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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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

  • 1-苄基-4-羟甲基-1H-1,2,3-三氮唑溶解度的测定及关联

    沈乐;李惠萍;高江涛;李焕新;

    设计并组装了用动态法测定固体在液体中溶解度的试验装置,采用激光监视技术常压下测定281.15~315.75 K下1-苄基-4-羟甲基-1H-1,2,3-三氮唑在甲苯、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、二氯甲烷中的溶解度数据。实验数据表明,1-苄基-4-羟甲基-1H-1,2,3-三氮唑在六种溶剂中的溶解度均随温度的升高而增大,且在不同溶剂中存在较大差异。采用van’t Hoff方程、Apelblat方程以及λh方程关联了溶解度数据,所得平均相对偏差分别为1.23%、1.11%、1.00%,结果表明,van’t Hoff方程、Apelblat方程和λh方程在所研究的温度范围内都是适用的,且λh方程要优于van’t Hoff方程和Apelblat方程。上述结果可为1-苄基-4-羟甲基-1H-1,2,3-三氮唑的萃取及结晶过程中溶剂的选择提供基础数据。

    2016年01期 v.30 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
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  • 258.15K下五元体系Na~+,K~+//Cl~-,SO_4~(2-),NO_3~-―H_2O相平衡研究

    廖玲;黄雪莉;宋欢;

    采用等温溶解平衡法研究了258.15 K下五元体系Na~+,K~+//Cl~-,SO_4~(2-),NO_3~-―H_2O及其子体系Na~+,K~+//Cl~-,NO_3~-―H_2O的相平衡关系。测定了两个体系各盐的溶解度及溶液密度(冰相区除外),并绘制相图。研究结果表明:在258.15 K,氯化钠饱和时,该五元体系平衡干盐相图由四个两盐结晶区、五条单变量溶解度曲线和两个零变量点构成,四个两盐结晶区分别对应于Na Cl×2H_2O+Na NO_3,Na Cl×2H_2O+KNO_3,Na Cl×2H_2O+KCl,Na Cl×2H_2O+Na_2SO_4×10H_2O;与该体系298.15 K下的相图相比,K_3Na(SO_4)2和Na NO_3×Na_2SO_4×H_2O结晶区消失,Na_2SO_4×10H_2O结晶区扩大,相图大为简化;在258.15 K时,上述四元体系的平衡干盐相图由四个单盐结晶区(除冰区外)、五条单变量溶解度曲线和两个零变量点构成,四个单盐结晶区分别对应于Na NO_3、Na Cl×2H_2O、KNO_3和KCl;与该体系在298.15 K下的相图相比,硝酸钾结晶区扩大很多。

    2016年01期 v.30 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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传递现象与单元操作

  • γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3陶瓷中空纤维纳滤膜制备与分离性能

    王珍;魏永明;曹悦;许振良;

    采用溶胶-凝胶法对平均孔径为230 nm的α-Al_2O_3中空纤维陶瓷基膜改性,利用浸渍提拉法制备得到了平均孔径为1.6 nm,切割分子量为4000 Da的γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3陶瓷中空纤维纳滤膜,讨论了操作压力、盐浓度、进料液p H值对膜性能的影响,以及膜对不同无机盐(氯化纳、氯化钙和硫酸钠)与不同染料(506 Da的维多利亚蓝B、408 Da的结晶紫、800 Da的甲基蓝和327 Da的甲基橙)的分离性能。研究结果表明,荷正电的维多利亚蓝B和结晶紫截留率分别为98.2%和96.3%,荷负电的甲基蓝和甲基橙截留率分别为89.7%和35.7%,因而γ-Al_2O_3/α-Al_2O_3陶瓷中空纤维纳滤膜为荷正电膜。

    2016年01期 v.30 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • 不等宽T型分岔微通道内气泡的体积分配规律及关联

    温宇;朱春英;付涛涛;马友光;

    采用高速摄像仪对不等宽T型分岔微通道中气泡的破裂和体积分配规律进行了研究,分别考察了气液流量与液相黏度对气泡分配规律的影响,同时研究了子气泡对气泡破裂的反馈效应。结果表明:由于微通道下游子气泡对分岔口处气泡破裂的反馈效应,两个子气泡体积分配比V_2/V_1随气液流量比的增大呈先增大后减小的非线性变化趋势。随无量纲母气泡体积V_0/w_0~2h的增大,V_2/V_1也呈先增大后减小的变化趋势,并且存在一个临界无量纲母气泡体积(V_0/w_0~2h)c。在实验范围内,气液流量比对(V_0/w_0~2h)c的影响较大,而液相黏度对(V_0/w_0~2h)c的影响可以忽略。提出了子气泡体积分配比的关联式,计算值和实验结果吻合良好。

    2016年01期 v.30 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
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  • 高效Stairmand型旋风除尘器流场导流与引流

    段继海;吴凯;陈光辉;李建隆;

    针对高效Stairmand型旋风除尘器内存在涡流的不稳定性流动和影响分离效率"摆尾"、"返混"情况,提出增设稳流柱和防返混锥以改善其涡流的紊乱状况。通过大涡模拟的数值方法研究稳流柱和防返混锥对流场以及涡流的影响情况,结果表明:增设导流件后的旋风分离器,内旋流区的流场更加规整,控制了涡流的紊乱程度,稳流柱对涡流起到指引和导向的作用。分离区的切向速度对称性良好,旋风分离器内静压,平均静压最大降幅为42%。稳流柱大大降低了湍动度和湍动耗散能,消弱了内旋流与外旋流间的扰动,湍动耗散能平均降低53%。实验结果还表明:增设导流件后的旋风分离器对于累积50%粒径为10.74?m的煤粉分离效率由90%提高到97%,阻尼系数和总压降略有提高。通过试验与数值模拟相结合的方法,研究了增设稳流件后旋风分离器的性能和流场变化规律。

