2018年33卷第6期
2018, 33(6): 1-7.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.001
摘要:
通过EDTA-2Na对壳聚糖进行酰化改性制备EDTA-壳聚糖，采用单因素试验结合正交试验确定EDTA-壳聚糖的最佳制备条件，并将其与壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、羟丙基壳聚糖、壳聚糖乳酸盐对Cd2+的吸附性能进行对比.结果表明：1）EDTA-壳聚糖的最佳制备条件为EDTA-2Na与壳聚糖的质量比2：1，pH值5.5，EDAC浓度40 mmol/L，反应时间16 h.在此条件下进行验证试验，得出EDTA-壳聚糖对Cd2+的平均吸附率达53.04%.2）对比试验表明，在同一条件下，EDTA-壳聚糖对Cd2+的吸附效果，均优于其他壳聚糖衍生物.
通过EDTA-2Na对壳聚糖进行酰化改性制备EDTA-壳聚糖，采用单因素试验结合正交试验确定EDTA-壳聚糖的最佳制备条件，并将其与壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、羟丙基壳聚糖、壳聚糖乳酸盐对Cd2+的吸附性能进行对比.结果表明：1）EDTA-壳聚糖的最佳制备条件为EDTA-2Na与壳聚糖的质量比2：1，pH值5.5，EDAC浓度40 mmol/L，反应时间16 h.在此条件下进行验证试验，得出EDTA-壳聚糖对Cd2+的平均吸附率达53.04%.2）对比试验表明，在同一条件下，EDTA-壳聚糖对Cd2+的吸附效果，均优于其他壳聚糖衍生物.
2018, 33(6): 8-18.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.002
摘要:
以壳聚糖为原料、液体石蜡为分散剂、甲醛为预交联剂、环氧氯丙烷为交联剂，采用反相悬浮法制备交联壳聚糖微球，并研究其对水中2-羟基-3-萘甲酸、α-萘甲酸、苯甲酸3种芳香族羧基化合物的吸附性能.结果表明：1）在弱酸性介质（pH=3~4）中，交联壳聚糖微球对上述3种芳香族羧基化合物的吸附速度快、吸附容量大，当pH=3.5，温度288 K条件下，其饱和吸附容量分别为702.0 mg·g-1，320.1 mg·g-1，176.3 mg·g-1.2）其吸附过程符合Lagergren二级动力学方程，吸附反应较容易发生；吸附等温模型符合Langmuir等温吸附方程，该吸附过程主要为单分子层吸附，吸附过程是一个以物理吸附为主，同时伴有化学作用的自发、放热、熵减过程.3）交联壳聚糖微球具有较好的循环再生能力，经过8次循环再生过程，其吸附容量仍能稳定在97%以上.
以壳聚糖为原料、液体石蜡为分散剂、甲醛为预交联剂、环氧氯丙烷为交联剂，采用反相悬浮法制备交联壳聚糖微球，并研究其对水中2-羟基-3-萘甲酸、α-萘甲酸、苯甲酸3种芳香族羧基化合物的吸附性能.结果表明：1）在弱酸性介质（pH=3~4）中，交联壳聚糖微球对上述3种芳香族羧基化合物的吸附速度快、吸附容量大，当pH=3.5，温度288 K条件下，其饱和吸附容量分别为702.0 mg·g-1，320.1 mg·g-1，176.3 mg·g-1.2）其吸附过程符合Lagergren二级动力学方程，吸附反应较容易发生；吸附等温模型符合Langmuir等温吸附方程，该吸附过程主要为单分子层吸附，吸附过程是一个以物理吸附为主，同时伴有化学作用的自发、放热、熵减过程.3）交联壳聚糖微球具有较好的循环再生能力，经过8次循环再生过程，其吸附容量仍能稳定在97%以上.
2018, 33(6): 19-26.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.003
摘要:
采用序批式生物反应器（SBR）处理BPA模拟废水，探讨不同BPA废水处理方式对污泥急性毒性和蛋白质表达的影响，结果表明：当进水BPA质量浓度为40 mg/L时，受BPA冲击的SBR中的污泥活性明显受到抑制，出水COD质量浓度显著高于经进水BPA逐步驯化的SBR，随着运行时间的延长，其水相、泥相中的BPA质量浓度均呈现先升高后降低直至被完全降解去除的变化趋势；在整个SBR运行过程中，经BPA冲击的SBR中污泥和EPS急性毒性均高于逐步驯化的SBR，但EPS急性毒性对污泥急性毒性的影响较小；采用不同方式处理BPA废水的污泥中其蛋白质表达呈现明显的差异，表明BPA质量浓度和降解去除BPA的方式对污泥中蛋白质表达有显著影响.
