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

  • 煤焦油族组分中含硫化合物的形态分析

    杨勇;冷志光;闫宇强;曹发海;

    基于煤焦油组成的复杂性以及含硫化合物的同分异构体数量较多,今提出了一套含硫化合物形态分析方法。采用溶剂萃取法与柱层析法相结合对某煤气厂煤焦油进行了族组分分离,并利用气质联用仪(GC-MS)分析了芳香分与极性物的组成,同时采用GC-AED与GC-MS联合定性方法对芳香分和极性物中的含硫化合物进行了形态分析,采用XPS对甲苯不溶物中的硫化物进行了定性分析。结果表明,在芳香分组分中,GC-MS共检测到102种化合物,GC-AED共检测并定性了40种含硫化合物;在极性物组分中,GC-MS共检测到69种化合物,GC-AED定性了30种含硫化合物,甲苯不溶物中的含硫化合物主要为噻吩类、R-O-S-S-R等硫氧化物以及砜类。该方法可用于分析其它煤基液体产品的组成以及含硫化合物形态分布。

    2015年05期 v.29 1025-1031页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
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  • 甲缩醛-甲醇二元系汽液平衡数据的测定与关联

    周彩荣;张丽;梁欢欢;李白杨;

    用改进的Rose平衡釜测定恒压下(99.9 k Pa)甲缩醛-甲醇二元系的汽液平衡数据。用Herrington检验法对实测数据进行了热力学一致性检验。对Wilson和NRTL活度系数模型进行了关联,回归得到模型参数与温度之间的关系。与实验数据相比较,用Wilson模型预测的汽相组成其相对平均偏差为7.99%,温度平均偏差为0.12 K;NRTL模型的偏差分别为7.66%和0.22 K。结果表明用两种模型参数预测二元系的泡点与实验值能很好地吻合。

    2015年05期 v.29 1032-1037页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • [Bim]Ac离子液体+醇二元混合体系的体积和黏度性质研究

    许映杰;俞超红;鲁越青;

    合成了1-丁基咪唑醋酸盐([Bim]Ac)离子液体,通过1H-NMR、13C-NMR和IR对其结构进行了表征。在303.15K和常压下,采用U形振荡管密度计测定了[Bim]Ac+甲醇、乙醇和正丙醇二元体系的密度,用乌氏黏度计测定了体系的黏度。由密度数据计算得到了体系的超额摩尔体积(VE)、表观摩尔体积(iVφ)、偏摩尔体积(m,iV)和超额偏摩尔体积(Em,iV),由黏度数据获得了体系的混合黏度变化(?η),并采用Redlich-Kister方程分别关联了VE、?η与组成的关系。结果表明:上述体系的VE在全浓度范围内均为负值,且在[Bim]Ac摩尔分数x1=0.3~0.4处出现极小值;Δη在全浓度范围也均为负值,在x1=0.4~0.5处出现极小值;[Bim]Ac+醇体系VE或?η的极值大小为:[Bim]Ac+甲醇<[Bim]Ac+乙醇<[Bim]Ac+正丙醇,表明[Bim]Ac与醇之间的相互作用随着醇极性的增加而增大。Redlich-Kister方程能较好地关联上述体系VE、?η与组成的关系。

    2015年05期 v.29 1038-1044页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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传递现象与单元操作

  • 动态膜分离油水乳化液操作条件优化和影响因素分析

    王文娟;赵昊瀚;潘艳秋;

    用陶瓷膜基二氧化锆动态膜分离水包油型乳化液,利用正交实验方法优化分离操作条件,并考察压力、乳化液温度、乳化液p H值和溶液中盐离子种类四大因素分别对过程的影响。正交实验结果表明,油水分离最优条件为:乳化液浓度0.5 g·L-1、乳化液p H值为5、温度50℃、流量100 L·h-1、压力0.14 MPa。单因素实验结果表明,随压力增大,油水分离稳定渗透通量增大,但是当压力大于0.14 MPa后,通量几乎无变化;随油水乳化液温度和p H值的升高,稳定渗透通量先增大后减小;考察乳化液中加入盐离子的结果发现,阳离子盐的渗透通量大于阴离子盐的通量,并且阳离子电荷越多或阴离子电荷越少,通量越大。运用浓差极化、双电层和乳化液破乳等理论可以对以上实验现象做出合理解释。

    2015年05期 v.29 1045-1052页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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  • 新型波纹扁管气-气换热器壳程传热实验研究与数值模拟

    曾国浩;凌子夜;高学农;张正国;曾文良;

    针对气-气换热的特点,开发出了一种新型的波纹扁管换热器。构建了热空气与冷空气换热的实验系统,热空气在管程流动,冷空气在壳程流动,实验研究了波纹扁管气-气换热器的传热性能,并采用Fluent 6.3软件对壳程空气的传热与压降进行了数值模拟。结果表明,当管程空气流速为20 m?s-1,壳程空气流速在15~25 m?s-1,换热器的总传热系数为81~88 W?m-2?K-1。壳程传热系数和壳程压降的数值模拟结果与实验值吻合良好。波纹扁管换热器具有高效紧凑的优点,适用于气-气换热领域。

