一流本科专业本科生全程导师制的探索与实践——以浙江科技学院轻化工程专业为例

落实立德树人根本任务,倡导学生为主体、教师为主导的教育理念,打造“三全育人”新模式,提升一流本科专业的人才培养质量。本文阐述了本科生导师制的背景与意义,分析了实施过程中存在的问题,根据学科专业特点,探索构建一流本科专业全程导师制的实施路径和有效措施,从思政素养、专业知识、科研探索、创新创业等方面,全面助力学生成长成才,将本科生全程导师制作为推进一流本科教育的突破口且取得了显著成效。

不同生物质炭浸提液对萝卜种子萌发与幼苗生长的毒害效应

【目的】探究生物质炭对植物种子萌发及幼苗生长的毒副作用,以期为典型有机废弃物炭化农业应用潜力筛选及安全利用剂量提供理论依据。【方法】以厨余垃圾炭、猪粪沼渣炭、水稻秸秆炭等3种典型生物质炭为材料,设置m(炭)∶V(水)分别为1∶20、1∶50、1∶100等3个浸提处理,以去离子水为对照,研究生物质炭浸提液对萝卜Raphanus sativus种子萌发、幼苗生长发育的毒害效应。【结果】与对照相比,m(炭)∶V(水)为1∶100的生物质炭浸提液对萝卜种子萌发与幼苗生长影响不显著,m(炭)∶V(水)为1∶20、1∶50的浸提液对萝卜种子萌发有显著抑制作用(P<0.05)。m(炭)∶V(水)为1∶20时,萝卜幼苗存活率<12%。m(炭)∶V(水)为1∶50时,幼苗表观指标(鲜质量、根长、苗长)相比于对照组分别降低了29.55%-51.89%、20.77%-76.04%、37.73%-56.01%,呈显著的生长抑制效应(P<0.05),抑制作用从大到小依次为厨余垃圾炭、水稻秸秆炭、猪粪沼渣炭。浸提液的pH、无机盐总量、砷(As)、纳(Na)、钾(K)均与萝卜种子萌发、幼苗生长发育呈显著负相关(P<0.05),是抑制萝卜生长发育的主要因素。m(炭)∶V(水)为1∶50浸提液培养的萝卜幼苗根系活力降低、丙二醛提高,幼苗根系细胞膜完整性被破坏,发生脂质过氧化,表现出明显的毒害效应。【结论】厨余垃圾炭、猪粪沼渣炭和水稻秸秆炭的m(炭)∶V(水)>1∶50时,浸提液对萝卜种子萌发和幼苗期生长存在危害。

碱性过氧化氢改性预处理对玉米芯不溶性膳食纤维的理化性质及功能特性的影响

采用不同质量分数的碱性过氧化氢(AHP)对玉米芯不溶性膳食纤维(IDF)进行改性预处理,评估比较了AHP改性前后玉米芯IDF的理化性质和功能特性。结果表明,改性后玉米芯中IDF的持水力(WHC)、持油力(OHC)、吸水膨胀力(WSC)和葡萄糖吸附能力(GAC)明显提高。与未经处理的IDF相比,改性后WHC、OHC、WSC和GAC分别由(2.24±0.03)g/g、(1.88±0.01)g/g、(1.97±0.16)mL/g、(102.16±4.98)mg/g提高至(4.36±0.18)g/g、(3.18±0.04)g/g、(2.94±0.08)mL/g、(217.77±18.95)mg/g。在pH为2.0时,改性后玉米芯IDF的亚硝酸根离子吸附能力(NAC)明显增加,2.0%AHP改性后达到最大值68.45μg/g。此外,扫描电子显微镜(SEM)观察到AHP改性后表面出现褶皱,并具有多孔网状结构。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)图谱表明,AHP改性能够降解玉米芯IDF中的半纤维素和木质素。总体来说,AHP改性可以有效地改善玉米芯IDF的性能。

