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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2018年44卷5期

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水激冷对粉煤气化过程气体组成的影响
张强, 代正华, 黄波, 王亦飞, 刘海峰, 龚欣
2018, (5) :625-630. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170902002
摘要:
激冷室下降管内热质传递过程强烈,水蒸气含量较高,下降管内变换反应对激冷室出口合成气组成有一定的影响。基于激冷室的数值模拟研究,建立了涉及气化室、激冷室的粉煤气化炉数学模型,利用所建气化模型研究了激冷水流量及温度对激冷室出口合成气组成的影响。结果表明,下降管内蒸发的激冷水质量占入口激冷水总质量的4.4%;气化室出口合成气经激冷室后CO体积分数降低12.5%、H2体积分数增加5.8%,有效气体积分数降低6.7%,激冷室出口合成气组成计算结果与工业数据吻合较好;激冷水流量与温度对激冷室出口合成气组成影响差别较小。
石油焦燃烧过程中影响多环芳烃生成的因素分析
刘定超, 金伟, 惠希东, 袁晓鹰, 张德祥
2018, (5) :631-637. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170713001
摘要:
利用管式炉层燃方式研究了燃烧温度、气氛等不同条件对高硫石油焦燃烧过程中多环芳烃(PAHs)生成及其分布的影响,探讨了石油焦特性对生成PAHs种类的影响。研究结果表明,石油焦在空气中燃烧PAHs的生成总量随着实验温度(600~900℃)的升高先增加后降低,在700℃时达到最大值。石油焦在氮气中热解时,PAHs生成规律也是随温度升高先增加后降低,在800℃时达到最大释放值。不同反应温度和气氛下释放的PAHs均以低环芳烃为主。相同燃烧条件下,随着石油焦挥发分质量分数的增加,PAHs生成量总体呈现增加趋势;石油焦中硫元素质量分数的增加会使PAHs生成量减少;随着石油焦中碳元素质量分数的增加,PAHs生成量呈现先降低再增加的变化趋势。
开路电压工况下燃料电池膜电极耐久性研究
黄豪, 杨座国, 王亚蒙, 胡鸣若, 倪蕾蕾, 曾乐才, 季文姣
2018, (5) :638-643. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170917001
摘要:
采用开路电压(OCV)工况研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的耐久性,在OCV工况运行过程中,定期地通过极化曲线、电化学交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、短路电阻测试等在线测试方法对膜电极性能进行分析。当OCV工况运行结束后,采用扫描电镜(SEM)、离子色谱对质子交换膜(PEM)厚度和阴、阳极废水进行分析。结果表明,在OCV工况下运行115 h后,PEMFC的开路电压由1.013 V下降到0.794 V,最大功率密度由538.8 mW/cm2下降到196 mW/cm2;在线电化学测试结果表明,欧姆电阻先减小后增大,氢气渗透通量逐渐增大,短路电阻逐渐减小;离子色谱测试结果表明,阴极和阳极废水中都存在氟离子;SEM表征发现,PEM厚度减小;在OCV工况下,PEM发生了衰减,从而导致PEMFC开路电压下降和性能衰减。研究结果表明PEM是影响膜电极耐久性的重要因素。
氧化石墨烯的制备及其负载纳滤膜性能
曾行, 杨座国
2018, (5) :644-649. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20171108001
摘要:
纳滤膜在污水处理和海水淡化等方面具有独特的优势,因而一直是膜研究领域的热点。氧化石墨烯(GO)因自身特殊的分子层结构及表面电荷性质,可应用于复合纳滤膜的制备中。采用改进Hummers法制备得到氧化程度较高的GO,再通过压力辅助自组装法制得氧化石墨烯-聚偏氟乙烯(GO-PVDF)复合纳滤膜。通过对NaCl和Na2SO4进行脱除测试,研究负载量、盐溶液质量浓度等因素对GO-PVDF复合纳滤膜截留率和渗透通量的影响。实验结果表明,增大GO负载量有助于获得较好的脱盐效果。在相同条件下,GO-PVDF复合纳滤膜对Na2SO4的截留率高于对NaCl的截留率,且对低浓度盐溶液的脱除率更高。纳滤膜长周期稳定性测试表明,GO-PVDF复合纳滤膜的渗透通量和截留率基本保持稳定,经过12 h后其对NaCl和Na2SO4的截留率分别可达58.9%和76.6%。
海洋灰绿曲霉AgveA基因响应盐度胁迫的功能分析
李佳欣, 刘绍梅, 任燕娜, 周祥山, 蔡孟浩, 张元兴
2018, (5) :650-660. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170809003
摘要:
通过染色体步移方法克隆了基因AgveA、AgfphA、AglreAAglreB的上下游侧翼序列,并通过逆转录确定了各个基因的内含子序列。通过实时荧光定量PCR发现,基因AgveA转录受盐度胁迫的作用下调较明显,而AgfphA、AglreAAglreB上调较明显。通过构建打靶质粒以敲除AgveA,最终成功构建了基因缺失株ΔAgveA,并从菌丝形态、菌落形态、菌丝生长速率和细胞发育表型4个方面进行了基因功能分析。结果表明,菌株ΔAgveA的菌丝形态并未产生明显变化,而菌落的边缘存在残缺,菌丝生长速率在生长后期加快;细胞发育模式产生明显改变,AgveA基因的缺失导致海洋灰绿曲霉在高盐度胁迫条件下子囊果的合成完全受阻,而在低盐度胁迫条件下产生分生孢子的同时也形成了极少量的子囊果。
嗜碱杆菌甘露聚糖酶环境适应性及其对瓜尔胶的降解作用
王丽仙, 李良川, 刘彝, 杨世忠, 刘金峰
2018, (5) :661-669. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170926001
摘要:
针对油田压裂生产中普遍使用的瓜尔胶,采用凝胶渗透色谱、电喷雾质谱等方法,结合黏度、还原糖等分析,研究了甘露聚糖酶Man-14在不同温度和pH条件下的适应性及降解特性。结果显示,在温度55~70℃、pH 7.0~9.5范围内,0.49 U的Man-14能够在20 min内将瓜尔胶溶液黏度从400 mPa·s降至5 mPa·s以下;与常用氧化剂过硫酸铵(APS)相比,Man-14降解产物分子量更小,残渣量更少,降解速率更快。
伯胺对烯二炔化合物的Michael加成反应
张梦思, 李保君, 李竞, 胡爱国
2018, (5) :670-674,706. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20171113003
摘要:
烯二炔类小分子可在常温下发生Bergman环化反应而产生双自由基中间体,并表现出强烈的细胞毒性,成为抗肿瘤抗生素的重要选择。选取一种含有长链烷基的烯二炔作为模型化合物,研究了含有马来酰亚胺基团的烯二炔小分子的Michael加成反应。结果表明,在极性溶剂中,伯胺选择进攻烯二炔的叁键部分形成了无Bergman反应活性的1,6-单加成产物,而在低极性溶剂中或者伯胺上有大体积取代基的情况下,Michael加成反应被极大地抑制。水相体系中的实验证明,中性有利于促进Michael加成反应,在弱酸性条件下,烯二炔不被伯胺进攻,保留了Bergman环化反应活性。研究结果将有助于指导烯二炔类抗生素的分子设计并构建具有临床应用价值的载药系统。
SiO2-PDMAEMA稳定的Pickering乳液及其响应性能
邱玉峰, 曹琛, 陈晓露, 韩霞, 刘洪来
2018, (5) :675-680. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20171009001
