生物碳基纳米钯铜催化剂的优化制备及脱硝研究

针对目前高效处理水体硝酸盐污染的技术瓶颈,以毛竹生物碳为载体基材,通过湿化学-浸渍还原的手段制备生物碳基纳米钯铜双金属催化剂(Nano-PdCu-BC),并以其为粒子电极,协同传统的二维电化学反应器,搭建三维粒子电催化反应体系去除水体中的硝酸盐污染物.探究了催化剂制备的前驱液浓度、初始硝酸盐氮浓度、电流强度、催化剂投加量和初始pH值对电催化还原NO_(3)-N的影响.结果显示,通过浸渍还原的方法可以将钯铜双金属成功负载在毛竹生物碳载体上,获得纳米钯铜双金属催化剂.在前驱液为0.60g/LPdCl_(2)和0.15g/LCuCl_(2)的溶液组合,初始硝酸盐氮(NO_(3)-N)浓度为100mg/L、电流强度为220mA、初始pH值为7,催化剂投加量为0.80g/L的条件下,反应180min后硝酸盐氮去除率可达99.68%,N_(2)选择性约为44.25%;Nano-PdCu-BC电催化还原NO_(3)-N的反应符合一级反应动力学,反应动力学常数k值为0.034/min;经3次循环使用后,NO_(3)-N去除率仍维持在95%以上,N_(2)选择性保持在40%以上;揭示了纳米钯铜双金属催化剂电催化还原硝酸盐的机理,纳米零价Cu位点吸附NO_(3)-N后被氧化为CuO,提供电子促进NO_(3)-N还原为NO_(2)-N,协同纳米零价Pd,通过为吸附激活原子氢H*间接还原NO_(3)-N,达到将NO_(3)-N还原为NH_4和N_(2)的目的.

方解石在不同水环境中的溶解与沉淀作用

方解石的溶解与沉淀是各种岩溶地质作用的基础,但对其在不同水环境条件下的溶解过程和溶解度有待深入研究。文章通过实验研究了天然方解石(CaCO_(3))在不同水环境中的溶解作用。结果表明,方解石在纯净水、空气饱和水、CO_(2)饱和水、初始pH=3的溶液和初始pH=9的溶液中溶解时,Ca浓度随着溶解时间的增加呈现缓慢升高并趋于稳定,在溶解4080 h后达到0.4444~0.4696 mmol·L^(−1)、0.4020~0.4154 mmol·L^(−1)、0.5739~0.6597 mmol·L^(−1)、1.0981 mmol·L^(−1)和0.4489 mmol·L^(−1);方解石(CaCO_(3))在纯净水中溶解时溶度积(Ksp)为10−8.48±0.08~10−8.48±0.13,吉布斯生成自由能ΔGf˚[CaCO_(3)]为−1129.82±0.51~−1129.87±0.76 kJ·mol^(−1)。在天然水中溶解时,桂林漓江水中Ca和Mg的浓度在达到饱和状态后呈现下降趋势;广西北海海水相对于碳酸盐矿物处于饱和或过饱和状态;桂林雁山和丫吉地下水相对于方解石、文石和白云石处于饱和或过饱和状态。研究结果进一步证明了水环境对方解石溶解的显著影响,研究结果可为岩溶地质作用的地球化学模拟提供参考。

基于选区激光熔化技术的空心变截面梁点阵建模与性能研究

针对点阵结构受力不均、材料分布不合理和功能性单一等问题,设计了一种空心变截面梁点阵。该点阵主要由空心变截面梁和无冠空心球体组成,优化了节点连接方式,改善了材料分布,相比于传统体心立方点阵更具优势。完成了空心变截面梁点阵结构几何分析,基于点阵的几何数据模型和铁木辛柯梁理论推导了点阵结构参数与相对密度和力学性能之间的函数关系。设计了单胞边长10 mm空心变截面梁点阵,在同一相对密度、不同曲率半径的变截面梁点阵进行了准静态压缩仿真模拟,采用选区激光熔化技术制备了变截面梁点阵,进行了形貌分析和准静态压缩试验。结果表明:压缩仿真结果与实验结果趋势吻合,空心变截面梁点阵相比于传统体心立方点阵性能更优,外轮廓曲率半径为4 mm时力学性能最优,相比于普通点阵承载能力提高43%;变截面梁外轮廓及内孔光洁度较高,扫描提取模型与原模型相比偏差在0.25 mm以内。