施用不同类型生物质炭对红黄壤团聚体碳氮分布的影响

于2018-2020年开展定位试验,在同一温度(350℃)下热裂解的玉米秸秆炭、水稻秸秆炭、猪粪炭分别以0、0.75%、2.25%的添加量施入种植油菜—玉米的新垦红黄壤农田中,研究不同类型的生物质炭及其不同施用量对土壤团聚体粒径分布、碳氮分布规律的影响。结果表明,不同类型的生物质炭及其不同施用量对土壤团聚体粒径分布均未产生显著的影响。与对照(CK)相比,各施炭处理中猪粪炭2.25%施用量处理(PMB2)对各粒径团聚体中全氮含量的提升最为显著,在>0.250、0.250~0.053、<0.053 mm粒径团聚体中分别显著提高106.49%、32.82%、78.57%(P<0.05)。施用生物质炭显著提升了红黄壤各粒径团聚体中有机碳含量,>0.250 mm粒径团聚体中2.25%施用量的玉米秸秆炭(CSB2)、猪粪炭(PMB2)提升效果最好,分别提高308.40%、328.46%。在>0.250 mm与0.250~0.053 mm粒径团聚体重组组分中,猪粪炭2.25%施用量处理(PMB2)对于全氮含量提升效果最显著,其他施炭处理相比对照(CK)均显著提升了全氮含量但是不显著。猪粪炭2.25%施用量处理(PMB2)对于>0.250、0.250~0.053 mm粒径团聚体重组组分有机碳含量提升最明显,<0.053 mm粒径团聚体中玉米秸秆炭2.25%施用量处理(CSB2)提升最高,猪粪炭2.25%施用量处理(PMB2)次之。团聚体与重组碳氮比在>0.250、<0.053 mm 2个粒径团聚体中均是玉米秸秆炭2.25%施用量处理(CSB2)下最高,且>0.250、0.250~0.053 mm粒径中重组碳氮比显著高于原土。原土和重组中碳氮比与贡献率之间仅在>0.250 mm粒径团聚体中存在显著弱相关,在其他粒径团聚体中均不相关。说明新垦红黄壤农田中施用生物质炭2年后,土壤中碳氮等理化性质受到了生物质炭引发的激发效应,但是未影响土壤团聚体分布。

多行业污泥生物炭特性及深度处理工业废水行为研究

将制药、印染、造纸废水生化处理系统的剩余污泥在厌氧条件下热解制备成生物炭,探究有毒气体的排放情况,表征多种污泥炭的理化性质,重点研究其对行业废水的深度处理行为以及对水体生物的毒性作用。结果表明,污泥炭产率为53%~71%,随着热解温度的升高,CO_(2)排放量降低,但CO、CH_(4)、H_(2)排放量有所上升。污泥炭C含量相对较低,含有Fe、Mn、Cr、Pb等重金属,其中每kg印染污泥炭的Fe质量为5540 mg。与低温、中温污泥炭相比,高温污泥炭对二沉池出水的处理效果最佳,反应24 h后,0.5 g/L的制药污泥炭可去除88.5%的硫化物,但不能脱色;印染污泥炭处理可使废水COD浓度达标,对苯胺类的去除效果较差;造纸污泥炭对废水中COD、TN、色度均有去除作用。污泥炭去除污染物的同时会从自身释放少量金属离子;低投加量的污泥炭对水体生物的生长并不具有显著的影响,然而当污泥炭投加量增至2.0 g/L时,大肠埃希菌的菌落数降低5.3%~11.2%,小球藻生长抑制率为9.1%~12.3%。

质子交换膜燃料电池核心基材性能研究进展

由于对清洁能源的需求不断扩大,质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为一种环保、可靠的新能源电池装置越来越受关注。但是PEMFC现在还有很多问题亟待解决,比如:核心基础材料制造困难、催化剂稳定性低、电池气-液管理等问题。气体扩散层是PEMFC中最重要的部件之一,通常包含碳纸支撑层和微孔层。为了达到PEMFC高性能材料和电池运行的稳定性,本文综述了近年来气体扩散层制备、结构模拟、双极板制备、催化剂层制备以及气-液传输的研究,以期为PEMFC的未来发展提供参考。

生物炭改性及其在含氮磷废水中应用的研究进展

以废弃生物质为原料制得的生物炭因其环境友好性(如碳负性、废物资源化等)受到了越来越多的关注。利用生物炭吸附回收是一种十分有前景的氮磷废水处理技术,本文对原始/改性生物炭回收氮磷废水中的营养物质的范例进行了综述,对改性前后的生物炭的理化性质与吸附效果进行了分析和比较,就负载氮磷的生物炭在农业上的应用进行总结,并对未来的研究方向做出展望。

