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基于数值模拟的建筑设计优化研究综述

科学技术与工程 2024年第8期24卷 3054-3062页

作者：于水李思尧刘雪研姚钰锋沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳110168

在双碳目标的背景下,对建筑物进行优化设计是实现节能减排的一个新途径;计算机技术的飞速发展,更使得建筑优化设计的效率有了很大的提升。为了更加全面地掌握基于数值模拟的优化技术在实际建筑中的应用现状,对优化研究的主要阶段进行了... 详细信息

在双碳目标的背景下,对建筑物进行优化设计是实现节能减排的一个新途径;计算机技术的飞速发展,更使得建筑优化设计的效率有了很大的提升。为了更加全面地掌握基于数值模拟的优化技术在实际建筑中的应用现状,对优化研究的主要阶段进行了概括,归类分析了各类优化平台的优缺点,总结对比了各类优化算法的性能。分析发现,优化阶段主要分为预处理、优化、后处理3个阶段;优化工具根据开发目的分为三大类;常用的优化算法有:进化算法、无导数搜索算法、混合算法;并且当下的优化研究还有很大的空间值得探索与改进。

关键词：数值模拟建筑优化优化算法优化工具

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碳纤维复合材料高温界面性能研究进展

高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 163-171页

作者：王静李闯耿闻何相明周杰沈阳航空航天大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110136

碳纤维复合材料以其强度高、耐腐蚀、质量轻、抗疲劳等优良特性被广泛应用于航空航天及国防军工领域。然而,航空航天用复合材料结构部件在高温、湿热环境中会发生界面损伤和失效。上浆剂是碳纤维复合材料界面相的重要组成部分,研制可以... 详细信息

碳纤维复合材料以其强度高、耐腐蚀、质量轻、抗疲劳等优良特性被广泛应用于航空航天及国防军工领域。然而,航空航天用复合材料结构部件在高温、湿热环境中会发生界面损伤和失效。上浆剂是碳纤维复合材料界面相的重要组成部分,研制可以增强界面强度和耐高温的上浆剂对提高复合材料的热力学性能具有重要意义。文中从碳纤维表面上浆剂的角度出发,重点介绍了碳纤维复合材料界面特性、上浆剂的作用机理以及高温下复合材料界面的破坏机制。最后,针对环氧上浆剂耐热性差的缺点,阐述了碳纤维耐高温涂层改性和纳米粒子改性,重点介绍了聚酰亚胺、聚醚醚酮、生物活性多巴胺及氧化石墨烯、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)纳米粒子等类型改性上浆剂的研究进展。指出发展环境友好型上浆剂和POSS纳米粒子改性将是下一步工作的重点。

关键词：上浆剂碳纤维复合材料界面性能高温

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混合微生物体系降解多环芳烃研究进展

生物工程学报 2024年

作者：刘羿洋王璐贾晓强天津大学化工学院生物化工系系统生物工程教育部重点实验室中国石油集团科学技术研究院有限公司

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs)指含两个或两个以上苯环的芳烃，其“致癌、致变、致畸”作用引起了严重的环境问题。微生物降解作为PAHs污染的修复方式之一，具有成本低、效率高、环境友好等优点。而相比于传统的... 详细信息

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs)指含两个或两个以上苯环的芳烃，其“致癌、致变、致畸”作用引起了严重的环境问题。微生物降解作为PAHs污染的修复方式之一，具有成本低、效率高、环境友好等优点。而相比于传统的单一菌株降解，混合微生物体系通常降解效果更好，适应性和抗逆性更强。本文综述了从自然环境中获得的各种PAHs降解天然混菌体系，基于不同单菌成员的降解或其他特性构建的人工混菌体系，对各混菌体系的条件优化方法以及对实际污染场地进行修复的研究进展，并对混合微生物体系降解多环芳烃的未来发展方向进行了展望。

关键词：多环芳烃微生物修复混菌体系基因工程降解机理

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主动电场线型电极阵列扫描成像方法研究

电子科技大学学报 2024年第3期53卷 447-454页

作者：蒋淘宇彭杰钢韩远见电子科技大学自动化工程学院成都611731

水下主动电场幅值法成像的灵感源于弱电鱼主动发射电信号识别周围环境这种生物机制。目前的主动水下成像技术在复杂黑暗的水下环境下仍有一定缺陷,因此一种新的解决方案被提出,即利用水下主动电场原理识别完成短距离目标物体复杂形状的... 详细信息

