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 

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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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  • 全氟烷基磺酰亚胺配合物在均相与非均相催化反应中的应用

    詹晓力;唐永强;何逸波;张庆华;陈丰秋;

    普通的液体酸催化剂在应用过程中难免产生环境问题,而固体酸催化剂使用寿命短、活性低,全氟烷基磺酰亚胺配合物因其特殊的阴离子结构以及所具有的超酸性质而在新型催化领域表现出广泛的应用前景。文章介绍了全氟烷基磺酰亚胺配合物的结构与性能特点,综述了近年来全氟烷基磺酰亚胺配合物在催化领域的应用,重点阐述了在均相催化与多相催化反应中的最新进展,以期对其催化性能和应用前景有比较全面的认识。

    2016年02期 253-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]
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  • 脱沥青油糠醛萃取过程中液-液相平衡模拟研究

    吴奎;任满年;杜平安;李彬;应卫勇;曹发海;

    溶剂脱沥青工艺(SDA)副产的脱油硬沥青(DOA)生产高等级道路沥青时需要大量高价格的优良软组分,脱沥青油(DAO)-糠醛萃取工艺可以为沥青调和工艺提供优良软组分,实现DOA的合理增值。本文采用族组分划分法(Kuop法)将脱沥青油各温度馏分划分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质;然后基于UNIFAC热力学方程对DAO-糠醛萃取体系进行了模拟研究,结果显示:计算值与实验值最大误差小于5%;随着温度的升高,精制油收率增加,饱和分含量增大;随着剂油比(质量比)的增加,精制油收率呈线性增加,组成基本不变;在液-液相平衡操作条件下,随着理论级数增加,精制油收率及组成基本不变;在非平衡操作条件下,精制油收率为30.1%(wt);升高温度降低了糠醛对芳香分的选择性溶解性能,剂油比不影响糠醛的选择性溶解能力。

    2016年02期 261-267页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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  • 1,2-丙二醇+丁醇/戊醇/己醇二元系的过量体积和黏度

    凌锦龙;李灵;杨佳琳;

    常压下测定了1,2-丙二醇分别与丁醇、戊醇和己醇组成的二元系在293.15~318.15 K下的密度和黏度,建立了混合液密度和黏度随温度和组成变化的方程。计算了过量摩尔体积VE,黏度偏差Δη和过量流动活化自由能ΔG*E。结果表明,三个二元系的过量摩尔体积在全浓度范围内均为正值,随温度升高,偏差增大,但发生最大偏差时的溶液组成不同;过量摩尔体积值按丁醇-戊醇-己醇顺序逐渐增大;黏度偏差和过量流动活化自由能三个体系显示了相同的变化关系,均为负值,且都随温度降低而偏差增大。利用Redlich-Kister方程对过量性质进行了关联。分析和讨论了分子间相互作用。

    2016年02期 268-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 碳酸二乙酯吸收CO_2的性能评价

    汤志刚;李红伟;贺志敏;崔敬杰;郭栋;赵志军;

    全球CO_2减排的要求日益严峻,碳捕集成本较高,迫切需要开发高效率、低成本的捕集技术。碳酸二乙酯(DEC)是一种新型高效的CO_2吸收溶剂,今采用恒定溶剂法测定282.79~302.69 K下CO_2在DEC中的溶解度,并采用Prausnitz-Shair法、分子连接性指数(MCI)和PR状态方程法对其进行了预测;通过与碳酸二甲酯(DMC)的相平衡数据对比,发现相同温度下,DEC的亨利系数小于DMC。采用连续吸收-解吸实验对DEC吸收CO_2效果进行综合评价,通过研究液气比、吸收温度、解吸温度(采用加热解吸)和N_2流量(采用气提解吸)对CO_2吸收率的影响,探索出最佳操作条件;并与DMC的实验结果进行对比,发现采用N_2气提解吸,DEC系统成本明显低于DMC。加热解吸能耗高,气提解吸溶剂损失大,因而探索了一种通过压缩、冷凝进行解吸的新流程,经模拟计算,发现其流程简单,系统成本比加热解吸少,但比气提解吸多;与DMC结果进行对比,发现DEC优于DMC。结果表明,DEC是一种比较有潜力的CO_2吸收溶剂。

