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金属复合催化剂用于电化学硝酸根还原及其原位拉曼光谱研究

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金属复合催化剂用于电化学硝酸根还原及其原位拉曼光谱研究

作者：李琨山东师范大学

学位级别：硕士

水中硝酸盐(NO)浓度的不断增加,对人类健康和环境造成了严重的危害。电化学去除NO的方法因为其绿色环保、后续处理简单等受到了人们的广泛关注。氨(NH)作为一种高附加值产物,是一种很重要的能源载体。硝酸盐电化学还原合成氨不仅有助于... 详细信息

水中硝酸盐(NO)浓度的不断增加,对人类健康和环境造成了严重的危害。电化学去除NO的方法因为其绿色环保、后续处理简单等受到了人们的广泛关注。氨(NH)作为一种高附加值产物,是一种很重要的能源载体。硝酸盐电化学还原合成氨不仅有助于解决环境问题,而且还可以降低合成氨的能耗。然而,该过程涉及一个复杂的八电子转移过程,副产物和中间体众多,不利于提高产氨的选择性。因此,寻找高效的催化剂并且了解反应过程的机理来提高合成氨的产率和法拉第效率是未来硝酸盐还原的重要关注点。我们通过合成Ag/Zn O异质结构实现了在原位电化学拉曼实验中对硝酸盐还原的机理进行研究;通过以金属有机框架为前驱体,合成了一种Cu Ni合金纳米颗粒与氮掺杂碳复合材料协同作用的电催化剂。结果表明,原位电化学拉曼实验的中间体信号与电化学还原过程保持一致,合金纳米颗粒与氮掺杂碳框架的协同作用有利于活性位点对NO的吸附,抑制了析氢反应(HER)的发生,提高了硝酸盐还原合成氨的选择性。本论文研究内容主要包括:1、为了探究电化学硝酸盐还原合成氨的中间过程等机理,我们合理设计并构建了一种建立在Zn O纳米壁准光学腔结构上的Ag纳米晶体催化剂。这种Ag/Zn O异质结构既可以有效地催化硝酸盐还原,并且它还可以作为一种敏感的表面增强拉曼信号(SERS)的活性基底,这使得在分子水平上探究Ag催化剂电化学硝酸盐还原过程的机理成为可能。通过XRD、TEM、SEM和HRTEM对合成的Ag催化剂进行结构表征,实验结果表明,我们成功地合成了尺寸大约为100 nm的Ag纳米晶体,并且我们也成功地搭建了纳米空腔与金属纳米颗粒之间有效耦合可以诱导显著SERS性能的Ag/Zn O准光学腔结构。电化学测试结果表明,Ag纳米催化剂在-0.6 V vs RHE的最佳电位下可实现氨的产率为516 mmol gh,法拉第效率达到66%。进一步,原位电化学拉曼实验中清晰地展示出N=O、HNH和NH的SERS信号,这也有效地证明了在电化学还原过程中亚硝酸盐和氨的生成。2、贵金属催化剂由于其高成本限制了其自身的应用,而MOFs材料由于其廉价、持续、比表面积巨大、结构可调、孔表面可修饰等优点,因此可以促进电催化反应的进行。Cu原子在硝酸盐电化学还原方面有着极高的法拉第效率,因此我们通过溶剂热法合成了引入Ni的Cu-MOF作为前驱物,然后在800℃的高温热解制备了Cu Ni-NC-800催化剂,并用于电化学硝酸盐还原合成氨。XRD、XPS、SEM和TEM等表征结果证明了我们成功地合成具有八面体形貌的MOF衍生材料,且Cu Ni合金纳米粒子嵌入在氮掺杂碳材料的八面体框架中。电化学实验结果表明,Cu Ni-NC-800催化剂在碱性电解液中实现了产氨的高法拉第效率为75%,产率为835 mmol gh。这主要得益于Cu Ni合金纳米粒子与多孔氮掺杂碳材料的协同作用。同时,MOFs材料本身的高孔隙率有利于活性位点对NO的吸附,从而促进硝酸盐还原过程。本工作为以后合成低成本高选择性的双金属催化剂提供了借鉴。