厦门近岸^(210)Po和^(210)Pb的大气沉降通量

为揭示中国东南沿海地区^(210)Po和^(210)Pb的大气沉降时空变化特征,探讨该地区气溶胶的停留时间,于2013年1月至2014年12月对厦门地区^(210)Po和^(210)Pb的大气沉降通量进行了时间序列研究。结果发现,^(210)Po和^(210)Pb的平均日沉降通量分别为(65.38±4.79)mBq/(m^2·d)(n=54)和(0.78±0.09)Bq/(m^2·d)(n=54),表现出明显的周年变化。东北季风期间,^(210)Po和^(210)Pb的沉降通量较高,而西南季风期间其通量较低。2013年和2014年,^(210)Po的年沉降通量分别为19.29 Bq/(m^2·a)和9.25 Bq/(m^2·a),^(210)Pb的年沉降通量分别为159.2 Bq/(m^2·a)和189.6 Bq/(m^2·a)。两核素的年沉降通量表现出不同程度的年际差异。^(210)Po与^(210)Pb沉降通量之间存在显著的线性正相关关系,揭示了大气中^(210)Po和^(210)Pb具有相同的迁出机制,降雨和大气中核素含量是影响^(210)Po和^(210)Pb沉降通量的主要因素。该研究结果可以为探求台湾海峡海水中^(210)Po与^(210)Pb的收支平衡提供大气来源项。

基于ISIGHT平台的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究

为了实现大型空间望远镜的高成像质量,建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先,对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计,建立了主镜有限元模型。构造了单位主动力矩阵和主镜面形响应矩阵。采用广义逆矩阵法求得了主镜面形校正矩阵。接着,采用多学科分析平台Isight建立主镜面形校正精度模型,以慧差为例,分析了主镜面形校正的准确性。最后,采用Isight平台建立了主镜面形校正能力分析模型,以低阶像散为例,分析了在促动器最大调整力为100N时,主镜面形的校正能力。分析结果表明:主镜慧差的校正精度为4%;力促动器能校正0.467个波长的像散。主镜面形校正算法及模型基本准确,可用来进行主镜面形校正。

城市客车惯性节能装置

介绍了惯性节能装置的工作原理,并针对城市客车开发了城市客车后桥及惯性节能装置。设计了城市客车燃油经济性试验的试验工况,并进行试验。应用AVL Cruise软件,建立了加装惯性节能装置的城市客车的整车模型,并对城市工况进行了燃油经济性仿真分析,仿真结果与试验结果十分吻合。在此基础上对城市客车惯性节能装置的节能潜力进行了分析,节油率可达10.6%,节能潜力巨大。

空间遥感器的运动学支撑研究

为了消除在轨工作时空间遥感器支撑结构与光学系统的相互影响,本文对运动学支撑结构进行了研究。首先介绍了运动学支撑的基本设计原理,运动学支撑系统约束刚体六个自由度,并且通过自身变形来适应热载荷和重力方向变化的影响。然后对"3-2-1"形式运动学支撑、"2-2-2"形式运动学支撑和"Hexapod"运动学支撑的基本原理、自由度和应用情况进行了研究。三种支撑结构分别通过支撑结构的整体转动,柔性结构的变形以及球铰的转动来消除应力释放和热变形对空间遥感器的影响;从自由度分析可以得知,三种支撑结构下物体的自由度数均为零,都可实现完全约束;三种结构均可在空间遥感器上应用。

工程认证视域下地方高校实验教学改革初探——以“物理性污染控制实验”课程为例

“物理性污染控制实验”是环境工程专业本科阶段的专业实验课程,具有较强的工程应用实践性。为了满足目前工程教育专业认证的要求,针对地方高校环境类本科“物理性污染控制实验”课程的教学现状与存在的问题进行了深入探究。结合桂林理工大学环境工程专业工程教育认证的实践和经验,尝试了多种教育教学方式和教学改革模式,以期提高学生学习的积极自主性,实现学生的自主创新能力、学习能力和工程应用能力的有效提升,培养出更为优秀的环境工程专业人才。

轮胎试验台六分力解算、标定与优化分析

轮胎试验台的力与力矩测试精度直接影响到轮胎数据的准确性,应用多体动力学理论对所研发的平板式六自由度低速轮胎试验台进行研究,分析了该试验台姿态控制的机理,推导出试验台轮胎六分力解算公式,并用abaqus有限元软件验证其准确性。然后对设计加工出的试验台进行标定,结果表明:3个方向的力吻合较好,但是力矩并不特别理想。经合理分析假设,试验台6个电缸铰支的硬点实际安装中存在空间的偏差,对其进行辨识优化分析,结果表明:优化后三方向的力及力矩与标定值吻合的精度符合要求,力的精度高于0.75%,力矩精度可达1%左右,证明了铰支安装偏差的假设是合理的,也体现出该轮胎试验台在测试精度上的优势。

