引黄滴灌水源中泥沙表面附生生物膜的分形特征

为了解决灌水器堵塞这个制约引黄滴灌技术应用和推广的关键问题,联合运用扫描电镜测试法和分形理论对黄河泥沙颗粒表面形貌进行了分析,结果表明:黄河泥沙颗粒表面形貌表现为以固体颗粒、微生物及其分泌的黏性胞外聚合物形成的复杂生物膜结构.黄河泥沙颗粒表面具有显著的分形和多重分形特征,简单分形维数虽然能从整体上表征颗粒物表面形貌的复杂性与不规则性,但未能刻画颗粒物局部奇异性的微观特征,而多重分形谱可以定量描述这种复杂泥沙颗粒形貌特征.黄河泥沙借助其巨大的表面积,吸附了大量的微生物,微生物分泌的胞外聚合物质量浓度高达276.08~360.68 mg/L,这就要求在控制引黄滴灌系统灌水器堵塞时,需要从以往单纯考虑泥沙颗粒物本身转变为综合考虑泥沙颗粒和微生物的耦合作用,寻求更为有效的堵塞控制策略.     

生物柴油常温常压下燃烧碳烟微粒的理化及团聚特性

在常温常压下分别燃烧生物柴油和0#柴油获得生物柴油碳烟微粒(biodiesel soot,BDS)和0#柴油碳烟微粒(diesel soot,DS)。采用旋转黏度计考察了BDS和DS在液体石蜡(liquid paraffin,LP)中的团聚特性,借助场发射透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱、傅立叶红外光谱仪、X-射线光电子能谱、元素分析仪、Zeta电位仪和光学法接触角/界面张力仪等分析了BDS和DS的形貌、成分、结构及团聚机理。结果表明,BDS和DS均是由大量的近球形一次颗粒组成的链状团聚体,BDS一次颗粒的直径小于DS,BDS的石墨化程度高于DS;和DS相比,BDS的C元素含量高,O、H、N、S元素含量低,2种碳烟均含C-C、C-O-C和C-OH等官能团。此外,DS还含有C=O官能团。BDS和DS在LP中均会发生团聚,但BDS对LP黏度的影响大于DS。其团聚机理为,与DS相比,BDS表面能高、亲油性弱,致使BDS在LP中容易团聚。研究结果为生物柴油在内燃机中广泛使用提供试验依据,为解决BDS在润滑油中的分散问题打下基础。     

高寒灌区风沙吹蚀对农业水利工程混凝土抗冻耐久性的影响

针对内蒙古引黄灌区农业水利工程混凝土实际服役环境,同时加大风积沙资源化利用效率,配制满足农业水利工程设计要求的风积沙混凝土,并研究风沙吹蚀作用对风积沙混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:相对动弹性模量可准确表征风积沙混凝土受风沙吹蚀影响下的冻融破坏,且风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的内部损伤是未受风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的2倍;在风沙吹蚀影响下的冻融过程中,风积沙混凝土水泥浆体在冻融过程发生"酥化",同时在风沙流的持续撞击、削切下,"酥化"的水泥浆体进一步剥落,迫使破坏表面水泥浆体与骨料连接处的界面过渡区较光滑;风积沙替代率为40%可以配制满足抗冻性要求的风积沙混凝土,但风积沙混凝土气泡间距系数不能准确评价其抗冻性,气泡盒维数与细骨料细度模数可反映气泡结构特征和细骨料颗粒级配,且二者呈负相关趋势,二者结合可对风积沙混凝土抗冻耐久性优劣进行初步判定。     

产汽冷凝器换热管泄漏原因分析

对开裂换热管进行了腐蚀坑电镜形貌和能谱分析,结合换热管裂纹形态及腐蚀机理分析结果 ,得出了换热器泄漏是由缝隙腐蚀引起的应力腐蚀开裂的结论 .     

电磁诱导对葛根素结晶速率、晶体形貌及纯度影响研究

对醋酸－乙醇、乙醇－水、异丙醇中的葛根素进行电磁诱导结晶,用扫描电镜观察结晶颗粒的微观形貌,并利用高效液相色谱进行纯度检测,结果表明：在0.24T磁场诱导下,葛根素结晶速度加快;晶体纯度均有提高;在异丙醇中电磁诱导结晶,可得纯度达99.5%的超纯品,而且在同一溶剂系统,电磁诱导下能获得均匀且排列规则、有序的晶体。     

流速对再生水滴灌系统毛管内生物膜表面特征的影响

采用三维白光干涉形貌仪观测不同流速下附着于PE管内的生物膜表面形貌,分析再生水滴灌条件下不同流速对滴灌系统内生物膜表面形貌的影响.结果表明:中流速区,生物膜表面固体颗粒物质多,表面粗糙,生物膜较厚;高流速区,生物膜表面光滑,生物膜较薄;生物膜平均厚度与流速的关系符合指数规律,流速为0.22 m/s,生物膜平均厚度达到最大值.流速大于0.90 m/s的生物膜生长速率随着流速增加而下降快,生物膜易脱落,且水力剪切力力也急增,清洗滴灌系统的流速应大于0.90 m/s.     

