1 西南科技大学材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
2 固体废物处理与资源化教育部重点实验室, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学环境与资源学院, 四川 绵阳 621010
4 国家城市污水处理及资源化工程技术研究中心, 四川 绵阳 621000
电晕放电等离子体技术是近年发展起来的一种新型高级氧化工艺, 因其处理效果好、 操作简单、 占地面积小的特点在印染废水处理领域得到了广泛应用。 目前因大部分有机污染物的降解机理不详, 该技术尚处于探索阶段。 因此, 为了尽早将电晕放电等离子体技术应用于工业印染废水的处理, 不同污染物降解机理的研究对该技术的工业化和产业化应用具有重要意义。 至今, 电晕放电等离子体技术对研究较多的染料的降解效果均较好, 然而, 是否适合所有染料的降解有待进一步研究。 采用电晕放电等离子体技术处理三苯甲烷类染料甲基蓝, 研究了溶液的初始浓度对甲基蓝紫外-可见光谱中芳香环的降解率、 发色基团吸光度变化的影响, 测定了溶液的浓度、 总有机碳(TOC)、 总氮(TN)、 pH值等指标随着放电时间的变化, 并对其相关性进行了分析。 结合紫外-可见光谱(UV-Vis)、 三维荧光光谱(3D-fluorescence)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)三种光谱学手段分析了电晕放电降解甲基蓝过程溶液的颜色、 荧光物质和官能团变化, 分析了电晕放电降解甲基蓝30 min后生成的中间产物。 结果表明: 电晕放电等离子体降解甲基蓝过程, 溶液的浓度随着放电时间的延长逐渐减小, 表明该技术对甲基蓝溶液有一定的降解能力; 降解过程高压电极放电击穿含有大量氮气的空气产生N, NO·, N+2等含氮高活性粒子, 这些粒子通过扩散作用迁移至液相, 使得溶液中TN含量在整个降解过程逐渐升高; 另有部分含氮高活性粒子与钨钢针电极溶出的C元素键合生成发色的CN双键, 使得溶液中的总有机碳在放电5 min时有所升高。 延长反应时间产生的高活性粒子与溶液中的有机物(甲基蓝及中间产物)继续作用, 部分有机物矿化生成CO2, 引起溶液中TOC含量的下降。 电晕放电相同时间内产生的活性粒子数量相当, 增大甲基蓝浓度, 未被降解的甲基蓝分子越多, 导致甲基蓝降解率的减小。 电晕放电过程甲基蓝分子之间的聚合与发色CN双键的生成共同促使甲基蓝发色基团吸光度在放电5 min时达到最大; 且甲基蓝溶液的初始浓度越高, 吸光度(A5-A0)升高的越多。 概括来说, 甲基蓝结构中发色CN双键的存在是电晕放电等离子体降解甲基蓝过程溶液颜色加深再变浅的主要原因。 反应过程羟基自由基的消耗导致放电5 min时溶液的pH值升高; 随着反应的进行溶液中生成的硝酸及小分子酸增强了溶液的酸性, 导致pH值降低。 三维荧光光谱结果表明, 甲基蓝降解过程出现了三类明显的荧光峰, 位于EX/EM=310~320/430~450, EX/EM=240~250/320~340和EX/EM=280/340, 分别代表腐殖酸类物质、 芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢副产物。 甲基蓝溶液降解前的荧光物质主要为腐殖酸类, 随着降解时间的延长, 腐殖酸类物质首先降解生成了芳香族蛋白质, 进一步降解产生可溶性微生物代谢副产物。 比较电晕放电前后甲基蓝溶液的红外光谱图和红外分峰图发现, 甲基蓝结构中N—H键3 432.8 cm-1处不对称伸缩振动峰红移了0.3 cm-1, 烯烃和苯环上C—H键2 975.9 cm-1处的伸缩振动峰向高波数偏移了0.5 cm-1, 1 638.7 cm-1处RCHCHR的双键伸缩振动位置蓝移了3.2 cm-1, 芳仲胺的C—N伸缩振动峰1 341.6 cm-1向高波数偏移了1.3 cm-1, 磺酸基SO的伸缩振动峰1 121.1和1 034.3 cm-1分别红移了3.8和13 cm-1, 甲基蓝结构中的环外CC双键与CN双键吸收峰消失, 在1 692.4和1 400.4 cm-1处分别出现了CO和NO的伸缩振动吸收峰, 产生了2,5-环己二烯-1,4-二酮、 对硝基苯磺酸钠和芳香酮类等中间产物。 该结果对于利用电晕放电等离子体技术处理甲基蓝废水具有重要的理论意义和实用价值。
