We introduce the concept of braided alternative bialgebra. The theory of cocycle bicrossproducts for alternative bialgebras is developed. As an application, the extending problem for alternative bialgebra is solved by using some non-abelian cohomology theory.
共价有机框架(COFs)作为一种由强共价键连接的多孔结晶聚合物,具有可预先设计的结构、高孔隙率、高比表面积、高结晶度等特点,在吸附、催化气体分离、光电和传感等诸多领域具有广泛的应用前景.铀(U(VI))是核工业的重要原材料,也是一种具有高毒性和放射性的全球性环境污染物,通常以UO22+的形式存在于放射性废物中,严重危害人类健康和生态环境安全.本文总结了COFs在选择性检测及提取水中放射性核素铀方面的最新进展,对具有不同结构的COFs与UO22+之间的相互作用机理以及吸附特性进行简要阐述,并对提高COFs对UO22+的吸附性能的前景进行了展望.
以废弃稻壳为原料,分别通过金属镁和铁改性制备生物炭吸附剂,采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱对其形貌及微观结构进行表征,并研究了金属改性生物炭对水溶液中罗丹明B的吸附性能.实验结果表明,改性后的稻壳生物炭为粗糙多孔结构,以pH=5、热解温度为 400℃、吸附剂投加量 100 mg为吸附条件,镁改性生物炭在 480 min时罗丹明B去除率达到 94.1%.对吸附动力学数据进行拟合发现,原始生物炭和金属改性稻壳生物炭对罗丹明B的吸附更符合拟二级动力学模型(R2=0.999),说明这些生物炭吸附罗丹明B的过程属于化学吸附.原始生物炭和Fe改性生物炭对罗丹明B的吸附等温线更符合Freundlich方程,而Mg改性生物炭对罗丹明B的吸附等温线更符合Langmuir方程.
环境污染和能源短缺是当今环境领域面临的两个重大问题,已经成为全球关注的焦点.如果能在治理环境污染物的同时,开发清洁可再生新能源,则有可能协同解决污染和能源两大问题,为探索可持续性发展提供有益的解决方案.光解水制氢耦合有机污染物催化降解可以利用太阳能在削减有机废水毒性的同时协同分解水产氢,达到耦合污染物治理和新能源开发的目的,是一种有效的同时解决污染和能源短缺问题的方案.本文综述了利用太阳光分解水制氢同时催化降解有机污染物的最新研究进展,重点介绍了光解水制氢耦合降解有机污染物的光催化剂体系,对相关机理进行了讨论,并对这一新兴研究领域进行了简要总结和展望.
高盐含氮废水通常采用生物法处理,但高盐带来的盐胁迫会影响淡水菌的脱氮性能,导致普通反硝化微生物难以有效脱氮.海洋微生物对盐浓度具有较高的耐受能力,可以用于高盐废水脱氮.本研究从深海底泥中富集筛选出一株耐盐的异养硝化-好氧反硝化细菌LS-2,利用生理生化实验及 16S rRNA扩增子测序技术对其进行分类鉴定,并基于单因素实验探究不同环境因素对菌株生长及脱氮性能的影响.结果表明:经鉴定菌株LS-2为革兰氏阳性菌,隶属于红球菌属(Rhodococcus),其对盐的最大耐受浓度可高达 6%.该菌株的最佳培养条件为:盐浓度为 4%、C/N=15、初始氨氮浓度为120 mg/L、pH 7、30℃、140 r/min.在此条件下,菌株对氨氮的去除率为 95.5%,且没有硝态氮与亚硝态氮的积累.该菌株具有良好的耐盐能力以及脱氮性能,在高盐含氮废水处理领域具有潜在的应用价值.
在工程教育专业认证背景下,以OBE理念为指导,以"高阶性"、"创新性"和"挑战度"即"两性一度"特征为标准进行一流课程教学设计,对于提高学生培养质量具有重要的现实意义.针对如何将知识传授、能力培养与品德塑造有机融合等重点问题,南昌航空大学"环境分析化学"课程团队以学生为中心、成果为导向,对课程进行了持续建设改进和实践.确立了以"立德树人、知识运用和能力培养"为核心的课程目标,以及"一标、二导、三驱、四融"的课程教学设计思路.在此基础上紧扣环境污染分析实际问题场景,重构了以不同类型环境介质中污染物分析检测为主线的"一体两翼"课程内容新体系,并构建多元化的课程成绩评价体系.课程实践和研究结果表明:该教学设计和实施组织方式不仅可以达到课程目标,还对专业毕业要求指标点形成定向支撑,且使学生的学习主动性、创新能力、团队协作能力得到显著提升.
