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焦化污泥炭重金属风险及其处理焦化废水研究

中国环境科学 2024年第6期44卷 3189-3196页

作者：余丽宇晓虹朱嘉讯药钰王莉赵颖卫皇曌太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024 中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023

以焦化污泥制备焦化污泥炭,研究在炭化和硝酸改性过程中重金属形态变化和风险评价,并探索改性焦化污泥炭用于焦化废水处理的效能.焦化污泥(CWS)中Cr和Ni重金属含量远高于其他几种重金属,通过炭化得到焦化污泥炭(CWS-C),再活化后得到改... 详细信息

以焦化污泥制备焦化污泥炭,研究在炭化和硝酸改性过程中重金属形态变化和风险评价,并探索改性焦化污泥炭用于焦化废水处理的效能.焦化污泥(CWS)中Cr和Ni重金属含量远高于其他几种重金属,通过炭化得到焦化污泥炭(CWS-C),再活化后得到改性焦化污泥炭(CWS-N),生态风险因子(RI)从122.79(CWS)降低至33.70(CWS-N),说明CWS-N重金属污染风险很低.与CWS-C相比,CWS-N具有多种铁物相(FeO､Fe_(2)Al_(2)O_(4)､Fe_(3)O_(4)和Fe_(0.95)C_(0.005)),有利于Fe(II)/Fe(III)循环,能有效催化H_(2)O_(2)产生•OH,对焦化废水TOC的去除率高达66.3%.CWS-N上的活性组分铁的流失率低于0.5%,具有良好的催化稳定性.焦化废水中溶解性有机物主要为木质素类､脂质类和稠环化合物类,含N､S化合物占81.1%,经CWS-N催化降解后可去除大部分有机物.

关键词：焦化废水污泥炭重金属催化降解

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复合材料多排钉连接结构钉载分配规律

复合材料学报 2024年第4期41卷 2148-2156页

作者：宋鑫李伟李桐王成波王博大连理工大学、工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

针对复合材料多排钉连接结构实际强度破坏极限和破坏模式与传统工程算法不一致的问题,本文以光纤螺栓试验手段为基础,开展了复合材料连接结构钉载分配规律的研究。主要研究了钉载不对称、装配顺序、装配间隙等工艺特征对钉载分配的影响... 详细信息

针对复合材料多排钉连接结构实际强度破坏极限和破坏模式与传统工程算法不一致的问题,本文以光纤螺栓试验手段为基础,开展了复合材料连接结构钉载分配规律的研究。主要研究了钉载不对称、装配顺序、装配间隙等工艺特征对钉载分配的影响,同时建立了高精度有限元模型进行对比研究。研究结果表明:多排钉连接结构钉载不对称时会加剧钉载的不均匀分配;装配顺序对钉载分配存在影响,在装配螺栓时最后安装最外侧螺栓,可以有效降低钉载分布差异;连接结构存在一致装配间隙时的钉载分配与无间隙情况的载荷分配结果一致。同时,本文发现通过试验手段测得关键螺栓的钉载占比最大比有限元结果高出10%,因此工程算法需要根据装配间隙等制造和工艺特征进行修正。

关键词：光纤螺栓复合材料连接结构钉载分配有限元多排钉

耦合调峰与通航需求的梯级水电站群短期多目标优化调度的MILP方法

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 103-110页

作者：吴慧军李树山唐红兵马翔宇张玺廖胜利中国南方电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510000 大连理工大学水电与水信息研究所辽宁大连116024

电网调峰任务与河道通航需求间的矛盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题,区间回水的顶托作用增大了该问题的复杂性。建立考虑回水影响的梯级水电站群短期多目标优化调度的混合整数线性规划模型,模型以剩余负荷平均距与下游尾水位平... 详细信息

