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烟秆生物炭特性及其修复镉污染土壤作用与机理

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烟秆生物炭特性及其修复镉污染土壤作用与机理

作者：何德飞东莞理工学院

学位级别：硕士

烟草是我国一些地区极其重要的经济作物,资源化利用大量的烟草秸秆(烟秆)成为这些地区亟待解决的问题。本研究以烟秆为原材料,在300、400、500、600℃和700℃下慢速热裂解3h,收集固体残留物烟秆生物炭,分别标记为T300、T400、T500、T600... 详细信息

烟草是我国一些地区极其重要的经济作物,资源化利用大量的烟草秸秆(烟秆)成为这些地区亟待解决的问题。本研究以烟秆为原材料,在300、400、500、600℃和700℃下慢速热裂解3h,收集固体残留物烟秆生物炭,分别标记为T300、T400、T500、T600和T700,首先用多种技术研究生物炭特性;再通过室内批次试验研究其Cd吸附;最后选择500℃下制备的生物炭,系列量(0、5、15、30 g/kg,分别记为B0,B5,B15,B30)添加到Cd污染农田土壤,并盆栽茼蒿和苦麦菜,研究其降低蔬菜吸收Cd的作用,以期探索烟秆资源化利用新途径,并提供基础数据。主要研究结果如下:(1)不同温度制备的烟秆生物炭,其性状及对Cd吸附特征均存在明显的差异。从300℃提高到700℃,生物炭的酸碱度从p H 9.05提高到p H 11.54;H、O、N含量及H/C、O/C及(O+N)/C的原子比例,随热解温度的提高而降低,显现出高温生物炭芳构化程度更高。烟秆生物炭的孔隙以中孔为主,低温生物炭的比表面积比较大,表面官能团更丰富;而高温生物炭的孔隙结构更为发达。(2)准二级动力学方程和颗粒内扩散方程,都能很好地拟合不同温度下制备的烟秆生物炭对Cd的吸附过程,表明吸附是异质性化学吸附。高温生物炭对Cd吸附能力强,其中T700对Cd的去除率高达99.01%。Langmuir-Freundlich方程能够很好地拟合生物炭吸收Cd行为,最大吸附量(Q)54.40～106.16 mg/g,其中T700的Q值最大,也远高于稻草、小麦等农作物秸秆生物炭。不同温度下制备的烟秆生物炭,都表现出对Cd有较强吸附能力,具有修复环境Cd污染的应用潜力。(3)施用烟秆生物炭极显著的提高了土壤p H值、有机碳含量、阳离子交换量(CEC)、有效磷及速效钾含量(P≤0.01),也改变了土壤Cd形态。其中,酸溶态Cd含量从最初的1.43 mg/kg最终降低到1.15 mg/kg,占全量的比例也从约71.91%降低到52.94%。茼蒿和苦麦菜可食部分(地上部)Cd含量均达到了国家标准(Cd≤0.2),比对照分别降低了53.47%～91.69%和45.50%～80.71%。(4)施用烟秆生物炭的两种蔬菜植株,其地上部和地下部Cd生物富集系数(BCF)值都大幅度降低;苦麦菜的Cd转运系数(TF)显著提高,而茼蒿的转运系数没有受到显著的影响。这说明施用适量烟秆生物炭(5～15 g/kg),不仅能够改良土壤,促进蔬菜生长,提高产量;而且能够降低Cd生物有效性,阻抑吸收富集Cd,在Cd敏感作物茼蒿上的效果更好。

关键词：烟秆热解温度生物炭土壤 Cd 苦麦菜茼蒿

基于酶反应动力学理论优化脂肪酶活力测定体系

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中国油脂 2023年第5期48卷 146-152页

作者：张帆程路峰曹红何德飞郑兰兰李春新疆医科大学药学院乌鲁木齐830011 嘉兴学院生物与化学工程学院浙江嘉兴314001 浙江格蕾斯生物科技有限公司浙江嘉兴314000 清华大学化学工程系北京100084

为了提高棕榈酸对硝基苯酯(p-NPP)法测定脂肪酶活力的灵敏度和准确度,以来源于Rhizopus oryzae的脂肪酶Lipase F-AP 15为研究对象,首先对其最适反应pH和反应温度进行优化,然后将表面活性剂作为激活因子引入酶活力测定体系,探究影响机制... 详细信息

