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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化工热力学与基础数据

  • 肾脏组织冷灌注过程的物性参数研究

    张密;诸凯;梁飞;王雅博;安娜;

    目前许多学者致力于研究低温保存过程中生物组织材料的力学性能。在冷灌注过程中,内部温度的不均匀导致组织产生热应力,对生物组织造成损伤。为了更好地了解这一现象,研究重点定量考察温度与线性热膨胀系数和杨氏模量的关系,并应用一种新的方法测量肾脏组织在降温过程中产生的热应变。这种方法是利用低温显微系统获取不同降温速率下的肾脏组织图像,然后应用Vic-2D软件分析肾脏组织在特定温度和参照温度下所拍图像之间的微小形变,从而获得热应变数值。而杨氏模量是利用静态拉伸法测定不同温度下组织应力及应变,拟合出其杨氏模量数值。实验结果显示在0~20℃内,线性热膨胀系数是随着温度的降低而升高的;而杨氏模量在这个温度范围内保持恒定。

    2015年02期 v.29 253-258页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K]
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  • 常压下环己烯-环氧环己烷-环己酮三元系汽液平衡的测定、预测及关联

    王训遒;庄新亮;

    H2O2氧化环己烯制备环氧环己烷时会产生环己酮等副产物,同时还有未反应完的环己烯。为了获得较纯的环氧环己烷需采用精馏将副产物和环己烯分离出来,精馏提纯需要相关体系的汽液平衡数据,因此采用改进的EC-2汽液平衡釜测定常压(101.33k Pa)下环己烯-环氧环己烷-环己酮三元体系汽液平衡数据。利用二元系汽液平衡数据拟合得到的Wilson方程配偶参数预测该三元体系的汽液平衡数据,并以汽相组成的误差平方和作为目标函数,用Wilson方程关联实验数据,结果表明预测值及关联值与实验值偏差较小,可满足工程上分离设计的需要。

    2015年02期 v.29 259-263页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 35℃时Na_2SO_4-MgSO_4-(NH_4)_2SO_4-H_2O体系相图及其应用

    郭宏飞;郭宝曼;张菁;豆帅勇;曹吉林;

    针对白钠镁矾矿产资源的加工开发,提出以硫酸铵做盐析剂分离白钠镁矾制备镁氮复肥和硫酸钠的设想,采用等温法测定了35℃时Na2SO4-Mg SO4-(NH4)2SO4-H2O四元体系的溶解度,并依据相平衡数据绘制了相图。该相图存在4个共饱点和6个结晶区,6个结晶区分别是Mg SO4·7H2O结晶区,Mg SO4·Na2SO4·4H2O复盐结晶区,Na2SO4结晶区,Na2SO4·(NH4)2SO4·4H2O复盐结晶区,(NH4)2SO4结晶区,以及Mg SO4·(NH4)2SO4·6H2O复盐结晶区,其中Mg SO4·(NH4)2SO4·6H2O的结晶区最大,表明该复盐Mg SO4·(NH4)2SO4·6H2O易于结晶析出。依据相图分析和计算,设计了白钠镁矾矿和(NH4)2SO4为原料制备氮镁复肥和十水硫酸钠的新工艺,新工艺具有生产母液不需蒸发水分,显著节能的优点。

    2015年02期 v.29 264-269页 [查看摘要][在线阅读][下载 368K]
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传递现象与单元操作

  • 列管束内构件对鼓泡塔流动发展的影响

    赵远方;李兆奇;管小平;王丽军;成有为;李希;

    在Φ500 mm×4000 mm的大型冷模实验装置内考察了列管束内构件对鼓泡塔流动发展的影响。以空气-水为工作体系,分别采用电导探针和Pavlov管测量了有、无列管的鼓泡塔内不同轴向高度的气含率和液体流速径向分布。实验表明,在安装密集列管束的鼓泡塔内也存在一个充分发展段。与空塔不同的是,列管束的存在使分布器影响区显著延长,从空塔的约两倍塔径高度增至约四倍塔径高度,在冷模装置中占据塔体积的50%以上。在实验条件下,鼓泡塔高径比或液位高度对分布器影响区大小没有明显影响。

    2015年02期 v.29 270-276页 [查看摘要][在线阅读][下载 419K]
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  • 刮膜式分子蒸馏器液体停留时间分布及壁面结构优化

    姚文瑾;李阳;许松林;

    在刮膜式分子蒸馏器中,可以通过液体的停留时间分布反映物料蒸发分离特性,研究其规律对改进蒸馏器内的流场结构、优化操作参数和装置的设计都具有重要意义。今采用计算流体力学的方法,建立三维CFD模型,研究了进料速率和转子转速对停留时间分布规律的影响,并且与实验值进行对比验证;对蒸馏器壁面进行了优化,包括水平圆环、倾斜圆环和网状圆环三种优化壁面,并且对其分别进行模拟计算和实验验证。模拟结果显示出与实验结果相同的规律。结果表明,在研究范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;随着转子转速的增大,停留时间先增大,达到一定转速后,停留时间反而减小。经过壁面优化以后,在相同的进料速率和转子转速下,水平圆环壁面和网状圆环壁面的停留时间得到延长,倾斜圆环壁面的停留时间适当缩短;壁面湍动程度增大,有利于传质传热,提高了分离效率。

    2015年02期 v.29 277-283页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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  • 三维波纹结构塔板上薄膜流体的流动特性研究

    童仲尧;洪伟荣;郭雅琼;李杰;