沼液浓缩液与粗木醋液农田混合施用的应用前景及潜在环境效应探讨

传统农田沼液施用通常因为沼液的养分浓度较低而需要大量施用。同时,因为沼液的养分浓度受外界环境因素的影响具有较大的波动性而极难做到精准施用。此外,沼液农田施用会显著增加土壤氨挥发和硝酸根流失,引发区域及下游的生态环境问题。沼液膜浓缩技术是解决沼液产生量大、养分含量波动大,以及沼液存储与运输成本高的关键措施。粗木醋液中的有机酸、酚、酮等有机物质能够与沼液浓缩液中的铵盐等易挥发或易流失养分形成弱有机结合氨氮或金属络合物,可以起到缓释沼液浓缩液养分的作用。围绕沼液的产生特征与其膜浓缩工艺研究进展,结合粗木醋液的农业应用及其与沼液原液混合施用对土壤氨挥发和养分流失的截留作用,探讨沼液浓缩液与粗木醋液混合施用的应用前景。并在此基础上,结合农田沼液施用对全球气候与环境变化方面的潜在影响作用,探讨沼液浓缩液农田施用面临的主要问题和相应问题的解决思路,为农业废弃物资源化利用过程中的低污染利用提供科学参考。

不同钝化剂处理下镉和铅在土壤-杭白菊体系中富集迁移特性及菊花品质的变化

为综合评价生物质炭、调理剂和腐殖酸3种不同钝化剂对杭白菊镉(Cd)和铅(Pb)含量降解的影响,通过土壤盆栽实验研究了钝化剂处理下Cd和Pb在2种土壤-杭白菊体系中的富集迁移特性及菊花品质的变化。结果表明:在2种不同程度Cd和Pb污染土壤中添加3种钝化剂杭白菊整体对Cd富集系数均降低,其中添加生物质炭降幅最显著(54.70%、72.27%);添加生物质炭相较于其它2种钝化剂对抑制Cd和Pb在茎-花间的迁移以及菊花茶茶渣中的残留量效果均最显著,茶渣中两者的残留在土壤1中分别下降48.91%、56.10%,土壤2中分别下降62.77%、86.00%。土壤1中添加生物质炭花中绿原酸、木犀草苷和异绿原酸A含量与对照相比增幅最显著,分别为154.93%、77.11%和99.09%;而土壤2中添加3种钝化剂,3种有效成分含量均极显著提高。综合分析,生物质炭对Cd和Pb在杭白菊植株中的降解,降低菊花茶中的残留以及提升菊花品质方面效果最佳,可作为杭白菊种植区土壤钝化修复首选材料。

沼液化肥配施对芦笋地土壤肥力及芦笋品质的影响

针对芦笋种植过程中大量化肥长期施用所造成的土壤肥力退化和芦笋品质下降的问题,以沼液有机替代化肥来研究相同氮磷钾养分施用的前提下,沼液不同用量替代化肥施用对芦笋地土壤肥力及芦笋品质的影响。试验设不施肥处理(CK)、常规施肥处理(NPK)、沼液全氮替代化肥施氮质量25%、50%、75%和100%的处理,共6个处理,分析了沼液替代化肥施用条件下,沼液不同用量对土壤理化性质、微生物量、酶活性、重金属含量及芦笋品质的影响。结果表明:与常规施肥(NPK)处理相比,沼液替代化肥用量≥50%的处理显著增加了土壤有机质的质量分数32.7%~41.5%(P<0.05),但其对土壤全氮、全磷和全钾质量分数无显著影响(P>0.05);同时,沼液替代量75%和100%的处理显著提高土壤pH值0.72和1.0,并显著提高土壤速效钾质量分数48.6%和48.8%(P<0.05),而其对土壤碱解氮和有效磷质量分数没有显著影响(P>0.05)。与不施肥(CK)处理相比,常规施肥、沼液替代化肥施用各处理均能增加土壤蔗糖酶的活性,但沼液替代化肥用量≥50%的处理均显著降低了土壤酸性磷酸酶的活性(P<0.05),而对土壤脲酶和过氧化氢酶活性影响均不显著。与NPK处理相比,沼液替代化肥施用显著提高了土壤微生物生物量碳和氮的含量20.2%~61.2%和28.8%~162.0%(P<0.05),但沼液替代量≥50%处理的土壤微生物碳/氮比值与NPK处理相比都显著降低了31.4%~38.6%(P<0.05)。常规施肥、沼液替代化肥施用对芦笋地表层土壤重金属Cu、Cr、Cd、Ni、Pb和Zn的含量均无显著影响。与NPK处理相比,75%和100%沼液替代化肥处理芦笋嫩茎中显著增加了可溶性蛋白含量111.1%和155.6%,并显著提高微量元素Zn的含量27.8%和30.0%(P<0.05)。可见,沼液替代化肥施用能够显著提高芦笋地土壤有机质和速效养分的含量,促进芦笋地土壤肥力水平的提高,以及芦笋可溶性蛋白和Zn含量的提高,优化芦笋品质,其中以沼液替代量≥75%效果较好。可见,沼液化肥配施能够提升土壤肥力水平,促进芦笋品质的提高。

