高校化学工程学报

Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities

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国际刊号:1003-9015
国内刊号:33-1141/TQ
主管单位: 国家教育部
主办单位: 浙江大学
主    编: 陈 纪 忠
编委会主任委员: 姚 善 泾
编辑出版:《高校化学工程学报》编辑部
地    址:杭州 浙江大学玉泉校区,化学工程与生物工程学院
邮    编:310027
电    话:0571—87951235
电子信箱:gxhgxb@zju.edu.cn
网    址:gxhx.cbpt.cnki.net 

国内发行:《高校化学工程学报》编辑部
国外发行:中国国际图书贸易集团有限公司 (北京市海淀区车公庄西路35号,邮编100048)          

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传递现象与单元操作

  • 多组分冷冻保护剂导入神经干细胞球的传质模拟

    艾丹亭;马学虎;兰忠;解政鼎;

    基于Maxwell-Stefan方程和两参数模型构建了神经干细胞球多组分保护剂导入模型,并模拟了多组分保护剂导入过程中细胞内外浓度及细胞膜两侧浓差的时空分布。在此基础上系统分析了多组分浓度配比、神经球尺寸、保护剂导入方式对传质渗透过程的影响。结果表明,多组分保护剂导入神经球过程中出现"逆梯度扩散"现象,胞内浓度变化总是滞后于胞外浓度变化,细胞膜两侧浓差呈现先增大后减少的趋势。改变保护剂组分的浓度配比时,不同组分的渗透特性变化规律不同。此外,神经球尺寸对中心处细胞的浓度时空分布影响显著,分步导入和连续导入能够减缓保护剂扩散,降低细胞内外浓差。本研究结果可用于指导神经球冷冻保存的实验研究,优化保护剂导入程序。

    2015年01期 v.29 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
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  • 湍动流化床过渡段中颗粒速度分布的光纤测量与模拟

    吴诚;高用祥;高希;成有为;王丽军;李希;

    流化床中颗粒速度的测量一直是个技术上的难点。今针对光纤测量信号提出一种基于互相关原理的时均速度计算方法。考虑到数据分段计算时其可靠性方面的差异,将互相关系数作为第二权重因子引入时均速度计算公式。利用PV6D光纤探针在200 mm直径流化床中测得的原始信号,对比了三种数据处理方法所得的颗粒时均速度,并分别计算其床层截面颗粒净流率,说明提出的方法可靠性更高。据此测量了流化床过渡段不同高度处颗粒时均速度的径向分布,并采用修正的三段曳力模型来描述具有团聚行为的颗粒曳力,进行计算流体力学模拟。测量与模拟结果均表明,从过渡段到稀相段,床中心区的颗粒速度先降低后升高,其径向分布也从陡峭变平缓,然后再次趋于陡峭。颗粒速度分布的上述规律主要由固含率与气速的径向分布共同作用所致。

    2015年01期 v.29 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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  • 氨基磺酸系陶瓷分散剂在黑泥/水界面的吸附分散作用

    庞煜霞;贺政;邓永红;郭素芳;邱学青;

    氨基磺酸系陶瓷分散剂(ASP)与木质素磺酸钙(木钙)、萘磺酸盐甲醛缩合物(fdn)及磺化丙酮甲醛缩合物(saf)相比具有明显分散降黏效果。测定了四种分散剂在黑泥表面的吸附等温线及其对黑泥颗粒表面Zeta电位的影响,结果表明ASP既有较大的饱和吸附量,又能提高黑泥颗粒的Zeta电位,通过静电排斥和空间位阻协同作用表现出优良的分散性能。通过加入脲、氯化钠及柠檬酸钠研究了ASP在黑泥/水界面的吸附作用力,发现吸附过程的主导作用力是络合作用,同时氢键吸附也是重要的吸附作用力。

    2015年01期 v.29 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 基于CFD模拟的强放热反应釜盘管空间排布的优化设计

    周俊超;车圆圆;吴可君;毕纪葛;何潮洪;

    含能化合物的制备因反应条件苛刻、放热剧烈、易失控而对反应釜传热性能有较高的要求。设计强放热反应釜盘管时,通过减小管间隙和降低安装高度可以增大釜内传热面积,但会阻碍釜内物料的流动,对物料的整体循环不利。今结合某800 L强放热反应釜的设计,利用计算流体力学软件FLUENT对盘管排布较密集,且物料不能浸没全部盘管的工艺条件进行了数值模拟,采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型考察了盘管管间隙和离底高度对釜内流动情况的影响。结果表明,对所研究的800 L反应釜,在物料不能浸没全部盘管的工况下,管间隙大于等于10 mm,离底高度大于等于75 mm时,盘管空间排布的变化对釜内流动状况的影响较小。根据本研究结果设计的800 L反应釜已用于某强放热反应的生产,运转状况良好。

    2015年01期 v.29 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 849K]
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  • 碳纳米管-导热油纳米流体导热与流变特性研究

    骆仲泱;吴越琼;胡倩;王涛;倪明江;

