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P掺杂煤沥青基多孔炭的制备及对废水中广谱抗生素的吸附性能

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 113-124页

作者：余谟鑫史文旭孙宇航张晨王晓婷安徽工业大学化学与化工学院马鞍山243000 中钢天源股份有限公司马鞍山243000 马钢集团股份有限公司马鞍山243000

以煤沥青为碳源,一水合次亚磷酸钠为磷源,氧化镁为模板耦合KOH活化,采用一步法制备了多孔炭(CPC_(x));并采用扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附仪、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等对炭材料进行了表征,考察了CPC_(x)对土霉素和氯霉... 详细信息

以煤沥青为碳源,一水合次亚磷酸钠为磷源,氧化镁为模板耦合KOH活化,采用一步法制备了多孔炭(CPC_(x));并采用扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附仪、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等对炭材料进行了表征,考察了CPC_(x)对土霉素和氯霉素的吸附性能.结果表明,当煤沥青与磷源的质量比为2∶1时,制得的CPC_(2.0)总比表面积和微孔比表面积分别为2739和2353 m^(2)/g,平均孔径为3.78 nm;苯基吸收峰有所加深,出现新的P—O伸缩振动峰;碳材料表面的磷及磷构型中最稳定的C_(3)—P=O官能团含量分别达0.45%和37.7%(摩尔分数);Langmuir模型和拟二级动力学模型能更好地描述CPC_(2.0)对抗生素的吸附过程,CPC_(2.0)对土霉素和氯霉素的最大吸附容量分别为1780和1122 mg/g,表现出优异的吸附性能.

关键词：多孔炭吸附磷掺杂抗生素

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黄河中下游河水及沉积物花粉分布与传输特征

地理学报 2024年第5期79卷 1246-1264页

作者：刘德新潘燕芳何雪莉吴朋飞马建华谷蕾河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学黄河文明与可持续发展研究中心开封475001

厘清河流花粉现代过程是重建流域古环境的基础。尽管学界较早开展了河水花粉研究,但花粉进入河流之后如何传输、受何种动力影响等问题尚不清楚。本文选取黄河中下游干、支流布设采样断面,在丰水期采集河水和沉积物样品开展花粉分析,采... 详细信息

厘清河流花粉现代过程是重建流域古环境的基础。尽管学界较早开展了河水花粉研究,但花粉进入河流之后如何传输、受何种动力影响等问题尚不清楚。本文选取黄河中下游干、支流布设采样断面,在丰水期采集河水和沉积物样品开展花粉分析,采用地理探测器等研究方法,探究花粉分布特征及影响因素。结果表明:(1)不同流域植被组成不同,花粉类型百分比和浓度存在较大差异,河水干流花粉浓度大于支流,而沉积物花粉百分含量与浓度干流普遍低于支流。(2)悬浮物浓度是影响河水花粉含量的主要因素,且在晋陕峡谷之外的样点表现尤为突出;粗沙多、流速快可能是导致晋陕峡谷干流悬浮物浓度高而花粉浓度低的原因。(3)黏粒含量是影响沉积物花粉含量的主要因素,且黏粒分别和粉砂、流速交互作用的影响更为突出;黄河出晋陕峡谷后沉积物花粉含量明显增加。(4)水库前后河水和沉积物花粉浓度变化分别与悬浮物和黏粒一致,相较于水样,水库后沉积物花粉浓度减少更为明显。(5)河流花粉与表土花粉有良好的对应关系,能较好的反映流域整体植被面貌。研究结果可为利用冲积物或者有河流注入的湖泊花粉开展古环境重建提供支撑。

关键词：河水花粉沉积物花粉空间分布传输机制黄河中下游

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氯代乙烯的厌氧微生物还原脱氯特性

环境科学 2024年第2期45卷 1080-1089页

作者：李伟刘贵平刘峻吕良华乔文静余欣张晓旸蒋建东南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室南京210095 江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室南京210036