关键词：硝酸盐还原原位拉曼光谱金属有机框架材料合金纳米颗粒协同作用

刺槐根际解钾细菌的分离鉴定及其与丛枝菌根联合促生作用

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刺槐根际解钾细菌的分离鉴定及其与丛枝菌根联合促生作用

作者：刘琨琨西北农林科技大学

学位级别：硕士

刺槐(Robinia pseudoacacia L.)具有较强的抗逆性与适应性,不仅是水土保持先锋树种,也是黄土高原人工造林主要树种之一。钾是刺槐生长发育必需的三大营养元素之一。黄土高原由于水土流失严重,速效钾等土壤养分大量流失。绝大部分土壤钾... 详细信息

刺槐(Robinia pseudoacacia L.)具有较强的抗逆性与适应性,不仅是水土保持先锋树种,也是黄土高原人工造林主要树种之一。钾是刺槐生长发育必需的三大营养元素之一。黄土高原由于水土流失严重,速效钾等土壤养分大量流失。绝大部分土壤钾储存在云母和长石等钾矿石中,这些钾不能直接被植物吸收利用,而需经过解钾细菌分解。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)与刺槐形成共生并促进其生长。然而,针对解钾细菌及其与AMF互作对刺槐影响的研究较少。因此,本研究采用稀释平板分离法从长武县洪家镇刺槐根际土壤分离筛选解钾细菌,并用摇瓶培养优化其发酵条件;采用盆栽试验分析AMF和解钾细菌对刺槐幼苗生长的影响;克隆刺槐钾转运相关基因,分析AMF和解钾细菌对刺槐钾转运相关基因表达的影响,揭示AMF和解钾细菌对刺槐生长的影响机制。主要结果如下:1.刺槐根际解钾细菌分离、鉴定和发酵条件优化从刺槐根际土壤中筛选出12株解钾细菌,菌株解钾率在11.99%～25.86%之间。解钾率最优的4株菌JK2-1、JK2-10、JK2-13和JK4经16S r DNA鉴定为假单胞菌(Pseudomonas),并明确了4株菌的最优发酵条件如下,初始p H:JK2-1 p H 7.0,JK2-10、JK2-13和JK4 p H 8.0;装液量:均为10 m L;接种量:JK2-1、JK2-10和JK2-13为9%,JK4为7%;碳源:JK2-1和JK2-13为蔗糖,JK2-10和JK4为麦芽糖;氮源:JK2-1、JK2-10和JK2-13为尿素,JK4为硫酸铵;无机盐:JK2-1为硫酸钾,JK2-10和JK2-13为磷酸钠,JK4为磷酸钾。2.解钾细菌与AMF共接种对刺槐的影响盆栽试验发现4株解钾细菌对刺槐均有促生作用,其中JK2-1效果最佳,接种后刺槐鲜重增长84.13%,干重增加96.97%,植株全钾含量增加26.25%,土壤速效钾增加8.10%。接种AMF使刺槐株高、鲜重、干重较对照分别增加17.28%、35.73%、11.76%,还降低刺槐的根冠比。4株解钾细菌与AMF共接种显著促进刺槐株高、鲜重、干重和钾积累,其中JK2-1和AMF共接种促使刺槐株高、干重、钾含量和土壤速效钾含量分别较对照组增加45.39%、120.58%、33.63%、12.62%。3.刺槐钾转运蛋白基因克隆及分析克隆获得Rp AKT1基因序列,其开放阅读框(Open Reading Frame Viewer,ORF)为2646 bp,预测Rp AKT1蛋白由881个氨基酸组成,理论等电点6.51,分子式为CHNOS,分子量98870.45Da。预测Rp AKT1蛋白有6个跨膜区,是典型的Shaker家族跨膜蛋白。定量PCR结果表明,共接种AMF和解钾细菌能显著上调Rp AKT1、Rp SKOR和Rp HAK表达量,AMF和解钾细菌共接种在刺槐钾吸收过程中发挥重要作用。钾缺陷型酵母互补实验证明Rp AKT1蛋白具有钾转运功能。综上所述,能从黄土高原地区分离筛选出高效解钾细菌,优化其发酵条件能提高解钾细菌的培养效率。接种解钾细菌能显著提高土壤速效钾含量,最终提高刺槐植株钾含量,促进刺槐生长发育。AMF能与刺槐形成共生,接种AMF改变刺槐的根冠比,能促进刺槐生长发育。解钾细菌和AMF共接种能促进刺槐生长发育,解钾细菌能分解矿物钾,刺槐通过AMF菌丝吸收更大范围的钾,积累更多的钾,刺槐的干鲜重显著提高。此外,接种解钾细菌和AMF能提高相关钾转运蛋白的表达,通过提高钾转运效率,实现钾吸收。本研究对解钾细菌和AMF在黄土高原地区刺槐育苗、造林及可持续林业生产等的应用提供了理论基础。

