麦秆基纳米纤维素过滤膜的制备及对微纳米颗粒的过滤性能

以麦秆为原料,采用对甲基苯磺酸(p-TsOH)结合酶辅助超声处理制备木质纤维素纳米纤丝(LCNFs),通过真空抽滤制备LCNFs过滤膜(LCNF-FM)。研究LCNF-FM的微观形貌、纯水通量、润湿性及对微纳米粒子的过滤性能。结果表明,LCNF-FM由相互交联的纳米纤维网络组成,平均孔径为30.2nm。该过滤膜对细菌及纳米TiO_(2)颗粒均具有良好的截留作用。初步应用于红葡萄酒过滤除菌,其对红葡萄酒中有效成分的保留率均在84%以上,对葡萄酒品质影响不大。该LCNFs及其过滤膜的制备方法绿色环保,在农业废弃物的资源化利用及水处理、食品饮料的净化等方面具有广泛的应用前景。

不同尺寸砂石过滤器内部流场数值模拟

针对不同结构和尺寸的砂石过滤器影响微灌用砂石过滤器水力性能,利用FloEFD流体仿真软件并采用多孔介质模型,对3种不同尺寸过滤器的流场进行数值模拟。结果表明:对4寸的砂石过滤器进行数值模拟所得到的结果,与实际的试验结果相比较,最大相对误差为8.94%,平均相对误差为6.47%,说明采用多孔介质模型及边界条件设置合理,所选模拟具有较好可靠度和准确性;由模拟结果可知不同尺寸的过滤器内部流场分布基本一致,确定不同尺寸的过滤器最佳进水流量范围,根据灌溉面积、水质情况以及泵功率等因素为选择合理的过滤器尺寸提供依据。

不同改性方法对生物砂滤池生物膜特性及处理受污染原水效果的影响

通过对普通石英砂(QS)进行氨基及铝钙双氢氧化物改性制得氨基改性砂(AMS)和铝钙双氢氧化物改性砂(CAS),分别以QS、AMS、CAS为滤料填充滤池进行挂膜,研究了不同石英砂表面的生物膜量、生物活性、胞外聚合物(EPS)的特性及对受污染原水的处理效果。结果表明,挂膜成功后CAS表面的生物活性最高,为42.00 mgO_(2)/(g·h),生物膜量和胞外聚合物的含量最大,分别为12.43 mg/g、105.09 mg/(g·SS),对COD_(Cr)、NH^(+)_(4)-N的去除率分别稳定在58.20%、89.50%;AMS表面的生物活性、生物膜量、EPS平均含量分别为32.97 mgO_(2)/(g·h)、9.07 mg/g、93.41 mg/(g·SS),对COD_(Cr)、NH^(+)_(4)-N的去除率分别为54.60%、85.10%。三种石英砂表面生物量分布均沿水流方向递减,EPS的含量从溶解性胞外聚合物(SL-EPS)到紧密附着性胞外聚合物(TB-EPS)呈上升趋势。

射流清洗对微灌过滤器滤网清洗效果及损伤研究

为探究射流清洗技术在农业微灌过滤器清洗过程中的应用,开展射流清洗试验研究,分析入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度等3个参数对微灌过滤器滤网清洗效果及表面损伤程度的影响规律.试验结果表明:清洗效果随入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度的增大而提升,但提升幅度不断减小;滤网表面损伤程度随入射压力、喷嘴口径的增大而增大,随喷嘴扩散角度的增大而减小,其幅度逐渐减小;通过方差分析可知,射流参数对清洗效果影响程度从大到小依次为喷嘴口径、入射压力、喷嘴扩散角度,对滤网表面损伤影响程度从大到小依次为喷嘴口径、喷嘴扩散角度、入射压力;通过TOPSIS综合评价得到最佳射流参数组合为入射压力0.3 MPa,喷嘴口径3 mm,喷嘴扩散角度80°.

不同流量下泵前微压网式过滤器内部流场的数值模拟

泵前微压网式过滤器作为一种新型的灌溉过滤装置,具有结构简单、适配性高以及能耗低等优点。为了探究泵前微压网式过滤器内部流场的运行状态,采用了物理模型试验、数值计算及理论分析的方法,从微观角度对清水条件下泵前微压网式过滤器在不同流量(5、8、11、14、17 m^(3)/h)的水力性能和水流运动状态进行分析。结果表明:标准k-ε模型可作为模拟泵前微压网式过滤器清水流场的湍流模型;滤网内部流速分布不均匀,随流量呈现不同形态的“火烛”形态,出水口对过滤器内部影响范围随流量增加而增大;过滤器内部同时出现高压区和负压区,滤网底部为水头损失主要发生位置。研究成果可为泵前过滤设备的浑水数值模拟和结构优化提供理论和技术支撑。