    2016年01期 v.30 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
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  • 操作参数对中空纤维NaA分子筛膜渗透汽化性能影响的实验与模拟

    吴海峰;张春;张玉亭;叶鹏;顾学红;

    采用串联传质阻力模型探讨乙醇/水混合组分在中空纤维Na A分子筛膜内的渗透行为,其中混合组分在Na A分子筛膜层的渗透行为采用普遍化Maxwell-Stefan方程进行描述,而混合组分在中空纤维支撑体层的渗透行为则采用努森、黏性流混合扩散模型进行描述。通过该模型考察了进料温度、水含量等操作参数对中空纤维Na A分子筛膜乙醇脱水渗透性能的影响。结果表明,模拟计算结果与实验结果吻合较好,水通量随着温度与进料水含量的增加而增大,而渗透侧压强的影响与之相反。高水含量下水的吸附量趋于饱和使得水通量随水含量的变化较小;渗透侧压强高于1 k Pa时,水组分在膜层与支撑层中间侧压强增加明显。

    2016年01期 v.30 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 323K]
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  • 叶片式静态混合器多相流动特性的数值分析

    偶国富;郑智剑;金浩哲;

    基于加氢反应流出物空冷器(REAC)系统的油、气、水三相物性参数,建立了叶片式静态混合器物理模型,并采用Mixture多相流模型和Realizable k-?湍流模型进行CFD数值计算,分析叶片式混合器内多相流动特性。模拟所得到的混合器进出口压降与实验值吻合较好,验证了计算结果的可靠性。研究结果表明:在混合区域内,多相流流速提高,湍流强度明显增强,并且在最下方叶片的底部会形成较大尺度的漩涡。通过分析管道各截面的水相分率和不均匀系数φ可知,水相分率的不均匀性在混合后得到了明显改善。在2~6 m×s~(-1)的流速范围内,流速的改变不会对混合效果造成影响。采用无量纲参数λ定义混合器出口距离L与混合器长度l的比值,计算发现,当λ≥3时,流体水相分率的不均匀系数不再发生明显改变。混合器出口管道壁面会形成剪切应力较大的区域,接近碳钢材料冲蚀破坏的临界值,需考虑在混合器出口增加不锈钢衬套,防止壁面冲刷减薄。

    2016年01期 v.30 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 487K]
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  • 驱油剂对油包水乳状液静电聚结特性的影响

    杨东海;徐明海;何利民;罗小明;闫海鹏;

    利用新型静电聚结器室内快速评价装置结合显微拍照技术,系统研究了电场作用下驱油剂及其含量对静电聚结效果的影响规律,并利用能耗分析的方法对结果进行了分析。实验结果表明:加碱后水溶液聚结效果提高,但随着碱含量的增加,聚结效果下降;交流脉冲、直流脉冲电场作用下效果较好,高频时聚结效果较好。随表面活性剂含量增加,聚结效果先下降后提高,拐点因频率而不同,且低频时直流脉冲和交流脉冲聚结效果较好,高频时方波和交流脉冲聚结效果较好。含有聚合物的乳状液在电场作用下聚结效果先下降后上升,但超过一定含量后基本不变,方波和交流脉冲的聚结效果较好。不同情况下,低频时正弦交流能耗较低,高频时直流脉冲能耗较低,交流脉冲和方波作用下液滴聚结效果较好。

    2016年01期 v.30 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • 可溶小分子对油页岩孔隙结构变化的影响研究

    柏静儒;潘朔;林卫生;贾春霞;王擎;

    选取广东茂名和辽宁抚顺油页岩,利用二氯甲烷和四氢呋喃对酸洗前后的油页岩进行索氏萃取,对萃取液进行GC/MS检测,分析溶出物的组成。对萃取物进行孔隙结构测试,分析酸洗及萃取前后吸附量和孔径结构的变化。通过溶剂作用溶出小分子化合物并改变油页岩孔隙结构,进而得出可溶小分子的贮存方式。结果表明:二氯甲烷主要溶出物种类为烷烃,四氢呋喃主要溶出物种类为含氧小分子化合物。酸洗会使孔隙结构更加丰富,有利于可溶小分子的溶出。油页岩经过溶剂萃取后会使中孔(2~50 nm)和大孔(>50 nm)数量增多。油页岩孔隙结构中可以贮存可溶小分子,富集在油页岩表面的可溶小分子在溶出时会产生孔洞。可溶小分子在溶出过程中会使油页岩产生新孔或扩大孔尺寸。

    2016年01期 v.30 56-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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反应工程

  • 微反应器内合成2-溴-7-氯化镁-9,9-二辛基芴的研究

    张继敏;崔兴;陈巧丽;吴可君;徐国华;何潮洪;

    利用Kumada型偶联反应合成共轭聚合物得到广泛关注,而获得带格氏基团的活性中间体是进行偶联反应的前提。今采用i Pr Mg Cl?Li Cl与2-溴-7-碘-9,9-二辛基芴进行卤-镁交换反应制备聚芴类活性中间体2-溴-7-氯化镁-9,9-二辛基芴。在釜式装置内考察了原料浓度和反应时间对转化率的影响之后,着重考察了微反应器内合成2-溴-7-氯化镁-9,9-二辛基芴的反应特性,在固定微管长度下调节流量获得不同停留时间对反应收率的影响,并考察了不同微管长度下,改变反应通量,在相同停留时间节点处对收率的影响。实验结果表明,由于微反应器高效的传热能力和精确配比物料的优良特性,使该反应收率由釜式内的74%提高到了90%,而且微管反应器封闭性的优势也避免了釜式反应器中反应产物易与空气中氧气产生副产物。此外,随着流速的增加,反应收率随停留时间的变化更加平缓,但最终都可以达到90%左右。