采用序批式生物反应器（SBR）处理BPA模拟废水，探讨不同BPA废水处理方式对污泥急性毒性和蛋白质表达的影响，结果表明：当进水BPA质量浓度为40 mg/L时，受BPA冲击的SBR中的污泥活性明显受到抑制，出水COD质量浓度显著高于经进水BPA逐步驯化的SBR，随着运行时间的延长，其水相、泥相中的BPA质量浓度均呈现先升高后降低直至被完全降解去除的变化趋势；在整个SBR运行过程中，经BPA冲击的SBR中污泥和EPS急性毒性均高于逐步驯化的SBR，但EPS急性毒性对污泥急性毒性的影响较小；采用不同方式处理BPA废水的污泥中其蛋白质表达呈现明显的差异，表明BPA质量浓度和降解去除BPA的方式对污泥中蛋白质表达有显著影响.
2018, 33(6): 27-33.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.004
摘要:
以凤眼莲、水芙蓉和青萍3种水生植物为净水材料，以郑州市A高校景观水体为处理对象，对水生植物的水体净化效果进行研究.结果表明，3种水生植物对水体中COD的净化效果依次为凤眼莲 > 水芙蓉 > 青萍；对氨氮的净化效果依次为凤眼莲 > 青萍 > 水芙蓉；对总磷的净化效果依次为水芙蓉 > 凤眼莲 > 青萍；对水体pH值的影响没有显著规律.综合比较可知，凤眼莲在景观水体中对多污染物的协同去除较其他净水材料有更好的效果.
以凤眼莲、水芙蓉和青萍3种水生植物为净水材料，以郑州市A高校景观水体为处理对象，对水生植物的水体净化效果进行研究.结果表明，3种水生植物对水体中COD的净化效果依次为凤眼莲 > 水芙蓉 > 青萍；对氨氮的净化效果依次为凤眼莲 > 青萍 > 水芙蓉；对总磷的净化效果依次为水芙蓉 > 凤眼莲 > 青萍；对水体pH值的影响没有显著规律.综合比较可知，凤眼莲在景观水体中对多污染物的协同去除较其他净水材料有更好的效果.
2018, 33(6): 34-41.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.005
摘要:
以钨酸钠、石墨和苯胺为主要原料，采用水热合成法和原位聚合法制备GO/WO3/PANI三元复合材料，对其电化学性能进行测试.结果表明：三元材料的复合可以提高材料的综合电化学性能，在20 mV/s的扫描速率下、纳米WO3的添加量为0.42 g时，三元复合材料样品GWP-4的电化学性能最好；随着充放电电流的增大，该样品的放电时间缩短，比电容减小，在充放电电流为0.2 A/g时，其比电容最大，为107 F/g.
以钨酸钠、石墨和苯胺为主要原料，采用水热合成法和原位聚合法制备GO/WO3/PANI三元复合材料，对其电化学性能进行测试.结果表明：三元材料的复合可以提高材料的综合电化学性能，在20 mV/s的扫描速率下、纳米WO3的添加量为0.42 g时，三元复合材料样品GWP-4的电化学性能最好；随着充放电电流的增大，该样品的放电时间缩短，比电容减小，在充放电电流为0.2 A/g时，其比电容最大，为107 F/g.
2018, 33(6): 42-54,81.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.006
摘要:
从明胶的交联改性、与其他高分子共混（包括互穿网络及双网络）和与纳米材料复合三方面对国内外关于明胶基复合水凝胶的力学性能增强与功能化的研究现状进行了综述，指出，相较于物理交联改性，明胶的化学交联改性应用更为广泛，但过多的化学交联剂用量会产生一定的毒性；互穿网络能够结合明胶与其他聚合物网络的性质，而双网络的拓扑结构能够极大地提升明胶基复合水凝胶的力学性能；将不同纳米粒子或具有特殊功能的纳米粒子引入明胶体系中能避免传统化学交联剂产生的毒性，获得具有高拉伸强度的功能化明胶基纳米复合水凝胶.进一步优化设计合成具有与生物组织相适宜的力学强度、生物相容性和组织粘附性的明胶基水凝胶材料，以提高其在复杂环境中的机械性能和刺激响应性能，将会是未来的研究方向.
