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
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综述

  • 气液鼓泡塔流体力学研究进展

    李希;李兆奇;管小平;王丽军;成有为;

    鼓泡塔是化工领域一类重要的气液接触与反应装置,近些年的研究难点集中在计算流体力学(CFD)放大模拟和内构件流体力学两个方面。今从实验技术、流体力学模型、内构件影响三个方面综述了当前鼓泡塔反应器流体力学的研究进展。首先分析了现有的各种流动测试技术的优缺点,随后评述了气液鼓泡塔的多相湍流模型和各种相间作用力本构关系的表述形式,介绍了本课题组近来提出的气泡径向力平衡模型与双尺度能量平衡模型。最后,总结了当前为数不多的有关竖直列管内构件对流动影响的几种不同的实验结果,给出了分析与解释,并对内构件的模型化与模拟工作进行了介绍。

    2015年04期 v.29 765-779页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K]
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传递现象与单元操作

  • 四斜叶桨搅拌下釜内盘管非稳态对流传热过程的模拟和实验研究

    毕纪葛;潘万贵;周俊超;吴可君;徐国华;何潮洪;

    搅拌釜内的强放热反应过程常常需采用内置螺旋盘管来增加换热面积,对带盘管搅拌釜内传热过程的数值模拟与盘管外侧对流传热系数的实验测定有重要的应用价值。今使用流体力学软件FLUENT对四斜叶桨搅拌下釜内盘管非稳态对流传热过程进行模拟,得到了搅拌釜内温度场分布和盘管内外两侧平均对流传热系数。模拟采用标准k-ε湍流模型和强化壁面函数,考虑了釜内液体黏度、导热系数随温度的变化关系。在模拟搅拌釜的非稳态冷却过程中,将搅拌釜内温度的变化过程分成四段,模拟得到四个釜温下的拟稳态温度场和对流传热系数,在此基础上计算得到全冷却过程的平均对流传热系数。为了验证模拟的可靠性,对盘管外侧对流传热系数进行了实验测定。模拟获得的盘管外侧对流传热系数值与实验值相比误差为22.5%,盘管内侧对流传热系数模拟值与经验公式计算值相比误差为2.6%,不同釜温下盘管出口温度模拟值与实验测定值偏差在1.52 K以内,表明所用模拟方法在工程上是可行的。

    2015年04期 v.29 780-788页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]
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  • 表面原位聚合法荷正电纳滤分离层的构建及分离性能的研究

    姚之侃;李莹;朱宝库;朱利平;

    以聚氯乙烯(PVC)中空纤维超滤膜为支撑层,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为荷正电单体,聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)为交联单体,通过表面原位聚合的方法,制备得到了荷正电PVC中空纤维复合纳滤膜。考察了DMC与PEGDA比例对复合纳滤膜渗透和截留性质的影响。结果表明,调控两种单体的比例可以有效地调节膜的渗透分离性能。随着DMC含量的增加,膜表面亲水性与通量增加,对小分子染料结晶紫的截留率下降,对维多利亚蓝B的截留率则始终保持在99%以上,而对氯化钠等无机盐类始终没有截留能力。当DMC与PEGDA比例为9:1时,复合纳滤膜在0.3 MPa下,纯水通量为78.6 L?m-2?h-1,对维多利亚蓝B的截留率高达99.9%,对结晶紫的截留率仅为1.9%,对氯化钠的截留率为零,表明该膜可以用于小分子有机染料的高效分离以及盐溶液中小分子有机染料的脱除。

    2015年04期 v.29 789-794页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 旋梯式螺旋折流板换热器换热性能的实验研究

    文键;杨辉著;薛玉兰;童欣;王斯民;

    目前普遍使用的螺旋平面折流板换热器在相邻两块折流板的直边对接处存在X形的内外两个三角漏流区,严重影响了换热器性能的提高。采用旋梯式折面折流板替代平面折流板后,由于旋梯式折面折流板两侧的折弯面能使相邻两块折流板密切接触,封闭了三角漏流区,改善了壳程流场。实验结果表明,旋梯式螺旋折流板换热器相比于螺旋平面折流板换热器,总传热系数平均增加21.4%,壳侧传热系数平均增加27.3%,而压降增加引起的泵耗功率增量为2~80 W。换热器的热性能因子提高了14.8%~24.2%,平均增加19.5%。此外,旋梯式螺旋折流板换热器具有定位和安装简单方便等优点。本研究结果对于换热器的节能优化具有重要的指导意义。

    2015年04期 v.29 795-801页 [查看摘要][在线阅读][下载 544K]
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  • 有机锆交联羟丙基瓜胶流变动力学

    严芳芳;方波;卢拥军;侯向前;邱晓惠;金浩;蔡建国;彭飞;王进爽;

