紫外线消毒系统中超声波抑垢的机制及参数优化

紫外消毒技术因具有无须投加化学药剂、消毒广谱性、产生副产物少等优势越来越受重视,但石英套管结垢引起的消毒效果难以保障,成为限制紫外消毒技术发展的瓶颈。在污水厂紫外线消毒渠中搭建中试试验装置,利用超声波抑制石英套管结垢,结果表明,超声波能通过延长结垢诱导期来抑制垢的生成;以相对紫外线强度为考察对象,通过单因素试验确定超声波功率、清洗周期、超声时间合适的范围分别在500~1000 W、0.5~1.0 d、20~40 min;对于使用时间为0、0.5、1、3、5 a的石英套管,超声波均有很好的抑垢效果。为了进一步优化参数,采用Box-Behnken设计法和响应面分析方法对主要因素加以优化,得到了响应面回归模型和最优解。结果表明,超声波技术抑垢清垢的优化工艺参数为超声波功率P=965 W,清洗周期T=0.5 d,超声时间t=34 min,预测相对紫外线强度最大值为1.01。通过统计学检验,模型具有良好的拟合性,在优化工艺条件下得到的相对紫外线强度预测值与试验值接近,误差为1.00%。

基于阵列声波测井的井下多尺度压裂效果评价方法

为有效监测水力压裂效果、提高储层压裂效果评价精度,基于阵列声波测井资料的井下压裂效果评价方法,采用反射斯通利波提取和成像技术定量表征近井筒压裂缝,建立适用于测井观测系统的叠前深度偏移成像算法,以实现远井压裂缝的高精度成像,形成了基于阵列声波测井的井下多尺度压裂效果评价方法,并在中国西部某油田X1水平井成功应用。研究表明,基于阵列声波测井资料评价的压裂缝发育程度与压裂液注入量呈正相关关系,并且压裂缝最为发育层段与地震蚂蚁体属性图中天然裂缝发育位置一致。基于阵列声波测井的井下压裂效果评价方法的提出,对表征井周数十米范围内不同尺度压裂缝的发育情况具有重要意义,对更好地发挥水力压裂技术对能源勘探开发行业的支撑作用具有一定指导意义。

黄铜矿粗选指标对水玻璃超声波改性的响应及其机理

为阐明黄铜矿粗选指标与水玻璃超声波改性的内在关系,以超声波预处理的水玻璃为调整剂,进行了黄铜矿实际矿物的浮选试验,并采用pH值、黏度及红外光谱等手段对超声波预处理水玻璃溶液及矿浆浊度进行了表征。结果表明,黄铜矿的粗选回收率对超声波改性的水玻璃较为敏感。铜的回收率在水玻璃预处理时间为15 min作用时的敏感性最强,为85.42%,与未改性水玻璃的回收率相比提高了9.19个百分点。超声波预处理可减小水玻璃溶液的pH值,并使其黏度降低0.36%,这有利于水玻璃在矿浆中的分散。此外,超声波预处理还可改变水玻璃溶液的中水分子的比例以及水玻璃官能团的组成,并使预处理后的水玻璃溶液中游离水羟基与H 2 SiO 3中的Si—OH的相对比例分别提高7.83个百分点和1.08个百分点。游离水组份的增加有利于改善黄铜矿的疏水性及浮选效果,水玻璃有效成分H 2 SiO 3中Si—OH的组份增加在一定程度上强化了对矿泥的分散作用,从而提高了粗选作业铜的回收率。研究对超声波技术在有色金属浮选领域的应用有一定参考意义。

微酸性电解水-超声波并行联合处理对鲜切生菜表面大肠杆菌杀菌效果的影响

为探明微酸性电解水(slightly acidic electrolyzed water,SAEW)与超声波(ultrasonic,US)并行联合处理对鲜切生菜表面大肠杆菌(Escherichia coli)的杀菌效应,本研究在不同料液比(1∶5、1∶10、1∶15(g/mL))和不同温度(25、35、45℃)条件下采用SAEW-US并行联合处理鲜切生菜,并用平板计数法测定生菜表面E.coli菌落数,对菌落数的变化情况进行协同效应分析及动力学分析。采用流式细胞术和双层培养计数法对处理后的E.coli进行亚致死损伤检测。结果表明,SAEW-US并行联合处理的杀灭E.coli效力高于SAEW单一作用时的杀灭E.coli效力,随着处理时间的延长、溶剂用量的增加和温度的提高,杀灭E.coli效果显著增强。SAEW-US并行联合处理对于杀灭E.coli具有“1+1>2”的协同效应,且杀菌过程遵循一级动力学模型。SAEW-US并行联合处理比单独SAEW处理杀灭E.coli效果强,并且能降低E.coli亚致死损伤数量。综上可知,SAEW-US并行联合处理鲜切生菜表面E.coli存在协同效应,相关结果可为鲜食农产品的杀菌提供理论依据。

