大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2019年第6期

• 吸液驱气法对微孔材料的表征

  黄一惟,徐绍平,李文哲

  为了提供一种高效描述多孔材料的方式，以水和乙醇为液体探针，N2、O2和CO2为气体探针，在303K和常压下研究了3种吸附剂(AC、CMS和ZSM)的吸液驱气行为．引入一种描述微孔吸附剂吸液驱气过程的动力学模型去拟合吸液驱气曲线，用于提取定量化信息．结果表明，吸液驱气法对于吸附剂、液体探针以及气体探针的改变十分敏锐．气体驱替量随着时间推移变化的曲线与吸附剂的孔隙结构和表面性质关系密切，同时也与涉及的液体和气体探针的性质有关．吸液驱气曲线能够通过平衡驱气量Ve提供微孔容积和吸附质气体密度的相关信息，通过微孔扩散速率系数k1指示微孔和流体探针分子尺寸的相对大小以及气体分子的吸附状态．吸液驱气曲线还能够反映吸附剂孔径分布的均一性、液体探针与吸附剂的亲和性以及气体探针分子在吸附剂微孔内的吸附密度．

• 磁性碳材料制备及其对六价铬吸附性能

  宋晓俊,李新勇,肇启东

  通过一步碳化法合成磁性碳纳米吸附剂(MCNs)，对不同温度下合成的纳米碳材料的微观结构进行分析，探究了不同MCNs制备温度、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响，获得吸附动力学规律，进一步对材料进行了循环吸附-解吸实验．实验结果表明：在25℃、pH=2、Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、吸附剂用量0.05g下，接触时间为2h时，MCN700对Cr(Ⅵ)的吸附率和吸附量分别可达96.90%和56.28mg/g．吸附动力学拟合结果更贴合伪二级动力学方程，表明MCN700对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附以化学吸附为主．MCN700经过6次吸附-解吸实验后吸附率下降11.61%，表明材料具有较好的稳定性和再生能力．因此，MCN700适用于酸性六价铬废水的处理．

• 富含碳空位多孔碳电催化还原脱氯邻二氯乙烷性能研究

  马航帆,李新勇

  寻求经济、高性能的碳基材料对于电催化还原脱氯很有吸引力，然而由于掺杂剂或边缘效应与固有拓扑缺陷之间的复杂相互作用，拓扑缺陷对催化活性的贡献目前研究较少．利用两步活化法成功构建了富含碳空位的疏水分级多孔碳材料(Vc-GC)，考察了其对邻二氯乙烷(DCE)的电催化还原脱氯性能，同时结合原位漫反射傅里叶红外光谱和理论计算分析了碳空位对材料催化活性的增强机制．结果表明，碳空位能有效调节材料的微观结构和电子云分布，增强材料对DCE的化学吸附作用，提高材料的吸附性能，且电子云重排提高了材料的导电性，进而促进电催化活性．其中Vc-GC的乙烯产率是低缺陷石墨碳(GC)和氧化活性炭(oAC)的1.4倍和3.6倍．同时，碳空位的存在能显著提高产物中乙烯的选择性，引入碳空位后，乙烯产率为氯乙烯产率的325.1倍，相比于oAC和GC分别提高了14倍和1.7倍．碳空位修饰显著提升了碳材料电催化活性，拓扑缺陷工程拓宽了进一步提高碳材料环境净化和能源转化性能的途径．

• UV辅助CNT-TiO2活化过硫酸氢盐降解苯酚

  郝学敏,陈硕,王冠龙

  通过湿浸渍法制备得到非均相催化剂碳纳米管-二氧化钛(CNT-TiO2)，构建了紫外光(UV)辅助下的CNT-TiO2催化活化过硫酸氢盐(PMS)体系．利用X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对催化剂进行表征，结果表明复合催化剂中TiO2属于光催化活性较优的锐钛矿晶型，对紫外光(λ<380nm)有明显吸收．以苯酚作为目标污染物考察该体系的降解性能，结果表明，浓度为10mg/L的苯酚60min时降解率可达90%，对应一级动力学常数为0.034min-1．对复合催化剂中的CNT掺杂量进行优化，结果表明，当CNT质量分数为1.0%时，对应UV/PMS/CNT-TiO2体系降解苯酚效果最优．在反应中，光催化TiO2产生光生电子，电子通过CNT的传递，可增强PMS的活化，进而提高该体系对苯酚的降解能力．

