复合固体推进剂定应变‒温度循环加速试验方法研究

目的 建立复合固体定应变–温度循环加速试验方法。方法 采用MSC.PATRAN有限元分析软件,仿真计算某型贴壁浇铸固体火箭发动机从零应力温度(68 ℃)固化降温至常温(20 ℃)的极值点von Mises应变最大值,利用自制应变加载装置对复合固体推进剂施加定应变。分析固体火箭发动机长期库房贮存的温度变化规律,在兼顾模拟性和加速性的基础上,设计并开展复合固体推进剂在4组不同应力水平下的温度循环加速试验。选用合适的性能退化模型和加速寿命模型,评估复合固体推进剂的可靠库房贮存寿命。结果 某型固体火箭发动机从零应力温度固化降温至常温的极值点von Mises应变最大值为9.4%,复合固体推进剂4组温度循环加速试验的最高试验温度分别为75、75、60、60 ℃,温差分别为5、10、15 ℃,单个循环时长均为24 h。复合固体推进剂在4组温度循环加速试验条件下的老化性能参数均为最大抗拉强度保留率,且在置信度为0.9时,其退化规律均符合指数型性能老化数学模型。结合失效临界值,计算出置信度0.9时的最低加速寿命分别为59、100、203、342 d。基于修正Coffin-Manson模型,利用多元回归分析方法,计算得到复合固体推进剂在长期库房贮存环境(最高温度298 K,年平均温差15 K)下,置信度0.9时的最低贮存寿命为20 a。结论 在兼顾模拟性和加速性的基础上,建立了复合固体推进剂定应变?温度循环加速试验方法,并利用指数型性能退化模型和修正Coffin-Manson加速寿命模型,快速获得复合固体推进剂的最低库房贮存寿命,为下一步开展固体火箭发动机装药贮存寿命预估奠定基础。     

基于HBPs接枝的PVDF膜亲水改性及抗污染性能

在聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜表面接枝超支化聚合物聚乙烯亚胺（HPEI）,并通过环氧丙醇与氨基的开环反应在PVDF膜表面形成高密度的多羟基结构,实现PVDF膜的亲水改性.实验对膜的表面亲水性、抗粘附性能和抗污染性能进行表征,并采用原子力显微镜（AFM）测量膜与污染物探针之间的粘附力以进一步探究改性膜的抗污染机理.实验结果显示,改性后,PVDF膜的接触角从85°减小至42°,润湿时间从20s缩短至10s,表面亲水性显著提高;在静态吸附实验中,改性膜表面粘附的蛋白质和多糖数量明显减少;在动态污染实验中,改性膜的水通量恢复率（FRR）较高,不可逆通量下降率（IFR）较低,说明其较强的抗污染性能.AFM界面粘附力的测试结果表明污染物探针与改性膜面的粘附力较弱,进一步证实改性膜表面丰富的亲水基团以及超支化结构的位阻效应可以有效改善PVDF膜的抗污染性能.     

Thermodynamic prediction and experimental investigation of short-term dynamic membrane formation in dynamic membrane bioreactors: Effects of sludge properties

In dynamic membrane bioreactors(DMBRs), a dynamic membrane(DM) forms on a support material to act as the separation membrane for solids and liquids. In this study, batch filtration tests were carried out in a DMBR using nylon mesh(25 μm) as support material to filtrate sludge suspensions of variable properties from three different sources to evaluate the effects on the short-term DM formation process(within 240 min). Furthermore, the extended Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek(XDLVO) theory was applied to analyze the sludge adhesion and cohesion behaviors on the mesh surface to predict quantitative parameters of the short-term DM formation process(including initial formation and maturation stage). The filtration results showed that the order of the initial DM formation time(permeate turbidity 1 NTU as an indicator) was as follows: sludge with poor settleability and dewaterability normal sludge sludge with poor flocculability. Moreover, normal sludge(regarding settleability, dewaterability,flocculability, and extracellular polymeric substance) showed a more acceptable DM formation performance(short DM formation time, low permeate turbidity, and high permeate flux) than sludge with poor settleability, dewaterability and flocculability. The influence of sludge properties on the initial DM formation time corroborates the prediction of sludge adhesion behaviors by XDLVO theory. Additionally, the XDLVO calculation results showed that acid–based interaction, energy barrier, and secondary energy minimum were important determinants of the sludge adhesion and cohesion behaviors. Therefore, short-term DM formation process may be enhanced to achieve stable long-term DMBR operation through positive modification of the sludge properties.     