关刺针法配合超声波治疗气滞血瘀型髌股关节疼痛综合征的临床观察

【目的】观察关刺针法配合超声波治疗气滞血瘀型髌股关节疼痛综合征的临床疗效。【方法】将86例气滞血瘀型髌股关节疼痛综合征患者随机分为观察组和对照组,每组各43例。对照组给予西医常规治疗联合功能锻炼,观察组在对照组治疗的基础上,给予关刺针法联合超声波治疗。连续治疗2周。治疗2周后,评价2组临床疗效,观察2组患者治疗前后膝关节疼痛视觉模拟量表(VAS)评分的变化情况,以及Kujala量表评分的情况。比较2组患者治疗前后患侧膝关节主动屈膝活动度(AROM)的变化情况。【结果】(1)治疗后,2组患者的VAS评分明显改善(P<0.05),且观察组在改善VAS评分水平方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)治疗后,2组患者的Kujala评分明显改善(P<0.05),且观察组在改善Kujala评分水平方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(3)治疗后,2组患者的AROM明显改善(P<0.05),且观察组在改善AROM水平方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)观察组总有效率为95.35%(41/43),对照组为81.40%(35/43)。观察组疗效优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。【结论】关刺针法配合超声波治疗髌股关节疼痛综合征,能明显缓解患者的疼痛症状,促进膝关节功能的恢复,临床疗效显著。

基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法

复杂地质环境下采用简化的几何体代替真实形态的隐伏溶洞进行数值分析,往往难以反映真实的工程特性,自然形成的溶洞形态在几何方面无明显规律性,导致溶洞形态特征的定量化表征问题一直未被很好的解决,为此,针对复杂地质环境下钻孔围岩隐伏溶洞轮廓的几何形态特征定量化研究中缺少系统性研究问题,提出了基于定向声波扫描的钻孔围岩隐伏溶洞表征与分析方法。首先,在利用钻孔定向声波扫描技术获取基础数据的基础上,构建同一钻孔中不同隐伏溶洞的轮廓坐标化准则。随后,在钻孔围岩隐伏溶洞定量表征方面,分别提出了隐伏溶洞水平方向结构表征方法与垂直方向结构表征方法,实现了隐伏溶洞的全方位定量化表征;在钻孔围岩隐伏溶洞统计分析方面,提出了水平全方位占比指数、远离占比指数和深度占比指数,能够从钻孔角度来统计分析钻孔不同深度、周围不同位置的隐伏溶洞情况。最后,结合实际工程案例进行了综合分析,并与其他方法进行了对比验证,证明了提出的方法能够为岩溶地区地质工程中工程勘察和数值模拟提供更多的定量化数据,是溶洞地区的开发与资源利用技术中的一种全新定量化分析方法,具有广阔的应用前景。

超声波-微波联合辅助提取澳洲坚果青皮多糖工艺优化及其抗氧化活性

为了开发澳洲坚果青皮多糖产品,促进澳洲坚果青皮的综合利用,我们以澳洲坚果青皮为试材,比较澳洲坚果果实不同部位的多糖提取率,并采用超声波-微波联合辅助法,运用单因素与正交试验比较微波功率、提取时间、料液比、超声温度4个因素对多糖提取率的影响,研究其最优提取条件。以维生素C为对照,测定澳洲坚果青皮多糖清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、羟基自由基的能力与还原力,评价其抗氧化活性。结果表明,澳洲坚果果实不同部位中,青皮多糖提取率最高。青皮多糖超声波-微波联合辅助提取工艺中各因素对提取率的影响力从高到低依次为提取时间>料液比>超声温度>微波功率,且均达到极显著水平(p<0.01),最佳提取工艺条件为提取时间90 min、超声温度65℃、料液比(1∶25)g/mL、微波功率400 W,此条件下提取率达到1.96%。澳洲坚果青皮多糖的抗氧化活性与质量浓度呈极显著正相关(p<0.01),相关系数R分别为0.9707、0.9813、0.9912,具有较强的DPPH、羟基自由基清除能力和较高的还原力,其半抑制浓度(IC 50)分别为38.55、20.38、41.51μg/mL,相同浓度下略低于维生素C。