    2015年05期 v.29 1053-1058页 [查看摘要][在线阅读][下载 565K]
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  • 运用Rosin-Rammler函数研究喷淋塔内液滴粒径分布规律

    祝杰;刘振华;杨云峰;叶世超;白洁;

    以水和空气为实验介质,通过拍照法获得喷淋塔内液滴粒径分布,运用Rosin-Rammler(R-R)分布函数对累积粒径分布进行拟合,分析了操作条件对均匀度指数及特征尺寸的影响,并专门就均匀度指数对粒径分布和比表面积的影响进行了计算分析。结果表明,喷淋塔内液滴粒径累积分布与R-R分布函数规律十分吻合;液滴群均匀度指数随喷淋量增大而减小,随空塔气速的增大而提高;增大空塔气速或提高喷淋量均可使液滴特征尺寸减小;通过量纲1化拟合得到R-R分布函数的均匀度指数m及特征尺寸?d的经验计算式,其计算结果与实际值十分吻合;随着均匀度指数的增加,塔内比表面积增大,实现大尺度液滴的破碎可显著提高传质面积。

    2015年05期 v.29 1059-1064页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]
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  • 基于非均质性流动过程量化冰浆流动管道压降

    王继红;王树刚;张腾飞;李维仲;

    以水平管道内冰浆非均质性等温流动过程为研究对象,结合欧拉-欧拉模型,引入颗粒浓度扩散方程和非均质流动曲面方程,建立适用工程设计阶段冰浆非均质性流动管道压降"准二维"模型。结果表明,"准二维"模型含有冰浆流动时液相载流体相、固相冰粒子相和固液两相间的相互作用各分项,能够分项量化出各流体相的阻力份额。当流速较低时,液体相和冰粒子相所占的压降份额将随流速与冰粒子浓度变化呈现出反向变化趋势;随着流速升高,各流体相所占的压降份额仅对冰粒子的浓度变化具有显著的响应。通过比较不同工况下冰浆流动的管道压降,"准二维"模型的预测值与实验值间的相对误差基本可控制在±10%内。同时,"准二维"模型体现出明显的效率优势。

    2015年05期 v.29 1065-1072页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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  • 喷射器几何结构对压缩/喷射制冷循环性能的影响研究

    耿利红;马新灵;魏新利;王中华;

    以R134a为工质,采用包含混合室内摩擦损失的等面积混合模型,研究了两相喷射器几何结构和工况参数对压缩/喷射制冷循环性能系数(COP)、单位容积制冷量(qv)、压缩比和排气温度的影响,并与传统压缩制冷循环的性能进行对比。结果表明:喷射器存在一个最优面积比使压缩/喷射制冷循环COP和单位容积制冷量qv最大,且最优面积比值随工质的不同和工况参数的变化而变化;在相同工况参数下,以R134a为工质的喷射器最优面积比大于以R1234yf为工质的喷射器最优面积比;在相同工质和工况参数下,等面积混合模型计算的最优面积比小于等压混合模型的计算值,即在相同工质和工况参数下,按照等面积混合模型设计的喷射器外型尺寸较小;给出的以R134a和R1234yf为工质的喷射器最优面积比与冷凝温度、蒸发温度、过冷度和过热度之间的关联式,可供工程设计参考;在所进行的研究工况范围内,压缩/喷射制冷循环较传统压缩制冷循环COP最大可提高20%,单位容积制冷量qv最大可提高28%,此时冷凝温度为55℃,蒸发温度为-10℃,过冷度和过热度都为0℃,对应的喷射器最优面积比为4.5。

    2015年05期 v.29 1073-1081页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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  • 壳聚糖盐酸盐对老鹳草水提液絮凝效果及微观特性的影响

    张建伟;王彦力;冯颖;

    研究了壳聚糖盐酸盐对老鹳草水提液的絮凝澄清效果,利用微电泳仪、激光粒度分析仪及图像法对上清液的ζ电位、粒度分布及絮体的分形维数等微观特征参数进行测量和分析,考察其随絮凝剂用量的变化规律。实验结果表明:壳聚糖盐酸盐最佳投加剂量为0.196 g?L-1,此时杂质絮凝率为90.1%,有效成分总黄酮损失率为0.8%。在最佳絮凝剂投加量下,上清液的ζ电位趋近于零,胶体粒子处于等电态,容易发生絮凝和聚沉;上清液中颗粒的粒径分布在5~62μm,平均粒径值为10.88μm,与原液相比绝大部分大颗粒被沉降;絮凝体的二维分形维数达到最大值1.43,说明絮体结构致密。

    2015年05期 v.29 1082-1088页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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  • 导流装置对凸肋通道传热与流动的影响

    唐新宜;朱冬生;戴险峰;曹高;

