Selective laser melting (SLM) of pure tungsten was carried out and the relevant consolidation issues were investigated. It was observed that balling of melted droplets at the laser focal points and entrapped cavities hindered the preparation of fully dense parts. An analysis of the balling mechanism reveals that SLM of tungsten is a process where melt spreading and solidification compete with each other and the final result is determined by intrinsic tungsten properties and the set laser processing parameters. Melted tungsten droplets wetted its own solid substrate at a low speed driven by capillary force, but solidified simultaneous at a high speed driven by the existing steep temperature gradient. Melted droplets solidified before spreading completely and kept their globular geometry instead of creating a flat layer. Tungsten bodies reaching a density of 14.8–15.2 g/cm3 were prepared with an open irregular porosity and surface roughness. With a second laser scanning the balling W droplets were remelted at the building surface resulting in a much smoother appearance with less porosity and indicated a way to further improve relative density, near 16 g/cm3 (82.9% theoretical density). Oxidation must be avoided, as any oxide contamination enriched preferably around the melt pool edge, changing the surface tension gradient and the thermocapillary convection thereby increasing balling.

Phosphate-solubilizing bacteria (PSB) are important but often overlooked regulators of uranium (U) cycling in soil. However, the impact of PSB on uranate fixation coupled with the decomposition of recalcitrant phosphorus (P) in mining land remains poorly understood. Here, we combined gene amplicon sequencing, metagenome and metatranscriptome sequencing analysis and strain isolation to explore the effects of PSB on the stabilization of uranate and P availability in U mining areas. We found that the content of available phosphorus (AP), carbonate-U and Fe-Mn-U oxides in tailings was significantly (P < 0.05) higher than their adjacent soils. Also, organic phosphate mineralizing (PhoD) bacteria (e.g., Streptomyces) and inorganic phosphate solubilizing (gcd) bacteria (e.g., Rhodococcus) were enriched in tailings and soils, but only organic phosphate mineralizing-bacteria substantially contributed to the AP. Notably, most genes involved in organophosphorus mineralization and uranate resistance were widely present in tailings rather than soil. Comparative genomics analyses supported that organophosphorus mineralizing-Streptomyces species could increase soil AP content and immobilize U(VI) through organophosphorus mineralization (e.g., PhoD, ugpBAEC) and U resistance related genes (e.g., petA). We further demonstrated that the isolated Streptomyces sp. PSBY1 could enhance the U(VI) immobilization mediated by the NADH-dependent ubiquinol-cytochrome c reductase (petA) through decomposing organophosphorous compounds. This study advances our understanding of the roles of PSB in regulating the fixation of uranate and P availability in U tailings.

The selective separation of palladium (Pd) over platinum (Pt) remains a challenge in metal recycling, because of their similar electronic configuration and chemical properties. This study explored their selective separation using three new adsorbents by grafting sulfur-donor ligands onto cellulose, namely 2-aminothiophenol (Cell-AP), 2-mercaptopyridine (Cell-MP), and 2-mercaptobenzothiazole (Cell-MBT). These adsorbents exhibited excellent adsorption capacity for Pd(II), reaching 163.3 ± 2.5 mg/g (at pH 1), 92.5 ± 1.2 mg/g (at pH 1), and 27.5 ± 0.5 mg/g (at pH 2.5), respectively. Isotherm studies showed that the adsorption process followed Freundlich isotherm, indicating a multilayer adsorption that takes place on a heterogenous surface. Kinetic results fit best with pseudo-second-order and intra-particle diffusion model, suggesting that the rate-limiting process involves chemisorption and intra-particle diffusion. Thermodynamic studies showed that adsorption by Cell-AP and Cell-MP was a spontaneous exothermic reaction. The materials also showed superior selectivity of Pd(II) over Pt(IV) with a maximum separation factor (SFPd/Pt) of 64.50, which improves over most previous studies. The mechanism of selectivity was further investigated by XPS, FTIR, SEM and DFT calculations, which showed that PdCl42- has smaller size, shorter HOMO-LUMO gap, and lower binding energy to ligands as compared to PtCl62-. This was used to explain the higher affinity for Pd(II) over Pt(IV) of these sulfur-modified adsorbents. This work provides a practical approach for the selective separation of Pd over competing ions that could improve the efficiency for overall metal recovery or recycling processes.

The application study of the triboelectric and electrostatic effect, with its roots tracing back hundreds of years, continues to evolve and develop in industrial production, science, technology, and other fields. Numerous methods have been proposed for the preparation and processing of triboelectric materials, resulting in significant advancements in their charge density and application range. This paper aims to provide a comprehensive understanding of the application progress of the triboelectric effect. It begins by summarizing the fundamental theoretical mechanism of triboelectrification. Subsequently, a detailed review of various applications related to triboelectric effect and electrostatic induction is conducted, encompassing electrostatic adsorption, electret formation, electrostatic self-assembly, triboelectric generator, self-powered sensor, and mechanical force catalysis. Furthermore, different triboelectric materials as well as their preparation and modification methods are also explored in accordance with different application scenarios. Finally, the paper discusses the future development prospects and challenges associated with the triboelectric effect. It also emphasizes the necessity for further research and development in specific fields, offering valuable insights for future scientific research and practical implementation.

The imbalance between water supply and demand (WSD) has been growing noticeable as a result of the economy’s fast expansion which can be effectively alleviated using optimal allocation of water resources. An urban water resources allocation (WRA) model based on the innovative Multi-Objective Nutcracker Optimization Algorithm (MONOA) is proposed in this study. Taking into account economic, social and ecological benefits, a comprehensive multi-objective optimization (MOO) model is established. By introducing the opposite learning strategy, non-dominated sorting approach and crowding distance mechanism to a recently reported intelligent optimization algorithm called the Nutcracker Optimization Algorithm (NOA), the novel nature-inspired metaheuristic algorithm MONOA is proposed to solve the multi-objective optimization model. The MONOA is evaluated on ten benchmark test functions, and it exhibits superior distribution and convergence by comparing with some highly cited algorithms. The proposed model is applied to Handan, China, in order to obtain a reasonable water allocation scheme in the planning year. The simulation results reveal that the economic benefit is in the range CNY [1.36, 1.44] × 1011, water shortage is in the range [0.66, 0.98] × 108 m3 and COD emission is in the range [3.70, 3.91] × 104 t in all the obtained Pareto solutions. The water resources management departments might create customized water allocation plans by balancing different goals and taking preferences into account. Moreover, the proposed method is a general approach that can be applied to many other cities. Hence, it is of great significance to the sustainable development and utilization of urban water resources.