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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2018年44卷3期

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三维电催化氧化处理对硝基苯酚废水
王琳, 金艳, 宋兴福, 于建国
2018, (3) :289-295,315. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170414002
摘要:
为有效降解对硝基苯酚(PNP)废水中有机污染物,自制粒子电极,运用三维电催化氧化反应器,探讨了外加电压、初始pH、粒子电极投加量及曝气量对PNP和化学需氧量(CODCr)去除效果的影响,并初步研究了氧化过程中的活性物质及其降解过程。结果表明:电压5 V,pH=5,粒子电极投加质量浓度200 g/L,曝气量0.5 L/min,反应75 min时,PNP去除率为99.0%,CODCr去除率为90.6%。降解过程近似符合一级动力学方程,主要活性物质为游离氯和·OH,中间产物较少,矿化率较高。
螺旋管强化传热的CFD模拟与优化
刘希祥, 陈剑佩
2018, (3) :296-302. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170703003
摘要:
在长度500 mm的螺旋管中,采用计算流体动力学(CFD)技术对椭圆形螺旋管、圆形螺旋管和旋转角螺旋管的传热性能进行了模拟计算。计算结果表明,旋转角螺旋管具有较好的传热性能。在旋转角螺旋管中有0°、15°、30°、45°、60° 5种不同的旋转角结构,其中以30°旋转角螺旋管的传热性能最好。以30°旋转角螺旋结构为基础,模拟了24°、26°、28°、32°、34°、36°等不同的旋转角螺旋结构,得到32°旋转角螺旋结构为最优,该结构螺旋管的出口温度比椭圆形螺旋管提高了19.50%,比0°旋转角螺旋管提高了11.68%。同时通过对椭圆形螺旋结构、圆形螺旋结构和32°旋转角螺旋结构进行压力和速度模拟,计算结果显示32°旋转角螺旋结构有更佳的压力分布和速度分布。
PNP-Cr复合配体用于乙烯选择性三聚/四聚的研究
李博民, 刘柏平, 刘振
2018, (3) :303-307. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170414003
摘要:
采用PNP (双膦胺配体)/Cr (acac)3(乙酰丙酮铬)/MAO (甲基铝氧烷)催化剂体系进行乙烯选择性三聚/四聚的研究。向该体系内加入含有杂原子的小分子作为第二配体形成复合配体体系,可以改变催化剂性能。通过筛选发现,三苯基膦(PPh3)为第二配体可以提高1-己烯和1-辛烯的总选择性(从88.5%上升至91.8%),并可减少聚乙烯的含量。考察三苯基膦用量发现,当三苯基膦与Cr的物质的量之比为1:1时,催化剂总选择性最好。
铁蛋白系统纳米粒子的构建及其相互作用
沈阳, 边成原, 詹家荣, 曹旭妮
2018, (3) :308-315. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20070419002
摘要:
以铁蛋白(FTH1)为基础,围绕系统纳米粒子的肿瘤靶向性、高载性和纳米粒子间的靶向性识别等关键点,构建了具有"靶向/聚集"特性的系统纳米粒子,并对其关键特性进行了详细研究。实验结果表明, "靶向纳米粒子" RGD/HSA-FTH1-biotin不仅具备靶向整合素αvβ3的特性,还能够高载生物素(Biotin)分子(纳米粒子与载有的生物素的物质的量之比为40);同时"聚集纳米粒子"mSA-FTH1/FTH1能特异性识别生物素并与之结合。这些研究显示了"靶向/聚集"纳米粒子的成功构建为该系统纳米粒子策略在微小肿瘤的诊断治疗方面的应用打下了重要基础。
多巴胺端基聚磺基甜菜碱的表面改性及其表面抗蛋白吸附性能
龚伟, 牛亚鹏, 韩霞, 刘洪来
2018, (3) :316-322. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20070711002
摘要:
将具有黏附性的多巴胺基团和具有亲水抗污性的聚甲基丙烯酸磺基甜菜碱(PSBMA)结合,利用原子转移自由基聚合方法合成了多巴胺(DOPA)端基修饰的两性离子聚合物DOPA-PSBMA,并且通过简便的聚合物溶液浸涂方式对硅片进行表面改性。研究发现,DOPA-PSBMA具有温度响应性,其高临界溶解温度(UCST)为22~35℃;该聚合物可通过溶液自组装有效黏附于硅片表面,且在37℃和4℃时,改性硅片均具有良好的抗蛋白吸附性能,说明温度对DOPA-PSBMA改性表面的抗蛋白吸附性能基本无影响。