关键词：解钾细菌丛枝菌根刺槐钾转运蛋白

普通高校艺术类专业大学生思政教育工作的困境及方法

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四川戏剧 2022年第7期 164-166页

作者：王琨四川师范大学美术学院·书法学院

进入中国特色社会主义新时代,实现中华民族伟大复兴事业要依靠广大的青年人。普通高校作为重要的育人基地,应立足为国家培养人才、为社会主义建设培养接班人。这其中,艺术类专业应突出专业特色,致力于为国家培养传播“文化自信”的大学... 详细信息

进入中国特色社会主义新时代,实现中华民族伟大复兴事业要依靠广大的青年人。普通高校作为重要的育人基地,应立足为国家培养人才、为社会主义建设培养接班人。这其中,艺术类专业应突出专业特色,致力于为国家培养传播“文化自信”的大学生,重视立德树人,多维度开展学生工作,以培养出思想政治过硬、专业能力强的复合型人才。

关键词：高等教育艺术类学生培育立德树人

SAE-MDLPP算法的研究及其工业过程故障诊断的应用

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SAE-MDLPP算法的研究及其工业过程故障诊断的应用

作者：李琨北京化工大学

学位级别：硕士

随着现代工业生产过程的规模和自动化水平的不断提升,导致生产过程发生故障的概率也随之增加,如何设计有效的故障诊断技术来保证工业生产安全显得尤为重要。得益于传感器技术和计算机存储技术的发展,工业生产过程中的历史数据可以得到... 详细信息

随着现代工业生产过程的规模和自动化水平的不断提升,导致生产过程发生故障的概率也随之增加,如何设计有效的故障诊断技术来保证工业生产安全显得尤为重要。得益于传感器技术和计算机存储技术的发展,工业生产过程中的历史数据可以得到记录和保持。而现代工业生产数据往往呈现高维、非线性和强耦合性的特点,如何从这些过程数据中提取其主要的特征信息对于提升故障诊断准确率是非常关键的。针对以上问题,本文主要做出了以下研究内容:(1)传统的局部判别保持投影(DLPP)方法较于局部保持投影(LPP)方法,虽然同时考虑了样本之间和样本内部的鉴别信息,但在构建类内权值矩阵和类间权值矩阵时,是采用欧氏距离来判断点与点之间是否为近邻点。然而欧氏距离在计算时容易受数据分布、高维度和噪声的影响,而且也没有考虑不同变量间的差别。针对这一问题,本文提出了一种基于马氏距离的局部判别保持投影(MDLPP)方法,该方法在构建类内权值矩阵和类间权值矩阵时选用马氏距离来代替欧氏距离来判断点与点之间是否为近邻点,马氏距离可以有效地避免由于数据量纲和变量间的相关性带来的影响,所提MDLPP方法可以更好地提取数据局部特征信息。(2)考虑到过程工业数据呈现高维度、非线性和强耦合等特点,如何从这些过程数据中提取其有效特征信息是实现故障诊断的关键一步。针对这一问题,本文提出了一种基于稀疏自编码器与改进的局部判别保持投影相结合(SAE-MDLPP)的故障诊断方法,该方法在数据特征提取阶段同时考虑了数据的全局结构和局部结构信息,有效保证了数据特征提取的结果;并利用Akaike信息准则确定该模型的最优降维阶次;最终使用集成学习Ada Boost分类算法对特征提取后的故障数据进行分类,以实现所提方法在故障诊断准确率方面的提升。(3)为了验证所提出的基于SAE-MDLPP故障诊断方法的有效性,本文选用三相流设备(TFF)案例和田纳西-伊斯曼(TE)过程案例对所提方法进行了实验验证,并于其他常见的故障诊断方法进行了对比分析。实验结果均表明,本文提出的基于SAE-MDLPP的故障诊断方法具有更高的诊断精度。

关键词：故障诊断局部判别保持投影稀疏自编码器特征提取

换流变阀侧套管用环氧复合材料的空间电荷特性及套管电场分布仿真研究

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换流变阀侧套管用环氧复合材料的空间电荷特性及套管电场分布仿真...