    纳米流体作为新型换热工质,是强化传热的有效途径。今用两步法制备碳纳米管-导热油纳米流体,实验研究流变及导热性能,分析碳纳米管长短、体积分数、温度、转速、SN比(活性剂与纳米颗粒质量比)等因素的影响。结果表明,导热率和黏度随体积分数提高而增大,但随温度升高而下降;碳纳米管长度短,黏度小;长度长,导热率高;体积分数为7%时,导热率提高50%。本研究制备流体都为假塑性流体,低转速下,黏度随SN比先减小后增大;导热率H-C模型中,形状因子n取7时与实验数据基本吻合,并据此提出适合本研究的导热率修正公式。

    2015年01期 v.29 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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  • 水平直管内冰浆流动压降分相叠加算法

    王树刚;吕燕捷;王继红;张腾飞;

    管道压降是冰浆管道输送系统中重要参数,获知冰浆管道压降对于指导冰浆管道输送有着重要意义。为获得冰浆管道设计过程中有效的压降计算方法,以水平管内冰浆的非均质性流动过程为研究对象,从固液相间的相互作用引起能量耗散的角度出发,参照Molerus砂浆非均质性两相流流动压降计算方法,结合冰浆自身的物性特征,发展了适于冰浆非均质性管流的固液相间相对速度图,总结出冰浆非均质性流动压降的两相叠加算法。结果表明,在冰粒子浓度从3%至30%的范围内基于分相叠加算法所获得的阻力计算结果与文献实验值吻合良好,与此同时,此算法还能够进一步量化出固相压降所占份额随冰粒子浓度及流速的变化关系。

    2015年01期 v.29 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 302K]
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  • 径向移动床气固流动特性数值模拟

    卢春喜;龙文宇;林泉志;

    应用计算颗粒流体力学(CPFD)方法对矩形与楔形结构径向移动床内气固两相流动规律进行数值模拟。考察了床型结构、料封高度等关键结构参数对径向移动床内气固两相流场分布的影响。通过优化移动床关键结构参数,改善径向移动床中出现的贴壁、空腔问题。结果表明,模拟结果与相应工况下的实验数据吻合较好,模型可以定性描述径向移动床内气固两相流动规律。楔形结构不但能够提高贴壁临界气速,减小贴壁区域厚度,缓解贴壁现象;而且能够有效减小窜气量,明显提高临界空腔气速,避免或者缓解空腔现象。料封高度是影响空腔现象形成的关键性因素之一,适当增加料封高度可以有效消除空腔现象,提高装置操作弹性和操作稳定性。

    2015年01期 v.29 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1065K]
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  • 粗糙表面振动液滴的浸润状态转变特性

    贾志海;雷威;贺吉昌;蔡泰民;

    利用疏水/超疏水表面获得滴状冷凝进而提高冷凝器传热系数是目前冷凝器强化传热的重要方法。然而,由于冷凝形成的液滴呈黏性极强的Wenzel状态,在重力作用下很难脱落,使得冷凝传热性能尤其在低冷凝负荷时并不能得到显著提高。研究表明:对粗糙表面施加垂直振动,可观察到其表面上液滴浸润状态的转变。今利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻技术制备了方柱状和方孔状粗糙表面,对振动作用下Wenzel状态液滴的浸润状态转变特性进行了对比研究。结果表明,在一定的频率和振幅下,微方柱状表面的Wenzel状态液滴可以发生向Cassie状态转变,而方孔状表面的液滴则依然保持Wenzel状态。分析认为,在振动作用下粗糙表面Wenzel液滴能否向Cassie状态转变和其表面微观几何结构密切相关,气液固界面三相接触线的连续性是影响液滴浸润状态转变的重要指标,结合表面物理化学和液滴动力学,建立了物理模型对该现象进行了分析。

    2015年01期 v.29 58-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]
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  • 扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

    朱冬生;石仲璟;钱泰磊;谭祥辉;肖静美;

    为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。

    2015年01期 v.29 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 589K]
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  • 纳米腐植酸对镉离子的吸附热力学及动力学

    程亮;侯翠红;刘国际;张保林;

    研究了采用碱溶酸析法配加高剪切技术制备的纳米腐植酸对重金属镉离子的吸附性能,用原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试仪(BET)等对纳米腐植酸进行表征,绘制了静态平衡吸附等温线及吸附动力学曲线。实验结果表明:吸附剂纳米腐植酸对镉离子的吸附较符合Freundlich模型,在288~308 K温度下,吸附焓变?H=24.22 k J?mol?1,表明吸附是吸热过程,吸附动力学符合HO二级吸附速率方程,反应的表观活化能Ea=25.58 k J?mol?1,表明纳米腐植酸对重金属离子的吸附是化学反应控制,而非扩散所控。吸附剂纳米腐植酸解吸再生循环使用5次后,Cd2+的吸附容量仅减少18.9%,说明该吸附剂具有较好的解吸再生性能。

    2015年01期 v.29 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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  • 高压脉冲电场中乳化油最佳破乳电场参数

    龚海峰;杨智君;彭烨;张贤明;

    合理的电场参数是确保高压脉冲电场实现乳化油液高效破乳脱水的重要前提,目前关于电场参数的理论研究鲜有报道。通过建立乳化油液滴在高压脉冲电场中的振动动力学模型,研究液滴振动幅频特性,得到液滴共振频率及共振振幅。在此基础上,根据乳化油系统物性参数,结合液滴最大稳态拉伸变形条件,利用作图法可计算出乳化油最佳破乳电场频率与电场强度的值。实验结果表明,计算得到的最佳破乳电场参数能够实现乳化液滴高效结聚。因此,利用非线性振动动力学确定的乳化油最佳破乳电场参数是合理可靠的。

