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微藻光—暗联合发酵制氢固碳效果及经济效益评价

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天然气工业 2024年第5期44卷 177-186页

作者：韩飞赵青云黄煜鸿焦永刚尤占平石家庄铁道大学机械工程学院

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微... 详细信息

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微藻生物氢的制取,并分析了不同光—暗联合下微藻的制氢效果和固碳减排效果,最后核算了废物处理产生的经济效益和生物制氢的生产潜力。研究结果表明:①微藻光发酵制氢具有较好的固碳减排效果,每生产1 kg氢气,光发酵的固碳减排量为0.89 kgCO_(2),相较于暗发酵高0.46 kgCO_(2);②暗发酵制氢具有较好的经济效益,每生产1 kg氢气,暗发酵制氢的经济效益为61.56元,相较于光发酵高61.01元;③将光—暗发酵相结合,单个周期可生产41.23 kg氢气,实现固碳减排54.61 kgCO_(2),产生经济效益为2560.52元。结论认为:①采用TP5类(自养时间7 d、异养时间9 d,微藻最终浓度为54 g/L)周期下微藻增殖量进行的光—暗发酵制氢,实现了固碳减排与经济效益并存,相比于其他组合具有更好的生产效果,更适合用于规模化扩大生产;②光—暗发酵联合制氢是基于微藻增殖所进行的,应依据藻种特性优化制氢环境,对制氢比例与制氢方式做出调整,以加强微藻生物质能源开发,不断扩展微藻生物制氢的发展前景。

关键词：微藻光—暗发酵生物制氢能源固碳减排经济效益废物处理

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杏仁油的功能特性、提取和微胶囊化研究综述

食品工业科技 2024年第5期45卷 384-392页

作者：陈莉纯生庆海刘敬科贾艳菊赵巍李朋亮张爱霞河北经贸大学生物科学与工程学院河北石家庄050061 河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所河北石家庄050051

杏仁油营养丰富,是一种功能性食用油,同时具有很高的药用价值。本文在介绍杏仁油抗氧化、降血糖和预防心血管疾病等多种功能特性的基础上,对国内外杏仁油的提取和微胶囊化制备技术进行综述和展望。通过对杏仁油机械压榨法、溶剂萃取法... 详细信息

杏仁油营养丰富,是一种功能性食用油,同时具有很高的药用价值。本文在介绍杏仁油抗氧化、降血糖和预防心血管疾病等多种功能特性的基础上,对国内外杏仁油的提取和微胶囊化制备技术进行综述和展望。通过对杏仁油机械压榨法、溶剂萃取法、水萃取法等多种不同提取方法比较,以及喷雾干燥法、复合凝聚法、挤压法和冷冻干燥法等微胶囊化制备技术进行分析,明确不同技术方法的优缺点,以期为稳定杏仁油的制备及其合理利用提供理论参考,建立一种方便、快捷、高效、安全的杏仁油产业化生产和制备技术。

关键词：杏仁油功能特性提取方法微胶囊化

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湿热处理对豆粉营养品质及面团物化特性的影响

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食品科学 2024年第14期45卷 198-207页

作者：李少辉张柳生庆海张爱霞赵巍李朋亮刘敬科河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所河北石家庄050051 河北经贸大学生物科学与工程学院河北石家庄050061

采用湿热处理研究不同豆粉抗氧化、营养特性及面团性质的影响。结果表明:随着湿热处理时间的延长,红豆粉和豌豆粉的总酚、黄酮含量及其抗氧化能力呈先增加后降低的趋势,分别在0.5 h和1.0 h时达到最大,而白芸豆粉总酚、黄酮含量呈增加趋... 详细信息

采用湿热处理研究不同豆粉抗氧化、营养特性及面团性质的影响。结果表明:随着湿热处理时间的延长,红豆粉和豌豆粉的总酚、黄酮含量及其抗氧化能力呈先增加后降低的趋势,分别在0.5 h和1.0 h时达到最大,而白芸豆粉总酚、黄酮含量呈增加趋势,在8.0 h达到最大;湿热处理对2,2’-联氮双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基清除率和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率趋势与总酚、黄酮含量一致;3种豆粉的主要脂肪酸种类分别为棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、顺-11-二十碳一烯酸和油酸;湿热处理2.0 h及以上,对白芸豆粉中油酸、亚油酸和顺-11-二十碳一烯酸含量有显著影响;湿热处理后红豆粉和白芸豆粉中游离氨基酸参与美拉德反应,含量显著下降,而豌豆粉中更多结合态的氨基酸游离出来,使其含量升高;扫描电子显微镜观察微观结构结果显示,随着湿热处理时间延长,蛋白质变性和部分淀粉发生糊化,出现孔洞、黏附等现象;淀粉的重结晶使得豆粉的峰值黏度、谷值黏度和回生值下降,抗剪切力变差;面团水分分布测定结果显示,湿热处理后红豆粉的弛豫时间T_(21)、T_(22)增加,红豆粉成团性优于其他面团;湿热处理使混合豆粉热机械特性中的蛋白弱化度增强,抑制了淀粉的回生,降低了老化度,有益于提升产品品质。