作者：李琨兰州理工大学

学位级别：硕士

换流变阀侧套管是特高压直流输电工程中的关键电力设备,对换流站安全稳定运行起到重要作用。环氧复合材料作为套管的主绝缘材料,在高温、高场、极性反转电压作用下,界面效应突出,空间电荷积聚明显,易引起电场畸变、绝缘材料老化,导致套... 详细信息

换流变阀侧套管是特高压直流输电工程中的关键电力设备,对换流站安全稳定运行起到重要作用。环氧复合材料作为套管的主绝缘材料,在高温、高场、极性反转电压作用下,界面效应突出,空间电荷积聚明显,易引起电场畸变、绝缘材料老化,导致套管绝缘故障。当前,针对环氧复合材料在极端条件下的空间电荷数值模拟研究较少且空间电荷效应对套管电场影响机理亦不明确。因此,本文以空间电荷为切入点,借助COMSOL多物理场仿真软件,进行了环氧复合材料空间电荷特性研究,并在空间电荷效应基础上,开展了空间电荷对换流变阀侧套管的电场分布影响研究,对改进换流变阀侧套管的主绝缘设计具有重要意义。主要取得以下研究进展:1)以肖特基效应表征了温度和电场对电荷的抽出作用,通过逻辑判断的方式对高场下的隧道效应进行了等效,建立静电场与物质传递场相耦合的双极性电荷输运有限元模型。模拟了高温、高场、极性反转下单层环氧材料的空间电荷特性,得到载流子的迁移、积聚及相应电场分布规律。针对介质内电荷所呈现出的不同动态特性,结合跳跃电导、载流子抽出受限、热电子发射、场致隧穿等理论,系统解释了极端条件下环氧材料中空间电荷积聚机理。2)将单层环氧材料扩展至三层环氧-纸-环氧复合材料,推导了三层介质下的界面极化理论模型,并由其微观结构,构建基于界面极化的二维有限元模型,仿真得到界面空间电荷分布与电场分布,发现两界面电荷密度极性相反但并不对称,在界面凹凸处更大;基于双极性电荷输运模型,通过定义界面电流通量,构建多层介质模型下的有限元模型,得到动态变化的空间电荷分布,从界面双向阻挡与载流子迁移率差异方面,解释了空间电荷分布规律;最后综合两种模型,得到不同温度下环氧复合材料的等效相对介电常数,为后续考虑空间电荷效应的套管电场分布计算提供参数来源。3)建立±800kV换流变阀侧套管的有限元模型,对电热耦合下的套管温度场、电场分布进行研究,发现温度梯度的建立导致各绝缘层电导率差异显著,在界面极化作用下,绝缘内部积聚了正电荷,削弱了载流导杆侧电场;在温度梯度基础上,仿真了极性反转电压下的套管电场分布,并与等温时作对比,得到温度梯度下电场畸变程度更大的结论;空间电荷效应的存在使最大电场迁移至载流导杆侧且小于反转前的最大场强值;而不同部位的电场分布则表明空间电荷对电容芯子电场影响很大。

关键词：换流变阀侧套管环氧复合材料空间电荷电场分布有限元

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刚度不均匀建筑物的拖车移位受力性能研究

刚度不均匀建筑物的拖车移位受力性能研究

作者：钱琨山东建筑大学

学位级别：硕士

随着经济的发展,人们对建筑物的使用要求也越来越高,因此建筑物整体迁移技术应运而生。这种技术能够有效地保护有价值的现有建筑,同时又不会对城市规划的灵活性造成影响。与此同时,它还具有工程造价低、工期短、对人们的工作和生活影响... 详细信息

