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基于MIL-53(Fe)构建异相UV/H_(2)O_(2)活化体系高效降解水中四氢呋喃

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环境化学 2024年第7期43卷 2382-2394页

作者：邢云青吴天阳黄敏轩冀世锋上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 上海海洋大学海洋环境监测与评价中心上海201306 曼彻斯特大学英格兰曼彻斯特市M139PL

为克服均相光-芬顿体系中pH范围窄、H_(2)O_(2)活化效率低、Fe2+无法循环使用等缺陷,制备了Fe基MOFs材料MIL-53(Fe)以构建异相H_(2)O_(2)高效活化体系,并通过XRD、XPS以及UV-vis等表征,以探究MIL-53(Fe)/UV/H_(2)O_(2)体系去除THF的性能及机理等.降解实验结果表明MIL-53(Fe)/UV/H_(2)O_(2)体系相比于UV/H_(2)O_(2),降解效率提升了2.4倍,其准一阶降解速率常数(0.0487 min^(-1))是UV/H_(2)O_(2)体系(0.0205 min^(-1))的2.375倍,并在pH≈6.8(原水),H_(2)O_(2)添加量为20 mmol·L^(-1),MIL-53(Fe)投加量为0.1 g·L^(-1)时,降解效果最佳,50 min达到了94.7%;通过LC-MS分析确定了中间产物,提出了可能的THF降解途径,并利用Gaussian软件通过DFT计算作了验证;从OUR、BOD5/COD、AOS(高级氧化态)、COS(碳氧化态)4方面证明了降解前后溶液可生化性由弱到强的提升;结合活性物种淬灭实验、Fe^(3+)、e^(-)蒙蔽实验以及价导带分析提出了潜在的THF降解机理,验证出·OH是THF降解过程中最重要的活性物种,而光生e-是反应速率提升的主要驱动者.

关键词：四氢呋喃 MIL-53(Fe) 光催化可生化性降解机理.

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改进YOLOv8的轻量级光学遥感图像船舶目标检测算法

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计算机工程与应用 2024年第16期60卷 248-257页

作者：杨志渊罗亮吴天阳于博向武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572000 高性能船舶技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

针对现有基于深度学习的轻量级目标检测算法,在应用于光学遥感图像船舶目标检测任务时所面临的精度低、检测速度慢的情况,提出一种基于YOLOv8s的轻量级光学遥感图像船舶目标检测算法。引入一种新的轻量级非对称检测头,使模型在复杂背景... 详细信息

针对现有基于深度学习的轻量级目标检测算法,在应用于光学遥感图像船舶目标检测任务时所面临的精度低、检测速度慢的情况,提出一种基于YOLOv8s的轻量级光学遥感图像船舶目标检测算法。引入一种新的轻量级非对称检测头,使模型在复杂背景中更加关注船舶对象;主干网络融合选择注意力模块,通过动态调整特征提取主干的感受野来提高目标检测的性能;引入Slim-FPN的思想来改进颈部,在保持检测精度的同时减少参数数量;设计快速卷积模块FasterConv,基于此重构C2f中的Bottleneck结构,命名为Faster_C2f,增强了网络的特征提取能力。实验结果表明,改进的算法在保证检测速度的同时取得了95.2%的检测精度,比基线模型提高1.4%,每秒检测帧数提高8%,模型参数减少33%,较主流算法在检测效果上有一定的提升。

关键词： YOLOv8 遥感图像非对称检测头注意力模块特征提取

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掘进工作面稳定性研究

能源与节能 2024年第1期 258-261页

作者：吴天阳霍州煤电集团晋北煤业有限公司山西静乐035100

以霍州煤电集团晋北煤业掘进工作面稳定性为研究背景,讨论了巷道掘进工艺中的分次成巷法和一次成巷法,同时根据平行作业,建立了掘进-支护系统动力学模型。实践工程中接触力稳定,围岩处于稳定状态,综合机械化掘进工艺提高了劳动效率,降... 详细信息