实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,对加强新时代各类人才培养提出了新的要求,对环境工程专业的高等教育来说既是机遇也是挑战.针对"土壤污染与防治"课程教学过程中存在的教材过时、课时有限、教学形式单一和忽视实践等诸多问题,从课程的教学内容、教学方式、实验课程、课程考核与评价方法等方面探索课程的教学改革创新,教学实践表明,将"双碳"目标融入专业知识教学,既能增强学生就业信心,也能提高学生的学习兴趣和动手能力,同时也使教学质量得到明显提升.
炭基质钝化剂对污染土壤Cd、Cu的钝化/稳定化效果与机制研究一直是阻控材料研发的关键与难点.本文以Cd、Cu复合污染水稻土为供试土壤,以未改性生物炭(BC)、铁改性生物炭(FeBC)和铁改性活性炭(FeC)为钝化剂,通过高温模拟自然老化过程,研究上述钝化剂对土壤Cd、Cu的阻控效果和老化机制.结果表明,上述 3种材料均能有效钝化土壤中的Cd和Cu,钝化剂施用后土壤中Cd的可交换及碳酸盐结合态(F1)含量分别降低 3.0%、9.4%、8.8%;土壤中Cu的F1 含量分别降低 2.2%、4.4%、3.8%.施用 3种钝化剂后,土壤胶体中Cd、Cu的非晶质氧化铁结合态(C-Feo)含量分别提高3.5%、4.9%、4.5%和14.5%、18.8%、18.1%,这是重金属生物有效性短期降低的主要原因和途径.高温老化试验结果显示,胶体Cd、Cu的C-Feo向晶质氧化铁结合态(C-Fec)、残渣态(C-Fr)转化,3种钝化剂对土壤Cd、Cu的阻控效果具有长效性.
针对室内空气中的挥发性有机物难以完全矿化问题,以及传统的粉体光催化剂难以实际应用问题,本研究以三维钨网为基底,一步水热法耦合煅烧制备可见光响应的窄带隙WO3 纳米线,再通过一步水热法制备全固态自支撑的WO3-CeO2 异质结复合光催化剂,并将其应用于室内典型污染气体甲醛的高矿化率去除.WO3 独特的纳米线状结构有助于捕获空气中分散的甲醛分子;CeO2 与WO3 异质结界面形成的内建电场能有效驱动光生电子对分离,产生大量的活性自由基(•O2-、•OH),高效降解甲醛.在模拟太阳光的照射下,所制备的WO3-CeO2 光催化剂能使 66.96 mg/m3 的甲醛分子在 60 min内几乎完全矿化为CO2 和H2O.此外,由于CeO2、WO3 的物理化学性能稳定且具有变价电对,在连续 10次降解甲醛后,该光催化剂的催化活性仅降低2.1%,表现出良好的催化稳定性.该工作能够为室内除甲醛技术的发展提供科学借鉴.
锂离子电池(Lithium-ion Batteries,LIBs)作为新能源汽车的核心部件,其常规使用寿命为 5～8年,而从汽车上退役的锂离子动力电池还剩余 70%～80%的容量,仍然具有使用价值.研究退役LIBs梯次利用,有助于延长电池使用寿命和实现资源利用最大化.本文从政策、标准和实际应用案例阐述我国退役LIBs梯次利用现状,阐明退役LIBs梯次利用面临的挑战,综述退役LIBs剩余容量快速预测和一致性分选两大关键技术的研究进展,最后对退役LIBs梯次利用发展趋势进行展望.
光催化技术是绿色高效的室内挥发性有机污染物去除技术之一.本工作通过水热法在钨网上原位生长具有多级纳米线结构的WO3 纳米线,并采用化学还原法将PtPd合金纳米颗粒均匀地负载在WO3 纳米线上,成功构建自支撑PtPd/WO3 复合光催化剂,并应用于室内典型污染气体甲苯的氧化分解.当PtPd摩尔比为 9∶1时,所制备的PtPd/WO3 纳米线光催化去除甲苯效果最佳.新颖独特的 WO3 多级纳米线结构为气态甲苯的锚定吸附提供了理想的三维界面,PtPd/WO3 间形成的肖特基结促进大量的羟基自由基产生以氧化甲苯,从而实现其有效脱毒分解.在 100 mW/cm2 的光源照射下,412 mg/cm3 甲苯在 60 min内的去除率为 98.9%,矿化率为 90.9%.这项工作为设计高效降解典型空气污染物的可实用化光催化材料提供了新的思路.
