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凹凸棒石负载纳米零价铁对水中Cu和抗生素的去除效果研究

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凹凸棒石负载纳米零价铁对水中Cu和抗生素的去除效果研究

作者：李中兴兰州交通大学

学位级别：硕士

水体中广泛检出重金属和抗生素,其中Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素的络合作用的产物也被检出,络合作用使这两类物质的结构特点发生了变化,从而加速Cu（Ⅱ）在环境中的迁移,更容易导致四环素抗性基因的出现,所以,Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素的... 详细信息

水体中广泛检出重金属和抗生素,其中Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素的络合作用的产物也被检出,络合作用使这两类物质的结构特点发生了变化,从而加速Cu（Ⅱ）在环境中的迁移,更容易导致四环素抗性基因的出现,所以,Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素的复合污染越来越受到关注。基于甘肃省丰富且廉价的凹凸棒石黏土矿杂质多、利用率低以及优质吸附材料纳米零价铁自身存在不稳定的问题,本研究采用液相还原法,控制铁土比为1:2,将铁负载到凹凸棒石上,制备得到凹凸棒石负载纳米零价铁材料。解决了纳米零价铁的易团聚问题并改善了其易氧化的问题,同时弥补了凹凸棒石本身对重金属-抗生素复合污染的吸附能力的不足。选择Cu（Ⅱ）和TC、Cu（Ⅱ）和OTC作为目标污染物,探究凹凸棒石负载纳米零价铁对两种复合污染物的吸附效能,探究共吸附机制。主要研究内容和结果如下:经对凹凸棒石负载纳米零价铁材料的SEM、EDS、XRD和FT-IR表征结果分析,材料表面具有丰富的羧基、羟基、Fe-OH和Fe OOH等官能团,稳定性和反应活性进一步提高,可为吸附Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素提供有利条件。验证了凹凸棒石负载纳米零价铁对Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素的配位作用、π-π色散作用和氢键作用。凹凸棒石负载纳米零价铁后,Cu（Ⅱ）和四环素的吸附性能分别提升了66.4%、32.16%,Cu（Ⅱ）和土霉素的吸附性能分别提升了49.28%、25.08%,负载后的材料的吸附性能得到了大幅提高,并且对复合污染中的Cu（Ⅱ）的吸附性能提升更大。材料老化后,复合污染去除率的降幅均未超过2%。表明通过将纳米零价铁负载到凹凸棒石上,改善了纳米零价铁易氧化、吸附性能不稳定的问题。研究了投加量、pH、共存离子、时间、温度等因素在凹凸棒石负载纳米零价铁材料吸附Cu（Ⅱ）和TC、Cu（Ⅱ）和OTC两种复合污染的影响。结果表明,p H对吸附效果的影响较大,去除率变化趋势均是随p H增加而增加后趋于平稳且p H对材料吸附去除Cu（Ⅱ）的影响大于四环素类抗生素。Cu（Ⅱ）和TC、Cu（Ⅱ）和OTC的适宜p H均为6。复合污染物在自然环境中是酸性,凹凸棒石负载纳米零价铁材料吸附后,溶液p H会趋于中性,这有利于修复环境污染。离子强度对吸附两种复合污染的影响程度大小均为Ca>Mg>Na。拟二级动力学模型可用于两种复合污染的吸附过程,吸附过程可能受化学吸附控制。Freundlich模型能更好地模拟Cu（Ⅱ）的吸附过程,而Langmuir模型能更好地模拟四环素和土霉素的吸附过程,推测Cu（Ⅱ）和TC、Cu（Ⅱ）和OTC在凹凸棒石负载纳米零价铁上的吸附过程主要是单分子层吸附。根据Tempkin模型推断凹凸棒石负载纳米零价铁对复合污染的吸附机制可能兼有物理和化学吸附。提升温度有助于两种复合污染的吸附,吸附为自发且吸热过程。Cu（Ⅱ）的吸附机制可能有静电吸附、表面共沉淀、离子交换、表面络合、物理吸附和化学吸附;四环素和土霉素的吸附机制主要包括表面络合、物理吸附、化学吸附,氢键作用、π-π色散作用和静电作用,均以化学吸附为主要吸附机制。温度为308K拟合得出材料对Cu（Ⅱ）和TC的吸附容量分别为2.985 mmol/g、2.905 mmol/g,Cu（Ⅱ）和OTC的吸附容量分别为2.257 mmol/g、2.118 mmol/g。Cu（Ⅱ）与四环素类抗生素的吸附容量几乎相同,这也证明三元架桥作用对吸附复合污染的影响确实存在并且这种影响不可忽视。在复合污染溶液与材料复合体系中,以Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素的络合（配位）作用及其与凹凸棒石负载纳米零价铁材料间的桥联作用为核心初步构建出了一种共吸附模型（ATP-n ZVI-金属离子-抗生素络合物）,推断了材料-金属离子-抗生素的三元架桥作用是Cu（Ⅱ）和四环素类抗生素共吸附过程吸附量提高的原因。本文探讨了凹凸棒石负载纳米零价铁对重金属-抗生素复合污染的吸附效能和共吸附机理,证明了制备的材料对Cu（Ⅱ）和TC、Cu（Ⅱ）和OTC均有良好的去除效果。本研究制备了一种环境友好、效果显著的吸附剂,丰富凹凸棒石资源的广泛应用;丰富和发展复合污染体系的吸附理论和技术,为重金属-抗生素复合污染的吸附去除技术的进一步研发应用提供理论支撑。