以霍州煤电集团晋北煤业掘进工作面稳定性为研究背景,讨论了巷道掘进工艺中的分次成巷法和一次成巷法,同时根据平行作业,建立了掘进-支护系统动力学模型。实践工程中接触力稳定,围岩处于稳定状态,综合机械化掘进工艺提高了劳动效率,降低了成本,对于维护掘进工作面稳定性有积极作用。

关键词：掘进工作面一次成巷法平行作业系统动力学

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超重力环境下臭氧去除水中抗生素耐药菌的研究

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超重力环境下臭氧去除水中抗生素耐药菌的研究

作者：吴天阳北京化工大学

学位级别：硕士

我国是抗生素生产和使用大国,抗生素的滥用导致环境中抗生素残留。低浓度抗生素会诱导自然环境中的微生物产生耐药性。近年来各种环境中都检测到了不同抗生素耐药菌。耐药菌会通过饮用水、生活用水以及食物等媒介进入人体,进而危害到人... 详细信息

我国是抗生素生产和使用大国,抗生素的滥用导致环境中抗生素残留。低浓度抗生素会诱导自然环境中的微生物产生耐药性。近年来各种环境中都检测到了不同抗生素耐药菌。耐药菌会通过饮用水、生活用水以及食物等媒介进入人体,进而危害到人类健康。因此,开发高效去除环境中抗生素耐药菌的方法具有重要的价值和意义。臭氧消毒工艺因氧化能力强、灭菌彻底且几乎不产生有毒副产物等优点常被用于水处理中的微生物灭活环节。但是传统臭氧消毒工艺受臭氧传质与吸收效率的限制,无法高效去除水中耐药菌。超重力技术可以极大地强化微观混合与传质,能够增强臭氧的吸收效果,有利于臭氧去除水中微生物。因此,本论文以旋转填充床(RPB)为反应装置,强化臭氧消毒工艺对水中抗生素耐药菌的去除,通过分析总菌对数灭活率和耐药菌对数灭活率,考察了各种工艺条件以及水中共存物质对RPB-O消毒工艺去除水中耐药菌的影响规律并进行了其他相关研究,得出以下结论:(1)进行RPB-O消毒工艺去除水中耐药菌实验,考察了不同操作条件对耐药菌去除效果的影响。实验结果表明,RPB转速、初始臭氧浓度、气体体积流量增大,总菌和耐药菌对数灭活率增大,总菌和耐药菌去除效果增强;随着液相体积流量增大,总菌和耐药菌对数灭活率均减小,细菌去除效果减弱;随着初始p H增大,总菌和耐药菌对数灭活率先增大后减小,p H在7左右时对数灭活率最高。与模拟搅拌反应器中常规臭氧消毒工艺对比发现,RPB中耐药菌的去除效果大大增强。基于上述实验数据建立了预测对数灭活率的多元线性回归模型和人工神经网络模型,结果表明两种模型的拟合和预测效果良好,相比之下人工神经网络模型的拟合优度和预测性能更好。(2)探究了自然水体中常见共存物质对RPB-O消毒工艺去除水中耐药菌的影响。发现Na和Cl对耐药菌去除效果没有明显影响;HCO、Mg、富里酸和葡萄糖均对耐药菌的去除具有不利影响;SO和Ca则对耐药菌的去除具有促进作用,并解释了这些物质影响RPB-O消毒工艺去除耐药菌的理论机制。(3)利用透射电镜观察RPB-O消毒工艺处理前后细菌细胞的形貌变化,并结合表面增强拉曼光谱和傅里叶红外光谱,分析细菌细胞结构和生物成分的损伤情况,阐明了RPB-O消毒工艺导致耐药菌失活的机理。