    2015年01期 v.29 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 基于双锥流量计差压信号的气液两相流参数测量

    谢代梁;朱跃;徐志鹏;梁晓瑜;刘铁军;

    设计了一种结构简单、加工工艺要求较低的双锥流量计,在此基础上提出了基于单个差压式流量计的气液两相流参数测量方法。提取双锥流量计差压波动信号的无量纲特征值,利用该参数建立气相体积含率的测量模型。通过对双锥流量计差压信号均值的分析表明,Lockhart-Martinelli常数与准气相流量比存在优良的线性关系,根据该线性关系建立了双锥流量计气液两相流流量测量模型。在气水两相流装置上开展了实验研究,结果表明,所建立的分相含率测量模型可在实验范围内对气相体积含率进行有效的测量,测量相对误差在8%以内;对气液两相流总流量和液相流量的测量误差可在5%以内。

    2015年01期 v.29 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 微通道内流动沸腾不稳定性影响因素实验研究

    宗露香;徐进良;刘国华;

    微通道沸腾不稳定性降低设备运行性能及传热特性。设计入口集成种子汽泡发生器的三角形硅基微通道热沉。搭建同步光学可视化测量实验台。研究加热膜长度、质量流量及种子汽泡触发频率对微通道内沸腾不稳定性及传热影响。结果表明:加热膜长度和质量流量作为控制沸腾不稳定性的关键参数,加热膜长度越长或质量流量越低,沸腾起始点和临界热流密度越早发生。单相液体区域,热流密度增大,压降略微降低,温度线性升高。汽液两相区域,热流密度增大,压降迅速增大,温度呈指数式上升。触发种子汽泡作为一种主动式控制技术,沸腾不稳定性得到抑制或消除,换热得到显著增强,是一种值得推广的技术。

    2015年01期 v.29 90-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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反应工程

  • 钙基吸附剂中纳米CaO与CO_2反应动力学模型的改进

    史余耀;兰培强;王燕;吴素芳;

    纳米Ca O基吸附剂的吸附容量经历最初碳化和再生反应循环过程衰减后趋于稳定,研究了经过多次循环预处理后稳定的钙基吸附剂中纳米Ca O与CO2反应动力学。钙基CO2吸附剂预处理条件为碳化反应温度为600℃,再生反应温度为800℃循环42次。采用热重分析仪,在吸附温度550~630℃,CO2分压0.01~0.02 MPa条件下,测定预处理后得到的吸附剂中纳米Ca O与CO2的反应速率。通过优化气-固离子反应吸附模型的参数,拟合实验数据得到改进的反应动力学方程,求得反应活化能为77.7 k J?mol?1,约为新鲜吸附剂第一次吸附反应活化能的2.5倍。方程平均相对误差仅为6.4%。得到的改进动力学方程更真实反映吸附剂在稳定循环使用条件下的纳米Ca O与CO2反应动力学特性。

    2015年01期 v.29 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
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  • 新型羟基磺酸盐亲水单体—2,2-二羟甲基丁酸-3'-磺酸钠-丙酯的合成、表征与应用

    邓广熙;孙东成;

    以2,2-二羟甲基丁酸钠、1,3-丙烷磺内酯为原料,采用磺烷基化反应合成了新型的磺酸盐亲水单体2,2-二羟甲基丁酸-3'-磺酸钠-丙酯(DMBPS-Na)。采用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、EIS-MS和元素分析等对DMBPS-Na进行了表征。DMBPS-Na的熔点为85~90℃,易溶于水、乙醇、N,N-二甲基乙酰胺,微溶于丙酮、乙酸乙酯。以DMBPS-Na为亲水单体,聚四氢呋喃二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和乙二胺为原料,采用丙酮法合成了固含量达50%以上的磺酸型聚氨酯分散体(PUD)。性能测试结果显示,DMBPS-Na用量为8 mmol?(100 g)?1树脂时,PUD的平均粒径为122.3 nm,黏度为475 m Pa·s,ζ电位为?66.39 m V,具有良好的稳定性;透射电镜(TEM)显示PUD胶粒呈二元分布的球状结构;PUD胶膜的拉伸强度为10.66 MPa,断裂伸长率为1160%;PUD胶膜的起始分解温度约为270℃,至490℃时基本分解完全。

    2015年01期 v.29 102-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
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  • K_2CO_3修饰钙基载氧体的煤化学链气化反应特性

    胡修德;贾伟华;刘永卓;杨明明;郭庆杰;

