微塑料与化学污染物的环境吸附及联合毒性效应

微塑料(microplastics, MPs) 是一类新污染物, 其来源途径多样化、分布广泛、丰度高、潜在危害大, 已被上海市列入新污染物重点管控名单。水环境中的MPs 可以吸附重金属和有机污染物, 且吸附能力受MPs 类型、粒径 大小、老化程度和环境条件等因素的影响。作为载体, MPs 可携带无机或有机污染物一并进入生物体内, 改变污染物在生物体内的富集和分布, 并影响污染物的毒性效应。MPs 与化学污染物的联合作用类型随污染物种类而异, 其 具体作用机制仍待进一步探明。评述了国内外文献的最新进展, 系统概括我国土壤和淡水环境中MPs 的污染来源与现状, 分析了MPs 对化学污染物的吸附行为、吸附影响因素及二者对生物体的联合毒性效应, 并展望了相关研究 的未来发展方向。     

边缘计算在制造业数据采集与处理中的应用

边缘计算靠近设备现场提供分布式计算、存储、应用等服务,在制造业数据采集和处理方面相较以云计算为中心的模式,其具有更高的实时性等优点,因此研究边缘计算在制造业的应用有着较高的实际价值。介绍了边缘计算的架构模式和在制造业中的应用趋势,对国内外应用于制造业数据采集与处理中的边缘计算软件服务框架进行对比研究,总结了在边缘层获取采集数据、边缘节点管控与集群、智能数据处理和应用实施等方面,当前面临的问题和技术解决方案,以利于边缘计算在制造业应用中的落地和发展。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。     

嵌入式相变材料对热电发电器件性能的影响

热电器件(thermoelectric generator, TEG)能够直接将热能转化为电能,且具有体积小,无运动部件,寿命高,运行成本低等优点。相变材料(phase change material, PCM)在相变时能够恒温吸收、释放大量热量,因此被广泛应用于热电发电领域以稳定热端温度。设计了一种嵌入式的相变-热电(PCM-TEG)系统,探究了热源停止供热后的一段时间内,相同体积不同长度的PCM对TEG发电性能的影响。结果表明,被PCM包裹的长度与总长度的比值为40%时, PCM-TEG系统产生的电能最多,与不使用PCM相比,热电发电器件的输出电能增加了76.06%。PCM的使用能够提高热电发电系统对热能的利用率,且在使用的PCM的体积一定时,需要优化PCM包裹热电臂的长度以提升热电发电器件的输出热能。     

套管式太阳能相变蓄热器强化传热数值模拟

因太阳能相变蓄热技术节约资源、保护环境, 符合我国目前的能源发展要求, 而受到研究人员的关注。而太阳能具有间歇性、不稳定等特点增加了其利用的难度。通过有限元数值分析方法对套管式相变蓄热器进行模拟, 探究相变材料(phase change materials, PCM) 在太阳能相变蓄热器中的作用。结果表明, 添加膨胀石墨可大幅度提升太阳能蓄热器的蓄放热效率。相比于传统石蜡蓄热, 在入口速度、环境温度等初始条件相同时, 添加质量分数为20%的膨胀石墨的石蜡蓄热时长缩短了91.11%, 起到强化传热的效果。该研究为研制太阳能热水器、高效换热器及建筑节能和其他领域的热能储存等提供重要参考。     

低共熔溶剂提取液、固相环境介质中重金属的研究

当前, 环境介质(土壤, 水体和大气颗粒) 中重金属浓度超标事件频发。如何萃取环境介质的重金属已经成 为当前研究的重要课题。低共熔溶剂(DESs) 是由氢键受体和氢键供体组合而成的两组或两组以上组分的低共熔混 合物, 作为新兴的绿色溶剂, 由于具有绿色环保、可生物降解, 对处理对象损伤性小等优势, 被广泛应用于重金属的 萃取。然而, 关于DESs 对环境介质中重金属的提取的研究仍然缺乏。基于此, 系统综述了DESs 对不同环境介质中 重金属萃取的研究进展, 重点探究DESs 对液相和固相中重金属的萃取机理及效果。结果表明, DESs 对提取液相和 固相中重金属(如Cr、Cd、Cu、Pb、Co、Mn、As 等) 都呈现较好效果。其中氢键供体的羧基和合成DESs 过程中产 生的氢键对重金属的去除起到关键作用, 可处理各种环境介质中重金属。现有的数据表明, 发展DESs 提取重金属 可能是传统处理重金属污染工艺良好的替代方式。     

氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶的制备 及其吸附-光催化性能

采用水热法制备环境友好型氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶复合材料, 研究了该复合材料对亚甲基蓝 (methylene blue, MB) 的吸附-光催化降解性能。利用扫描电子显微镜、X 射线衍射等对复合水凝胶材料进行结构表 征。结果表明, 氧化石墨烯的引入抑制了氧化锌的团聚, 同时与纤维素结合增大了表面积, 有助于固定光催化剂以 及能够与污染物更好地结合。水凝胶独特的多孔结构具有很好的吸附效果, 将其作为光催化剂, 经500 W 氙灯照射 300 min 基本可将MB 分子完全降解。经过5 次循环使用后水凝胶的形状与第1 次使用时外观形状基本相同, 同时 催化效率也没有明显降低。因此, 制备的石墨烯/纤维素/氧化锌可作为一种环保、稳定、易回收的光催化剂和吸附 剂用于去除MB, 该水凝胶在块状催化剂降解染料废水中具有广阔的应用前景。     

GA-LightGBM 模型及其在车辆保险需求预测中应用

为了提高LightGBM 模型在车辆保险需求预测的准确率, 引入遗传算法来优化LightGBM 模型的参数, 提出 了一个GA-LightGBM 模型。该模型主要分为3 步: ① 对数据集进行预处理, 包括特征描述性分析、去除无效值、分 类特征数值化以及数值特征标准化; ② 使用遗传算法快速随机的全局搜索能力优化LightGBM 模型参数; ③ 根据 最优参数组合训练LightGBM 模型, 并将最优模型应用于车辆保险需求预测中。实验结果表明在车辆保险需求预测 方面, 采用GA-LightGBM 模型在均方根误差、召回率、F₁ 值和AUC 值相较于网格搜索法以及贝叶斯搜索法均有 提升, 模型性能均优于随机森林、GBDT、Bagging 和Adaboost, 可为保险公司商业决策提供参考。     

炭黑骨胶纳米流体的制备及其光热转换性能

以纳米流体为工作介质的直接光热转换是太阳能利用的重要部分, 纳米流体的制备受到众多研究者的关 注。炭黑具有化学性质稳定, 光谱吸收宽等特点, 作为纳米添加颗粒在太阳光吸收与光热转换领域应用广泛。然 而, 炭黑极易团聚, 影响了其在纳米流体中的推广应用。利用环境友好型的骨胶与炭黑通过球磨法制备炭黑骨胶 纳米复合材料, 提高炭黑在去离子水基液中的分散稳定性。通过扫描电镜(SEM), 紫外- 可见- 近红外分光光度计 (UV-vis-NIR) 和自组装的光热转换装置等对样品性能进行表征。结果表明, 炭黑骨胶纳米流体解决了炭黑易团聚的 问题, 具备较好的分散稳定性和光热转换性能, 质量分数0.006% 的炭黑骨胶纳米流体光热转换效率可达94%, 较去 离子水基液提高了20%。     

表面负载金属纳米粒子的氮化物陶瓷导热填料的制备与表征

采用直接混合加热法制备氮化物陶瓷复合导热填料, 这是一种可以批量生产, 并且不使用溶剂、对环境友好的制备方法。通过扫描电镜、X 射线衍射仪、TCI 导热仪研究不同金属纳米粒子(镍、钴和银) 在氮化物(氮化铝、氮化硼) 上的负载情况以及负载量, 并考察了复合陶瓷导热填料对聚乙烯醇基复合导热膜导热性能的影响。结果表明,金属纳米粒子成功负载到氮化物上而不改变氮化物的晶体结构。且负载金属粒子的尺寸随乙酸盐含量的增加而增大。另外, 负载金属粒子的陶瓷导热填料能有效提高聚乙烯醇基复合导热膜导热能力, Ag/AlN-0.05 导热膜的导热率能达到0.752 W/(m·K)。