关键词：超重力技术臭氧消毒抗生素耐药菌灭活机理共存物质

体硅GaN半桥驱动芯片中的低延时电平移位电路设计

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体硅GaN半桥驱动芯片中的低延时电平移位电路设计

作者：吴天阳东南大学

学位级别：硕士

与硅基(Si)功率器件相比,氮化镓(GaN)功率器件具有开关速度快、电子饱和速率大等优点,非常适用于高工作频率、高功率密度的系统。在此类系统中,GaN功率器件常需半桥驱动芯片控制。半桥驱动芯片最核心的技术之一是电平移位技术,其性能直... 详细信息

与硅基(Si)功率器件相比,氮化镓(GaN)功率器件具有开关速度快、电子饱和速率大等优点,非常适用于高工作频率、高功率密度的系统。在此类系统中,GaN功率器件常需半桥驱动芯片控制。半桥驱动芯片最核心的技术之一是电平移位技术,其性能直接影响芯片的传输延时和可靠性。在体硅工艺上,传统电平移位技术难以应用于GaN器件的驱动芯片,因此设计出满足GaN半桥驱动芯片的电平移位电路具有重要研究意义。本文首先阐述了电平移位电路的工作原理,详细分析了电平移位电路的延时特性与可靠性。传统电平移位电路需要增加滤波宽度滤除d V/dt噪声,而滤波宽度的增加导致延时增大,其无法兼顾低延时和高可靠性的要求。本文在传统电平移位电路的基础上,设计了一种带有噪声检测电路及电流补偿器的低延时电平移位电路。在检测到d V/dt噪声后,噪声检测电路产生位移电流,该电流经过电阻形成压降,触发电流补偿器。随后,被开启的电流补偿器提供电流泄放路径,抵消d V/dt噪声产生的信号干扰,最终实现高可靠性和低延时的最佳折衷。本文是基于体硅0.8μm 600V高压BCD工艺进行仿真、版图绘制以及流片。测试结果表明:在电源电压为15V,工作频率为1MHz的条件下,高侧导通延时和关断延时分别为28.7ns和28.5ns,静态电流为285.1μA,抗d V/dt能力大于100V/ns,达到了设计指标。

关键词：氮化镓半桥驱动电平移位低延时可靠性

基于MIL-53(Fe)构建异相UV/H2O2活化体系高效降解水中四氢呋喃

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基于MIL-53(Fe)构建异相UV/H2O2活化体系高效降解水中四氢呋喃

作者：吴天阳上海海洋大学

学位级别：硕士

四氢呋喃(Tetrahydrofuran,简称为THF)是一种广泛存在于工业废水中的、具有生物毒性的有机物,且由于含氧杂环式结构使其难降解,因此高效去除水中THF具有重要意义。在多种THF处理方法中,均相光芬顿(UV-Fenton)技术因在体系中可产生强氧... 详细信息