从明胶的交联改性、与其他高分子共混（包括互穿网络及双网络）和与纳米材料复合三方面对国内外关于明胶基复合水凝胶的力学性能增强与功能化的研究现状进行了综述，指出，相较于物理交联改性，明胶的化学交联改性应用更为广泛，但过多的化学交联剂用量会产生一定的毒性；互穿网络能够结合明胶与其他聚合物网络的性质，而双网络的拓扑结构能够极大地提升明胶基复合水凝胶的力学性能；将不同纳米粒子或具有特殊功能的纳米粒子引入明胶体系中能避免传统化学交联剂产生的毒性，获得具有高拉伸强度的功能化明胶基纳米复合水凝胶.进一步优化设计合成具有与生物组织相适宜的力学强度、生物相容性和组织粘附性的明胶基水凝胶材料，以提高其在复杂环境中的机械性能和刺激响应性能，将会是未来的研究方向.
2018, 33(6): 55-62,91.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.007
摘要:
以人参等6味中药为原料制备保健酒，采用索氏提取法提取其有效成分，并采用多种脱色剂对保健酒提取液进行脱色处理.以保健酒液中人参皂苷的质量浓度为提取指标，以保健酒液在560 nm下的吸光度为脱色指标，在单因素试验的基础上，采用均匀试验法优化提取和脱色工艺.结果表明：当反应温度为97℃，反应时间为2 h，液料比为610：1时，人参皂苷提取率最高，为67.63 mg/（100 mL）；当脱色温度为35℃，脱色时间为20 min，液料比为5：1，脱色剂为活性炭粉末时，脱色效果最好，酒液色泽适宜，此时人参皂苷损失率仅为2.47%.
以人参等6味中药为原料制备保健酒，采用索氏提取法提取其有效成分，并采用多种脱色剂对保健酒提取液进行脱色处理.以保健酒液中人参皂苷的质量浓度为提取指标，以保健酒液在560 nm下的吸光度为脱色指标，在单因素试验的基础上，采用均匀试验法优化提取和脱色工艺.结果表明：当反应温度为97℃，反应时间为2 h，液料比为610：1时，人参皂苷提取率最高，为67.63 mg/（100 mL）；当脱色温度为35℃，脱色时间为20 min，液料比为5：1，脱色剂为活性炭粉末时，脱色效果最好，酒液色泽适宜，此时人参皂苷损失率仅为2.47%.
2018, 33(6): 63-70.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.008
摘要:
将藜麦粉按不同质量分数（0%~30%）添加到小麦面粉中，测定面团的粉质特性和拉伸特性、馒头的比容和径高比，并对馒头进行质构特性测试和感官评价.结果表明：藜麦粉添加量对面团的粉质特性、拉伸特性具有显著影响（p<0.05）；在添加的藜麦粉质量分数为5%~15%时，馒头的比容和径高比均有所提高，且按该添加比例蒸制的馒头，其弹性、咀嚼度、色香和口感相比全麦粉馒头得到了明显改善.
将藜麦粉按不同质量分数（0%~30%）添加到小麦面粉中，测定面团的粉质特性和拉伸特性、馒头的比容和径高比，并对馒头进行质构特性测试和感官评价.结果表明：藜麦粉添加量对面团的粉质特性、拉伸特性具有显著影响（p<0.05）；在添加的藜麦粉质量分数为5%~15%时，馒头的比容和径高比均有所提高，且按该添加比例蒸制的馒头，其弹性、咀嚼度、色香和口感相比全麦粉馒头得到了明显改善.
2018, 33(6): 71-81.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.009
摘要:
运用基因改造方法，将不同来源的Ⅰ型疏水蛋白基因（平菇的Po.hyd1和香菇的Le.hyd）拼接后，构建融合表达载体pPIC9k-Po.hyd1-Le.hyd，并将其电转化到毕赤酵母GS115感受态细胞中，经PCR验证和遗传霉素G418的抗性筛选，得到3个高效表达的毕赤酵母转化子；运用三氟乙酸方法分离纯化发酵上清液中的融合疏水蛋白Po.hyd1-Le.hyd，经检测其单体分子量约为26 kD.运用单因素试验和响应面分析试验优化，得到毕赤酵母转化子的最佳诱导表达条件为碳源（甲醇）质量分数为0.62%，氮源（m（酵母提取物）：m（蛋白胨）=1：2）质量浓度为8.39 g/L，发酵培养基的初始pH值为6.05，YNB质量浓度为100 mg/L，装液量为50 mL，初始OD600值为1.2.此时融合疏水蛋白Po.hyd1-Le.hyd的产量最高可达30 mg/L.对融合疏水蛋白Po.hyd1-Le.hyd起泡性和乳化性的研究发现，其蛋白性质均优于从平菇菌丝中提取的疏水融合蛋白.