鲨鱼皮微电铸复制工艺研究

采用微电铸技术对生物表面形貌进行直接复制以成形出与生物原型形貌相接近的仿生表面,是生物复制成形技术由高聚物成形向金属沉积成形扩展的新途径。以鲨鱼皮为生物模板,针对其表皮微形貌结构特征,通过倾斜溅射方式先在其鳞片表面沉积导电层,进而采用正负间断脉冲电流对鲨鱼皮生物模板进行微电铸复制,成形出鲨鱼皮微电铸模板及仿鲨鱼表面。复制精度分析结果表明,采用微电铸生物复制成形工艺可以实现对鲨鱼皮外端沟槽微形貌的高逼真复制,证明该工艺可以应用于微尺度、复杂生物表面形貌的直接复制。     

果蔬可食涂膜保鲜的应用和发展

论述了影响果蔬贮藏过程中的成熟和衰老的因素，分析了可食涂膜保鲜法的成膜材料、应用效果及涂膜方法。可食涂膜保鲜对延长果蔬的保藏期具有优良的效果，但因影响保鲜效果的因素较多，目前在国内可食涂膜还未广泛的应用。从仿生理论着手，分析耐贮果蔬表皮的形貌和成分，对完善果蔬涂膜保鲜的研究具有指导意义。可食涂膜还可作为某些可延缓果蔬衰老或品质下降的生物活性物质的载体，形成具有生理活性的包装，使可食涂膜具有更广阔的应用前景。     

腐殖酸在黑云母表面的吸附动态和分布特征研究

采用原位原子力显微镜智能模式初步观察了弱酸性土壤腐殖酸分子在层状硅酸盐含钾矿物黑云母表面的吸附动态和形貌变化。采用纯化、干燥后的腐殖酸固体样品配制p H 6.0,浓度分别为0 mg L-1、100 mg L-1和1000 mg L-1的腐殖酸溶液。原位观察所用的矿物薄片为土壤中常见的2∶1型含钾矿物—黑云母,其化学结构式为K(Mg2.46Fe0.45Ti0.09)[Al Si3O10](OH)2。结果表明,时间尺度是影响界面上腐殖酸形貌结构的一个重要因素。在通入p H 6.0的腐殖酸溶液作用下,原位反应0~180min内,腐殖酸分子与黑云母(001)面的相互作用以吸附为主并伴随脱附现象,吸附的腐殖酸呈球状,为单个或多个腐殖酸分子的聚集体,高度介于1~5 nm之间;原位反应180~300 min内,黑云母(001)面上吸附的腐殖酸仍以颗粒态为主,高度介于3~5 nm之间,平均为4 nm;而黑云母(001)面上的台阶和边缘位置则分布有较多的片状结构以及黑云母线型边缘诱导产生的链状结构腐殖酸聚集体,其高度介于6~8 nm,较颗粒态腐殖酸的聚集体平均高出约2.5 nm。此外,腐殖酸分子不仅能够在黑云母表面进行吸附和脱附作用,还能够溶解黑云母的表面结构,促进层间K及结构单元内Al和Si的释放。因此,腐殖酸与云母类矿物的界面反应是一个溶解—吸附—聚集并伴随着脱附和离子释放的过程。     

凝胶型保水缓释氮肥形貌结构及盐分的影响

采用环境扫描电镜和红外光谱观察和解析凝胶型保水缓释氮肥的形貌及物理结构和化学特征。结果表明,保水缓释氮肥干样品相结构是一个整体不均匀而局部较均匀的凝胶。保水缓释氮肥凝胶吸水膨胀体为透明的水凝胶,具有网络结构和孔隙,这是其存贮水分的物理空间。盐分影响或破坏保水缓释氮肥的物理和化学结构,破坏程度为氯化钠小于氯化钙,氯化钙对保水缓释氮肥网络物理结构的破坏用蒸馏水洗涤几乎不可逆转。因此,提高保水缓释氮肥的耐盐性是提高保水缓释氮肥吸水倍率的重要因素。