    以乳酸/丙三醇有机锆为交联剂,羟丙基瓜胶为稠化剂,研究了羟丙基瓜胶凝胶的流变性(黏弹性、触变性)及其交联流变动力学,获得了羟丙基瓜胶交联过程中黏度、黏弹性模量随时间的变化关系,并考察了剪切速率和温度对凝胶形成的影响,建立了交联流变动力学模型。结果表明,交联羟丙基瓜胶凝胶具有明显的黏弹性和触变性;一级交联流变动力学模型可描述羟丙基瓜胶的交联流变动力学过程,模型参数物理意义明确合理。

    2015年04期 v.29 802-808页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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  • 考虑水蒸汽蒸发和冷凝的超声空化特性研究

    沈阳;朱彤;由美雁;糜彬;韩进;谢元华;李现瑾;Kyuichi Yasui;

    超声空化泡在溃灭时能够产生局部高温高压等极端物理化学效应。今在现有超声空化理论的基础上,考虑了水蒸汽的蒸发和冷凝效应,建立了超声空化动力学方程。文中采用数值方法,模拟了超声空化气泡运动状态参量变换规律。结果表明,不考虑水蒸汽的蒸发冷凝时,气泡在溃灭时最高温度和最大压力分别为27944 K和9.9072 GPa;而考虑水蒸汽的蒸发冷凝时,其最高温度和最大压力分别为3303.7 K和2.2342 GPa。因此水蒸汽的蒸发和冷凝对超声空化过程具有不可忽略的影响。

    2015年04期 v.29 809-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 319K]
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  • 双功能基团整体晶胶的层析性能与床层非均匀性研究

    程秀红;潘毛毛;沈绍传;徐林红;贠军贤;姚克俭;

    超大孔晶胶在生物技术领域有广泛的应用前景,研究具有新型功能基团的晶胶介质及其性能具有重要意义。今以N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵为接枝单体,通过接枝修饰,制备得到具有离子交换和疏水双功能基团的聚丙烯酰胺基整体晶胶新介质,并对其基础和层析性能及床层非均匀性进行了研究。将晶胶床柱沿轴向分为四段,分别对其渗透率、孔隙率及在不同流速下的蛋白质吸附层析和轴向分散性能进行了实验研究。结果表明,该晶胶对牛血清蛋白的吸附容量随p H和流速而变化;在2 cm·min-1的流速下,当p H为5.0时最大吸附容量达7.3 mg·m L-1晶胶柱,且吸附容量随流速增大而略有减小。沿床层轴向由顶到底晶胶的基础性能参数和吸附容量呈现差异性,在流速1~6 cm·min-1下其平均蛋白质吸附容量分别为2.41、2.14、2.58和2.57 mg·m L-1晶胶,相同流速下各段吸附容量间的差异达9.33%~16.15%;其渗透率和流速1~10 cm·min-1等板高度等基础性能参数间的相对差异达6.46%和21.05%。

    2015年04期 v.29 816-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K]
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  • 高压高频动态脉冲电场参数对水滴聚并速率的影响

    孙治谦;金有海;王振波;于凯;胡佳宁;

    在室内动态实验研究基础上,全面考察高压高频脉冲电场的场强、频率、占空比对静电聚结器出口水滴粒度分布、中位粒径以及静电聚结器平均功率的影响规律,归纳了水滴聚并速率模型。研究结果表明,在乳状液初始分布一定的情况下,一定范围内增大电场强度、电场频率和脉宽比,有助于提升水滴的静电聚并速率。电场强度超过1.87k V?cm-1后发生电分散,聚并速率降低。连续相的黏度越小,水滴在迁移聚并过程中的阻力越小,聚并速率越大。脱水电流随各电场参数的增加而增大,电流过大时,部分电场能经水链发生泄漏,水滴聚并速率有所降低。所得到的水滴聚并速率表达式反映了高压高频脉冲电场参数对水滴聚并规律的影响,为脉冲静电聚结破乳机理的深入研究奠定基础。

    2015年04期 v.29 823-829页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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反应工程

  • 六氟环氧丙烷的合成及主副反应机理研究

    尹红;王刚;戴思远;袁慎峰;陈志荣;

    以六氟丙烯(HFP)为原料,次氯酸钠饱和水溶液为氧化剂,1,1,2-三氟三氯乙烷(F-113)为溶剂,甲基三辛基氯化铵(TOMAC)为相转移催化剂进行两相法合成六氟环氧丙烷(HFPO)的工艺研究。考察了次氯酸钠水溶液加入方式、反应温度、催化剂用量、次氯酸钠溶液与F-113体积比和反应时间对反应的影响。结果表明:当次氯酸钠水溶液采用缓慢加入法,反应温度为-12℃,催化剂用量为2.5 g,水油相体积比为1,反应时间为2 h时,原料转化率91.3%,六氟环氧丙烷收率84.5%,选择性92.5%。运用量子化学理论在DFT/u B3LYP/6-31+G(d,p)水平计算得到了主反应六氟环氧丙烷生成过程的中间体和过渡态。通过19F-NMR和1H-NMR分析反应水相中生成物,验证了副反应产物Na F、CF3COONa、CF3CF2COONa和CF3CFHCOONa的生成机理。