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.0889 Pa-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

流量与含沙量对浮筒网式旋转过滤器水力性能与过滤性能的影响

过滤器是保障微灌系统正常运行的核心设备,而水头损失与过滤效率是评价其性能的2个关键指标。为探明泵前过滤器—浮筒网式旋转过滤器的水力性能和过滤性能,采用方差分析、极差分析、主效应多重比较法对比分析了浮筒网式旋转过滤器在滤网孔径为0.150 mm时,5种不同含沙量、5种不同流量下的水头损失与过滤效率,并确定了试验条件下的最优工况。结果表明:对水头损失而言,流量比含沙量影响大;对过滤效率而言,含沙量的影响更大,且水头损失与过滤效率均随含沙量与流量的增大而增大;最优工况为流量930 L/h、含沙量2.0 g/L,此工况下对应的水头损失为0.281 m,过滤效率为84.01%,可以保证在有良好的过滤效率的同时具有较小的水头损失,从而实现节能减排,高效灌溉的目的。

臭氧微纳米气泡氧化降解典型紫外线过滤剂的效能和机理

臭氧微纳米气泡具有高臭氧利用率和高臭氧传质速率的优势,采用臭氧微纳米气泡氧化降解紫外线过滤剂二乙氨基羟基苯甲酰基苯甲酸己酯(DHHB),通过改变不同溶气方式和液相臭氧浓度,考察了臭氧微纳米气泡的性能及对DHHB的降解机制,同时探讨了不同温度、pH、天然有机质和不同离子强度等因素对降解效果的影响。结果表明:臭氧微纳米气泡比臭氧传统气泡对污染物氧化性能有明显提升,体系内液相臭氧、羟基自由基浓度、羟基自由基产率与臭氧利用率显著增加,在室温(25℃)、气相臭氧浓度为10.22 mg/L、pH为11时,对DHHB的去除率在60 min内可达87.3%,去除率是臭氧传统气泡的2.02倍。天然有机质和碳酸氢根离子对DHHB降解过程有不同程度的抑制作用。通过淬灭试验分析,65.2%的DHHB降解由羟基自由基贡献,14.9%由超氧自由基贡献。研究证实了利用臭氧微纳米气泡体系处理水中DHHB的可行性,为该体系的实际应用提供了理论参考。

基于强氢键作用的超分子微纳米涂层改性滤膜

为解决油水分离滤膜循环使用性差的问题,采用超分子鞣酸-聚乙烯醇(TA-PVA)黏结剂黏附鞣酸-铜(TA-CuⅡ)形成鞣酸-聚乙烯醇-铜(TA-PVA-CuⅡ)涂层改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,制备了具有稳定微纳米涂层的超亲水/水下超疏油膜(TA-PVA-CuⅡ@PVDF)。采用SEM、FTIR、XPS对制备的膜进行了表征,对改性前后PVDF膜的表面润湿性、油水分离性进行了测试,考察了二价铜离子改性时间对TA-PVA-CuⅡ@PVDF循环使用性以及涂层耐久性的影响。结果表明,在亲水性TA-PVA-CuⅡ微纳米涂层的作用下,TA-PVA-CuⅡ@PVDF的水接触角和水下油接触角分别可达到0°和151.0°,其对乳化油的分离膜通量和分离效率最高分别可达1169.30 L/(m^(2)·h)和99.99%,展现出优异的油水分离性能。二价铜离子改性时间为20 min时,TA-PVA-CuⅡ@PVDF循环稳定性和耐久性最佳,具有15次的循环分离次数,并且通量改变率为6.6%。

应用Micro-CT对小鼠全身脂肪扫描成像研究

目的 探讨扫描电压和X射线滤光片对小鼠全身脂肪扫描图像质量和对小鼠辐射剂量的影响。方法 选取C57BL/6小鼠6只,3只为正常对照小鼠,3只为高脂喂养的肥胖小鼠。应用Micro-CT对小鼠全身进行成像扫描,统计不同扫描条件下对小鼠的辐射剂量;使用Analyze12.0分析软件对小鼠皮下和内脏脂肪进行提取,然后评价扫描图像质量以及脂肪分布。结果 正常小鼠和肥胖小鼠的扫描结果表明,在扫描电压为70 kV和Al 1.0 mm X射线滤光片扫描条件下,小鼠皮下脂肪和内脏脂肪边界清晰且无伪影,图像质量高,辐射剂量小。使用Analyze 12.0软件分离的小鼠皮下脂肪和内脏脂肪连续且平滑,脂肪显示完整。结论本研究为临床研究患者皮下脂肪和内脏脂肪提供了理论依据,对CT扫描电压和X射线滤光片的选择提供了数据参考。在降低扫描电压和保证图像质量的前提下,最大限度的降低患者受到的辐射剂量。

