气动式水稻株间机械除草装置研制

目的 针对水稻株间机械除草自动化程度低、难度大的问题，在机器视觉识别定位技术研究的基础上，研制一种气动式水稻株间机械除草装置。方法 采用机械设计理论、离散元动力学仿真方法结合田间试验，研制出气动式水稻株间机械除草装置。首先对气动式株间除草机构的结构进行设计，运用运动学方程计算并确定机构的几何参数，通过Pro/E运动学仿真验证机构的可行性；然后对除草刀齿与水田土壤的相互作用过程进行仿真，并对仿真结果进行验证试验；最后进行田间试验验证整机工作性能，并利用三因素五水平二次旋转正交试验对影响除草率与伤苗率的工作参数进行分析。结果 气动式水稻株间除草机构连杆长35.00 mm，摆杆长72.24 mm，除草部件到回转中心水平距离为84 mm，垂直距离为191 mm。离散元动力学仿真分析表明，倾角为10°的弯齿刀除草刀齿与土壤的接触阻力较小，阻力平均值为3.12 N，且对土壤的扰动程度较大，受影响的面积达149.69 cm²。田间试验中，在机具前进速度0.25 m/s、气缸伸缩速度0.45 m/s和除草深度2.5 cm的工作参数下，平均除草率为83.91%、伤苗率为3.63%。结论 该机具满足除草率大于80%、伤苗率小于4%的设计要求，能够满足水稻株间避苗除草的作业要求。     

微波真空干燥对香蕉片干燥特性及品质的影响

为研究香蕉片微波真空干燥特性及品质，探讨了不同干燥因素对香蕉片干燥速率及品质的影响，在不同干燥温度（45、50、55、60℃）、微波功率密度（28、53、82W/g）、真空度（75、80、85、90kPa）及切片厚度（4、6、8、10mm）条件下对香蕉片进行微波真空干燥试验，并运用Weibull模型拟合了香蕉片微波真空干燥特性曲线。试验结果表明：随着干燥温度、微波功率密度及切片厚度的增加，干燥时间缩短;Weibull 分布函数能够较好地模拟香蕉片微波真空干燥过程，尺度参数α随干燥温度、微波功率密度和切片厚度的增加而降低，而干燥条件的变化对形状参数β影响甚微；色泽与干燥温度、微波功率密度、真空度及切片厚度均有关，干燥温度与真空度越高，色差越小，且随微波功率密度的上升而增大及切片厚度的增加呈先减小后增大的趋势；微波功率密度和切片厚度是影响复水比的主要因素，微波功率密度为28W/g、切片厚度为4~8mm时，干燥后的香蕉脆片复水性能较好。香蕉脆片的最佳干燥参数为干燥温度60℃、微波功率密度28W/g、真空度90kPa、切片厚度6mm，此条件下香蕉脆片酥脆度最佳，孔隙分布均匀一致。该研究探索了真空微波干燥技术下香蕉片的干燥特性和品质，为香蕉片微波真空干燥技术的应用提供了理论指导。     

爬壁机器人翻越焊缝过程动力学建模研究

用于远洋渔船外板除锈的爬壁机器人在进行壁面作业时需要翻越焊缝，采用充气轮的爬壁机器人在翻越焊缝后会出现轮胎压缩量的减小，导致磁铁气隙增大、磁铁吸附力减小，从而削弱爬壁机器人的负载能力，降低了壁面行走可靠性，为此对爬壁机器人翻越焊缝的动力学过程进行研究。首先，将驱动轮轮胎简化为弹簧阻尼器，建立爬壁机器人翻越焊缝过程的动力学模型，并将驱动轮的翻越焊缝过程划分为不同的阶段；其次，利用数值方法求解该动力学模型，分析不同胎压下驱动轮翻越焊缝过程中爬壁机器人的运动状态；最后，进行了爬壁机器人翻越焊缝过程试验，结果表明，机器人翻越焊缝过程的试验结果与数值仿真结果基本一致，验证了本文所建动力学模型的正确性与合理性。     