Dynamic membrane bioreactor performance enhancement by powdered activated carbon addition: Evaluation of sludge morphological, aggregative and microbial properties

The effects of powdered activated carbon(PAC) addition on sludge morphological, aggregative and microbial properties in a dynamic membrane bioreactor(DMBR) were investigated to explore the enhancement mechanism of pollutants removal and filtration performance. Sludge properties were analyzed through various analytical measurements. The results showed that the improved sludge aggregation ability and the evolution of microbial communities affected sludge morphology in PAC-DMBR, as evidenced by the formation of large, regularly shaped and strengthened sludge flocs. The modifications of sludge characteristics promoted the formation process and filtration flux of the dynamic membrane(DM) layer. Additionally, PAC addition did not exert very significant influence on the propagation of eukaryotes(protists and metazoans)and microbial metabolic activity. High-throughput pyrosequencing results indicated that adding PAC improved the bacterial diversity in activated sludge, as PAC addition brought about additional microenvironment in the form of biological PAC(BPAC), which promoted the enrichment of Acinetobacter(13.9%), Comamonas(2.9%), Flavobacterium(0.31%) and Pseudomonas(0.62%), all contributing to sludge flocs formation and several(such as Acinetobacter) capable of biodegrading relatively complex organics. Therefore, PAC addition could favorably modify sludge properties from various aspects and thus enhance the DMBR performance.     

镧掺杂TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以工业二氧化钛(TiO_2)、硝酸镧(LaN_3O_9·5H_2O)、三聚氰胺(C_3H_6N_6)为原料制备了La掺杂TiO_2/g-C_3N_4复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等表征方法对光催化剂结构进行分析,表明复合样品中La以La~(3+)形式存在于TiO_2晶体中,并形成TiO_2/g-C_3N_4异质结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有明显提高.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性,镧掺杂量为4%(质量分数)、煅烧温度为520℃、煅烧时间为2 h时,复合样品光催化活性最佳,在12 LED灯下,180 min后对10 mg·L~(-1)亚甲基蓝溶液的去除率达97%.     

“真菌-细菌”复合菌剂的构建及其降解α-蒎烯、乙酸丁酯和邻二甲苯混合废气的性能研究

以α-蒎烯、乙酸丁酯和邻二甲苯3株高效降解菌为菌源(2株真菌和1株细菌),通过对比单菌单底物和多菌多底物降解效果,确定这3株菌之间不存在抑制效应,可用于构建"真菌-细菌"复合菌剂.考察了复合菌剂与活菌液的降解性能及对饥饿期的响应,结果表明复合菌剂和活菌液均能较完全地降解底物,但经历饥饿期后,复合菌剂对底物仍保持100%的降解率,而活菌液对α-蒎烯和邻二甲苯的去除率只有94.6%和62%.该菌剂具有较好的稳定性,常温保存180 d后对各初始浓度为120 mg·L-1的α-蒎烯、乙酸丁酯和邻二甲苯24 h内去除率为48.2%、95.1%和57.3%.将复合菌剂与活性污泥分别接种于生物过滤塔,复合菌剂能明显缩短生物膜形成时间,接种的反应器对底物总去除率维持在90%左右,而活性污泥只有60%.     