基于正交试验和超声波波速的水库底泥透水混凝土性能研究

水库中的黏土、砂、有机物和无机矿物等结合并沉淀形成了水库底泥,水库底泥通常以不规则非均质体的黏土胶状物存在,呈流塑状态,具有良好的可塑性,颗粒之间较为松散。水库底泥的堆积会使水库的蓄水和防洪能力减弱,进而缩小水库容量,缩短水库寿命,影响航运交通等。另外水库底泥的长久堆积,其所含有的有机物还可能会对周边环境造成污染,水环境安全指数降低,进而对人类生存构成潜在的威胁,因此迫切需要对水库底泥进行资源化利用。为提高水库底泥在建筑材料领域的附加值利用率,将水库底泥作辅助胶凝材料制备透水混凝土。通过正交试验对水库底泥透水混凝土进行配合比设计优化研究,分析矿渣粉、水库底泥和增强剂对水库底泥透水混凝土干密度、总孔隙率、有效孔隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度等性能指标的影响,研究超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度之间的关系,探究试件的质量和超声波波速随冻融循环次数的演化规律。结果表明,随着水库底泥的掺入,水库底泥透水混凝土的干密度、抗压强度和超声波波速不断下降,孔隙率和透水系数不断增大;矿渣粉掺入使得试件的干密度、抗压强度和超声波波速先增大后减小,孔隙率和透水系数先减小后增大;增强剂对试件的性能指标影响不明显。3种因素对水库底泥透水混凝土的干密度、总孔隙率、有效空隙率、透水系数、超声波波速和28 d抗压强度影响排序为水库底泥掺量>矿渣粉掺量>增强剂掺量;超声波波速与孔隙率、透水系数和28 d抗压强度的曲线拟合相关性良好;随着冻融循环次数增加,试件质量损失率逐渐增大、超声波波速逐渐下降,矿渣粉和增强剂可以改善试件的冻融耐久性。研究成果将推进水库底泥在制备建筑材料中的开发与应用,有望为水库底泥透水混凝土的进一步应用提供参考。

超声波-酶法协同制备梅花鹿鹿血肽及其体内抗疲劳活性研究

目的采用超声波辅助生物酶法协同制取鹿血肽,研究酶解条件对鹿血肽得率的影响。方法通过单因素和正交实验优化混合蛋白酶不同酶解时间、酶解温度、加酶量、pH。以小鼠游泳时间为指标,研究鹿血多肽的抗疲劳活性。结果鹿血酶解的温度为50℃、酶解时间为4.0 h、加酶量5.5%、pH 7.5为较优酶解条件,此时水解度为29.10%。小鼠抗疲劳实验显示:鹿血多肽高、中、低剂量组小鼠游泳力竭时间延长率分别为159.46%、91.89%、13.51%,与对照组相比,鹿血多肽高、中剂量组游泳力竭时间均显著延长(P<0.05);鹿血多肽高剂量组小鼠游泳力竭后,解剖检测发现肝脏中肝糖原含量以及血液中的尿素氮浓度、乳酸含量均显著提升(P<0.05),明显提高运动后小鼠机体代谢活动,增强其抗疲劳能力。结论本研究为进一步研究梅花鹿鹿血肽的抗疲劳机制和开发鹿血肽酒等相关产品奠定了基础。

超声波和碱性蛋白酶处理对克氏原螯虾脱壳及虾仁品质的影响

为研究超声波和碱性蛋白酶处理对克氏原螯虾脱壳及虾仁品质的影响,通过壳分离功、虾仁得率、虾仁质构、色泽、气味、嫩度、离心损失、肌原纤维蛋白含量等指标进行分析,确定克氏原螯虾脱壳的最佳前处理方式。结果表明:相对于传统加工方式,0.5%碱性蛋白酶和300 W超声波联合处理,能有效降低壳分离功21.8%,提高虾仁得率31%,并且显著提高了虾仁的嫩度和肌原纤维蛋白含量,硬度有所下降,气味和色泽方面无显著变化,研究结果为克氏原螯虾加工工艺的优化提供参考。