为了提高棕榈酸对硝基苯酯(p-NPP)法测定脂肪酶活力的灵敏度和准确度,以来源于Rhizopus oryzae的脂肪酶Lipase F-AP 15为研究对象,首先对其最适反应pH和反应温度进行优化,然后将表面活性剂作为激活因子引入酶活力测定体系,探究影响机制,并依据酶反应动力学理论优化测定条件(底物浓度、酶质量浓度、反应时间),对优化的p-NPP法的重复性和准确性进行了检验,最后以另一个来源的脂肪酶Lipase-PPL为模型,以同样思路与方法改进与优化其酶活力测定体系,以考察优化方法和思路的适用性。结果表明:表面活性剂PEG 8000的引入使得覆盖在脂肪酶活性位点的α-螺旋结构被重排而打开,脂肪酶由封闭构象转为并保持在活化构象,脂肪酶活性增强;优化测定体系的最适条件为pH 8.0、反应温度30℃、酶质量浓度1.00 mg/mL、底物浓度6 mmol/L、反应时间5 min,在此条件下测得的酶活力是常用p-NPP法(pH 8.0、反应温度30℃、酶质量浓度2.50 mg/mL、底物浓度10 mmol/L、反应时间8 min)测得酶活力的1.4倍;重复性和准确性试验显示,优化p-NPP法重复测定结果的相对标准偏差为1.21%,加标回收率为95.60%,均优于常用p-NPP法;优化方法和思路适用于其他来源的脂肪酶活力测定体系的优化。综上,通过将表面活性剂引入p-NPP法的脂肪酶活力测定体系,以酶反应动力学理论为指导优化测定条件,明显提高了方法的灵敏度,并有效保证了测定结果的重复性和准确性,缩短了检测时间,节省了检测成本。

关键词：脂肪酶酶活力测定酶反应动力学表面活性剂

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杜仲叶水提纯化工艺的研究

杜仲叶水提纯化工艺的研究

作者：何德飞西北农林科技大学

学位级别：硕士

杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）是我国特有经济树种，传统中医把杜仲皮列为中药上品，近年来研究发现，杜仲叶与杜仲皮的主要活性物质相近，且具有等同药理功效，为了进一步分析杜仲叶中具体的药用成分，证明以皮代叶的可行性，达到... 详细信息

杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）是我国特有经济树种，传统中医把杜仲皮列为中药上品，近年来研究发现，杜仲叶与杜仲皮的主要活性物质相近，且具有等同药理功效，为了进一步分析杜仲叶中具体的药用成分，证明以皮代叶的可行性，达到扩大药源的目的。本文以杜仲叶为研究材料，通过水浸提杜仲叶药用活性物质，无机絮凝剂絮凝澄清，离子交换树脂分离，进一步确定最佳提取分离方法，为杜仲叶的产业化开发利用提供理论参考。主要研究结果如下：（1）水浸提法提取杜仲叶中中药用成分条件选择料液比对杜仲叶中有效成分的提取影响明显，最初阶段随料液比的增加，由于溶剂与溶质间的浓度差较大，有利于有效成分的溶出;随着料液比的继续增大，在料液比超过1:16后，杜仲叶中有效成分的溶出达到极限，浸提液中有效成分的质量增加较少，浓度下降明显。考虑到后期纯化工作的节省成本，料液比的确定可选择1:16左右。浸提时间对水提杜仲的浸提效果也有较大影响，最初随浸提时间的增加，有利于有效成分的溶出，随着时间继续增加，当浸提时间超过24h后，有效成分的溶出速率引溶质和溶剂间的浓度梯度减小而变慢，同时分解速率随时间延长而加快，从而降低了有效成分的提取，综合考虑，浸提时间过短活性物质的溶出不充分，而时间过长，活性物质容易分解，所以控制在24h左右为宜。（2）无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液的优化工艺条件以总黄酮和桃叶珊瑚甙的含量和质量为指标，通过对比3种无机絮凝剂：七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）、聚合硫酸铁（SPFS）、聚合氯化铝铁（PAFC）的絮凝效果，采用单因素实验方法确定最佳纯化条件，以期为杜仲叶有效成分的工业化利用提供理论依据。研究结果表明，在pH8～9条件下，用0.20%溶液质量分数的七水合硫酸亚铁处理初次浸提液，絮凝效果最好。（3）离子交换树脂的选择两种树脂对京尼平甙酸和桃叶珊瑚甙的吸附能力较弱，但可以通过吸附其他杂质达到分离纯化的目的;树脂经过再生后，吸附能力可以达到原来的80%以上，使用寿命较长;LX015强酸苯乙烯系阳离子交换树脂分离效果比338弱碱性环氧系阴离子交换树脂好，两种树脂组合使用后，分离效果理想。