    2016年02期 276-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 460K]
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  • 基于FLUENT的内插扭带波纹管内流场分析

    王晓静;李文艳;孙启蒙;

    利用流体力学软件FLUENT对波纹管与扭带结合时的流场及传热进行了数值模拟,结合场协同原理考察了不同结构参数和操作参数对流动和传热的影响。结果表明:在入口雷诺数5000~60000,内插扭带波纹管由于扭带的螺旋导流作用,使壁面边界层减薄,在流动区域形成漩涡产生二次流,强化了对流传热过程;插入扭带后的波纹管内的流动仍具有周期性的特点,压降比普通的波纹管增加了2~3倍,且扭率较小时压降较高;场协同角在管子入口处较小,随流动的进行逐渐增大并趋于稳定;协同角随入口速度的增大呈递增趋势;有扭带的波纹管较光管协同角减小了约10%,较普通波纹管减小了约2%,场协同程度随扭率减小而增强。

    2016年02期 286-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 412K]
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  • 基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏全回流操作

    赵朔;白鹏;

    多储罐间歇精馏全回流操作(MVBD)是一种高效省时的新型间歇精馏操作方式。为了进一步提高其热力学效率,提出将蒸汽再压缩技术应用于MVBD,构成基于蒸汽再压缩的多储罐间歇精馏全回流操作(VRMVBD)。该操作利用压缩机将塔顶蒸汽压缩到较高的压力,使其在塔釜再沸器处冷凝,释放出的潜热供给塔釜料液再沸,从而减少塔釜再沸器对外部热源的需求量。根据压缩机的运转方式,VRMVBD可分为定速VRMVBD和变速VRMVBD。通过模拟分离乙醇-正丙醇的实例表明,VRMVBD能降低操作能耗并提高经济效益,而且变速VRMVBD比定速VRMVBD更具优势。相比MVBD,变速VRMVBD能降低77.62%的操作能耗以及38.71%的年度总费用。

    2016年02期 292-298页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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  • 棉籽糖提取液树脂吸附脱色

    段舒然;鲍宗必;闻光东;陈丽芬;杨亦文;

    棉籽糖的提取液中含有大量的有色杂质,经有机溶剂脱酚处理除去大部分疏水性色素,仍有少量水溶性色素残留,它们的存在会影响棉籽糖产品的纯度、色泽及结晶过程。研究以脱色率和棉籽糖损失率为指标,对比了HZ-801、HZ-803、HZ-806和HZ-818等四种大孔吸附树脂及D313、D303弱碱性阴离子交换树脂与活性炭的脱色性能,考察了影响静态吸附脱色的操作条件及脱色动力学,结果表明:HZ-818树脂为棉籽糖提取液的最佳脱色树脂,单次脱色率最高,达77.1%,棉籽糖损失率2.4%;树脂用量为2.0 g树脂/10 mL溶液、脱色时间为9 h时脱色过程较为经济。吸附色素的树脂可通过60%的乙醇水溶液进行再生,再生后树脂对原料液进行脱色实验,脱色率达94.0%。

    2016年02期 299-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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  • 搪塑模具制备中电镀用环氧树脂芯模固化过程的流变动力学研究

    窦艳丽;刘新春;张欢欢;许东华;管东波;石彤非;姚卫国;

    搪塑模具制备过程中电镀用环氧树脂芯模的固化过程对于搪塑模具的制备至关重要。今采用流变学的的方法,对电镀用环氧树脂芯模的固化过程进行了研究。环氧树脂芯模在固化过程中,双酚A型环氧树脂与多元胺固化剂进行交联反应,固化程度逐渐增大。固化程度先缓慢增加,然后迅速增加,最后缓慢增加接近最大值,芯模完全固化。同时,温度对固化速率影响也很大。温度越高,速率越大;温度越低,速率越小,完全固化所用时间也就越长,则树脂芯模可操作加工时间也就越长。研究建立了电镀用环氧树脂的固化反应动力学方程,得到温度与固化速率的关系,同时获得固化反应的活化能,结果表明电镀用环氧树脂的固化反应动力学符合Kamal自催化动力学模型。

    2016年02期 305-310页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 基于可视化观测和红外测温技术的微通道中乙醇蒸发气液相界面特性研究

    汪元;王振国;