化学沉淀法制备二氧化钛复合填料及其在装饰原纸中应用

以滑石粉为基体,硫酸钛为钛源,尿素为沉淀剂,硝酸锌(Zn(NO_(3))_(2))为晶型促进剂,采用化学沉淀法制备金红石型二氧化钛(TiO_(2)),并沉积在滑石粉表面,制备TiO_(2)/滑石粉复合填料。结果表明,TiO_(2)/滑石粉复合填料的最佳制备条件为:滑石粉悬浮液质量分数5%、水解温度80℃、pH值=1.7、陈化时间3.0 h、硫酸钛溶液浓度0.25 mol/L、滴加速度3 mL/min、煅烧温度800℃。当其加填量为30%时,获得的装饰原纸的不透明度和白度最高,分别为97.3%和84.5%,与加填TiO_(2)纸张性能接近,可以替代TiO_(2)应用在装饰原纸中。

疏水亲油型纳米纤维素气凝胶的制备与吸油性能研究

本研究以不同方法制备的针叶木纳米纤维素(CNF、ECNF和TCNF)为原料,通过冷冻干燥法制备纳米纤维素气凝胶,并利用硬脂酰氯(SAC)溶液浸渍法对其进行疏水改性。采用激光粒度仪、X射线衍射分析仪、Zeta电位仪测定了纳米纤维素的粒径分布、结晶度及电荷密度,并对疏水改性前后气凝胶的密度、孔隙率、结构形貌、疏水性能及吸油性能进行了分析和研究。结果表明,TCNF粒径及电荷分布较为均匀;SAC改性不会影响纳米纤维素气凝胶轻质、多孔的特性,改性后的气凝胶表现出优异的疏水性和良好的吸油性,其中S-ECNFA的疏水性最佳,表面水接触角(CA)可达151.6°;S-TCNFA对4种不同密度的油吸附能力最强,其中对食用油的吸油量可达48.96 g/g气凝胶,经5次循环使用后,对食用油的吸油量仍可达初次吸油量的60.8%,具有较好的循环使用性能。

固体胶对瓦楞原纸结构和疏水性能的影响

利用一种固体胶取代部分淀粉,对瓦楞原纸进行表面施胶,采用多种方法综合考察固体胶的添加量对瓦楞原纸疏水及结构性能的影响,包括Cobb_(60)值、水滴消失时间、动态接触角、成纸形貌、表面粗糙度、透气度、平均孔径等。结果表明,随着固体胶的用量从0增至40%,其综合施胶效果持续变好,表现为成纸抗拒液态水润湿和渗透的性能增强、表面粗糙度改善、孔隙率降低,但继续增加固体胶的用量会产生不良影响。固体胶可与淀粉形成表面能较低的复合物,更有利于形成致密的纸张结构及平整的施胶层表面。

纸基电磁干扰屏蔽材料研究进展

本文介绍了碳纤维、石墨烯、碳纳米管、MXene及多种填料协同改善纸基电磁干扰屏蔽材料性能的研究进展,总结了纸基复合电磁干扰屏蔽材料的研究热点。研究开发超薄、高韧、优异屏蔽效能,且具有多层结构特点的产品是纸基复合屏蔽材料重要发展趋势。

木质素基碳纤维复合材料在储能元件中的应用研究进展

基于木质素天然高分子成本低、可再生性、来源丰富、制备工艺简单以及结构可控等优势,将其制备成碳纤维并应用于超级电容器、可充电电池等储能元件,进一步发挥其充放电速度快、能量密度高和循环寿命长等优异的性能,已得到证实及应用。本文系统综述了近年来利用纺丝方法制备的木质素基碳纤维的过程工艺与纤维性能,并基于木质素基碳纤维在结构设计上的多样性,重点总结了不同木质素基碳纤维用作超级电容器和可充电电池电极材料所表现出的差异化电化学性能。此外,对木质素基碳纤维复合材料的发展前景和面临的挑战进行了展望,为木质素基碳纤维复合材料的下一步研究和开发提供思路。

