基于醇/水体系的水凝胶热电材料制备及其热电性能强化的研究

将含有[Fe(CN)₆]^4-/[Fe(CN)₆]^3-的醇/水溶液与聚丙烯酰胺水凝胶材料相结合，构建了具有优良热电性能的水凝胶热电材料。该水凝胶热电材料中醇的引入可调控其高分子网络内氧化还原离子对的溶剂化壳层和溶解特性，从而实现热电性能强化。系统研究了甘油、丙二醇、乙醇对水凝胶热电材料的抗压性能和热电性能的影响。结果表明，相比于甘油和丙二醇，当引入乙醇时该水凝胶热电材料展现出最高的抗压强度(0.18 MPa),且在压缩至80%之后可完全回复；同时，引入乙醇的水凝胶热电材料在10℃温差时的塞贝克系数可达2.19 mV/K,其标准化功率密度为0.36 mW/(m²·K²),展现出优良的热电转化性能。     

杂萘联苯聚芳醚酮表面水凝胶涂层的制备及其抗菌性能

在杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)与银粉掺杂制备的复合材料表面造孔后,采用银离子催化表面自由基聚合法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺水凝胶涂层。通过傅里叶变换红外光谱仪、钨灯丝扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对水凝胶涂层的结构与性能进行表征,并研究水凝胶涂层改性PPEK的抑菌作用及其细胞相容性。结果表明：PPEK表面造孔后,涂层与基体材料的结合能从185.83 J/m²提高到926.26 J/m²;该水凝胶涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到95%以上,且无细胞毒性,扩大了PPEK在医疗卫生领域的应用。     

两种支撑材料对PVDF膜微观结构和性能的影响

选用2种无纺布(W₁、W₂)作为膜支撑材料，通过非溶剂致相分离(Nips)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)平板膜，利用扫描电子显微镜、接触角测试仪对无纺布和膜的形貌和亲水性进行分析，分析支撑材料的表面形貌和亲水性对PVDF膜微观结构、抗污染、水通量和剥离强度的影响。结果表明，W₂的纤维直径较大，呈三维排列的网络几何结构，纤维间的结合更紧密。与W₁相比，W₂接触角增大至96°,虽然支撑材料的亲水性降低，但是，以W₂为支撑材料制备的PVDF膜综合性能最佳，纯水通量为910 L/(m²·h),通量恢复率为98.4%,无纺布与膜的剥离强度为244 N/m。在相同刮膜条件下，以W₁为支撑材料制备的膜纯水通量为230 L/(m²·h),通量恢复率为80.6%,剥离强度为160 N/m。因此，将密度小、质量大的无纺布(W₂)作为支撑材料，能提高PVDF平板膜的综合性能。     

调湿陶瓷砖制备与性能研究

以火山灰及钾钠石粉为主要原料,无机硅基介孔材料为性能提升助剂材料,采用陶瓷砖生产工艺制备调湿陶瓷砖。重点研究了无机硅基介孔材料及釉料喷涂量对调湿砖性能的影响。实验结果表明：在硅基介孔材料添加量为2%、喷釉量为70 g/m²时,制备出吸湿量为385 g/m²、放湿量为370 g/m²,抗折强度达15.2 MPa的调湿陶瓷砖。     

含甲基纤维素的NaA沸石膜的制备和表征

NaA沸石膜具有规则的孔道结构,利于分子传输,在有机物脱水领域有一定的应用。为使沸石膜生长更连续均匀,提高渗透汽化性能,本文以甲基纤维素作为空间限制剂加入合成液,探究碱度、晶化温度以及晶化时间对膜的影响,按最优条件制备合成液,并依据质量比m(MC)∶m(H₂O)=1∶100添加甲基纤维素,制备NaA沸石膜。表征方法采用XRD、SEM和渗透汽化3种方式,结果表明添加甲基纤维素的沸石膜表面结构完整,生长致密且性能优良,在75℃下对0.6mol/L的NaCl水溶液做渗透汽化测试时,通量达8.33kg/(m²·h),盐离子截留率为99.95%。在0.6mol/L的NaCl的水溶液中测试72h,结果表明添加甲基纤维素的NaA沸石膜时间依存性更好,通量保持在8.30kg/(m²·h)左右,离子截留率稳定在99.90%。渗透汽化分离ω(C₂H₆O)=90%乙醇的水溶液,随着温度从60℃升高到75℃,沸石膜的通量由1.55kg/(m²·h)升高到2.56kg/(m²·h),渗透侧水含量保持在99.90%左右。     