关键词：湿热处理杂豆营养品质糊化特性水分分布热机械学特性

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多孔钛合金拓扑优化设计及性能研究

稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 807-814页

作者：张永弟孙宝钰王伟志杨光河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

为了得到具有良好力学性能和高渗透性的钛合金多孔结构,需要在多孔结构的孔隙率与强度之间保持权衡。以人体膝关节胫骨假体为研究对象,首先,根据胫骨受力状态,采用拓扑优化设计并重构不同载荷工况下的抗压、抗剪单胞结构(TO-P1、TO-P2、... 详细信息

为了得到具有良好力学性能和高渗透性的钛合金多孔结构,需要在多孔结构的孔隙率与强度之间保持权衡。以人体膝关节胫骨假体为研究对象,首先,根据胫骨受力状态,采用拓扑优化设计并重构不同载荷工况下的抗压、抗剪单胞结构(TO-P1、TO-P2、TO-S1、TO-S2),与几种常见的基本单胞结构(bcc、fcc、rdc、dcc)进行研究比较;其次,通过对不同类型多孔钛合金进行压缩、剪切性能仿真,研究不同拓扑形态的多孔钛合金关于抗压、抗剪的力学性能,并采用SLM技术成型多孔钛合金压缩试件,验证了仿真分析的有效性;最后,选择力学性能较优的4种多孔钛合金进行渗透性分析。结果表明,TO-S2结构的抗压、抗剪力学性能和渗透性能最为出色,适合作为压剪载荷类植入物的多孔结构。

关键词：多孔结构拓扑优化 Ti6Al4V合金选区激光熔化力学性能渗透性能

衬砌-围岩时效劣化影响下开裂衬砌服役可靠性分析

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2535-2546页

作者：王大鹏王景春孙丽娟牛星徐强石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 郑州铁路职业技术学院铁道工程学院河南郑州451460

隧道衬砌结构在服役期内多为含裂缝工作,并且在侵蚀环境长期作用下,隧道支护结构和围岩性能指标将发生劣化,将直接导致衬砌结构服役期内的可靠性降低。为研究劣化效应影响下含裂缝衬砌的服役性能,建立考虑围岩及衬砌劣化效应的时效可靠... 详细信息

隧道衬砌结构在服役期内多为含裂缝工作,并且在侵蚀环境长期作用下,隧道支护结构和围岩性能指标将发生劣化,将直接导致衬砌结构服役期内的可靠性降低。为研究劣化效应影响下含裂缝衬砌的服役性能,建立考虑围岩及衬砌劣化效应的时效可靠性分析模型。通过分析衬砌混凝土强度、弹性模量和围岩弹性模量的经时劣化规律,确定影响结构性能劣化参数的统计特征,建立基于线弹性断裂力学的裂缝尖端应力强度因子时变模型和衬砌时变可靠性分析框架。以某山岭病害铁路隧道为例,利用随机有限元法获取不同裂缝深度、裂缝位置情况下应力强度因子典型服役时间点的统计特征,采用蒙特卡洛法计算开裂衬砌典型服役时间点的可靠度指标。结合2个工程失效案例验证模型的有效性。研究结果表明:劣化效应对含裂缝衬砌服役性能影响显著,衬砌可靠度指标随服役时间增加而降低,在评价分析既有隧道服役性能时,需要考虑长期劣化效应的影响;裂缝应力强度因子与裂缝开裂深度成正相关,开裂深度越大,结构可靠度指标越低;不同位置裂缝因受力不同强度因子存在较大差异,拱肩处结构可靠性能衰减同拱顶处相似。边墙处由于受力较小,服役期内可靠度指标满足要求。模型可以较为准确地模拟和预测隧道开裂失效的情况,研究结果为准确评估开裂衬砌的服役性能提供了依据,为运营期隧道维修养护提供了参考。

