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Bio-FeMnCeO_(x)活化PMS降解四环素效能与机制

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化工进展 2024年第6期43卷 3492-3502页

作者：刘梦凡王华伟王亚楠张艳茹蒋旭彤孙英杰青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266520

鉴于生物合成材料在水环境修复中成本低、环境友好、高效等优势,制备了Ce掺杂生物铁锰氧化物(Bio-FeMnCeO_(x)),以盐酸四环素(TC)为目标污染物,研究了Bio-FeMnCeO_(x)制备参数(Ce剂量、培养时间及样品处理方式等)和工艺条件(pH、PMS浓度... 详细信息

鉴于生物合成材料在水环境修复中成本低、环境友好、高效等优势,制备了Ce掺杂生物铁锰氧化物(Bio-FeMnCeO_(x)),以盐酸四环素(TC)为目标污染物,研究了Bio-FeMnCeO_(x)制备参数(Ce剂量、培养时间及样品处理方式等)和工艺条件(pH、PMS浓度、Bio-FeMnCeO_(x)剂量等)对Bio-FeMnCeO_(x)活化PMS降解TC的影响。通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)分析TC降解的主要活性氧物质种类和贡献率,推测了TC的降解路径和降解机制,验证了Bio-FeMnCeO_(x)的循环稳定性。结果表明:①通过生物合成法成功制备了Bio-FeMnCeO_(x),将其用于活化PMS降解TC具有良好的催化活性,在pH为11.0、PMS浓度200mg/L、Bio-FeMnCeO_(x)剂量为100mg/L、反应时间为60min时,TC的降解效率可达93.75%;②通过自由基猝灭和EPR鉴定的实验发现,Bio-FeMnCeO_(x)/PMS体系主要的活性物质为·SO_(4)^(-)和^(1)O_(2);(3)Bio-FeMnCeO_(x)具有良好的实验稳定性,重复使用8次后,TC的降解效率仍高达75.71%。该研究的发现为抗生素废水治理提供了新的催化技术路线。

关键词：复合材料废水四环素降解自由基

碳酸钙在受限空间内成核生长过程的分子动力学模拟

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 579-591页

作者：王攀路兴海王慕涵张悦许洪建侯东帅青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛第一市政工程有限公司山东青岛266033

碳酸钙的形成会一定程度上改变混凝土的内部结构,进而影响混凝土的宏观性能,然而碳酸钙在混凝土内部成核生长机理尚未明确。为了探究碳酸钙在混凝土内部的形成过程和成核机制,本工作采用分子动力学模拟方法,研究了碳酸钙在不同受限空间... 详细信息

碳酸钙的形成会一定程度上改变混凝土的内部结构,进而影响混凝土的宏观性能,然而碳酸钙在混凝土内部成核生长机理尚未明确。为了探究碳酸钙在混凝土内部的形成过程和成核机制,本工作采用分子动力学模拟方法,研究了碳酸钙在不同受限空间中的形成过程和成核机理。结果表明:碳酸钙的成核生长主要依靠离子之间结合形成离子键;不同基体对碳酸钙团簇的吸附效果不同,这是因为碳酸钙与基体界面主要是钙氧离子键相连接,而水化硅酸钙基体界面处具有更多游离钙离子和羟基,能够为碳酸钙的形成提供更多的成核位点;同时,不同的受限空间孔径的大小对碳酸钙的形成速度也有较大影响。通过分析碳酸钙成核过程发现,碳酸钙团簇的形成不遵循经典成核理论,而是与预成核机制相符。本研究有助于进一步理解碳酸钙在混凝土中的形成过程,为混凝土中碳酸钙成核过程提供理论指导。

关键词：碳酸钙成核生长混凝土受限空间分子动力学模拟

污水处理过程逸散的生物气溶胶抗生素抗性分析

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环境科学 2024年第8期45卷 4512-4519页

作者：杨唐王旭一隋心惠晓亮王振兴姜波张展鹏李新龙青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266520 中建八局发展建设有限公司青岛266061

为探究污水处理厂生物气溶胶负载抗生素抗性基因(ARGs)和抗生素抗性致病菌(PARB)的赋存及来源.利用宏基因组测序与组装技术对山东省某污水处理厂生物气溶胶及污水样本的抗生素抗性基因组进行检测.结果表明,相比于上风向,污水处理厂和下... 详细信息

为探究污水处理厂生物气溶胶负载抗生素抗性基因(ARGs)和抗生素抗性致病菌(PARB)的赋存及来源.利用宏基因组测序与组装技术对山东省某污水处理厂生物气溶胶及污水样本的抗生素抗性基因组进行检测.结果表明,相比于上风向,污水处理厂和下风向生物气溶胶中具有更多的ARGs亚型种类数和更高丰度的PARB.污水处理厂生物气溶胶中主导的ARGs主型和亚型分别为多药类ARGs和macB.37种PARB携带至少两种及以上的ARGs主型,表现出多重耐药性.对于细格栅、好氧池和污泥脱水间生物气溶胶样本,污水是ARGs和PARB最主要的来源.共检测到铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)和大肠埃希氏菌(Escherichia coli)等32种PARB在至少1个污水处理单元极易气溶胶化.研究将为污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性污染风险评估及健康保障提供理论支持.