结构用集成材自动上下料装置真空吸附系统设计与试验

针对结构用集成材加工过程中上下料自动化程度低、劳动强度大、效率低等问题,设计了一种真空海绵吸盘抓取结构用集成材自动上下料装置,实现结构用集成材的高效、自动化上下料作业。选用杉木结构用集成材在自动上下料装置上进行负压与供气压力关系试验和负压与海绵吸盘拉脱力试验。利用MATLAB软件,对试验数据进行最小二乘法函数曲线拟合,建立负压与供气压力的函数关系,最后制定海绵吸盘真空吸附系统控制策略。试验结果表明:海绵吸盘内负压与进气压力密切相关,供气压力为0~630.0 k Pa时为三阶函数关系,当供应压力约为630.0 k Pa时,负压达到最小值-50.3 k Pa,而后随着供气压力的增加,海绵吸盘的真空度基本维持不变且略有减小;海绵吸盘内负压在-50.0~-13.0 k Pa范围内时,负压与拉脱力存在线性关系,但由于有效吸附面积小于理论面积,实测拉脱力比理论值平均小250.0 N;当吸气孔被工件100%,66.7%和33.3%被覆盖时,海绵吸盘内的负压分别为-50.3,-40.0和-35.0 k Pa,拉脱力分别为2 125.0,1 041.9和453.7 N,说明了当海绵吸盘上的吸气孔未被完全覆盖时,海绵吸盘内真空度随未被覆盖的吸气孔增多而减小,未被覆盖的吸气孔越多实测拉脱力减小得越多,海绵真空吸附系统能量损失越大。     

食用菌菌糠对废水中重金属Cr(Ⅲ)的吸附性能

以灵芝菌糠和平菇菌糠作为吸附材料,通过改变菌糠投加量、pH值、Cr(Ⅲ)浓度、吸附时长和温度等因素,研究2种菌糠对废水中重金属Cr(Ⅲ)的吸附性能,以及对Cr(Ⅲ)吸附过程的等温模型。结果表明,灵芝菌糠和平菇菌糠对废水中重金属Cr(Ⅲ)具有较好的吸附性能,具有用于实际处理含Cr(Ⅲ)废水的应用前景。灵芝菌糠对Cr(Ⅲ)吸附的最佳条件是投加量30 g·L^-1、pH 6、吸附时长60 min、温度为35 ℃;平菇菌糠对Cr(Ⅲ)吸附的最佳条件是投加量20 g·L^-1、pH 6、吸附时长60 min、温度为30 ℃。吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。     

钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

三疣梭子蟹体内苯并[a]芘的富集动力学

采用半静态双箱动力学模型研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)对苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)的生物富集,通过对富集与排出过程中三疣梭子蟹体内BaP的动态监测,并对监测结果进行非线性曲线拟合,得到三疣梭子蟹的吸收速率常数K1、排出速率常数K2、生物富集因子BCF、富集平衡浓度CAmax、生物学半衰期B1/2等动力学参数;拟合结果得到BaP的各动力学参数分别如下:K1为14.67~26.08、K2为0.09~0.14、CAmax为9.31~73.35、BCF为163.00~196.29、B1/2为4.95~7.70 d。对模型的拟合优度检验结果显示,在BaP暴露条件下三疣梭子蟹对BaP的生物富集数据符合双箱动力学模型,模型的拟合优度良好。比较结果得出:三疣梭子蟹对不同浓度的BaP吸收速率常数K1及生物富集系数BCF基本随外界水体中暴露浓度的增加而降低;排出速率常数K2与外界水体暴露浓度无明显关系;理论平衡条件下生物体内BaP含量CAmax随着外界水体中BaP暴露浓度的增加而增大,且基本成正相关。实验结果表明BaP暴露条件下双箱动力学模型在一定条件下是可以应用于三疣梭子蟹的富集动力学研究的。     

流感病毒受体特异性检测新技术

新流感病毒及血凝素(HA)受体特异性研究需要分析大量相关毒株或HA,现有的很多流感病毒受体特异性分析方法存在准确性差、效率低、成本高等问题。中国科学院微生物研究所李学兵研究员领导的科研团队研发了一种高通量、可视化、特异性的流感病毒受体特异性检测新技术,相关内容于2014年5月发表在《ACS Nano》杂志。     

双醛淀粉尿素螯合树脂对Cu(Ⅱ)吸附性能的研究

合成了双醛淀粉尿素螯合树脂(DASU),并对其做了红外(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分析,研究了不同条件下不同取代度的产品对Cu(Ⅱ)的吸附性能.结果表明:所有样品对Cu(Ⅱ)均有一定程度的吸附作用,在pH 5~6时吸附能力最强,较高的初始浓度有利于吸附,但高取代度的样品对Cu(Ⅱ)并不具有显著提高的吸附能力,吸附主要靠物理吸附和化学吸附.     

警犬嗅源气味提取器警器

正警犬嗅源气味提取器是警犬技术工作者在现场勘查中高效率规范提取利用现场嗅源气味的主要装备。目前,在全国警犬技术工作单位广为应用的是公安部南京警犬研究所科技成果转化的专利产品"NJ-1型气味提取器"。产品介绍该气味提取器由集气仓、气味富集仓、输气管、气体定向循环器等部件组成。气味提取器所有接触气味的部件均由HDPE材料制成,无异味,不会对嗅源气味