关键词：隧道工程性能劣化时变可靠度应力强度因子蒙特卡洛法

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高碳中锰耐磨钢凝固过程溶质微观偏析模型

工程科学学报 2024年第6期46卷 1089-1096页

作者：李民刘洪波车晓锐刘颖张杰张彩东田志强徐浩河钢材料技术研究院石家庄050023 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学工程技术研究院北京100083

通过定向凝固、电子探针(EPMA)、Factsage等多种实验与理论计算相结合的手段对中锰耐磨钢凝固过程溶质元素微观偏析行为进行了系统研究.研究表明在定向凝固试验中当拉速为50μm·s-1时,中锰钢的二次枝晶间距平均值为59.77μm;中锰钢凝... 详细信息

通过定向凝固、电子探针(EPMA)、Factsage等多种实验与理论计算相结合的手段对中锰耐磨钢凝固过程溶质元素微观偏析行为进行了系统研究.研究表明在定向凝固试验中当拉速为50μm·s-1时,中锰钢的二次枝晶间距平均值为59.77μm;中锰钢凝固过程组织转变为L→L+γ→γ属于奥氏体凝固模式,无包晶反应的发生,也无铁素体相及其他相的出现;中锰钢定向凝固过程中Mn、Cr在枝晶间的含量明显高于枝晶内,表明Mn、Cr元素发生了明显的正偏析行为;通过对各特征参数求解,构建了中锰钢溶质元素微观偏析模型,发现中锰钢定向凝固过程中Mn元素偏析指数与Brody–Flemings模型符合较好,而Cr元素偏析指数与Clyne–Kurz模型分布较为一致.

关键词：中锰耐磨钢电子探针定向凝固二次枝晶间距微观偏析模型

pH响应型抗菌水凝胶伤口敷料的制备及促愈合性能

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高分子材料科学与工程 2024年第4期40卷 29-39页

作者：尹祖秀黄婷婷王建英祁永浩解莹莹王光刘会茹王娟石家庄学院河北省纤维材料技术创新中心河北石家庄050035 河北科技大学化学与制药工程学院河北石家庄050018

文中利用衣康酸(IA)、丙烯酰胺(AM)和烯丙基三甲基氯化铵(TAAC)为原料发生进行交联,负载抗菌药物聚六亚甲基盐酸胍(PHMG),一锅法制备了pH敏感性抗菌水凝胶IA/AM/TAAC@PHMG。对水凝胶的力学性能、溶胀性能、释药性能、抗菌性能、生物相... 详细信息

文中利用衣康酸(IA)、丙烯酰胺(AM)和烯丙基三甲基氯化铵(TAAC)为原料发生进行交联,负载抗菌药物聚六亚甲基盐酸胍(PHMG),一锅法制备了pH敏感性抗菌水凝胶IA/AM/TAAC@PHMG。对水凝胶的力学性能、溶胀性能、释药性能、抗菌性能、生物相容性及促感染伤口愈合性能进行了研究。结果表明,TAAC能增加水凝胶的柔韧性,使水凝胶的断裂伸长率提高了88%;水凝胶具有pH响应性,能积极响应伤口pH,控制和延长PHMG的释放,PHMG在碱性条件下(pH 8.2)的释放率(60.65%)优于酸性条件(pH 3.2)下的释放率(14.97%);IA/AM/TAAC@PHMG对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率大于99.98%;水凝胶组(320μg/mL)的细胞相对存活率高于75.08%,细胞溶血率小于4%,抗菌水凝胶具有良好的生物相容性;组织学分析证明IA/AM/TAAC@PHMG载药水凝胶能通过创造湿润低氧利于肉芽生长的环境和优异的抗菌性能,使炎性因子减少,促进胶原和皮肤再生,加速伤口愈合。

关键词：水凝胶 pH敏感性药物释放聚六亚甲基盐酸胍抗菌性能

甲乙基化植物油对藻荧光法检测三嗪类除草剂阿特拉津、扑草净与特丁通生物毒性的增敏性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1789-1800页

