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微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)利用电极表面富集的电化学活性菌(Electrochemically Active Bacteria,EAB)对生物堵塞的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)进行降解,并通过产电过程中形成的微弱电场来抑制微生物胞外多糖大量分泌,可在一定程度上控制人工湿地(Constructed Wetland,CW)的生物堵塞。为此,研究将阴极和阳极电极分别嵌入垂直流人工湿地的不同深度位置处,构建了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统。通过比较开路和闭路耦合系统的孔隙率、过水速率以及净化效果,评价CW-MFC系统的堵塞延缓能力。结果表明:相较开路系统,闭路系统的过滤速率增幅较大,孔隙率的降幅较小,在一定程度上缓解了堵塞。闭路系统对TN和NH4+-N的去除率显著高于开路系统。嵌入电极形成的CWMFC系统可原位缓解堵塞,有较好的应用潜力。 相似文献
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目的:评价不同孔径多孔钛合金植入物在骨缺损区对新骨长入的影响。方法:采用电子束熔融(EBM)技术制备三种不同孔径(孔径分别为1.0 mm,2.0 mm,3.0 mm)的多孔钛合金材料,其孔隙率依次为73%,79%,86%。将18只家犬随机分为1.0 mm孔径材料组,2.0 mm孔径材料组,3.0 mm孔径材料组,每组6只。制备家犬双侧股骨外侧髁缺损模型,然后植入各孔径组材料,于术后4周,8周,12周分别行大体标本观察,X线片观察,组织形态学观察三组不同孔径材料与周围骨的整合情况及孔隙中的新骨长入情况。结果:通过大体标本观察和X线片观察显示,12周后三组材料均与周围紧密骨连接。其中1.0 mm孔径组材料中心明显成骨,2.0 mm孔径组和3.0 mm孔径组中心仍为较多白色组织填充。组织学观察显示,12周时2.0 mm孔径组和3.0 mm孔径组材料周围有骨质包绕,但中心空洞,基本无骨质形成。1.0 mm孔径组材料周围骨质包绕紧密,孔中新生骨形成较多,且有大量纤维母细胞和软骨细胞形成。各时间点1.0 mm孔径组新生骨面积百分比明显高于2.0 mm孔径组和3.0 mm孔径组,P<0.01,差异具有统计学意义。2.0 mm孔径组和3.0 mm孔径组相比,P>0.05,无显著差异。结论:孔径大小影响多孔钛合金材料的骨长入,适当孔径的设计将更有利于材料的传导成骨。 相似文献
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目的：研究咖啡粉孔隙率对咖啡胶囊内冲泡流场及其达到稳态时间的影响,寻找咖啡胶囊内最佳咖啡粉充填密度。方法：基于自由流动和多孔介质流动理论,应用Comsol Multiphysics软件耦合Navier-Stokes方程和Brinkman方程,对咖啡胶囊不同孔隙率下胶囊内冲泡流场进行有限元模拟,研究流场分布规律。利用示踪法计算冲泡流场达到稳态的平衡时间,并构建咖啡粉不同孔隙率对平衡时间的经验公式。采用相同方法模拟手冲咖啡机中的冲泡流场,通过比较意式咖啡机出口流量和模拟出口流量验证方法准确性。结果：意式咖啡机出口流量和模拟出口流量基本一致,误差小于6.10%,表明本研究使用的方法能够用于表征咖啡粉冲泡流场分析。对咖啡胶囊内冲泡流场的模拟结果显示,咖啡胶囊孔隙率越小,咖啡胶囊稳态冲泡流场整体流速越小,且流场达到稳态时间越长。在注水孔、通孔膜小孔和出口附近流速和速度梯度显著增大,靠近杯壁方向流速减小。构建的咖啡粉孔隙率对平衡时间的经验公式能够准确预测不同孔隙率下咖啡粉中流场的平衡时间。结论：通过Comsol软件耦合Navier-Stokes方程与Brinkman方程能够用于模拟咖啡冲泡过程中的流场分布,通过咖啡孔隙率与平衡时间的经验公式有助于确定咖啡胶囊冲泡风味最佳的孔隙率,为咖啡胶囊风味改进中咖啡粉充填密度的选择提供科学依据。 相似文献
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