    在化工传质过程中,薄膜流体(film flow)经常被用来改善液体与气体间的质量传递。填料板上的波纹结构能引起液体薄膜流动特性的改变,从而提高薄膜流体的传质效率。在本次研究中,作者对三维波纹结构塔板上的液体薄膜进行数值仿真,研究了三维波纹结构对液体薄膜流动特性的影响,并分析流动特性与气液两相间传质的联系。数值仿真中使用了开源计算流体力学软件Open FOAM中基于VOF(volume of fluid)法的多相流求解器计算薄膜流体自由表面位置。将数值仿真中的速度计算结果与文献中基于PIV(particle image velocimetry)法的测量实验结果比较后发现,两者吻合良好。在此基础上,对三维结构波纹上薄膜流体的流场进行分析。结果显示,三维波纹结构除了能在薄膜流体中引起竖直方向上的速度发生变化外,还能造成与流体流动方向垂直的横向扰动,这是二维波纹结构不具有的作用。在三维波纹结构塔板上,流体在波谷处汇聚,在到达下一个波峰时又分散。这种流动特性对不同浓度的流体进行混合非常有利,从而能大幅度提高薄膜流体与气相间的传质效率。

    2015年02期 v.29 284-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 644K]
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  • 正丁醇萃取磷酸的微分散过程与传质系数研究

    白洁;祝杰;叶世超;刘振华;

    采用受力分析的方法建立了微分散液滴直径计算模型,以正丁醇/磷酸/水为实验体系,研究了微分散法萃取磷酸的传质特性,依据传质理论计算出了各实验条件下的传质系数及传质速率。研究结果表明:在微分散条件下,液滴直径随分散相流量的增大而减小;直接影响传质系数的因素主要是进口酸浓度、物性、相比、液滴直径、两相流量;采用准数关联出传质系数关联式为:Sh=9.01×10-8Sc1.612Re0.6876p1.027,计算值与实验值相对误差小于10%,为微分散萃取磷酸技术的深入研究提供了理论基础。

    2015年02期 v.29 292-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
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  • 超空化条件下液体射流时间模式与空间模式稳定性的对比研究

    吕明;宁智;阎凯;付娟;孙春华;

    基于线性理论的液体射流稳定性研究通常有两种方法:时间模式和空间模式;为了研究液体射流时间模式与空间模式稳定性的关系,基于线性稳定性分析方法,给出了超空化条件下液体射流稳定性色散方程以及对应于时间模式和空间模式的色散方程求解过程;在此基础上,对超空化条件下的液体射流时间模式稳定性与空间模式稳定性进行了对比研究,并对时间模式稳定性与空间模式稳定性差异的影响因素进行了分析。研究结果表明,对于一个给定参数下的射流而言,在研究扰动波在射流表面的主控模式、射流的最不稳定频率以及射流的破碎尺度时,空间模式稳定性研究结果与时间模式稳定性研究结果具有一定的等价性;而在研究射流的扰动振幅时,空间模式稳定性研究结果大于时间模式稳定性研究结果;液体射流周围气体的旋转和可压缩性以及射流的超空化都会对空间模式最大扰动增长率与时间模式最大扰动增长率间的差异产生影响。

    2015年02期 v.29 298-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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反应工程

  • Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3催化剂的放大制备及其深度加氢脱硫性能

    黄志钰;李英明;潘延波;李莎莎;杨伯伦;

    按照单位体积搅拌功率恒等的放大准则,采用不同规格的反应釜以溶胶凝胶法(sol-gel)制备Ti O2-Al2O3复合载体;依据还原气体线速度恒等的放大准则,在不同规格管式炉中以程序升温还原法(TPR)制备Ni2P/Ti O2-Al2O3催化剂,并在连续固定床反应器中考察催化剂的加氢脱硫性能,以研究凝胶、TPR这两个催化剂制备关键过程的"放大效应"。结果表明,放大制备的载体物化性质与小试结果相当,放大制备的催化剂在温度603 K、压力2.5 MPa、质量空速2 h?1、氢油体积比500的条件下对含硫量为0.1%(wt)的二苯并噻吩(DBT)/环己烷溶液进行90 h的加氢脱硫反应,转化率达到99.4%,模型油品中硫含量降至6 ppm,其结果也与小试相同,表明上述载体以及催化剂制备工艺可靠、重复性好,有望实现规模化制备。

    2015年02期 v.29 305-311页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
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  • 基于本质安全的硝化反应釜的概念设计

    张本贺;何宇晨;毕纪葛;吴可君;徐国华;

    硝化反应过程广泛应用于国防工业中高性能含能材料的合成,但其具有放热量大,放热速率快,反应易发生失控,硝化产物多易燃易爆的特性,所以硝化反应釜的合理设计非常重要。今将化工过程本质安全设计中的强化、最小化、提高可靠性、限制影响原则应用到硝化反应釜设计中,以降低反应热危险,达到减少危险发生概率,提高反应釜本质安全特性的目标。通过参考常规设计手册并结合硝化反应的特殊性及工程经验,提出了硝化反应釜设计的推荐流程。重点对反应釜中的搅拌系统进行了分析研究,结合流体力学软件FLUENT模拟,通过优化搅拌桨的桨径、组合方式及安装位置来强化釜内流体流动,并对硝化反应釜中常用的四斜叶桨(PBTD45)的径向及轴向影响范围进行了讨论,给出了选择搅拌桨桨径的方法,提出了一些与常规设计经验相比更加细化的设计参数。该研究结果对硝化反应釜的优化设计有较好的参考价值。