    2015年04期 v.29 830-836页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • 扩孔对本体型Ni-Mo复合氧化物催化剂加氢脱氧性能的影响

    耿国龙;任亮亮;王炜;任阳阳;侯凯湖;

    采用溶胶凝胶法制备了本体型Ni-Mo复合氧化物加氢脱氧催化剂,并对其进行了XRD、BET、Py-IR、SEM等表征;以含20%(V)小桐子油的正辛烷溶液为原料,在连续固定床反应器上重点考察了扩孔剂的种类及添加量对催化剂性质和加氢脱氧性能的影响。结果表明,添加扩孔剂淀粉未影响催化剂的晶相性质,但显著增加了催化剂的孔径、比表面积、L酸量和改善了催化剂的加氢脱氧活性。

    2015年04期 v.29 837-842页 [查看摘要][在线阅读][下载 572K]
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  • ZIF-78膜的制备及其在油气回收中的应用研究

    李静;徐荣;姜伟华;陈若愚;钟璟;黄维秋;顾学红;

    采用反应晶种合成方法,在Zn O撑体(锌源)上制备ZIF-78膜,用XRD,TGA,SEM对合成的粉末和膜进行表征。将制备完整的ZIF-78/Zn O膜用于油气分离实验,考察了操作压力,进料浓度,操作温度及切割比对ZIF-78膜分离n-C6H14/N2体系性能的影响,实验表明,膜的分离因子随进料浓度的增加而增大,且分别在0.06 MPa、20℃和切割比θ=0.2时达到最大值;膜的渗透系数均随操作压力、进料浓度、操作温度和切割比的增加而增大。实验研究了烷烃(C5~C7)/N2模拟油气体系在不同压力下对膜分离性能的影响,结果表明在操作温度20℃,操作压力0.06 MPa,进料浓度30%(V)的条件下,n-C5H12/N2、n-C6H14/N2和n-C7H16/N2的分离因子分别为2.45、2.27和2.13,渗透性分别为9.20×10-8、6.22×10-8 3.96×10-8 mol?(m2?s?Pa)-1。

    2015年04期 v.29 843-850页 [查看摘要][在线阅读][下载 588K]
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  • 废FCC触媒负载镍催化松节油加氢特性

    郭慧青;王琳琳;陈小鹏;邓永福;周丹;张鹏鹏;

    以废流态化催化裂化(FCC)触媒为载体和硝酸镍为镍源,采用溶液浸渍还原法制备了新型非贵金属催化剂;通过BET、XRD、SEM-EDS、和FI-IR技术对催化剂样品的比表面、物相、形貌、镍负载量和基团结构进行了表征;将制备的新型催化剂用于松节油加氢反应研究,考察了催化剂用量、温度、压力、反应时间、搅拌转速和催化剂Ni含量对反应的影响。结果表明,反应的最优条件为:催化剂用量5%(wt)、温度393 K、压力4 MPa、反应时间2 h、搅拌转速600 r?min-1和催化剂Ni含量15%(wt),废FCC触媒负载镍催化松节油加氢的转化率及顺反比分别为99.4%和16.89:1(W/W),催化剂重复使用13次后活性和选择性未见明显改变;蒎烯在镍基催化剂上加氢生成顺式与反式蒎烷的反应机理是:在垂直于蒎烯分子C=C的sp2杂化碳原子面的π轨道平面上,Ni-蒎烯配合物中间体发生吸氢反应,形成的–CH3与–C(CH3)2–位于同一平面的产物为顺式蒎烷。

    2015年04期 v.29 851-858页 [查看摘要][在线阅读][下载 611K]
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  • Mo掺杂对柴油机氧化催化剂Pt/Ce-Zr的助催化作用

    黄海凤;顾蕾;漆仲华;卢晗锋;

    采用浸渍法制备了一系列Mo改性的Pt/Ce-Zr柴油机氧化催化剂(DOC催化剂),考察其催化氧化柴油机模拟尾气时的活性和抗硫性。结果表明,掺杂适量的Mo以后,催化剂的活性和抗硫性均得到较大提升。随着Mo负载量的增加,催化剂表面氧的还原温度的变化规律呈先减后增的趋势,当Mo的负载量为3%(wt)时,催化剂表面氧的还原温度最小,可降至200℃左右。此外,在考察负载量对催化活性的影响时发现,在220oC时3%(wt)Mo掺杂量的催化剂对CO和C3H6的转化率达到95%以上。

    2015年04期 v.29 859-865页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
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  • 丁二酸插层S_2O_8~(2-)/Mg-Al水滑石的制备及催化环己酮自缩合反应

    任晓乾;孙守飞;梁金花;陈刘龙;王俊格;姜岷;