关键词：污水处理厂生物气溶胶抗生素抗性基因(ARGs) 抗生素抗性致病菌(PAPB) 来源

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

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农业工程学报 2024年第1期40卷 247-256页

作者：管勇赵盛英郭延隆林源山胡万玲陈冲兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 青岛海尔施特劳斯水设备有限公司青岛266100

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发... 详细信息

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1~4 m/s和相对湿度80%~95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。

关键词：温室数值分析蒸发器除湿热湿传递性能

圆形隧道衬砌内毛细管换热器间歇运行的传热性能

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制冷学报 2024年第2期45卷 53-61页

作者：焦嘉琛季永明张凤君吉程帆尹振峰胡松涛青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266520 青岛地铁集团有限公司青岛266001

隧道地源热泵是解决地铁隧道热污染的有效技术之一,毛细管换热器(CHE)因具有抗腐蚀、易弯曲、换热性能好、节省空间等优点被广泛应用于隧道地源热泵系统的前端换热器。基于示范工程建立了CHE流-热耦合传热模型,并在TRNSYS平台搭建CHE仿... 详细信息

隧道地源热泵是解决地铁隧道热污染的有效技术之一,毛细管换热器(CHE)因具有抗腐蚀、易弯曲、换热性能好、节省空间等优点被广泛应用于隧道地源热泵系统的前端换热器。基于示范工程建立了CHE流-热耦合传热模型,并在TRNSYS平台搭建CHE仿真系统,对隧道衬砌内CHE在连续、间歇运行下的传热性能进行分析。结果显示,当运行时间比由1/3逐渐增至1时,制冷季和采暖季第7日的CHE日均热流密度分别由100.59、87.42 W/m^(2)降至78.14、68.62 W/m^(2),相应的围岩内表面温度分别随之增大和减小,表明间歇运行能显著提高换热器的传热性能,并有助于缓解隧道围岩冷热堆积问题。

关键词：可再生能源热泵毛细管间歇运行传热性能

太阳辐射作用下不同活动水平的室内人体传热特性及热舒适研究

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制冷学报 2024年第1期45卷 70-78页

作者：刘国丹乔美杰纪铱行胡松涛梁树维赵一舟王甫来丁肇翔青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266520 青岛国际机场集团有限公司青岛266317

太阳辐射是影响室内空调负荷的重要因素,当阳光直射人体时,影响人体与周围环境热交换,进而影响热感觉,人体处于热中性的环境温度的变化关乎空调系统能耗和人体热舒适。本研究在人工气候室进行冬季实验,利用太阳辐射模拟装置控制太阳辐... 详细信息

太阳辐射是影响室内空调负荷的重要因素,当阳光直射人体时,影响人体与周围环境热交换,进而影响热感觉,人体处于热中性的环境温度的变化关乎空调系统能耗和人体热舒适。本研究在人工气候室进行冬季实验,利用太阳辐射模拟装置控制太阳辐射强度,受试者穿着典型服装,分别进行静坐与两种步速(3.2、5 km/h)活动,测试生理参数并进行热感觉问卷调查,分析太阳辐射与活动水平共同作用下,人体与周围环境间的传热特性,研究热舒适区偏移规律。结果表明:有太阳辐射时,随着活动强度增加,蒸发传热量占比增加,对流传热与辐射传热占比减小,热舒适区向下偏移,冬季人体维持舒适状态所需的环境温度降低。为该条件下空调室内设计参数的设定提供一定参考,使空调系统更节能。

关键词：太阳辐射活动水平传热特性热舒适区热感觉

光老化微塑料影响水体溶解性有机质光谱性质研究

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环境科学学报 2024年第3期44卷 189-198页

作者：杨健吕睿孙官贞杨传玺李晓雯李元杰高当当闫文罡肖宜华青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266033

微塑料(MPs)污染产生的水环境生态效应引起了广泛关注,但是释放到水体中的MPs如何影响溶解性有机质(DOM)的浓度和分子组成仍不清晰.本研究通过聚苯乙烯(PS-MPs)和河口水体共培养实验,研究了光老化前后PS-MPs对水体DOC浓度和DOM光谱性质... 详细信息