泡沫铜负载氧化铜/钴锰氢氧化物复合纳米线阵列的制备及其电化学性能
贾聪圃, 周罗肖, 何颖, 汪谌, 程起林
2018, (3) :323-330. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170719002
摘要:
以泡沫铜为基体,采用简单的热氧化和恒压电沉积两步法在基体表面生长分级结构的氧化铜(CuxO)/钴锰层状双金属氢氧化物(Co-Mn LDH)复合纳米线阵列。对制得的复合材料的结构及形貌进行了表征,并研究了其电化学性能。结果表明:在泡沫铜基体上生长了长度约为5~10 μm,直径约为50 nm的纳米线阵列。复合纳米线阵列作为超级电容器电极材料在1 A/g的电流密度下,其比电容达305.0 F/g;当电流密度增大至10 A/g时,比电容保持率仍达到70.7%。在1 A/g的电流密度下,复合电极材料经2 000次充放电循环后,仍有80.4%的比电容保持率。
丁腈橡胶/硫酸铁配位交联复合材料的制备与表征
尚鹏, 邵成立, 毛亚鹏, 李秋影, 吴驰飞
2018, (3) :331-339. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170625001
摘要:
采用溶液球磨法制备了丁腈橡胶(NBR)/硫酸铁(Fe2(SO43)复合材料,Fe2(SO43颗粒的平均粒径由10.23 μm降低到1.13 μm,粒径大小分布变窄。电子顺磁共振谱(ESR)以及X射线光电子能谱分析(XPS)证明了丁腈橡胶中的-CN与Fe2(SO43中的Fe3+发生了配位反应。随着Fe2(SO43添加量的增加,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)与交联密度逐渐增加。当Fe2(SO43添加量为15 phr (每100份基体中的填料份数)时,NBR/Fe2(SO43复合材料综合力学性能最好,复合材料的拉伸强度比纯NBR的拉伸强度提高了约12.8倍。采用溶液球磨法制备出的NBR/Fe2(SO43复合材料的交联密度、拉伸强度、硬度、回弹性、伸张疲劳系数以及耐老化性能均高于干法制备的NBR/Fe2(SO43复合材料的相应值。
双(水杨醛亚胺)镍配合物催化乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚
居卫, 于栋萍, 徐晨斐, 韩亦钦, 高宜健, 李冬亚, 张丹枫
2018, (3) :340-347. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170331002
摘要:
研究了3个在苯胺基邻位含有不同位阻效应的双(水杨醛亚胺)镍配合物C1~C3的合成及其结构的分析与表征。在助催化剂甲基铝氧烷(MAO)作用下,以C3为主催化剂,考察了Al与Ni物质的量之比(nAl/nNi)、催化剂用量、反应温度、压力、甲基丙烯酸甲酯(MMA)浓度、时间等对乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚的影响,得到最佳聚合条件为:nAl/nNi为150,温度25℃,压力2 MPa,反应时间2 h。在此条件下评价了C1C2C3催化剂结构对聚合反应的影响,发现在苯胺基邻位的取代基位阻较小时,催化活性较好,但所得聚合物分子量较低,并对共聚物结构进行了1H-NMR、13C-NMR、FT-IR等分析和表征。
硅-丙乳液/天然乳胶共混膜的制备与性能
史馨兰, 张坤涛, 田晓慧, 孙金煜, 元以中
2018, (3) :348-355. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170508001
摘要:
在丙烯酸丁酯(BA)/苯乙烯(ST)体系中引入硅氧烷3-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷(C1757),通过乳液聚合法合成了可交联型共聚硅-丙乳液(PBSC),并采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对其结构进行表征。利用共混法制备了天然乳胶(NR)/PBSC复合膜,并通过扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)及差示扫描量热仪(DSC)等仪器对其性能进行测试。结果表明:随着PBSC的加入,改性NR膜表面及内部孔洞数量减少。当w(C1757)=12%和PBSC添加量(质量分数)为12%时,NR/PBSC拉伸强度由14.4 MPa提高到23.3 MPa,热降解特征温度T0TpTf分别提升了12.9、3.7、11.5℃。同时改性乳胶膜耐溶剂性能及耐水性能均得到改善,蛋白质溢出量明显降低(低于110 μg/g)。