    采用商用CFD软件Fluent对内插四种导流装置(上半圆弧,下半圆弧,圆柱型,斜板型)的凸肋通道传热和流动性能进行了数值模拟。分别研究了导流装置形状,导流装置位置对通道内流场、传热性能与流动阻力的影响。结果表明,与传统凸肋通道相比,内插导流装置的通道平均Nusselt数(Nu)提高了14.8%以上。斜板型导流装置的Nu最大,而圆柱型导流装置的阻力因子f最小。从流场及温度场分布可以看出,导流装置的引流作用使部分主流区流体流向凸肋下游的壁面,并与壁面发生了碰撞,减薄了壁面的热边界层,从而提高了传热速率。另外,导流装置向凸肋上游移动时,对传热的影响不明显;导流装置向凸肋下游移动时,流动附着点也随之移动,热边界层被破坏后重新发展,导致传热速率增加。比较导流装置不同位置的综合性能因子(TPF),位置I的效果最优。

    2015年05期 v.29 1089-1097页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
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  • 静电场中液滴变形及内部流动的研究

    王贞涛;董庆铭;张永辉;王军锋;

    采用VOF(Volume of Fluid)方法捕捉两相流体的界面,利用漏电介质模型模拟静电场,数值计算并获得了静电场中单个分散液滴在另外一种不相溶黏性液体中的变形与内部流动形态。研究表明:液滴变形的方向及液滴内部循环的方向与液滴的物性参数有关。液滴的变形方向与判断参数fd有关,当fd<0时,液滴沿水平横向被拉伸;当fd>0时,液滴沿垂直方向被拉伸。液滴内部流动方向与判别参数β有关,当β<1时,流动方向为从两极到赤道;当β>1时,流动方向为从赤道到两极。研究结果与前人的理论、试验及数值计算结果进行了对比分析,在变形率较小时,与试验数据、理论以及数值计算均有很好的吻合性;在较大变形率时,与试验数据与数值分析依旧有较好的吻合,与理论分析具有较大差异。

    2015年05期 v.29 1098-1105页 [查看摘要][在线阅读][下载 435K]
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反应工程

  • 灵活多效催化裂化工艺反应动力学模型研究

    欧阳福生;凌巧;虞正恺;

    根据催化裂化反应机理和灵活多效催化裂化(FDFCC)工艺特点,结合中试数据,分别确定了针对FDFCC工艺重油提升管的10集总和汽油提升管的7集总反应网络。将重油提升管中胶质沥青质向汽油、气体的裂化作为二级反应,其余(包括汽油提升管中全部反应)均作为一级不可逆反应,分别建立了10集总和7集总反应动力学模型。通过Runge-Kutta法与变尺度法(BFGS)相结合求取了模型的动力学参数。对动力学参数的分析表明,所求得的模型参数能够较好地反映催化裂化反应规律和FDFCC-Ⅲ工艺特点。模型对产品的计算值与实际值的相对偏差均小于5%,表明所开发的集总模型是可靠的。

    2015年05期 v.29 1106-1113页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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  • 孔结构对低压合成气制甲醇选择性的影响

    柳艳炉;蒋新;卢建刚;

    采用共沉淀法在不同压片压力和黏结剂种类条件下制备Cu/Zn O/Al2O3催化剂,通过TEM、BET等表征手段考察了催化剂微结构以及催化特性的变化。研究表明,压片压力增大,内扩散阻力增大,导致CO转化率降低,而甲醇选择性增大。通过分析反应机理,比较反应条件下CO和H2分子运动平均自由程,得出孔结构变化对两种反应气体扩散影响不同。孔结构变化使孔道内活性中心表面H2相对浓度下降后,各反应路径受到的影响不同,反应速率下降的比例不同,从而导致反应的选择性改变。随后不同分子量黏结剂的实验验证了这一判断。

    2015年05期 v.29 1114-1119页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]
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  • KOH/C催化超临界CO_2与CH_3OH直接合成碳酸二甲酯的研究

    邢世才;郑岚;王玉琪;邹永强;袁伟健;倪世峰;陈开勋;

    以硅胶、氧化镁、椰壳活性炭和活性氧化铝为载体、以KOH为活性组分制得一系列新型负载型固体碱催化剂。考察了催化剂对超临界CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯反应的催化性能。结果表明:以椰壳活性炭为载体的KOH负载型催化剂的催化活性最高。采用比表面积测试(BET)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征等手段对催化剂进行结构测试表明:椰壳活性炭的比表面积最大,能够很好地作为载体;负载的KOH经高温焙烧后分解为K2O,提高了催化剂活化CO2的能力;负载后的催化剂表面晶型孔道尺寸变大,K2O在催化剂的表面及孔道内壁上分散较好。以KOH/C为催化剂,重点考察了KOH负载量、不同催化体系、反应温度和压力等对催化剂活性的影响;最后对反应过程进行了强化,获得了最佳条件下合成DMC的产率为8.5%,优于现有超临界非均相催化直接合成DMC的文献报道结果。

    2015年05期 v.29 1120-1125页 [查看摘要][在线阅读][下载 441K]
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  • 金属有机框架化合物HKUST-1的快速合成

    游佳勇;张天永;刘艳凤;李彬;赵振东;黄俊浩;