    2015年02期 v.29 312-319页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 镧掺杂TiO_2纳米管对α-蒎烯光催化性能及催化机理研究

    成卓韦;周灵俊;於建明;陈建孟;

    采用复合溶胶-凝胶和水热技术制备了金属镧掺杂的二氧化钛纳米管催化剂1.2%-La3+-TNTs,研究了其在波长254 nm紫外光照射下催化转化气态污染物α-蒎烯的特性。X射线衍射、透射电镜、发光光谱和比表面测试分析表明,获得的催化剂具有混合晶型、介孔结构、PL发光信号弱、比表面积大等特征。在相对湿度40%~50%、停留时间60 s时,该催化剂对50 mg?m?3的α-蒎烯转化率达到了92%,且反应介质的相对湿度对其转化有一定的影响。波长185 nm的UV灯可以使其恢复活性,再生3 h后催化性能恢复60%以上。碳平衡和光解产物分析表明,当湿度40%~50%时,产物的水溶性和可生化性较好,大约有55%的α-蒎烯转化为水溶性的碳,吸收液的B/C达到了0.36,产物的生态毒性得到了显著改善。光解产物主要是松莰酮、3-羟基-α-蒎烯等和一些小分子醛酮和羧酸类物质。制备的1.2%-La3+-TNTs可广泛用于气态污染物的治理。

    2015年02期 v.29 320-327页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
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  • 含氨基酸侧链的两性聚合物P(εACRLLY-co-AM)的合成和性能表征

    陈鹏;梁小杰;梁兵;

    利用L-赖氨酸上的ε氨基与丙烯酰氯反应,合成了一种包含完整氨基酸单元的两性单体(εACRLLY),并用1H-NMR、FT-IR、元素分析对该单体进行了表征;将该单体与丙烯酰胺共聚制备了一种具有完整氨基酸侧链的p H敏感的两性聚合物P(εACRLLY-co-AM)。通过研究聚合物溶液表观黏度与p H值、外加盐浓度间的关系,聚合物在溶液中的流体力学直径与溶液p H值间的关系,发现该聚合物表现出显著的p H敏感性,具有明显的两性特征和反聚电解质效应,聚合物的等电点为p H 6.2;聚合物中氨基和羧基在不同p H值下具有不同的电离状态是造成这一性能变化的主要原因。

    2015年02期 v.29 328-334页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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  • 胺化改性磺酸型阳离子交换树脂酸碱协同催化环己酮自缩合反应

    徐斌;刘艳秋;王俊格;任晓乾;马文明;武文良;

    采用乙二胺对磺酸型阳离子交换树脂进行胺化改性,并运用CHNS元素分析及傅里叶变换红外光谱对改性树脂进行了表征。结果表明,胺化改性后树脂含氮量为0.94 mmol?g?1,改性后树脂骨架结构变化不大,胺基成功固载到树脂上,碱性增强,使氢型树脂成为具有酸碱双功能的催化剂。在催化环己酮缩合反应中考察了胺化量、催化剂用量、反应温度、反应时间、带水剂种类及用量等条件对反应的影响。实验结果表明,以甲苯为带水剂效果较好。在5%(wt)胺化量改性树脂,10%(wt)催化剂用量,7 m L甲苯为带水剂,120℃反应3 h的优化条件下,环己酮转化率为62.1%,二聚物选择性98.0%,体现出了酸碱协同催化环己酮缩合反应优异性能。改性树脂重复使用5次后,催化性能仍较稳定。

    2015年02期 v.29 335-340页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]
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  • 甘油中苯并三氮唑的N-烷基化反应研究

    倪宇翔;许松林;刘硕;杨建国;应安国;

    以甘油为溶剂介绍了一种绿色、高效的苯并三氮唑N-烷基化衍生物的合成方法。该方法简便有效,适用于一系列的烷基卤代物,均能得到相应的N-烷基化产物且收率较高。此外,这种方法对环境无害,产品易分离,且能实现甘油的回收利用。

    2015年02期 v.29 341-345页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
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  • 氩气对NTP转化NO/N_2/O_2气氛中NO的影响及发射光谱分析

    李小华;韦星;韩文赫;蔡忆昔;施蕴曦;董淼;江飞;

    为研究氩气(Ar)添加剂对低温等离子体(NTP)转化NO过程的影响,建立了NTP转化NO/N2/O2/Ar气氛中NO的试验平台,考察了激励电压峰-峰值(Vp-p)和Ar浓度对NO转化率、NO2、O3浓度及发射光谱的影响,并结合发射光谱诊断法对NTP转化NO的机理进行了分析。研究结果表明,Vp-p较小时,由于潘宁效应,在NO/N2/O2气氛中加入Ar会增加分子的活化几率;另外添加Ar会引起NTP电子密度的增加,从而促进N、O原子的生成,NO转化率随Ar浓度升高而升高;Vp-p较高时,混合气加入Ar后会抑制O3的生成,O3浓度随Ar浓度升高而降低;NO2浓度的变化趋势与O3浓度变化相似。

    2015年02期 v.29 346-351页 [查看摘要][在线阅读][下载 313K]
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生物化工

  • 微生物燃料电池中Tolumonas Osonensis菌株的产电性能优化

    杨佳;李明;朱思远;骆健美;周明华;王敏;