四氢呋喃(Tetrahydrofuran,简称为THF)是一种广泛存在于工业废水中的、具有生物毒性的有机物,且由于含氧杂环式结构使其难降解,因此高效去除水中THF具有重要意义。在多种THF处理方法中,均相光芬顿(UV-Fenton)技术因在体系中可产生强氧化性活性物质·OH而实际应用较多。但体系中p H作用范围窄、Fe不能循环使用、HO活化效率低等问题无法避免,限制了该技术的深层发展。针对以上问题,制备了粉末状Fe基MOFs材料MIL-53(Fe)以取代UV-Fenton中的Fe并构建异相HO高效活化体系,并通过XRD、XPS以及UV-vis等表征手段,探究了MIL-53(Fe)/UV/HO体系去除THF的性能及机理等。具体结果如下:(1)与UV/HO体系相比,MIL-53(Fe)/UV/HO体系的THF去除效率提升了2.4倍,且其准一阶降解速率常数(0.0487 min)是UV/HO体系(0.0205 min)的2.375倍,并由单变量优化实验得出在p H≈6.8(原水),HO浓度为20 mmol·L,MIL-53(Fe)投加量为0.1 g·L条件下,降解效果最好,50 min内达到了94.7%;循环降解实验结果显示MIL-53(Fe)/UV/HO体系经3次循环后降解效率下降为70.29%,显示出一定的循环使用性,XRD图谱表明MIL-53(Fe)晶面依然保持完整,但结晶度有所降低。综上,通过向体系中引入非均相MIL-53(Fe)以替代Fe强化UV/HO体系的方法有效,但粉体MIL-53(Fe)的循环使用效率并不高,阻碍了进一步发展,因此需要对此方面进一步研究。(2)为提升MIL-53(Fe)的循环使用效率,将其负载于海藻酸钙水凝胶中制备出MCH(Fe)复合材料。通过比较对THF的去除率及一阶动力学参数,结果表明负载比例为75 wt%MIL-53(Fe)的MCH(Fe)性能最佳;正交实验数据显示p H值=7、THF初始浓度为70 mg·L、MCH(Fe)投加量为0.75 g·L、HO浓度为30mmol·L为MCH(Fe)/UV/HO体系的最优降解水平;最佳条件下的降解实验结果表明MCH(Fe)/UV/HO体系的THF去除率在60 min内最大可达到86.67%,显著高于UV/HO体系,同时其准一阶降解速率常数(0.0344 min)也大于UV/HO体系(0.0205 min);探究了四种水中共存阴离子对MCH(Fe)/UV/HO体系降解THF的影响,结果表明CO和Cl因为清除·OH能力强,因此对THF降解的抑制作用较大,NO有一定抑制作用但相对较小,而SO对反应过程几乎不产生影响;MCH(Fe)的循环实验结果表明经过8次重复实验,THF的去除率依然能保持80%左右,表现出优异的循环使用性,且将材料使用前后的FT-IR图谱对比发现MCH(Fe)的官能团结构保持完整。综上,将MIL-53(Fe)负载化得到的MCH(Fe)依然保持良好降解性能,并且循环使用效率相较于粉体MIL-53(Fe)有了显著提升。(3)通过LC-MS分析确定了中间产物,并提出了以(ⅰ)THF首先发生邻位羟基化生成2-羟基四氢呋喃,(ⅱ)羟基处发生再氧化形成酯基生成γ-丁内酯,(ⅲ)C-O键断裂生成4-羟基丁酸为主要步骤的降解路径;OUR值由降解前的0.107 mg/L·h提高至降解后的0.37 mg/L·h(内源呼吸=0.173 mg/L·h)、BOD/COD值由降解前的0.23提高至0.76、AOS(高级氧化态)和COS(碳氧化态)值由降解前的-3.436分别转变为降解后的2.726和3.609,从这四个方面证明了降解前后溶液可生化性由弱到强的提升;结合活性物种淬灭实验以及价导带分析提出了可能的THF降解机理,光生空穴h、光生电子e、Fe、·OH均参与了反应,且e是HO分解效率提升的主要驱动者,·OH是反应体系中最重要的活性物质。

关键词：四氢呋喃 MIL-53(Fe) 光催化水凝胶负载循环使用性可生化性

基于MIL-53(Fe)构建异相UV/HO活化体系高效降解水中四氢呋喃

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环境化学 2023年

作者：邢云青吴天阳黄敏轩冀世锋上海海洋大学海洋生态与环境学院上海海洋大学海洋环境监测与评价中心曼彻斯特大学

为克服均相光-芬顿体系中pH范围窄、H2O2活化效率低、Fe2+无法循环使用等缺陷，制备了Fe基MOFs材料MIL-53(Fe)以构建异相H2O2高效活化体系，并通过XRD、XPS以及UV-vis等表征，以探究MIL-53(Fe)/UV/H2O2体系去除THF的性能及机理等.降解... 详细信息