    以膨润土(Bentonite)为载体,采用机械混合-浸渍法制备了Ca SO4-K2CO3/Bentonite(Ca KBen)复合载氧体。在流化床反应器中,以水蒸气作为气化、流化介质,考察复合载氧体Ca KBen与不同煤种的化学链气化反应特性,并对该载氧体的循环特性、作用机理及气化动力学方程进行了研究。结果表明:复合载氧体Ca KBen适用于不同煤种的化学链气化过程。900℃时,与纯煤气化相比,Ca KBen化学链气化的碳转化率提高17.88%,反应时间缩短10 min,复合载氧体Ca KBen表现出良好的反应活性和催化性能。十次循环实验过程中,冷煤气效率稳定在85%以上,表明复合载氧体Ca KBen具有良好的循环特性。XRD、SEM分析表明十次循环实验后,钙基载氧体的晶相结构稳定,主要以CaS O4形式存在,K+主要以K2CO3形式存在,载氧体表面变得疏松多孔,该结构有利于化学链气化反应的进行。活性位扩展模型很好地体现了复合载氧体Ca KBen与煤化学链气化的动力学规律,验证了气化过程中CaS O4与K2CO3具有协同作用。

    2015年01期 v.29 108-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 735K]
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  • 酸化双季铵盐改性膨润土的结构表征及酯化反应活性

    罗忠新;高芒来;叶亚格;刘月宁;路来福;

    首先以六甲基乙二铵二甲硫酸盐(EDAS)、六甲基己二铵二甲硫酸盐(HDAS)及六甲基癸二铵二甲硫酸盐(DDAS)三种不同链长双季铵盐改性膨润土,然后用HCl活化,制备酸化双季铵型有机膨润土。采用N2吸附技术、XRD、IR、TG及SEM等分析手段表征,并以乙酸与正丁醇的酯化反应为探针,初步研究其催化性能和结构关系。结果表明,酸活化及有机改性改变了膨润土的层状硅酸盐结构,比表面积及孔体积均增加,主要是由微孔比例增加引起;双季铵盐成功进入到膨润土层间,并以单层平卧的方式排列。酸活化有机膨润土使乙酸的转化率提高了20%~30%,通过正交实验得到较优的酯化条件为:正丁醇与乙酸的摩尔比2.5,反应温度130℃,反应时间4 h,催化剂用量0.4 g。

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  • 超声辅助离子液体[DHC_3dabco][BF_4]催化四氢苯并[b]吡喃“一锅法”水相反应的合成研究

    王东辉;刘硕;侯海亮;郑丰平;汪汉卿;应安国;李桂芹;

    制备了一种以三乙烯二胺(DABCO)为基础的碱性离子液体[DHC3dabco][BF4],在超声环境下以芳醛、丙二腈和5,5-二甲基-1,3-环己二酮为原料,该离子液体为催化剂,在水相中合成四氢苯并[b]吡喃类衍生物。应用该催化剂反应条件温和、反应时间短、操作简便、收率高。在简单活性亚甲基化合物的基础上探讨了其他活性亚甲基化合物与芳香醛及双甲酮的反应。

    2015年01期 v.29 122-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
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生物化工

  • 重组大肠杆菌HW2利用甘油高产1,2-丙二醇的研究

    何菊;朱红亮;胡洪波;张雪洪;

    对一株能在厌氧条件下高效代谢甘油的大肠杆菌突变株HW2进行基因工程改造,使其能利用甘油合成1,2-丙二醇。首先,敲除HW2中与丙酮醛脱毒途径相关的三个基因ald A、glo A、hch A和乳酸合成基因ldh A,得到菌株HWAGHL,并在甘油培养基I中厌氧培养。结果显示菌株HWAGHL代谢甘油的能力并没有明显减弱,培养120 h后能产0.013 g?L?1的1,2-丙二醇。在HWAGHL中单独过表达mgs A后,经72 h厌氧培养可得0.04 g?L?1的1,2-丙二醇,在HWAGHL中共表达gld A、dha KL(来自弗氏柠檬杆菌)、mgs A和yqh D(HWAGHL/p TH)后,经72 h厌氧培养可得0.48g?L?1的1,2-丙二醇。在菌株HWAGHL/p TH中过表达gld A和fuc O,1,2-丙二醇产量可分别提高18%和16%。最后,菌株HWAGHL/p TH在甘油培养基II中厌氧培养,72 h可得1.58 g?L?1的1,2-丙二醇,得率为0.20 g?g?1甘油。

    2015年01期 v.29 128-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 根癌农杆菌介导透明颤茵血红蛋白基因(vgb)在短密青霉菌中的克隆表达

    董玉国;王丽华;徐瑞;张舰;孙爱友;魏东芝;

    利用根癌农杆菌LBA4404介导,将编码透明颤菌血红蛋白的结构基因(Vitreoscilla Hemoglobin gene,vgb)导入到短密青霉ATCC16024中,用于改善菌体对氧的摄取能力,提高霉酚酸(Myhophenoilc Acid,MPA)的发酵水平,降低生产成本。通过潮霉素抗性筛选、PCR分子鉴定和MPA发酵验证等结果表明,vgb基因在短密青霉中成功获得了表达;vgb基因的表达提高了短密青霉的菌体密度,转化子MPA产量达到2.18 g·L?1,比原始菌株提高了27.5%。

    2015年01期 v.29 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 365K]
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  • 有机溶剂透性化处理谷氨酸脱羧酶工程菌制备γ-氨基丁酸的研究

    赵伟睿;柯丕余;胡升;黄俊;彭春龙;梅乐和;姚善泾;