关键词：杜仲叶水浸提无机絮凝剂离子交换树脂

热解温度对烟秆生物炭性状及其吸附Cd^(2+)特性的影响

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广东农业科学 2023年第2期50卷 76-86页

作者：何德飞黄玉芬李翔陈伟盛魏岚林启美刘忠珍刘鹏东莞理工学院生态环境与建筑工程学院广东东莞523808 广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省农业资源循环利用与耕地保育重点实验室广东广州510640

【目的】我国烟草生产中产生的大量烟秆是一个亟待解决的问题,通过热解炭化技术处理制备成生物炭,并表征其理化特性,探求其吸附重金属Cd^(2+)特性,从而为烟秆资源化利用需求途径提供数据支撑。【方法】以烟秆作为制备生物炭的原料,分别... 详细信息

【目的】我国烟草生产中产生的大量烟秆是一个亟待解决的问题,通过热解炭化技术处理制备成生物炭,并表征其理化特性,探求其吸附重金属Cd^(2+)特性,从而为烟秆资源化利用需求途径提供数据支撑。【方法】以烟秆作为制备生物炭的原料,分别以300、400、500、600、700℃5个温度热解,通过多种表征技术手段、室内批量吸附试验和吸附动力学试验,研究热解温度、结构特性对Cd^(2+)吸附的影响。【结果】不同温度热解烟秆生物炭的性状及对Cd^(2+)吸附特征存在明显差异,热解温度从300℃提高到700℃时,pH从9.05增加到11.54;H、O、N含量及H/C、O/C及(O+N)/C的原子比例随热解温度的提高而降低,显现出高温热解的生物炭芳香结构更加复杂而稳定;低温烟秆生物炭的比表面积较大,但高温下表面孔隙结构更为发达。准二级动力学方程和颗粒内扩散方程能很好拟合不同温度烟秆生物炭对Cd^(2+)的吸附过程,表明吸附是异质性化学吸附;高温热解烟秆对Cd^(2+)吸附能力强,其表面丰富的孔隙结构可增强对Cd^(2+)的吸附,其中T700对Cd^(2+)的去除率高达99.01%;用Langmuir-Freundlich拟合,最大吸附量(Q_(m))为54.40~106.16 mg/g,其中700℃热解生物炭的Q_(m)值最大,远高于稻草、小麦等农作物秸秆生物炭。【结论】不同温度热解制备的烟秆生物炭,对Cd^(2+)具有较强吸附能力,具有修复环境Cd^(2+)污染的应用潜力。

关键词：烟秆热解温度生物炭 Cd^(2+) 吸附应用潜力

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无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液条件优化研究

西北林学院学报 2014年第2期29卷 202-206页

作者：何德飞苏印泉西北农林科技大学林学院陕西杨陵712100

研究无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液的优化工艺条件，以总黄酮和桃叶珊瑚甙的含量和质量为检测指标，通过对比3种絮凝剂：七水合硫酸亚铁（FeS04·7H2O）、聚合硫酸铁（SPFS）、聚合氯化铝铁（PAFC）的絮凝效果，采用单因素试验方法确定最... 详细信息

研究无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液的优化工艺条件，以总黄酮和桃叶珊瑚甙的含量和质量为检测指标，通过对比3种絮凝剂：七水合硫酸亚铁（FeS04·7H2O）、聚合硫酸铁（SPFS）、聚合氯化铝铁（PAFC）的絮凝效果，采用单因素试验方法确定最佳纯化条件，以期为杜仲叶有效成分的工业化利用提供理论参考。结果表明，在pH8-9条件下，用0．20％溶液质量分数的七水合硫酸亚铁处理初次浸提液，絮凝效果最好。