    研究了乙醇在微通道中蒸发时气液相界面(即弯液面)的特性以及弯液面处蒸发的传热过程。实验选取三种不同尺寸的矩形微通道,水力直径为571,762和1454μm,对应的截面长宽比分别为20,20和10。首先通过可视化观测弯液面构型,以及由稳定界面向不稳定界面的转换。同时,运用红外测温技术获取了弯液面处微通道壁面的温度分布。实验研究了不同微通道中液体蒸发率和单位长度接触线上的蒸发率随热流密度的变化趋势。另外,讨论了弯液面处的温度梯度(即热沉效应)及其影响因素,分析了微通道截面形状对蒸发的作用效果。研究表明,弯液面的稳定性随着蒸发率的升高而下降。热沉效应沿弯液面不断变化,蒸发在弯液面两侧更加剧烈,促进了液体内部的热毛细对流。蒸发率随热流密度的升高而升高,相同热流密度下较大微通道中蒸发率较高。在蒸发率较低时可认为热量存储在贴近壁面的过热层内。此外,单位长度接触线蒸发率与微通道截面长宽比有关,长宽比越小,单位长度接触线蒸发率越高。

    2016年02期 318-324页 [查看摘要][在线阅读][下载 1739K]
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  • 基于不同亚格子尺度过滤模型下提升管内颗粒流动的数值模拟

    王淑彦;房建宇;邵宝力;董群;刘扬;杨树人;

    固相亚格子尺度过滤模型是在高精度的网格下,系统地过滤了基于结合颗粒动理学的双流体模型的模拟结果而得到的曳力和固相应力等本构关系的计算模型。今分别采用固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model I)、壁面修正固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model II)和改进的固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model III)模拟NETL/PSRI挑战问题中的提升管内的颗粒流动特性,得到了时均气体压力梯度和时均轴向颗粒速度等分布。亚格子尺度模型和均匀流动模型(Huilin-Gidaspow model)的研究结果相比,改进的固相亚格子尺度过滤模型(Filtered Model III)与实验值更接近,尤其是对于高颗粒浓度流动。壁面修正可以提高压力梯度,从时均轴向颗粒速度分布曲线,可以看出在提升管内颗粒流动结构呈现更为明显的环核流动结构;同时,研究了提升管内气体压缩性、壁面修正和计算网格对模拟结果的影响,分析表明气体的可压缩性对提升管内轴向气体压力梯度有影响,在模拟计算时考虑气体的压缩性,可以提高计算精度。

    2016年02期 325-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 242K]
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传递现象与单元操作

  • 浸没对置撞击流的液相混合行为研究

    张建伟;张学良;冯颖;王诺成;

    利用无干扰流场测试手段——平面激光诱导荧光技术(PLIF),对浸没对置撞击流混合反应器在等动量撞击下的浓度场进行分析,并分析比较对称撞击和不对称撞击下的液相混合行为。利用混合均匀度U和均匀混合时间τ95定量描述测量平面的示踪剂浓度分布,得出其在不同内径比、不同喷嘴间距下的变化规律,并进一步分析对称撞击时,两喷嘴出口流体的不同动量比对混合的影响。研究发现:在小喷嘴间距L<10D(L为喷嘴间距;D为两对置喷嘴内径和的平均值)下,等动量撞击时,对称撞击的混合效果要优于不对称撞击;对称撞击和不对称撞击的最优混合间距均为L=3D。对称撞击时,两喷嘴出口流体的动量比越接近于1,越有利于液相混合。

    2016年02期 311-317页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
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  • 主动旋转阀的流体力学性能研究

    詹宇木;齐亮;刘静;姚克俭;

    提出一种能够主动旋转的鼓泡元件,并在内径为300 mm×400 mm的矩形有机玻璃塔内,以空气-水为物系,研究了该阀体主动旋转对塔板压降、雾沫夹带的影响;用自制的电导探头测量了一定清液层高度下塔板的局部气含率,以研究阀体旋转对塔板局部气含率分布的影响。结果表明,阀主动旋转的干板压降与不旋转基本相同;阀主动旋转的湿板压降比不旋转时低,雾沫夹带比不旋转时大;阀主动旋转的局部气含率分布较不旋转时均匀,阀主动旋转时的气体对冲现象明显减少,塔壁附近的气液接触状况得到有效改善。