    开发出了一系列具有较高转化率和选择性的适用于环己酮缩合反应的固体催化剂,采用浸渍法、焙烧复原法制备S-2O28/Su-Mg Al水滑石,利用XRD、FT-IR、BET、SEM对所制催化剂进行了表征。有机酸根插层S2O2-8改性后的镁铝水滑石仍保持原有的层状骨架结构;S2O2-8改性后,水滑石酸性增强,使水滑石成为具有酸碱双功能的催化剂。以环己酮自缩合反应为探针反应,考察了催化剂的催化性能。当(NH4)2S2O8浸渍液浓度为1.0 mol?L-1,催化剂用量为环己酮质量的5.0%(wt),甲苯为带水剂,140℃下反应6 h时,环己酮转化率可达85.7%,二聚物选择性可达89.6%,活性优于Mg-Al水滑石(5.6%)和丁二酸根插层水滑石(53.4%),该催化剂对环己酮自缩合反应显示出较高的催化活性,体现出了明显的酸碱协同催化作用。

    2015年04期 v.29 866-872页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K]
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生物化工

  • Klebsiella PneumoniaeECU-15生物纳米钯催化剂的制备、表征及其合成机理初探

    雷彬;张旭;谭文松;朱明龙;

    利用自行筛选的克雷伯氏杆菌ECU-15(Klebsiella pneumoniae ECU-15)还原钯离子制备了生物纳米钯催化剂,并通过TEM、XRD、EDS对纳米钯的结构进行表征。EDS与TEM结果显示:纳米钯颗粒呈球形负载于菌体表面,平均粒径为15 nm。0.5 mg 5%Pd/Pd(0)对Cr(VI)(384μmol?L-1)还原为Cr(III)的转化率在50 min内达到99.67%。在此基础上,进一步利用FTIR与氨基聚苯乙烯微球模拟实验推测K.pneumoniae ECU-15合成生物纳米钯的可能机理是:微生物细胞表面氢酶在生物纳米钯合成过程中调控Pd(0)晶体的活性位点,而表面氨基基团可能仅作为提供成核位点。该研究结果可以为制备高效稳定的生物纳米钯催化剂提供了初步的理论基础和实践指导价值。

    2015年04期 v.29 873-880页 [查看摘要][在线阅读][下载 1124K]
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  • 大气压介质阻挡放电等离子体强化克雷伯氏菌发酵的研究

    董晓宇;刘婷婷;窦少华;唐乾;袁玉莲;王晓辉;王仁军;焦鑫艳;郭相金;

    大气压空气介质阻挡放电等离子体作为一种新型强化微生物发酵方法,用于克雷伯氏菌发酵生产1,3-丙二醇。采用气相色谱法检测1,3-丙二醇浓度;用紫外-可见分光光度计检测代谢关键酶活性;采用荧光分光光度计检测细胞膜通透性。考察不同等离子体处理时间对克雷伯氏菌接种体在2%、4%和6%甘油浓度种子培养基中揺瓶发酵的影响。结果表明,等离子体处理4 min接种体在6%甘油浓度种子培养基中揺瓶发酵,1,3丙二醇浓度达到最大值17.2 g?L-1,比对照组提高89%(9.1g?L-1)。甘油脱氢酶比活性0.19 U?mg-1,甘油脱水酶比活性10.9 U?mg-1,1,3-丙二醇氧化还原酶比活性0.65 U?mg-1,比对照组(0.04,9.2和0.09 U?mg-1)分别提高4.8倍,18%和7倍。6%甘油浓度间歇发酵,等离子体组1,3-丙二醇浓度和生产强度分别为24.6 g?L-1和1.23 g?(L?h)-1,均比对照组提高56%;转化率0.54 mol?mol-1,与对照组相近(0.53 mol?mol-1)。在间歇发酵过程中,等离子体处理组菌体细胞膜通透性显著高于对照组。4%甘油浓度批式流加发酵,等离子体组1,3-丙二醇浓度46.9 g?L-1,转化率0.50 mol?mol-1,生产强度1.51 g?(L?h)-1,转化率和生产强度分别比对照组提高14%和40%。上述结果表明,大气压介质阻挡放电等离子体可以提高克雷伯氏菌生产1,3-丙二醇能力。

    2015年04期 v.29 881-889页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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材料科学与工程

  • 聚偏氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚偏氯乙烯共聚物基多孔炭的制备及电化学性能

    杨杰;包永忠;

    通过直接碳化由可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合制备的聚偏氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚偏氯乙烯共聚物(PVDC-b-PEG-b-PVDC),制备了微孔-中孔复合多孔炭,并对其电化学性能进行了研究。凝胶渗透色谱仪表征表明通过RAFT聚合制得的PVDC-b-PEG-b-PVDC的分子量较高(MnGPC>7000 g?mol-1)、分子量分布较窄(PDI<1.5)。采用热重分析、扫描电镜、N2等温吸脱附法表征了嵌段共聚物的热分解特性和多孔炭的结构,发现PEG链段可完全热分解而具有形成中孔的模板作用,PVDC链段热分解形成含微孔的炭骨架,最终形成兼有微孔和中孔、最大比表面积达1242m2?g-1、孔容达0.49 cm3?g-1的多孔炭。电化学测试表明制备的多孔炭的电化学特性良好,当电流密度为0.5 A?g-1时,PVDC-b-PEG4k-b-PVDC基多孔炭的比电容达到157 F?g-1,显著优于文献报道的PVDC基多孔炭的比电容。