关键词：凹凸棒石纳米零价铁四环素类抗生素铜复合污染

污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区重金属污染土壤的钝化修复效果研究

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农业环境科学学报 2022年第6期41卷 1251-1260页

作者：陶玲马奔李中兴周怡蕾任珺甘肃省黄河水环境重点实验室兰州交通大学兰州730070 兰州交通大学环境与市政工程学院环境生态研究所兰州730070 甘肃瀚兴环保科技有限公司兰州730070 甘肃昊宇环保科技有限公司甘肃天水741020

通过钝化实验研究了在污泥中添加不同质量比(0、5%、10%、15%、20%、25%、30%)的凹凸棒石后制备的污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区污染土壤中重金属的控制效应。结果表明:在矿区重金属污染土壤中添加污泥-凹凸棒石共热解生物炭后,土壤p... 详细信息

通过钝化实验研究了在污泥中添加不同质量比(0、5%、10%、15%、20%、25%、30%)的凹凸棒石后制备的污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区污染土壤中重金属的控制效应。结果表明:在矿区重金属污染土壤中添加污泥-凹凸棒石共热解生物炭后,土壤pH值随凹凸棒石添加量的增加而呈增加趋势,土壤电导率和阳离子交换量也整体呈现出上升的状态。加入污泥-凹凸棒石共热解生物炭钝化处理后,矿区污染土壤中Cu、Cd、Ni、Zn、Cr的TCLP提取态重金属含量均呈现下降趋势,钝化效率分别为94.71%、95.60%、91.75%、99.03%、96.65%;除Cu的DTPA提取态含量增加了5.93%~24.97%外,Cd、Ni、Zn、Cr的DTPA提取态含量也均有所降低,钝化效率分别为94.32%、94.75%、86.63%、90.02%、92.54%。酸溶态的Cd、Cu、Ni、Zn、Cr也向更加稳定的残渣态转化,其修复效率分别为42.50%、33.87%、57.92%、33.74%、42.36%,重金属的4种形态之和与重金属总量具有良好的一致性,一致率为82%~105%。根据土壤管控标准风险等级,重金属污染土壤钝化处理后,Cd、Cu、Ni、Zn、Cr均保持在低风险水平。Cd、Cu、Ni和Zn的潜在风险指数降低,虽然Cr的潜在风险指数有所升高,但是在所有处理条件下Cr的污染等级均为轻度。研究表明,在污泥中添加凹凸棒石增强了污泥生物炭对重金属的钝化性能。

关键词：污泥凹凸棒石生物炭钝化重金属

基于最大流最小割的电网静态安全关键断面辨识方法

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电网技术 2022年第3期46卷 1084-1091页

作者：梁海镇陈丽丹李峰管霖李中兴卢操华南理工大学电力学院广东省广州市510640 华南理工大学广州学院电气工程学院广东省广州市510800 广东电网公司规划研究中心广东省广州市510600 广东省新能源电力系统智能运行与控制企业重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510663