声波树脂与纳米复合树脂对Ⅱ类洞牙体缺损患者的修复效果观察

目的探讨声波树脂与纳米复合树脂修复Ⅱ类洞牙体缺损的临床效果。方法将78例行牙体缺损修复治疗的Ⅱ类洞牙体缺损患者按照所采用的的填充材料分为声波树脂组和纳米复合树脂组(复合组)各39例。统计两组修复治疗耗时;对两组手术前后不同阶段的牙周疼痛、牙敏感、菌斑指数、牙龈指数进行测评并比较;术后3个月,对患者治疗修复效果及治疗后不良事件发生情况进行评估并比较。结果声波树脂组治疗修复耗时明显短于复合组,差异有统计学意义(P<0.05);术后3个月,两组患者临床总有效率比较无差异(P>0.05);修复治疗后,两组牙周疼痛评分、牙敏感率、菌斑指数、牙龈指数均较治疗前明显下降,且声波树脂组更明显,差异有统计学意义(P<0.05);两组治疗后3月内并发症率比较无差异(P>0.05)。结论声波树脂用于Ⅱ类洞牙体缺损患者修复治疗在改善患牙疼痛感受、牙周健康水平方面明显优于纳米复合树脂,且可有效缩短修复治疗时间。

萝卜叶多酚的超声波辅助提取工艺优化及抗氧化活性研究

为提高萝卜叶资源的利用率,并发掘其潜在应用价值,探究了萝卜叶多酚的超声波辅助提取工艺,并对其抗氧化活性进行了评估。通过在单因素实验基础上引入Box-Behnken响应面法,对萝卜叶多酚的超声波辅助提取工艺进行了优化。通过体外实验的评估,进一步验证了其抗氧化能力。结果表明,在超声温度为68℃、液料比为32 mL/g、乙醇体积分数为63%以及超声时间为31 min的最佳工艺条件下,萝卜叶多酚可以被高效地提取,其提取率达到了60.84 mg/g,且相对误差低至0.73%,充分证实了响应面分析方法优化该提取工艺的有效性和可行性。萝卜叶多酚展现出一定的抗氧化特性,对DPPH自由基、O_(2)^(-)自由基的半抑制质量浓度(half maximal inhibitory concentration,IC_(50))分别为78.91、403.55 mg/L,为进一步研发其作为天然植物源抗氧化剂提供了参考。

响应面优化超声波微波协同提取猕猴桃茎黄酮工艺及抗氧化活性分析

为提高软枣猕猴桃树体资源利用率,以野生软枣猕猴桃茎为实验原料,并使用超声波微波协同提取猕猴桃茎总黄酮,采用Plackett-Burman试验设计,评价影响茎黄酮提取效率的超声功率、超声时间等7个因素,并筛选出其中3个显著影响因素:料液比、超声温度、微波时间.在此基础上,进一步采用Box-Benhnken最陡爬坡路径方法及响应面设计优化出3个显著影响因素的最佳参数水平.结果显示:料液比45 mL/g、超声温度55℃、微波时间5.5 min,此条件作用下,黄酮类化合物提取率可达9.25%.在测定的质量浓度中,软枣猕猴桃茎黄酮对DPPH、羟基的清除能力优于VC,而对超氧阴离子的清除差于VC,但对三种自由基均有一定清除能力.以上结果表明,软枣猕猴桃茎黄酮提取物具有良好的抗氧化活性.

超声波电沉积制备Fe-Ni-Co合金箔

Fe-Ni-Co合金箔是过渡金属合金的一种重要类型,在储氢和磁性材料领域具有巨大的应用前景。本研究在氨基磺酸盐-氯化物电镀液体系中,采用电沉积法在纯钛基底上制备出铁基Fe-Ni-Co合金箔,考察pH值、温度、电流密度、超声波功率对Fe-Ni-Co合金箔的形貌、化学成分、晶体结构的影响。结果表明,当pH=2.0、温度为60℃、电流密度为50 mA/cm^(2)、超声波功率为45 W时,合金箔表面平整且气孔较少,杂质元素含量低,截面成分分布较均匀;合金是以Ni为溶剂、Fe和Co为溶质的置换型固溶体,为面心立方的γ-(Fe, Ni)相,硬度及耐腐蚀性能均较好。

声波法在输油管道上的可检测泄漏率分析

为了确保输油管道出现泄漏时能够及时检测到泄漏,对声波法在输油管道上的可检测泄漏率进行了分析。首先,建立了声波产生和传播衰减模型,根据模型分析了声波在管道内的衰减性,得到管道两端声波衰减幅值的计算方法;其次,采用基于互信息优化的自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称CEEMDAN)和互谱分析相结合的去噪算法对采集的信号进行去噪,并实验验证了衰减模型可准确估计声波的衰减幅值,去噪算法可以有效消除信号中的噪声;最后,分析了管道特性与声波法在输油管道上的可检测泄漏率之间的关系。研究表明,管道特性在一定程度上决定了声波法的可检测泄漏率,声波法在输油管道上的最小可检测泄漏率可达0.45%。