作者：杨瑞崔建升马小龙王合宇刘大喜王柳卜河北科技大学环境科学与工程学院河北石家庄050018 河北省污染防治生物技术实验室河北石家庄050018

为了提升藻叶绿素荧光对痕量三嗪类除草剂的检测效果,以蛋白核小球藻、铜绿微囊藻和斜生四链藻为试验藻种,通过水样叶绿素荧光仪(WATER-PAM-WALZ)测量四个藻叶绿素荧光动力学参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、NPQ和qP作为毒性评价指标,研究微藻对阿特... 详细信息

为了提升藻叶绿素荧光对痕量三嗪类除草剂的检测效果,以蛋白核小球藻、铜绿微囊藻和斜生四链藻为试验藻种,通过水样叶绿素荧光仪(WATER-PAM-WALZ)测量四个藻叶绿素荧光动力学参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、NPQ和qP作为毒性评价指标,研究微藻对阿特拉津、扑草净与特丁通三种三嗪类除草剂毒性的响应时间和甲乙基化植物油对藻荧光法检测除草剂生物毒性的增敏效果。实验结果显示:①蛋白核小球藻、铜绿微囊藻和斜生四链藻对三种除草剂的生物毒性最佳响应时间分别为20、10和10 min;增敏效果最显著时甲乙基化植物油浓度分别为0.25%、0.5%和0.25%。②斜生四链藻对三种除草剂的响应敏感性最高,而铜绿微囊藻对除草剂的适应性和抗性较强,在20μg·L^(-1)的扑草净暴露下,实验组斜生四链藻和蛋白核小球藻的Fv/Fm抑制率均达到23%,而铜绿微囊藻Fv/Fm抑制率只达到8%。③甲乙基化植物油的作用下,Y(Ⅱ)和NPQ对除草剂的毒性响应灵敏度最高。40μg·L^(-1)的扑草净对斜生四链藻Y(Ⅱ)抑制效果达到了56%,对Fv/Fm抑制率最高达到41%,是对照组的2.5倍,而除草剂浓度至200μg·L^(-1)时,三种藻类NPQ值均提升了1.5倍以上,参数值qP的响应程度受甲乙基化植物油的增敏效果较小。实验结果表明甲乙基化植物油扩大了除草剂与藻细胞的接触面积,增强了除草剂的渗透力,提升了藻荧光对除草剂的毒性响应,可降低除草剂的检出限值。研究中首次将甲乙基化植物油应用于藻荧光法检测三嗪类除草剂中,并且在甲乙基化植物油的作用下,藻荧光法表现出良好的检测效果,解决了某些情况下叶绿素参数响应不灵敏的问题,为快速、灵敏地检测环境中的痕量三嗪类除草剂的生物毒性提供了一种新的方法。

关键词：三嗪类除草剂藻类叶绿素荧光参数甲乙基化植物油灵敏度提升

分段供热策略提高氨分解率和能量利用效率的研究

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储能科学与技术 2024年

作者：刘斌康宗耀王欣刘伟庄竣博陈文俊折晓会石家庄铁道大学机械工程学院河北省科学院能源研究所

氨分解制氢在氨氢储能系统中占据关键地位，电加热制氢在催化剂作用下展现出高效灵活性，已成为应用最广泛的方式。为了提高分解器的氨分解率以及能量利用效率，本文提出了一种新的加热策略，即对氨分解器进行分段供热，并基于Temkin-Ph... 详细信息

氨分解制氢在氨氢储能系统中占据关键地位，电加热制氢在催化剂作用下展现出高效灵活性，已成为应用最广泛的方式。为了提高分解器的氨分解率以及能量利用效率，本文提出了一种新的加热策略，即对氨分解器进行分段供热，并基于Temkin-Phyzev反应动力学模型和塞流式反应器模型对氨分解器进行了仿真分析。首先，分析了均匀加热方式下分解器参数，确定反应器内温度及各组分的摩尔分数分布，明晰了影响能量利用效率的因素。其次，对比五种加热覆盖率下氨分解率和能源利用效率，优化最佳配置参数并验证分段供热原理，并分析能源利用效率以验证分段供热的合理性。结果表明，氨分解反应在分解器入口段分解速率较快、所需能量较高。总能量供应不变时，分段供热使氨分解率和能源利用效率显著提高。随着能量供应向前端集中，氨分解效率提高，出口处分解气温度降低。在加热覆盖率小于20%时，氨分解率基本保持不变。本文研究对于提高氨分解率和能量利用效率具有重要意义，为氨氢储能技术的发展提供了有价值的见解。

关键词：氨分解制氢分段式供热能量利用效率氨(氢)储能