高等教育对口援疆“1+2+1联合培养”模式的创新与实践——以石河子大学化学工程与工艺专业为例

本文以石河子大学化学工程与工艺专业为例,介绍了高等教育对口援疆“1+2+1联合培养”模式的创新与实践。实践表明,整班建制的“1+2+1联合培养”模式为专业吸引了优质生源,提升了专业本科教学质量,促进了化工专业学科的发展。

石河子烟煤Fenton试剂氧化的研究

为了增加煤炭产品的附加值,常用过氧化氢作为氧化剂将煤转化为腐殖酸。为了提高煤与过氧化氢氧化的效率,并增强氧化效果,本研究在氧化体系中加入Fe^(2+)形成Fenton试剂,对氧化反应的关键影响因素试剂配比、反应温度、溶液pH值、反应时间进行了探究。通过分析水溶物收率、残渣率及气体体积,探究煤与Fenton试剂氧化的规律及氧化反应最佳条件,为工业化生产提供理论依据与实际指导作用。为了进一步探究氧化过程,分别对石河子烟煤CS_2/NMP的萃取物和残渣进行了氧化。实验结果表明:在试剂配比较低时,水溶物收率变化不明显,且随温度的升高先增加后降低;溶液初始pH值较低时有利氧化的进行;水溶物随着反应时间的延长而减少;相比原煤,萃取物和残渣更容易氧化。

石河子市大气总悬浮颗粒物的浓度和其中多环芳烃的分析

为探讨总悬浮颗粒物通过干湿沉降进入陆地、水生生态系统造成危害,而其中的多环芳烃具有毒性、致癌性,因此日益受到人们的关注。选取石河子地区5个采样点的TSP作为研究对象,于2014年进行了样品的采集工作,用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对PAHs进行测定。研究结果显示,石河子平均TSP水平(257.83μg/m3)高于世界卫生组织的标准(80μg/m3)和美国环保总局的标准(60μg/m3)。石河子市PAHs浓度最大值出现在冬季(134.9ng/m3),最小值在夏季(20.6 ng/m3);PAHs平均浓度最大的采样点是工业园区,石河子市检出的苯并(a)芘(Ba P)平均浓度为3.21-9.21 ng/m3,已经超出世界卫生组织的标准(1 ng/m3),对Ba P与PAHs总浓度进行线形回归分析可知,机动车尾气是石河子市总悬浮颗粒物中多环芳烃的主要污染源。

石河子市居室内甲醛污染与儿童哮喘的关联性

为探讨石河子市居室内甲醛浓度与儿童哮喘的相关性,本文采用病例-对照流行病学研究设计,通过自制的问卷采集81例哮喘儿童(病例组)和37例非呼吸系统疾病儿童(对照组)的个体、家族、哮喘危险因素等信息,同时测定研究对象常住居室内的甲醛浓度。采用χ2检验、t检验和非条件Logistic回归等统计学方法处理数据。结果显示,甲醛浓度范围是3.0-202.1μg/m3,超标率为24.57%;将有统计学意义的单因素引入多元Logistic回归发现甲醛浓度升高到64.94μg/m3时,儿童患哮喘的风险是低于该浓度的3.269倍;母乳喂养(OR=3.484)是保护因素,被动吸烟(OR=4.401)和家族史(OR=9.396)是引发儿童哮喘的危险因素。由此可知,甲醛浓度与儿童哮喘具有一定的剂量反应关系,但只有甲醛达到一定高浓度水平时,其对儿童哮喘的危险性才体现出来。

