基于荧光光谱响应的中空纤维膜生物反应器膜组件完整性检测研究

膜生物反应器(MBR)具有出水水质好,占地面积小,污泥产率低等优点,但在系统运行过程中膜组件一旦破损将会直接影响系统的出水水质。以荧光发射光谱响应作为技术手段,研究了中空纤维膜生物反应器(HMBR)工艺中膜丝纤维破损率、污泥浓度、膜组件破损响应时间等指标对于膜完整性监测方法的影响。结果表明,采用中空纤维微滤膜组件的MBR处理能有效截留污水中的类蛋白质物质(C_1),而对类富里酸物质(C_2),类腐殖酸物质(C_3)截留性能较差。基于此,提出主要以Ex/Em为230/335 nm的紫外区类色氨酸物质荧光峰作为检测指标,以荧光截留变化指数(f_i)作为膜组件完整性的判定方法;以Ex/Em为330/415 nm的类腐殖酸荧光峰与紫外区类色氨酸物质荧光峰比值变化作为参比指示因子(R_i),用以指示系统检测结果的准确性。针对最低检测精度θ,发现MBR内污泥浓度对于膜组件破损的基准判定存在影响。不同污泥浓度的MBR-1池至MBR-5池荧光截留变化指数f_i分别为12.4%, 3.7%, 13.9%, 15.9%和15.8%,参比指示因子R_i分别为1.87, 1.92, 1.35, 2.19和2.69均大于最低检测精度下的指示因子R_θ,可有效反映膜组件破损情况。随着膜组件中膜纤维破损根数的增加,荧光截留变化指数f_i随之增加,并且在膜组件运行时可快速识别破损信息,响应速度快。同时发现随着MBR运行时间的延长,污泥会通过膜组件破损处进入膜丝形成堵塞,出现自修复现象。破损后运行约80 min,除紫外区类色氨酸的泄漏的信号响应外,荧光强度趋于稳定。对比实验发现荧光截留变化指数f_i与颗粒计数器检测结果基本一致。因此,基于荧光光谱响应的发射光谱扫描技术检测MBR中膜组件的完整性在响应时间、反馈精度上表现出良好的性能,且操作方便快捷,对于检测水样的预处理要求低,能够实现对大型MBR系统众多组件的分散式检测,具有良好的实用性。     

生物膜光生物反应器启动及产氢特性

对光合细菌生物膜制氢反应器的挂膜启动特性以及成膜稳定后的反应器产氢性能进行了实验研究,探讨了光合细菌生物膜制氰反应器挂膜期间产氢及底物降解规律及稳定成膜后底物浓度对反应器产氢性能的影响.实验结果表明:在生物膜光生物反应器挂膜初期,随着微生物浓度的增大使循环液吸光度、底物消耗和反应器氢气产量迅速升高,进入膜生长期后由于主要是可逆吸附,各参数出现波动,最后在膜稳定期各参数趋于稳定.在稳定成膜后,随着底物浓度的增加,生物膜光生物反应器产氢率先增加,然后降低,存在一个最佳产氢率的底物浓度.     

壁载纤维素酶微反应器内传递及转化特性

壁载纤维素酶微反应器能够实现纤维素类生物质水解制备葡萄糖,为后续微生物能源转化提供原料。本文对壁载纤维素酶微反应器内羧甲基纤维素模型化合物的酶解糖化进行了实验与模拟研究,获得了内表面结构对微反应器物质传递及酶解反应的影响规律。模拟结果表明,相较于等边三角形、半圆形等内表面结构,设置高矩形结构对微反应器内葡萄糖生产的促进显著。此外,具有高矩形结构的微反应器单位压降下的出口葡萄糖浓度最高,有利于实际应用。相较于增加表面结构尺寸,减小结构间距具有更好的强化效果。在最适表面结构参数下,对于不同黏度的酶解反应,出口平均葡萄糖浓度的提升率均高于7.0%。     

常温溅射DLC膜的工艺研究

常温下,采用磁控溅射技术成功地在Ge基底上制备了类金刚石膜,并研究了溅射功率、碳氢气体与氩气流量比、溅射频率、基底负偏压等工艺参数对类金刚石膜沉积速率的影响和薄膜的光学性能。结果表明：溅射功率、溅射频率、碳氢气体与氩气流量比对沉积速率有显著的影响。沉积速率随着溅射功率的增大而增大,随着溅射频率的减小而增大。随着碳氢气体与氩气流量比、基底负偏压的增大沉积速率先增大后降低。制备的类金刚石膜具有较宽的光谱透明区,Ge基底单面沉积的类金刚石膜其峰值透过率最高达到63．99％。     