    以课题组前期筛选得到的菌株Tolumonas osonensis P2-A-1为对象,通过菌体初始浓度、底物种类和浓度、阳极液p H、外电阻等参数的优化以及细胞的通透化处理,提高其在微生物燃料电池中的产电性能。结果表明,菌株T.osonensis P2-A-1接种到TSB液体培养基中,22℃有氧条件下静置培养48 h(OD600=2.714),离心收集的菌体经1mmol?L?1 EDTA处理20 min后,接种到阳极液Ⅱ(PBBM液体培养基中加入终浓度为2.000 g?L?1的乙酸钠(作为底物)和终浓度为5.000 g?L?1的柠檬酸铁,p H 7.2),制备得到细胞浓度为3.394 g?L?1的接种液,注入MFCs反应器,外接1000?电阻,于室温下运行14 d,功率密度达到509 m W?m?2,比优化前提高了162.4%。这是首次对T.osonensisa种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道。其成果对于丰富产电微生物的多样性,挖掘更多具有高电化学活性的微生物纯种、提高其产电性能具有重要的指导意义。

    2015年02期 v.29 352-358页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K]
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  • 酸胁迫下短乳杆菌谷氨酸脱羧酶系统关键基因的表达及酶活性响应

    彭春龙;黄俊;赵伟睿;胡升;梅乐和;姚善泾;

    谷氨酸脱羧酶(GAD)能催化L-谷氨酸(Glu)脱羧生成γ-氨基丁酸(GABA),而GAD和位于细胞膜上的Glu/GABA反向转运蛋白的协同作用则和一些细菌的耐酸机制有关。短乳杆菌GAD系统主要含有两个谷氨酸脱羧酶(Gad A和Gad B)和一个Glu/GABA反向转运蛋白(Gad C)。研究以Lactobacillus brevis CGMCC NO.1306为材料,在不同培养条件下,采用实时定量PCR的方法研究了酸胁迫对gad A、gad B和gad C表达的影响。实验结果表明,gad B和gad C组成操纵子,在菌体生长进入对数后期以后,低p H环境能极大地促进gad CB的表达,菌体的GAD活力主要由Gad B提供且在菌体生长进入稳定期时达到最大值;相对而言,gad A的表达水平几乎不受p H环境和细胞周期的影响。以上结果将为短乳杆菌GABA发酵工艺的优化和研究酸胁迫对该菌株耐酸能力的影响提供理论指导。

    2015年02期 v.29 359-365页 [查看摘要][在线阅读][下载 329K]
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化学工艺

  • 苎麻/苯并噁嗪层压板的制备及其阻燃改性

    闫红强;王华清;程捷;方征平;

    采用聚磷酸铵(APP)和磷氮类阻燃剂(NEWRAY911)对苎麻/苯并噁嗪树脂层压板进行阻燃改性,并通过万能材料试验机、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧实验、热失重仪(TG)和微型燃烧量热仪(MCC)对层压板性能进行分析。实验结果表明:经过APP改性后的层压板LOI有明显的增加,但只有当APP添加量达到7%时层压板的垂直燃烧才能通过V0级,且APP过多的添加也使层压板的力学性能有较大的损伤。采用NEWRAY911阻燃改性苎麻织物不仅可以使层压板的阻燃性能得到改善,同时也减少APP的添加量,使苎麻/苯并噁嗪树脂层压板在阻燃改性的同时保持了良好的力学性能。经APP和NEWRAY911改性后的层压板明显减缓了分解速率、燃烧热释放量及释放速率,提高了热分解的残炭量。

    2015年02期 v.29 366-371页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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  • 界面细乳液聚合制备有机-无机杂化纳米胶囊

    许仙波;尚玥;单国荣;

    将甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯(MPS)引入以小分子烃为模板的苯乙烯细乳液聚合中,制备有机-无机杂化纳米胶囊。MPS由于其水解产物的亲水性及能够水解-缩合反应的特性使得MPS能够同时起界面聚合诱导剂和自由基锚定剂的作用,制备有机-无机杂化纳米胶囊,但囊化率不高。为了强化MPS的诱导和锚定作用,向体系中进一步加入N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、二乙烯基苯(DVB),可以得到囊化率更高的产品。详细讨论了NIPAM、DVB用量对有机-无机杂化纳米胶囊形态的影响。乳化剂用量以及小分子烃模板含量也是影响胶囊形态的重要因素。

    2015年02期 v.29 372-376页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
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  • 多孔碳酸钙微粒的简易制备及其形貌控制

    张腾龙;庞艺川;冯杰;

    以Na2CO3和Ca(NO3)2为反应物,聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为表面活性剂,在室温水溶液中制备了多孔碳酸钙微粒。用FE-SEM对其微观形貌进行观察,发现通过改变PSS用量以及反应物浓度,可以控制微粒的粒径及形貌。在PSS用量为0.5 g?L?1、反应物浓度为0.025 mol?L?1时,合成的Ca CO3为多孔微球,且粒径均一,约为1.2μm。相应的XRD和BET测试显示,多孔Ca CO3微球为球霰石和方解石型的混合晶体。多孔Ca CO3微球表面的纳米孔孔径随反应物浓度增加而减小,比表面积则随之增大。

    2015年02期 v.29 377-381页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]
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  • 反相微乳液制备AgCl/PMMA复合胶乳及其抗菌性能

    陈甜甜;李娜;祝方琦;孙志轩;吴礼光;