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可... 详细信息

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可将PCE和TCE完全脱氯成无毒乙烯的厌氧菌剂W-1.菌剂W-1的PCE和TCE脱氯速率分别是(120.1±4.9)μmol·(L·d)^(-1)和(172.4±21.8)μmol·(L·d)^(-1).16S rRNA基因扩增子测序和qPCR结果表明,98.3μmol PCE还原脱氯至顺-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)时,Dehalobacter丰度从1.9%增长至57.1%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加1.7×10^(7)copies;cis-1,2-DCE完全还原脱氯至乙烯时,Dehalococcoides丰度从1.1%增长至53.8%;PCE完全还原脱氯至乙烯过程中Dehalococcoides基因拷贝数每释放1μmol Cl^(-)增加1.7×10^(8)copies.以上结果说明Dehalobacter与Dehalococcoides协同互作实现PCE完全降解解毒.当菌群W-1以TCE为电子受体时,222.8μmol TCE完全还原脱氯至乙烯时候,Dehalococcoides丰度从(29.1±2.4)%增长至(77.7±0.2)%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加(1.9±0.4)×10^(8)copies.结合PCR和Sanger测序,获得了菌剂W-1中主要脱卤菌Dehalococcoides LWT1较完整的16S rRNA基因序列,其与D.mccartyi strain 19516S rRNA基因序列相似度达100%.将菌群W-1添加至受TCE(418.7μmol·L^(-1))污染的地下水中,28 d内实现了(69.2±9.8)%的TCE被完全脱毒至乙烯,TCE脱氯速率为(10.3±1.5)μmol·(L·d)^(-1).研究成果可为PCE或TCE污染地下水开展厌氧微生物修复提供菌剂资源和理论指导.

关键词：四氯乙烯(PCE) 三氯乙烯(TCE) 厌氧微生物还原脱氯有机卤呼吸细菌脱卤拟球菌(Dehalococcoides)

煤层底板含水层区域注浆改造浆液扩散范围现场示踪试验

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2045-2056页

作者：郭艳桂和荣洪荒陈永青孙晓宇胡荣杰郭祥东赵群戴亚男余浩李俊孙亮高川国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省皖北煤电集团有限责任公司安徽宿州234000 天地科技股份有限公司北京100000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“... 详细信息

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“水平分支孔”孔间距设计问题,一直备受学界和业界的广泛关注。皖北矿区底板区域注浆工程量大,特别是深部资源开采,将有数十亿元的注浆工程,有必要查清浆液扩散范围真实数据。为此,以皖北矿区恒源煤矿为研究基地,依托Ⅱ63采区底板区域治理工程,设计并实施浆液扩散范围示踪试验,在中间的水平分支孔(Z8-7)投放荧光剂(示踪剂),在两侧的水平分支孔(Z8-6、Z8-8)以及交叉分支检测孔(Z8JC)取岩屑样鉴别荧光水泥,以获得浆液扩散范围,进而在浆液扩散影响因素分析基础上,构建恒源煤矿底板区域注浆治理浆液扩散范围计算公式。结果表明:①综合岩屑现场及室内鉴别结果分析,获得恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围为38.3~44.0 m,且水泥分布密集区在水平分支孔浆液扩散范围30 m以内,该区域内注浆效果最佳。②通过现场岩屑快速鉴别与室内岩屑精准鉴别,取得的浆液扩散范围基本一致,证明了荧光示踪浆液扩散范围的有效性。③通过对比分析,认为在计算参数、边界约束等符合实际注浆工况条件下,浆液扩散范围理论计算和数值模拟结果,与现场示踪试验实测结果较为接近。④利用示踪试验过程中的压水试验及注浆参数、钻遇构造及水文地质响应等数据,考虑重力、构造、地下水径流等因素影响,借助SPSS非线性拟合软件,得到恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围计算公式。⑤基于恒源煤矿受注层实际地质、水文地质条件,利用拟合的浆液扩散范围计算公式得出Ⅱ63采区Z8场地浆液扩散范围为37.8~42.9 m,与浆液扩散范围示踪试验实测结果相近,计算公式可在类似条件下推广应用。本次煤矿底板区域注浆浆液扩散范围现场示踪工程试验,不仅取得了浆液扩散范围的真实数据,而且阐明了浆液扩散与多种地质、水文地质因素之间的内在联系,揭示了超深、超长定向钻注浆浆液扩散机理,构建了浆液扩散范围计算公式,为类似条件下底板区域治理工程水平分支孔孔间距的合理设计提供了参考依据。

关键词：底板区域治理浆液扩散范围示踪试验浆液扩散计算公式皖北矿区恒源煤矿

高比表面积掺氮多孔炭的制备及其对金霉素的吸附性能研究

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环境工程学报 2024年第1期18卷 150-159页

作者：余谟鑫黄康张振张晨王晓婷安徽工业大学化学与化工学院马鞍山243000 中钢天源股份有限公司马鞍山243000 马钢集团股份有限公司马鞍山243000

以煤沥青为碳源,三聚氰胺为氮源,MgO模板耦合KOH活化一步法热解制备具有高比表面积的掺氮多孔炭MCC_(x),其中x代表不同的氮源添加含量。采用比表面积及孔径分布(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(... 详细信息