    采用超声波辅助法用一水合醋酸铜、五水合硫酸铜、二水合氯化铜、三水合硝酸铜四种铜盐分别和均苯三酸反应快速制备金属有机框架化合物HKUST-1,探讨了铜盐、三乙胺、超声波作用功率、反应时间、溶剂的配比、加料顺序等因素对HKUST-1产率的影响。结果表明,适宜的反应条件为:醋酸铜8.62 mmol,均苯三酸4.76 mmol,分别溶解于24 m L体积比为1:1:1的水、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇的混合溶剂中,将两种反应物混合后,添加1 m L三乙胺,在300 W超声功率间歇式(超声2 s,关3 s)作用下反应30 min,可得到产率为99.1%的HKUST-1,所得产物通过XRD、IR进行表征并验证。

    2015年05期 v.29 1126-1132页 [查看摘要][在线阅读][下载 893K]
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生物化工

  • 重组大肠杆菌HW2利用甘油产氢气的研究

    刘晴;熊得王;胡洪波;张雪洪;

    从前期得到的一株能在厌氧下高效利用甘油的大肠杆菌突变株HW2出发,通过基因工程改造,提高菌株利用甘油产氢气的能力。首先敲除乳酸脱氢酶基因ldh A和丙酮醛合成酶基因mgs A,得到工程菌株HW2Δldh AΔmgs A。将该菌株在甘油培养基中厌氧培养,结果表明敲除这两基因不影响菌株的生长。培养48 h后,菌株HW2Δldh AΔmgs A的氢气产量为(410.6±33.0)μmol?mg protein-1,是出发菌株HW2的1.6倍。接着在该菌株中过表达经密码子优化的弗氏柠檬杆菌二羟基丙酮激酶来进一步提高氢气的产量。最终获得氢气高产菌株HW2Δldh AΔmgs A p CA24N-dha KL,经过厌氧培养48 h后,氢气产量为(571.5±30.3)μmol?mg protein-1,是出发菌株HW2的2.1倍。

    2015年05期 v.29 1133-1137页 [查看摘要][在线阅读][下载 280K]
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  • 细胞色素P450BM-3热稳定性的半理性改造

    刘晓萌;张彭湃;胡升;黄俊;梅乐和;姚善泾;金志华;雷引林;王进波;

    为了提高细胞色素单加氧酶P450 BM-3的热稳定性,采用半理性设计策略对该酶进行了分子改造。首先采用B-FITTER软件分析了P450 BM-3晶体结构中各氨基酸残基位点的温度因子(B-factor),识别出了一个对酶的热稳定性有不利影响的关键氨基酸残基位点G46,然后以P450 BM-3(A74G/F87V/L188Q/D422G)为亲本酶在该位点进行定点饱和突变构建了突变文库,并从饱和突变文库中筛选获得了一个热稳定性得到显著提高的突变酶P450BM-3(A74G/F87V/L188Q/D422G/G46S)。该突变酶(G46S)的半失活温度(T5010)比亲本酶提高了5℃(达到48℃;在50℃的半衰期t1/2比亲本酶延长了一倍。同时,突变酶的酶学性质也得到明显改善,与亲本相比,突变酶Km降低了22%,kcat提高了90%,催化效率kcat/Km(67.42 L?(mmol?min)-1)比亲本提高了1.48倍。这说明G46位点不仅影响酶的热稳定性,还影响酶对底物的结合与催化性能。G46S突变酶的获得表明,只要采用适当的半理性设计策略对正确的位点进行分子改造,可以在提高酶的热稳定性的同时,保持或甚至提高酶的催化活性。

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  • 海藻酸钙/明胶微胶珠的制备、检测及神经干细胞相容性分析

    宋克东;虞泽;李瑞鹏;刘朋;Lim Mayasari;刘天庆;

    研究制备了海藻酸钙/明胶微胶珠,并探讨了此种微胶珠的机械和渗透性能及作为细胞载体用于神经干细胞体外培养的可行性。使用自制穿刺力测试仪检测不同浓度的海藻酸钠、明胶和Ca Cl2对微胶珠机械强度的影响;采用DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Media)培养基浸泡法测试微胶珠的耐浸泡能力;试验以微胶珠为对象建立扩散模型以研究葡萄糖和牛血清蛋白(Bovine serum albumin BSA)在微胶珠中的扩散情况,并模拟得扩散系数与物质浓度之间的关系,此后,通过包埋培养昆明小鼠神经干细胞探索微胶珠用于神经干细胞体外培养的可行性。通过综合分析强度和扩散性能以及培养细胞的状况等,得出海藻酸钙/明胶微胶珠的最佳制备参数:海藻酸钠1.5%(wt)、明胶0.5%(wt)、Ca Cl24%(wt),并发现所研究制备的海藻酸钙/明胶微胶珠具有良好的细胞相容性,适于作为细胞载体用于神经干细胞的体外培养。

    2015年05期 v.29 1145-1153页 [查看摘要][在线阅读][下载 655K]
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  • 基于MFC的UASB厌氧消化过程生物传感器特性研究

    贾辉;丁志威;王捷;文哲武;

