Influence of particle size on the aggregation behavior of nanoparticles: Role of structural hydration layer

More and more attention has been paid to the aggregation behavior of nanoparticles, but little research has been done on the effect of particle size. Therefore, this study systematically evaluated the aggregation behavior of nano-silica particles with diameter 130–480 nm at different initial particle concentration, pH, ionic strength, and ionic valence of electrolytes. The modified Smoluchowski theory failed to describe the aggregation kinetics for nano-silica particles with diameters less than 190 nm. Besides, ionic strength, cation species and pH all affected fast aggregation rate coefficients of 130 nm nanoparticles. Through incorporating structural hydration force into the modified Smoluchowski theory, it is found that the reason for all the anomalous aggregation behavior was the different structural hydration layer thickness of nanoparticles with various sizes. The thickness decreased with increasing of particle size, and remained basically unchanged for particles larger than 190 nm. Only when the distance at primary minimum was twice the thickness of structural hydration layer, the structural hydration force dominated, leading to the higher stability of nanoparticles. This study clearly clarified the unique aggregation mechanism of nanoparticles with smaller size, which provided reference for predicting transport and fate of nanoparticles and could help facilitate the evaluation of their environment risks.     

预腐蚀条件下不同孔数冷挤压强化7075-T6铝合金板件疲劳寿命退化规律

目的 研究腐蚀环境下单孔和多孔冷挤压强化铝合金板件的疲劳寿命退化规律和损伤机理。方法 针对2种不同孔距的三孔冷挤压强化7075-T6铝合金板件,采用模拟热带海洋大气环境的实验室加速腐蚀谱,开展不同腐蚀时间下的预腐蚀疲劳试验。结果 获得了3倍孔距的三孔挤压强化铝板以及单孔挤压强化铝板的C(t)曲线、疲劳S-N曲线和损伤形貌特征,分析了腐蚀后挤压强化试件的腐蚀机理及挤压强化作用。同时,将不同孔数试件的试验结果进行比较,探明了孔数对挤压强化铝板腐蚀和疲劳性能的影响。结论 腐蚀后挤压强化铝合金板件的疲劳性能发生显著退化,腐蚀损伤主要为剥蚀,疲劳裂纹萌生位置由孔边转移至表面。挤压孔数量对挤压强化铝合金板件的疲劳和腐蚀疲劳性能的影响较小。     

不锈钢板式热沉传热特性的实验与模拟研究

目的 研究流量、胀高及焊点排布方式对不锈钢板式热沉传热特性的影响。方法 搭建实验平台,加工出结构参数不同的板式热沉实验件,同时采用静力隐式算法建立相应的几何模型,通过实验与数值模拟相结合的方法,研究流量、胀高和焊点排布方式的变化对板式热沉热阻的影响规律,并分析热沉流道内部流场状态。结果 首先计算了6个工况下的热阻,发现实际换热量为540 W时,数值模拟与实验结果的最大相对误差不大于25%。然后分析了误差来源,最后得到了热沉全流道速度场与温度场的分布情况。结论 实验与模拟结果有较好的符合程度,证明了数值模拟方法的可靠性。在换热量相同时,板式热沉的热阻随流量与胀高的增大而减小,焊点为菱形排布的热沉传热性能相对更好。板式热沉内部的流场具有周期性,焊点使流体扰动增强,并形成射流和旋涡,起到了强化传热的效果。     

过电位抛光增材制造双极板流道结构及性能研究

目的 研究过电位抛光对不锈钢异形截面微流道内壁成形性及双极板性能的影响。方法 采用电化学实验、扫描电子显微镜（SEM）、粗糙度测试分别对激光粉末床熔融技术成形异形截面微流道进行测试分析,研究抛光时间对微流道内壁表面形貌、典型缺陷、表面粗糙度及双极板耐腐蚀性的影响。结果 在抛光前10 min,微流道内壁的质量得到有效提升,随着抛光时间的延长,其表面粗糙度达到稳定值,同时典型缺陷也由黏粉、半熔金属颗粒等局部缺陷逐渐变化到球化、挂渣、阶梯效应等大范围缺陷,直至出现点蚀现象。抛光时间在5～15 min内,LPBF成形316L不锈钢表面质量提升,随着抛光时间的增加,其耐腐蚀性下降。结论 采用过电位抛光工艺并选择适当的过电位抛光时间,能有效提升微流道内壁成形质量及双极板耐腐蚀性能。     

