大连理工大学学报

当前目录

• 生物基微塑料对蚯蚓的生物效应

  侯翔浩,王悦然,朱晓平,姜敏,张瑛

  随着生物基塑料的发展和应用，关于生物基微塑料在土壤环境中的生物效应，在相关领域引起了越来越多的重视和关注．以蚯蚓为受试生物，考察了4种生物基微塑料(聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)和聚乳酸(PLA))对蚯蚓的生物效应，并与石油基微塑料(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))进行了对比研究．结果表明，生物基微塑料对蚯蚓的生长产生抑制作用，并诱导产生氧化应激和脂质过氧化；同时，生物基微塑料会抑制蚯蚓神经传递酶的活性，对神经系统造成损伤．微塑料对蚯蚓的生物效应与微塑料的种类、浓度和暴露时间均密切相关，不同种类微塑料对蚯蚓生物指标的影响具有显著性差异，且生物基微塑料普遍大于石油基微塑料．但是，采用综合生物标志物响应指数评价结果表明，生物基微塑料与石油基微塑料对蚯蚓的生物效应无显著性差异．研究结果为探究不同来源(生物基或石油基)微塑料的生物效应提供了研究基础，为评估生物基微塑料的环境风险提供了基础数据．

• 泡沫铜负载MgCoFe-LDO激活过一硫酸盐降解磺胺甲噁唑

  冯茜,商克峰,鲁娜,姜楠,李杰

  层状双氧化物(LDO)可以激活过一硫酸盐(PMS)，产生大量活性物种，高效降解水中的各类有机微污染物．然而，金属氧化物类催化剂在催化反应过程中存在金属离子浸出、难回收的问题，影响其实际应用．采用水热法合成了镁钴铁层状双氧化物并将其负载于泡沫铜上(MgCoFe-LDO@f-Cu)，用于激活PMS降解磺胺甲噁唑(SMX)．实验结果表明当负载MgCoFe-LDO的泡沫铜规格为80目，煅烧温度为300℃，煅烧时间为3h时，催化剂激活PMS降解SMX的效果较好．当MgCoFe-LDO@f-Cu投加量为10g/L，PMS初始浓度为1mmol/L，初始pH值为7时，20mg/LSMX在20min内的降解率可达96.04%；5次重复使用后，MgCoFe-LDO@f-Cu/PMS体系对SMX的降解率仍可达83.87%．离子浸出量测定实验表明，与MgCoFe-LDO相比，MgCoFe-LDO@f-Cu中总镁、总钴和总铁的浸出率分别下降了41.50%、28.84%和30.81%，说明MgCoFe-LDO@f-Cu催化剂化学性质更为稳定，且便于回收．

• 海水养殖废水中磺胺甲噁唑降解及同步反硝化研究

  王朔,张宇晴,王竞

  传统海水养殖废水处理工艺对抗生素和硝氮处理效率低且运行成本较高．以典型抗生素磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole，SMX)为研究对象，海藻提取物为外加碳源，构建移动床生物膜反应器，实现SMX降解及同步反硝化．结果表明，在进水碳氮比为2∶1、水力停留时间为24h时，SMX平均去除率为76%，硝氮平均去除率为87%，海藻提取物可以替代葡萄糖作为碳源维持反应器的高效运行．机理研究表明，SMX通过侧链氨基化生成3-氨基-5-甲基异噁唑和对氨基苯磺酰胺，后者通过4S途径脱硫生成苯胺并进一步降解为CO2和H2O；海杆菌属、维诺格拉斯基氏菌属和玫瑰色菌属可能是潜在的SMX降解菌．该研究为海水养殖废水中抗生素和硝氮同步去除提供了一种新策略．

• 对苯二胺类抗氧化剂体外代谢途径研究

  宋泽华,傅志强,陈景文

  轮胎橡胶抗氧化剂N，N′-取代对苯二胺(PPDs)是一类普遍存在的新污染物，因其在环境中被转化为高毒性醌类产物(PPDQs)而受到关注．然而，PPDs在人体内的代谢途径和产物尚不明确，限制了对其环境风险的准确认识．采用人肝微粒体孵育结合液相色谱-串联质谱检测，研究了3种PPDs(N-异丙基-N′-苯基对苯二胺(IPPD)、N-环己基-N′-苯基对苯二胺(CPPD)和N，N′-二苯基对苯二胺(DPPD))的Ⅰ相代谢过程．共鉴定得到47种代谢产物，脱氢、羟基化和N-脱烷基是主要的代谢途径．发现3种PPDs均能转化为PPDQs，苯基取代的DPPD比烷基取代的IPPD和CPPD的代谢产物种类少，但相对丰度高．毒性预测结果表明，脱氢、羟基化和N-脱烷基等主要产物具有潜在的致癌性．研究结果提供了PPDs人体代谢归趋和毒性的基础数据，有望用于PPDs的健康风险评价．

• Mg6MnO8负载陶瓷膜限域增强催化臭氧氧化去除有机污染物

  路子杰,白昊昆,梁兰兰,陈硕,全燮

  非均相催化臭氧氧化可通过产生强氧化性的活性氧物种(ROS)去除水中的有机污染物．然而在实际处理场景中，由于传质限制使水相中短寿命的ROS难以得到有效利用．因此，通过在管式陶瓷膜的孔隙内部负载Mg6MnO8制备催化陶瓷膜(CCM)，从而将其催化臭氧产生的ROS限制在有效的扩散距离内，实现了污染物的高效去除．当CCM的孔径从1000nm减小到100nm时，由于纳米限域对ROS富集作用的增强，四环素的矿化率从49.8%提高到72.6%．此外，在实际水的处理中，该限域CCM在高效去除污染物的同时，还表现出优异的抗污染性能．实验结果表明，催化剂表面羟基的质子化和Mn位点上的电子转移协同诱导臭氧分解生成·OH和1O2．该工作为通过纳米限域效应高效利用ROS去除水中难降解有机污染物提供了技术支撑．