运用基因改造方法，将不同来源的Ⅰ型疏水蛋白基因（平菇的Po.hyd1和香菇的Le.hyd）拼接后，构建融合表达载体pPIC9k-Po.hyd1-Le.hyd，并将其电转化到毕赤酵母GS115感受态细胞中，经PCR验证和遗传霉素G418的抗性筛选，得到3个高效表达的毕赤酵母转化子；运用三氟乙酸方法分离纯化发酵上清液中的融合疏水蛋白Po.hyd1-Le.hyd，经检测其单体分子量约为26 kD.运用单因素试验和响应面分析试验优化，得到毕赤酵母转化子的最佳诱导表达条件为碳源（甲醇）质量分数为0.62%，氮源（m（酵母提取物）：m（蛋白胨）=1：2）质量浓度为8.39 g/L，发酵培养基的初始pH值为6.05，YNB质量浓度为100 mg/L，装液量为50 mL，初始OD600值为1.2.此时融合疏水蛋白Po.hyd1-Le.hyd的产量最高可达30 mg/L.对融合疏水蛋白Po.hyd1-Le.hyd起泡性和乳化性的研究发现，其蛋白性质均优于从平菇菌丝中提取的疏水融合蛋白.
2018, 33(6): 82-91.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.010
摘要:
针对现有电动汽车绝缘检测系统精度低、检测时间长、可靠性差等问题，用电阻分压测量、光控继电器替代传统继电器，设计了一种基于高精度仪表放大器的不平衡电桥绝缘电阻在线检测电路，并提出了四步骤绝缘电阻在线计算方法.运用本检测系统对某轻型货车进行多组绝缘电阻测试实验，结果表明，该系统能够将绝缘电阻测量精度控制在误差5%以下，同时还具有可在线检测、可靠性高等优点.
针对现有电动汽车绝缘检测系统精度低、检测时间长、可靠性差等问题，用电阻分压测量、光控继电器替代传统继电器，设计了一种基于高精度仪表放大器的不平衡电桥绝缘电阻在线检测电路，并提出了四步骤绝缘电阻在线计算方法.运用本检测系统对某轻型货车进行多组绝缘电阻测试实验，结果表明，该系统能够将绝缘电阻测量精度控制在误差5%以下，同时还具有可在线检测、可靠性高等优点.
2018, 33(6): 92-100,108.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.011
摘要:
针对现污水处理后出水氨氮预测模型中隐含层神经元存在过大冗余而浪费资源的问题，提出了一种基于敏感度和互信息的混合增加删减的神经网络结构调整算法（HCPS）.该算法重新定义了敏感度公式，利用敏感度和互信息自适应地调整网络结构，删除敏感度过低的隐含神经元，分裂过大的隐含层神经元，合并互信息过大的两个隐含层神经元.在污水处理基准仿真平台BSM1上的验证结果表明，HCPS算法可以获得更紧凑的网络结构，用于出水氨氮浓度预测精度较高.
针对现污水处理后出水氨氮预测模型中隐含层神经元存在过大冗余而浪费资源的问题，提出了一种基于敏感度和互信息的混合增加删减的神经网络结构调整算法（HCPS）.该算法重新定义了敏感度公式，利用敏感度和互信息自适应地调整网络结构，删除敏感度过低的隐含神经元，分裂过大的隐含层神经元，合并互信息过大的两个隐含层神经元.在污水处理基准仿真平台BSM1上的验证结果表明，HCPS算法可以获得更紧凑的网络结构，用于出水氨氮浓度预测精度较高.
2018, 33(6): 101-108.
doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2018.06.012
摘要:
针对传统热网络模型不适用于IGBT短路情况下结温测量的问题，通过现场瞬态短路破坏性试验，在分析现场瞬态短路情况下IGBT失效机理的基础上，界定了IGBT短路失效时的临界能量值，发现了临界能量值在不同初始温度和不同母线电压情况下的演化规律，并建立了有限元热电耦合模型.结果表明，随着直流母线电压、初始温度和电流密度的增加，IGBT的短路维持时间和临界能量值会大幅度减小，而IGBT发生失效的临界温度点与初始温度的大小无关；在短路过程中IGBT失效前热量的传递仅达到焊料层，且短路瞬间其结温最高点分布在耗尽层的边界处.
针对传统热网络模型不适用于IGBT短路情况下结温测量的问题，通过现场瞬态短路破坏性试验，在分析现场瞬态短路情况下IGBT失效机理的基础上，界定了IGBT短路失效时的临界能量值，发现了临界能量值在不同初始温度和不同母线电压情况下的演化规律，并建立了有限元热电耦合模型.结果表明，随着直流母线电压、初始温度和电流密度的增加，IGBT的短路维持时间和临界能量值会大幅度减小，而IGBT发生失效的临界温度点与初始温度的大小无关；在短路过程中IGBT失效前热量的传递仅达到焊料层，且短路瞬间其结温最高点分布在耗尽层的边界处.