摘要:
利用具有温度和pH响应性的聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)对二氧化硅颗粒进行表面改性,获得了具有响应性的颗粒乳化剂SiO2-PDMAEMA,这种乳化剂可以增加正己烷-水双相体系的稳定性,使之形成具有温度和pH响应性的乳液。研究表明,乳液体系具有显著的pH敏感性:在酸性条件下,乳液破乳;通过调控水相pH可实现乳液破乳-乳化的循环。虽然SiO2-PDMAEMA颗粒在水中表现出明显的低临界溶解温度(51℃),但温度对Pickering乳液稳定性的影响并不显著,升高温度,有利于乳液的稳定。
纳米SiO2及磁性γ-Fe2O3@SiO2对Hg2+的吸附及去除
殷红霞, 郇伟伟, 徐志珍, 李娜, 杨宇翔
2018, (5) :681-690. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20171012001
摘要:
首先用微乳法合成了纳米SiO2和纳米γ-Fe2O3,然后利用传统的St ber方法合成出核壳结构的γ-Fe2O3@SiO2,并利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征。采用双硫腙光度法在551 nm处,测定了Hg2+在纳米SiO2、纳米γ-Fe2O3γ-Fe2O3@SiO2表面的吸附等温线,发现三者的吸附等温线类型依次为Ⅱ、Ⅲ和Ⅰ型,等温线类型与纳米材料的分散性、表面硅羟基、离子空位以及磁性有关。利用双吸附等温线法、准一级和准二级动力学模型对吸附数据进行拟合得出:纳米SiO2γ-Fe2O3@SiO2对Hg2+的吸附符合Langmuir等温式,而纳米γ-Fe2O3对Hg2+的吸附符合Freundlich等温式。三者对Hg2+的去除率均与pH有关,均属于准二级动力学模型。
咪唑类脯氨酸离子液体水溶液体积性质
徐金乔, 朱雨航, 张少泽, 程用熹, 彭昌军, 刘洪来
2018, (5) :691-698. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170802002
摘要:
在298.15~323.15 K的温度范围内,分别测定了1-丁基-3-甲基咪唑脯氨酸盐[C4mim][L-Pro]、1-己基-3-甲基咪唑脯氨酸盐[C6mim][L-Pro]和1-辛基-3-甲基咪唑脯氨酸盐[C8mim][L-Pro]这3种咪唑类脯氨酸离子液体与水组成的二元混合溶液在全部组成范围内的密度,计算了混合溶液的过量摩尔体积和无限稀释偏摩尔体积,并用相关经验公式进行了拟合。结果表明,混合溶液的密度均随温度的升高而线性减小;当温度和组成一定时,混合溶液的密度随离子液体阳离子上烷基链长度的增加而减小;3种混合溶液的过量摩尔体积均为负值;在相同温度下,3种离子液体和水的无限稀释偏摩尔体积均小于纯离子液体和纯水的摩尔体积,并且下降幅度随离子液体烷基链长度的增加而减小。
制备方法对双金属Fe-Cu-ZSM-5催化剂的NH3-SCR反应性能的影响
焦云磊, 陈艺元, 郭杨龙, 郭耘, 卢冠忠, 詹望成
2018, (5) :699-706. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170830001
摘要:
采用不同方法制备了双金属改性Fe-Cu-ZSM-5催化剂,结果发现用等体积浸渍法制备的Fe0.7-Cu0.97-ZSM-5(IWI)催化剂活性最高,而用液相离子交换法制备的Fe0.59-Cu1.0-ZSM-5(IE)催化剂活性稍逊于Fe0.7-Cu0.97-ZSM-5(IWI),但显著优于采用先离子交换后浸渍法制备的Fe0.65(IWI)-Cu0.95(IE)-ZSM-5催化剂。结果表明:用不同方法制备的Fe-Cu-ZSM-5催化剂中,活性金属Cu和Fe物种的存在状态、催化剂的可还原性和NO氧化能力以及催化剂表面的酸性等因素是影响催化剂SCR活性的关键因素。
不同晶体结构金属氧化物催化小分子分解的BEP关系
王荆林, 王海丰, 胡培君