以煤沥青为碳源,三聚氰胺为氮源,MgO模板耦合KOH活化一步法热解制备具有高比表面积的掺氮多孔炭MCC_(x),其中x代表不同的氮源添加含量。采用比表面积及孔径分布(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法对MCC_(x)进行了表征分析,并考察了MCC_(x)对金霉素的吸附性能。结果表明,当煤沥青与三聚氰胺的质量比为0.5时,制得的MCC_(0.5)表面富含大量孔道,且伴随堆积褶皱片层,其微孔比表面积可达到2042 m^(2)·g^(-1)。傅立叶变换红外光谱图表明MCC_(x)出现了芳香族化合物的C=N键的伸缩振动。XPS分析结果表明三聚氰胺的添加成功为材料引入氮元素,MCC_(0.5)吡啶N含量最高。Langmuir吸附等温线模型能很好的描述MCC_(0.5)对金霉素的吸附过程,最大理论吸附量达到1056 mg·g^(-1)。

关键词：三聚氰胺金霉素氮掺杂多孔炭化学吸附

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基于主量元素地球化学的岩屑层位源解析

煤炭学报 2024年第2期49卷 929-940页

作者：桂和荣李俊陈永青余浩王浩叶爽陈大星梁展胡洋郭艳许继影国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省矿井勘探工程技术研究中心安徽宿州234000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000 安徽恒源煤电股份有限公司安徽宿州234000

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基... 详细信息

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基于石炭纪太原组薄层灰岩及其碎屑岩夹层的元素地球化学差异特点,选取淮北煤田桃园煤矿为研究区,对太原组上段薄层灰岩L_(1)灰~L_(4)灰地层(注浆治理目的层为L_(3)灰)垂直钻孔岩心进行取样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)定量测定了薄层灰岩及其夹层的主量元素背景值,通过聚类分析、因子分析等数理统计手段建立薄层灰岩主量元素地球化学识别模式;同时对地面定向钻水平分支孔岩屑同样开展主量元素测试,并基于已建立的地球化学识别模式进行岩屑层位源解析以及识别模式验证。结果显示:高CaO丰度、烧失量(LOI)可以作为注浆加固改造目的层L_(3)灰的特征指标,MgO(0.5%±)、MnO(0.03%±)、P_(2)O_(5)(0.08%±)丰度可作为注浆目的层上覆标志层J3的识别指标;聚类分析识别模式可有效区分太原组一灰~三灰(L_(1)灰~L_(3)灰);以元素因子得分建立的识别模式可以将太原组碎屑岩夹层与薄层灰岩进行有效区分;以岩样地球化学背景值运行判别模型得到的Fisher判别方程对注浆目的层L_(3)灰岩屑来源解析的准确率为100%。基于上述认识,论证了以确保设计“顺层率”为目标的水平分支孔岩屑地球化学源解析方法应用之可行性,进而提出了一种地面定向钻“顺层率”控制技术方案。本研究基于元素地球化学理论,对地面定向钻岩屑携带的特征地球化学信息进行了目的层层位辨识,在现场快速定量测试技术手段的支持下,可为解决华北型煤田底板灰岩水害区域注浆改造顺层难题提供了新的思路。

关键词：主量元素丰度地球化学识别模式顺层率太原组薄层灰岩底板灰岩水害区域治理

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单套索人工肌肉的力学特性建模及试验分析

振动与冲击 2024年第2期43卷 244-253页

作者：杨明星夏玉磊刘庆运汤国庆郑近德安徽工业大学特种重载机器人安徽省重点实验室安徽马鞍山243032 安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032

套索传动机构因具有传动路径灵活、柔顺性强等特点而被广泛应用于机器人传动系统,尤其是在机器人的仿生设计中经常将套索传动与人工肌肉相结合实现远距离柔顺驱动。然而套索传动系统中存在明显的非线性因素,这对套索人工肌肉整体传递特... 详细信息

套索传动机构因具有传动路径灵活、柔顺性强等特点而被广泛应用于机器人传动系统,尤其是在机器人的仿生设计中经常将套索传动与人工肌肉相结合实现远距离柔顺驱动。然而套索传动系统中存在明显的非线性因素,这对套索人工肌肉整体传递特性有较大影响。为探究套索人工肌肉传递特性的影响因素,基于Cloulomb摩擦模型及Lugre摩擦模型理论分别建立了传动系统的静态模型和动态模型,并搭建了试验台探究与验证其力/位移的传递特性,试验结果与仿真结果基本一致。试验结果表明,全曲率和摩擦力是影响套索传动效率的主要因素,并联弹性元刚度过大和串联弹性元刚度过小均会降低套索人工肌肉的效率。本文的研究为基于Hill模型的套索人工肌肉的应用提供了理论指导。