基于图像处理的胶版印刷过程纸张掉毛掉粉问题预测方法研究

本研究建立了一种胶版印刷加工过程中,纸张表面掉毛掉粉问题的量化预测方法。选用某纸企的5个不同批次低定量涂布纸为纸样,研究了耐印性与表面性能、掉毛掉粉颗粒面积及数量等相关参数的关系。在实验建立的测试方法条件下,在纸张后加工过程中,耐印性与大颗粒(颗粒面积0.02~0.3 mm^(2))及小颗粒(颗粒面积<0.02 mm^(2))的数量均呈负相关性。通过对另一纸企纸样进行测试方法验证,发现由预测耐印长度曲线得到的耐印长度预测值与实际耐印长度相符。

生物质炭-沼液联合施用对调控氮循环功能基因促进氮素增效的影响

为探讨生物质炭-沼液配施条件下氮循环功能基因调控农田土壤氮素转化并影响农作物氮素吸收利用机制.本试验以浙江省杭州市红黄壤作为研究对象,设置生物质炭和沼液两个因素,探究生物质炭-沼液配施条件下土壤基本理化性质和氮循环功能基因丰度变化情况,刻画功能基因与农田氮素利用率间的耦合关系.结果表明,生物质炭-沼液配施可以显著降低土壤容重,提升土壤pH和土壤氮素含量,其中,高剂量生物质炭-沼液配施(C3B2)处理较单施化肥(C0B0)处理铵态氮、硝态氮、全氮含量增幅均达到显著水平(P<0.05).与空白处理(CK)相比,生物质炭-沼液配施(C3B2)处理则显著提高了反硝化功能基因丰度,较单施化肥(C0B0)处理增幅30.98%和44.99%.冗余分析结果显示,铵态氮、硝态氮和有机碳含量对土壤氮循环功能基因影响较为显著,结构方程模型则表明硝化作用功能基因丰度的提升对包菜氮素农学利用率呈现负相关趋势.研究结果表明,在相同养分施用量的条件下,生物质炭-沼液配施可显著提高土壤肥力.氮素和有机碳含量是影响功能基因丰度的关键因素,硝化作用功能基因丰度的降低可以提高农田氮素利用率.本研究结果可以为促进农业废弃物资源化利用,提升农田土壤氮素活性提供理论依据.

铁基生物炭活化过硫酸盐处理有机废水的研究进展

环境中富集的各种有机污染物对生态系统和人体健康存在较大威胁。近年来,基于过硫酸盐(PS)的高级氧化技术(AOPs)因操作简单、成本较低且氧化还原能力强,在高效降解有机污染物方面展现出巨大潜力。铁基生物炭(Fe-biochar)由于具有吸附和催化的双重优势,在活化PS降解有机污染物领域得到了广泛应用。简述了Febiochar复合材料的制备方法,介绍了Fe-biochar活化PS过程的影响因素,分析了污染物降解过程中存在的反应机制。Fe-biochar不仅可以通过吸附作用去除污染物,还可以通过高效的电子转移来介导Fe-biochar/PS体系中自由基途径和非自由基途径对污染物进行降解。同时,对Fe-biochar的重复利用性和稳定性进行了讨论,提出了几种Fe-biochar高效再生的方法。最后对Fe-biochar用于活化PS降解有机污染物的实际应用进行了展望,以期为难降解有机污染物处理及生物质高值化利用提供参考。

以科研思维为导向的教学模式的改革与实践

科技创新为构建新发展格局、推动高质量发展提供了有力支撑,创新驱动又依赖于高水平创新人才,而具备科研思维是成为创新型人才的基础。从分析轻化工程专业当前教学模式中存在的问题入手,依托科研导师制,发挥产学研合作优势,以科研思维为导向改革传统教学模式,提出应用网络多媒体技术,促进学生主动性思维;理论与实验有机融合,建立科研思维范式;以“双创”项目为轴线,强化科研思维培养,全面提高学生的科研素养和创新能力,满足新工科人才培养的要求,为地方高校传统工科专业的应用创新型人才培养和教学的改革提供一定的借鉴。

FeCl_(3)催化预处理玉米芯制备戊聚糖的研究

以玉米芯为原料,通过无机盐(FeCl_(3))催化法预处理玉米芯制备水溶性戊聚糖,并采用正交试验优化工艺。结果表明:各因素对戊聚糖质量浓度的影响依次为反应时间>FeCl_(3)浓度>反应温度,对戊聚糖平均聚合度的影响依次为FeCl_(3)浓度>反应温度>反应时间。综合戊聚糖质量浓度及其平均聚合度,戊聚糖最佳制备条件为FeCl_(3)浓度0.06 mol/L、反应温度140℃、反应时间30 min,在此条件下戊聚糖质量浓度为30.36 g/L、戊聚糖平均聚合度为2.03。