2018, (5) :707-714. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170815001
摘要:
研究了金红石型(MO2)和NaCl型(MO)金属氧化物催化小分子CO、O2、NO和N2解离反应的Brønsted-Evans-Polanyi (BEP)关系,并比较了金属氧化物、过渡金属以及不同晶型金属氧化物之间的BEP关系差异。结果表明,金属氧化物和过渡金属整体相比,BEP关系斜率基本相同,而截距却表现出较大差异;金属氧化物具有比过渡金属平面更小的截距,甚至小于金属台阶面,其主要原因归咎于金属氧化物的"惰性"。金红石型MO2(110)和NaCl型MO (100)氧化物具有相似的局部表面结构特征而展现出相似的BEP关系,此构效关系同样适用于金属碳化物、氮化物等。这些结果揭示催化材料的表面结构特征对BEP关系截距具有显著影响。此外,针对金属氧化物BEP关系,解离分子过渡态类型对BEP关系有一定影响,可使其呈现分段现象:后过渡态类型(late TS)比前过渡态类型(early TS)解离反应具有相对更大的斜率和更小的截距。
金属络合效应对草酸HPLC分析的影响及消除
吴雨涵, 孙贤波, 徐宏勇
2018, (5) :715-718,729. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170614001
摘要:
电镀废水中"金属-络合剂"带来的络合效应可能会降低高效液相色谱(HPLC)对络合剂分析的准确度。以镍-草酸为模式化合物,考察了络合效应对络合剂草酸HPLC分析的影响,发现质量浓度为200 mg/L的镍离子对草酸定性分析的影响较小,保留时间的变化幅度为1.0%;质量浓度为200 mg/L的镍离子对草酸定量分析的影响较大,峰面积的分析误差为33.7%。采用氢氧化物沉淀法来消除络合效应,使得峰面积的变化幅度降为1.7%,从而提高了电镀废水中草酸HPLC分析的准确度。
物体三维断层点云重建的光幕测量方法
吴胜昔, 卢文建, 刘威, 顾幸生
2018, (5) :719-723. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20171013001
摘要:
针对嵌入式点云显示的复杂性、运算效率低、算法理论少、应用少等问题,提出了一种物体三维断层点云重建方法。该方法通过断层信息和长度信息重建物体的三维点云,通过收集光幕传感器的测量信息得到物体的断层信息,若物体倾斜,则采用几何方法对断层信息进行校正,采用坐标相移将二维断层信息重建为三维点云。开发了基于FPGA的双光幕测量系统,实验结果表明,三维断层点云重建方法可以准确地显示物体的点云轮廓。该算法简单有效,执行效率高,为嵌入式点云应用提供了理论基础。
基于CNFET的三值内容寻址存储器单元设计
康耀鹏, 汪鹏君, 张会红, 李刚
2018, (5) :724-729. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170820001
摘要:
通过对三值静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)单元和数据比较电路结构以及碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)的研究,提出了基于CNFET的三值内容寻址存储器单元设计方案。首先利用CNFET阈值可调特性和开关信号理论设计三值缓冲器,采用反馈控制连接技术实现三值SRAM存储;然后结合三值SRAM单元和三值逻辑原理设计三值内容寻址存储器单元;最后实验验证,所设计的三值内容寻址存储器单元具有正确的逻辑功能,且与三态内容寻址存储器单元相比功耗延时积(Power-Delay Product,PDP)降低约83%。
基于禁忌搜索的混合算法在驾驶压力识别中的应用
叶朋飞, 陈兰岚, 张傲
2018, (5) :730-736. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170715001