提出了一种基于最大流最小割定理的关键输电断面识别方法。算法考虑电网潮流分布及载流能力,转化为有向加权图扫描求解最小割。构建搜索树存储结果,并根据网络分割搜索输电断面,可以快速准确地辨识出全部存在"N-1"、"N-2"过载风险,且具... 详细信息

提出了一种基于最大流最小割定理的关键输电断面识别方法。算法考虑电网潮流分布及载流能力,转化为有向加权图扫描求解最小割。构建搜索树存储结果,并根据网络分割搜索输电断面,可以快速准确地辨识出全部存在"N-1"、"N-2"过载风险,且具有明确割集特征的输电断面;基于功率转移因子可快速计算输电断面静态安全功率极限。在新英格兰39节点电力系统和IEEE300节点算例中验证了提出方法的准确性。

关键词：输电断面最大流最小割定理潮流转移断面功率极限

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雷达目标角闪烁抑制

西北工业大学学报 1994年第1期12卷 57-62页

作者：李中兴西北工业大学

在ｎ个无源短偶极子串列模型的基础上给出了目标二元短偶极子简化模型，并利用求雷达线性调频的宽带频率均方根和目标回波相位波前孔径面场均方根的方法，分析了抑制目标角闪烁的有效途径和方法．最后给出了计算机的仿真结果．

关键词：角闪烁雷达目标雷达跟踪系统

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酸改性凹凸棒石对土壤Cu-Zn的钝化修复

环境工程学报 2022年第10期16卷 3381-3391页

作者：李中兴任珺周怡蕾王艺蓉仝云龙陶玲兰州交通大学甘肃省黄河水环境重点实验室兰州730070 兰州交通大学环境与市政工程学院环境生态研究所兰州730070 甘肃瀚兴环保科技有限公司兰州730070

过量的重金属积累在农田土壤中会对粮食安全和人体健康造成危害。通过调整酸体积分数和改性时间,制备5种酸改性凹凸棒石,分别按2、4、8、16和24 g·kg^(−1)的投加量施用于土壤中,通过钝化实验,结合单级提取态和BCR多级提取态,对酸改性... 详细信息

过量的重金属积累在农田土壤中会对粮食安全和人体健康造成危害。通过调整酸体积分数和改性时间,制备5种酸改性凹凸棒石,分别按2、4、8、16和24 g·kg^(−1)的投加量施用于土壤中,通过钝化实验,结合单级提取态和BCR多级提取态,对酸改性凹凸棒石的钝化效果进行评价,并分析了重金属污染土壤钝化前后的环境风险因子和修复效率。结果表明,添加16 g·kg^(−1)的酸改性凹凸棒石,可有效改善土壤理化性质,H_(2)O提取态Cu、Zn质量分数分别较对照组降低了25.91%~47.87%和49.69%~65%,二乙烯三胺五乙酸提取态(DTPA提取态)Cu、Zn质量分数分别较对照组降低了8.63%~24.30%和28.26%~46.84%。酸改性凹凸棒石的施用也促进了重金属Cu和Zn由酸溶态、可还原态向较稳定的可氧化态、残渣态转变。当投加量为16 g·kg^(−1)时,12.5%体积分数H_(2)SO_(4)改性72 h制得的酸改性凹凸棒石处理组对Cu、Zn的修复效率最高,分别为11.96%和27.70%,本研究结果可为北方碱性农田重金属污染的钝化修复提供参考。

关键词：凹凸棒石酸改性重金属钝化修复环境风险

污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区土壤重金属生物有效性和环境风险的影响

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生态环境学报 2022年第8期31卷 1637-1646页

作者：陶玲黄磊周怡蕾李中兴任珺甘肃省黄河水环境重点实验室兰州交通大学甘肃兰州730070 兰州交通大学环境与市政工程学院环境生态研究所甘肃兰州730070 甘肃瀚兴环保科技有限公司甘肃兰州730070 甘肃昊宇环保科技有限公司甘肃天水741020