    2015年04期 v.29 890-896页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
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  • 聚苯乙烯磺酸树脂改性及其催化合成乙酸正丁酯性能研究

    任景涛;翁展;张鹏远;

    用三种聚苯乙烯磺酸树脂在Sn Cl4无水乙醇溶液中进行改性制备酯化催化剂,考察了改性时间、Sn Cl4用量、洗涤方式、产物等因素对催化合成乙酸正丁酯性能的影响。结果表明,用D001-CC树脂在Sn Cl4用量为10.71%(V),改性时间6 h的条件下所制得的改性树脂具有较优的催化效果,120℃下催化乙酸和正丁醇反应70分钟,乙酸的转化率可以达到98.56%。利用FT-IR、XRF、XRD等手段对改性树脂进行了表征。结果表明,Sn Cl4和树脂发生了络合反应形成了新的酸性中心;改性树脂与水发生部分水解,但在连续分水的条件下,可以保持稳定高效的催化效果,能重复使用10次以上。

    2015年04期 v.29 897-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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  • 聚甲基丙烯酸丁酯-苯乙烯/凹凸棒土复合吸油材料的制备及吸油性能研究

    褚效中;周守勇;薛爱莲;吴奎;赵宜江;邢卫红;

    以甲基丙烯酸丁酯(BMA)和苯乙烯(St)为单体,改性凹凸棒土(OATP)为无机添加物,采用悬浮聚合法制备聚甲基丙烯酸丁酯-苯乙烯/凹凸棒土复合吸油材料(P(BMA-St)/OATP)。考察了改性凹土添加量、分散剂聚乙烯醇(PVA)用量、单体配比m(BMA):m(St)、交联剂二乙烯基苯(DVB)用量和引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)用量对复合吸油材料吸油倍率的影响,确定了实验条件范围内吸油倍率的最佳工艺参数。当单体质量比为7:5、OATP添加量、PVA用量、DVB用量与AIBN用量分别为单体总质量的3%、3%、0.5%与1%时,对模拟油甲苯的吸油倍率达到17.8 g?g-1。相同实验条件下,P(BMA-St)/OATP的吸油倍率、保油率与再生性能都优于纯树脂P(BMA-St)。

    2015年04期 v.29 903-912页 [查看摘要][在线阅读][下载 919K]
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  • 碳基质新型离子印迹聚合物的制备及离子识别性能研究

    郭明;王春歌;姚珊珊;马燕飞;李铭慧;金春德;

    溶胶-凝胶法制备二氧化钛/羧基碳纳米管(Ti O2/MWNTs-COOH),接枝壳聚糖并通过乙烯基三甲氧基硅烷化反应制备生物碳基质功能单体-乙烯基碳纳米管双功能基壳聚糖。利用Cu2+为模板离子,通过交联反应制备生物基质新型离子印迹聚合物(Novel ion imprinted polymer on biological carbon matrix,NIIPs-BCM)。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振波谱(CP/MAS 13C-NMR)和扫描电镜(SEM)对中间产物和NIIPs-BCM进行结构表征,表观形貌分析法考察生物降解性能并利用同步热分析仪(DSC-TG)进行热稳定性测试,原子吸收光谱仪(AAS)进行离子印迹聚合物识别性能研究。结果表明,成功制备了对金属Cu2+具有选择性吸附的NIIPs-BCM。NIIPs-BCM具有显著生物降解性,热稳定性分析结果表明NIIPs-BCM具有良好的热稳定性,热失重率为67%。原子吸收法分析NIIPs-BCM的离子识别性能表明,其对Cu2+的特异识别性明显优于非离子印迹聚合物(Non-novel ion imprinted polymer on biological carbon matrix,NNIIPs-BCM),识别理论符合静态等温吸附方程。

    2015年04期 v.29 913-919页 [查看摘要][在线阅读][下载 750K]
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化学工艺

  • 钒离子浓度对全钒液流电池极化分布的影响

    张友;俞俊博;潘建欣;王树博;齐亮;姚克俭;谢晓峰;

    基于物质传递方程、电荷传递方程和电化学动力学方程提出了浓差极化系数的概念,建立了全钒液流电池二维模型,利用有限元法研究了钒电池极化过程,并对电极区域极化的分布进行了定量评估。研究表明:增加钒离子浓度,电极表面和溶液本体浓度趋同,活化极化和浓差极化减小,这种现象在高电流密度下尤为明显;浓度的增加也使得浓差极化系数减小,物质传递的影响减小,浓差极化相对于整个极化影响越来越弱;从进口到出口,浓差极化系数逐渐增加;电极与集流体接触面的浓差极化系数比电极中间区域高得多。