随着经济的发展,人们对建筑物的使用要求也越来越高,因此建筑物整体迁移技术应运而生。这种技术能够有效地保护有价值的现有建筑,同时又不会对城市规划的灵活性造成影响。与此同时,它还具有工程造价低、工期短、对人们的工作和生活影响小以及产生的建筑垃圾较少等显著优点。建筑物迁移技术在国内建筑物规划方面提供了有力的帮助。建筑物整体迁移工程施工过程有平动、旋转以及平动加旋转,利用平板拖车移位技术目前尚不成熟,移位过程中还需要进一步研究结构的受力特性,明确施工中的一些控制指标,为了保证施工过程中结构的安全性,进行科学合理的受力分析是非常必要的。本文以某营销中心迁移项目为例,对刚度不均匀建筑物移位过程的受力性能进行研究与分析。研究由于装车导致支座改变对托换结构与上部结构的影响;装车状态下托换结构的受力性能;运用有限元软件进行模拟分析移位过程中建筑物的受力性能;以现场监测结果加以佐证。该工程运用ETABS有限元软件模拟建筑物在旋转阶段和平动阶段的受力分析。采用等刚度钢梁模拟车架,固定大小的反力和一个低刚度弹簧模拟车轴的支撑作用(连接方式为铰接),进行车辆与上部结构协同分析;对该模型施加一个绕z轴转动的角加速度时程曲线,模拟结构发生转动;对该模型施加一个沿Y轴转动的加速度时程曲线,模拟结构发生平动;分析两种状态下弯矩的变化规律、节点位移以及层间位移的变化规律;分析两种状态下不同加速度下的内力与变形,与实际监测结果进行对比分析,得出以下结论:(1)在运输过程中,车轴反力与竖向构件荷载的局部不平衡,会导致车架与上部结构变形并产生较大的内力重分布,应按照运输过程中车辆与上部结构协同工作进行受力性能的分析,可以更准确地估计结构的承载力和变形、裂缝。(2)通过分析托换结构与上部结构不同刚度比对上部结构内力与变形的影响,托换梁刚度大于上部框架梁刚度的3倍以上,对上部结构影响较小。(3)该建筑绕定点顺时针旋转,旋转过程中,该建筑物节点的水平位移在同一楼层上差别较小,对于同一楼层,节点位移离旋转中心越近,转动幅度越小,水平位移越少;在Z方向上,同一位置上,随着楼层增高,位移增加,且增大的幅度比楼层低的位置要大,最大的层间位移均发生在中间楼层,即三层。(4)平动过程与旋转过程内力变化规律在加速度增大阶段相符,都随着加速度的增大而增大。托换层的节点位移影响上层的结构节点位移,使其上部节点位移减小;最大位移发生在中间层2层,整体结构每层节点的位移相差不大。(5)旋转阶段和平动阶段节点的速度和加速度时程曲线是一段波浪曲线,反映了旋转过程中节点受到扭矩和振动的影响,但从位移时程曲线看,可视作线性运动。(6)移位过程中平板车移动速度不宜大于2km/h,在满足这一速度下,结构节点加速度时程曲线范围在-0.02m/s2～0.04m/s2;平动阶段速度时程曲线范围在-9mm/s～7mm/s,旋转阶段速度时程曲线范围在-10mm/s～16mm/s;峰值均发生在托换结构层。

关键词：拖车移位刚度不均匀旋转平动数值模拟

AH32船板钢强化及二次正火温度对组织及力学性能影响的机理

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AH32船板钢强化及二次正火温度对组织及力学性能影响的机理

作者：张琨辽宁科技大学

学位级别：硕士

在船舶制造以及海洋平台的建设中,AH32高强度船板钢起到了不可或缺的作用,其突出的强度、塑性、耐腐蚀性、冲击韧性以及良好的焊接性能使其被广泛应用在各种特种船舶的生产中。为了进一步提高AH32船板钢的强度与韧性,使其能够更好地服... 详细信息

