大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2025年第5期

• 基于分子印迹的纳米酶用于双酚A选择性比色检测

  贾镇宇,孙云浩,胡玉峰

  双酚A(BPA)是一种众所周知的内分泌干扰化学物质，被广泛应用于各种工业生产中，对人类健康和环境构成不容忽视的威胁．将分子印迹技术同纳米酶相结合，开发了一种简便的BPA特异性比色检测方法．Fe3O4纳米颗粒是一种使用广泛的类过氧化物酶，以BPA为模板，3-氨基丙基三乙氧基硅烷为功能单体，正硅酸四乙酯为交联剂，采用溶胶-凝胶法在Fe3O4纳米颗粒表面形成分子印迹聚合物(MIP)．制备得到的Fe3O4@MIP具有优异的类过氧化物酶活性，在H2O2存在的条件下可以催化无色3，3′，5，5′-四甲基联苯胺(TMB)氧化为蓝色的氧化态TMB(oxTMB)．当存在BPA时，Fe3O4@MIP会选择性地吸附BPA，导致其表面的催化位点被阻断，从而引起其类过氧化物酶样活性的下降．可据此构建基于Fe3O4@MIP-H2O2-TMB体系的BPA比色检测方法．该方法的线性检测范围为50~500nmol/L，检出限为14.6nmol/L．使用该方法成功地实现了污水处理厂和池塘样品中BPA的检测，并获得令人满意的回收率．所制备的Fe3O4@MIP可以很容易地扩展到其他目标物，在环境分析中具有广阔的应用前景．

• 固定化微生物修复近海环己甲酸-无机氮复合污染研究

  赵悦,昝帅君,王竞

  近海石油烃和无机氮的复合污染现已受到广泛关注，而利用土著微生物进行原位修复是海洋污染修复的首选．针对游离菌在海洋修复中的局限性，利用土著微生物和纳米磁铁共固定化技术来强化修复近海环己甲酸(CHCA)-无机氮复合污染．结果表明:在优化条件下，CHCA降解过程符合准一级动力学反应(k=0.023h-1，R2=0.94)，在循环利用4次后，CHCA降解率约为93%，NO3-N去除率在92%以上，且NO2-N和NH4-N不再累积，去除率分别约为90%和74%；此外，微生物脱氢酶(DHA)、硝酸盐还原酶(NR)和亚硝酸盐还原酶(NIR)活性均提升了1.5倍以上．研究成果为近海复合污染修复提供了一种新思路．

• 氮磷比对近海盐藻砷吸收代谢的影响

  孟泽芳,席一梅,曾祥峰,王少锋,贾永锋

  微藻作为海洋初级生产者的重要组成部分，其吸收和转化砷的过程对于维持海洋生态系统的平衡至关重要．同时，由于砷沿食物链传递，对人类健康也构成一定的威胁．陆源和干湿沉降氮的大量输入，导致海洋氮磷比严重失衡，但目前氮磷比变化对海洋微藻吸收和转化砷的影响仍不清晰．通过对模式微藻盐藻(Dunaliellasalina)细胞生长、叶绿素荧光参数、总砷含量及砷形态、砷吸收转运相关酶测定，探究氮磷比对盐藻的生理响应及砷代谢机制．结果表明:氮磷比对盐藻吸收转化AsⅤ有显著影响．在高磷条件下，适当增加氮浓度可以促进无机砷向有机砷的转化；而在低磷条件下，增加氮浓度则促进了盐藻对砷的吸收和转化．研究结果为了解海洋生态系统中砷的生物地球化学循环以及评价海洋中砷的生态及健康风险提供了重要的参考和依据．

• 基于BioWin的某城镇污水处理厂工艺模拟与碳源投加优化

  李琪,袁嘉彤,吴畏,崔鑫,于洪涛,赵慧敏

  城镇污水处理厂通常外加碳源提高生化处理效率．遗憾的是，国内大多数污水处理厂仅根据经验手动投加碳源，为保证出水稳定达标，碳源常被过量投加．因此，对碳源的投加进行优化至关重要．仿真软件在这方面展现出优越性．借助BioWin软件对辽宁省某城镇污水处理厂进行工艺模拟，根据敏感度分析确定关键参数，通过稳态校正和动态模拟得到具有较高准确度的模型，以此探究碳源的最佳投加位置，并比较不同季节甲醇投加量对脱氮效果的影响．结果表明:碳源的最佳投加位置为缺氧池前端，秋、冬季脱氮效率低，每千吨水需分别外加甲醇(纯度100%)至少9.63L和14.60L．所建立的仿真模型可以准确地进行工艺模拟，有效保证出水达标并减少不必要的碳源投加，具有实践意义．