    为了降低细胞壁和细胞膜的传质阻力对全细胞催化过程的不利影响,采用有机溶剂对表达重组谷氨酸脱羧酶(GAD)的工程菌BL21(DE3)-p ET28a-gad B进行了透性化处理。结果表明,菌体GAD表观催化活力的改善程度与有机溶剂的介电系数和疏水性具有较强相关性,低介电常数(<6),高疏水性(log P>0.68)的有机溶剂可以有效提高工程菌的GAD催化活性,其中最有效的透性化试剂为二甲苯(介电常数为2.4,log P为3.1)。当二甲苯的用量为5μL?mg?1(干重细胞)、处理时间5 min时,菌体表观催化活力达到最优值,为7.94 U?mg?1(干重细胞),是处理前表观催化活力的12.4倍。为了充分利用菌体的催化活力,采用海藻酸钙包埋的方法对二甲苯处理过的菌体进行固定化,结果发现固定化的透性化菌体可以较好地保持催化活力,反复催化10次后发现,第10次的GABA产率为第1次GABA产率的72.04%。研究为系统的选择有机溶剂来有效提高GAD工程菌表观催化活性提供了参考,同时制备的固定化的透性化菌体显示了良好工业应用前景。

    2015年01期 v.29 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
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  • Novozym435催化不对称水解3-(4-氟苯基)-戊二酸二甲酯的动力学研究

    马燕;刘维明;黄和;李霜;胡燚;

    对Novozym 435在以甲基叔丁基醚(MTBE)为助溶剂的水相体系中不对称水解3-(4-氟苯基)-戊二酸二甲酯(3-DFG)的动力学进行了研究。考察了摇床转速、酶浓度、底物浓度、产物浓度等因素对该水解反应的影响。结果表明该水解反应的最佳转速为200 r?min?1,内扩散的影响可忽略。底物3-(4-氟苯基)-戊二酸二甲酯和产物3-(4-氟苯基)-戊二酸单甲酯(3-MFG)对Novozym 435的催化水解活性不存在抑制作用。此外,该反应受副产物甲醇的竞争性抑制,通过非线性回归求得该体系相应的动力学参数值:米氏常数Km值为0.24 mol?L?1,抑制常数Ki值为0.39 mol?L?1,最大反应速度Vmax值为2.39 mmol?L?1?h?1。

    2015年01期 v.29 145-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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  • 生物膜厚度对膜曝气生物膜反应器硝化性能的影响

    王荣昌;肖帆;赵建夫;

    在设定的膜内压力下(2 k Pa)启动并运行膜曝气生物膜反应器(MABR),对生物膜生长过程中的硝化性能及生物膜组成变化进行了分析。实验结果表明,在生物膜厚度增长到(293.3±5.8)μm的过程中,生物膜内的总氧通量先增加后减少,最高可达21.3 g O2?m?2?d?1,证实了生物膜的存在可增强MABR的氧传质能力。在生物膜厚度增长的过程中,氨氮表面去除负荷也是先增加后减少,最高可达4.91 g N?m?2?d?1,表明在MABR硝化过程中存在最佳的生物膜厚度,根据所研究最佳生物膜厚度为(119.0±3.0)μm,此时MABR具有最高的氧通量和氨氮表面去除负荷,硝化性能最好。生物膜内胞外聚合物(EPS)成分分析结果表明,随着生物膜厚度的增加,生物膜内层紧密型EPS的含量增加,导致氧传质阻力增加,这是生物膜内氧通量及氨氮去除负荷随生物膜厚度先增加后下降的内在原因。

    2015年01期 v.29 151-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 329K]
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化学工艺

  • 5-{4-[4-(5-氰基-3-吲哚基)丁基]哌嗪基}苯并呋喃-2-甲酸合成方法的改进

    施健美;黄睿;左虎进;沈永嘉;

    合成5-{4-[4-(5-氰基-3-吲哚基)丁基]哌嗪基}苯并呋喃-2-甲酸需要两个关键中间体,即,5-哌嗪基-苯并呋喃-2-甲酸乙酯盐酸盐和3-(4’-氯丁基)-5-氰基吲哚。前者的合成工艺较为成熟,后者的合成较为困难,目前的方法是将5-氰基吲哚先与4-氯丁酰氯在异丁基二氯化铝的存在下进行Friedel-Crafts酰化反应,生成的酰化物再用二氢双(2-甲氧乙氧基)铝酸钠将羰基还原制得。此方法不仅收率低(两步反应的收率18.98%),而且每步反应的产物都需要用硅胶柱层析纯化后才能进行后续反应。现研究将5-氰基吲哚先与对甲基苯磺酰氯反应制得N-对甲基苯磺酰基-5-氰基吲哚后再与4-氯丁酰氯在无水三氯化铝的催化下进行Friedel-Crafts反应,生成的N-对甲基苯磺酰基-3-(4’-氯丁酰基)-5-氰基吲哚用Na BH4/TFA将其中的羰基还原,得到的N-对甲基苯磺酰基-3-(4’-氯丁基)-5-氰基吲哚可直接与5-哌嗪基-苯并呋喃-2-甲酸乙酯盐酸盐反应,生成的产物再经水解反应得到5-{4-[4-(5-氰基-3-吲哚基)丁基]哌嗪基}苯并呋喃-2-甲酸,五步反应的总收率60.39%。此外,采用该方法只需要对每一步反应产物用重结晶纯化就可以进行后续反应。