水下主动电场幅值法成像的灵感源于弱电鱼主动发射电信号识别周围环境这种生物机制。目前的主动水下成像技术在复杂黑暗的水下环境下仍有一定缺陷,因此一种新的解决方案被提出,即利用水下主动电场原理识别完成短距离目标物体复杂形状的成像。针对此前电极阵列覆盖有限、成像分辨率较小、对较大物体成像时电极数量多造成的成本较高以及缺少对复杂几何特征物体成像的实例等问题,设计了线型电极阵列连续运动扫描并采集数据的幅值成像平台,来对实验物体不同体积大小、不同材质及复杂形状进行成像,并对比结果,最后研究了如何根据横纵向幅值积分斜率曲线的最值点,提取成像图片中的物体位置和面积信息。实验结果证实了基于主动电场原理的线型电极阵列运动扫描幅值成像方法的有效性。与传统的主动电场成像方法相比,该方法不仅降低了硬件成本,还提高了成像的效率和分辨率。此外,该方法为主动电场成像技术的进一步工程化应用提供了一种实用的解决方案,优化了水下物体的成像过程,展示了其在复杂水域环境中的应用潜力。

关键词：主动电场成像线型电极阵列运动扫描面积估算

外加基质条件下苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)FP1对菲的共代谢特性

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环境工程学报 2024年第08期 2339-2345页

作者：张博文罗旦杨之漩陈吉祥王永刚王天烽兰州理工大学石油化工学院兰州理工大学生命科学与工程学院

多环芳烃（PAHs）污染物的可降解性能较低，在自然环境长期蓄积，造成环境污染及生物毒害作用。苍白杆菌（Ochrobactrum sp.） FP1是从石油污染土壤分离的高效石油降解菌。采用涂布平板计数、高效液相色谱（HPLC）等方法研究了该菌在含... 详细信息

多环芳烃（PAHs）污染物的可降解性能较低，在自然环境长期蓄积，造成环境污染及生物毒害作用。苍白杆菌（Ochrobactrum sp.） FP1是从石油污染土壤分离的高效石油降解菌。采用涂布平板计数、高效液相色谱（HPLC）等方法研究了该菌在含菲基础培养基中的生长特性及最适生长条件，探究了葡萄糖、甘油、邻苯二酚、水杨酸和鼠李糖脂等不同外加基质存在下菌体的生长特性及菲降解能力。结果表明，苍白杆菌FP1能在p H5～8和20～40℃的条件下，在菲含量为50 mg·L-1的基础培养基中正常生长，其最适生长p H 7、最适温度为30℃。外加基质葡萄糖、甘油及鼠李糖脂对菌株生长有良好促进作用，甘油的促进作用最明显，而水杨酸和邻苯二酚对菌株的生长有抑制作用。HPLC分析结果显示，外加基质甘油、葡萄糖、鼠李糖脂处理组的降解率分别较空白组提升了21.58%、15.38%、6.76%，而水杨酸和邻苯二酚处理组的降解率分别下降了46.27%和70.31%，细菌对菲降解率的变化与其生长能力呈正相关，高浓度葡萄糖对菌株代谢菲有抑制作用，苍白杆菌FP1对菲的降级酶系为诱导酶。本研究结果可为细菌共代谢多环芳烃提供理论参考。

关键词：苍白杆菌菲生长特性共代谢降解率

炼化污水中低温水解酸化性能及微生物特性对比

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化工进展 2024年第8期43卷 4654-4663页

作者：姜梁妍王庆宏李晋梁家豪尚鹏寅宋艳珂李琢宇陈春茂中国石油大学(北京)化学工程与环境学院重质油全国重点实验室北京102249 广东石油化工学院环境科学与工程学院广东省石油化工污染过程与控制重点实验室广东茂名525000

以炼化污水为研究对象,对比了中温和低温条件下的水解酸化性能、微生物群落结构和功能。中温(35℃)水解酸化更利于COD去除(40.51%)和水质可生化性提高(BOD_(5)/COD提高至0.53),而低温(15℃)COD去除率和BOD_(5)/COD仅为20.96%和0.26。中... 详细信息