    为改善升流式厌氧污泥床(UASB)工艺缺少动态信息和在线监测工具,设计了一套新型的升流式厌氧污泥床微生物燃料电池(UASB-MFC)耦合系统用以在线监测厌氧消化过程。对UASB-MFC反应器启动及生物颗粒形成进行了研究,并考察悬浮液COD浓度与MFC电压之间的关系,以及系统失衡条件下MFC电压反馈情况。结果表明,该耦合反应器23天可快速启动,形成生物颗粒。在进水浓度为1000~3000 mg?L-1时,电压与基质浓度存在一定的关系,此阶段UASB处理效率较高。当进水浓度较低时,MFC电压上升平缓,此阶段处于低负荷运行;当进水浓度较高时MFC电压下降,系统出现酸化,抑制微生物活性,COD去除率下降。稳定运行180天,MFC的稳定性良好。上述结果表明MFC电信号能够反映UASB内部的动态过程,将成为一种用来监测和控制生物过程的重要工具。

    2015年05期 v.29 1154-1160页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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化学工艺

  • 狼毒根活性炭的制备及性能表征

    陈杰;袁才登;李海朝;张丽娟;徐贵钰;

    以青海草原危害性植物瑞香狼毒根为原料、磷酸为活化剂,采用正交试验法制备高效活性炭吸附剂,考察了固液比、磷酸浓度、活化温度和活化时间4个因素对活性炭产率及吸附性能的影响。采用氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对活性炭的孔结构、表面结构及表面官能团特征进行了分析和表征。结果表明:狼毒根灰分含量低(质量分数仅2.95%),是高质量的活性炭原材料;当磷酸浓度为50%(wt),活化温度为400℃,浸渍比为[m(原料):m(磷酸溶液)]=1:4,活化时间为60 min时,制得的活性炭的BET比表面积为1370 m2·g-1,平均孔径3.18 nm,碘吸附值为1067 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为375 mg·g-1,产率高达57.41%。

    2015年05期 v.29 1161-1166页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
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  • N-(叔丁氧羰基)-2-氮杂双环[2.2.1]庚-5-烯-3-酮的手性拆分

    李普瑞;胡建建;王晓川;张玲玲;王晓钟;

    (-)-(1R,4S)-N-(叔丁氧羰基)-2-氮杂双环[2.2.1]庚-5-烯-3-酮是抗艾滋病药物阿巴卡韦的重要中间体。今以2-氮杂双环[2.2.1]庚-5-烯-3-酮为原料,先与(Boc)2O反应生成外消旋体(±)-N-(叔丁氧羰基)-2-氮杂双环[2.2.1]庚-5-烯-3-酮,再以固定化脂肪酶作为拆分试剂选择性拆分制得。试验中分别使用了三种酶,三种酶均表现出较好的反应活性和较高的反应收率,其中固定化酶Lipozyme RM IM的反应活性最高,对其催化的酶促反应进行了优化,得到最佳的反应条件:以异丙醚为反应溶剂,酶与底物质量投料比为1.5/2.0,反应温度为30℃,收率46.5%,对映体过量大于99%。结构经1H-NMR确证。该方法成本低,酶的选择性、催化活性和反应收率高。

    2015年05期 v.29 1167-1170页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K]
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  • 合成C_(22)-环脂肪三酸酯的ZnCl_2/凹凸棒石催化剂的制备与表征

    刘高伟;曾桂凤;周永生;王建浩;姚超;王车礼;

    以凹凸棒石(ATP)为载体,采用等体积浸渍法制备了负载Zn Cl2的凹凸棒石催化剂(Zn Cl2/ATP),并以脂肪酸甲酯(FAME)与马来酸二丁酯合成C22-环脂肪三酸酯的Diels-Alder反应评价其催化性能。研究了载体酸化浓度、酸化时间、Zn Cl2负载量、焙烧活化温度及制备方法等催化剂制备条件对催化活性的影响;考察了催化剂的重复利用性能。利用BET、XRD、TG-DSC、FT-IR、SEM等手段对催化剂的结构形貌进行了表征。结果表明Zn Cl2/ATP催化剂的适宜制备条件为:ATP载体经1.0 mol?L-1的盐酸酸化4 h,Zn Cl2负载量为1.0 mmol?g-1,焙烧活化温度为350℃。使用此条件下制备的催化剂,原料转化率可达98.9%,C22-环脂肪三酸酯产率可达84.6%。XRD、TG-DSC、FT-IR分析结果表明,负载的Zn Cl2与载体表面的羟基之间发生了化学键合,可能形成了O-Zn-Cl新的Lewis酸活性位,增加了催化剂表面总酸度,从而提高了催化剂的活性。

    2015年05期 v.29 1171-1178页 [查看摘要][在线阅读][下载 504K]
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  • Fe_3O_4@沙棘枝炭吸附去除强力霉素及其非均相Fenton氧化再生

    张霞;白波;丁晨旭;王洪伦;索有瑞;

    废弃沙棘枝条经浸渍Fe3+,在500℃下热裂解制备了Fe3O4@沙棘枝炭复合吸附剂。SEM和EDS结果表明纳米Fe3O4颗粒粒径约为40 nm,在炭表面呈孤岛状、单层、单分散覆盖。XRD表明生成的纳米Fe3O4为面心立方晶型,沙棘枝炭为无定形。以强力霉素废水为处理对象,吸附剂在碱性条件下(p H=10)表现出较好的吸附能力,吸附量随着时间的延长而增加,并且在3.0 h之后达到平衡。吸附过程遵循准二级动力学方程,相关系数R2在0.99以上。吸附等温线较好地符合Freundlich等温模型,其拟合度为0.934,明显优于Langmuir模型。ΔG0<0且ΔH0>0,说明吸附是自发吸热过程。ΔS0>0表明吸附过程不可逆。添加质量浓度为6%的H2O2,Fe3O4@沙棘枝炭复合吸附剂可经过非均相Fenton反应实现原位再生,二次使用时强力霉素吸附效率下降19.1%。