电晕放电等离子体 甲基蓝 含氮自由基 红外光谱 红外分峰 三维荧光光谱 Corona discharge plasma Methyl Blue Nitrogen free radicals FTIR FTIR fitting Three-dimensional fluorescence 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3354
1 上海大学通信工程系151信箱,上海,200072
2 上海大学理学院,上海,200436
针对参数不一致系统以及同步无法实现的系统,基于误差渐进稳定收敛到零的原理,提出参数自适应加反馈同步法.数值模拟表明,通过选择合适的反馈系数,能够成功地实现混沌同步,并进一步将结果推广到超混沌系统.
量子光学 混沌同步 自适应控制 超混沌 条件Lyapunov指数 quantum optics chaos synchronization adaptive control hyperchaos conditional Lyapunov exponent
1 上海大学通信与信息工程学院,上海,200072
2 上海大学理学院,上海,200436
解析设计控制器,通过配置相应的李雅谱诺夫指数,使统一混沌系统趋于预期点.由于受控后系统李雅谱诺夫指数具有先知性,因此,我们可以根据需要改变李雅谱诺夫指数的大小来控制系统收敛速度.设计还表明,受控的统一混沌系统的收敛情况与参数无关.
量子光学 统一混沌系统 李雅谱诺夫指数 控制混沌 Jacobi矩阵 quantum optics unified chaotic system Lyapunov exponent controlling chaos Jacobian matrix
1 上海大学通信与信息工程学院,上海,200072
2 上海大学理学院,上海,200436
本文通过设计合适的参数自适应和反馈控制,得到参数完全不同的统一混沌系统的同步.当两个统一混沌系统同步时,响应系统的参数、变量与驱动系统完全一致,参量自适应律将自动消失.
统一混沌系统 混沌同步 自适应控制 unified chaotic system chaotic synchronization adaptive control
1 上海大学理学院,上海,200436
2 上海大学通信与信息工程学院,上海,200072
通过选取合适的控制律和控制系数,用参数自适应控制方法对响应系统某一参量调整,导致其同步,并以Logistic映象和Henon映象这两个典型的混沌系统进行数值模拟.理论分析和数值实验表明:当同步误差在一定的控制律和控制系数下渐进趋于零,同步才能实现.
Logistic映象 Henon映象 混沌同步 自适应控制 Logistic mapping Henon mapping chaos synchronization adaptive control
1 上海大学通信与信息工程学院,上海,200072
2 上海大学理学院,上海,200436
设计合适的控制器,用跟踪控制法实现了Lorenz混沌系统对参考信号的追踪.受控系统既能稳定到相空间中某一点和周期信号,也能实现自同步和异结构同步,甚至能跟踪系统输出变量的函数.数值仿真还表明该方法的简单和有效性.
Lorenz混沌系统 混沌同步 跟踪控制 Lorenz chaotic system chaotic synchronization tracking control
1 上海大学通信学院,上海,201800
2 上海大学理学院,上海,201800
首先用主动-被动分拆法(简称APD)研究Henon同步，该方法实现了全同参数的同步，而对非全同参数出现失同步，可用于保密通信.由于实际中产生连续作用下的耦合同步并非易事，因此，文中还实现了对Henon映射非连续作用(间隙耦合)形式下的混沌同步，只要同步相超过作用的临界值，即可实现准确同步.
主动-被动分拆 Henon映射 同步 active-passive decomposition Henon mapping synchronizing