    2015年01期 v.29 159-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
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  • 环氧氯丙烷、甲醇和二氧化碳一步直接催化合成碳酸二甲酯的研究

    丁晓墅;董香茉;刘浩;王淑芳;赵新强;王延吉;

    以生物柴油副产物甘油为原料合成碳酸二甲酯新工艺既能减少对石油的依赖,又能充分利用生物质资源。本研究首先对环氧氯丙烷和环氧丙烷分别为原料合成碳酸二甲酯反应体系进行了热力学分析和对比,计算了不同反应温度和压力下的碳酸二甲酯平衡收率。环氧氯丙烷作为原料较环氧丙烷在热力学上具有明显优势,在3.0 MPa、460 K时,其平衡收率分别为90.4%和18.2%。在此基础上,考察了碱金属化合物、负载型碱金属催化剂、季铵盐及其复合催化剂等对环氧氯丙烷与甲醇和二氧化碳直接合成碳酸二甲酯的催化反应性能。实验结果表明,钠金属化合物为催化剂时的碳酸二甲酯收率高于钾金属化合物。负载型催化剂Na2CO3(Na HCO3)/γ-Al2O3的催化活性较均相催化剂明显提高,碳酸二甲酯的收率达到21.0%左右。发现四丁基溴化铵与碳酸氢钠混合物作为催化剂可显著提高碳酸二甲酯收率,达到25.2%。

    2015年01期 v.29 164-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
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  • 2-甲基-4-氨基-6-硝基间苯二酚盐酸盐的合成研究

    吴纯鑫;吴秋萍;赵德明;张建庭;金宁人;

    研究了通过用2-甲基-4,6-二硝基间苯二酚(2-MDNR)选择性还原法制备聚对苯撑甲基苯并二噁唑(MPBO)AB型单体的关键中间体2-甲基-4-氨基-6-硝基间苯二酚盐酸盐(2-MANR.HCl)的合成新技术。以2-甲基间苯二酚(2-MR)为原料、初步探索工艺条件基础上,采用二次回归正交组合设计试验及方差分析,建立了2-MDNR收率y与各影响因素xi的数学模型,得到各影响因素较优取值,同时确定制备2-MANR.HCl的工艺及精制条件。结果表明,采用二次回归正交试验建立回归方程得到的较佳工艺条件和确定的选择还原工艺,可先后分别制得收率为92.15%,高效液相色谱(HPLC)纯度为99.92%的2-MDNR和收率为73.71%,HPLC纯度为98.71%的2-MANR.HCl产品。2-MDNR和2-MANR.HCl结构经IR,NMR,MS定性和表征,其中化合物2-MANR·HCl为一种新化合物。

    2015年01期 v.29 170-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 360K]
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化工系统工程

  • 融合copula EDA的AEA算法及其在参数估计中的应用

    何鹏飞;李绍军;

    着眼于AEA(Alopex-based evolutionary algorithm)算法本身的不足,提高算法寻优性能,今构造出了一种融合了copula分布估计算法(copula EDA)和AEA算法的改进型算法-CAEA。将copula分布估计算法嵌入到AEA中,改进AEA算法中种群的生成方式,保持了种群的多样性。改进后的算法不仅拥有AEA算法启发搜索和确定性搜索的优点,同时还具有copula分布估计算法收敛速度快、包含全局搜索信息的特点。利用CAEA算法对9个标准函数进行测试实验,并与AEA算法、改进的粒子群算法(MSCQPSO)和差分进化算法(ISDEMS)的测试结果进行比较,结果表明CAEA算法无论在精确度还是稳定性方面都具有较大的提高。最后将算法用于发酵动力学模型参数的估计,通过优化得到了较好的结果,充分验证了所提出的算法的可行性和有效性。

    2015年01期 v.29 177-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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材料科学与工程

  • 离子液体接枝型纳米二氧化硅对聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究

    阮文祥;廖俊斌;王国庆;张先伟;王建黎;计建炳;

    采用溶液接枝法合成了离子液体接枝型纳米二氧化硅(IL-Si O2),并利用浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯/离子液体接枝型纳米二氧化硅(PVDF/IL-Si O2)杂化膜,考察了IL-Si O2含量对杂化膜性能的影响。采用流动电位、接触角和水通量等手段分析研究了杂化膜的性能。研究结果表明,PVDF/IL-Si O2杂化膜表面带有正电荷;IL-Si O2的加入显著提高了杂化膜的亲水性、拉伸强度和断裂伸长率;杂化膜纯水通量显著增加的同时,对蛋白质的吸附量和截留率均有一定程度上的提高。

    2015年01期 v.29 185-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
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  • 表面引发AGET ATRP原位聚合法制备Fe_3O_4/PGMA复合纳米粒子

    蒋丽萍;李文霞;黄红云;杨洋;苏保丽;邱建华;