    2016年01期 v.30 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
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  • MgO/γ-Al_2O_3催化蒽醌法制过氧化氢戊基蒽醌降解液的再生

    赵珒;袁恩先;王莅;

    以γ-Al_2O_3和Mg(NO_3)2·6H_2O为原料,采用等体积浸渍法制备了Mg O/γ-Al_2O_3催化剂。XRD表征结果显示,随Mg O负载量增加,主要衍射峰的位置逐渐向低角度方向偏移,表明在γ-Al_2O_3载体表面形成了Mg Al_2O_4相。TEM结果显示,负载Mg O后催化剂的表面形貌发生改变。NH_3-和CO_2-TPD结果表明,随Mg O负载量的增加,催化剂表面酸性减弱、碱性增强。在常压、50℃的条件下评价了Mg O/γ-Al_2O_3催化剂对5,6,7,8-四氢-2-戊基-9,10-蒽醌(H_4AAQ)和2-戊基-9-蒽酮(AAN)及2-戊基蒽醌降解液(WS)的再生性能。结果表明,Mg O/γ-Al_2O_3催化剂的活性高于未改性的γ-Al_2O_3,并且随Mg O负载量增加而增加。当Mg O负载量达到30%(wt)时,H_4AAQ、AAN和WS的再生率均达到最大,较γ-Al_2O_3分别提高132%、25%和140%。

    2016年01期 v.30 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K]
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  • 离子液体作用下溶胶-凝胶法合成介孔氧化铝的研究

    纪晓伟;唐韶坤;赵树伟;刘团春;

    采用溶胶-凝胶法,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF_6)为模板、异丙醇铝为铝源合成介孔氧化铝,重点考察了离子液体用量和煅烧温度对氧化铝介孔结构的影响,用X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电子显微镜(TEM)、氮气物理吸脱附仪、傅里叶红外分析仪(FT-IR)等手段对合成样品进行了表征。研究结果表明,离子液体对氧化铝的介孔构建起到了模板调控的作用,适量的离子液体有助于有序介孔的构建;煅烧温度影响孔道参数,温度过高导致孔道坍塌会造成比表面积、孔径、孔容的减小。当离子液体与异丙醇铝的摩尔比为0.018、煅烧温度为500℃下可获得相对有序的介孔γ-Al_2O_3,其比表面积最大为447 m~2×g~(-1),最大孔容1.17 cm~3×g~(-1),平均孔径7.6 nm。此外还对离子液体合成介孔氧化铝的微观机理进行了探讨。

    2016年01期 v.30 77-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1239K]
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  • 再生FCC废触媒负载镍催化松脂加氢反应研究

    任璐;陈小鹏;王琳琳;梁杰珍;黄莹莹;陈欢;侯文彪;江文夺;

    以再生FCC废触媒负载镍为催化剂进行松脂加氢反应,采用GC-MS对催化加氢产物进行分析,并利用改变搅拌转速和催化剂粒径的方法,消除松脂加氢过程中的内外扩散影响。结果表明,再生FCC废触媒负载镍催化松脂加氢反应的最优条件为:温度468 K、压力5 MPa、催化剂用量5%(wt)和反应时间为60 min;搅拌转速为400 r?min?1时,基本消除了外扩散影响;催化剂的粒径小于100μm时,消除了内扩散的影响;反应产物鉴定出14种化合物,其中二氢海松酸和二氢异海松酸含量分别为4.75%和5.84%,二氢枞酸同分异构体分别是13β-8(14)-Abietenoic acid,13-Abietenoic acid,13β-7-Abietenoic acid,8-Abietenoic acid,13β-8-Abietenoic acid,8(14)-Abietenoic acid,含量为64.98%;脱氢枞酸含量为8.06%;四氢枞酸是8α-13β-Abietanoic acid,含量为13.89%;枞酸和新枞酸的含量分别为1.20%和0.34%。

    2016年01期 v.30 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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  • Cu/SiO_2、Fe/SiO_2和Cu-Fe/SiO_2催化乙酸气相加氢反应的研究

    陈磊;窦梅;窦立军;南碎飞;

    以硝酸铜和硝酸铁为金属前驱体采用等体积浸渍法制备了Cu/Si O_2、Fe/Si O_2和Cu-Fe/Si O_2催化剂,用于催化乙酸气相加氢生成乙醇和乙酸乙酯。在320℃、2.0 MPa、乙酸液时空速0.6 h~(-1)、氢酸摩尔比为5的条件下,Cu-Fe/Si O_2双金属催化剂对乙醇和乙酸乙酯的总选择性达到了93.5%,明显高于Cu/Si O_2和Fe/Si O_2单金属催化剂。同时,C_3产物(丙烷、丙烯、丙酮和异丙醇)、CO_2以及CH_4、CO、C_2H_6和C_2H_4等不凝性气体在双金属催化剂上得到了显著的抑制。对催化剂进行了透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原(H_2-TPR)和X射线光电能谱(XPS)表征分析,结果表明双金属催化剂上的Cu~0与铁的氧化物之间的协同作用是催化剂具有优越催化性能的主要原因。

    2016年01期 v.30 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 705K]
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  • 介孔-微孔分子筛MAS-7催化裂解聚烯烃的研究

    于凤丽;侯海坤;李露;解从霞;于世涛;刘福胜;