    以聚乙二醇辛基苯基醚(OP)为表面活性剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为油相构筑的反相微乳液合成纳米Ag Cl粒子,然后通过微乳液聚合制备Ag Cl/PMMA复合胶乳。利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)研究微乳液中表面活性剂浓度(cop)、水相中盐浓度(csalt)对纳米Ag Cl粒子的形成及形貌影响,结果发现合成的Ag Cl粒子近似球状,粒径在5 nm左右;在反相微乳液中随cop、csalt的增加,形成的纳米Ag Cl粒子数增多、平均粒径有所减小。Ag Cl/PMMA复合胶乳对大肠杆菌表现出明显的抗菌活性。通过反相微乳液及其聚合技术制备包含有纳米Ag Cl的复合胶乳,方法简便、易于放大,所制备的Ag Cl/PMMA复合胶乳作为抗菌剂具有良好的应用前景。

    2015年02期 v.29 382-387页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
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化工系统工程

  • 带多台侧反应器的间歇反应精馏生产氯化苄非稳态模拟与过程设计

    孙玉玉;汤吉海;陈献;崔咪芬;费兆阳;乔旭;

    建立了带多台侧反应器的间歇反应精馏过程,采用Aspen Plus模拟软件构建该过程的非稳态模拟方法。以甲苯氯化生产氯化苄为对象,研究了侧反应器台数、侧线采出率和采出位置、氯气分配、反应精馏时间及再沸器蒸发量等设计参数对间歇反应精馏过程的影响规律。模拟结果表明反应能力和分离达到最佳匹配的最优设计参数为:精馏塔塔板数8块、侧反应器2台、氯气分配7:3、从第3块塔板侧线采出、采出率85%、再沸器蒸发量25 kmol?h?1。在此结构参数和操作条件下完成50 kmol甲苯氯化所需时间为9 h,甲苯的转化率和氯化苄的选择性均可达到98.0%以上。

    2015年02期 v.29 388-394页 [查看摘要][在线阅读][下载 324K]
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  • 基于多向核熵成分分析的微生物发酵间歇过程监测研究

    常鹏;王普;高学金;

    针对微生物发酵间歇过程监测算法只考虑数据信息最大化未考虑数据簇结构信息的不足,提出了基于多向核熵成分分析(Multi-way Kernel Entropy Component Analysis,MKECA)间歇过程监测的新方法。该方法首先引入AT展开策略对三维历史数据进行预处理,然后通过核映射将数据从低维空间映射到高维特征空间,解决数据的非线性特性,并在高维特征空间依据核熵的大小对数据进行降维,使降维后的数据能够最大化地保留原始数据的分布;同时理论证明了所提方法在特定条件下等同于传统方法,也就是说MKECA既能兼顾传统方法的优势,又能弥补传统方法的不足;最后通过青霉素仿真数据进行验证,表明MKECA方法具有更可靠的监控性能,能及时、准确地监测出故障。

    2015年02期 v.29 395-399页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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  • 基于Aspen Plus和NSGA-Ⅱ的隔壁塔多目标优化研究

    李军;王纯正;马占华;孙兰义;

    以年总操作费用(TAC)和再沸器负荷为目标,提出了基于遗传算法NSGA-Ⅱ的优化方法,并将该方法应用于BTX分离隔壁塔的优化设计。首先应用Aspen Plus软件建立了BTX分离工艺的隔壁塔Radfrac两塔模型,并在Matlab平台上,通过MAP接口工具箱实现Matlab对Aspen Plus的操作与控制,同时Matlab调用NSGA-Ⅱ进行优化,完成种群大小为600、遗传代数为28的模拟过程,得到了10组Pareto解。研究表明,对于Pareto解分布,气相分配量βg、液相分配量βL、侧线抽出位置NS和液相分配位置NL基本不变,进料位置NF、预分馏塔板Nj和主塔板数Ni存在一定的线性关系。

    2015年02期 v.29 400-406页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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  • 基于罚因子协进化微分算法优化换热网络

    方大俊;崔国民;许海珠;万义群;彭富裕;

    惩罚函数法优化有约束换热网络时,罚因子的取值过大降低计算效率,过小降低优化精度,设置合适的罚因子值却不容易。基于微分进化算法优化连续变量的启发,采用罚因子协同进化机制,同步优化罚因子与解变量,应用于换热网络优化问题。协进化机制优化主要思想如下:建立两类种群,一类为罚因子种群,一类为换热面积种群。优化过程中,每一组换热面积种群用来评价每一个罚因子个体,逐个优化所有解种群,得到所有罚因子个体的评价值,再根据微分进化的思想,对罚因子执行变异、交叉、选择过程,进化罚因子。两类种群如此反复交替优化,直到满足终止条件。算例证明,协进化机制应用于换热网络优化能进一步提高优化效率与精度,也为混合算法选取合适的罚因子优化换热网络提供了一种新思路。

    2015年02期 v.29 407-412页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
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材料科学与工程

  • 纳米氧化硅增强氟硅橡胶的结构和力学性能

    肖春;包永忠;

    采用熔融复合方法制备纳米氧化硅增强共聚氟硅橡胶,研究了纳米氧化硅结构和添加量、羟基氟硅油结构控制剂用量对纳米氧化硅在氟硅胶中分散、硫化氟硅胶交联程度和力学性能的影响。结果表明,团聚程度少、比表面积大的纳米氧化硅在氟硅胶中分散均匀,在羟基氟硅油的协同作用下,能对氟硅胶起到较好的增强作用;随着纳米氧化硅含量增加,增强氟硅胶的拉伸强度先增大后降低,在纳米氧化硅添加量为40份、与羟基氟硅油的质量比7:1左右时,增强氟硅胶的综合力学性能最佳。

    2015年02期 v.29 413-417页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]
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  • Y~(3+)掺杂对Mn-Zn铁氧体结构和性能的影响及正己烷磁流体的制备