    2015年05期 v.29 1179-1185页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
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化工系统工程

  • 基于多模型动态融合的自适应软测量建模方法

    傅永峰;徐欧官;陈祥华;陈伟杰;

    针对目前软测量建模过程中,单个模型难以精确描述复杂非线性对象而多模型又多采用静态模型因而对系统实际运行中的动态变化考虑不足的问题,提出了一种基于多模型动态融合的自适应软测量建模方法。该方法首先采用仿射传播聚类算法对样本数据进行分类,并对不同类别的输入样本分别建立基于高斯过程回归的子模型,最后使用动态Gauss-Markov估计对各子模型估计值进行融合。将上述方法应用于对二甲苯(p-xylene,简称PX)吸附分离过程纯度的软测量建模,仿真结果表明该方法能够有效地增强模型适应工况变化的能力,是一种有效的软测量建模方法。

    2015年05期 v.29 1186-1193页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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  • 基于AEA与加权正态分布的改进算法NAEA及其在重油热解模型中的应用

    程军蕊;李绍军;

    提出了一种AEA(Alopex-based evolutionary algorithm)的改进算法NAEA。该算法从AEA迭代过程的每一代种群中选择若干适应度值较高的个体,并假设被选中的个体服从正态分布。根据该分布重新采样产生新个体,选择最好的若干新个体替换原种群同等数量的最差个体。在计算正态分布的均值时,采用个体适应度值的大小来分配权值,从而使得算法可以更快更准地收敛到函数最优值。22个标准测试函数的优化结果表明:改进后的算法与AEA相比,不仅在寻优能力方面有了很大的提高,并且收敛速度也有了显著的提升。最后,将NAEA应用在重油热解模型的参数估计中,良好的结果也反映了NAEA算法的良好性能和实际应用价值。

    2015年05期 v.29 1194-1200页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
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  • 基于遗传算法的蜂窝板换热器多目标优化

    夏春杰;王定标;董永申;朱有健;向飒;

    基于Workbench目标驱动优化系统,采用遗传算法对蜂窝板换热器进行了多目标优化研究,探讨了焊孔半径P1、蜂窝板半径P2、焊点间距P3等结构参数对蜂窝板各优化目标的影响并考察了各参数灵敏度。结果表明:蜂窝板结构不断扰乱了流体的边界层,很大程度上强化了传热;在研究范围内雷诺数的改变并不影响各参数与目标函数的关系;发现蜂窝板半径P2对各优化目标影响最大,并得出了3组较优结果;通过对蜂窝板在3000≤Re≤25000的数据结果进行关联,得到了蜂窝板流动换热的准则关系式,对此结构有一定的通用性。

    2015年05期 v.29 1201-1206页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
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  • 基于R-E-B优选产业链的化工园区风险评估

    陈国华;李雯雯;

    基于R(风险)—E(生态)—B(效益)优选的产业链是从产业链的风险、生态、效益三个角度出发,寻求最佳的园区产业组合。经R-E-B优选的产业链风险较低、生态性较好。以R-E-B优选产业链后的化工园区为研究对象,分析R-E-B优选产业链与化工园区风险的相关性,提出用企业安全关联修正系数、园区动态风险修正系数来衡量R-E-B优选产业链对化工园区企业关联性及移动危险源风险的降低作用,构建风险修正系数的计算方法,建立综合风险评估指标体系,采用二级可拓法进行综合风险评估。实例评估某化工园区风险,结果表明,R-E-B优选产业链后化工园区风险降低。

    2015年05期 v.29 1207-1214页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • 化学工业4.0新范式及其关键技术

    吉旭;许娟娟;卫柯丞;唐盛伟;

    全球化背景下,为应对化学工业绿色和可持续发展挑战,提出了化学工业4.0新范式。核心是通过人与人、人与机器和机器与机器间无障碍的信息交换,帮助企业对生产经营中复杂多变的状况做出精准判断和实时反应,其特点是"供应链网"整合、柔性化、服务化和智能化。进而讨论了化学工业4.0的关键性技术,包括化学工业的信息物理系统架构(Cyber-Physical System,CPS)、基于CPS的柔性化生产体系、CPS的数字化技术和基于CPS的知识管理体系,作为例,分析了基于CPS的智能化精馏单元架构。

    2015年05期 v.29 1215-1223页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
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材料科学与工程

  • 半连续细乳液聚合制备含氟乳胶粒子及性能研究

    张震乾;何剑虹;吉祥;王佩;孔立智;