为克服均相光-芬顿体系中pH范围窄、H2O2活化效率低、Fe2+无法循环使用等缺陷，制备了Fe基MOFs材料MIL-53(Fe)以构建异相H2O2高效活化体系，并通过XRD、XPS以及UV-vis等表征，以探究MIL-53(Fe)/UV/H2O2体系去除THF的性能及机理等.降解实验结果表明MIL-53(Fe)/UV/H2O2体系相比于UV/H2O2，降解效率提升了2.4倍，其准一阶降解速率常数(0.0487 min-1)是UV/H2O2体系(0.0205 min-1)的2.375倍，并在pH≈6.8(原水)，H2O2添加量为20 mmol·L-1,MIL-53(Fe)投加量为0.1 g·L-1时，降解效果最佳，50 min达到了94.7%；通过LC-MS分析确定了中间产物，提出了可能的THF降解途径，并利用Gaussian软件通过DFT计算作了验证；从OUR、BOD5/COD、AOS(高级氧化态)、COS(碳氧化态)4方面证明了降解前后溶液可生化性由弱到强的提升；结合活性物种淬灭实验、Fe3+、e-蒙蔽实验以及价导带分析提出了潜在的THF降解机理，验证出·OH是THF降解过程中最重要的活性物种，而光生e-是反应速率提升的主要驱动者.

关键词：四氢呋喃 MIL-53(Fe) 光催化可生化性降解机理

进水钙、铝离子共存对反渗透膜污染的影响效应分析

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上海海洋大学学报 2023年第3期32卷 586-596页

作者：邢云青陈嘉健李苑铭冀世锋吴金健吴天阳邹鹏上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 上海海洋大学海洋环境监测与评价中心上海201306

基于某生物制药企业膜生物反应器处理出水配置了不同Ca/Al配比的料液,以考察其对反渗透膜污染的结构、形貌、组成与特征的影响效应。结果表明:进水中共存的钙、铝成分结合有机物在膜面上形成了复合污染层,Ca/Al配比的变化导致差异显著... 详细信息

基于某生物制药企业膜生物反应器处理出水配置了不同Ca/Al配比的料液,以考察其对反渗透膜污染的结构、形貌、组成与特征的影响效应。结果表明:进水中共存的钙、铝成分结合有机物在膜面上形成了复合污染层,Ca/Al配比的变化导致差异显著的膜污染特性。在低铝含量、高Ca/Al比条件下,进水中铝盐与膜面有机官能团在强势极性作用力下优先结合,与进水中疏水性有机组分凝聚共沉于膜面,对膜污染的形成具有远大于Ca组分的作用。根据扩展杨氏方程计算得到系统总表面张力:低钙低铝,53.0 mJ/m^(2);低钙高铝,69.5 mJ/m^(2);高钙高铝,70.4 mJ/m^(2)。这表明进水中铝含量变化主要影响进水溶液与膜面材料之间的极性作用力,钙含量变化几乎没有相应影响。膜清洗结果表明进水中钙铝成分引起的膜污染在空间结构上是分层的,铝通过与膜面分子间的极性力作用紧密结合在膜污染的底层,形成难以清洗的不可逆污染;Ca则主要存在于污染的滤饼层,极易通过化学清洗恢复。因此,精准控制前段混凝预处理阶段Al盐投加量对防止膜污染具有重要意义。

关键词：反渗透膜膜污染铝钙共存

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基于协同理论视阈的高职教育产教融合优化策略研究

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烟台职业学院学报 2023年第4期18卷 59-63+90-91页

作者：孙凤山吴天阳潍坊职业学院

在阐述协同理论与高职教育产教融合高度契合的基础上，运用协同理论分析高职教育产教融合存在的机制不够健全、高职院校服务能力不强、企业参与动力不足等主要问题，从政府、高职院校、企业、行业组织四个维度归结了问题成因，提出了协... 详细信息

在阐述协同理论与高职教育产教融合高度契合的基础上，运用协同理论分析高职教育产教融合存在的机制不够健全、高职院校服务能力不强、企业参与动力不足等主要问题，从政府、高职院校、企业、行业组织四个维度归结了问题成因，提出了协同理论视阈下深化高职教育产教融合的对策，即政府加强统筹引导，高职院校加强服务能力建设，企业发挥育人主体作用，行业组织发挥第三方功能，培育产教融合文化生态。

关键词：协同理论高职教育产教融合优化策略