Ni-BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ金属-陶瓷中空纤维膜的氢渗透性能

通过将相转化法制备的Ni-BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.2O_3-δ(BZCY)纤维膜生坯在5%H₂/95%Ar混合气体中直接烧结, 制备出了气密具有“三明治”结构的Ni-BZCY金属陶瓷中空纤维膜. 靠近内外表面是指状孔结构而中间部分是致密层. 当膜管外湿润的20%H₂/80%N₂混合气体流量是200 mL/min,膜管内高纯Ar气的流量是150 mL/min时,Ni-BZCY中空纤维膜的氢渗透率达到了0.53 μmol/cm²s.     

纳米管结构聚苯胺的电阻率和磁化率

研究了用自组装法制备的质子酸掺杂的纳米管结构聚苯胺的电阻率(ρ)和磁化率随温度变化的依赖关系，讨论了质子酸掺杂浓度、不同对阴离子以及苯胺单体与质子酸聚合时反应浓度对纳米管结构聚苯胺电学性质的影响.实验结果表明，lnρ和T-1/2呈线性关系，不同对阴离子对聚苯胺的电阻率影响很大，随着质子酸掺杂浓度以及苯胺单体与质子酸聚合时反应浓度的增大，聚苯胺的电阻率明显减小；而且，其磁化率可以表示为与温度无关的泡利顺磁性和符合居里定律的顺磁性之和.     

压力和充满率对低温气瓶蒸发流量影响的研究

蒸发率是低温气瓶绝热性能的一项重要指标,本文将气瓶做一维传热过程分析,采用二维轴对称的VOF(Volume of Fluent)模型,数值模拟研究了压力和充满率对低温绝热气瓶蒸发状态的影响。结果显示,当气瓶工作压力数倍于大气压力时,压力越高,气瓶出口蒸发质量流量越高。在蒸发过程中,气瓶内液相区温度基本保持不变,而气相区温度则出现明显的分层现象。当充满率降低时,由于液体减少,蒸发质量流量随之降低,但仍随着工作压力的升高而增大。     

稠密颗粒射流倾斜撞击颗粒膜特征

采用高速摄像仪对稠密颗粒射流倾斜撞击形成的类液体颗粒膜特征进行实验研究,考察了颗粒粒径、射流速度以及射流含固率等因素对颗粒膜形态及动态特征的影响.结果表明:随着颗粒粒径增大,稠密颗粒倾斜撞击流由颗粒膜向散射模式转变;随着射流速度增加,气固不稳定增强,射流流量出现脉动,正面与侧面分别表现为颗粒膜的非轴对称振荡和表面波纹结构;颗粒膜非轴对称振荡的振荡频率和振荡幅度随射流速度的增大而增大;表面波纹速度和波长沿传播方向增大,波纹间存在叠加现象.颗粒膜出现非轴对称振荡主要是因为喷嘴出口由气固不稳定性引起的射流流量脉动,射流流量脉动频率与撞击面振荡频率基本相当.     

用静电自组装法制备的石墨烯薄膜特性研究

本文采用静电自组装技术制备石墨烯薄膜,以带正电的聚乙烯亚胺作为粘结剂,将带负电的氧化石墨烯自组装在粘结剂上,形成多层氧化石墨烯/聚乙烯亚胺复合膜,然后在肼蒸汽下还原得到石墨烯薄膜样品,并利用石墨烯薄膜的紫外吸收光谱、椭圆偏振光谱、扫描电镜图谱及拉曼光谱对其层数、厚度、形貌及还原效果进行了研究。研究表明此方法制备的石墨烯薄膜具有杂质含量少、层数与膜厚微观可控且膜厚均匀等优点。通过调节组装材料种类、浓度和组装次数可制备出结构和功能自由控制的石墨烯薄膜,且此方法与微电子工艺兼容,易于制作石墨烯晶体管,因此在石墨烯晶体管领域具有广阔的应用前景。     

