Chemical hydrogels have been extensively applied to the removal of heavy metal pollutants. However, most of chemical hydrogels inevitably contain toxic chemical crosslinker residues, which impose serious threats on the environment. Herein, a novel eco-friendly physically-crosslinked double-network hydrogel of chitosan/sodium alginate/calcium ion (CTS/SA/Ca2+ PCDNH) was prepared by the combination of the semi-dissolution acidification sol–gel transition method with the internal gelation method. The PCDNH is formed via the physical crosslinking of sustainable biopolymers, which avoids the excessive use of toxic chemical reagents. In addition, the PCDNH exhibits significantly better mechanical properties than the single-network physical hydrogel crosslinked via electrostatic interactions, which overcomes the weak mechanical properties of physical hydrogels. The formation mechanism and structure of the hydrogel were determined by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), 13C solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C-SSNMR) and scanning electron microscopy (SEM). The heavy metal ions adsorption mechanism was explored by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis. The adsorption kinetics, isotherms and thermodynamics were further studied to understand the adsorption mechanism. Our work has provided a new method for the fabrication of natural polymers-based eco-friendly, low-cost and robust physical hydrogels for the heavy metal ions removal.

Low sensitivity octahydro-1,3,4,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) has garnered significant attention from researchers due to its reduced shock sensitivity. However, the crystallization process poses challenges due to the high solidity and viscosity of the metastable α phase. Despite efforts to address this with additional energy sources like ultrasonic irradiation, prolonged exposure duration often results in small particle sizes, hindering the production of HMX with a consistent particle size distribution, thus limiting its applicability. To overcome these challenges, a method combining ultrasonic irradiation and trace H

Sound speed correction is a critical component of multibeam bathymetry. To address the issue of low system computational efficiency caused by the high number of sampling points in deep-sea sound speed profiles, a simplification method based on wavelet transform is proposed. Initially, the measured sound speed profiles are subjected to wavelet denoising and low-frequency coefficients obtained from wavelet decomposition are then used to construct the contour of the denoised sound speed profiles. Next, extreme values are extracted to simplify the denoised sound speed profiles. Finally, the constant gradient ray tracing method is utilized to quantitatively analyze the accuracy of ray tracing for the simplified sound speed profiles. The results indicate that the simplification rate of the sound speed profiles obtained through this method exceeds 98%, with the depth errors remaining within the limits prescribed by the IHO Standards for Hydrographic Surveys. This method effectively enhances the computational efficiency of the multibeam system and has practical application value.

The speed of sound in seawater plays a crucial role in determining the accuracy of multibeam bathymetric measurements. In deep-sea multibeam measurements, the challenge of inadequate longitudinal coverage of sound speed profiles arises from variations in seafloor topography, meteorological conditions, measurement equipment, and operational efficiency, resulting in diminished measurement precision. Building upon the EOF (Empirical Orthogonal Function), a method employed to analyze spatiotemporal data such as sound speeds, this paper addresses the limitations of the EOF method caused by the shallowest sampling depth of the sound speed profile samples. It proposes two methods for EOF reconstruction of measured sound speed profiles extended to full water depth by splicing measured sound speed profiles at non-full water depths with historical average sound speed profiles of the surveyed sea area. Specially, Method 2 introduces the latest metaheuristic optimization algorithm, CPO (Crested Porcupine Optimizer), which exhibited superior performance on multiple standard test functions in 2024. The study reconstructs randomly sampled measured sound speed profiles using the two proposed methods and commonly employed substitution and splicing methods, followed by a comparative analysis of the experimental outcomes. At a sampling depth of 200 m, Method 2 demonstrates performance superior to other methods, with RMSE, MAE, MAPE, and R2 values of 0.9511 m/s, 0.8492 m/s, 0.0566%, and 0.9963, respectively. Method 1 yields corresponding values of 0.9594 m/s, 0.8492 m/s, 0.0568%, and 0.9962, respectively. Despite its slightly inferior performance compared with Method 2, it offers substantial advantages over the substitution and splicing methods. Varying the sampling depth of measured sound speed profiles reveals that Methods 1 and 2 exhibit inferior reconstruction performance in shallow water compared with the substitution and splicing methods. Nevertheless, when the sampling depth surpasses the depth range of initial spatial modes with abrupt variations, both methods achieve notably higher reconstruction accuracy compared with the substitution and splicing methods, reaching a stabilized state. Sound ray tracing reveals that the reconstructed sound speed profiles from both methods meet the stringent accuracy standards for bathymetric measurements, achieving an effective beam ratio of 100%. The proposed methods not only provide rapid reconstruction of sound speed profiles, thereby improving the efficiency of multibeam bathymetric surveys, but also provide references for the reasonable determination of sampling depths of sound speed profiles to ensure reconstruction accuracy, demonstrating practical application value.

A new transfer approach was proposed to share calibration models of the hexamethylenetetramine-acetic acid solution for studying hexamethylenetetramine concentration values across different near-infrared (NIR) spectrometers. This approach combines Savitzky-Golay first derivative (S_G_1) and orthogonal signal correction (OSC) preprocessing, along with feature variable optimization using an adaptive chaotic dung beetle optimization (ACDBO) algorithm. The ACDBO algorithm employs tent chaotic mapping and a nonlinear decreasing strategy, enhancing the balance between global and local search capabilities and increasing population diversity to address limitations observed in traditional dung beetle optimization (DBO). Validated using the CEC-2017 benchmark functions, the ACDBO algorithm demonstrated superior convergence speed, accuracy, and stability. In the context of a partial least squares (PLS) regression model for transferring hexamethylenetetramine-acetic acid solutions using NIR spectroscopy, the ACDBO algorithm excelled over alternative methods such as uninformative variable elimination, competitive adaptive reweighted sampling, cuckoo search, grey wolf optimizer, differential evolution, and DBO in efficiency, accuracy of feature variable selection, and enhancement of model predictive performance. The algorithm attained outstanding metrics, including a determination coefficient for the calibration set (R

The cocrystallization of 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazolidine (HMX) with cyclopentanone was achieved via a controlled cooling method, followed by comprehensive characterization that confirmed the α-configuration of HMX within the cocrystal. The enthalpy of dissolution of HMX in cyclopentanone was assessed across a range of temperatures using a C-80 Calvert microcalorimeter, revealing an endothermic dissolution process. Subsequently, the molar enthalpy of dissolution was determined, and kinetic equations describing the dissolution rate were derived for temperatures of 303.15, 308.15, 313.15, 318.15, and 323.15 K as follows: dα⁄dt = 10−2.46(1 − α)0.35, dα⁄dt = 10−2.19(1 − α)0.79, dα⁄dt = 10−1.76(1 − α)1.32, dα⁄dt = 10−1.86(1 − α)0.46, and dα⁄dt = 10−2.02(1 − α)0.70, respectively. Additionally, molecular dynamics (MD) simulations investigated the intermolecular interactions of the HMX/cyclopentanone cocrystallization process, demonstrating a transformation of HMX from β- to α-conformation within the cyclopentanone environment. Theoretical calculations performed at the ωB97XD/6-311G(d,p) level affirmed that α-HMX exhibited stronger binding affinity toward cyclopentanone compared to β-HMX, corroborating experimental findings. A comprehensive understanding of the dissolution behavior of HMX in cyclopentanone holds significant implications for crystal growth methodologies and cocrystallization processes. Such insights are pivotal for optimizing HMX dissolution processes and offer valuable perspectives for developing and designing advanced energetic materials.