石河子市饮用水中卤乙酸污染水平及健康风险评估

为评价石河子市生活饮用水中卤乙酸(HAAs)对人体健康产生的潜在危害,采用气相色谱仪-微池电子捕获检测器(GC-μECD)法对石河子市某水厂原水、出厂水和管网水卤乙酸浓度进行检测,分析不同工艺和季节出水中卤乙酸浓度变化,并对饮水暴露途径所引起的健康风险做出评价。结果表明石河子市某水厂出水中一氯乙酸、二氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸、三溴乙酸、一溴二氯乙酸、二溴一氯乙酸和溴氯乙酸平均质量浓度分别为ND、0.21、0.45、5.90、2.00、1.10、4.50和1.50μg·L^-1。二氯乙酸浓度未超过GB 5479-2006《生活饮用水卫生标准》。夏季HAAs浓度相对较高,温度与HAAs浓度呈正相关,pH与HAAs浓度呈负相关。石河子市饮用水中HAAs不会对人体健康造成潜在危害。

新疆亚麻油的理化性质及脂肪酸组成分析

对新疆亚麻油的理化性质和脂肪酸的组成进行了分析,分析结果表明新疆伊犁亚麻油酸值为1.313 mgKOH/g,碘值为172.16 gI2/100 g,皂化值为192.57 mgKOH/g,过氧化值为5.54 mmol/kg。新疆伊犁亚麻油中主要含有5种脂肪酸:棕榈酸(5.79%)、硬脂酸(3.57%)、油酸(21.52%)、亚油酸(16.46%)、α-亚麻酸(52.66%),其中不饱和脂肪酸高达90.64%。其可作为食用油和工业应用的优质原料。

新疆“金三角”地区重金属污染及潜在生态风险评价

以新疆"金三角"地区为研究对象,采集156份土壤样品,对土壤中6种重金属进行测定,采用土壤重金属富集系数和潜在生态风险指数对污染状况进行分析,运用相关性、地统计学和GIS技术对重金属空间分布和来源进行研究.结果表明,研究区土壤重金属Cu、Zn、Cd、Pb、As、Ni的平均含量分别为54.44、107.18、0.76、21.78、17.32、40.63 mg·kg^(-1).富集系数结果表明Cd呈现中度富集,其余重金属为轻度富集.研究区土壤重金属潜在生态风险指数平均值为230.87,呈现为较高生态风险,Cd是最主要的生态风险因子.分析空间分布图和污染来源结果表明,研究区中东部重金属Cu,Zn,Pb和As含量较高,工业活动和城市人类活动是其主要来源;研究区西南部Ni含量较高,采矿和母质风化是其主要来源;Cd主要分布在研究区西南部和东北部,主要来源可能是农药、化肥的大量使用,地膜的广泛应用以及采矿产生的粉尘.

多晶硅冷氢化过程模拟研究

随着新能源和信息工业的快速发展,多晶硅生产的重要性日益凸显,我国企业主要采用改良西门子法生产多晶硅,并将四氯化硅(SiCl_(4)/STC)转换为三氯氢硅(SiHCl_(3)/TCS),STC冷氢化过程是其中重要一环,但对其研究还不够,STC冷氢化在氯化亚铜催化剂作用下于400~600℃下进行,较高的反应温度需要考虑热力学平衡,因此,本文主要运用Aspen Plus化工模拟软件对多晶硅生产过程中STC冷氢化过程的热力学和动力学反应过程进行模拟计算,系统分析反应过程,确定STC冷氢化反应4个独立反应和总反应,并对反应热随温度的变化进行分析,再计算H_(2)/STC摩尔比、反应温度、反应压力等条件对产物平衡组成的影响,并给出其适宜条件,最后输入动力学模型参数,对活塞流反应器的换热方式进行研究,结果发现绝热式反应器结构简单、易于控制,更适合STC冷氢化反应过程。