关键词：套索传动人工肌肉传递特性建模分析

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地块尺度农田重金属污染程度与来源分析

农业环境科学学报 2024年

作者：王寅谢荣焕李伟平江红艳安徽国祯环境修复股份有限公司合肥市土壤及地下水修复工程技术研究中心

为查明受污染农田的污染范围、污染程度，采取有效阻控手段，避免危害产生或扩大，在安徽省南部某县采集了不同深度土壤、地表水、底泥以及地下水样品，测定不同环境样品中重金属含量和其他特征参数，分析不同环境样品的污染程度，通过... 详细信息

为查明受污染农田的污染范围、污染程度，采取有效阻控手段，避免危害产生或扩大，在安徽省南部某县采集了不同深度土壤、地表水、底泥以及地下水样品，测定不同环境样品中重金属含量和其他特征参数，分析不同环境样品的污染程度，通过同源性分析、聚类分析、空间变异分析等方法解析污染物的主要来源，分析农田土壤的污染程度和范围，为地块尺度农用地的安全利用提供参考依据。结果表明，调查区域部分农用地和林地土壤样品中镉、镍、铬、铜、铅和锌含量超过其pH范围对应的风险筛选值，农用地和林地土壤样品中总镉超标率分别为16.9%和6.0%，总镍超标率分别为72.9%和88.0%，总铬超标率为62.7%和68.0%，总锌超标率为5.1%和6.0%；部分底泥样品中镍含量超过相应的风险筛选值限值，超标率为80%；地表水和地下水样品均符合相应水质标准要求。调查范围内林地和农用地土壤中重金属铜、锌、铬、镍、铅、镉之间存在同源性，来自同一母体。

关键词：重金属污染评价空间分布污染来源分析

暗挖隧道SRG拱架节点抗弯性能及参数影响机制研究

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中国公路学报 2024年第4期37卷 286-296页

作者：宋远黄明利张旭东李然安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 中铁十一局集团有限公司湖北武汉430061 中铁四局集团有限公司安徽合肥230023

为解决软弱围岩暗挖隧道变形控制技术难题,满足高承载力和高稳定性的支护需求,研发出了一种新型装配式空间网架(SRG)支护结构。节点作为整环结构受力及变形的薄弱部位,其力学特性对准确评价整体承载性能至关重要,为了探明不同节点形式... 详细信息

为解决软弱围岩暗挖隧道变形控制技术难题,满足高承载力和高稳定性的支护需求,研发出了一种新型装配式空间网架(SRG)支护结构。节点作为整环结构受力及变形的薄弱部位,其力学特性对准确评价整体承载性能至关重要,为了探明不同节点形式的性能差异,针对SRG拱架开展了螺栓端板节点、组合套筒节点和无节点构件的纯弯室内足尺试验和数值模拟,对比分析了各构件的变形过程和破坏形态,建立了弯矩-曲率函数方程,定量评价了节点抗弯刚度及承载力。系统分析了端板厚度、套筒长度、钢管壁厚等参数对螺栓端板节点、组合套筒节点及无节点试件力学性能的影响规律,明确了节点参数影响机制,提出了拱架节点参数合理取值及设计建议。此外,依托广州地铁暗挖隧道工程开展了SRG拱架的现场应用。结果表明:螺栓端板节点具有较高的韧性和承载能力,在加载过程中节点力系传递明确,受力变形稳定,可作为SRG拱架优选的节点类型;组合套筒节点具有较好的延展性和后期变形能力,在加载过程中组合套筒受力状态良好,未产生明显变形;端板厚度增加,试件的屈服承载力增幅明显,厚度由15 mm增至25 mm,承载力相应提高了14.6%;采用“上3下4”螺栓布置方式的节点构件,其屈服承载力与“上5下6”螺栓布置方式仅相差3.1%;相较于格栅拱架支护,SRG拱架的整体性有所增强,围岩控制效果得到明显改善,拱顶沉降值和周边收敛分别减少了31.6%和31.4%,研究结果可为今后类似工程的设计与施工提供借鉴。

关键词：隧道工程空间网架模型试验抗弯性能螺栓端板节点组合套筒节点