    以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFM)单独作为助稳定剂进行苯乙烯半连续细乳液聚合,并对其最终乳液成膜表面进行疏水性能研究。考察了不同DFM用量作为助稳定剂对苯乙烯细乳液聚合过程中单体转化率、初始单体液滴粒径和数目、最终乳胶粒子粒径和数目的影响及成核机理研究;并采用含氟混合单体的细乳液组分进行半连续细乳液聚合。结果表明:细乳液聚合中,当DFM用量在15%(wt)时,最终乳胶粒子数目和初始液体数目比值为1.03,说明细乳液聚合以单体液滴成核为主体。在半连续聚合中,在苯乙烯94.0%转化率滴加细乳液组分产生次生粒子的比例仅为0.05;对其乳胶粒子成膜表面进行研究,发现水接触角可达113±2°。半连续细乳液聚合有效降低DFM用量,成膜表面疏水性良好。

    2015年05期 v.29 1224-1228页 [查看摘要][在线阅读][下载 393K]
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  • 聚亚苯基砜/石墨烯纳米复合材料的制备与性能

    卞军;何飞雄;蔺海兰;王刚;周强;李丝丝;鲁云;

    论文通过溶液共混法制备了化学共价功能化改性石墨烯片(f GO)掺杂的聚亚苯基砜(PPSU)纳米复合材料(PPSU/f GO)以改善PPSU的力学性能、热性能和电性能。所得材料分别通过红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、力学和电学性能测试表征了化学共价功能化改性对石墨烯的影响,以及f GO的含量对PPSU/f GO纳米复合材料的力学性能、热性能、导电性能及断面形貌的影响。研究结果表明:氧化石墨烯已成功获得功能化改性,其在溶剂中能均匀分散和剥离,厚度约为70 nm左右;加入少量的f GO(如≤1%(wt)时,f GO的分散尺寸较小,在基体中分散较均匀,并与PPSU基体有良好的界面结合,可有效发挥f GO对PPSU的增强增韧作用。PPSU/f GO纳米复合材料有较好的力学性能,其中以1%(wt)的f GO含量为最佳,其纳米复合材料的拉伸强度和抗冲击强度分别为207 MPa和72 k J?m-2,比纯PPSU分别提高了约15%和14%。当f GO含量过高时,f GO分散尺寸增大,与PPSU基体界面作用减弱,导致复合材料拉伸强度和抗冲击性能下降。随着f GO含量的增加,PPSU复合材料耐热稳定性能提高。电性能测试表明,当加入1%(wt)的f GO时,复合材料的电导率提高了近8个数量级,其导电逾渗阀值小于1%(wt)。综合考虑复合材料的力学和电性能,f GO的添加量低于1%(wt)为宜。

    2015年05期 v.29 1229-1237页 [查看摘要][在线阅读][下载 1407K]
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  • 胶原蛋白改善超细纤维合成革基布卫生性能研究

    王学川;王晓芹;强涛涛;任龙芳;郝晓丽;

    采用硫酸水解超细纤维合成革基布,暴露基布的活性基团;以鞣剂F-90作为交联剂,将胶原蛋白接枝到超细纤维合成革基布上,以期改善基布的卫生性能。结果表明:最佳改性工艺条件为:胶原蛋白用量15%、F-90用量6%、改性温度45℃、时间4 h、体系p H 7.0;该条件下处理后,基布的羧基含量增加188.82%,氨基含量增加124.19%,透水汽性提高65.15%,吸水性提高58.04%,且其抗张强度、断裂伸长率和撕裂强度均有所提高。采用FI-IR、XPS、SEM和接触角分别对改性前后基布进行表征,结果显示:胶原蛋白能够成功交联改性到基布上,改性后基布表面的活性基团增加,纤维松散程度增大,润湿性提高。

    2015年05期 v.29 1238-1245页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K]
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环境化工

  • 负载MnO_2碳纤维的制备及其对水中2,4,6-三氯苯酚的去除性能

    王维大;冯雅丽;李浩然;韩剑宏;杨志超;张婷婷;

    以聚丙烯腈基碳纤维为载体,采用电化学沉积法制备了负载二氧化锰的聚丙烯腈基碳纤维[PCF(Mn O2)],利用电子扫描电镜能谱仪(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)及循环伏安法(CV)对其进行了表征,考察了PCF(Mn O2)对水中2,4,6-三氯苯酚的去除效果,结果表明:二氧化锰负载量为358 mg?g-1,投加量为1.5 g?L-1,p H值为3.7,反应时间为10 h,2,4,6-TCP的最高去除率为98.2%。整个反应过程遵循复合反应动力学。负载二氧化锰碳纤维的投加量与2,4,6-三氯苯酚的氧化降解动力学常数呈正相关关系,而p H与其呈负相关关系。

    2015年05期 v.29 1246-1251页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
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研究简报

  • 多相体系蜡晶析出热力学预测模型

    曹学文;杨文;马玉鹏;郭悠悠;

    在油气输送过程中,随着热力学条件发生变化,体系中的蜡组分将析出并沉积于管壁上,对管道输送过程造成一定的阻碍,且在深水高压低温条件下的输送体系中尤为突出。采用状态方程结合UNIQUAC模型建立了多相体系中蜡晶析出热力学模型,模型建立过程中考虑到液相描述一致性、固-固转变、纯组分热力学性质、Poynting修正项处理以及活度系数计算等问题。对于模型预测计算过程中涉及到的轻组分与重组分(以C20进行划分)间二元交互系数这一重要参数,采用气-液平衡及液-固平衡数据进行反算,取为-0.0296。运用该模型对六组混合物体系进行析蜡点计算,计算结果表明:析蜡点随压力的变化趋势与实验结果一致,计算结果与实验数据绝对误差在2.40 K以内,相对误差在0.77%以内,取得了较好的预测效果。