开发高效稳定的产氢光催化剂具有重要意义,但存在巨大挑战.在此,本研究提出了一种基于有机分子间共价键连的催化剂修饰策略,并用于设计合成聚苯胺嫁接的CTF-1复合光催化剂(PANI-CTF-1).光谱表征表明,PANI和CTF-1之间通过—N—C=N—共价键相连,该共价键不仅桥连两组分,而且能作为它们之间的电荷传输通道,提高光生电荷的传输速率和注入效率.光催化结果显示,与范德华力连接的PANI/CTF-1传统异质结相比,PANI-CTF-1表现出更优异的光催化产氢活性和更高的稳定性.
"环境工程仪器分析"课程按照以学生为中心的指导思想,从学科发展与能力培养的角度重构教学内容,构建了有助于提升知识、能力与素质目标的立体资源库,并采用多元化的教学手段组织课前、课中和课后活动,建成了专业知识与课程思政相融合、线上资源与线下资源相融合、线下课堂教学与线上信息化教学相融合、形成性评价与终结性考核相融合的混合式省级一流课程.目前,线上课堂累计选课人数近千人,累计页面浏览量近 34万次.对比课程改革前后学生的学习效果和工程认证达成度,结果表明,课程达成了高阶性、创新性和挑战度的目标,可为同类课程改革与推广提供借鉴.
氮氧化物的大量排放对环境和人体造成了严重危害,而目前低温烟气领域的氮氧化物处理技术依然亟待开发.本研究通过共沉淀法合成Mn掺杂CeTiOx的MnCeTiOx催化剂,用于在低温条件下催化臭氧和过氧化氢定价氧化NO为NO2,以便后续实现同步脱硫脱硝.研究结果表明,Mn掺杂后,Mn和Ce、Ti之间的电子协同作用增强了催化剂表面的氧化还原性,提高了其催化O3 和H2O2 产生自由基的能力,从而可以增强其定价氧化NO为NO2 的催化活性.当O3 和NO浓度比为0.4、H2O2 和NO浓度比为0.8、140℃时,Mn0.25CeTiOx催化剂定价氧化NO为NO2 的效率可以达到83%.
8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine,8-OHdG)是一种重要的DNA损伤标志物,其含量的多少可反映人体的氧化损伤程度.本研究以氨基功能化的上转换纳米粒子(Upconversion nanoparticles,UCNPs)为能量供体,金纳米粒子(AuNPs)为能量受体,由于AuNPs可导致UCNPs在 545 nm处的荧光发生猝灭,而 8-OHdG能够对AuNPs产非特异性诱导团聚作用,从而改变UCNPs在该位置处的荧光强度,据此构建了一种基于发光共振能量转移(Luminescence resonance energy transfer,LRET)的上转换荧光探针,并用于尿样基质中 8-OHdG的检测.所建立方法简单、灵敏且适用pH范围宽.在AuNPs溶液的浓度为 1.34 nmol•L-1,pH为 2～7的实验条件下,所构建探针能够分别在低浓度范围(1.67×10-11～3.3×10-9 mol•L-1)和高浓度范围(1.0×10-8～3.3×10-6 mol•L-1)内实现对 8-OHdG的快速检测.共存干扰实验结果表明,尿样中常见的无机离子和化合物存在的前提下,所构建探针对 8-OHdG呈现了良好的选择性.将探针应用于实际尿液样品基质中 8-OHdG的检测,加标回收率为91.4%～109.2%.