电网调峰任务与河道通航需求间的矛盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题,区间回水的顶托作用增大了该问题的复杂性。建立考虑回水影响的梯级水电站群短期多目标优化调度的混合整数线性规划模型,模型以剩余负荷平均距与下游尾水位平均距最小为目标,在将非线性约束通过函数聚合后,利用六面体栅格化技术与第二类特殊有序集约束方法实现该约束的线性化。利用法线边界交叉方法对模型进行求解。算例结果表明,所提方法可以充分计及回水顶托的影响,兼顾调峰与通航需求,高效求解多目标调度问题并获得较理想的结果。

关键词：多目标优化调度混合整数线性规划法线边界交叉法回水顶托

纤维缠绕复合材料压力容器封头厚度的逐层预测方法

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3796-3802页

作者：张行任明法王磊祖磊何景轩大连理工大学工程力学系大连116024 大连理工大学机械工程学院大连116024 高性能精密制造全国重点实验室大连116024 辽宁省先进复合材料高性能制造重点实验室大连116024 西安航天动力技术研究所西安710025 燃烧、热结构与内流场国防科技重点实验室西安710072

受纤维缠绕成型工艺和封头段变曲率/厚度等的影响,复合材料压力容器封头段受力状态较为复杂,实现对封头段缠绕层厚度的逐层精准预测,对于构建高精度有限元模型、指导工程应用具有重要意义。针对上述问题,本文基于双公式法及三次样条函数... 详细信息

受纤维缠绕成型工艺和封头段变曲率/厚度等的影响,复合材料压力容器封头段受力状态较为复杂,实现对封头段缠绕层厚度的逐层精准预测,对于构建高精度有限元模型、指导工程应用具有重要意义。针对上述问题,本文基于双公式法及三次样条函数法,发展了一种复合材料压力容器封头缠绕层厚度逐层预测方法,研究了极孔半径、单层纱带厚度和缠绕层数对封头厚度和赤道圆处缠绕角的影响。结果表明:随着极孔半径增大及单层纱带厚度减小,封头段纤维缠绕层厚度极值逐渐减小,赤道圆处缠绕角度的变化随极孔半径与单层纱带厚度减小逐层减小;进一步地,通过对比封头段每层缠绕层厚度,发现各缠绕层厚度由内层到外层随着平行圆半径增大呈现先变大后减小最终趋于相同的趋势。

关键词：复合材料压力容器封头厚度逐层预测三次样条函数缠绕角

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酚醛树脂气凝胶复合材料热物性参数预测方法

航空学报 2024年第6期45卷 338-348页

作者：张春云陈雄斌刘健崔苗大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024 大连理工大学辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室大连116024 北京空天技术研究所北京100074

针对酚醛树脂气凝胶复合材料(IPC)碳化过程热物性参数动态变化和难以准确测量的问题,基于试验测量信息,通过求解瞬态非线性热传导反问题,提出了一种预测IPC碳化过程热物性参数的新方法。采用改进的梯度算法对瞬态非线性热传导反问题进... 详细信息

针对酚醛树脂气凝胶复合材料(IPC)碳化过程热物性参数动态变化和难以准确测量的问题,基于试验测量信息,通过求解瞬态非线性热传导反问题,提出了一种预测IPC碳化过程热物性参数的新方法。采用改进的梯度算法对瞬态非线性热传导反问题进行求解,预测随温度变化的热物性参数。引入复变量求导法准确计算灵敏度矩阵,提高预测精度。结果表明,与传统的梯度算法相比,该算法在求解瞬态非线性热传导反问题时具有很好的稳定性、精度和效率,计算时间由75 s降至35 s。测点温度计算值和试验测量值的平均相对误差为3.279%,采用该算法预测IPC碳化过程等效导热系数精度高。该工作为获取热防护材料的高温热物性参数提供了一种有效方法,为碳化型热防护材料的工程设计提供了关键参数。

关键词：热防护酚醛树脂气凝胶复合材料等效导热系数参数预测梯度算法

钯催化羰基化合成α-三氟甲基取代酮和羧酸衍生物

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 171-177页

作者：包志鹏孙乃先吴小锋中国科学院大连化学物理研究所大连洁净能源国家实验室辽宁大连116023 莱布尼茨催化研究所德国罗斯托克南京工业大学生物技术与制药工程学院江苏南京211816