新疆沙湾地区土壤重金属污染及潜在生态风险的评价

为了评价沙湾地区土壤重金属的潜在生态风险和污染程度,本研究共采集土壤样品70个,测定土壤Zn、Mn、Cr、Cu、Pb、Ni、As、Cd和Hg共9种重金属含量,并采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数法。结果表明,研究区土壤Zn、Mn、Cr、Cu、Pb、Ni、As、Cd和Hg的平均含量分别为102.13、873.60、98.69、50.08、22.56、29.28、15.54、0.51、0.053 mg/kg,均低于国土壤环境二级标准,但都超过新疆土壤背景值,其中Cd和Hg最为明显。经单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价,不同重金属元素污染程度大小顺序为Cd>Hg>Cr>Cu>Zn>As>Mn>Pb>Ni,所有采样点均受到不同程度的重金属污染,轻度污染、中度污染和重度污染所占比例分别为28.57%、18.57%和52.86%。潜在生态风险评价结果显示,Cd和Hg达到较高生态风险,其余重金属均为轻微生态风险,研究区整体存在高生态风险。该研究将为研究区重金属污染治理、生态风险防范和产业结构布局提供理论依据。

PtSnFe/C催化剂的制备、表征及其对乙醇电化学氧化的催化活性

本文采用乙二醇还原法(EG法)制备出了PtSnFe/C三元催化剂,利用X射线衍射(XRD)、循环伏安扫描(CV)和电化学线性扫描(LSV)等手段对催化剂的结构和性能进行了表征,并计算了其电化学活性表面积(EC-SA)。实验结果表明:Fe的加入导致三元催化剂粒子的平均粒径变小;相对于Pt/C、PtSn/C和PtFe/C催化剂,PtSnFe/C催化剂具有较高的乙醇电化学氧化反应催化活性。

棉渣堆肥过程理化性质变化及腐熟度评价

对新疆特色农业废弃物棉渣进行堆肥化处置,以牛粪为调理剂,采用人工翻堆的方法进行高温好氧堆肥试验,研究添加牛粪对棉渣堆肥发酵的影响,探讨堆肥过程中不同部位物料理化性质的差异,并依据发芽指数(GI)评价物料的腐熟程度。结果表明,添加牛粪可以加速物料升温,提高主发酵温度,缩短发酵时间,添加牛粪处理的T值(终点C/N与初始C/N之比)比对照组提前12 d降到0.6以下,且发酵后GI较高,对植物毒性较小。不同部位温度的变化,以中层升温最快,温度最高。中层总有机碳(TOC)下降速率和总氮(TN)上升速率最快,深层次之,表层最慢。深层易形成厌氧区,物料腐熟较慢,堆肥腐熟之前深层GI最低,完全腐熟之后各层之间理化性质无显著差异。

新疆玛纳斯河流域抗生素抗性基因的污染分析

抗生素抗性基因(ARGs)是一类新型的环境污染物,可通过基因水平转移在不同的环境介质中传播扩散。本文考察分析了新疆玛纳斯河流域中抗生素抗性基因及耐药菌的污染分布。沿玛纳斯河流域采集了8个表层水样,对四环素类,磺胺类以及大环内脂类三类抗生素耐药菌和七种抗生素抗性基因的含量与分布进行了分析,结果表明:采集的水样对三类抗生素均有耐药性,磺胺类耐药菌的耐药率为85%,其对数值比其他两类高出1.6左右;PCR反应检测ARGs存在情况,除erm A基因外,其它6种ARGs均被检出;荧光定量PCR技术测定ARGs的含量,磺胺类抗性基因(sul1,sul2)的相对丰度较高,均值为3.66×10-3(sul1/16s r RNA)和1.72×10-3(sul2/16s r RNA);水样中各抗性基因的相对表达量sul1>sul2>erm B>tet W>tet M>tet O。上述结果表明,玛纳斯河流域已经受到了ARGs和耐药菌的污染。本研究可以为监测新疆地区水环境中的ARGs提供科学的研究方法,并为流域水污染控制的管理和决策提供科学依据。

基于纳米孔金与离子印迹聚合物结合的新型电化学传感器用于测定砷离子(Ⅲ)