以炼化污水为研究对象,对比了中温和低温条件下的水解酸化性能、微生物群落结构和功能。中温(35℃)水解酸化更利于COD去除(40.51%)和水质可生化性提高(BOD_(5)/COD提高至0.53),而低温(15℃)COD去除率和BOD_(5)/COD仅为20.96%和0.26。中温条件有助于难降解化合物(O_(3)S_(1)和O_(4)S_(1))的水解转化,与低温水解酸化相比,中温条件能够产生更多种类的小分子有机物。水解酸化微生物的宏基因组测序结果表明中温条件更利于微生物生长,有机物降解菌unclassified_p_Chloroflexi和可分泌水解酶的unclassified_o_Bacteroidales丰度较高。中温水解酸化富集了ko00643(苯乙烯降解)、ko00633(硝基甲苯降解)、ko00622(二甲苯降解)、ko00364(氟苯甲酸酯降解)、ko00642(乙苯降解)和ko00365(糠醛降解)等功能基因,促进了芳香类及含氮污染物的降解和出水可生化性能的提高。本研究揭示了炼化污水中低温水解酸化的水质变化及微生物特性。

关键词：炼化污水中低温水解酸化有机物组成宏基因组厌氧生物技术

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盐分对电催化降解性能与机理的影响

化工进展 2024年

作者：朱昊刘汉飞高源黄益平费孝诚韩卫清南京理工大学环境与生物工程学院中建安装集团有限公司

为研究盐分对电催化降解性能与机理的影响，选取了某项目生产废水为对象，开展了电催化氧化处理废水性能试验。通过考察不同盐含量(0.1～2.0%)、电流密度(5～20 mA/cm2)、极板间距(0.5～1.5cm)和pH(4～10)条件下化学需氧量(chemical oxy... 详细信息

为研究盐分对电催化降解性能与机理的影响，选取了某项目生产废水为对象，开展了电催化氧化处理废水性能试验。通过考察不同盐含量(0.1～2.0%)、电流密度(5～20 mA/cm2)、极板间距(0.5～1.5cm)和pH(4～10)条件下化学需氧量(chemical oxygen demand， COD)的去除效能，分析盐分对电催化氧化处理废水性能的影响，并利用电子顺磁共振波谱仪解析不同含盐体系活性物种的产生情况。此外，采用快速测试法评估了电极的使用寿命。试验结果表明，原水电催化体系、加NaCl电催化体系和加Na2SO4电催化体系的COD最大去除率分别为58.4%、84.7%和63.3%，相应的电流效率依次为15.4%、19.6%和16.7%。原水电催化体系存在峰值强度为1:2:2:1的四重峰，与·OH的特征峰吻合，加Na2SO4电催化体系存在·OH、1O2和·O2-的特征峰，而加NaCl电催化体系除了上述三种活性物种，还发现含氯自由基的相似特征峰。在强化试验条件下，电极使用时间为11460 s。NaCl有利于提高电催化氧化体系COD的最大去除率和电流效率，丰富活性物种种类。

关键词：电化学盐分氧化性能自由基废水

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

N_(2)和CO_(2)气氛下菱镁矿热分解的动力学机理

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过程工程学报 2024年第8期24卷 946-954页

作者：马晓宇刘波陈功范丽华王德喜沈阳工业大学化工装备学院辽宁辽阳111003 沈阳工业大学环境与化学工程学院辽宁沈阳110870

为解决轻烧氧化镁回转窑能耗高、环保性差、生产效率低的问题,研究者提出了新型焙烧炉,其具有良好的节能潜力,为了进一步优化结构及生产过程,需要更深入地了解菱镁矿的热分解动力学特性。本研究基于菱镁矿焙烧工业实际生产中炉窑内气相... 详细信息

为解决轻烧氧化镁回转窑能耗高、环保性差、生产效率低的问题,研究者提出了新型焙烧炉,其具有良好的节能潜力,为了进一步优化结构及生产过程,需要更深入地了解菱镁矿的热分解动力学特性。本研究基于菱镁矿焙烧工业实际生产中炉窑内气相成分考虑,采用TG-DTA热分析技术研究了菱镁矿在N_(2)和CO_(2)气氛下的热分解动力学行为。结果表明,菱镁矿在N_(2)气氛下的热分解动力学过程先后经历相边界反应收缩柱状机理和随机成核生长机理两个阶段,而CO_(2)气氛下的动力学过程包含三个阶段,涉及随机成核生长机理和相边界反应收缩球状机理两种机理模式。进一步分析认为CO_(2)对菱镁矿热分解过程的影响具有双面性,一方面使反应活化能增大,增高分解反应温度;另一方面能诱导产物CO_(2)成核生长,使分解反应速率对温度的变化更加敏感。本研究揭示了N_(2)和CO_(2)气氛下菱镁矿热分解的动力学机理,对优化新型焙烧炉提供了数据支持,具有重要的工程应用前景,也能够为进一步的研究提供参考,推动菱镁矿加工领域的技术进步和持续性发展。

关键词：菱镁矿热分解轻烧氧化镁动力学机理 Malek法