α-三氟甲基取代的有机化合物在制药和材料领域有着广泛的应用,因而其合成引起了有机化学研究者的广泛关注.然而,构建这类化合物的方法相对有限.在众多α-三氟甲基取代的有机物中,α-三氟甲基取代的羧酸衍生物因其特殊性而备受关注.许... 详细信息

α-三氟甲基取代的有机化合物在制药和材料领域有着广泛的应用,因而其合成引起了有机化学研究者的广泛关注.然而,构建这类化合物的方法相对有限.在众多α-三氟甲基取代的有机物中,α-三氟甲基取代的羧酸衍生物因其特殊性而备受关注.许多商业化药物的活性成分都含有这种基团.在制备这类化合物时,研究者们通常选择含羰基类化合物和三氟甲基源作为原料.虽然这种方法在合成过程中展现了一定的优势,但也存在一些明显的缺点,其中最为突出的是原料的稳定性和易得性问题,因此发展新的合成策略非常重要.羰基化反应是制备含羰基类化合物的一种直接且有效的方法.然而,目前大多数羰基化反应主要集中在使用芳基类底物上,而对于烷基类底物,由于其键能相对较高,因此在实际应用中受到了较多的限制.本文利用Csp3-X键能高的特点,通过钯催化活化及自由基中间体的作用,成功实现了α-三氟甲基取代酮和羧酸衍生物的高效合成.在标准反应条件下,苯酚类和醇类化合物均可作为反应底物转化制得相应的酯类化合物.当使用亲核性更强的芳基胺或烷基胺作为底物时,也可以高效制备出酰胺类目标产物.值得一提的是,即使采用亲核性较低的磺酰胺和酰胺作为反应底物,也能以较高的收率得到对应的酰亚胺类化合物.此外,当使用更具挑战性的碳亲核试剂——芳基硼酸类化合物时,该反应仍能实现中等以上的收率,得到目标产物α-三氟甲基取代酮.总体而言,该反应具有良好的底物官能团兼容性,可以高收率制得酰胺类、酯类、酮类和酰亚胺类化合物.此外,该策略可以在较低的一氧化碳压力下实现该转化的放大反应,并且适用于25种具有密集官能团的药物和天然产物的后期修饰.实验发现,对于不同亲核试剂的竞争反应,苯酚的反应速度大约是苯胺的2倍.此外,通过自由基抑制剂、捕获剂等实验证实了反应过程中存在自由基.因此,在反应机理方面,我们认为三氟碘乙烷和零价钯的反应经历了单电子的碳自由基中间体过程,最终形成了二价钯配合物中间体,从而完成了后续反应.综上,本文开发了一种钯催化羰基化合成α-三氟甲基取代酮和羧酸衍生物的方法,可用于复杂含α-三氟甲基类化合物的制备.该反应策略可以应用于天然产物的修饰、新型药物的研发等领域,也为烷基卤代物的羰基化转化提供了新思路.

关键词： α-三氟甲基取代酰胺酯酮酰亚胺羰基化

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应用于先进生物成像的荧光染料进展

化工学报 2024年

作者：许宁乔庆龙徐兆超中国科学院大连化学物理研究所

生物荧光标记及成像技术的发展，密切依赖于荧光染料的亮度、光稳定性以及生物相容性等关键发光和化学特性，发展新型荧光团和提升发光性能也将推动生物荧光技术的进步。荧光染料的新颖发光特性又紧密关联于它们的分子结构，而染料结构... 详细信息

生物荧光标记及成像技术的发展，密切依赖于荧光染料的亮度、光稳定性以及生物相容性等关键发光和化学特性，发展新型荧光团和提升发光性能也将推动生物荧光技术的进步。荧光染料的新颖发光特性又紧密关联于它们的分子结构，而染料结构创新的主要策略包括发现全新的荧光团和对传统荧光团母体进行结构改造。本综述从荧光染料的发光-构效关系切入，详细概述了一系列通过分子结构创新而在发光性能上获得显著提升的荧光染料，并讨论了这些染料在先进生物荧光成像等前沿应用中展现出的卓越表现。文章最后讨论了生物成像领域中荧光染料的发展所面临的挑战。