• 固定床中γ-Al2O3负载金属氧化物催化臭氧氧化研究

  齐文灿,王晶,全燮,陈硕,于洪涛

  非均相催化臭氧氧化技术是一种高效的废水处理技术，但目前非均相臭氧催化剂主要为粉体形态，常用于静态或半连续态反应器中，其于固定床中的催化性能并不明确．设计了连续态固定床反应体系，以γ-Al2O3颗粒为载体，Mn、Fe、Ce的氧化物为活性组分制备负载型催化剂，并以对硝基苯酚(PNP)为目标污染物，探究其在不同工艺条件下的催化性能．实验结果表明，负载CeO2的催化剂催化效果最好；化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)的去除率随着活性组分CeO2负载量、水力停留时间(HRT)、O3浓度的增加而增加；当CeO2负载量为12.3%、HRT为15min、O3浓度为16.2mg/L时，6hCOD和TOC平均去除率分别达到86.3%和91.7%；此外，该体系在pH为5.0~9.0均表现出良好催化性能，并具有良好的长时间运行能力．

• 催化湿式过氧化氢氧化耦合Fe2O3/Al2O3膜分离处理有机废水

  刘祎玮, 全燮, 陈硕, 于洪涛, 杜磊

  为提高有机废水的降解效率,设计了一种耦合陶瓷管式膜分离和催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)技术的反应器.通过溶胶凝胶法将Fe2O3/Al2O3催化剂涂覆到陶瓷管式膜基底上.并通过控制PVA的浓度和涂覆次数,将制备的膜孔径优化到超滤范围.在进行的CWPO实验中,优化了pH、温度、压力和H2O2浓度操作条件.实验表明,在20mmol/LH2O2,pH=6,90℃和0.4MPa的反应条件下,苯酚在150min内能完全降解,TOC去除率为70%.5次连续重复实验和溶出测试表明Fe2O3/Al2O3陶瓷膜具有良好的稳定性和可重复性.该反应器耦合CWPO与膜分离技术为有机废水处理领域提供了新的思路.

• 基于微藻-活性污泥体系的废水处理及温室气体减排性能研究

  王曦,乔森,周集体

  基于活性污泥的废水处理工艺需要消耗电能来提供氧气，因此带来了大量的碳排放；除此之外，还会产生一些温室气体，例如甲烷和氧化亚氮．为此通过建立微藻和活性污泥的共生体系来降解污水中的污染物，同时消除温室气体的生成．结果表明，当微藻和活性污泥的比为1.3∶1，光照强度为2905lx时，该体系具有最好的污染物处理效果，COD的浓度可在6h达到0mg/L，同时没有温室气体产生；氨氮的浓度可以在8h内降低到0.08mg/L，去除率可达到99.6%．总氮的去除率可达87.1%，总磷的去除率可达100%．在24h昼夜实验中，无光照阶段同样具有良好的去除效果，同时也没有温室气体产生．

• 无表面活性剂条件下微波液相Cu2O合成及其光催化性能

  李伟超,周烈兴,解林坤,秦永剑,柴希娟

  在不添加任何表面活性剂的条件下，采用微波辅助液相还原法，以五水硫酸铜为铜源，葡萄糖为还原剂，通过调节葡萄糖的用量，制备了3种形貌的亚微米Cu2O材料，实现了球体、八面体和正方体形Cu2O超细晶颗粒的可控合成，利用XRD、TEM、SEM和光催化性能对Cu2O的微观结构、表面形貌进行了表征．由XRD分析可知，3种形貌的Cu2O纯度均很高．BET分析表明，球体Cu2O具有较高的BET比表面积，可以提供更多的活性位点，具有更高的降解能力．光催化降解亚甲基蓝(MB)的结果表明，3种形貌的Cu2O均表现出较高的光催化活性，在40min时降解率均达94%以上．其中球体亚微米Cu2O颗粒对MB模拟废水的降解更为彻底，降解率达97%以上，其一级反应速率常数分别为八面体和正方体Cu2O的2.10倍和1.58倍．

• “育鹏”轮斜航水动力数值计算及运动仿真

  苑洋,张秀凤,周佳其,马利华

  为了建立高精度船舶运动数学模型，以目前国内最大、最先进的大连海事大学教学实习船“育鹏”轮为研究对象，采用计算流体力学方法，分别对该船模压载状态下的直航运动和斜航运动水动力进行数值计算，将直航阻力系数计算结果与船模物理水池试验数据进行比较，验证了计算方法的可行性；对斜航水动力系数和力矩系数利用最小二乘法进行多项式拟合求取相关操纵性斜航水动力导数，代入“育鹏”轮六自由度运动数学模型中，用于预报和运动仿真．将部分仿真试验结果与实船海试数据进行对比，吻合较好，误差均在12%以内，验证了数学模型的正确性，提高了航海模拟器数学模型的精度．