关键词：杜仲叶总黄酮桃叶珊瑚甙七水合硫酸亚铁聚合硫酸铁聚合氯化铝铁

多种汇流型态分布对河道水动力特征的影响分析

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多种汇流型态分布对河道水动力特征的影响分析

作者：何德川重庆交通大学

学位级别：硕士

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新型实体企业促进数实融合提升发展质量

中国工业经济 2024年 5-21页

作者：何德旭张昊刘蕴霆中国社会科学院大学商学院中国社会科学院财经战略研究院北京大学经济学院

数实融合能够为经济发展提供动力来源。将“数实融合”中的“数”理解为“数字经济”而不是单纯的“数字技术”，能够体现更为丰富的含义并更为完整地反映现实产业活动。技术要素利用、数据资源开发与网络效应发挥是数实融合过程中的主... 详细信息

数实融合能够为经济发展提供动力来源。将“数实融合”中的“数”理解为“数字经济”而不是单纯的“数字技术”，能够体现更为丰富的含义并更为完整地反映现实产业活动。技术要素利用、数据资源开发与网络效应发挥是数实融合过程中的主要形式，但它们在不同领域中的实现基础和进展情况存在差异。在微观层面，实体经济企业与数字经济企业的成本收益条件不能总是得到满足，是数实融合障碍的主要体现。其中，较好地完成了数字产业化或产业数字化程度较深的实体经济企业，即“新型实体企业”的作用值得关注。它们既是数实融合的重要载体，又能够依托已经实现的较为丰富的数实融合应用形式发挥网络效应和协同效应优势，在与更多实体经济企业开展合作的过程中内化初期投入成本、加快形成正向反馈，从而使数实融合形成“滚雪球效应”并提升社会经济发展质量。

关键词：数实融合新型实体企业数字经济实体经济

性能维持的增广可行域Tube鲁棒经济模型预测控制

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控制与决策 2024年第2期39卷 536-544页

作者：何德峰李能卓黄原驰韩平浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对未知但有界扰动作用下的约束线性系统,提出一种性能维持的增广可行域Tube经济模型预测控制(tube economic model predictive control, TEMPC)策略.首先考虑经济性能优化目标和鲁棒稳定控制目标,构造TEMPC优化问题的隐式收缩约束,并... 详细信息

针对未知但有界扰动作用下的约束线性系统,提出一种性能维持的增广可行域Tube经济模型预测控制(tube economic model predictive control, TEMPC)策略.首先考虑经济性能优化目标和鲁棒稳定控制目标,构造TEMPC优化问题的隐式收缩约束,并对系统状态和控制约束进行紧缩Tube设计,给出增广可行域优化问题的数学描述;然后,引入线性分解增广名义终端状态和终端罚函数,扩大优化问题的初始可行域,在此基础上应用终端“三要素”和收缩原理,建立TEMPC策略的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点有界稳定性的充分性条件,进而证明闭环性能在原初始可行域上的不变性;最后,通过对比仿真结果验证所提出策略的有效性和优越性.

关键词：模型预测控制不确定线性系统鲁棒稳定性经济优化可行域

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约束非线性系统理想点多目标安全预测控制

控制理论与应用 2024年第2期41卷 355-363页

作者：何德峰操佩颐岑江晖浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

考虑具有状态和控制约束的仿射非线性系统多目标安全控制问题,本文提出一种保证安全和稳定的多目标安全模型预测控制(MOSMPC)策略.首先通过理想点逼近方法解决多个控制目标的冲突问题.其次,利用控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)参数化局部... 详细信息

考虑具有状态和控制约束的仿射非线性系统多目标安全控制问题,本文提出一种保证安全和稳定的多目标安全模型预测控制(MOSMPC)策略.首先通过理想点逼近方法解决多个控制目标的冲突问题.其次,利用控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)参数化局部控制律,并确定系统不安全域.在此基础上,构造非线性系统的参数化双模控制器,减少在线求解模型预测控制(MPC)优化问题的计算量.进一步,应用双模控制原理和CLBF约束,建立MOSMPC策略的递推可行性和闭环系统的渐近稳定性,并保证闭环系统状态避开不安全域.最后,以加热系统的多目标控制为例,验证了本文策略的有效性.

关键词：非线性系统模型预测控制多目标控制安全控制稳定性