关键词：荧光染料结构改造荧光探针超分辨成像

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银纳米一维复式阵列表面等离激元光谱性质

光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2137-2145页

作者：张钦秀王鹏飞张悦王婷王玮熊涛孙诚大连大学物理科学与技术学院辽宁大连116622 辽宁省光电信息技术工程实验室辽宁大连116622

纳米尺寸的贵金属在入射光的激发下能够产生表面等离激元效应,即光在金属表面与电子发生耦合,引起金属表面自由电子集体震荡的现象。当自由电子的震荡频率与入射光的频率相同时,可以引起等离激元共振,产生独特的光谱特性。贵金属纳米颗... 详细信息

纳米尺寸的贵金属在入射光的激发下能够产生表面等离激元效应,即光在金属表面与电子发生耦合,引起金属表面自由电子集体震荡的现象。当自由电子的震荡频率与入射光的频率相同时,可以引起等离激元共振,产生独特的光谱特性。贵金属纳米颗粒的等离激元共振效应在物理、化学、生物等各个领域具有广泛应用。基于银纳米颗粒,提出一种一维复式阵列结构,利用时域有限差分方法研究该贵金属阵列的表面等离激元性质。在该结构中,以SiO_(2)为基底,两种不同的银纳米颗粒沿y轴方向放置在SiO_(2)基底的表面上,形成一维复式阵列,平面波入射光沿z轴负方向垂直入射。实验观察到,在300~1200 nm的波长范围内,该复式阵列结构的表面等离激元能够被有效激发,在其吸收光谱上有两个等离激元共振峰。通过调节该结构纳米颗粒的尺寸、形状和阵列周期等结构参数,等离激元共振峰和电磁场模式均发生有规律的变化。此外,固定其中一个银纳米颗粒不变,改变另一颗粒尺寸,可以发现其吸收曲线的两个共振峰发生不同的变化,结合电场图可以得出两个峰所对应的等离激元共振具有不同的电磁场模式。通过改变其中一个银纳米颗粒的形状,如四棱锥、球体、圆柱体和正方体,可以发现当颗粒形状发生变化时,两个共振峰对应的波长均不发生变化,但是不同颗粒形状所产生的电场分布明显不同,底面处的相对电场强度差别也很明显,依此同样可以验证其吸收曲线存在两个不同电磁场模式的共振峰。研究结果对基于贵金属纳米颗粒阵列结构表面等离激元器件的设计研究工作具有一定意义。

关键词：表面等离激元贵金属时域有限差分

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微化工技术在纳米药物递送系统中的应用

中国科学:化学 2024年

作者：刘志凯姚望陈戴欣郭乐陶杨梅陈光文中国科学院大连化学物理研究所

纳米药物递送系统利用纳米尺度载体包裹药物,通过结构设计、尺寸调控、表面功能化修饰等策略,克服生物屏障,增强稳定性与靶向性.然而,传统制备技术难以满足纳米药物递送系统粒径与结构可控制备的需求.微化工技术以其高效的热质传递、精... 详细信息

纳米药物递送系统利用纳米尺度载体包裹药物,通过结构设计、尺寸调控、表面功能化修饰等策略,克服生物屏障,增强稳定性与靶向性.然而,传统制备技术难以满足纳米药物递送系统粒径与结构可控制备的需求.微化工技术以其高效的热质传递、精准可控的反应条件以及过程可放大性等优势,在纳米药物递送系统制备中展现出巨大潜力.本文综述了微化工技术在纳米药物递送系统制备中的应用,包括微混合技术原理、典型纳米载体形成机制及连续可控制备策略.展望未来,动力学调控的多步微反应逐级组装等新兴策略有望进一步推动纳米载体的精准构筑与临床转化.

关键词：微化工纳米药物递送系统微混合聚合物纳米颗粒脂质纳米颗粒