在船舶制造以及海洋平台的建设中,AH32高强度船板钢起到了不可或缺的作用,其突出的强度、塑性、耐腐蚀性、冲击韧性以及良好的焊接性能使其被广泛应用在各种特种船舶的生产中。为了进一步提高AH32船板钢的强度与韧性,使其能够更好地服役于海洋平台以及特种船舶,本文探究了AH32船板钢的综合强化机理,同时通过研究不同的二次正火温度探究了其对AH32船板钢强度以及韧性的影响。为了研究AH32船板钢析出相的类型以及各个元素在析出相中的分布,本文利用JMat Pro热力学软件模拟了AH32船板钢的扎后冷却过程,绘制了相关相图,对析出相进行分析的同时佐以TEM检测验证热力学分析的合理性,通过热力学分析发现,AH32船板钢生成的平衡相主要由奥氏体、铁素体、渗碳体、M(C,N)相以及MC相组成。为了研究AH32船板钢的微观组织及其强化机理,本文对AH32船板钢进行了金相观察、SEM观察、XRD分析以及TEM分析,在对AH32船板钢进行微观组织观察分析的同时结合四种强化机制的强度贡献公式对AH32船板钢进行了强化机理的分析,修正了计算屈服强度的公式,经过验证,修正结果具有实际意义。为了研究不同二次正火温度对AH32船板钢微观组织以及力学性能的影响,本文设计了六种热处理方案,在保证正火时间与一次正火温度一致的情况下,通过调整二次正火的温度,探究提升AH32船板钢力学性能的最佳二次正火温度区间。对热处理后的试样用金相显微镜观察后,利用Nano-measurer软件对晶粒尺寸进行测量,同时利用维氏硬度计进行硬度的测量,发现当二次正火温度为870℃时,试样的晶粒尺寸与其他试样相比最细小,平均粒径达到了3.4μm,硬度与其他试样相比最大,平均硬度为164.3 HV。同时,为了探究二次正火温度对AH32船板钢韧性的影响,将热处理后的试样制成冲击试样进行温度环境为0℃的冲击实验,并且对冲击实验得到的断口进行SEM观察与EDS能谱分析,发现当二次正火温度为870℃时,AH32船板钢的冲击功最大,平均冲击功达到了141 J,夹杂物与其他试样相比较少。综上所述,当二次正火温度为870℃时对AH32船板钢的力学性能的提升最为明显。

关键词： AH32船板钢微观组织强化机理二次正火力学性能

零价铁—椰壳活性炭在可渗透反应墙技术中去除地下水中Cr（Ⅵ）的应用研究

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零价铁—椰壳活性炭在可渗透反应墙技术中去除地下水中Cr（Ⅵ）的...

作者：杨琨吉林大学

学位级别：硕士

铬(Cr)由于具有耐腐蚀性等优点在电镀、印刷等行业被广泛应用,但是由于处理和排放不当导致大量含铬废物被排放到土壤和水体中,造成严重的环境污染。六价铬(Cr(Ⅵ))是铬排放到自然环境中较常见的存在形态,其具有较强的毒性,对人体有致癌... 详细信息