    采用两步法制备强酸性、高水热稳定性以及具有晶态孔壁的介孔-微孔复合型分子筛MAS-7,将其应用于催化裂解线性低密度聚乙烯(L-LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)。详细考察了硅铝投料摩尔比、催化剂用量、催化裂解温度和反应时间等对反应的影响,以获取液体燃料油为目的,分别优选出三种聚烯烃催化裂解的最佳工艺。在最佳工艺下,催化裂解L-LDPE、PP和HDPE的转化率分别为96.2%、96.5%和87.6%,液体收率分别为75.7%、76.1%和70.3%。探讨了MAS-7催化裂解聚烯烃反应的规律,并与热裂解和SBA-15、Al-SBA-15等催化裂解聚烯烃进行了比较。结果证明,分子筛的催化效果和其结构相关联。MAS-7对聚烯烃的催化裂解具有最高的催化活性和对液体产物较好的选择性,更适合于催化活性较低的HDPE。

    2016年01期 v.30 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 368K]
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生物化工

  • 富氧条件下活性氧和初始Fe~(2+)浓度对难处理金精矿生物氧化过程的影响

    王红;王兆印;张旭;朱明龙;谭文松;

    提高难处理金精矿生物氧化过程中的矿石氧化效率、缩短氧化周期是当前亟待解决的问题。氧是生物氧化过程中的电子受体,矿浆中Fe~(2+)可为铁氧化细菌提供能量,氧气和Fe~(2+)的充足供应将有利于提高菌株的生物氧化活性,而富氧条件下(氧得到充足供应)冶金菌株对能源物质Fe~(2+)的需求尚未见公开报道。今在实验室1.5 L通气搅拌釜式反应器中,利用以L.ferriphilum和S.thermosulfidooxidans为主的混合浸矿菌对黄铁矿包裹的难处理金精矿进行生物氧化,深入研究溶氧水平(DO)和矿浆初始Fe~(2+)浓度对生物氧化过程效率的影响,研究结果发现,当溶解氧水平提高时,生物氧化效率会呈现先升后降的趋势,且随DO水平提高,ROS含量明显上升。富氧条件下(4.0 ppm)随着初始Fe~(2+)浓度的提高,冶金菌株氧化活性在过程初期受到抑制,后期得到增强,ROS含量随初始Fe~(2+)浓度的提高不断增加,而菌体生长却一直受到抑制,最终导致矿石氧化效率的降低。

    2016年01期 v.30 104-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • PVDF-g-PNIPAAm温敏膜用于Hela细胞黏附生长与脱附

    李香琴;刘天庆;刘小红;

    传统的酶解法用于细胞收获容易导致细胞膜蛋白损伤,致使细胞功能缺失,而具有温敏特性的材料表面用于细胞培养时,可采用降温脱附法收获细胞,从而有效维护细胞的功能。研究将Hela细胞分别接种于常规空白培养板、PVDF膜以及四种不同PVDF-g-PNIPAAm温敏膜上,考察Hela细胞的黏附生长与降温脱附行为。培养过程中,观察细胞生长形态,检测细胞生长活率;收获时,观察细胞在从不同基底表面降温脱附行为,并对降温脱附法和胰酶消化法收获的细胞分别进行死活染色,计算细胞活率。结果表明,Hela细胞在不同基底表面均能正常黏附、铺展与生长;在四种不同PVDF-g-PNIPAAm温敏膜(M21,M32,M11,M23)上,M32与M11较更适宜细胞黏附与生长;当温度降低时Hela细胞不能从常规空白培养板及PVDF膜上自动脱附,但均能从四种温敏膜上自动脱附,脱附速率为M11>M32>M21>M23;降温脱附法比胰酶消化法收获的细胞活率更高,分别为(95±3.47)%与(81±2.26)%。PVDF-g-PNIPAAm温敏膜用于Hela细胞培养与收获的研究,为下一步采用温敏性PVDF-g-PNIPAAm中空纤维膜生物反应器大规模扩增并无损伤收获细胞奠定了基础。

    2016年01期 v.30 112-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
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  • 水相中脂肪酶Lipase lipoprotein催化的Aldol缩合反应

    丁雁;黄和;吴素文;李霜;胡燚;

    Aldol缩合是有机化学中最重要的C-C键形成反应之一,在化工、医药领域有着重要的应用。实验结果表明水相中Lipase lipoprotein脂肪酶(LPL)与咪唑添加剂能够协同催化芳香醛与酮的Aldol缩合反应,考察了添加剂种类及用量、水含量、温度、时间等因素对反应的影响。在优化的反应条件下,即在反应体系中添加水30%(v/v),咪唑60%(mol),酶0.2 g,35℃反应48 h,对于有吸电子取代基的芳香醛底物,能与脂肪酮、环酮、杂环酮等不同结构的酮以51.8%~92.5%的收率发生Aldol缩合反应。相比文献报道方法,具有环境友好、底物适用范围广、产率高、反应时间短等优点。

    2016年01期 v.30 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 290K]
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  • 高效利用内醚糖微生物的筛选鉴定及预处理对菌株利用热解液的影响

    孙欢;李东晓;陈育如;赵乙萱;刘军利;卫民;

    以纤维素热解产物内醚糖为碳源筛选到4株高效利用内醚糖的微生物,经ITS测序和菌落形态特征鉴定,4株菌分别为嗜松青霉(Penicillium pinophilum)、桔青霉(Penicillium citrinum)、冠突散囊菌(Eurotium cristatum)和红假单胞菌(Rhodopseudomonas sp)。对各菌株利用内醚糖的研究结果表明,嗜松青霉和桔青霉5 d内对2%内醚糖的利用率为100%,冠突散囊菌7 d内对2%内醚糖的利用率为100%,红假单胞菌在10 d对2%内醚糖的利用率为52%。将4株菌作用于热解液发现,红假单胞菌能在未经预处理的热解液中生长,14 d后对热解液中内醚糖的利用率为69%,另外3株菌能在经5%活性炭+Ca(OH)2预处理后的热解液中生长。对预处理后热解液成分的分析表明,预处理对热解液成分有显著影响,其中六甲基环三氧硅烷、1,2-环戊二酮、5-甲基糠醛、3-甲基-1,2-环戊二酮和羟甲基呋喃酮的去除率达100%,内醚糖的损失为27.1%。