TiO2/TiSi2复合材料的制备及其可见光光催化性能
刘胜优, 杨晓华, 杨化桂
2018, (3) :356-361. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170407003
摘要:
分别以TiSi2和HCl为钛源和形貌控制剂,采用一步水热法合成了海胆状TiO2/TiSi2纳米复合材料。TiO2/TiSi2是由TiSi2基体与生长在TiSi2表面的海胆状金红石型TiO2组成,其中,金红石型TiO2由大量尺寸均匀、表面光洁、沿[001]晶向生长的纳米棒组成。随着盐酸浓度的增加,TiO2纳米棒会由棒状转变为锥状。性能测试发现,相比于纯相的金红石型TiO2,TiO2/TiSi2复合材料在可见光区域具备较好的光吸收性能和较高的光催化降解甲基橙效率。
非离子型聚合物改性碳纳米管及其复合材料
刘款, 刘礼, 王幸宜
2018, (3) :362-368,447. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170424001
摘要:
以聚乙二醇二缩水甘油醚(PEE)与二胺单体4,4'-二氨基-3,3'-二叔丁基-二苯甲烷(MBTBA)为原料,在乙醇溶液中发生亲核加成/开环反应制备一种聚乙二醇类的非离子型聚合物(PM)。采用FT-IR、SEM、UV-vis手段分析表明,PM与碳纳米管(CNT)表面相互作用形成C—O—N键、C—O—C键包裹在CNT表面;在二甲基乙酰胺(DMAc)、N-N-二甲基二甲酰胺(DMF)、甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)及水等溶剂中,CNT-PM呈现高度分散状态达数月。采用共混方法制备CNT-PM与环氧树脂EP-51复合材料,当CNT-PM的添加质量分数为0.7%时,复合材料的冲击性能由纯树脂的(21.7±1.1) kJ/m2提高到(73.5±2.1) kJ/m2,玻璃化转变温度(Tg)从163.8℃提高到180.3℃。
硅氧烷寡聚物与若干苯酚乙酸酯复合物的结构和光谱性质
张海琪, 滕启文, 吴师
2018, (3) :369-374. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170814002
摘要:
为了模拟客体分子与气相色谱固定相间的弱相互作用,研究了不同聚合度的硅氧烷寡聚物的性质,并以聚合度为3的硅氧烷寡聚物为主体,以多氯苯酚乙酸酯、三溴苯酚乙酸酯及三甲基苯酚乙酸酯为客体,主体与客体以1:1的物质的量之比形成6个复合物。采用密度泛函理论(DFT)计算了若干主体和复合物的性质。结果表明,复合物的结合能越大,主体与客体的相互作用越强,客体在气相色谱中的保留时间越长。复合物中Si—O链末端甲基上C原子的化学位移与主体中同一个C原子化学位移相比向高场移动,复合物中的苯环与主体中同一苯环相比芳香性增强,主要是由于Si—O链上O原子的存在导致附近苯环上的电子云密度增大。量化计算的复合物结合能和能隙与实验测定的保留时间具有很强的相关性,表明量化参数可以有效运用于气相色谱中客体保留情况的描述和预测,同时也可对复合物的光谱性质进行理论描述。
烟草高温热解成分的吸附与再释放
夏倩, 沈凯, 张震东, 詹望成, 郭杨龙, 周国俊
2018, (3) :375-381. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170627001
摘要:
研究不同固体材料对烟丝热解所释放烟气的吸附性能,以及在低温加热条件下再释放烟气组分的性能,确定对烟丝热解烟气的最佳吸附方式及再释放条件,为加热不燃烧卷烟的开发提供研究基础。结果表明,Al2O3、ZSM-5和MCM-41分子筛这3种典型的固体材料对烟丝热解烟气的吸附性能与其比表面积和表面性质有关,其中Al2O3吸附烟丝热解烟气后,在加热过程中释放出的香味成分相对含量最高,而有害物质的相对含量最少,表现出最佳的性能。另外,烟丝热解气氛也影响固体材料的吸附和再释放烟气组分的性能。与含氧的热解气氛相比,N2为较佳的烟丝热解气氛,Al2O3上释放出的香味成分相对含量较高。在此基础上,通过固体材料分层吸附,可进一步显著提高加热过程中释放出的香味成分的相对含量,同时减少有害物质的相对含量。
箱体实验验证Johnson&Ettinger蒸气入侵模型