• 二氧化钛改性炭黑催化剂电合成H2O2反应器设计与性能优化

  李皓瑜,王凯旋,张候瑞,陈硕,全燮

  通过二电子氧还原反应(2e-ORR)直接电合成过氧化氢(H2O2)为能源密集型蒽醌氧化工艺提供了一种可行的替代方案．然而，从实验规模转变到工业规模电合成H2O2的过程中，一个主要的障碍是开发大电极面积的反应器．因此，以二氧化钛改性炭黑为阴极催化剂，设计了81cm2阴极的H池反应器和气体扩散反应器，并构建了电合成H2O2的反应系统．由于氧传质和产热无法有效排出，H池反应器难以在50mA/cm2以上电流密度下高效率运行，相比之下，气体扩散反应器可以在100mA/cm2下实现525.8mmol/(L·h)的高H2O2产率，且法拉第效率达到84%．通过调节电流密度和阴极液流速等运行参数，该气体扩散反应器电合成H2O2的最低电解质和电能总成本为5.149元/kg．该工作为设计低成本的分散式H2O2生产系统提供了可行的策略．

• 水平花瓣螺纹管内超临界二氧化碳换热数值研究

  王彦红,黄帅岭,东明

  针对布雷顿循环换热器的增强换热问题，提出了花瓣螺纹管的方案，开展了水平管内超临界二氧化碳换热数值研究．探究了不同运行压力和花瓣数目下的换热机制．通过温度、速度、湍动能分布讨论了浮升力和花瓣旋流耦合下的非均匀换热问题．定量描述了旋流引起二次流的强弱．基于综合换热系数(PEC)表征了花瓣螺纹管相比光滑管的增强换热程度．结果表明：PEC高于1.2，浮升力导致畸变的温度场和速度场．热边界层和速度边界层厚度周向不均匀，通道右上侧湍流增强和换热增强最显著．随着运行压力提高，浮升力和旋流均减弱，两者的耦合作用减弱，花瓣层周向不均匀换热减弱．花瓣数目越多，浮升力越弱，旋流越强，耦合作用越弱，周向换热越均匀．

• 基于GO-FLOW-Markov法的核电站给水系统可靠性分析

  许玉振,赵慧敏,段富海

  采用GO-FLOW法分析核电站给水系统的可靠性时，存在无法处理系统中并联备用子系统的问题．为此，提出了一种基于GO-FLOW-Markov的可靠性分析方法，通过建立主系统和备用系统的Markov状态转移矩阵来求解系统可靠度，并以该方法为运算规则，提出了一种具有普适性的新操作符备用门，扩展了GO-FLOW法操作符．考虑到系统中存在多组冗余系统，引入α因子建立了具有共因失效的给水系统可靠性分析模型并进行计算．结果表明，GO-FLOW-Markov法可用来计算并联备用系统可靠度，且考虑因素比常规GO-FLOW法更全面；核电站给水系统中的共因失效对系统可靠性有明显的影响，因此对复杂系统应该考虑共因失效问题，其可靠度计算结果更贴合工程实际．

• B-6和B-7级弹道装甲设计优化和有限元分析：一种建模方法

  Muhammad Naveed, 褚金奎, Atif Ur Rehman, Arsalan Hyder

  利用有限元分析对由穿孔D形装甲板和底部装甲板组合而成的散热器装甲所提供的防弹保护进行评估.采用ANSYSExplicitDynamics模拟7.62mm穿甲弹对AluminumAA5083-H116和SteelSecure500装甲的弹道撞击,重点评估了不同撞击点处的材料变形和抗穿透性.虽然D形装甲板被穿甲弹穿透,但穿孔D形装甲板和底部装甲板的组合成功阻止了穿透.使用SolidWorks和ANSYS等软件建立基于有限元方法的数值模型,分析散热器装甲与子弹的相互作用.散热器装甲的穿孔设计为保持气流以维持散热器功能,孔径小于弹头芯直径以保护散热器组件.预测了由于非对称撞击导致弹头芯弯曲而引起的脆性断裂以及由此产生的碎片无法穿透穿孔底部装甲板.穿孔D形装甲板表面因弹片撞击而形成弹坑.数值模型准确预测了与装甲接触时的孔洞增长和弹体穿透,证明了散热器装甲能够有效保护散热器组件.

• 核环吊单点激励与多点激励地震响应对比分析

  刘华理,滕儒民,蒋建阳,李永亮,朱涛

  为研究多点激励对核环吊抗震分析的影响，建立了考虑非线性因素的核环吊有限元模型．采用单点激励与多点激励不同时程分析方法进行对比研究，并选取300、600、1000m/s三种视波速的行波效应工况对核环吊进行多点激励抗震分析．结果表明:相同地震波输入下单点激励与多点激励各方法计算所得的核环吊地震响应结果较为接近；行波效应下核环吊各结构部件作用力均发生不同变化，多数结构应力响应减小，不同工况钢丝绳力、水平轮力、垂直台车力响应峰值较单点激励结果浮动-20%~13%，结构响应随视波速变化的规律因部件以及地震波传播方向不同而各有差异．计算方法应根据工程实际需要合理选择，以更加真实全面地评定核环吊的抗震性能．