铬(Cr)由于具有耐腐蚀性等优点在电镀、印刷等行业被广泛应用,但是由于处理和排放不当导致大量含铬废物被排放到土壤和水体中,造成严重的环境污染。六价铬(Cr(Ⅵ))是铬排放到自然环境中较常见的存在形态,其具有较强的毒性,对人体有致癌性,因此对于地下水中Cr(Ⅵ)污染的治理刻不容缓。以零价铁为反应介质的可渗透反应墙技术(PRB)是一种原位高效修复技术,但由于其容易钝化堵塞,通常需要对其进行改性或与其他物质混合使用。零价铁与活性炭通常可以混合用于PRB中去除Cr(Ⅵ)污染。然而零价铁与活性炭混合材料运用于PRB中去除Cr(Ⅵ)时的最优比例目前并不十分明确,且在不同含水层中的去除效果以及有效运行时间也缺乏定量的分析,这些问题对于混合材料应用于PRB中修复实际污染场地非常重要。本论文旨在研究不同粒径的零价铁与椰壳活性炭混合物作为PRB填充材料运用于含水层中对Cr(Ⅵ)的去除效果,以及去除Cr(Ⅵ)的混合材料最佳配比和影响因素。论文选择0.1-0.15 mm,0.4-0.8 mm,1.0-2.5 mm三种粒径的零价铁和椰壳活性炭作为研究材料,对不同粒径大小的零价铁与椰壳活性炭混合材料在不同含水层介质中去除Cr(Ⅵ)的效果进行了静态实验和动态实验研究。具体研究结论如下:(1)不同粒径的零价铁与椰壳活性炭混合材料在铁炭质量比为6:1,2:1时对Cr(Ⅵ)的去除率均大于单独使用零价铁或椰壳活性炭;在混合材料粒径均为0.4-0.8 mm的情况下,铁炭质量比为6:1时,对Cr(Ⅵ)的去除效率最好,可达100%。研究发现混合材料对Cr(Ⅵ)的去除过程中会形成原电池,其去除机制主要包括了吸附,还原、共沉淀。混合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温吸附;对Cr(Ⅵ)的去除符合准二级动力学模型。(2)研究发现混合材料去除Cr(Ⅵ)的效果受反应溶液的初始Cr(Ⅵ)浓度和p H以及混合材料投加量的影响;反应体系的温度对混合材料去除Cr(Ⅵ)的效率有一定影响但并不显著;Ca、Mg、Cl、NO、HCO这五种不同的阴阳离子均会对混合材料去除Cr(Ⅵ)造成抑制作用,其中Ca、Mg、Cl三种离子抑制作用相对较小,而NO、HCO抑制作用较强,故混合材料不适用于偏碱性或者含有大量NO、HCO的地下水环境中。(3)不同铁炭质量比的混合材料作为填充介质的动态模拟柱研究表明:在前期都对Cr(Ⅵ)有良好的去除效果,但在反应进行一段时间后去除率下降,当溶液的Cr(Ⅵ)浓度为20 mg/L,p H为6.0时,铁炭质量比为6:1的柱体填充材料被完全穿透所用时间最长,为348 h,并且实验结果使用Thomas模型可以进行较好的拟合。根据粗砂、中砂和细砂的渗透性能分别选用了不同粒径的混合材料来探究它们分别在不同模拟含水层介质中的去除效果和有效运行时间,铁炭比均为6:1的情况下,1.0-2.5 mm混合材料被完全穿透所需时间为288 h,0.4-0.8 mm混合材料所需时间为348 h,0.1-0.15 mm则为372 h,这表明以粒径小的混合材料作为填充材料的模拟实验柱的有效运行时间是最长的,因此在实际工程应用中,可根据含水层的地层条件和渗透性能,应尽量选择粒径小的混合材料作为PRB的反应介质。