考虑双重SOC的混合储能系统功率协调控制

为了降低直流微网系统中负载变化或者多源出力变化引起的功率波动,提出一种同时考虑蓄电池和超级电容荷电状态(state of charge,SOC)的混合储能协调控制策略。首先,分析直流微网系统协调控制原理,在此基础上,通过低通滤波器对所需平抑功率进行分频,低频功率由蓄电池承担,高频功率及系统开关的高频纹波由超级电容承担,根据频率响应确定了滤波器的时间常数调整原则;然后,将超级电容和蓄电池各自的SOC实时状态作为反馈观测量,根据两者的SOC状态并结合实际功率需求,将系统划分成11个工作模式,分析了不同工作模式下的功率需求,依据不同工作模式下的功率需求进行功率调整,进而实现功率二次分配;最后,将所提策略在4种典型情况下进行仿真验证,实验结果验证了该策略的有效性。

生物滤池处理微污染废水的应用情况及对策分析

生物滤池是一种通过生物降解作用处理微污染废水的技术,其应用在近年来逐渐增加。随着工业化和城市化进程的加速,微污染废水的排放成为环境保护的重要内容。微污染废水中的有机物、氮、磷等成分会对水体生态系统和人类健康造成严重影响,因此需要采取有效的技术手段进行治理。生物滤池作为一种低成本、高效率的废水处理技术,正在得到越来越广泛的应用。本文探讨了生物滤池处理微污染废水的应用情况及对策,为该技术的进一步推广应用提供了参考依据。

炼化污水总排水质提标升级改造技术总结

结合炼化企业污水处理场实际运行工况及存在问题,论述了污水总排水质提标升级主要改造内容,重点介绍了高效低氧一体化生物处理、臭氧催化氧化、多级曝气生物滤池、微砂加碳高效沉淀池深度污水处理技术特点。工业应用结果表明,该组合技术先进可靠,去除污水COD、氨氮、总磷效率高,总排污水平均COD 10.92 mg/L,BOD 2.9 mg/L,氨氮0.14 mg/L,总氮6.62 mg/L,总磷0.13 mg/L,石油类0.83 mg/L,完全达到《陕西省黄河流域污水综合排放标准》(DB 61/224—2018)要求,环保效益明显,每年减排COD 3309.4 kg,氨氮4142.4 kg,悬浮物57.6 kg,对改善周边生态环境发挥了积极作用,在国内炼化企业废水综合治理方面具有一定的借鉴价值。

基于多级MEKF的微型无人机状态估计

针对微型无人机在GPS拒止环境下,低成本惯性测量单元(inertialmeasurement unit,IMU)精度低稳定性差,传统算法难以保障其状态信息解算实时性和精度的问题,提出一种基于IMU和光流传感器融合的多级乘性扩展卡尔曼滤波(multiplicative extended Kalman filter,MEKF)状态估计算法。将磁力计、陀螺仪和加速度计的数据融合以实现姿态估计;利用姿态估计值、加速度和光流数据以实现速度估计;将速度估计值积分融合高度数据,以实现位置估计。实验结果表明,与传统算法相比,该算法能实现更快速可靠的状态估计。

考虑“电-交通”协同最优潮流的电气化交通碳汇效应评估

为缓解环境压力,推动交通电气化改革已成为全球共识。电动汽车(Electric Vehicle, EV)的普及虽可有效降低交通直接碳排,但同时也会增加电力负荷,造成源侧间接碳增量。针对电气化交通导致的整体碳排“一增一减”现象,提出一种考虑“电-交通”协同的碳汇效应优化评估方法。首先,建立兼顾EV和油耗汽车特性的多智能体微观交通配流模型,完善多类汽车直接碳排计算的仿真基础;接着,提出基于无迹Kalman滤波随机估计的间接碳排等值模型,直观刻画EV入网对电源侧影响;然后,以最小化总碳排(直接碳和间接碳)及交通不均衡量为目标,构建考虑“电-交通”协同最优潮流的电气化交通碳汇评估模型,并用广义Benders算法高效求解。算例结果表明,所提出方法可通过促进车流量与功率流均衡分布,同时实现直接和间接碳排削减,提升“电-交通”耦合系统整体碳汇效应。

用于三轴MEMS加速度计的集成数字调理电路

基于0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种用于三轴微电子机械系统(MEMS)加速度计的集成数字调理电路,实现了三轴加速度信号的数字后处理。该数字调理电路采用级联积分梳状(CIC)与有限冲击响应(FIR)相结合的滤波器形式,有效滤除了带外的量化噪声,提高了输出信号的信噪比;零位采用四阶多项式拟合温补算法,标度因数采用二阶多项式拟合温补算法,有效降低了加速度输出随温度的漂移,提升了加速度计的测量精度。此外,FIR滤波器采用时分复用的实现形式,温补模块采用串行实现形式,有效减小了芯片面积,最终芯片面积为1.5 mm^(2)。测试结果表明,滤波器符合设计值,三轴MEMS加速度计的零偏不稳定性为15μg,速率随机游走为0.035 m/s/√h,温补后零偏全温区变化量为3.55mg,提升了5.4倍;温补后标度因数全温区变化量为0.0026,提升了4.1倍,电路性能良好。