    以多元醇还原法制备亲水性超顺磁四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子,并利用表面引发电子活化再生原子转移自由基聚合(SI-AGET ATRP)法,制备了Fe3O4/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(Fe3O4/PGMA)磁性复合纳米粒子。研究了原位聚合过程中还原剂异辛酸亚锡(Sn(EH)2)用量对PGMA接枝量和复合纳米粒子磁性能的影响。结果表明:Sn(EH)2在0.005~0.03 mmol时,聚合物接枝量随着Sn(EH)2用量的增大而增加;当Sn(EH)2用量大于0.15 mmol时,PGMA接枝量先增大后减少。磁性能研究表明,复合纳米粒子在室温下具有超顺磁特性,其饱和磁化强度从改性前的Ms=73 emu?g?1降低到Ms=1 emu?g?1。

    2015年01期 v.29 195-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 663K]
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  • 葡萄糖酸改性蒙脱石纳米带的制备

    张珂;潘远凤;童张法;韦藤幼;

    采用有机酸改性的方法制备剥离型葡萄糖酸蒙脱石纳米带。考察了原料分散方法、提纯部位、助分散剂类型和剪切速率对蒙脱石纳米带长度的影响,并进行了产品应用探索。结果表明:膨润土矿采用湿法分散,沉降提纯时取中层部分为原料,剥离过程添加丙三醇作为助分散剂并在剪切速率为20.94 s?1时,剥离得到的蒙脱石纳米带长度较长。扫描电镜表明:制得的蒙脱石纳米带,长25~70μm,宽1~2μm,厚度<100 nm。在原料预处理及改性加工过程中进行机械粉碎操作会折断蒙脱石纳米带。剥离过程的作用力有内部反应的推力及外部溶剂的拉力,均匀及合适的推、拉力可避免蒙脱石纳米带的折断。将平均长度为36μm的长蒙脱石纳米带用于改性CMC水溶液和PVA薄膜,结果表明:CMC水溶液的黏度提高了26.7%,PVA薄膜的断裂伸长率提高了28.6%,改性效果明显好于长度为5μm的短蒙脱石纳米带改性效果。

    2015年01期 v.29 201-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
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环境化工

  • 纳米TiO_2/SMF电极等离子体催化降解油漆废气的研究

    施耀;魏博伦;叶志平;陈艳萍;何奕;

    针对油漆生产、加工行业产生的主要有机污染物二甲苯,采用低温等离子体催化技术进行降解实验。实验过程中,使用新型材料烧结金属纤维(sintered metal fiber,SMF)作为介质阻挡放电(dielectric barrier discharges,DBD)反应器的放电电极,并对烧结金属纤维电极进行负载纳米Ti O2处理,研究纳米Ti O2/SMF电极对二甲苯的降解效果。结果表明,纳米Ti O2/SMF电极比未处理的SMF取得了更高的降解效率,二甲苯降的解效率最高可达92.1%;并且载气中的氮气可以极大地提高纳米Ti O2/SMF催化电极的催化活性。实验也详细地考察了电压、负载量、载气和湿度对SMF及Ti O2/SMF电极辅助降解二甲苯的影响。

    2015年01期 v.29 208-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
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  • 过渡金属离子改性Na-13X分子筛对噻吩类硫化物的吸附性能与机理

    周林;彭安忠;居沈贵;

    采用液相离子交换法制备Cu+-13X、Ni2+-13X和Co2+-13X吸附剂,利用XRD、FT-IR和Laser-raman等对其进行表征。在常温常压条件下,以含有噻吩、2-乙基噻吩和苯并噻吩的正己烷溶液为模拟汽油,通过静态吸附实验与动力学吸附实验研究了3种吸附剂对噻吩、2-乙基噻吩和苯并噻吩的吸附性能与机理,并采用Langmuir模型对静态吸附平衡数据进行拟合和Crank单孔扩散模型对动力学吸附数据进行拟合。实验结果表明过渡金属离子改性的分子筛对噻吩类硫化物有较高的吸附含量;改性后分子筛的选择吸附性能取决于吸附质与吸附剂之间的π络合作用和吸附剂的表面酸性,而受硫化物的空间位阻影响作用很小。

    2015年01期 v.29 214-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]
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  • 石灰石-石膏湿法喷淋脱硫模型研究

    祝杰;吴振元;叶世超;郑毅骏;杨云峰;白洁;

    分析了石灰石-石膏湿法脱硫过程,提出了合理假设,建立了喷淋塔内液滴的运动微分方程、液相离子的平衡关系以及气液传质过程的数学模型,考察了不同操作参数对脱硫率的影响。结果表明,脱硫率随吸收液p H值及喷淋密度的增大而增大,随液滴直径、烟气流速、入口SO2浓度及温度的增大而减小,其中液滴直径、吸收液p H值及喷淋密度对脱硫率的影响较显著,温度对脱硫率影响不大;脱硫率的模型计算值与实际值吻合较好,该模型可为石灰石-石膏湿法喷淋脱硫系统优化提供参考。

    2015年01期 v.29 220-225页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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  • 新型聚离子液体的制备及其捕获CO_2性能研究

    徐海涛;廖建华;梁红波;邢跃鹏;