关键词：可渗透反应墙技术(PRB) 地下水零价铁椰壳活性炭六价铬

水下爆炸致潜艇内生物损伤的伤型特点及致伤机制研究

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水下爆炸致潜艇内生物损伤的伤型特点及致伤机制研究

作者：陈琨中国人民解放军海军军医大学

学位级别：硕士

第一部分水下爆炸致潜艇内生物损伤急性期的伤型特点及致伤机制研究目的:建立水下爆炸致潜艇内生物损伤动物模型,探究水下爆炸致潜艇内生物损伤急性期的伤型特点及致伤机制。方法:采用缩尺比为1:3的潜艇舱段模型,内设甲板与支架,模拟潜... 详细信息

第一部分水下爆炸致潜艇内生物损伤急性期的伤型特点及致伤机制研究目的:建立水下爆炸致潜艇内生物损伤动物模型,探究水下爆炸致潜艇内生物损伤急性期的伤型特点及致伤机制。方法:采用缩尺比为1:3的潜艇舱段模型,内设甲板与支架,模拟潜艇内吊床、甲板与底舱三种战位的作战环境。设置两种爆炸攻角(水平0°以及斜向上45°),并采用TNT炸药作为爆源,从而模拟潜艇遭受爆炸冲击波打击时的力学环境。实验动物选取比格犬(n=15),绵羊(n=10),新西兰兔(n=10)以及SD大鼠(n=150),每种动物随机分为A、B、C、D、E组,A-D组为实验组对应4次爆炸实验,E组为对照组。每组中将比格犬(n=3)布放于吊床顶层战位(n=2)和甲板战位(n=1),绵羊布放于吊床中间层战位(n=2),新西兰兔(n=2)及SD大鼠(n=30)布放于底舱战位。爆炸后,对实验动物进行生命体征监测、损伤标志物测定、病理学检查等,明确伤后急性期的伤型特点。此外,模型内设有加速度测量装置及高速摄像系统,可明确爆炸瞬时模型内的动力学情况。结果:三种战位中吊床战位的实验动物伤势最重,可出现精神状态不佳、活动能力下降、食欲不振等表现;其生命体征可表现为体温低、呼吸慢、心率慢、血压低的脑干抑制现象,甚至出现一过性呼吸暂停。实验组动物的颅内压在伤后出现瞬时升高,并在随后的几小时内缓慢下降。脑组织含水量也在伤后24小时明显高于对照组。实验组动物伤后血浆中脑组织损伤标志物NSE和S100β的浓度于伤后30min便出现升高,24h达到峰值,之后开始缓慢下降;胶囊内镜、影像学、病理学等检查提示实验组动物的伤情涉及全身多处组织器官。高倍镜下可见炎症细胞浸润、细胞核固缩或者核溶解等急性变性坏死改变。电镜下观察血脑屏障可见其通透性增高,周围星形胶质细胞终足肿胀,内皮细胞内的胞饮小泡增多,细胞间的紧密连接开放。水下爆炸测量系统显示在爆炸瞬时,实验动物可产生一定的速度、加速度及位移,撞击周围结构产生撞击伤或坠落至甲板产生坠落伤。结论:水下爆炸对潜艇的打击可分为两个阶段——液体冲击波和气泡脉动,其中气泡脉动载荷对潜艇内生物的影响远小于液体冲击波载荷。同时液体冲击波载荷可进一步转化为基础冲击载荷(固体冲击波)和运动载荷,运动载荷使潜艇内生物产生一定的速度、加速度及位移,撞击舱壁或从高处坠落,这种二次损伤的严重程度要高于模型内冲击环境的直接作用(固体冲击波)。且损伤主要表现为涉及全身多处组织器官的撞击伤联合坠落伤的复杂伤型,因此超早期的生命支持及MDT诊治对伤后急性期挽救生命至关重要。第二部分水下爆炸致潜艇内生物慢性颅脑损伤特点及损伤机制研究目的:探究水下爆炸致潜艇内生物损伤后运动、感觉等能力的变化规律以及伤后远期慢性颅脑损伤所致的学习、记忆等认知功能改变情况,并明确伤后远期出现这种神经退行性病变的分子生物学机制。方法:根据第一部分的研究结果——45°攻角所致的颅脑创伤更为严重,遂选取B组、C组和E组底舱战位的SD大鼠各30只。因B组和C组工况相同,遂合并为一组(致伤组)。致伤组(n=60)及对照组(n=30)每组又按照伤后不同时间分为6个亚组:伤后1天、3天、7天、14天、28天、42天。对各个亚组的大鼠进行改良神经功能缺损评分(m NSS评分)以及行为学检测,并取脑组织测定大脑皮层及海马组织中β-淀粉样蛋白含量和AQP4的表达量,以及通过免疫荧光技术明确AQP4在脑组织中的分布情况。结果:致伤组大鼠在伤后第1天其m NSS评分明显高于对照组,且在转棒上的持续时间也明显降低,之后随着时间推移逐渐好转,至伤后第42天基本恢复至对照组水平。水迷宫实验的平台可见期示伤后14天的大鼠游到平台所用的时间较对照组明显增加,伤后28天情况有所好转,至伤后42天已和对照组无明显差异。平台隐藏期示伤后14天的大鼠在经过5天的训练后,其找到隐藏平台所用时间的缩短程度小于对照组,而伤后28天及42天的大鼠找到平台所用的时间基本无明显缩短。无平台探索期示伤后14天的大鼠穿过原平台的次数以及在目的象限滞留时间占比明显少于对照组,而对于伤后28天及42天的大鼠,这种情况又进一步加重。ELISA结果显示,伤后14天至42天大鼠大脑皮层及海马组织中Aβ-42的含量均高于对照组且呈逐渐增加的趋势。WB结果显示,脑组织中AQP4的表达量也在伤后14天至42天呈现逐渐增加的趋势。免疫荧光示伤后14天、28天及42天的大鼠其脑组织中AQP4和GFAP的荧光强度均高于对照组,且AQP4在星形胶质细胞上的定位可从终足转移到胞体上,而对照组无此异常改变。结论:水下爆炸可致潜艇内生物在颅脑创伤后短期出现运动、感觉、反射等能力的下降,但之后会逐渐好转直至恢复正常。而在伤后远期,慢性颅脑损伤所带来的学习、记忆等认知功能下降会持续较长时间,而这种神经退行性病变可能与AQP4在星形胶质细胞上的分布有关。因AQP4从终足转移都胞体上,使胶质淋巴系统清除脑组

关键词：水下爆炸潜艇战创伤慢性颅脑损伤星形胶质细胞 AQP4