基于中性盐提取的土壤重金属固液分配与自由态金属离子浓度测定

采用0.01mol·L-1CaCl2、0.002mol·L-1Ca(NO3)2和纯水(UPW)3种常用提取剂对我国南方两种典型农田重金属污染土壤进行提取试验.同时,应用土壤重金属固液分配多表面模型来预测提取液中重金属含量,结合道南膜技术(DMT)测定Ca(NO3)2提取液中自由态金属离子浓度,并与ECOSAT模型计算值进行比较.结果表明,提取剂中Ca2+浓度增加能显著提高土壤重金属溶出率,而提取液pH、溶解态有机碳(DOC)浓度却随溶液Ca2+浓度增加而降低.多表面模型(Multi-Surface Model)对大部分提取液金属浓度有较好的预测效果,部分土样提取液Cu、Pb、Zn浓度的预测效果较差.DMT测定的Ca(NO3)2提取液自由态重金属浓度与模型计算值较为一致,能够较准确地测定土壤溶液自由态重金属离子浓度.     

应用Modified Gompertz模型对城市生活垃圾沼气发酵的拟合研究

尽管Modified Gompertz模型与料菌比和发酵浓度之间没有直接的函数和变量关系,但是料菌比和浓度的变化必然导致Modified Gompertz模型参数的改变,因此可以通过Modified Gompertz模型参数的变化特征对料菌比和发酵浓度是否适宜作出合理的评价.据此本研究将采用中温批量发酵,分别设计单因素...     

渭河干流(宝鸡段)表层沉积物Cu、Zn、Pb污染特征与评价

对渭河干流（宝鸡段）表层沉积物中重金属Cu、Zn、Pb含量进行了调查,用潜在生态危害系数法对其污染水平进行了评价,并与松花江（吉林市段）、淮河（江苏段）、长江（下游）、苏州河、珠江（广州段）5条河流表层沉积物中Cu、Zn、Pb的含量做了对比研究。结果表明,3种重金属元素平均含量均超出相应的土壤背景值,出现了一定程度上的富集;生态危害系数均〈40,属轻微生态危害。重金属含量水平在国内诸河中处于中间位置。     

ERT技术在无机酸污染场地调查中的应用

利用高密度电阻率法对硫酸废液污染的场地进行污染调查,由于硫酸废液侵入土壤,使其介质的溶质浓度发生了改变,导致SO₄2-与地表潜水作用,电传导性提高,被污染土壤含盐量增加,但是电阻率降低与未被硫酸废液侵入的土层形成了一定的电性差异. 通过二维和三维电阻率层析成像(ERT)技术,圈定硫酸废液侵入土壤中的分布范围、侵蚀深度以及扩散羽流等,并对ERT结果进行土工试验异常验证. 结果表明:硫酸废液污染土壤的视电阻率小于6.0 Ω·m,污染区域长度达25.0 m,深度约4.0 m;地表土污染长度为12.0 m,表面宽度约4.0 m,污染土壤的总体积约为222.0 m3.      

低温条件下SBBR中污泥减量的对比研究

在冬季低温(10.6℃)连续好氧-缺氧以及全泥龄的运行条件下,挂膜成熟后序批式生物膜工艺(SBBR)、投加填料SBR工艺和传统活性污泥法(CAS)工艺的污泥产率分别为0.171kgMLSS/kgCODremoved、0.207kgMLSS/kgCODremoved和0.315kgMLSS/kgCODremoved。三个工艺中SBBR工艺污水处理效果最佳,其对COD、NH4+-N的去除效果分别达到63.94%和85.36%。在冬季运行条件下,试验第10天和第25天在两种SBBR工艺中先后有大量轮虫和线虫等后生动物的滋生,导致出水中总磷(TP)的明显释放,后生动物的滋生有助于污泥的沉降性能的改善,在SBBR中后生动物的滋生有助于提高系统的硝化作用。     

硫酸盐废水生物脱硫研究进展

含硫酸盐废水的污染是一个全球性的问题。生物脱硫技术处理该类废水具有投资少、成本低、去除率高,无二次污染等优点,而成为废水处理技术的前沿课题。文章简要介绍了生物脱硫技术的基本原理;描述了废水脱硫微生物种类及其影响因素;重点阐述了国内外硫酸盐废水生物脱硫工艺的沿革和最新进展,并在此基础上,提出了酸酸盐废水生物脱硫技术的发展前景。