    陈明洁;沈辉;刘海峰;阮瑾;袁伟琴;

    用改进的化学共沉淀法首次合成了稀土钇离子掺杂的Mn0.8Zn0.2YxFe2-xO4(其中x=0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1)铁氧体纳米颗粒,利用X射线粉末衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了温度和Y3+掺杂量对磁性纳米颗粒结构和磁性能的影响。通过加入十二烷基硫酸钠(SDS)控制纳米颗粒的大小,并用油酸作为表面改性剂,制备了稳定的Mn0.8Zn0.2Y0.02Fe1.98O4正己烷磁流体,使用红外光谱(FTIR)、热重(TGA)和透射电镜(TEM)研究了p H值对油酸包裹的影响。研究发现:通过对化学共沉淀法进行改进,在沸腾的情况下制备出了目前饱和磁化强度最高的Mn0.8Zn0.2Fe2O4纳米磁性颗粒(Ms=63.8 A?m2?kg?1),适当掺杂Y3+不会破坏铁氧体的尖晶石结构并且随着掺杂量的增加,饱和磁化强度Ms先增加后减小,当x=0.02时Ms最大;在p H=5的乙醇-水体系中进行改性,油酸的包裹量最大,制备出的Mn0.8Zn0.2Y0.02Fe1.98O4正己烷磁流体长期放置不会分层。

    2015年02期 v.29 418-424页 [查看摘要][在线阅读][下载 555K]
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  • 细化颗粒固相法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2及其结构和电化学性能研究

    夏书标;张英杰;董鹏;张雁南;

    利用超细旋转盘式砂磨机细化颗粒固相烧结法,合成锂离子电池正极材料Li Ni0.80Co0.15Al0.05O2。原料经过砂磨后,混合均匀,粒径达到纳米级。根据塔曼定理,混合均匀的微小粒径可以在相同的烧结温度下,提高烧结的强度。SEM、XRD分别表征NCA材料的颗粒形貌和晶形结构。结果显示,通过细化颗粒烧结后的样品具有良好的形貌和层状结构。CV法测试样品的氧化还原性能,电池测试系统测试样品的电化学性能。测试结果显示,经过细化颗粒,在720℃合成的NCA材料具有良好的层状结构,018/110峰分裂明显。样品的电化学性能优良,0.2C下,首次放电容量达到182 m Ah?g?1,30次循环后容量保持率99.9%。1C下,首次放电容量153 m Ah?g?1,100次循环后容量保持率92.6%。

    2015年02期 v.29 425-431页 [查看摘要][在线阅读][下载 654K]
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  • 二次生长法制备微纤复合纯硅分子筛膜

    刘剑;鄢瑛;张会平;

    以正硅酸乙酯为硅源,采用二次生长法制备了不锈钢微纤复合纯硅分子筛膜,考察了载体预处理方式、晶化温度和晶化时间对分子筛膜性能的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和ASAP-2020自动吸附仪对其形态和微观结构进行分析表征。结果表明,采用阳极氧化法预处理载体所制备的纯硅分子筛膜较采用高温煅烧法预处理的膜表观形态更为连续规整。随着晶化温度从100℃升高到160℃或晶化时间从12 h延长到96 h,分子筛膜表面更加致密,晶体颗粒尺寸增加。不锈钢微纤复合纯硅分子筛膜的比表面积、总孔容和微孔孔容分别为93.24 m2?g?1、0.0654cm3?g?1和0.0382 cm3?g?1,微孔孔容占总孔容的58%,相应的纯硅分子筛膜负载量为23.3%(wt)。

    2015年02期 v.29 432-437页 [查看摘要][在线阅读][下载 917K]
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环境化工

  • 超重力反应器中甘氨酸钠吸收混合气体中CO_2的实验研究

    赵晨希;邹海魁;初广文;向阳;

    CO2减排已经成为国际关注的热点问题。近年来,化学吸收法以其效率高、适应范围广、技术成熟等优点,逐渐占据主导地位。采用甘氨酸钠溶液为吸收剂,在超重力反应器中进行了CO2吸收实验,考察了转速、吸收液温度、吸收液浓度、气液比等对CO2吸收率的影响。结果表明:CO2的吸收率随着转速的增加而上升,当转速达到1000 r?min?1后,吸收率基本趋于稳定;CO2的吸收率随着吸收液温度的升高而升高,在90℃时可以达到83%以上;在实验范围内,CO2的吸收率随吸收液浓度的增加略有增加,随气液比的增加而逐渐降低并趋于稳定。

    2015年02期 v.29 438-442页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 沼气中羰基硫的深度脱除

    龚娟;焦以飞;苏庆泉;米万良;

    沼气深度脱硫对于以沼气为制氢原料的分布式燃料电池电站十分重要。采用浸渍法制备了Zn O/γ-Al2O3、Cu O/γ-Al2O3及Cu/γ-Al2O3,实验研究了上述金属氧化物脱硫剂以及商业Fe2O3脱硫剂对沼气中羰基硫(COS)的深度脱除性能。结果表明,Cu基脱硫剂对COS的脱除性能优于Zn O/γ-Al2O3和Fe2O3,其可在250~400℃的温度下将COS脱除到10 ppb以下,能够满足分布式PEMFC电站对脱硫的要求,并达到在其沼气重整器的原料气体预热段完成深度脱硫的目标。Cu O/γ-Al2O3的硫容在250℃达到了最大的0.185 mmol?g?1。对Cu O/γ-Al2O3的脱硫机理进行了分析。固相产物中Cu S的存在说明了COS在Cu O/γ-Al2O3上的吸附为化学吸附,而Cu2O和Cu的存在则说明了沼气中的CH4与CO2在250℃以上的温度下发生了重整反应,Cu2O和Cu为该反应生成的H2和CO的还原产物。气相产物中检测到的H2S,可能是由COS的加氢反应生成的。还考察了沼气中水分对COS深度脱除的影响。Cu基脱硫剂的性能会受到水分的不利影响,但随着温度的升高,该影响呈减小的趋势。