    2015年05期 v.29 1252-1258页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 聚四氟乙烯中空纤维膜的多巴胺自聚表面改性及性能研究

    程毅丽;康国栋;贾静璇;刘健辉;曹义鸣;

    通过多巴胺的自聚附着行为,对聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜进行亲水改性。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)和接触角(CA)对膜改性前后的表面形貌、化学组成和亲水性进行了表征。研究了改性条件对膜纯水通量的影响,并以牛血清蛋白(BSA)溶液为污染物考察了改性前后膜的抗污染性能。结果表明,多巴胺被成功引入PTFE膜表面,改性12 h时膜表面的F元素含量降低2.14%,O元素含量增加3.06%。膜的亲水性得到显著改善,水接触角由改性前的110°降低至改性后的80°。改性8 h时,纯水通量达原膜通量的1.5倍。改性前后膜孔径变化不大,但改性后的PTFE膜具有更好的抗污染性能,清水清洗后的通量恢复率在90%以上。

    2015年05期 v.29 1259-1264页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
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  • 提纯回用氢系统优化

    邓春;周宇航;李诚;冯霄;

    过程氢源的提纯回用能够减少氢气公用工程用量,是炼油厂节氢降耗的有效途径。今利用改进的问题表确定提纯回用氢系统的最小氢公用工程用量和最优提纯装置入口流率。改进的问题表法将能够顺利确定多股外部氢源(氢气公用工程和提纯产品气)的流率目标值并识别废氢流股。案例文献的优化结果表明,文中所提出的方法能够克服原文献仅有一股过程氢源提纯回用的局限,氢公用工程用量和废氢流股的流率分别减少了8.6%和7.2%。

    2015年05期 v.29 1265-1270页 [查看摘要][在线阅读][下载 242K]
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  • Cu-Fe/ZrO_2-SiO_2催化苯胺、CO_2和甲醇合成苯氨基甲酸甲酯反应

    李颖;安华良;赵新强;王延吉;

    苯氨基甲酸甲酯(MPC)是非光气法合成二苯甲烷二异氰酸酯的重要中间体。以苯胺、CO2和甲醇为原料催化合成MPC是一条绿色的工艺路线。为此重点研究了制备条件对Cu-Fe/Zr O2-Si O2催化性能的影响以及反应条件对MPC合成反应的影响。结果表明,采用机械混合法制备的金属负载量为10%(按氧化物计)的Cu-Fe/Zr O2-Si O2对MPC合成反应具有较好的催化效果。对不同方法制备的催化剂进行了H2-TPR实验测定,发现催化剂表面的金属活性位越多,金属与载体之间的作用越强,催化剂的活性越好。适宜的MPC合成反应条件为:溶剂乙腈/苯胺体积比为2:1,甲醇/苯胺摩尔比为1.2:1,催化剂用量为13%(wt),CO2初压为2.0 MPa,反应温度为180℃和反应时间为11 h。在此条件下,苯胺的转化率为14.0%,MPC的收率及其选择性分别为9.2%及65.7%,远高于目前文献值。

    2015年05期 v.29 1271-1278页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K]
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  • 木薯酒精废水常温厌氧发酵产酸特性研究

    陈渊源;谢丽;刘辉;周琪;

    木薯全糟是一种高浓度、高含固的有机废水,现阶段主要利用厌氧消化工艺,净化水质的同时回收生物气。为了进一步合成高值化产品,研究了木薯酒精废水厌氧产酸的可行性,着重考察了木薯酒精废水不溶性固体的厌氧产酸特性。研究发现,木薯全糟在常温厌氧条件下相比木薯清液具有一定的产酸潜能,第一批发酵9天后VFA(Volatile Fatty Acids)产量达29000 mg COD?L?1,但是后续两批无法利用不溶性固体进行厌氧发酵产酸。采用超声、热、碱和热碱联合分别对全糟进行预处理,可以降低不溶性固体物质中的木质素含量,增加纤维素含量,但是预处理前后厌氧发酵的产酸量基本相当。对糖及蛋白质的降解研究发现,这部分增加的纤维素并没有被产酸细菌所利用,在厌氧发酵中对VFAs的产生贡献不大。建议木薯酒精废水应先固液分离后,再进行常温厌氧产酸,从而减少后续发酵装置的体积和基建投资。

    2015年05期 v.29 1279-1284页 [查看摘要][在线阅读][下载 301K]
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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:一、论文内容1)论文内容应是由作者独立完成的具有理论意义或应用价值的最新研究成果。论文的文字应简洁、流畅、可读性强,语法与标点符号正确。

    2015年05期 v.29 1285页 [查看摘要][在线阅读][下载 78K]
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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05期 v.29 1286页 [查看摘要][在线阅读][下载 58K]
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