Highly selective extraction of aromatics from aliphatics using an N-methylpyrrolidone-based protic ionic liquid

The efficient and sustainable separation of aromatics from aliphatics is an ongoing challenge in chemical engineering. In this work, the protic ionic liquid N-methylpyrrolidonium methanesulphonate ([NMP][MSA]) was used to separate toluene from n-heptane or cyclohexane. Nuclear magnetic resonance and Fourier-transform infrared spectroscopy were used to demonstrate the successfully synthesis of [NMP][MSA]. Density functional theory (DFT) calculations were used to confirm that the interaction of [NMP][MSA] with toluene would be stronger than those with n-heptane and cyclohexane, with electrostatic forces and dispersion playing the primary roles and induction playing a minor role. Furthermore, independent gradient model (IGM) analysis demonstrated that van der Waals forces make a major contribution to the stability of [NMP][MSA]–toluene. For a 10 mol% toluene/n-heptane system, the toluene distribution coefficient and selectivity were found to be 0.35 and >70, respectively, while the corresponding values were 0.40 and 27 for a 10 mol% toluene/cyclohexane system. Changing the extraction temperature seemed to have little effect on separation performance. The effects of solvent dosage, initial concentration, and extractant recycling were also investigated. Overall, our results show that [NMP][MSA] has potential for industrial use.     

LHS-MC方法在漫坝风险分析中的应用

利用拉丁超立方抽样-蒙特卡罗方法（LHS—MC）评估了洪水和风浪作用下大坝的漫坝风险。采用LHS代替MC的随机抽样过程,生成洪峰流量和风速等随机变量样本。以大坝漫坝风险问题为例说明了LHS—MC方法的有效性。结果表明：LHS—MC方法可有效地提高运算效率,较少的抽样样本就能反映参数的概率分布,风险分析收敛快。考虑水库防洪调度规则,用水库调洪演算可得到水库最高调洪水位随机分布和洪水漫坝风险率。     

基于回路平衡方程和励磁电感的特高压变压器保护

谐波制动原理的变压器差动保护受谐波影响大,动作时间过长,难以满足特高压变压器保护的需求,针对此问题,提出了基于T型等效电路的特高压变压器保护方案。建立变压器T型等效电路模型,该模型不受变压器运行状态的影响,其参数能够唯一确定,并提出基于变压器等值回路平衡方程判据和等效励磁电感判据的保护方案。使用Matlab仿真工具,依据中国第一条特高压输电线路的系统参数搭建了特高压输电模型,分别仿真了特高压变压器空载投入、区外故障、区内故障和正常运行的各种工况,验证了所提出的保护方案在特高压输电系统中运用的可行性。该保护方案不受励磁涌流的影响、动作速度快、灵敏度高。     

2×3量子系统中互不偏的不可扩展最大纠缠基

讨论了2×3量子系统中不可扩展的最大纠缠基和互不偏基.首先证明一组由4个彼此规范正交的最大纠缠态可以构成2×3量子系统中不可扩展的最大纠缠基;其次通过变换C3空间的基底,构造另一组2×3量子系统中不可扩展的最大纠缠基,并证明这两组基是互不偏的;最后,在保证互不偏的前提下,将这两组不可扩展的最大纠缠基进行完备化.     

石墨烯基铁氧化物对水体中草甘膦的动态吸附性能及模型

采用热沉积法制备出石墨烯/四氧化三铁（RGO-Fe₃O₄）复合材料,针对草甘膦（GLY）污染水体,开展该吸附材料对GLY的动态柱实验,通过考察污染物浓度、pH、流速、柱高等因素对穿透过程的影响,研究复合材料对GLY的动态吸附性能,并结合扫描电子显微镜（SEM-EDS）、X射线光电子能谱仪（XPS）、全自动比表面和孔隙分析仪（BET）等表征手段和Thomas、Yoon-Nelson和Yan等吸附模型分析吸附机理。实验结果表明：随着柱高增加,穿透时间延长,吸附柱对GLY的吸附总量增大;随着GLY初始浓度的升高,穿透时间缩短,吸附柱对GLY的吸附总量增大;随着流速和pH的升高,穿透时间缩短,吸附柱对GLY的吸附总量减小。此外,Thomas、Yoon-Nelson和Yan模型拟合得到的R²均大于0.9,且理论单位吸附量均与实际值相差不大,即3种模型均可较好地描述石墨烯复合材料对GLY的动态吸附过程。本实验的研究对石墨烯材料的推广应用及实际GLY污染水体的修复具有重要意义。     

阿司匹林的合成在有机化学实验教学中的思考题设计

阿司匹林的合成是有机化学实验教材中的经典有机合成实验之一,结合实验步骤的讲解,按照测试学生对实验原理的掌握程度、启发式向学生解释操作步骤并提示操作注意事项、理解操作步骤的设计原则、拓展学生知识面等教学目标设计不同类型思考题,有利于改善教学效果,引导学生养成勤于思考的习惯,并提高其创新能力。     

水土环境中微生物胞外聚合物对污染物迁移和归宿影响的研究进展

在土壤和水环境中存在大量微生物,附着在其表面的胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）在重金属及有机污染物等的迁移和转化中发挥着重要作用。以保护水土环境、提升污染水土修复效率的科学和工程问题为目标,针对近年来国内外对EPS的组成和结构、影响微生物EPS分泌的因素、EPS的提取方法以及其生物降解性等方面的研究成果进行了综合评述,系统分析了EPS参与土壤和水环境中金属及有毒有机物质生物降解和去除的微观机制,进而针对现有研究中存在的问题,对EPS在土壤和水环境中的进一步研究空间,特别是如何提高理解EPS的生物和化学修复工程意义提出展望。     

圆柱壳径向开孔接管结构的塑性分析

介绍了压力容器分析设计中塑性分析方法的有限元数值模型,对圆柱壳径向开孔接管结构进行了塑性分析,并将分析得到的塑性垮塌载荷与实验得到的爆破压力进行了对比,为压力容器塑性分析方法的工程应用提供一定的参考。     

气垫式调压室临界稳定气体体积研究

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析"引水道-气垫式调压室"系统小波动稳定条件,发现其小波动稳定性与断面面积和室内气体体积均有关联,证实在满足结构、布置、施工等要求的"体积最小化条件"下,其小波动稳定性主要受室内气体体积影响,气垫式调压室临界稳定断面面积概念不准确,气垫式调压室不必局限于等面积体型。据此提出了气垫式调压室"临界稳定气体体积"及相应体型优化设计思路,建立了临界稳定气体体积计算公式,按照严格的求导判定法则分类分析确定了计算参数的取值,针对不同用途导出了多种实用计算公式。