扰流板太阳能空气集热器的流道优化

通过改变常规的蛇形流道的扰流板式太阳能空气集热器的扰流板布置，开发出一种涡旋形流道太阳能空气集热器，并对其进行实验与模拟研究。研究发现在平均太阳辐照度819.7W/m²、温度7.33℃、流量0.025kg/s的条件下，涡旋形太阳能空气集热器的集热效率可达59.14%，比蛇形太阳能空气集热器高2.18%；而其压力损失仅为蛇形太阳能空气集热器的37.26%，且随着流量的增加，压损降低更加明显；同时得到在出口温度为30～90℃范围内，涡旋形太阳能空气集热器的热损系数在4.6～5.6W/(m²·K)之间，热迁移因子在0.64～0.72之间，二者的平均值各自较蛇形太阳能空气集热器高0.06W/(m²·K)与0.019。与蛇形太阳能空气集热器相比，涡旋形的太阳能空气集热器增加了太阳能空气集热器的集热效率，同时大幅降低压力损失。     

CS@CAU-10复合膜的制备及其对乙醇/水的分离性能

利用原位生长法在氧化铝载体上制备金属有机骨架CAU-10膜，并在其表面覆盖一层壳聚糖(CS)得到CS@CAU-10复合膜。考察了CAU-10膜合成液浓度、CS醋酸水溶液浓度以及操作温度对膜层的结构和性能的影响。结果表明，在合成液浓度为0.06 mol/L、CS质量分数为3%时获得的膜层性能最好；升高温度，该膜通量增大、分离因子下降；在30℃时，原料的水质量分数从5%增大到20%,总通量由91 g/(m²·h)增加至450 g/(m²·h),分离因子从497降低至92。该膜与其他乙醇脱水膜相比具有一定的优势。     

牡丹壳基类石墨烯多孔炭材料对四环素的吸附研究

以废弃牡丹壳为原料，通过浸渍-煅烧的方法，制备了类石墨烯多孔炭(PGCs)。借助TEM、XRD和BET分析仪等对PGCs进行了表征，考察了溶液pH值、吸附时间和温度等因素对PGCs去除四环素(TC)性能影响。结果表明：PGCs材料具有较高石墨度、比表面积(3 626.2 m²·g^-1)、孔容(1.035 cm³·g^-1),以及丰富的含氧表面官能团；在pH值=3～11、盐离子存在条件下(c_Na2SO4/NaCl=0.1～0.5 mol/L),该材料对TC均表现出良好的吸附性能；吸附为自发吸热过程，符合Freundlich等温吸附和Pseudo-second-order动力学模型，25℃时平衡吸附量为858.0 mg·g^-1。经过5次吸附-解吸后，吸附量仍保持在500 mg·g^-1以上。结合表征分析和吸附研究，认为PGCs材料对TC的高效吸附得益于其高比表面积和多级孔结构，以及表面C=O和sp<...     

花状Ni(OH)2的制备及其电化学性能研究

以NiCl₂·6H₂O和NH₃·H₂O为原料,采用简单的水热法,借助表面活性剂CTAB成功合成了β-Ni(OH)₂。研究表明,该材料具有以纳米片相互穿插构成的花状分层微米球结构,比表面积高达45 m²?g^-1。电化学测试表明材料具有良好的电化学性能,在3 A?g^-1的充放电电流密度下,Ni(OH)₂的比容量达到505 C?g^-1,在超级电容器领域具有良好的应用前景。     

聚丙烯非织造布表面的紫外光固化改性

为了改善聚丙烯(PP)非织造布的亲水性能，提高水通量，通过照射紫外光(UV)引发自由基聚合法，使丙烯酸树脂与HEMA在PP非织造布表面发生交联聚合反应，进行紫外光固化亲水改性。研究了亲水单体和光引发剂的浓度以及紫外光照射时间对聚丙烯非织造布亲水性能的影响。利用红外光谱和扫描电镜对改性PP非织造布表面的化学组成和形貌结构进行表征，通过接触角和水通量分析了改性后PP非织造布的亲水性和耐久性。结果表明，当丙烯酸树脂与HEMA的质量比为2∶1、固含量占亲水改性溶液总量的20%、光引发剂184的含量为2%、光照时间为15 s时，达到改性后PP非织造布的最优亲水性能，接触角由初始的126°下降至42°,水通量由5 543 L/(m²·h)提升至6 035 L/(m²·h),并且，具有良好的耐久性。     

PAM汲取液制备及FO浓缩模拟城市污水可行性

通过共沉淀法制备了超顺磁性纳米颗粒，并利用聚丙烯酰胺对其改性，制备了新型正渗透汲取液Fe₃O₄@PAM，探究其正渗透浓缩模拟城市污水的可行性。通过SEM、FTIR、XRD和VSM等技术对改性前后的磁性纳米颗粒形貌结构进行表征，表明PAM可很好地负载在Fe₃O₄表面。PAM、MNPs和Fe₃O₄@PAM汲取液在相同FO运行条件下，Fe₃O₄@PAM汲取液的水通量最大，为5.1 L/(m²·h);AM(PAM的前聚体)/MNPs在质量比分别为3、2.5、2、1.5时制备改性磁纳米颗粒，质量比为3制备的20 g/L的Fe₃O₄@PAM水通量最大，为7.7 L/(m²·h)；当Fe₃O₄@PAM(3∶1)的浓度从10 g/L增加至70 g/L时，水通量从4.3 L/(m²     