    CO2的捕获和封存是当前关注的重要问题。采用自由基聚合制备了一种新型聚离子液体,聚四亚乙基五胺丙烯酸盐(PTEPAA),并对其捕获CO2性能进行了研究。结果表明,PTEPAA捕获CO2具有捕获容量高、速度快、高度可逆的特点,在低温捕获的CO2可以在高温下有效解吸,捕获/解吸过程可以重复进行,PTEPAA可再生。每个捕获/解吸循环,每克PTEPAA可以分离大约0.24克CO2。PTEPAA作为一种新型固态CO2捕获材料,在烟气及燃气脱碳领域表现出良好的应用潜力。

    2015年01期 v.29 226-231页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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  • 从报废发烟剂中浸取回收六氯乙烷

    汪海涛;刘斐;牟瑛琳;郑卫平;邓轶;李高宝;

    利用溶剂浸取分离法,研究了不同浸取溶剂种类、液固比、反应温度、反应时间、转速等因素对报废发烟剂中六氯乙烷回收率的影响,并对其固液浸取动力学进行了对比研究。发现以丙酮作为浸取溶剂,液固比在20:1~40:1,转速为450 r?min?1,在298 K条件下浸取发烟剂40 min,六氯乙烷的总浸取率(浸取到液相中的物料量与固体中初始物料总量的比率)可达90%以上,该浸取过程属于属固相产物层内扩散步骤控制类型浸取法能够很好地分离六氯乙烷,是一种分离处理报废发烟剂中的各组分的有效方法。

    2015年01期 v.29 232-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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研究简报

  • 乙二醇-1,4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究

    陈卫航;李清亚;蒋元力;王训遒;蒋登高;

    煤制乙二醇过程中产生的副产物1,4-丁二醇对获得高纯度的乙二醇有着重要影响。采用真空精馏方法分离提纯,进行设计计算时,需要乙二醇-1,4-丁二醇汽液平衡数据。为此在6.67 k Pa压力下测定了乙二醇-1,4-丁二醇的汽液相平衡数据,并进行了热力学一致性检验,结果表明实验数据符合热力学一致性。分别用Wilson和NRTL模型对实验数据进行关联,发现两个模型误差都不大,均可满足工程设计的需要。

    2015年01期 v.29 238-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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  • 酰亚胺二羧酸的合成

    高婷;潘鹤林;李盛玉;刘昱祺;王玲珑;曹正国;

    以偏苯三酸酐为原料,分别与对氨基苯甲酸和甘氨酸合成聚酰胺酰亚胺的中间体——N-(4-羧苯基)偏苯酰亚胺和N-(2-羧亚甲基)偏苯酰亚胺,并用1H-NMR及IR对产物结构进行确认,考察了反应时间、溶剂量、带水剂甲苯量和原料配比对合成反应的影响。结果表明,N-(4-羧苯基)偏苯酰亚胺的较优反应条件为:n对氨基苯甲酸:n偏苯三酸酐=1.05,偏酐在溶剂二甲基乙酰胺中的浓度为1.1 mol?L?1,带水剂甲苯与溶剂的体积比为0.5,反应时间5 h;N-(2-羧亚甲基)偏苯酰亚胺的较优反应条件为:n甘氨酸:n偏苯三酸酐=0.95,偏酐在溶剂二甲基甲酰胺中的浓度为2.5 mol?L?1,带水剂甲苯与溶剂的体积比为0.875,反应时间2.5 h。

    2015年01期 v.29 242-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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  • 乳液聚合合成高分子量支化聚苯乙烯

    黄文艳;张俊;张东亮;陈建海;杨扬;杨宏军;薛小强;郭金龙;蒋必彪;

    以α-甲基丙烯酸-3-巯基己酯(MHM)为链转移剂单体,过硫酸钾(PPDS)为引发剂,十二烷基苯磺酸钠(LAS)为乳化剂,通过乳液聚合合成支化聚苯乙烯。采用核磁共振氢谱(1H-NMR)和三检测体积排除色谱(TD-SEC)对支化聚苯乙烯进行了表征分析。结果表明:乳液聚合可以合成较窄分子量分布的高分子量支化聚苯乙烯(Mw.MALLS=2.18×106g?mol?1,PDI=4.42),且表现出很高的支化程度。

    2015年01期 v.29 247-251页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
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  • 二○一四年高校化学工程学报审稿人名单

    <正>~~

    2015年01期 v.29 252页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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  • 《高校化学工程学报》投稿指南

    <正>《高校化学工程学报》欢迎国内外化学工程界科研工作者踊跃投稿。学报接受化学工程所有领域的研究论文,特别欢迎与化学工程学科交叉的研究论文。学报发表的论文以研究性论文为主,对于一些重要领域的综述性论文,采用编辑部约稿的方式。学报反对一稿多投和弄虚作假。投稿网址:gxhx.cbpt.cnki.net《高校化学工程学报》对论文的撰写要求:

    2015年01期 v.29 253页 [查看摘要][在线阅读][下载 37K]
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  • 《高校化学工程学报》简介

    <正>《高校化学工程学报》于1986年创刊,1989年经报请原国家教委和国家科委批复后向国内外公开发行。20多年来,该刊的主办院校已扩大到20所,同时聘请了六位外籍著名学者和六位国内著名院士担任"编委会顾问委员",使该刊"编委会国际化"迈出了可喜的一步。该刊一直受国内外学术界的重视。

    2015年01期 v.29 254页 [查看摘要][在线阅读][下载 276K]
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