    2015年04期 v.29 920-931页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
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  • 膨润土吸附精制粗生物柴油的工艺过程研究

    吴炼;韦藤幼;唐艳秀;胡雪玲;童张法;

    为了提高碱催化酯交换工艺中粗生物柴油的精制效果,研究提出了膨润土吸附精制粗生物柴油的优化工艺。实验考察了膨润土用量、吸附温度和吸附时间对游离甘油和总甘油脱除效果的影响,测定了膨润土吸附游离甘油、单甘酯及二甘酯过程的动力学,并探讨了吸附精制过程的机理。结果表明,在膨润土用量为粗生物柴油质量的4%、吸附温度为60℃、吸附时间为40 min条件下,精制得到的生物柴油质量达到欧洲标准(EN 14214)要求,收率达到97.6%,效果明显优于传统的水洗精制法;膨润土吸附游离甘油、单甘酯及二甘酯过程动力学均符合拟二级动力学方程,其吸附活化能分别为27.1、28.2和31.8 k J·mol-1,为物理吸附;膨润土的吸附动力是其亲水性,亲水性强及分子小的游离甘油和皂先吸附,而亲水性较弱、分子较大的单甘酯及二甘酯后吸附,吸附剂分两批加入对精制过程有利。

    2015年04期 v.29 932-938页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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  • 以哌啶为模板剂静态合成MCM-22和MCM-36分子筛

    张明;靳可婷;张圆;张涛;唐盛伟;

    以来源易得的哌啶(PI)取代六亚甲基亚胺(HMI)为模板剂,采用静态合成的方法制备MCM-22分子筛,并进一步以十六烷基三甲基氯化铵(CTMACL)、四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为溶胀剂,以正硅酸乙酯(TEOS)为柱撑剂合成MCM-36分子筛,以探索MCM-22和MCM-36的新合成途径。通过XRD、IR、SEM、N2吸附-脱附、NH3-TPD、正丁胺回滴法对MCM-22和MCM-36结构形貌、比表面积、孔径、表面酸量进行表征。结果表明,采用静态法以哌啶为模板剂是合成MCM-22和MCM-36的有效途径,MCM-22结晶度达到98.5%。合成的MCM-22比表面积为382 m2?g-1,孔容为0.25 cm3?g-1,外表面酸量为0.78 mmol?g-1;合成的MCM-36比表面积为468 m2?g-1,孔容为0.39 cm3?g-1,外表面酸量为0.94 mmol?g-1,介孔孔径达2.7 nm。

    2015年04期 v.29 939-947页 [查看摘要][在线阅读][下载 971K]
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  • 丙酮缩甘油的制备

    曹晶晶;刘景亮;范慧;

    将生物柴油生产副产物甘油加工成高附加值的丙酮缩甘油可以提高生物柴油的经济效益。采用干燥剂原位除水法,在无溶剂体系中,丙酮与甘油通过原位除水、酸催化缩合反应制备丙酮缩甘油,通过单因素实验以及正交实验考察了原料配比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对甘油丙酮缩合反应的影响。实验表明GT-450阳离子树脂为合适的催化剂;优选实验条件(催化剂用量2 g?mol-1丙酮、反应温度80℃、反应时间1 h、丙酮与甘油的摩尔比为1:1.4)下,丙酮的转化率达到87.8%。

    2015年04期 v.29 948-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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化工系统工程

  • 合成气完全甲烷化固定床反应器数值模拟

    白晓波;王胜;任富强;王树东;

    以煤制天然气为背景,研究了反应器高径比、进料温度、操作压力、空速、原料气组成对高温甲烷化反应器内部温度和浓度分布的影响。通过建立固定床反应器拟均相二维模型,模拟合成气完全甲烷化过程,采用MATLAB进行数值求解,并与工业侧线试验数据进行对比。结果表明,高径比为2~3时有助于减小热损,可以控制床层热点温度在700℃以下;进料温度升高到400℃,加快了反应速率,导致热点温度过高,接近800℃;操作压力不适宜,直接影响CO的加氢效果;空速由4000提高到16000 h?1时,床层热点显著向反应器出口移动;原料气氢碳比(H2/(3CO+4CO2))增大到2,促进CO转化,而水气比由0.19增加到0.4,可以有效控制床层温升,热点温度在650℃左右。相关研究结果为反应器设计和工艺参数的优化提供了依据。

    2015年04期 v.29 955-962页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
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  • 基于FLUENT软件信息传递模式的离散颗粒流动的并行算法

    任立波;韩吉田;何海澜;