某铀矿山退役治理尾渣库覆土实验

某即将退役铀矿尾渣库面积约14000m²。据监测、取样分析,尾渣库(0～20cm)天然铀含量在(10.5～71.2)mg/kg范围内,平均值为49.8mg/kg;镭-226含量在(984～5027)Bq/kg范围内,平均值为4014Bq/kg。表面氡析出率范围为(3.552～4.889)Bq/(m²·s),平均氡析出率为3.79Bq/(m²·s)γ辐射剂量率范围为(1247～2143)nGy/h。为了给铀矿退役治理工程项目尾渣库退役处置提供基础资料,在尾渣库上进行了现场覆土实验。通过在实验场地覆盖不同厚度的土壤,监测γ辐射剂量率与表面氡析出率在不同土壤覆盖下的变化趋势,从而核算出尾渣库达标退役需要的覆土厚度。     

乙烯基桥联有机硅膜的羧基化改性及反渗透性能研究

利用1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯(BTESEthy)和硫代苹果酸(MSA)的巯基-烯点击反应对桥联有机硅进行羧基化改性,以管式α-Al₂O₃微滤膜为支撑体制备羧基官能化的桥联有机硅膜。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光粒度仪(DLS)、智能重量分析仪(IGA)和扫描电镜(SEM)等对膜结构和表面性质进行了表征。量子化学计算表明羧基化改性的有机硅网络拥有更加致密的孔结构和更高的水亲和力。将改性的BTESEthy-MSA膜用于反渗透脱盐,系统考察了BTESEthy-MSA膜反渗透脱盐性能。实验结果表明,与BTESEthy膜相比,羧基化改性的BTESEthy-MSA膜的水渗透率和盐截留率均有所提高。同时,BTESEthy-MSA膜表现出优异的水热稳定性和耐氯性能。在250 h的长期反渗透测试中,BTESEthy-MSA膜的水渗透率高达3.2×10^-13 m³/(m²·s·Pa),NaCl截留率始终保持在94.7%以上。     

碳材料吸附脱除二氧化硫性能的影响因素

选用了7种不同物理化学特性的碳材料,分别为活性炭-1（比表面积1779m²/g）、活性炭-2（比表面积970m²/g）、多孔纳米炭-1（平均孔径14nm）、多孔纳米炭-2（平均孔径85nm）、多孔纳米炭-3（平均孔径4.7nm,掺氮）、多孔纳米炭-4（平均孔径4.1nm,不掺氮）和纳米碳纤维。在对比这7种不同的碳材料的物理化学特性与其脱硫性能的基础上,研究材料的物理化学特性、脱硫温度、反应空速等因素对碳材料吸附脱除SO₂性能的影响。结果表明,碳材料吸附脱除SO₂的性能受材料的比表面积、孔隙结构、表面官能团、脱硫温度和反应空速的综合影响。不同的碳材料中,材料的孔隙结构和表面官能团对材料的脱硫性能影响很大,以微孔结构为主的碳材料SO₂去除率较高,以介孔结构为主的碳材料脱硫容量较高;随着脱硫温度升高,碳材料的吸附脱硫性能降低;随着反应空速降低,碳材料的吸附脱硫性能升高。本研究中,多孔纳米炭NCP-10的吸附脱除SO₂性能最好,能在室温下保持100%的SO₂去除率持续1h,且在室温下1h内累积的脱硫容量最高可达108mg(SO₂)/g(材料)。     

木材纤维锚定二氧化铈电极材料的制备及其性能研究

利用木材纤维含氧基团的吸附作用锚定生长二氧化铈,成功制备出一维中空管状结构复合电极材料(WF@CeO₂)。通过调控硝酸铈的添加量改善电极材料的电化学性能,并探讨了木材纤维对二氧化铈的增效作用。研究结果表明：当硝酸铈的添加量为2 mmol时,WF@CeO₂-2样品的比表面积可达303.73 m²/g,所制备的电极在电流密度0.5 A/g下表现出高比电容(371 F/g),木材纤维的存在极大地提高了二氧化铈电极材料的电化学性能。以WF@CeO₂-2电极组装的非对称超级电容器的比电容可达34.5 F/g,其峰值能量密度为44.16 Wh/kg,峰值功率密度为4 002.7 W/kg,在经过5 000次充放电循环后电容保持率为91.1%,表现出良好的循环稳定性。     