    2016年01期 v.30 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • 定点突变提高γ-谷氨酰转肽酶的pH耐受性及催化活性

    彭清;姚忠;周治;王浩绮;肖环;倪芳;孙芸;

    γ-谷氨酰转肽酶(GGT)是生物体内谷氨酰循环的关键酶,可广泛应用于多种γ-谷氨酰基化合物的生物合成。但其在体外催化环境下(p H>9.0)极易发生不可逆失活,限制其生物催化领域的实际应用。本实验以枯草芽孢杆菌B.subtilis NX-2 GGT(wt_GGT)为对象,采用同源建模获得wt_GGT的3D结构预测模型;分析wt_GGT大、小亚基表面氨基酸残基的性质、空间位置和保守性,最终选取Asp46、Thr201、Tyr280、Gln322、Glu502和His543为候选位点;通过定点突变将候选位点分别替换为缬氨酸,以期通过提高wt_GGT大小亚基间的疏水作用,改善其p H耐受性。研究成功实现了6种突变酶(D46V、T201V、Y280V、E502V、Q322V和H543V)的异源表达,并分别研究了其催化活性和稳定性。结果表明:D46V、Y280V、E502V、H543V的Km略小于wt_GGT,且Y280V的kcat较wt_GGT有明显提高;D46V、Y280V和E502V的p H稳定性均较wt_GGT有所改善,其中Y280V的p H稳定性最高;模型分析显示,在<10?范围内,Y280V可与附近4个氨基酸残基(Y-283、W-277、I-501和I-497)产生疏水相互作用,这可能是其p H耐受性较强的主要原因。

    2016年01期 v.30 133-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
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化学工艺

  • 1-(2-羟乙基)-4-(2-羟丙基)哌嗪的合成与表征

    潘飞;陈晓红;史成武;魏凤玉;王琪;崔鹏;

    以1-(2-羟乙基)哌嗪(HEP)和环氧丙烷(PO)为原料合成了1-(2-羟乙基)-4-(2-羟丙基)哌嗪(HEHPP),以热力学参数为基础证明了此合成路线的可行性,对原料配比、反应温度和反应时间等合成参数进行了优化,在HEP与PO摩尔比为1,反应温度50℃,反应时间180 min的优化参数下制得了HEHPP含量为98.16%的产物。采用NMR和GC-MS对产物进行了结构表征,证明了其即为设计合成的HEHPP,目标产物中的微量杂质主要为原料中所含的哌嗪。采用DSC表征得到HEHPP沸点为192.0℃,凝固点为?48.6℃。所合成的HEHPP为低熔点、无溶剂、低挥发的新型二元有机胺。

    2016年01期 v.30 142-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
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  • 静电纺丝制备甚低介电常数聚酰亚胺/纯硅沸石复合纤维膜

    黄臻洵;赵建青;刘述梅;

    采用静电纺丝技术制备聚酰亚胺(PI)纤维膜,并通过考察纺丝条件对PI纤维形貌的影响确定制备PI纤维膜的合适条件。在此基础上,将3-氨丙基三乙氧基硅烷表面改性纯硅沸石纳米晶(A-PSZN)引入聚酰胺酸(PAA),通过静电纺丝及热酰亚胺化处理制备PI/A-PSZN复合纤维膜,并对纤维膜的介电常数和力学性能进行详细研究。研究结果表明制备形貌规整的PI纤维的合适条件为:PAA溶液固含量为15%(wt),外加电压为15 k V,接收距离为15 cm;在1 MHz测试频率下PI纤维膜的介电常数为1.61,尽管添加A-PSZN并未对纤维膜的介电常数带来明显影响,但是有利于提高纤维膜的力学性能,PI/7%(wt)A-PSZN杂化纤维膜的杨氏模量和拉伸强度分别由基体的0.15 GPa和29.4 MPa提高至0.584 GPa和41.3 MPa。

    2016年01期 v.30 149-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 802K]
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  • 支化改性聚乳酸及其对发泡行为的影响

    郝明洋;王昌银;蒋团辉;张纯;何力;龚维;

    采用多官能度环氧化合物,通过官能团反应制备支化结构聚乳酸。通过动态剪切流变仪和差示扫描量热仪(DSC)分别考察了聚乳酸流变行为和结晶行为,结果表明改性之后聚乳酸的黏弹性显著提高,尤其是弹性响应,通过Cole-Cole图和Han图反映了支化结构的引入,此外,DSC表征结果表明改性后聚乳酸出现了明显的降温结晶峰,进一步映证了支化结构的存在。同时,利用型腔体积可控注塑发泡装备制备了聚乳酸发泡试样,结果表明支化结构的引入显著改善了聚乳酸的发泡行为。在泡孔生长动力学研究的基础上,将泡孔生长过程分为快速生长阶段和慢速生长应力松弛阶段,分析了聚合物熔体黏弹性对泡孔生长、稳定过程的影响,较高的黏弹性起到了抑制泡孔合并、恶化的作用。同时,改性之后聚乳酸结晶性能提高,有利于发泡过程中泡孔结构的稳定。

    2016年01期 v.30 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 464K]
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化工系统工程

  • 考虑热泵的换热网络的过程改变分析

    杨敏博;冯霄;刘桂莲;