C波段横向激励薄膜体声波谐振器设计与制备

针对未来移动通信对射频前端器件提出的多频率、高集成新要求,开展了兼具声表面波(SAW)谐振器和薄膜体声波谐振器(FBAR)技术特点的新型横向激励兰姆波谐振器研究。该文介绍了基于c轴择优取向氮化铝(AlN)压电薄膜的C波段横向激励薄膜体声波谐振器(XBAR)的结构设计、参数优化和制备方法,并进行了工艺验证。通过剥离和刻蚀等步骤制备了谐振频率4.464 GHz、品质因数3039、品质因数与频率之积(f×Q)达到1.56×10^(13)GHz、面积小于0.12 mm^(2)的低杂波XBAR谐振器,并仿真分析了其用于射频滤波器的可行性。该研究为进一步研制多频率、高集成的小型化XBAR滤波器组件提供了有效的设计技术和工艺技术支撑。

微灌砂石过滤器滤层泥沙的沉积与迁移特征

为探明泥沙颗粒在砂石过滤器滤层中沉积与迁移的规律,选用3种粒径(>0.90~1.25、>1.25~1.60、>1.60~2.00 mm)的石英砂作为滤料,通过滤柱模型开展0.4‰的浑水过滤试验,分析滤层沉积与迁移的泥沙质量、泥沙粒度分布以及过滤时的水力性能。结果表明:过滤过程3种滤柱泥沙截留率分别为97.07%、94.53%、90.50%,滤后水均满足微灌水质要求,但构成砂滤柱的滤料粒径越大,泥沙在滤层中分布越均匀。各砂滤层截留泥沙的粒径分布宽度自上向下分别为1.86、3.37、4.12、4.21,随滤层深度增加,截留泥沙颗粒粒径减小;在>0.90~2.00 mm范围内,随滤料粒径增大,更多的细颗粒泥沙可以随水流排出过滤器,但中砂与粗砂全部截留在滤层中。综上,3种砂滤柱过滤效率的差异主要体现在小粒径泥沙截留量上,而在满足微灌水质标准的情况下,该部分小颗粒泥沙并不会使灌水器流道产生物理堵塞。同时,根据流速与压强分析得,大粒径的砂滤柱不仅流速稳定,压强升高较慢,而且纳污能力强。因此,在滤后水满足微灌水质的情况下,应当优先采用大粒径滤料,这样不仅可以提升过滤效率,而且节能省材。研究结果对砂石过滤器滤料粒径及滤层高度的优化具有重要意义。

MPOS联邦实时组合算法

微小型位置姿态测量系统(micro position and orientation system,MPOS)是为成像载荷提供实时高精度运动补偿信息的关键装置,其测量精度严重制约成像精度的提升。针对MPOS集中滤波实时性差的问题,在基于双ARM(advanced reduced instruction set computing machines)硬件平台的基础上,采用联邦滤波实时组合算法对多组传感器数据进行最优信息融合。以微惯性测量单元为公共参考系统,双天线全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)和磁强计作为子系统提供量测信息,将各个子系统得到的局部误差协方差及状态估计值在主滤波器中进行信息融合得到最优估计值。通过动态实验验证了基于联邦滤波实时组合方法的MPOS,其位置、速度、航向角及水平姿态角精度可达0.6 m,0.03 m/s,0.15°,0.04°。

基于太赫兹雷达的声致海面微动信号检测

水下声信号传播到水面时,由于水和空气的声阻抗差,会激发水表面横向微幅波,其振动信号包含了声源的相关信息。雷达通过目标回波间的相位差来检测目标的微小位移,因此可以利用雷达检测水面微小位移变化获取水面振动信号,进而反演水下声源信息。该文首先分析了水下声传播的衰减特性及水面振动的物理模型,然后基于雷达回波模型对声致水面振动检测进行理论分析,提出了小波-卡尔曼滤波信号检测方法,最后在大型综合消声水池和黄海水域开展了基于太赫兹雷达的声致水面微动信号检测实验。实验结果表明所用太赫兹雷达能够检测声致水面的细微振动,所提算法能有效滤除水面干扰和雷达相位噪声并提取振动信号。实验首次在二级海况下检测到了亚微米级的振动信号,为水-空跨介质信息传输与水下航行器探测提供了依据。