• 油漆废渣热解资源化利用特性研究

  梅齐诚,李爱民

  油漆废渣作为危险废物，常采用焚烧处理，导致其蕴含的可资源化组分大量浪费，而热解具有将废物转化为高附加值产品的优势．为解决油漆废渣焚烧处理潜在的资源浪费问题，达到热解资源化利用的目的，利用高温快速热解实验研究油漆废渣的热解行为及产物分布．设计了预处理流程解决黏稠原料的进料问题，对油漆废渣进行了热重分析、热解动力学分析、单因素热解实验后，采用GC-MS、GC对热解油、热解气的组分进行分析．结果表明，油漆废渣的热解分为三个阶段，质量损失率为67%，平均活化能为174.78kJ/mol，最佳热解温度为600℃，热解气主要含CH4、H2、C2H4、C2H6，热解油含有C7H5N、C10H8、C11H10、C8H4N2等可用于制备油漆的原料．因此，热解具备使油漆废渣资源化利用的潜力．

• 一体成型电感器中聚酰亚胺改性环氧树脂性能研究

  费嘉维,王俊舟,何思哲,张勇,吴爱民,周晟,陈意峰,李强,黄昊

  传统热固性树脂耐热性较差，限制了一体成型电感器在高温工况下的应用．使用聚酰亚胺改性环氧树脂作为有机包覆材料制备了3组磁粉芯材料，并以1组环氧树脂包覆磁粉芯作为对照进行实验．结果表明，聚酰亚胺改性环氧树脂显示出了良好的包覆均匀性，显著提高了羰基铁粉的耐高温氧化性能．与环氧树脂相比，聚酰亚胺改性环氧树脂具有与铁粉更接近的线膨胀系数，玻璃化转变温度可达177℃，采用3%聚酰亚胺改性环氧树脂制备的磁环径向断裂强度高达398N，在240℃条件下仍能保持50GΩ以上电阻，3次265℃高温回流焊后材料内部结构稳定，电感仅降低2.70%．

• 中心环缝射流式引射器喷嘴调节性能及变工况适应性实验研究

  姜东旭,赵一鸣,胡大鹏

  随着天然气田的开采，井口压力会逐渐降低．为满足引射器在变工况下也能够高效运行的工作需求，设计加工了一台中心环缝射流式引射器，并对喷嘴调节性能及变工况适应性进行了实验研究．结果表明:喷嘴位移量ΔLx在设计范围内可以在工况不变时实现高压流体流量约30%的调节；当压缩比固定时，随着ΔLx的增大，最佳膨胀比和引射率峰值均提高，且在大膨胀比下仍能维持70%以上的引射率，表明此技术可通过调节ΔLx适应变膨胀比的工作需求；在膨胀比固定条件下，增大ΔLx可以大幅提高最大引射率，但会减小稳定引射的压缩比范围．此外，根据实验数据拟合出设备ΔLx与膨胀比和压缩比的关系式．

• 振动条件下钻井液离心机分离特性分析

  刘洪斌,吴俊,罗秋杨,杨开胜,何涛,夏南

  钻井液离心机振动研究中，缺乏对非牛顿流体振动流场的分析．因此，利用四参数流体描述钻井液在离心机内的流动特性，建立离心机流体域模型，通过流固耦合、模态、谐响应分析，得到不同频率下振幅，结合数值模拟动网格技术，得到振动加载下的速度场和压力场分布规律．研究结果表明:离心机内3种流体介质的周向速度分布规律相似，但在同一轴向位置四参数流体的周向速度低于幂律流体和水，振动加载的周向速度低于稳态的周向速度，在转鼓锥段，振动加载的轴向速度和压力高于稳态的轴向速度和压力，83Hz振动的轴向速度和压力高于138Hz振动的轴向速度和压力，83Hz振动的周向速度低于138Hz振动的周向速度，不利于固液分离，振动情况下分离效果较差．所得结论对离心机振动研究具有一定指导意义．