    2015年02期 v.29 443-451页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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  • 中空纤维膜结构对脱除烟气中CO_2影响的数值研究

    闫云飞;张智恩;晏水平;鞠顺祥;张力;张继广;

    相对于传统的脱碳方法,中空纤维膜脱除烟气中CO2是一种清洁、高效的技术方法。运用有限单元法建立了一个疏水性中空纤维膜脱除烟气中CO2的二维模型,考察了膜丝直径、壁厚、孔隙率、曲折因子、纤维膜根数、膜柱内径和长度等方面对CO2脱除率的影响,模型结果与实验值相符。结果表明四种吸收剂的脱除率从大到小依次为EDA>MEA>DEA>AMP。当液速为0.1 m·s–1、气速0.211 m·s–1、操作压力为0.1 MPa时,减小曲折因子、膜丝壁厚和膜柱内径,增大孔隙率、膜丝内径与膜柱长度都有利于膜吸收CO2。

    2015年02期 v.29 452-457页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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  • 氮和磷对生物滴滤塔净化煤矿乏风瓦斯的影响

    朱红威;陶秀祥;冷云伟;邵菊芳;

    研究了氮源类型和浓度以及磷元素浓度对生物滴滤塔净化极低浓度CH4的影响。利用空气和高纯CH4混合气模拟煤矿乏风瓦斯,生物滴滤塔填料为陶瓷鲍尔环,以实验室分离筛选到的甲烷氧化菌进行接种挂膜。结果表明,进气流量为2 L?min?1,喷淋液流量为0.1 L?min?1,进气CH4浓度在0.1%~1.1%,以Na NO3为氮源时,生物滴滤塔净化CH4的效果最好,优于(NH4)2SO4和NH4NO3为氮源时的表现。喷淋液中Na NO3浓度为70 mmol?L?1,进气CH4浓度为0.1%~1.1%时,生物滴滤塔的CH4去除负荷为10.67~39.72 g?m?3?h?1,去除负荷随CH4浓度增加而增加;CH4净化率为97.92%~39.70%,净化率随CH4浓度增加而下降。在最佳氮源条件下,进气CH4浓度为0.9%,P元素浓度为100 mmol?L?1时,滴滤塔CH4去除负荷最大为49.69 g?m?3?h?1,CH4净化率60.90%。

    2015年02期 v.29 458-464页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • Fe~(2+)-Al~(3+)紫外催化臭氧法降解腈纶废水研究

    于忠臣;张雪娇;王松;马冬;钟柳波;孙聪;

    采用Fe2+-Al3+紫外催化臭氧工艺处理生化后腈纶废水,实现废水中有机组分的有效化和矿化作用,使其达标排放。分析了金属离子和紫外光催化臭氧顺序及协同作用,考察了氨氮及有机物的COD去除率,最后通过p H转化特征和傅里叶红外光谱分析处理前后有机物的形态演化。结果表明,水力停留时间2.0 h时,Fe2+-Al3+和紫外光协同催化臭氧的氧化作用最好,COD去除率达77.4%;氨氮减少缓慢,去除率为8.87%;有机物的去除效率为60%时,BOD/COD提高到0.277,产生大量微生物可接受的小分子有机物。生化后的腈纶废水经工艺氧化后有机物转化为有机酸,溶液p H值降低。经红外光谱分析,影响生物降解性的惰性基团减弱或消失。

    2015年02期 v.29 465-470页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K]
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研究简报

  • 甘氨酸在丙酮-水混合溶剂中溶解度的测定与关联

    杨久利;沙作良;杨立斌;王彦飞;朱亮;

    采用平衡法测定了278.15~313.15 K甘氨酸在纯水及丙酮-水混合溶剂中的溶解度;采用Apelbla t经验方程和(CNIBS)/Redlich-Kister方程分别对甘氨酸在纯水和丙酮-水体系中的溶解度数据进行了关联,并对(CNIBS)/Redlich-Kister方程进行了温度影响分析。结果表明,甘氨酸在纯水中的溶解度随着温度的升高而增大;甘氨酸在丙酮-水混合溶剂中的溶解度随着丙酮与水的质量比的增加而变小;当丙酮与水的质量比达到实验中最大值即4时,甘氨酸的溶解度接近于0;在相同丙酮与水的质量比下,甘氨酸的溶解度随着温度升高而有所增大。甘氨酸在纯水及丙酮-水混合溶剂中的溶解度模型关联的标准方差均能达到1×10-4,精度满足工程需要。实验数据及相应模型为甘氨酸结晶过程分析和设计提供了重要依据。

    2015年02期 v.29 471-475页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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  • NaSal/NaCl诱导阳离子蠕虫状胶束的形成及流变性研究

    穆瑞花;吴文辉;