砷是一种有毒的化学元素,尤其对环境和人体健康有害.因此,简单、快速和准确的砷离子(As^(3+))检测方法的开发引起了广泛的关注.本项工作研究了基于离子印迹聚合物(MIP)和纳米多孔金(NPG)改性氧化铟锡(ITO)电极(MIP/NPG/ITO)用于检测不同水质中砷离子(As^(3+))测定的电化学传感器.通过步骤简单、易操控、绿色环保的电沉积方法在ITO表面原位制备具有高导电,大比表面积,高生物相容性的NPG.然后通过电聚合在NPG表面上原位合成一层MIP,其中As^(3+)用作模板分子,邻苯二胺用作功能单体.通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对MIP/NPG/ITO的制备过程进行了跟踪.采用铁氰化钾与亚铁氰化钾螯合物作为电化学探针产生信号,采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了MIP/NPG/ITO的电化学行为.通过优化实验条件,采用循环伏安法对As^(3+)进行了定量检测,其测量As^(3+)的线性范围为2.0×10^(-11)至9.0×10^(-9)mol·L^(-1),检测下限为7.1×10^(-12)mol·L^(-1)(S/N=3).所构建传感器的检出限远低于10 ppb,符合世界卫生组织(WHO)和环境保护局(EPA)设定的饮用水标准.另外,该传感器具有制备和确定步骤简单,重复性好,重现性和稳定性优异的优点.值得一提的是,所制备的传感器已成功应用于测量景观河水、地下水、自来水和生活污水等四种水质中As^(3+).可以预见,这种简单而廉价的传感器在环境监测,食品分析和临床诊断领域具有潜在的实际应用价值.

基于单宁酸配位化学的新型缓释凝胶尿素的制备

尿素在农业的发展中起着不可替代的作用,但由于其释放速率快,易流失等缺点造成了严重的环境问题,缓释凝胶尿素在一定程度上弥补了尿素快速释放的缺点,但所涉及的缓释材料通常很难降解,又造成了新的环境问题,因此为了弥补传统缓释尿素的不足,本文基于单宁酸配位化学,以剥离的蒙脱土为构建单元,Fe^(3+)为交联剂,尿素为添加剂,成功制备了一种新型的绿色缓释凝胶尿素(SRF),通过傅立叶红外光谱分析和扫描电镜对肥料的结构进行了表征。水中和土壤释放实验表明其对活性组分(尿素和Fe^(3+))具有良好的缓释效果,盆栽实验证明其相对于普通尿素对棉花种子的发芽率(SRF为80%,尿素为66%,提高了14%)和植物生长都具有更好的促进作用。

共培养技术及化学絮凝法对小球藻C.vulgaris XJB絮凝的影响

微藻是生物柴油理想的原料,但微藻尺寸较小,细胞密度较低,导致微藻采收困难。为提高微藻的采收率,节约成本,实验采用自絮凝斜生栅藻Scenedesmus sp.-BH与富油小球藻C.vulgaris XJB共培养技术来提高小球藻C.vulgaris XJB的絮凝率,同时与调节p H、添加Fe Cl3和添加壳聚糖3种化学絮凝法对比。结果表明:3种化学絮凝法60 min时的最佳絮凝率分别为84.2%、96.5%和72.9%;共培养最佳条件下小球藻C.vulgaris XJB 60 min时的絮凝率为33.3%,8 h后的絮凝率可达73.2%。共培养条件下小球藻C.vulgaris XJB的絮凝率比化学絮凝法的稍低,但该方法不会引入有害化学物质,后期分离成本低,是一种经济、环保的絮凝方法。

酶功能化Co_3O_4-Pt纳米复合材料修饰电极的制备及电化学性能

基于水热法合成了形貌均一的纳米Co_3O_4,利用其强催化性能将其连同纳米Pt和辣根过氧化物酶(HRP)层层修饰于金电极表面,最终构建出对H_2O_2具有三重催化作用的新型纳米复合材料Co_3O_4-Pt-HRP修饰电极,并将其应用于对H_2O_2的浓度检测。实验结果发现,纳米Co_3O_4与纳米Pt的催化作用相互协同,并且纳米Pt较大的比表面积和优良的生物相容性增加了后续辣根过氧化物酶的负载量与生物催化活性,从而提高了传感器的灵敏度。在优化条件下,对H_2O_2浓度的检测范围为2.0μmol/L^7.1 mmol/L,检出限为0.9μmol/L。此外,该传感器还表现出较高的选择性、稳定性和灵敏度。