微塑料(MPs)污染产生的水环境生态效应引起了广泛关注,但是释放到水体中的MPs如何影响溶解性有机质(DOM)的浓度和分子组成仍不清晰.本研究通过聚苯乙烯(PS-MPs)和河口水体共培养实验,研究了光老化前后PS-MPs对水体DOC浓度和DOM光谱性质的影响.结果表明,小粒径(10μm)PS-MPs能够向水体释放DOM,且光老化预处理能够增强PS-MPs释放DOM.培养40 d时,光老化前后10μm PS-MPs使溶解性有机碳(DOC)分别上升了0.70和0.83 mg·L^(-1).DOM紫外-可见吸收光谱结果表明,与空白对照组相比,小粒径(10μm)PS-MPs处理组DOM吸收系数和芳香性显著降低,相对分子量减小.但大粒径(100μm)PS-MPs处理组DOM浓度和吸收系数与空白对照组相比没有显著差异.三维荧光光谱耦合平行因子分析结果解析出3种荧光组分:陆源类腐殖质C1(Ex/Em=240(400)/465 nm)、自生源类腐殖质C2(Ex/Em=240(310)/385 nm)和类蛋白组分C3(Ex/Em=240(275)/320 nm).相比于空白对照组,大粒径100μm PS-MPs处理组陆源类腐殖质组分C1明显降低;小粒径10μm PS-MPs能显著增强类蛋白组分C3荧光强度.此外,本研究发现PS-MPs处理能够使DOM腐殖化指数(HIX)明显下降且自生源指数(β:α)显著升高.综上,小粒径(10μm)PS-MPs能够向水体释放小分子量且芳香性低的DOM组分,而大粒径(100μm)PS-MPs对水体DOM的影响主要表现为吸附腐殖化程度较高的DOM荧光组分.本研究结果对于准确评估MPs污染对水体有机碳库的影响有一定的指示意义.

关键词：溶解性有机质微塑料光老化紫外-可见吸收光谱三维荧光光谱 PARAFAC

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煤气化渣制备功能微纳材料研究进展

工程科学学报 2024年第9期46卷 1671-1684页

作者：丁子涵马丽吴俊杰石岩郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049 青岛达融能源科技有限公司青岛266300

富煤、贫油、少气的能源结构决定了我国煤炭消费量巨大的现状.煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的关键技术得到快速发展,煤气化渣固废的排放问题也随之日益严重.目前煤气化渣处置方式以堆放和填埋为主,造成了土地资源的浪费和环境污染.... 详细信息

富煤、贫油、少气的能源结构决定了我国煤炭消费量巨大的现状.煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的关键技术得到快速发展,煤气化渣固废的排放问题也随之日益严重.目前煤气化渣处置方式以堆放和填埋为主,造成了土地资源的浪费和环境污染.为了实现煤化工的绿色可持续发展,亟需解决煤气化渣高效处置的问题.煤气化渣中含有丰富的铝、硅、残碳资源,为制备高附加值材料提供了巨大的潜力,引起了研究者们的广泛关注.基于煤气化渣的产生过程,详细介绍了其成分与微观形貌,并系统阐述了煤气化渣合成介孔二氧化硅、多孔碳、碳–硅介孔复合材料、沸石以及沸石–碳复合材料的制备方法.进一步深入探讨了煤气化渣基功能微纳材料在吸附剂、催化剂、填充材料、超级电容器、微波吸收材料等方面的广泛应用.最后,对煤气化渣资源利用中存在的问题进行了探讨,并展望了其未来的发展趋势,旨在为煤气化渣的综合利用提供一些参考.

关键词：煤气化渣微纳材料吸附剂催化剂填充材料

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高温作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

建筑结构学报 2024年第5期45卷 218-229页

作者：刘才玮闫良泰仇子文苗吉军郑春英张成龙青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520 青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266520

为研究高温下与高温后锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律,制作84个混凝土立方体试块及110个偏心拉拔试件,对立方体试块进行高温下及高温后抗压试验,对偏心拉拔试件进行高温下及高温后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%... 详细信息

为研究高温下与高温后锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律,制作84个混凝土立方体试块及110个偏心拉拔试件,对立方体试块进行高温下及高温后抗压试验,对偏心拉拔试件进行高温下及高温后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%、5%和10%)、试件尺寸(立方体、棱柱体)及箍筋数量(单肢箍和双肢箍)对黏结性能的影响,依据高温对材料性能的折减规律,得出高温下锈蚀钢筋混凝土黏结强度计算方法,提出分段式及连续型黏结滑移本构模型。研究表明:锈蚀时间为59 d且历经400℃的混凝土抗压强度降低了27.6%,温度100℃时锈蚀率为4.6%的钢筋混凝土黏结强度较常温的增大8%,温度200~400℃时黏结强度降低约9%,800℃时黏结强度损失85%;温度低于400℃时,高温下钢筋混凝土黏结强度小于高温后的,温度高于400℃时,不同温度状态下黏结强度值相近;单肢箍筋试件黏结强度较双肢箍筋试件黏结强度下降了10%,立方体(150 mm×150 mm×150 mm)试件黏结耗能是棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件黏结耗能的54%。通过比较积分绝对误差验证了模型精度,计算误差小于10%,可用于锈蚀结构火灾下的数值计算。

关键词：钢筋混凝土高温锈蚀钢筋自然冷却拉拔试验黏结性能本构模型