利用紫外和荧光光谱指示臭氧降解典型内分泌干扰物的研究（英文）

污水处理和再生回用是缓解我国水污染严重和水资源紧张的有效途径。二级出水水量大、稳定且水质相对良好,是污水再生回用的良好水源。然而,二级出水中广泛存在内分泌干扰物(endocrine disrupting compounds,EDCs),对其再生回用形成了潜在的安全风险。臭氧氧化是去除EDCs的有效方法,但二级出水中存在着多种有机质,臭氧降解EDCs的过程中同时和有机质中的活性基团发生反应,引起一定程度的臭氧衰减,从而对EDCs的臭氧氧化造成影响。有机质中与臭氧反应的活性基团变化可反映为特征紫外和荧光光谱的变化。因此,可以采用特征紫外和荧光光谱变化来指示臭氧对EDCs的降解效果。本研究通过考察二级出水中主要的三类有机质代表(腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠)对臭氧衰减动力学的影响,进一步解析有机质对5种典型EDCs臭氧降解规律的影响,在此基础上考察特征紫外和荧光光谱与EDCs臭氧降解效果的关系,以期筛选出二级出水中EDCs臭氧降解效果的指示参数,并建立其与EDCs降解效率之间的定量关系,从而以这些指示参数来预测EDCs的臭氧化降解情况,简化EDCs检测。该研究中五种目标EDCs(雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA))采用超高效液相色谱-双质谱联用技术同时分析定量。通过考察不同种类二级出水有机质对臭氧衰减动力学和EDCs降解效果的影响发现三种有机质均可促进臭氧衰减,对EDCs的臭氧化降解效率均有抑制作用,顺序依次是腐殖酸牛血清蛋白海藻酸钠;三种有机质的紫外-可见光谱特征谱图表明有机质中能与臭氧反应的活性基团在紫外-可见光有特定的响应特征;三种有机质的三维荧光光谱特征谱图表明富里酸类腐殖质及喹啉类结构对臭氧消耗均有显著的贡献;腐殖酸在254,258和280nm的紫外吸光度及激发波长/发射波长(Ex/Em)=240/396nm,Ex/Em=345/436nm的荧光吸光度去除率与臭氧投加量显著相关;其中280nm处的特征紫外吸光度UVA_(280),特征荧光吸光度Ex/Em=240/396nm可作为臭氧降解EDCs的指示参数,具体为UVA_(280)去除率大于18%或者Ex/Em=240/396nm去除率大于35%时,1μmol·L~(-1)的5种EDCs几乎被完全降解。此研究对污水处理厂臭氧去除EDCs过程中臭氧剂量的优化及EDCs去除效果具有指导作用,且可避免复杂的EDCs检测。     

采用密度泛函理论与分子动力学对聚甲基丙烯酸甲酯双折射性的理论计算

双折射性是各种光学材料的重要性能之一,具有高双折射率的光学材料在诸多研究及工业领域的应用越来越广泛.然而,作为常用的光学薄膜及光波导材料之一的聚合物材料的双折射性通常却很弱,只能通过实验对其双折射率进行大致的表征,缺乏对其双折射率的系统性理论计算,从而限制了提高聚合物双折射性的研究.本文建立了从聚合物的单体分子结构到多分子链的系统性的双折射率理论计算方法,并借助此方法研究了导致聚合物弱双折射性的限制因素.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为研究对象,运用密度泛函理论研究了其本征双折射率,这里的本征双折射率是指分子链完全取向时其单体单元的双折射率.计算结果表明其本征双折射率高达0.0738左右,并且通过计算给出了PMMA单体单元的平均双折射率色散曲线.采用分子动力学方法研究了该聚合物(包含20个分子链)的材料双折射率.理论计算结果表明,尽管该聚合物具有较大的本征双折射率,但是由于聚合物中分子链取向度极低,聚合物材料最终表现出来的双折射率只有0.00052.本文建立的研究方法及研究结果为研究增强聚合物材料双折射性提供了理论依据.     

汽轮发电机基础动力特性分析及优化设计

为了改善大型汽轮发电机基础动力特性分析存在的建模困难、计算量大、耗时多等问题,并降低汽轮发电机基础的最大动位移和提高基础的动力特性,以某电厂汽轮发电机基础为研究对象,分别采用实体单元计算模型和简化后的梁单元计算模型为动力特性计算模型,计算基础在1Hz~50Hz频率内的动力特性;然后基于梁单元计算模型,采用Kriging代理模型优化算法,以基础几何结构为设计变量,以降低基础最大动位移为设计目标,对基础进行优化设计。数值结果表明:梁单元计算模型与实体单元计算模型得到的计算结果相近,最大误差为3.79μm,在允许范围内,简化后的梁单元计算模型可有效地用于汽轮机基础动力特性计算;优化后的汽轮发电机基础的最大动位移减小了22.36%。本文介绍的Kriging代理模型优化算法能有效地应用于大型汽轮发电机基础的动力特性优化设计,降低基础的最大动位移和提高基础的动力特性。