• 基于孪生数据模型的机电产品生命周期环境影响评价方法

  王明宇,李涛,杨晨,杨东东,闫萌,丁永新

  针对机电产品生命周期长、数据收集困难，现有生命周期评价(lifecycleassessment，LCA)方法难以提供实时、准确的环境影响评价等问题，将数字孪生思想引入LCA过程，提出一种基于孪生数据模型的机电产品生命周期环境影响评价方法．按照产品所处节点信息划分已发生和未发生阶段，并通过实时采集和孪生建模获取LCA计算所需的完整数据．实时采集保障了数据的可靠性；孪生建模是在LCA的目标与范围确定、清单分析两个环节之间引入一个实例孪生体模型，将与LCA计算相关的数据集成在这个数据载体上，从而提高清单分析速率和评价效率．同时，开发了数字孪生-生命周期评价(DT-LCA)数据服务平台，将数据汇编、LCA计算、结果反馈等功能集成，让评价更加便捷、实时、准确．最后，以某企业处于使用阶段的风力发电机为例，验证了所提方法的合理性．

• 改进差分进化算法及核动力船舶管路优化布置研究

  杨明君,林焰

  为了将进化算法过程中种群累积的经验充分利用，且能在短时间内提供更多的核动力船舶管路布局方案，提出了一种将深度强化学习与差分进化相结合的算法(DRL-DE)．该算法基于无网格空间，提出核动力船舶管路Agent模型，将管路Agent中的Code属性作为连续状态空间，差分进化算法中的变异策略作为离散动作空间，利用深度强化学习中的神经网络自主选择最佳策略，通过奖励函数充分利用种群的历史经验信息来提高搜索效率，并引入外部档案制来确定分支管路起点．通过实际的核动力船舶工程案例验证，DRL-DE(DQN)可将算例1、算例2的管路实际长度分别减少15.1%、33.8%，由于针对分支管路提出的外部档案制有效减少了分支管路的弯头点，DRL-DE(DQN)相比于DRL-DE(PPO)在核动力船舶管路布局中展现出更好的性能和效果，并在核动力船舶管路布局方案生成中提供了丰富的选择与机会．

• 斜桩群桩边载负摩阻力与隔离桩效用试验研究

  黄挺,姜羿宏,戴国亮,周泽庭,邬一鹏,刘超越

  边载作用会导致群桩基础产生负摩阻力，可能危及桩基及上部结构，了解不同形式群桩的边载负摩阻力至关重要．设计了边载作用下单桩、直桩群桩(3×2)、斜直群桩(3×2)以及叉桩的室内模型试验，测量了桩身轴力和弯矩，讨论了桩身负摩阻力特性和边载负摩阻力群桩效应．结果表明，相较单直桩，单斜桩最大弯矩和平均负摩阻力分别增大6.7%和8.2%；布置隔离桩后，单桩平均负摩阻力减小接近5%，直桩群桩的负摩阻力群桩效应系数减小10.4%~23.5%；与直桩群桩相比，斜直群桩的前排角桩、边桩的负摩阻力群桩效应系数分别增大6.98%和9.59%，后排基桩承载差异相对较小；叉桩、半叉桩的负摩阻力群桩效应系数分别为0.98~1.12和0.94~1.08．边载作用下叉桩结构顶部沉降小、负摩阻力作用明显，建议采用必要的消减措施．

• 辽东半岛大石棚力学性能研究

  许维超,唐建,杜凯繁,宋志博

  辽东半岛大石棚作为青铜时代巨石文化遗产的代表，其力学性能研究对文化遗产保护具有重要价值．以析木城石棚为研究对象，基于有限元参数化建模方法，系统地探究其静力学响应机制．通过构建非均质花岗岩材料模型与精细化力学分析，量化几何参数、壁石倾角及盖石重心偏移对结构位移、应力分布与屈曲稳定性的影响．结果表明:石室宽度增加可显著降低最大应力，而壁石倾角超过5°或盖石重心偏移超过3%时，屈曲特征值下降，局部应力梯度激增；风化作用短期内对稳定性影响有限，但长期裂隙扩展需持续监测．采用多变量综合分析方法，建立了适用于干砌石构结构的力学评估框架．研究成果为辽东半岛大石棚的预防性保护提供了理论依据，同时为类似古建筑力学研究提供了方法论参考．

• 具有非线性阻尼和记忆项的Kirchhoff型吊桥方程全局吸引子

  徐玲,王艳妮

  针对具有非线性阻尼和记忆项的Kirchhoff型吊桥方程，研究了其全局吸引子的存在性及正则性．首先，运用先验估计证明了有界吸收集的存在性．其次，运用收缩函数的方法验证了半群的渐近紧性，进而得到了全局吸引子的存在性．最后，利用算子分解技巧证明全局吸引子的正则性．