白果壳遗态Fe/C复合材料对水中磷的吸附特征

为研究PBGC-Fe/C-G(白果壳遗态Fe/C复合材料)对水中磷的吸附特征,以PBGC-Fe/C-G为吸附剂,对吸附剂投加量、溶液体系pH、初始磷质量浓度、温度和吸附剂粒径为影响因素进行静态吸附试验分析,并结合SEM、EDS、XRD和FT-IR等手段对吸附前、后材料进行表征,以揭示PBGC-Fe/C-G的吸附除磷机制.结果表明:①当初始磷质量浓度<10 mg/L、吸附剂投加量为0.2 g/(50 mL)、溶液为酸性(pH=3)、反应温度为45℃、吸附剂粒径<0.149 mm时,吸附效果最佳,吸附量达1.62 mg/g.②准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型能较好地模拟PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程.③热力学结果显示,ΔG<0、ΔS>0和ΔH>0,说明PBGC-Fe/C-G对磷的吸附过程是自发、熵增的吸热过程.研究显示,PBGC-Fe/C-G吸附除磷主要通过配位作用、静电引力、等电荷离子交换和物理作用4种协同完成,其中Fe活性位与磷酸根离子的配位反应为主要的反应过程.

倾斜轴颈重载轴承润滑性能分析及试验研究

针对重载及安装导致的轴颈倾斜问题,推导径向滑动轴承油膜厚度方程,建立计入轴颈倾斜的流体润滑模型。以某重载轴承为例分析倾斜轴颈轴承的润滑性能。结果表明,轴颈倾斜会导致油膜压力发生轴向偏布,峰值偏离轴向中分面,且倾角越大偏离越严重;近轴端面油膜厚度远小于远轴端面,倾角较大时两端面油膜厚度差值大于最小油膜厚度值,可能导致轴颈与轴承碰磨甚至烧瓦,因此在轴承设计时必须予以考虑。动平衡机上进行的现场试验验证了理论分析的正确性。

汽车耐久性分析底盘载荷预测方法研究综述

当今汽车工业开发过程中越来越依赖于多体动力学模型预测车辆载荷。主要介绍了底盘载荷预测的四种半分析方法,并对现有各种方法的优缺点给予了评述。底盘载荷预测最优方法的选择则主要取决于现有的载荷输入和可供利用的资源条件。

船用柴油机缸压在线监测系统开发

研制由基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的数据采集硬件和以NI LabVIEW为开发平台的上位机软件组成的船用柴油机缸压在线监测系统,数据采集硬件通过以太网与上位机相连。该系统在线采集上止点、曲柄转角和各缸气体压力等信号,通过等曲柄转角化、上止点标定和多周期平均等处理,计算平均指示压力、压缩压力、爆发压力、燃烧始点及膨胀压力等气缸压力特征参数和放热率;气缸压力特征参数既可用图表形式单缸显示,也可用柱状图形式多缸对比显示;测试结果通过数据库进行管理,以便于后续进行历史趋势分析。经过柴油机试验,验证该系统满足设计要求,可实现对柴油机运行状况的实时监测。

改性毛竹生物炭复合材料对水中磷的动态吸附试验

以铁改性毛竹生物炭复合材料(PMC-Fe/C-B)为吸附剂,使用固定床吸附装置模拟动态吸附过程,探究P(Ⅴ)溶液初始浓度、流速、pH、吸附剂投加量、吸附剂粒径以及吸附温度等因素对PMC-Fe/C-B吸附P(Ⅴ)的影响。通过SEM-EDS、XRD、FT-IR和XPS等现代表征手段分别对吸附P(Ⅴ)前后的PMC-Fe/C-B进行表征,结果显示PMC-Fe/C-B表面的含氧官能团与P(Ⅴ)发生了氧化还原反应,同时伴随有物理吸附和离子交换。动态吸附模型结果显示,在初始浓度为10 mg·L^(-1),进水流速为5.136 mL·min^(-1),pH为3,吸附剂粒径>100目(<0.149 mm)、吸附温度为35℃以及投加量为0.5 g的条件下,PMC-Fe/C-B对P(Ⅴ)的最大吸附容量q_(e,exp)为14.26 mg·g^(-1),去除率为77.65%。Thomas模型能较好地拟合PMC-Fe/C-B对P(Ⅴ)的动态吸附数据,C_(t)/C_(0)、t之间的相关性显著(R^(2)=0.9368~0.9912)。改性材料PMC-Fe/C-B在废水除P(Ⅴ)的实际应用中具有较好的可行性。