全国部分地区重金属污染土壤问题严重,生物炭作为土壤修复材料,其在土壤重金属的治理中具有重要的作用。为探讨不同添加量的污泥-凹凸棒石共热解生物炭对土壤中重金属的钝化效果,在矿区重金属污染土壤中添加不同比例的凹凸棒石(0,5%,10%... 详细信息

全国部分地区重金属污染土壤问题严重,生物炭作为土壤修复材料,其在土壤重金属的治理中具有重要的作用。为探讨不同添加量的污泥-凹凸棒石共热解生物炭对土壤中重金属的钝化效果,在矿区重金属污染土壤中添加不同比例的凹凸棒石(0,5%,10%,15%,20%,25%,30%)和污泥共热解制备污泥生物炭,进行钝化修复实验,从而降低土壤中重金属转移的风险。结果表明,污泥生物炭增加了土壤的pH值,显著提高了钝化土壤的阳离子交换量(CEC)和电导率(EC),降低了土壤中重金属的DTPA提取态和TCLP提取态含量,明显促进了土壤中Cd和Zn由酸溶态向残渣态转变。其中20%凹凸棒石添加量制备的污泥生物炭对重金属Cu和Cd钝化效果较好,残渣态Cu显著提高了19.27%,还原态Cd降低了12.5%。15%凹凸棒石添加量制备的污泥生物炭对重金属Cr、Zn和Ni钝化效果较好,酸溶态Cr、Zn和Ni分别显著地降低了38.41%、38.39%和25.4%,同时凹凸棒石和污泥共热解决生物炭明显降低了土壤中重金属转移的风险,钝化效率达到了94.09%。20%凹凸棒石添加污泥制备的污泥生物炭在重金属污染土壤的工程修复领域具有一定的应用潜力。

关键词：重金属污泥凹凸棒石钝化生物炭

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空压机运行状态参数智能监测方法设计

设备管理与维修 2023年第22期 45-47页

作者：李中兴郓城县人民医院山东菏泽274700

空压机作为一种通用机械设备,在各行各业中均起到较为重要的作用,空压机在医院高压室内也占据着较为重要的应用地位。在空压机运行过程中,需要及时掌握其运行状态。空压机运行状态参数智能监测系统是针对空压机监测问题研发设计而成的... 详细信息

空压机作为一种通用机械设备,在各行各业中均起到较为重要的作用,空压机在医院高压室内也占据着较为重要的应用地位。在空压机运行过程中,需要及时掌握其运行状态。空压机运行状态参数智能监测系统是针对空压机监测问题研发设计而成的一种智能系统。对空压机运行状态参数智能监测系统架构和主要功能进行研究分析,更好地保证空压机的安全、稳定运行。

关键词：空压机智能监测系统构架设计

浅析石材幕墙干挂施工中的质量控制与监理实践

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江西建材 2023年第7期 43-44页

作者：李中兴厦门基业衡信咨询有限公司福建厦门361000

石材幕墙作为建筑外立面的重要组成部分,其干挂施工质量十分重要。文中通过案例分析法和理论分析法,从监理角度对石材幕墙干挂施工中存在的隐患进行研究,旨在强化监理手段,确保施工过程及成果符合预期要求,提升建设工程的整体质量。

关键词：监理控制石材幕墙干挂施工技术质量隐患解决策略

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终端空域低空风切变探测与告警

西北工业大学学报 1994年第2期12卷 292-297页

作者：李中兴洪文李文元俞卞章西北工业大学

本文在分析终端空域微下击暴流（Ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ）是造成目前空难事故主要原因的基础上，提出以离散寻址空地交联气象信息网综合处理方法，实现低空风切变探测与告等，并给航班机组人员提供前置空域气象咨询服务的系统设想和主流... 详细信息

本文在分析终端空域微下击暴流（Ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ）是造成目前空难事故主要原因的基础上，提出以离散寻址空地交联气象信息网综合处理方法，实现低空风切变探测与告等，并给航班机组人员提供前置空域气象咨询服务的系统设想和主流程．同时文中还给出了Ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ简化模型的二维风场模拟仿真，以及空地交联低空风切变探测系统的特点分析等．

关键词：低空风切变下去暴流数据采集计算机通信计算机模拟