    基于夹点技术原理,可以得到换热网络所需要的最小冷、热公用工程。采用合理的过程改变设计,可以进一步减少冷、热公用工程的消耗。在换热网络中布置热泵,可以有效地回收利用过程中存在的低温余热,同时减少冷、热公用工程的消耗,提高能量利用率。在夹点技术的基础上,定性分析了带热泵的换热网络中过程改变对冷、热公用工程用量的影响。研究结果表明,在受热泵影响的区域内,热泵可以将原本不能节能的过程转变为可以节能的过程改变。因此,当换热网络中带有热泵时,过程改变是否有利于节能还需要综合考虑热泵的影响。通过研究带热泵的换热网络中的过程改变,进一步拓展了过程改变的研究范围,所得结论可以作为判断过程改变是否有利于节能的依据。

    2016年01期 v.30 162-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K]
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材料科学与工程

  • 聚(偏氯乙烯-co-丙烯酸甲酯)-b-聚丙烯酸丁酯共聚物的合成和相态结构

    王非凡;包永忠;

    采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基乳液聚合法制备聚(偏氯乙烯-co-丙烯酸甲酯)-b-聚丙烯酸丁酯共聚物(P(VDC-co-MA)-b-PBA),并研究了不同组成嵌段共聚物的相态结构和热失重特征。发现以端基为2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-异丁酸的聚丙烯酸-b-聚苯乙烯共聚物为大分子RAFT试剂和乳化剂,并加十六烷助乳化剂,可得到稳定的P(VDC-co-MA)共聚物和P(VDC-co-MA)-b-PBA共聚物乳液;随着大分子RAFT试剂浓度减小,共聚物的数均分子量增加,聚合具有可控特性。P(VDC-co-MA)-b-PBA共聚物溶液成膜和胶乳热成型膜均具有微相分离特征,随P(VDC-co-MA)/PBA摩尔比由11/1增加到2.2/1再到1/1,共聚物呈现从PBA粒状分散、PBA线条状分散、双连续分布的变化,并在热失重过程中出现分别对应于P(VDC-co-MA)共聚物和PBA的热失重温度区间。

    2016年01期 v.30 168-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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  • Cu~(2+)印迹磁性壳聚糖微球的表征及吸附性能

    马立成;郑其;车小奎;冯海亮;严波;

    以磁性Fe_3O_4为磁核,Cu~(2+)为模板离子,壳聚糖为功能单体,制备了Cu~(2+)印迹磁性壳聚糖微球(MIPs)。采用透射电镜、红外光谱分析、振动样品磁强计和X射线衍射仪对MIPs进行表征。结果表明,MIPs具有三维网状的多孔结构,并且Fe_3O_4被壳聚糖包埋且分布均匀。同时通过振动样品磁强计测得其饱和磁化强度为10.8 emu×g~(-1),具有一定的磁性能。采用静态吸附法研究了MIPs对Cu~(2+)的吸附。结果表明,最佳吸附p H值为5;吸附3 h达到吸附平衡;MIPs对Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学方程。并对MIPs的选择识别能力进行了评价,结果表明:MIPs对Zn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)的相对选择性系数K'分别为2.07、2.59、3.44,对Cu~(2+)具有较高的选择识别性能。并且,MIPs再生-重复使用10次吸附容量没有明显的降低。

    2016年01期 v.30 174-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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环境化工

  • 生活污水SBR亚硝化颗粒污泥的快速启动

    张翠丹;李冬;梁瑜海;吴青;苏庆岭;杨胤;张杰;

    采用R1,R2两组序批式反应器(SBR),研究生活污水亚硝化颗粒污泥的快速启动策略。其中R1接种的硝化絮状污泥中添加30%亚硝化颗粒污泥,R2只接种硝化絮状污泥。结果表明,R1经12 d(48个周期)启动成功,R2经过42 d(168个周期)启动成功,两个反应器的亚硝化率均能稳定维持在95%以上,颗粒平均粒径在第60天分别达到了922μm和625μm。采用亚硝化和颗粒化同时进行的策略可以快速启动亚硝化颗粒污泥,接种部分亚硝化颗粒污泥可以进一步缩短启动时间。而R1中PS/PN的变化比较平稳,说明R1中的微生物能够尽快的适应新的环境,抵御环境的变化。出水浊度和SVI的检测结果表明,R1的颗粒结构比R2紧凑,且凝聚沉降性能比R2好,R1更有利于污泥浓度的增长。

    2016年01期 v.30 182-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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  • 超声波辅助合成钛硅分子筛及其脱硫性能的研究

    王广建;褚衍佩;韩亚飞;王芳;崔会杰;

    分别以四丙基溴化铵(TPABr)和四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,氢氧化钠(Na OH)和四丙基氢氧化铵为碱源,在超声波辅助下合成了钛硅分子筛TS-1,考查了超声对不同条件合成TS-1的影响,同时与传统方法合成的钛硅分子筛进行了比较。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、紫外可见(UV-vis)、扫描电镜(SEM)等表征了合成的样品。以模型油中噻吩的脱除为探针反应,采用双氧水(H_2O_2)为氧化剂,合成的TS-1为催化剂对其进行氧化脱硫性能研究。结果表明,当TPAOH为模板剂和碱源时,超声对钛硅分子筛合成影响较小;当TPABr为模板剂,Na OH为碱源时,超声对钛硅分子筛合成影响较大;与传统方法合成的钛硅分子筛相比,超声波辅助方法合成的钛硅分子筛晶粒较小,骨架钛含量较多,氧化脱除噻吩的活性较高。

    2016年01期 v.30 189-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
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  • 羟基铝柱撑膨润土负载纳米零价铁去除Pb(Ⅱ)

    陈亚;李益民;曹玉廷;