    以阳离子三联表面活性剂双(2-羟基-二亚甲基醚)-α,ω,γ-三(十六烷基二甲基氯化铵)(TrimerC16)为主剂,水杨酸钠(Na Sal)为有机反离子,氯化钠(Na Cl)为无机反离子,制备了阳离子蠕虫状胶束体系。利用电导率-表观黏度法研究了TrimerC16的相行为,考察了不同有机反离子Na Sal、苯甲酸钠(Na BENZ)及甲酸钠(Na FM)对TrimerC16克拉夫特温度(Tk)的影响,通过动态流变手段研究了TrimerC16/Na Sal/Na Cl的流变行为,并采用表观黏度法考察了温度(T)及剪切时间(ts)对该体系表观黏度(ηa)的影响。结果表明:TrimerC16的临界囊泡浓度(CVC)为0.015 mmol?L?1,临界胶束浓度为0.042mmol?L?1;三种有机反离子对TrimerC16的Tk影响大小顺序为:Na Sal>Na BENZ>Na FM;剪切速率(r′)为100 s?1时,TrimerC16/Na Sal/Na Cl体系的黏度仍高达70 m Pa·s;T=100℃时,转速为50 r?min?1下,TrimerC16/Na Sal/Na Cl体系的ηa为61.8 m Pa?s,而同一测试条件下,相同摩尔浓度的单链表面活性剂胶束体系的ηa已接近水的黏度。TrimerC16/Na Sal/Na Cl蠕虫状胶束体系耐较高温、耐剪切且破胶彻底。

    2015年02期 v.29 476-481页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
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  • 注热水盐度对水合物开采影响的实验研究

    李淑霞;李杰;曹文;

    天然气水合物是目前备受关注的新型洁净优质能源,注热盐水是一种有效的开采方式。采用自制的一维天然气水合物(NGH)开采模拟实验装置,首先在填砂模型中生成初始条件相同的天然气水合物藏,之后注入盐度为2%、10%、20%的热水进行开采实验。结果表明:当注热水盐度较大(达到10%后)时,水合物快速分解,与自由气同时产出,产气速率峰值较大;而当注热水盐度较小(2%)时,自由气首先产出,然后水合物分解气体产出。注热水盐度越大,水合物分解速度越快,热前缘移动速率越大,水合物大量分解阶段的能量效率越高。因此,注热水盐度的增加可以加快天然气水合物的开采速率,增大注热开采的经济可行性。

    2015年02期 v.29 482-486页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
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  • 酸性黄17在焙烧态Zn/Al水滑石上的吸附研究

    刘凤仙;夏盛杰;薛继龙;倪哲明;

    研究了摩尔比为3:1的焙烧态水滑石(Zn/Al-LDO)对酸性黄17(AY17)的吸附。考察了AY17不同起始浓度C0、温度及p H值等因素对Zn/Al-LDO吸附AY17的影响,并探讨了吸附过程的动力学和热力学规律。实验结果表明:Zn/Al-LDO对AY17具有良好的去除效果,在25℃、p H=7条件下,0.5 g?L?1的Zn/Al-LDO对C0=50~200 mg?L?1的AY17去除率超过98%。动力学和热力学研究表明:Zn/Al-LDO对AY17的吸附过程均符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,且是一个自发、放热的过程。由D–R等温吸附方程计算的吸附自由能E为0.1474~1.6667 k J?mol?1,表明吸附过程为物理吸附。同时,该吸附过程符合准二级反应动力学模型。通过XRD、FT-IR及颗粒内扩散模型的实验数据进一步分析吸附机理,推断膜扩散和颗粒内扩散对Zn/Al-LDO吸附AY17起决定性作用。

    2015年02期 v.29 487-494页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
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  • 透性化干酪乳杆菌细胞转化苯丙酮酸合成苯乳酸

    朱银龙;贠军贤;沈绍传;姚克俭;

    苯乳酸是由乳酸菌属等微生物代谢合成的一种新型食品防腐剂。今利用透性化干酪乳杆菌(Lactobacillus casei B3)细胞转化苯丙酮酸,合成得到了苯乳酸,并通过单因素实验和正交实验,确定了适宜的转化条件,即:干酪乳杆菌在?20℃冷冻6 h后用于转化,苯丙酮酸浓度为8 g?L?1,葡萄糖浓度为14 g?L?1,菌浓度为100 g?L?1,p H值为8.0,温度为35℃,转速为75 r?min?1,转化时间为4 h;优化条件下苯乳酸的收率达65.5%,转化液中苯乳酸浓度达到了5.3 g?L?1。

    2015年02期 v.29 495-500页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • MnO_2-Fe_2O_3-CuO-Co_2O_3红外辐射节能涂料制备与性能研究

    赵立英;刘平安;曾凡聪;

    以Fe2O3、Mn O2、Cu O、Co2O3等过渡金属氧化物经高温固相反应制备了尖晶石结构的红外辐射粉料,然后按等质量比加入硅酸盐粘接剂制备了红外辐射节能涂料,用XRD、红外辐射测量仪和热膨胀仪等对红外辐射陶瓷粉料的微观结构和性能进行了表征,采用热震法和烧水对比试验对红外辐射涂料的耐热震稳定性和节能效果进行了研究。结果表明,经1080~1150℃高温焙烧制备的尖晶石结构的红外辐射粉料在8~14μm波段的辐射率均在0.89以上,涂层具有良好的附着力和耐热震稳定性。烧水模拟试验表明,涂覆红外辐射节能涂料后不锈钢容器的吸热和热交换能力明显增加,能耗可降低28%左右。

    2015年02期 v.29 501-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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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

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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。该刊一直受到国内外学术界的重视。目前是国际权威检索机构美国《工程索引》核心(Ei Compendex)的收录

    2015年02期 v.29 506页 [查看摘要][在线阅读][下载 39K]
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