    基于FLUENT软件信息传递模式的MPICH2并行计算平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数(User-Defined Function)文件发展了一种非结构网格下拟三维颗粒的CFD-DEM耦合并行算法,该算法具有随CPU核数增加的较佳扩展性和加速性能。通过构建空隙率标量场、重组基于局部平均并考虑气-固相互作用的气相控制方程,气相控制方程的求解稳定性与收敛性明显改善。FLUENT软件和UDF文件分别实现了气相控制方程的并行求解和DEM并行算法,其中DEM并行算法中相邻子域间的颗粒信息传递由MPICH2平台的信息传递宏完成。将该算法应用于球形颗粒鼓泡床及锥型喷动床的气固两相流数值模拟中,数值模拟结果与有关试验结果吻合良好,表明该算法能较好地处理稠密颗粒气固两相流动。

    2015年04期 v.29 963-970页 [查看摘要][在线阅读][下载 688K]
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环境化工

  • 不同来源木质素磺酸盐对分散染料高温稳定性和沾污性的影响

    邱学青;张志鸣;杨东杰;白孟仙;周明松;

    分别研究来源于酸法制浆的马尾松、竹子、杨木木质素磺酸钠(简称木钠)和碱法制浆的磺化碱木质素用作染料分散剂的高温稳定性和对纤维的沾污性。染料高温稳定性的测定结果表明,分子量对木质素磺酸盐的高温稳定性的影响最大,较大分子量的杨木和马尾松木钠高温稳定性较优;较高的磺酸基含量也有利于高温稳定性。对纤维沾污性的研究结果表明,木质素磺酸盐分子中醌型发色基团的含量对其沾污性的影响最大,马尾松、竹子、杨木木钠和磺化碱木质素的D450值依次增大,其对涤纶纤维的沾污也依次加重;较高的磺酸基含量和分子量有利于减轻对纤维的沾污。

    2015年04期 v.29 971-977页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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  • 介质阻挡放电分解正癸烷

    姚水良;陆海全;吴祖良;

    挥发性有机化合物(V O C s)是引起雾霾天气的主要物质之一。采用常压介质阻挡放电对正癸烷的分解进行了研究,探讨了正癸烷在不同能量密度下转化率、产物生成情况及正癸烷的分解机理。研究结果表明:随着能量密度增加,正癸烷转化率逐步增加,当能量密度为2 2 5 J?L-1时,正癸烷转化率高达8 0%。正癸烷分解总的碳平衡达到了9 0%,C O和C O2的选择性为7 4%,n-癸酮的选择性为1 5%。颗粒物产物的直径分布范围为5 0~2 0 0 n m,浓度范围为1 0 3~1 0 6个?c m-3。

    2015年04期 v.29 978-984页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
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研究简报

  • 石灰石石膏法脱硫浆液结晶特性研究

    刘亚明;潘丹萍;徐齐胜;郭彦鹏;黄荣廷;杨林军;

    针对石灰石石膏法脱硫系统出口排放细颗粒物主要来源于脱硫浆液蒸发夹带,考察了脱硫操作条件、杂质以及脱硫添加剂等对脱硫浆液中脱硫产物结晶特性的影响,并初步确定出口烟气细颗粒物浓度与脱硫浆液晶体粒度的关系。结果表明,脱硫浆液中晶体主要为石膏,温度过高过低均不利于晶体的生长;减小石灰石粒度、提高脱硫浆液p H值、以及在脱硫浆液中添加Fe3+和F-会抑制晶体长大,促进微细晶体的生成,而添加脱硫增效剂TL-02能够有效抑制细小晶核的形成。脱硫浆液中晶体粒径与出口烟气中颗粒物浓度相关,增加浆液中晶体粒度,出口细颗粒物排放浓度降低,细颗粒物总体粒径增加。

    2015年04期 v.29 985-991页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
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  • 血管中血液和血栓两相流动的CFD模拟

    余亚杰;王妍;许松林;

    动脉血栓和深静脉血栓等一直是危害人类健康的常见血管性疾病,血栓的存在会对血管壁的壁面剪切力和压力造成巨大影响,而血液动力学的改变也会影响血栓的运动。今通过CFD软件建立简化的冠状动脉血管模型,比较了非牛顿型血液和牛顿型血液的差别,并数值模拟了血管中血液和血栓的两相流动,研究了不同大小和存在形式的血栓随血液流动的规律以及血栓大小、血栓密度、阻塞率及其不同存在形式对血管壁的影响。结果表明,附壁血栓移动很小,游离血栓移动速度随血速的增大而增大;血栓的存在会造成血管壁的壁面剪切力和压力增大,导致损伤血管壁内膜。

    2015年04期 v.29 992-996页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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  • 循环流化床中菌渣热解气化特性的研究

    杨帅;张兆玲;孟剑峰;董玉平;梁敬翠;盖超;范鹏飞;