    以具有良好吸附性能的羟基铝柱撑膨润土(Al-pillared bentonite,Al-PILC)为载体,通过Na BH_4还原Fe SO_4·7H_2O制得羟基铝柱撑膨润土负载纳米零价铁(NZVI/Al-PILC)。用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对NZVI/Al-PILC和纳米零价铁(Nanoscale zero-valent iron,NZVI)进行了表征。将NZVI/Al-PILC和NZVI分别用于合成废水中Pb(Ⅱ)的去除,考察了NZVI/Al-PILC和NZVI与Pb(Ⅱ)反应过程中介质p H、初始Pb(Ⅱ)浓度对其去除率的影响。结果表明:在相同实验条件下,NZVI/Al-PILC对Pb(Ⅱ)的去除率为91.8%,明显优于铁量相同的NZVI对Pb(Ⅱ)的去除率(56.2%),也远高于含铁量相同的NZVI和含土量相同的Al-PILC对Pb(Ⅱ)去除率的加和(70.6%),体现了吸附作用与还原反应之间良好的协同效应。NZVI/Al-PILC和NZVI对Pb(Ⅱ)的反应均符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程,且反应速率与NZVI/Al-PILC和NZVI对Pb(Ⅱ)的吸附性能呈正相关。NZVI/Al-PILC呈现出比NZVI更加优异的重复使用性。

    2016年01期 v.30 195-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料固定化漆酶及其对2,4-二氯苯酚的降解

    刘晓贞;李云;梁云霄;张瑞丰;

    通过壳聚糖在块体Si O_2大孔材料孔壁上的吸附,制备二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料(Si O_2/CS),经戊二醛交联后用于固定诺维信工业漆酶。优化漆酶固定化的实验条件并对比了游离漆酶和固定化漆酶的酶学性质。实验结果表明:在p H值为4.5、漆酶初始浓度为40 mg×m L~(-1)的条件下,固定化4 h效果最佳,固定化酶酶活回收率为85.5%;相对于游离漆酶,固定化漆酶的p H稳定性和热稳定性均得到明显提高,且具有良好的操作稳定性。应用固定化漆酶去除2,4-二氯苯酚(2,4-DCP),研究了降解时间、p H、温度和2,4-DCP初始浓度对其去除率的影响。在优化条件下,固定化漆酶对2,4-DCP(20 mg×L~(-1))的去除率为83.2%,固定化漆酶可重复使用,并且便于从反应体系中分离出来。

    2016年01期 v.30 201-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 446K]
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研究简报

  • 烯胺在乙醇溶液中吸收CO_2的研究

    郑书东;陶梦娜;陈艳萍;林鹏;何奕;施耀;

    将沼气中CO_2脱除后可以作为天然气替代品,化学吸收法缺点是再生能耗较高,实验中发现烯胺类物质在乙醇中吸收CO_2后会产生相分离现象,这可以降低再生过程的能耗,故研究了温度与浓度对三乙烯四胺(TETA)乙醇溶液吸收CO_2的吸收速率与单分子吸收负荷的影响,并采用二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)以及四乙烯五胺(TEPA)的乙醇溶液在相同条件下吸收模拟沼气中CO_2,考察吸收速率、吸收量及单氨基吸收负荷随时间的变化关系。实验结果显示,在TETA乙醇溶液中,随着TETA浓度从0.1 kmol×m~(-3)增加至0.3 kmol×m~(-3),总吸收量增大,而TETA单分子吸收负荷从1.88 mol CO_2×mol amine~(-1)降至1.59 mol CO_2×mol amine~(-1),TETA乙醇溶液吸收CO_2产生的固体经过DSC表征发现在363 K开始分解;从DETA,TETA至TEPA,烯胺分子中氨基数量随之增多,CO_2吸收速率与单分子吸收负荷也随之增加,而烯胺分子中单个氨基吸收负荷却随之减小,其中TEPA有着最大的CO_2单分子吸收负荷(2.11 mol CO_2×mol amine~(-1)),DETA有着最高的分子中单个氨基吸收负荷(0.48 mol CO_2×mol amine group-1)。

    2016年01期 v.30 210-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
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  • 泡沫封堵性能与界面性质关系研究

    王壮壮;李兆敏;李松岩;

    为了进一步揭示影响泡沫封堵性能的根本原因,首先通过泡沫驱替实验研究了温度对泡沫封堵性能的影响,然后利用界面流变仪分析了界面参数随温度的变化,在此基础上,建立起泡沫封堵性能与界面性质之间的联系,考察界面性质对泡沫封堵性能的影响。结果表明:当温度由20℃升高到80℃时,泡沫封堵能力先增后减,40℃时达到最大,80℃时阻力因子减小80%以上,有效倍数降低至40℃时的六分之一。相同温度变化范围内,平衡界面张力先减后增,40℃时界面张力最小为28.6 m N×m~(-1),而扩张模量和界面弹性模量先增后减,界面黏性模量则逐渐减小,40℃时工作频率0.1 Hz对应的最大扩张模量、界面弹性模量和界面黏性模量分别为9.24、8.74、2.97 m N×m~(-1)。界面流变性表征了泡沫液膜性质,封堵性能好的泡沫应同时具有一定的高黏度和良好的弹性,界面弹性模量和界面黏性模量共同影响泡沫封堵性能;界面张力与泡沫封堵性能呈负相关关系,界面张力越小,越有利于泡沫再生,并对应越大界面模量,因而泡沫封堵性能越好。

    2016年01期 v.30 216-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 291K]
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  • 适用于液-液快速反应的三喷嘴IS-RPB微观混合性能研究

    张珺;刘有智;焦纬洲;祁贵生;