{（Eu（PW11）2）m/PEI}多层纳米复合膜的制备和光谱表征

在科技竞争日益激烈的今天,功能性分子材料的设计和获得是科学界面临的主要挑战之一.多金属氧酸盐因其具有特定的结构和优越的光、电和磁等物理化学性质,已经成为构造新型功能材料的重要无机构筑块.借助于分子间弱的相互作用将多金属氧酸盐引入到纳米复合薄膜材料中,利用无机和有机组分的协同作用来诱导和产生新的功能特性,必定会给这种无机构筑块在材料科学中的应用创造更多的机会.静电沉积技术是制备有机一无机超薄膜的一种有效方法,人们已经成功地实现了各种无机材料的组装,它们在非线形光学、导电膜、电致发光器件和传感器等方面有着潜在的应用前景.利用层层自组装法(layer bylayer self assembly,LBL),制备出有序且稳定的多金属氧酸盐Eu(PW111)2的多层膜.应用紫外光谱研究其层层组装过程,观察到层层组装是一个均一过程.荧光光谱研究表明所制备的含稀土多金属氧酸盐阴离子的多层膜,通过调节膜的厚度、组成和结构,多层膜具有Eu3 的特征发射.这一结果为发光器件的发展提供了丰富的数据.     

制备高质量聚苯乙烯微球胶粒晶体的蒸发自组装法

建立了一种组装亚微米级聚苯乙烯微球的方法，称作蒸发自组装法.该方法是在一定温度下 ，聚苯乙烯微球随着分散介质的蒸发在悬浮液的气-液相界面处进行高效组装的过程.扫描电 子显微镜显示组装体为规则排列的密堆积面心立方结构.研究发现，气-液界面处生成的组装 体强烈地阻碍着分散介质的蒸发，单位时间内消耗的颗粒总数量随组装面积的增大而增加. 通过调整悬浮液的蒸发温度和组装面积，可以有效地控制悬浮液相浓度的变化，从而实现在 相浓度基本不变的情况下组装出高质量的聚苯乙烯胶粒晶体. 关键词： 蒸发自组装法 胶粒晶体 聚苯乙烯微球 三维有序大孔材料     

钴纳米粒子自组装有序阵列与磁性

采用高温液相分解法制备出平均粒径不同的单分散的钴纳米粒子.用自组装的方法得到二维和三维的钴纳米粒子有序阵列，用透射电子显微镜研究了粒径、温度、有机溶剂以及浓度对钴纳米粒子的自组装的影响.用超导量子干涉仪研究了钴纳米粒子的超顺磁性.这些研究结果为深入研究磁性纳米粒子的物性和在纳米器件中的应用奠定了良好的基础. 关键词： 钴纳米粒子 自组装 超顺磁性     

中空纤维膜接触器脱出CO_2过程熵产率最小化

本文用有限时间热力学对中空纤维膜接触器脱出酸化海水中CO_2过程进行了理论研究。在壳程通过酸化海水,管程采用N_2和CO_2混合气体吹扫条件下,对传质过程熵产率进行了最小化。采用数值计算得到了熵产率最小传质策略的液相、气相中CO_2摩尔分数沿程分布,并与化学势差一定及管程采用N_2吹扫传质策略进行了比较。结果表明,熵产率最小传质策略的熵产率比管程采用N_2吹扫的传质策略减小41.39%;化学势差一定传质策略优于管程采用N_2吹扫传质策略。本文结果对实际中空纤维膜接触器脱出酸化海水中CO_2过程的设计具有一定理论指导意义。     

金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究——表面粒子密度与拉曼光谱强度的关系

利用纳米粒子组装制备了金基底———巯基苯胺自组装膜偶联层———金纳米粒子的“三明治”结构,研究了表面粒子密度与偶连层分子的拉曼光谱强度的关系。实验结果显示,该结构对偶连层分子的拉曼光谱有很好的增强效应,增强因子可达１０５。在表面粒子密度较低时,拉曼光谱强度与表面粒子密度曲线呈线形,随着表面粒子密度的增加,曲线出现负偏差并在粒子密度较高区域出现一个平台。     