传统生物质去除废水中氨氮效果差,常需将其改性生成生物炭或活性炭等作为吸附剂来提高吸附性能.油茶果壳(Camellia oleifera shell,COS)是一种富含单宁酸的天然生物质,将其表面改性后可作为去除水中污染物的较好吸附材料.本研究以油茶果壳为生物质原料,制备络合生物质材料(Fe/COS),通过吸附实验,考察Fe/COS对氨氮的吸附特性,并采用 SEM、XRD、FT-IR、BET分析 Fe/COS的组成和结构,探讨材料对水中氨氮的吸附机制.研究结果表明,在pH=7～9时,材料表现出对水中氨氮的优异去除效果.吸附动力学结果表明:Fe/COS对氨氮的吸附符合拟二级动力学模型(R2>0.99),即该过程以化学吸附为主.吸附等温线拟合结果符合Langmuir模型(R2>0.99),即材料对氨氮吸附为单层吸附,且在 290 K条件下,饱和吸附量可达 19.18 mg•g-1.水中常见的共存离子在较高浓度下对氨氮吸附无明显影响,表明Fe/COS对水中氨氮有较好的吸附选择性.Fe/COS吸附氨氮的机制主要为配位、静电引力和离子交换 3种作用.综上,本文采用Fe3+与油茶果壳表面的单宁酸进行络合制备生物质基吸附剂,此吸附剂对水中氨氮具有较好的吸附效果.本研究能够为油茶果壳废弃生物质应用于水中氨氮污染去除提供基础理论依据.
金属纳米材料人工酶由于具有较高的类氧化酶活性、良好的稳定性和较低的制备成本而被广泛研究和应用于生物传感与催化领域.本研究将梨瓜皮溶解分散于钴基水杨酸咪唑离子液体得到均匀的浆液,冷冻干燥后,经高温热解制得钴-生物质炭纳米复合材料人工酶.研究表明,钴-生物质炭纳米复合材料具有优异的分散性,平均粒径为 50 nm,钴纳米粒子分布于生物质炭片表面,使其展现出较高的类氧化酶活性.基于氯辛硫磷对钴-生物质炭人工酶活性的抑制作用,建立测定氯辛硫磷的比色检测方法.氯辛硫磷的存在将抑制钴-生物质炭人工酶催化 3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)氧化成蓝色产物的活性,使得TMB氧化产物体系吸光度下降.反应体系的吸光度随着氯辛硫磷浓度(0.5～50 μmol•L-1)的增大而线性降低,检出限为 40 nmol•L-1.这一检测方法简便快捷,可用于土壤中氯辛硫磷残留的快速测定.
三相电流型PWM整流器(CSR)在整流过程中的输入电流为脉冲状,通常需在交流侧加入滤波器来进行谐波抑制.但在弱电网下,电网阻抗不可忽略,使得CSR通过滤波器产生耦合,进而引发谐振.本文对弱电网下三相电流型PWM整流器的稳定性进行研究,针对弱电网下CLC滤波器谐振问题提出一种有源阻尼控制策略.同时发现弱电网下多CSR并联在电网阻抗及节点电压影响下相互耦合的谐振问题更加严重,由此建立输入输出关系耦合矩阵对系统谐振问题进行分析.最后通过仿真和实验结果,验证了本文所提控制方法的有效性.
成果导向(Outcome-based Education,OBE)强调"以学生为中心、产出为导向"的持续改进,满足学生获取知识和培养能力的需求.现有的"面向对象程序设计"课程教学改革的成果导向强调的是对程序设计语言的理解和应用,掌握语言规则的原理和面向对象程序设计的方法以及思维模式.本课程教学改革基于OBE理念,重点将面向对象程序设计与学生专业相结合,引导学生在相关专业工程中合理高效地应用面向对象开发工具.在实践教学中引入综合性项目,适当提高实践教学的工作量和难度,培养学生团队协同合作的意识和能力.解决课程目前存在的"痛点"和"堵点",使课程与人才培养相结合.实际应用的结果表明,学生工程应用能力提高,能较好地完成综合性实践项目.
为研究加肋L形钢管再生混凝土短柱的轴压性能,运用ABAQUS建立15根钢管柱进行模拟,分析了试件的荷载—纵向应变曲线,研究了再生骨料取代率、有无肋、截面长宽比D/B、宽厚比B/t、再生混凝土强度、加肋形式等对试件轴压性能的影响.研究结果表明:宽厚比B/t、再生混凝土强度、截面长宽比D/B的变化对试件轴压性能影响较大,再生骨料取代率对试件轴压性能影响较小,加肋在一定程度上提高试件的轴压极限承载力.再生混凝土强度、截面长宽比D/B、宽厚比B/t对试件的初始轴压刚度影响较大,且随着截面长宽比的增大、再生混凝土强度的提高、钢管宽厚比的减小,其初始轴压刚度都明显增大,15根L形再生混凝土短柱的轴压刚度曲线变化趋势基本一致,都是在屈服前减小,在达到屈服后,刚度值有缓慢增加的趋势.