2020年雾灵山人工低频强声波增雨和消雾试验

为了研究人工低频强声波增雨和消雾作业手段的效果,使用最大声压级为155 dB的电声低频强声波装置原型机,于2020年8—9月在河北省雾灵山开展增雨和消雾外场作业观测试验。具有明显消雾效果的两个典型个例显示:作业开始后2~3 min内尺度小于10μm的雾滴减少,尺度大于10μm的雾滴增多;随后大部分尺度的雾滴明显减少,10 min内能见度可从小于100 m回升至最高1000 m。在风速、风向与消雾效果的关系方面,消雾效果明显的个例均发生在平均风速小于1.5 m·s^(-1)且风向可使雾能够途经声波装置影响范围近侧的条件下,而平均风速大于2m·s^(-1)的个例能见度几乎未出现趋势性变化。在一次地面平均风速为1.4 m·s^(-1)的对流云增雨作业中观测到符合试验预期的结果,开始作业后的3 min内地面雨强从0.3 mm·h^(-1)迅速增至7 mm·h^(-1)以上,并观测到出现迅速但维持时间较短的大雨滴。其他增雨个例在作业时段的平均风速均超过3 m·s^(-1),可能受风速偏大和观测点单一的影响,未能观测到明确且一致的增雨证据。

远探测声波测井处理解释方法发展与展望

远探测声波测井技术(亦称反射声波测井技术)能够从井中探测及评价井外数十米范围内的裂缝、洞穴和断层等地质异常反射体,大大拓展了测井技术的应用范围。在回顾该技术发展历程的同时,重点介绍了远探测声波测井处理解释核心方法、软件和现场应用效果。结合目前油田实际生产需求和现有技术面临的挑战,指出远探测声波测井处理解释方法有5个最重要的发展方向:继目前利用声波时差和密度通过反射系数褶积进行“测井约束下的地震反演”后,突破实现井下实测反射波和地面地震反射波正反演关系的直接建立,同时开展页岩储层裂缝成像、压裂效果评价、随钻地质导向研究及远探测声波测井仪器革新。

驻波型直线超声波电机接触特性有限元建模与分析

超声波电机接触摩擦是影响电机性能的关键环节,建立超声波电机的接触模型对电机性能优化具有重要作用。现有对驻波型超声波电机接触问题的研究,大多采用解析法,需要采用较多的简化假设,难以准确反映电机实际结构及真实接触情况。针对这一问题,采用有限元法,对驻波型直线超声波电机接触特性进行建模和分析。首先,考虑定子复合结构,建立定子三维有限元模型,分析定子在外加电压作用下的振动响应,得到定子振动位移表达式。在此基础上,考虑定子与动子的结构和接触特点,建立定、动子接触三维有限元模型。基于所建立的模型,分析了定、动子的接触状态、接触压力分布,并研究了驱动电压大小和预压力变化对接触特性和电机性能的影响。最后,搭建试验测试平台,测量了电机的输出特性,并与理论计算值进行对比,对比结果验证了所建立的定、动子三维有限元接触模型。

声波式机械天线的谐振频率调控方法

声波式机械天线作为机械天线的重要类型之一,其谐振频率与固有频率高度耦合,而目前声波式机械天线受到材料尺寸限制,谐振频率较高,无法满足甚低频或更低频段的需求。为调控声波式机械天线的谐振频率,对声波式机械天线进行了振动建模,提出了增加单边固定约束、增加自由端质量和去除天线部分材料三种方法,并通过有限元仿真对所提方法进行了验证。结果表明,三种方法均能有效调控声波式机械天线的谐振频率,且与解析模型具有良好的一致性。通过应力分布研究了三种调控谐振频率方法对天线辐射的电场强度或磁场强度的影响,对声波式机械天线的设计具有重要参考意义。

超声波预处理对乳酸发酵草莓汁品质的影响

为提高乳酸发酵草莓汁品质,将不同功率(150、300、450 W)超声波应用于草莓汁乳酸发酵前处理环节,研究不同功率超声波处理对乳酸发酵草莓汁的营养及感官品质影响。结果表明:超声波处理能够显著地提高草莓汁中酚类物质含量,提高其抗氧化能力,改善乳酸发酵草莓汁的感官品质。其中,300 W超声波处理草莓汁经乳酸发酵后具有更低的色差值,更高的红色值、酚类物质含量及抗氧化活性,并且该产品具有更优良的感官品质。这表明超声波处理可以作为一种优良的前处理方式应用于草莓果汁的乳酸发酵,研究结果为提高草莓乳酸发酵果汁综合品质提供了理论依据。