Whiffletree结构中的柔节设计

针对某空间遥感器大口径反射镜采用的复合支撑结构的定位、解耦和释放热应力需求,设计了一种空心圆柱切槽式的柔节。根据该柔节在支撑结构中的功能,采用传统材料力学公式和有限元仿真相结合的手段开展柔节结构件的设计。该柔节可以约束沿柔节轴向的自由度,释放垂直轴向的方向的自由度,该柔节结构简单,并且很实用。采用有限元和试验的方法,对柔节在设计载荷下沿轴向的变形量和径向的变形量进行了仿真和测试,沿轴向的变形量为0.002mm,沿径向的变形量为0.113mm,该柔节满足支撑结构的解耦要求。

新型轮胎试验机载荷解析研究

研究了新型6自由度轮胎试验机试验原理及轮胎载荷的解析方法.应用多体动力学理论以及空间坐标旋转变换矩阵,求得各种试验工况下的作动缸长度.考虑各个作动缸受力方向、轴向力传感器测量方向、作动缸向量的方向,以及存在侧偏角时轮胎力的空间转换,得出了轮胎地面3个方向力的解算方法.利用空间向量运算方法得出了轮胎地面3个方向力矩的解算方法,建立了轮胎试验机的仿真模型.通过轮胎稳态侧偏力学特性试验以及轮胎稳态侧倾力学特性试验的仿真分析,验证了作动缸运动规律的理论分析的正确性.通过轮胎稳态侧倾侧偏复合工况力学特性试验仿真分析,验证了轮胎地面6分力载荷的解算方法的正确性.

高校环境工程专业课程教学中思政元素的挖掘与融入——以大气污染控制工程课程为例

专业课程思政教育是新时期高等教育落实“立德树人”根本任务的重要举措。对于理工科专业,课程思政实施的难点在于如何准确挖掘课程思政元素并将其有机融入教学过程。该文以大气污染控制工程课程为例,从制度自信、专业使命、辩证思维及生态文明思想四个层面分析课程的思政元素,从提升教师队伍思政素质、更新教学内容、优化教学方式和强化过程考核四个方面探究思政元素融入课程教学的实施方式。通过对大气污染控制工程课程教学中思政元素挖掘与融入的探讨,以期为环境工程专业课程思政建设提供思路。

金属增材制造工艺、材料及结构研究进展

金属增材制造技术相比于传统制造技术有很大的优势,已经在很多领域得到了应用。基于金属增材制造工艺、材料以及结构的研究现状,分析当前的研究热点以及发展趋势。结果表明:金属增材制造当前的研究热点是材料应用、仿真模拟、智能检测和热处理强化,而且质量评估没有统一的标准;金属增材制造未来发展的趋势是建立标准材料工艺数据库、多材料打印工艺研发、仿真优化模拟、智能化监测管理和热处理强化工艺研发。

切向双脚架-运动学支撑结构的柔度研究

为了实现高精度的运动学支撑结构的设计,研究了切向双脚架-运动学支撑结构的柔度。介绍了切向双脚架-运动学支撑结构的设计原理。根据单边直圆柔性铰链的柔度公式,推导了双脚架在X、Y和Z轴方向的等效柔度Cx、Cy和Cz的解析式。采用有限元分析和试验验证的方法,对双脚架的柔度解析式进行了分析验证。结果表明:解析式结果与有限元结果、试验结果基本一致,且误差均小于9.8%。研究了单边直圆柔性铰链的柔槽深度R和最小厚度t对双脚架柔度Cx、Cy和Cz的影响,得到了双脚架的等效柔度均与柔槽深度R成正比,与最小厚度t成反比的结论。为空间相机上的科学仪器的切向双脚架-运动学支撑结构的设计提供理论参考。

白果壳遗态Fe2O3/Fe3O4/C复合材料的制备及其对Sb(Ⅲ)的去除性能

以白果壳为植物模板、稀氨水为浸煮剂、硝酸铁为前驱体溶液,制备了一种多孔白果壳遗态结构Fe/C复合材料(Fe/C-G),通过XRD、SEM、FT-IR、XPS和BET对其进行了表征,并考察了溶液pH、温度、时间、初始浓度、粒径等对去除Sb(Ⅲ)效果的影响,探讨了吸附机制。结果表明:Fe/C-G由α-Fe2O3、Fe3O4和C组成,同时很好地保留了白果壳的多孔结构,其比表面积和平均介孔孔径分别为46.42 m2/g和40.2 nm;升高温度和减小吸附剂粒径有利于吸附。Fe/C-G对Sb(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学模型,在初始Sb(Ⅲ)浓度为5、10和50 mg/L时,其吸附量分别达1.23、2.41和9.23 mg/g;用Langmuir方程能很好地描述吸附等温线,属于快速的单分子层吸附,主要发生配位交换和表面络合反应。