摘要:
驾驶员在压力状态下行车会对驾驶安全产生很大影响,严重时甚至会造成交通事故。为准确检测驾驶员的压力状态,提取了驾驶员生理信号的多模态特征并提出了一种基于多种过滤式算法(Multi-filter,MF)与禁忌搜索算法(Tabu Search,TS)相结合的混合算法来选择有效特征向量。该算法首先采用多种过滤式算法的综合评分对原始特征集进行排序和过滤,有效降低特征维度;然后利用禁忌搜索算法进一步选出最优特征组合;最后采用支持向量机对3种不同驾驶压力水平进行分类。实验结果表明,本文提出的混合算法不仅有效地消除了高维特征向量中的冗余信息,还提升了分类准确率。
基于多层图和紧凑性的显著性检测算法
常青, 邵臣
2018, (5) :737-743. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170918001
摘要:
针对传统的自底向上的显著性检测模型突出背景、前景区域不均匀以及显著目标位于图像边缘致使检测效果差等问题,提出了一种基于多层图和紧凑性的显著性检测模型。首先,将图像过分割为超像素,在超像素基础上结合图像块层和聚类层构建多层图模型,能够有效检测不同尺度的图像并获得均匀的显著区域。然后,基于紧凑性假设建立紧凑性模型,并采用元胞自动机优化。根据超像素的紧凑性筛选出可靠的前景种子点和背景种子点,基于多层图模型利用流行排序算法分别计算基于前景种子点和背景种子点的排序分数,从目标和背景的角度结合两种排序分数得到显著图。最后,对显著图进行滤波获得光滑的前景和背景区域,得到最终显著图。在常用的数据集MSRA-1000和ECSSD上与9种流行算法进行比较,实验结果表明该算法具有较高的准确率和召回率。
基于核谱回归与随机森林的脑电情感识别
陈朋, 张建华, 文再治, 夏家峻, 李建荣
2018, (5) :744-751. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20171005001
摘要:
利用DEAP情感数据库研究脑电的情感识别问题。首先,使用聚类算法确定情感状态的目标类别;然后,比较了两种不同的特征提取方法:一种是小波变换,另一种是非线性动力学,并研究了基线特征对情感分类效果的影响;最后,研究了5种特征降维方法对分类性能的影响,同时比较了4种不同分类器的性能,包括K-最近邻(KNN)、朴素贝叶斯(NB)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)。研究结果表明,核谱回归(KSR)降维方法和随机森林分类器的组合对情感状态的分类效果最好。通过对脑区与情感关系的研究发现,只使用部分脑区的少量电极也可以达到90%的分类准确度,这些电极主要分布在额叶皮层。
基于深度学习和手工设计特征融合的翻唱歌曲识别模型
杨妹, 陈宁
2018, (5) :752-759. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170704003
摘要:
在翻唱歌曲识别中,手工设计的特征虽然具有高可定制性,但其采用的浅层线性结构难以表现音乐的非线性长效结构,而采用基于深度学习的特征提取算法分析音乐的非线性动力学特性可以弥补这一缺陷。本文在研究两者互补性的基础上,提出了一种融合手工特征和深度特征的翻唱歌曲识别算法。该算法分别采用深度学习模型和手工设计算法提取歌曲的音级轮廓特征和旋律特征,然后将基于这两种特征的相似度组合成相似度向量输入到改进的SVM模型中,并将输入歌曲属于翻唱组合的概率作为融合相似度。为了验证算法性能,以两个公开的数据库(covers80,covers1212)作为测试对象进行测试,实验结果表明该算法比基于单个特征的算法和基于相似度融合的算法取得了更高的识别率和分类准确率。
基于SVR插值的FBMC系统时变信道估计
杨心凯, 袁伟娜
2018, (5) :760-764. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170802001