    采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系对三喷嘴IS-RPB微观混合性能进行了研究,考察了超重力因子β、入口雷诺数Re_(in)、入口流速u_(in)、喷嘴间距d_1、d_2、体积流量VB等因素对离集指数X_S的影响,结果表明增大超重力因子、入口雷诺数、入口流速都有利于微观混合效果的改善,表现为X_S显著减小;X_S随着体积流量的增大显著减小,但是随着体积流量比的增大而增大;d_1<6 mm时,X_S随喷嘴间距d_1的增大而减小;d_1>6 mm,增大d_1使X_S增加;较小的喷嘴间距d_2有利于微观混合。对比研究表明三喷嘴IS-RPB离集指数约为0.006,为传统IS-RPB的1/2,三喷嘴IS的1/3,显示出了优越的微观混合性能。

    2016年01期 v.30 223-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • 固相催化乙二醇和乙醇合成乙二醇乙醚和乙二醇二乙醚

    李刚森;张栋;章亚东;

    乙二醇乙醚具有优良的性能而被广泛用于油漆、化工等行业,传统生产方法是环氧乙烷加成法,随着煤制乙二醇工业化,以乙二醇为原料制备乙二醇醚具有价格低、安全等优势。为了实现固相催化乙二醇制备乙二醇乙醚,分别以硅胶,Ti O_2,MCM-41,SAPO-11和HZSM-5为载体,以硫酸铵为改性剂,采用浸渍法制备了系列催化剂,对比发现HZSM-5做载体较好。以单因素法研究了硅铝比、改性剂浓度对催化性能的影响,结果表明0.5 mol·L~(-1)硫酸铵浸渍硅铝比为25:1的HZSM-5催化效果最好;以正交实验法优化了反应温度、反应压力、反应时间,结果表明最优反应条件为反应温度180℃,反应压力7 MPa,反应时间为4 h。在该条件下,乙二醇转化率能达到69.17%,乙二醇乙醚选择性达到72.91%,乙二醇二乙醚的选择性为25.13%,乙二醇醚的总产率67.81%。

    2016年01期 v.30 229-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K]
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  • 硅橡胶的表面接枝改性及抑菌性能研究

    瞿鹏;姜彦;孙旭;张洪文;

    通过使用复配交联剂制备室温硫化硅橡胶,采用等离子体在硅橡胶表面引入活性基团,进一步利用表面引发原子转移自由基聚合对硅橡胶进行表面接枝聚丙烯酰胺改性。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱、接触角、XPS、SEM等对改性前后硅橡胶的表面结构、组成、形貌和性能进行表征;并利用细菌黏附实验对比研究改性前后硅橡胶表面的细菌黏附性。结果表明,接枝改性后的硅橡胶,其表面由108.5°的疏水表面变为49.5°的亲水表面,硅橡胶表面细菌黏附量最高可降低98.7%。

    2016年01期 v.30 234-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
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  • 冶炼烟气干法脱硫过程中CaS与SO_2反应的实验及机理研究

    昌晶;张聪;田红景;郭庆杰;吴卫泽;

    将硫化钙和石英砂机械混合作为脱硫剂,在石英固定床反应器中考查了反应温度、空速、脱硫剂颗粒粒径、有无氧气存在和循环次数对脱硫剂脱除冶炼烟气中SO_2气体性能的影响。较高反应温度、较低烟气空速和较小颗粒粒径均可提高脱硫剂的脱硫率。温度500℃、空速250 h~(-1)条件下,脱硫率在100 min内均保持在96.4%以上。脱硫剂在无氧和有氧条件下循环实验中表现出的脱硫活性均较为稳定。随循环次数的增加,脱硫剂颗粒的比表面积和吸附量缓慢减小,分别从反应前的32.2 m~2×g~(-1)和21.6 cm~3×g~(-1)降至10次循环后的26.5 m~2×g~(-1)和16.2 m~3×g~(-1),而颗粒平均粒径逐渐增加。基于Gaussian 09程序,采用密度泛函理论(DFT)对Ca S与SO_2反应脱硫的微观机理进行了研究,在B3LYP/6-311G+(d,p)水平上优化得到反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,对各驻点进行了单点能计算。中间体IM4到产物P(Ca SO_4+S_2)的过程被推测为反应的速率控制步骤。

    2016年01期 v.30 240-247页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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  • 煅烧白云石凹凸棒石粘土的除磷作用

    朱宇珂;陈天虎;谢晶晶;刘海波;

    考察了不同温度煅烧白云石凹凸棒石粘土(DPC)对水中磷去除效果的影响。煅烧DPC对磷的去除作用通过XRD、TEM进行分析,同时测定Ca~(2+)、Mg~(2+)、p H值。高于500℃白云石开始分解,产物为方解石、羟钙石、方镁石、斜硅钙石。静态实验结果表明DPC煅烧温度越高,溶液p H值及钙离子浓度越高,磷酸盐去除率越好。说明Ca~(2+)对磷酸根的去除起到了关键作用,沉淀作用是主要的除磷机制。动态实验结果表明,550℃煅烧DPC颗粒滤料6个月内除磷效率接近100%,出水p H在30天后稳定在8~9左右。显示在该温度范围内煅烧DPC可以获得高效除磷而又满足出水p H排放要求的颗粒材料,具有潜在应用价值。

    2016年01期 v.30 248-251页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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  • 二○一五年高校化学工程学报审稿人名单

    <正>~~

    2016年01期 v.30 252页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]
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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,也欢迎重要领域的综述性论文。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

    2016年01期 v.30 253页 [查看摘要][在线阅读][下载 39K]
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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。三十年来,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"。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);科技部中国科技信息分析中心《万方数据库》;中科院《中国科学引文索引》;中国化工信息中心《中国化学化工文摘》等多家国

    2016年01期 v.30 254页 [查看摘要][在线阅读][下载 39K]
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