金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究：表面粒子密度与？…

利用纳米粒子组装制备了金基底－－巯基苯胺自组装膜偶联层－－金纳米粒子的“三明治”结构,研究了表面粒子粒子密度与偶连层分子的拉曼光谱强度的关系。结果 偶连层分子的拉曼光谱有很好的增强效应,增强因子可达１０＾５。在表面粒子密度较低时,拉曼光谱强讧民表面粒子密度曲线呈线形,随着表面粒子密度的增加,曲线出现偏差并在粒子密度较高区域出现一个平台。     

扰流柱结构微反应器内两相流动及性能强化

对具有扰流柱结构的微通道反应器内气液两相弹状流动进行了可视化实验研究。利用微粒子呈像测速技术(Micro-PIV)对微通道内两相流动流场进行在线测量;在不同气液流量条件下,研究了气弹经过扰流柱区域时气弹长度及气弹运动速度的变化规律,并对比了不同结构微通道内硝基苯催化加氢反应生成苯胺的产率。结果表明:具有扰流柱结构的微通道内速度场分布与无扰流柱微通道有较大区别;气弹经过扰流柱结构时气弹长度及气弹运动速度增加,并在扰流柱区域内出现震荡式波动;具有扰流柱结构微通道内进行的硝基苯催化加氢反应,其苯胺产率高于无扰流柱结构微通道。     

氢气浓度对MPCVD金刚石膜色度的影响

利用自行设计的直接耦合石英管微波等离子体化学气相沉积装置, 以氢气和甲烷为反应气体, 沉积出八个金刚石膜样品。研究了氢气浓度对所沉积金刚石膜色度的影响。结果表明, 饱和纯度和色纯度随着H2浓度的增大而升高; 当H2浓度达到94.137%时, 饱和纯度和色度纯度达到最大, 分别为8.5%和9.5%; 之后随着H2浓度的进一步升高饱和纯度和色纯度开始下降。     

射频感应等离子体制备球形钛粉的工艺研究

采用单因素法对制备球形钛粉的工艺进行研究,通过控制和调节射频等离子体工作的阳极电流与电压、中气流量、边气流量、粉体携带气流量、抽风负压和钛粉送粉速率等参数,以获得制备球形度较佳的钛粉工艺参数。通过射频感应等离子体对粒度为(17.02.0) m的钛粉球化处理研究,制备出球形度好、球化率高、表面粗糙度低的钛粉,钛粉球化率随着抽风负压增加而增加,当抽风负压大于1 800 Pa时,钛粉的球化率随着抽风负压的增大迅速降低;同样钛粉球化率也随着钛粉送粉速率增加而增加,当钛粉送粉速率大于90.0 g/min时,钛粉的球化率随着钛粉送粉速率的增大而迅速降低。     

桑色素修饰金纳米粒子自组装膜的制备及其性能研究

采用水相硅烷化方法,将γ-氨基丙基三乙氧基硅烷[H₂N(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃](APES)组装在石英表面,在基底表面修饰上氨基为末端的单层膜,并进一步在这种功能化的单层膜基底上组装金纳米粒子得到金纳米粒子/APES/石英的纳米复合结构。以制备的金纳米粒子自组装膜修饰石英为基底及DL-半胱胺酸为中介,利用桑色素(Morin)和DL-半胱胺酸的化学吸附作用,将桑色素间接组装在金纳米粒子自组装膜修饰石英基底表面,所构建的桑色素修饰金纳米粒子自组装膜对三苯基锡有灵敏的荧光识别作用。文章着重研究了桑色素修饰金纳米粒子自组装膜的制备以及组装条件对其荧光行为的影响,探讨了膜的响应特性及响应机理。     

铝阳极氧化多孔膜制备及Eu3+组装

在草酸体系中,采用二次阳极氧化法可制备大面积有序铝阳极氧化多孔膜(AAO),用X射线粉末衍射(XRD)仪进行物相分析,利用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔膜的形貌。研究表明,低温条件下制备的多孔膜孔径大小分布均匀,有序性好。微孔在膜的表面沿二维空间规则排列,具有一定的六方对称准周期性。孔道相互平行且与铝基底垂直。低温条件下,草酸体系中电解获得的AAO膜以无定形结构存在,经过800℃高温退火后转化为γ-Al2O3。通过水热反应法,获得了Eu^3 的铝阳极氧化多孔膜组装体(AAO：Eu^3 ),研究了组装体系的光谱特性。结果表明,这种方法制备的发光材料具有非常高的组装浓度,其发光具有很高的色纯度。