PtSnO_2/C催化剂的制备、表征及其对乙醇电化学氧化的催化活性

对直接乙醇燃料电池(DEFC)阳极电催化剂的研究主要集中在Pt基催化剂上,而提高Pt基催化剂对乙醇的电化学氧化活性是目前DEFC研究的最重要的任务。本文采用乙二醇还原法制备Pt Sn O2/C二元催化剂。ICP-AES表征结果表明,Pt:Sn比是3∶1;X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱分析(XPS)结果表明催化剂中Pt和Sn O2晶体的存在;采用透射电镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和电化学线性扫描(LSV)等对催化剂的形态和电化学性能进行了表征,并计算其电化学活性表面积(ECSA)。实验结果表明,低合金度的Pt Sn O2/C催化剂具有与Pt/C电催化剂相近的Pt晶格常数,这有利于乙醇分子在Pt表面的吸附解离,Sn O2物种通过解离水提供(OH)物种促进Pt表面中间物种的氧化,从而提高催化剂的抗中毒能力和乙醇电化学氧化活性。

香蕉皮基多孔炭泡沫的制备及其电化学性能

多孔炭广泛应用在净化空气、污水处理、化工产物的收集、食品加工、药品生产、催化材料的制备、超级电容器的负极材料、贵金属提取等领域。本文以生物质香蕉皮为原料,采用低温等离子体法制备香蕉皮基泡沫炭,解决了目前在制备中高碱量的弊端,同时为香蕉皮的合理利用提供新思路。结果表明:低温等离子体法活化和传统的KOH活化相比,制备方法简单,制备周期短,不会破坏原材料的结构,而且可以增加原料表面的官能团,使其双电层电容特性更好。经过循环伏安测试可知,低温等离子体制备的香蕉皮基泡沫炭的比电容可达150.81 F/g。

棉秆基活性炭的制备及电化学性能研究

在能量存储和转换装置中具有适当比表面积的电极材料是非常重要的。本文研究以棉花秸秆为炭源,KOH为活化剂,采用炭化活化法成功制备出高比表面积的活性炭材料,并通过X射线衍射仪、透射电子显微镜和N 2物理吸附分析等对该样品进行微观结构和形貌表征,系统研究活化温度对电化学性能和电催化性能的影响。结果表明:750℃活化下的棉秆基活性炭具有较大的比表面积2552.8 m^2/g和孔容1.32 cm^3/g;在析氢反应电催化方面,样品的过电位为-0.24 V,Tafel斜率为131.37 mV/dec;在超级电容器方面,样品在0.5 A/g电流密度下比电容为256.35 F/g,在10 A/g高电流密度下也具有210.0 F/g的高比电容。本文研究结果表明棉秆基活性炭在超级电容器和析氢反应电催化剂领域都具有良好的应用前景。

导电砂浆电阻率稳定性的实验研究

导电砂浆电阻率的稳定性是其发挥功能的基础。本文采用二电极法研究导电砂浆在不同外界环境下电阻率的稳定性能。实验结果表明:导电砂浆电阻率随导电温度和导电功率的升高而升高,但升高幅度较低,低于5%;导电砂浆电阻率随导电环境相对湿度升高而下降;不同功率下长时间连续通电,电阻率基本保持稳定,180 d提高率低于6%。以上研究结果表明:外界通电环境对电阻率有一定的影响,但影响幅度较小,导电砂浆的电阻率稳定性较好,可应用于各种环境而保持稳定的导电性能。