功函数进行对比分析,分析Mg_(2)Sn对ZA系镁合金耐蚀性能的影响。为了验证计算结果,制备Mg-5Zn-3Al-0Sn合金以及Mg-5Zn-3Al-3Sn合金,通过电化学实验对2种合金的耐蚀性能进行对比分析,研究Mg_(2)Sn对ZA系镁合金耐蚀性能的影响。结果 计算了Mg基体表面能与功函数,与其他成果计算结果的符合程度较好。对Mg_(2)Sn不同表面的功函数进行计算,通过与Mg、Mg-Zn、Mg-Al表面的计算结果进行对比,发现Mg_(2)Sn的功函数均要更高。XRD测试结果表明,制备的Mg-5Zn-3Al-3Sn合金中有明显的Mg_(2)Sn相。电化学测试结果表明,Mg-5Zn-3Al-0Sn的耐蚀性能要好于Mg-5Zn-3Al-3Sn的耐蚀性能。结论 通过第一性原理计算发现,Mg_(2)Sn的功函数高于Mg基体表面的功函数,说明在合金中易发生微电偶腐蚀,Mg_(2)Sn充当阴极相促进Mg基体的腐蚀。电化学测试结果说明,当合金中存在明显的Mg_(2)Sn相时,合金的耐蚀性能降低,腐蚀电位达到-1.21 V。     

改性环氧有机涂层的电偶腐蚀行为模拟分析

目的 实现二氧化钛-还原氧化石墨烯改性环氧防腐涂层在海洋工程应用下的电偶腐蚀行为分析。方法 以还原氧化石墨烯、二氧化钛为纳米填料,制备改性环氧防腐涂层,并以此涂层为模型,利用有限元计算软件,研究改性环氧涂层存在微观缺陷情况下,涂层抑制金属电偶腐蚀的作用规律。结果 改性环氧涂层可以有效抑制金属电偶腐蚀问题。计算研究了缺陷涂层在不同孔洞宽度和分布状态下,涂层对电偶腐蚀的抑制程度。当缺陷涂层孔洞宽度为500 μm,阴阳面积比为2︰1时,电位差最小为1.05×10^–6 V,可以有效抑制电偶腐蚀。结论 二氧化钛-还原氧化石墨烯的添加,可以填补涂层空隙,阻碍水渗透,有效提高环氧涂层的防腐性能。利用有限元模拟计算可得,涂层破损时会发生局部严重腐蚀,最终造成工程结构的失效。     

新型PEI/PAA复合正渗透膜的制备及性能表征

采用聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)分别作为聚阴阳电解质,间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相单体,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法对聚丙烯腈(PAN)基膜进行改性,探究层层自组装和界面聚合条件对膜性能的影响,并制备新型复合正渗透膜.得出最佳制备条件为:PAA与PEI的沉积时间为10 min,浓度为1 g·L~(-1),pH分别为9和3,支撑盐浓度为1.5 mol·L~(-1),MPD浓度为20 g·L~(-1),水相沉积时间为2 min,TMC浓度为1 g·L~(-1),界面聚合反应时间为60 s,聚电解质层数为2层,在此条件下制得的复合正渗透膜性能优良.以去离子水作为原液,1 mol·L~(-1) NaCl作为汲取液,水通量最高可达26.12 L·m~(-2)·h~(-1),反向盐通量为13.08 g·m~(-2)·h~(-1),与基膜相比,复合膜的亲水性能明显提高,抗污染性能提高,为正渗透膜的制备提供了新的方法和思路.     

上流式生物电化学系统深化处理2-氯硝基苯废水

构建了多组上流式生物电化学反应系统(up-flow bio-electrochemical system,简称UBES),研究了UBES降解2-氯硝基苯(2-CNB)废水的特性,探究了2-CNB在UBES中降解的影响因素和降解途径.实验结果表明:在一定范围内增大外加电压,2-CNB在UBES系统中降解速率与电压值呈正相关,当外加电压超过某一范围时,2-CNB降解速率下降.中性条件下,当2-CNB初始浓度为20 mg·L~(-1),外加电压为1.4 V反应30 h后,2-CNB的降解率达到99.61%;采用HPLC、HPLC/MS、HPLC/MS/MS及IC技术,分析了2-CNB降解24 h的中间产物,结果表明:2-CNB在降解过程中将产生苯胺、2-氯苯酚、苯二酚、2-氯苯胺、2-氯亚硝基苯、2-氯羟基苯胺、正己酸、丁二酸等中间产物,部分Cl元素和N元素分别转化为Cl~-和NO~-_3.2-CNB在UBES系统中降解包含阴极还原、阳极氧化两种降解途径.     

