《试验设计与数据处理》课程建设实践与探索

《试验设计与数据处理》是化工类、食品类和材料类专业的通用型工具课,对培养学生的创新能力具有重要的支撑作用。我们以精品在线开放课程建设为依托,从课程内容、教学方法、学习方法、学习平台、教学评价和教学团队建设等方面对课程进行了一系列的改革,以期能够更好地适应新工科建设和卓越工程师教育培养计划的要求。此外,笔者还分别以仪器分析、分离提纯和化工生产中的典型案例为学习项目,具体地展示了本课程的改革措施及其实施过程。     

冬瓜基含TiO2炭气凝胶的制备、表征及其光催化性能

以冬瓜和钛酸四丁酯为原料,采用水热法和冷冻干燥法成功制备出含TiO₂炭气凝胶（WTCA）,研究了其对罗丹明B废水的光催化降解性能,并考察了水中常见无机盐离子对其光催化效果的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱仪（Raman）和荧光光谱仪（FL）等对样品结构和性能进行了表征。XRD、Raman和EDS分析表明复合气凝胶中含有锐钛矿TiO₂和碳元素;SEM和TEM分析表明TiO₂纳米颗粒均匀地负载在具有多级孔洞结构的炭气凝胶的骨架表面;含TiO₂炭气凝胶的光催化活性明显高于纯TiO₂,当负载量达30%时,其对罗丹明B的光催化降解效率最高（降解率达96.11%）。此外,无机盐阴离子对复合气凝胶的光催化效果有一定的抑制作用（CO₃^2- > SO₄^2- > Cl^- > NO₃^-）,而无机盐阳离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的抑制作用不明显。     

石墨烯生物毒性的计算机模拟研究进展

石墨烯是一种由平整的单层碳原子密集堆积成二维蜂窝晶格的碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学等特性,在生物医药、材料学等领域具有重要的应用前景。随着石墨烯在以上研究领域的广泛应用,其生物安全性问题也备受关注。尽管有大量研究表明石墨烯的生物相容性较好,但是部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性。石墨烯粒径小,容易通过皮肤进入体内,可能与蛋白质、脂质或核酸等生物大分子相互作用。近年来,由于计算机模拟技术具有成本低、安全性高、易获得实验无法获取的动态结构等优势而被广泛用于生物、化学、制药等领域。本文综述了石墨烯与细胞膜、蛋白质和DNA等生物大分子相互作用的计算机模拟研究进展,从而评估石墨烯可能存在的生物毒性,为石墨烯的生物安全性评价和生物医学应用提供了参考。     

缓进磨削变质层对M17高温合金疲劳寿命的影响

本文用缓进磨削、铣削、普通磨削三种不同工艺方法加工M17镍基铸造合金疲劳试件,进行对比疲劳试验,分析了表面粗糙度,冷作硬化,残余应力等疲劳寿命的影响。常温疲劳试验表明,试件表面残余压应力越大,疲劳寿命越长,冷作硬化有利于提高常温疲劳寿命,粗糙度对疲劳寿命影响不显著,缓精磨工艺加工的试件疲劳寿命最长。在高温疲劳试验中,冷作硬化层小的疲劳缓进寿命长,因此应采用缓进给精磨作为最后工序。本文是首次对M17材料在国内进行磨削表面完整性试验。     

低渗油藏CO2驱提高采收率模拟技术研究

主要论述了在低渗油藏中使用CO₂驱进行开采的开发方案。首先,依据目标油藏建立了基本油藏模型,并用油藏数值模拟方法对油藏进行了模拟计算。然后对比不同开发方式,最终选择CO₂驱作为该油藏的开发方式。之后对井网井距进行优化研究,选择五点法、350～450 m的井距对本区块进行开发,通过对压力水平优化研究,得出30 MPa为最优压力值;针对注气井注气能力及产能进行预测研究,通过对油藏模型的计算,计算出单井最大注气量为93.1～127.5 t/d、单井最大日产油量为27.32 t/d。最后针对开发指标进行预测,发现15年后采出程度高达29.00%。低渗油藏运用CO₂驱进行开采可以显著提高采收率,该研究成果对该类低渗油藏的开发具有极好的借鉴意义。     

活性污泥法污水处理应用亲水性填料实验研究

亲水性填料比普通填料可提高好氧处理工艺的效率2％～10％,在活性污泥法污水处理曝气池中通过添加亲水性填料,最佳污泥回流比从70％降为40％,并可以提高污水处理效率,增加处理装置的容积负荷,从而可以增加现有污水处理厂的处理能力。     

玻璃微珠改性PP和PE-LLD的加工流变行为

采用玻璃微珠改性两种基体性质显著不同的聚烯烃并对玻璃微珠的含量、粒径和复合材料加工方法对材料的加工流变行为进行了研究。结果表明：加工方法、玻璃微珠含量和粒径对聚丙烯/空心玻璃微珠(PP/GB)复合材料的熔体流动速率和转矩流变性能的影响远大于对PE-LLD/GB复合材料的影响，其中玻璃微珠含量的影响较粒径大。研究认为，无机刚性粒子填充改性热塑性聚合物时，加工方法、填料含量、几何特征等对复合材料流变特性是否发生影响，影响的程度等，更重要的是取决于基体树脂的特性。     

含D-乙酰氨基葡萄糖的酰氨基硫脲合成及表征

以D-氨基葡萄糖盐酸盐为起始原料,经过酰化、氯代和异硫氰酸酯化制得中间体2-乙酰氨基-3,4,6-三-O-乙酰基-2-脱氧-β-D-吡喃糖基异硫氰酸酯,再与各种酰肼反应,得到了12种新型的标题化合物。产物结构均经IR、1HNMR和ESI-MS确认。所得糖基衍生物构型未发生变化,均为β型。     

X盒结合蛋白1-u的原核表达及纯化

目的构建X盒结合蛋白1-u(XBP1-u)基因原核表达质粒,表达并纯化XBP1-u蛋白。方法利用RT-PCR技术从肝癌细胞HepG2中扩增XBP1-u基因,先插入中间载体pGEM-Teasy,再将其克隆至原核表达载体pET32a,构建重组原核表达质粒pET32a-XBP1-u,转化E.coliBL21(DE3),IPTG诱导表达。表达产物经Ni-NTA树脂柱亲和层析纯化后,进行Western blot鉴定。结果测序分析证实,克隆入pET32a的XBP1-u序列与GenBank中登录的XBP1-ucDNA序列一致。IPTG的最佳诱导浓度为0.5mmol/L,最佳诱导时间为6h。目的蛋白以包涵体形式表达,相对分子质量约为33000。纯化的蛋白经SDS-PAGE分析显示单一条带,且具有良好的反应原性。结论已成功构建了XBP1-u基因原核表达质粒,表达并纯化了XBP1-u蛋白,为XBP1-u在肿瘤发病中的作用机制及在应激性疾病临床治疗中的研究奠定了基础。