芦伟, 李忠元, 杨洁, 刘勇弟, 李辉
2018, (3) :382-389. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20070626001
摘要:
Johnson&Ettinger (J&E)模型是应用广泛的蒸气入侵评估模型,为了验证其对氯代烃类污染物土壤蒸气浓度计算的准确性,构建了箱体模型,模拟1,1,1-三氯乙烷(1,1,1-TCA)蒸气入侵过程,用物理实验方法验证J&E模型评估的准确性及影响因素。结果表明,1,1,1-TCA蒸气迁移速率受土壤孔隙率影响最大,初始源浓度次之,污染源深度影响最小。污染源深度从10 cm加深至30 cm时,3种土壤的衰减因子(FV)分别降低15%、21%和26%;土壤孔隙率从54.5%增大至61.3%时,3种土壤的FV分别降低22%、27%和34%。对比分析J&E模型预测和实验结果发现,A'、B'、C'3种土壤的固气分配系数(αsg)相对偏差平均值分别为13.3%、10.6%和8.8%,迁移扩散系数β相对偏差范围在0.5%~24.2%。J&E模型更适用于污染源较浅、土壤孔隙率较大的污染场地。当污染源较深时,J&E模型的预测结果偏差较大。
基于序列低秩嵌入算法的故障检测
张明善, 杨健, 侍洪波
2018, (3) :390-396,462. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170410002
摘要:
复杂化工过程采集到的数据往往夹杂着过程噪声,如何去除冗余数据、充分提取数据的有效信息是研究重点。提出了一种融合序列相关与低秩表征(LRR)的信息提取算法——序列低秩嵌入(SLRE)。通过LRR对训练样本进行低秩分解,剔除噪声点,去除数据中的冗余信息,增强了算法的鲁棒性。为了保持数据的全局-局部特征,通过计算样本间相关系数构造加权矩阵,并利用嵌入算法实现数据降维。建立T2和SPE统计量,使用核密度估计(KDE)方法估计控制限。通过数值仿真实例和田纳西-伊斯曼(TE)过程验证了本文方法的有效性。
归并奇异值分解:一种快速更新隐含语义索引的方法
黄明, 林家骏
2018, (3) :397-403. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170711001
摘要:
隐含语义索引(LSI)是一种解决信息检索中二义性问题和大规模文档分类的文档索引方法。为了提高LSI效率,应对大数据场景下文档量爆发式增长的问题,提出了一种通过归并奇异值分解来实现LSI快速更新的方法。该方法利用p-边宽单边对角矩阵和箭头矩阵分解技术来加快中间矩阵的奇异值分解过程,并通过将新增文档矩阵的薄奇异值分解(PSVD)归并进主文档矩阵的PSVD以避免重复计算,加快LSI更新速度。通过数学证明论证了该方法的有效性,并讨论了该算法扩展到词条更新场景中的情形。在多个测试数据集上的实验验证了该方法可以在保证检索准确率的前提下有效提高LSI的更新效率。
基于突发传输的平均速率优化算法
刘蕊, 吴耀军
2018, (3) :404-408. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170305001
摘要:
随着互联网和移动通信的快速发展,对数据传输速率的要求也越来越高。本文针对总功率有限的慢衰落系统,在短期功率约束和长期功率约束下,提出了实现最大平均速率的优化方案。在短期功率约束下,通过研究信道增益进而得出突发传输下的最优量化方案;在长期功率约束下,提出了基于注水算法的改进功率分配算法,进而实现最大速率。理论分析及仿真结果显示,本文算法对改善传输速率有较好的表现。
一种基于离散Tchebichef正交多项式和傅里叶梅林矩的局部多特征图像检索算法
陶轩, 朱宏擎
2018, (3) :409-417. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170410003
摘要:
提出了一种基于离散Tchebichef正交多项式和傅里叶梅林矩的局部多特征图像检索算法。通过对图像进行正交变换和多分辨率重排序,在变换域中提取出纹理、颜色和形状特征,生成具有较强区分能力的图像特征。由于傅里叶梅林矩具有旋转不变性,因此在处理发生旋转变换和平移变换的图像时,检索效果较好。最后,对提出的算法用多个数据集进行了检索实验,并对实验结果进行了比较和分析。
基于狄利克雷分布和参数分析的高斯混合模型图像分割算法
赖嘉伟, 朱宏擎
2018, (3) :418-424. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170702002
摘要:
传统的高斯混合模型对于含有噪声的图像不能进行有效的分割。针对有噪声图像的分割问题,提出了一种基于狄利克雷分布和参数分析的高斯混合模型图像分割算法。首先采用高斯函数对像素计算先验概率值,然后采用狄利克雷分布和定律关联像素间的邻域信息,并利用梯度下降法优化参数。实验结果表明,本文算法对无噪声和有噪声图像的分割结果比传统方法更有效,误分率更低。
一种基于扩展模式集的中国人名识别方法
栾伟锋, 张欢欢
2018, (3) :425-430. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170509001
摘要:
由于中国人名形式复杂多样,且存在简称、别名等不规范形式,针对传统的中国人名识别方法对诸如人名简称或别名这类非完整形式中国人名识别尚不完善的问题,提出了一种基于扩展模式集的中国人名识别方法,通过扩展人名识别模式集,提高对于非完整形式的中国人名的识别效果。实验结果表明,该方法取得了较好的正确率和召回率,尤其对于非完整形式的中文人名识别取得了一定效果,促进了人名识别工作的完整性。
汽车碰撞试验弹射过程的力学建模与运动分析
王家顺, 李正美, 安琦
2018, (3) :431-438. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170524001
摘要:
基于弹性绳弹射加速的汽车碰撞试验台,分析了弹射过程中弹性绳的变形和滑车的运动,建立了相关的力学模型,并提出一种数值离散方法求解该模型。结合一个具体的算例,研究了初始弹射距离、滑车质量、弹性绳数量以及弹性绳弹性系数对滑车运动的影响,结果表明:弹射过程中,滑车所受合力随初始弹射距离、弹性绳数量、弹性绳弹性系数的增加而增大,滑车质量对合力的影响较小;滑车的初始加速度随初始弹射距离、弹性绳数量、弹性绳弹性系数的增加而增大,随滑车质量的增大而减小;初始弹射距离越大,滑车质量越小,弹性绳数量越多,弹性绳弹性系数越大,滑车的速度、位移变化越快。
炉鼻子内保护气流场分析与增湿气导入方式的改进
刘琪麟, 唐成龙, 赖焕新
2018, (3) :439-447. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170525003
摘要:
在热镀锌过程中,锌蒸气在炉鼻子内氧化形成的锌灰容易黏附在带钢表面,影响镀层的表面质量。同时由于炉鼻子上下端分别连接退火炉与锌锅,因此锌灰也可回流到退火炉中,影响上游的工艺过程并且造成镀锌原材料的浪费。本文针对炉鼻子内的锌灰问题,结合某钢铁企业的热镀锌体外循环装置的改造过程,采用计算流体力学方法进行模拟分析,得出了在不同体外抽气流量下,炉鼻子顶部的回流量、内部流场的回流区域以及使得顶部无回流时体外循环所必须的抽气流量。为了实现增湿气与锌液面接触的目的,对原有增湿气导入方式提出了一种改进方案,并采用数值计算对比验证了这一改进方案的效果。本文的模拟结果为炉鼻子体外循环装置改造的顺利完成提供了技术支持。
基于耦合腔系统的相互作用自由的全光开关
刘甜甜, 林功伟, 郝亚明, 周凤雪, 龚尚庆, 钮月萍
2018, (3) :448-453. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170417001
摘要:
利用量子干涉效应,在耦合腔系统中提出了一个相互作用自由的全光开关方案。在该方案中,两个腔通过光子隧穿效应耦合起来。当一个控制场与第二个腔中的原子相互作用时,信号光直接被第一个腔反射回去,因此信号光与控制光在原子-腔系统中没有发生直接耦合作用。本文方案即使在原子和腔之间不满足强耦合条件时也可以很好工作,从而放宽了实验条件下实现光开关的腔强耦合条件。
羟胺促进柠檬酸-Fe2+活化过碳酸钠降解三氯乙烯
臧学轲
2018, (3) :454-462. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170925001
摘要:
研究了柠檬酸(CA)螯合Fe2+活化过碳酸盐体系中投加盐酸羟胺(HAH)对三氯乙烯(TCE)的去除效果。结果发现,HAH能有效将Fe3+还原为Fe2+,强化TCE的去除效果。当TCE初始浓度为0.15 mmol/L时,nSPCnFe2+nTCE=5:3:1时,在CA浓度为0.5 mmol/L条件下,HAH最佳投加浓度为1.5 mmol/L,此时TCE去除率为99.6%。·OH对TCE降解的贡献度为79.2%,O2-·的贡献度为21.9%。HAH可减轻HCO3-对TCE降解的抑制效应,中间产物为甲酸、NO2-和NO3-。HAH利于SPC/Fe2+/CA体系降解TCE,该结果可为实际TCE污染地下水修复提供技术支撑。