海洋浮游植物胞外多聚物的研究进展

海洋中胞外多聚物（extracellular polymeric substances,EPS）是一类富含碳的黏性物质,由酸性多糖组成,主要由浮游植物产生。EPS主要分为三类:细胞涂层EPS、溶解性EPS和透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles,TEP）。EPS本身呈溶解态,属于溶解有机碳库;但EPS可通过凝结或起泡方式转换形成颗粒态的TEP,属于颗粒有机碳库。EPS能被微生物降解或吸收,直接参与微食物环的碳循环。颗粒态的TEP可聚集生物有机颗粒形成"海洋雪",加快有机碳的沉降。因此EPS成为连接溶解态和颗粒态有机碳的桥梁,有效改变了海洋生态系统中有机碳库的分配,在塑造海洋生态系统结构和功能中具有重要地位。本文从EPS的特点、形成机制、对细胞积聚和海洋碳循环的影响等方面综述了目前EPS的研究进展。     

周期换向电凝聚法处理模拟染料废水的能耗分析

在前期研究获得周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水过程的最佳参数基础上,依据法拉第第一定律,通过考察模拟染料废水过程中溶解的金属数量和精确测量的电子转移数量,确定废水处理过程中的能耗情况。通过研究可知,采用PCEM方式处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水时,反应时间为20min时,铁极板消耗的质量为745.88g/kg(dye),铝极板消耗的质量为239.34g/kg(dye),所消耗的电能是1.558w·h,处理单位质量染料电能消耗为:7144.50w·h/kg(dye)。     

低成本海水淡化集成技术探讨

海水淡化集成技术以低温多效蒸馏海水淡化为核心,联合热电与盐碱化工,形成"热-电-水-盐"四联产模式,实现淡水资源、海水资源以及能源的综合利用,大幅降低生产成本,并取得环保效益、社会效益。为未来向城市供水提供了一条现实可行的方案。     

生物-电协同驱动型同步脱氮除硫工艺性能及功能菌群分析

同步脱氮除硫燃料电池可同时去除氮硫污染物并产生电能,其同步脱氮除硫功能受到生物驱动和电能驱动的双重作用.为探究该新型工艺中生物驱动和电能驱动的贡献,分别构建了电能驱动型、生物驱动型和生物-电驱动型同步脱氮除硫系统,并考察了其基质去除性能、产物类型分布和电能产生情况.结果表明,生物驱动型和生物-电驱动型系统皆具有良好的同步脱氮除硫功能,而电能驱动系统仅具有硫氧化功能.通过衡算不同驱动型系统对基质去除的贡献率以及对产物产生的贡献比,发现在生物-电驱动系统中,电能驱动和生物驱动在硝酸盐还原,硫酸盐和氮气的生成以及电量产生方面皆具有协同效应.并通过高通量测序分别从门和属分类水平对生物驱动系统和生物-电驱动系统阳极室内污泥细菌群落进行分析,相对丰度较高的菌门都是Proteobacteria和Bacteroidetes,而生物驱动系统的优势菌属为Halothiobacillus和Thauera,生物-电驱动系统的优势菌属为Marinilabiaceae和Rhodanobacter.     

用于微电子废水预处理的过滤式阴极电芬顿工艺中试

以钢丝网膜组件为阴极构建了过滤式阴极电芬顿工艺,针对微电子废水再生回用预处理开展中试研究。考察了过滤式阴极电芬顿工艺有机物处理潜能,研究了曝气/不曝气、外加电压、Fe2+投加量等运行参数对污染物去除效果及运行费用的影响,在最优工况下开展了连续流中试,并与传统芬顿工艺进行对比。结果表明:过滤式阴极电芬顿工艺能够稳定产生·OH,具备难降解有机物处理潜能。在HRT=120 min条件下,过滤式阴极电芬顿工艺最佳运行工况为:曝气量0.6 m3/h,外加电压3 V,Fe2+投加量0.3 mmol/L。在该工况下处理微电子废水COD、TOC、H₂O₂去除率分别为(73.6±18.3)%、(51.2±12.7)%和(83.7±13.0)%,单位COD处理费用为1.93 元/g COD,有机物去除效果和运行费用较传统芬顿具有显著优势。