    为实现危险废弃物菌渣的资源化处理与利用,在循环流化床中采用热解气化方法,对含水率不同的三种抗生素菌渣(青霉素、土霉素、红霉素菌渣)进行了气化实验,并与麦秸作对比。结果表明,当过量空气系数为1.0~1.1时,三种菌渣均具有良好的气化特性,燃气热值均达5360 k J?m?3以上,其中红霉素菌渣的燃气热值达到5690 k J?m?3。菌渣热解气化产生一定的焦油,当过量空气系数为1.02时,三种菌渣气化燃气中的焦油含量约为1000 mg?m?3以下,且焦油含量随着原料含水率的增加而减少,随过量空气系数增加呈不断下降的趋势。三种菌渣的生物炭含量较低,尤其是青霉素菌渣的生物炭含量均小于30%。结果表明,三种菌渣均具有良好的热解气化特性,为菌渣的清洁处理与利用提供了一条新思路。

    2015年04期 v.29 997-1002页 [查看摘要][在线阅读][下载 339K]
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  • 天然纤维素/PVA复合水凝胶的形成机理及力学性能研究

    任联振;任鹏刚;张晓亮;

    为提高聚乙烯醇(PVA)水凝胶的力学性能,利用Na OH/尿素溶剂,通过物理交联循环冷冻-解冻法,制备了α-纤维素(α-CE)/PVA复合水凝胶。红外光谱,扫描电镜结果表明α-CE与PVA水凝胶基体形成互穿交联网状结构。研究发现α-CE与PVA分子链上的羟基间所形成的氢键使两者牢固结合。力学性能测试表明,复合水凝胶的力学性能得到了大幅度提高,当α-CE含量为4%(wt)时,复合水凝胶的拉伸强度以及在压缩型变量60%下的压缩应力分别由0.09和0.07 MPa提高到0.64和0.52 MPa,比纯PVA水凝胶提高了611%和643%。此外发现,α-CE能明显增强PVA水凝胶的弹性及压缩后的形变回复能力。

    2015年04期 v.29 1003-1009页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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  • 取代三苯胺对三苯胺-芴-苯并噻二唑共聚物光致发光性能的影响

    陈彬彬;米衡;高山;李坚;任强;汪称意;

    采用Suzuki偶合反应合成了取代基团分别为三氟甲基(P1),甲基(P2),叔丁基(P3)的三苯胺-芴-苯并噻二唑类聚合物。并通过核磁共振法,凝胶渗透色谱法,热重分析法,紫外-可见光光谱法,荧光光谱法等研究了三苯胺上不同取代基对共聚物性能的影响,并对这三者的光学性能及电化学性能进行了比较。这些聚合物的分子量在13300~22000,并且均能溶于常见溶剂中如四氢呋喃、甲苯、氯仿等。P1,P2,P3在薄膜状态下荧光发射波长分别为535、539和545 nm。聚合物的光学性质受三苯胺基团上取代基的空间体积及推拉电子能力的大小共同影响,当取代基团的空间位阻及吸电子能力由P3到P2到P1逐渐变大时,聚合物的能带隙宽也逐渐变大,同时使聚合物的紫外-可见光吸收峰及荧光发射峰的波长蓝移。利用这种性质可以对三苯胺-芴-苯并噻二唑聚合物的光致发光性能进行精细调节,从而得到发出纯正绿光的材料。其中的带有三氟甲基(P1)的聚合物表现出相对较纯正的绿色荧光。使得P1成为一种非常有前景的光致发光器件用聚合物。

    2015年04期 v.29 1010-1015页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
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  • 聚环氧琥珀酸衍生物对CaCO_3垢的阻垢性能及缓蚀性能研究

    柳鑫华;王晓禹;赵新强;王文静;佟欣佳;韩利华;丁云飞;

    使用静态阻垢、缓蚀和电导率法研究了聚环氧琥珀酸衍生物(LCY-PESA)对碳酸钙结晶过程及晶型的影响,发现经LCY-PESA处理后,碳酸钙结晶过程初期晶体生长速度缓慢,存在一个稳定期。在60和80℃时,稳定期可达3 h。碳酸钙垢的SEM和IR分析结果表明,经LCY-PESA处理后的水垢中球霰石的含量增加,方解石含量减少。晶体稳定期的存在和球霰石型碳酸钙的增多,主要是因为LCY-PESA使Ca CO3晶格发生扭曲和分散所致,当LCY-PESA的用量为6 mg?L-1时,阻垢率为96.9%。静态失重实验、电化学实验和SEM分析结果表明:当LCY-PESA的用量在120 mg?L-1时,缓蚀率为63.1%;作为一种以抑制阴极为主混合型缓蚀剂,LCY-PESA的缓蚀作用归因于在金属表面形成了保护膜。

    2015年04期 v.29 1016-1024页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
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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

    2015年04期 v.29 1025页 [查看摘要][在线阅读][下载 79K]
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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)的收录期刊,且已被"全数收录"。同时还被美国《化学文摘》核心(CAS);俄罗斯《文摘杂志》(AJ);科技部中国科技

    2015年04期 v.29 1026页 [查看摘要][在线阅读][下载 56K]
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