基于MXene中间层的复合纳滤膜制备及其盐水分离性能研究

通过湿法化学刻蚀得到单层MXene纳米片后，采用旋涂法将MXene纳米片负载至基膜上作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜，并探讨了MXene不同负载浓度对复合纳滤膜通量及盐截留性能的影响。结果表明引入MXene作为中间层，使得圆泡状形貌在所得膜表面形成，当旋涂1 mL浓度为0.1 g/L MXene时，通量为24.2 L/(m²·h)，硫酸钠截留率为97.4%，相比传统膜(通量12.9 L/(m²·h)，硫酸钠截留率96.3%)性能提升明显。随着MXene旋涂负载浓度增加，通量逐渐减小，而硫酸钠截留率则存在先增加后减小再稳定的趋势，截留率最高可达98.8%(通量16.3 L/(m²·h))。     

新型阻燃剂的合成及其在PLA中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为主要原料，合成了一种新型的磷氮复合阻燃剂(DTGIC),利用傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对DTGIC结构及热稳定性进行了表征。将DTGIC与二乙基次磷酸铝(AlPi)复配，对聚乳酸(PLA)进行阻燃改性。结果表明：DTGIC与AlPi具有协同作用。与纯PLA相比，PLA/DTGIC(质量比92/8)复合材料的极限氧指数由21%提升至26%,并通过UL-94 V-0级，其热释放速率峰值(PHRR)由451 kW/m²下降至353 kW/m²,总热释放量(THR)由117 MJ/m²下降至87 MJ/m²,PLA/DTGIC/AlPi(质量比92/6/2)复合材料的PHRR进一步下降至344 kW/m²,THR下降至81 MJ/m²。PLA/DTGIC/AlPi(质量比92/6/2)复合材料表面形成了更为致密多孔的炭层，有效隔绝了热量的传递。     

某工业园区中水回用废水零排放工艺实验研究

中水回用废水水质较差，离子含量高，远达不到零排放标准。为此，采用超滤、反渗透与液碱软化工艺对其进行处理，并探究工艺最优化条件。试验结果表明：废水经过两次反渗透膜浓缩，浓水的TDS可达49 221 mg/L，后续可进行蒸发分盐处理，清液水质达到所要求的水质标准；超滤膜的平均通量可设定在50 kg/m²·h，在40 kg/m²·h左右可进行反冲洗操作；一级反渗透在通量为18 L/m²·h，回收率为75%的情况下，最佳压力设定为12 bar；二级反渗透在通量为15 L/m²·h，回收率为75%的情况下，最佳压力设定为20 bar；选用液碱-纯碱软化法对一级反渗透浓液进行软化，在两者加药量分别为303.53 mg/L和67.41 mg/L时，处理后出水Ca²⁺、Mg²⁺分别为7.20 mg/L和18.00mg/L，达到了反渗透进水要求。     

水凝胶在服装美学设计中的应用研究

以SiO₂作为交联剂生产水凝胶服装，并分别从力学角度和微观性能研究水凝胶在服装美学设计中的应用潜力。结果表明，AAM-SiO₂水凝胶水溶液可以主动扩散到服装纺织品结构中，便于线条及图案在服装上的应用。由于PAAM-SiO₂纳米复合水凝胶被填充到服装纺织品中，在界面上形成了半穿透结构，服装界面韧性达到272 J/m²。化学交联剂(PEGDA)和物理交联剂(SiO₂)的存在限制了水凝胶的体积膨胀。     

硅藻土基复合填料制备及滴滤塔去除二甲苯的性能

以硅藻土(DE)为骨架，聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为固定化材料，采用微生物固定化技术制备出一种包含高效降解菌和具有营养缓释功能的复合填料。探究了装填复合填料生物滴滤塔(BTF)净化二甲苯的性能。复合填料比表面积为4.53m²/g，具有良好的持水能力，且复合填料的重复使用性较好，连续处理8批污染物后，去除效率保持在95%以上。负载复合填料的BTF经过11d运行，出口浓度低于GB 16297—1996中规定的排放限值[ρ(二甲苯)=70mg/m³]，结果表明此时BTF完成启动；进气浓度为1200mg/m³，空床停留时间(EBRT)分别为53s、38s、28s时，去除效率为98%、86%、78%；在EBRT为28s，进气浓度为700mg/m³、250mg/m³时，去除效率分别为91%、99%；在9天内外界不提供养分时，去除效率无明显下降。系统停运2天和7天，分别可在运行9.5h和1天内恢复原来的净化性能。实验结果表明复合填料具有较好理化性质，对二甲苯去除性能好，抗冲击负荷及...