高浓度液晶废水处理研究

针对某化工厂液晶中间体生产废水,采用Fenton预处理+水解酸化+好氧+超滤反渗透工艺进行处理,发现Fenton技术具有良好的预处理效果,对COD的去除率在50%左右,且废水可生化性从原水的0.05提高至0.38,经过水解酸化及好氧单元的降解,废水ρ(COD)可降至150~200 mg/L,再通过超滤反渗透膜处理,COD浓度可降至50mg/L以下,达到GB/T 19923—2005《城市污水再生利用—工业用水水质》要求,出水可用作稀释水或厂内冷却用水。膜浓水通过自主研发的强化蒸发装置处理,可实现废水不外排。采用该工艺对厂内实际生产废水进行现场调试运行,处理规模为5 m~3/d,原水初始pH值为2.0~4.5,ρ(COD)为7 000~10 000 mg/L。稳定运行后,生化段出水pH值为7.5~8.0;ρ(COD)为150~200 mg/L,膜处理后ρ(COD)<50 mg/L,证明运行稳定可靠。     

跨膜压差和膜面流速对磁絮凝延缓陶瓷微滤膜通量衰减的影响

为克服陶瓷微滤膜净化微污染水体时产水量不高、通量衰减迅速的难题,采用磁絮凝预处理工艺延缓陶瓷膜的污染。对比了磁絮凝预处理与传统絮凝预处理对陶瓷微滤膜膜污染的影响,结果显示:磁絮凝预处理后陶瓷膜的稳定产水量高于传统絮凝预处理,验证了磁絮凝预处理工艺延缓膜污染的可行性。同时,研究了跨膜压差和膜面流速对2种组合工艺膜通量的影响,结果表明:随着跨膜压差和膜面流速的增加,膜通量均提高但增幅逐渐放缓,其优化运行参数如下:跨膜压差为0.20 MPa,膜面流速为2.0 m/s。     

基于薄膜生物反应技术的环境污水处理方法研究

污水处理系统中使用传统污水处理技术会加入大量化学药品并且需要建立占地广阔的净化池,净化过程使用化学药品会存在一定的残留,针对上述问题,设计出基于薄膜生物反应技术的环境污水的处理方法.设计的方法由两部分组成一部分是膜分离单元一部分是生物处理单元.膜分离单元完成有毒物质以及漂浮物的隔离,通过MBR反应对污水中大分子有机物以及可溶性微生物进行反应消化,最终通过沉淀池的把多余的活性污泥进行沉淀完成污水的处理.为保证设计方法的有效性,按照设计方法模拟使用过程与传统污水处理方法进行对比,得出结论:(1)设计的基于薄膜生物反应技术的环境污水处理方法不需要对水中进行化学药品添加;(2)没有占用过多的净化空间;(3)在净水效果上明显比传统处理方法有效;(4)污水处理量大;(5)性价比较高节约污水处理成本.     

镍铁合金/铁包云母粉复合吸波涂层材料的频散特性

目的探究不同质量分数配比的镍铁合金/铁包云母粉复合吸波涂层材料的频散特性。方法利用扫描电镜(SEM)观察镍铁合金和铁包云母粉的微观形貌,并使用仪器附带的能谱分析仪对样品所选区域的各元素含量进行测量。用矢量网络分析仪研究了不同质量分数下的镍铁合金/石蜡、铁包云母粉/石蜡同轴样品的介电常数与磁导率。用弓形法测试在2~18 GHz频段内镍铁合金和铁包云母粉以不同质量比加入环氧树脂-聚酰胺体系中制备的不同厚度的单层吸波涂层的反射损耗。结果镍铁合金频散特性较好,对电磁波损耗较大,将其作为吸波涂层的填料,减少吸收剂的用量同时降低了涂层的厚度。铁包云母粉的介电常数的实部较低,与自由空间的阻抗匹配较好,拓宽了吸波频带。镍铁合金和铁包云母粉作为填料,以质量分数30%/30%制备厚度1.2 mm的单层吸波涂层,在2~18 GHz其最小反射值达到了-21.8 d B,小于-10 d B的带宽达到10.5 GHz。结论镍铁合金与铁包云母粉以合适质量比复合,制备的吸波涂层材料厚度薄、吸波频带宽。