• 预应力混凝土桥梁弯曲孔道接触应力研究

  张开银,曹萱,胡国海

  大跨度预应力混凝土桥梁运营过程中，箱梁跨中下挠与腹板开裂现象十分普遍．从结构受力分析，混凝土箱梁徐变效应所带来的跨中下挠，客观上表明梁体处于拉应力状态，与结构设计意图大相径庭，意味着预应力混凝土结构设计理论尚存在某些弊端．为探究预应力钢束与弯曲孔道间接触应力的分布规律以及孔道相关参数的影响，基于赫兹接触理论，通过一组预应力弯曲孔道模型挤压试验，借助CT扫描技术获取试验模型的形变数据，并结合有限元分析软件ANSYS进行数值模拟．结果表明其接触应力分布呈钟形，接触应力大小与张拉力正相关，与曲率半径负相关，接触应力梯度与接触角度负相关．研究结论对预应力混凝土构件设计理论的修正具有参考意义．

• 应力历史对黄土增湿变形影响

  王协群,董广丰,胡波,孙慧

  黄土由于其特殊的工程性质，即由它的水敏性、大孔性、结构性所造成的强烈湿陷性，常会在黄土地区的工程建设中出现与水的作用密切相关的多种工程病害．长期以来，对于黄土增湿变形的研究大多针对增湿速率、增湿路径及应力条件等因素展开．然而，在黄土地区需进行挖填方处理的建设场区颇为常见，大面积的挖填方工程改变了土体的应力状态，因此对于应力历史对黄土增湿变形的影响研究尤为重要．通过室内GDS三轴试验，对黄土试样进行应力历史的模拟之后，对试样进行偏压固结不排水试验和恒载增孔压试验．分析结果表明：不同应力历史条件下的黄土试样承载力无明显变化，高先期固结压力的试样发生变形的时间稍晚，但土体的破坏过程更为迅速，受剪初期出现剪胀的特性．

• 初始各向异性砂土不排水剪切特性试验研究

  罗强,李晓磊,王忠涛

  合理运用砂土的毛细特性制备具有水平和竖直沉积方向的松、密砂样，进行一系列三轴固结不排水剪切试验，分析沉积方向对砂土偏应力、应力比和孔压的影响，探讨砂土密实程度与该影响的关系．研究表明：沉积方向水平时松砂的偏应力极值比沉积方向竖直时的小．沉积方向水平时密砂偏应力发展呈应变软化特征，沉积方向竖直时密砂偏应力发展呈应变硬化特征．沉积方向水平时松砂应力比数值比沉积方向竖直时的数值小，沉积方向水平时密砂应力比数值比沉积方向竖直时的数值大．沉积方向水平时孔压发展速度比沉积方向竖直时的更快．沉积方向竖直时松砂试样更容易破坏，沉积方向水平时密砂试样更容易破坏．

• 汽车专运船单层甲板装载配载优化

  孙霄峰,沈晔,许昕骜,尹勇

  为减少多港装卸下汽车专运船单层甲板内部由于不合理的车辆摆放顺序而造成的移货代价，利用启发式算法以先制订再优化的思路生成单层甲板的配载方案．首先建立甲板和装载车辆坐标网格模型；然后利用GRASP算法将车辆插入甲板空位中，得到初始配载方案；最后利用Dijkstra算法和ALNS算法对配载方案进行优化．以上海船舶研究设计院研发的汽车专运船VIKINGCONQUEST为例，选取主装货甲板进行配载，并将算法配载结果和7个人工配载方案进行对比．结果表明：所提算法可以生成移货代价较小的配载方案，有利于提高汽车专运船运输的效率．

• 基于需求预测的单向共享电动汽车车辆调度方法

  高俊杰,崔晓敏,赵鹏,姚宝珍

  用户出行需求的不均衡性和潮汐性造成站点之间的车辆库存不平衡，阻碍了单向共享电动汽车行业的发展．在充分考虑用户实际需求的随机性和时效性的基础上，提出一种单向共享电动汽车车辆调度方法．其采用长短期记忆神经网络对站点车辆需求进行预测，进而建立以调度成本、库存成本和潜在损失收益均最小的多目标调度模型，并采用遗传模拟退火混合算法求最优解．实证研究表明了该方法的合理性和优越性．

• 一簇微生物间歇发酵酶催化非线性动力系统强稳定性

  柳扬,杨琦,冯恩民,修志龙

  针对分段线性连续函数各参量的微生物间歇发酵酶催化非线性动力系统中状态变量及其变化速率的充分光滑性以及辨识参量的分段线性等特征，应用比较原理证明此类非线性动力系统及子动力系统解对应的线性变分系统的基本矩阵解的有界性．提出没有平衡点的非线性动力系统解关于初始点及一列解点上扰动后的强稳定性定义．在适当条件下证明了一簇非线性动力系统NLDS(u(g，t))的强稳定性．