摘要:
与正交频分复用(OFDM)技术不同,5G候选技术之一的滤波器组多载波(FBMC)技术由于添加了原型滤波器的设计,各个载波之间不需要完全正交,也不需要插入循环前缀作为保护等操作。然而由于引入了固有的虚部干扰,相应的信道估计也更复杂。良好的信道估计和插值算法对于时刻跟踪时变信道响应的变化是十分必要的。本文提出了一种基于SVR插值的FBMC时变信道估计方法,采用辅助导频消除FBMC系统的虚部干扰,然后基于SVR进行时变信道插值。该算法利用已知的导频符号,在存在传输衰落及非线性噪声的情况下,使用SVR回归拟合估计信道响应系数。在仿真中,将信道矢量建模为单径慢时变瑞利衰落信道。结果表明,与传统算法相比,该方法在运算效率损失不大的情况下,对FBMC信道估计的效果有极大的改善,估计精度更高。
直线电机滑台的空间位置精度研究
陈浩, 安琦
2018, (5) :765-774. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170628002
摘要:
直线电机滑台作为直线电机的支撑机构,常被应用在高精度的直线运动场合。直线电机滑台机构在运动过程中会受到磁推力、重力等多种外力作用,使滑台机构发生弹性变形,产生空间位置误差。通过力学建模,分析了直线电机滑台机构在外载荷作用下的位移同滚珠变形的关系,并基于赫兹接触公式,得到了滑台空间位置精度的计算模型。通过该计算模型分析了滑台的质量和质心位置、工件的质量和安装位置、电枢的安装高度、滑台的加速度以及滚珠的预压变形对滑台的空间位置精度的影响。研究发现:当工件质量不大时,工件质量和安装位置对滑台空间位置精度的影响规律与滑台质量和质心位置对其的影响规律相同,即滑台随着工件安装位置或滑台质心位置的偏移在偏移方向上线性移动,随着工件或滑台质量的增加在空间3个方向上线性移动;当工件质量较大时,滑台空间位置的变化随着工件质量的增加呈现出非线性特点;当电枢安装高度与滑台质心高度不一致且滑台加速移动时,滑台在加速的反方向上发生与加速度成比例的线性移动,且两者相距越远比例系数越大;增大滚珠预压变形可提高滑台的空间位置精度,但也会增大滚珠的最大接触应力。
使用喷管内壁盲孔控制亚音速喷流噪声
施智晓, 赖焕新
2018, (5) :775-782. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170729001
摘要:
研究了亚音速喷流的流动特性及外声场特性。针对亚音速喷流的噪声传播及分布特性,设计了多种内壁盲孔延伸构件,试图通过产生喷流出口处流动的不均匀性进而影响喷流噪声。通过试验测试,得到了不同孔径D、孔深H的盲孔延伸构件对马赫数(Ma)为0.6的亚音速喷流远近声场的影响。结果表明,相同开孔分布情况下,孔径的增大对外声场的影响效果更为显著,而孔深的变化则对噪声频谱产生两种不同的影响效果。本文的测量结果为进一步分析多孔结构件降噪效果提供了基础,并为改变不同频段噪声的相关应用提供了参考。
基于肌音信号的握力运动时桡侧腕屈肌动态疲劳分析
钟豪, 吴清, 夏春明, 章悦, 顾晓琳, 张胜利
2018, (5) :783-792. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20170927001
摘要:
采集了10名受试者在做手部握力动作时桡侧腕屈肌的肌音信号,通过对信号进行滤波、动作分割和特征提取来分析肌肉动态疲劳程度与肌音信号特征值的关系。在信号滤波中,采用了小波包(WP)分解重构和经验模态分解(EMD)两种方法。在动作信号的分割中,提出了基于移动窗内信号方差阈值的自适应不等长分割算法。在特征提取时,提出了利用包含多个动作信号的移动窗对分割好的信号进行再重构,并选用平均功率频率(MPF)和中值频率(MDF)作为窗内信号提取的特征,再分别利用指数函数、二次函数和线性函数对特征值进行拟合。结果表明:去噪方法选用小波包分解重构、特征值选用MPF值、拟合方式选用指数函数进行逼近的分析方法,可以更好地反映肌肉疲劳的变化趋势。