    2016年02期 332-340页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
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  • 微通道中悬浮液流动及颗粒分布的CFD模拟

    赵振敏;吕利平;李俊宏;陈文;董立春;秦莉晓;

    以DFM模型(Diffusive Flux Model)为基础,建立了颗粒的质量传递方程,之后以Fluent为计算平台,结合其UDF和UDS功能,对高浓度悬浮液在直型微通道中的流动和颗粒定态平衡分布进行了CFD模拟。研究中首先模拟非布朗悬浮液在常规通道中的流动,通过与文献结果的比较验证了建立的数学模型和求解方法的正确性。然后模拟悬浮液在微通道中的流动,分析了计算模型用于微通道模拟应做的修正,确定了相关参数,并考察了颗粒浓度、粒径、悬浮液流动速度及Pe数对通道中颗粒分布的影响,特别是明确了布朗运动对悬浮液流动的影响。模拟结果表明,DFM-CFD模拟结果与实验结果具有较好的一致性,优于文献中SBM(Suspension Balance Model)-CFD的模拟结果。

    2016年02期 341-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 383K]
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  • 油溶性双亲分子对草桥稠油缔合结构与流动性的影响

    李传宪;马洋洋;杨飞;杨爽;姚博;张钦;

    通过DSC热分析、黏温特性测量、电导率测量和粒度分析手段研究了碱性、酸性、Bolar型和Gemini型四类双亲分子对草桥稠油缔合结构与流动性的影响。实验结果表明,碱性烷基胺类是良好的沥青质絮凝剂,能够使稠油的电导率降低、沥青质颗粒粒径增大,稠油黏度显著减小。十二烷基苯磺酸、Gemini型双亲分子(邻苯二甲酸双十八酰胺)是良好的沥青质分散剂,能够使稠油的电导率提高、沥青质颗粒粒径减小,稠油黏度明显增大。Bolar型双亲分子(乙二胺、癸二酸)虽然也起到一定絮凝沥青质、增大颗粒粒径的作用,但由于极性颗粒数量的显著增加(Bolar型双亲分子自缔合形成大量极性胶团),宏观表现为稠油电导率和黏度的增大。碱性十二烷基苯胺与酸性十二烷基苯酚、月桂酸对稠油中沥青质颗粒的分散作用有限,不能显著改变稠油的电导率和黏度。

    2016年02期 349-357页 [查看摘要][在线阅读][下载 396K]
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  • 泡沫分离回收水溶液中高浓度CTAB的工艺

    史萌;刘桂敏;吴兆亮;李红珍;

    泡沫分离技术是回收水溶液中表面活性剂的一种有效方法。然而当表面活性剂浓度接近或者超过其临界胶束浓度(CMC)时,富集比会迅速下降。因此研究了温度与椭球塔共同作用强化排液的泡沫分离回收水溶液中高浓度表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。结果表明在温度60℃、气体流量100 mL×min~(-1)、装液量300 mL的条件下,CTAB溶液浓度为3.1 g×L~(-1)时,富集比为7.03,开发的两级泡沫分离工艺降低了残液中CTAB浓度从而增加回收率至99.8%,消泡液和残液浓度分别为21.8 g×L~(-1)和0.031 g×L~(-1)。

    2016年02期 358-363页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
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  • 高频脉冲电场下无机盐及电场参数对水滴成链特性的影响研究

    樊玉新;李彬;孙治谦;王振波;金有海;

    为了深入探究W/O乳状液静电聚结破乳过程中无机盐及电场参数对水滴成链特性的影响机理,分别改变无机盐浓度、种类及电场参数,对高频高压脉冲电场作用下水滴成链特性进行显微实验研究。结果表明,随NaCl浓度增加,电场作用前期,水链平均粒径先增大后减小,电场作用后期,顺序相反。电场作用前期,水链平均粒径从大到小的顺序为:Na_3PO_4、Na_2SO_4、NaNO_3、NaCl、Na_2CO_3和CaCl_2、MgCl_2、KCl、NaCl、NH_4Cl;电场作用后期,顺序相反。无机盐对水链链长的影响与其对水链平均粒径的影响相似。电场参数方面,随电场强度增加,水链链长先减小后增大,水链最大粒径和平均粒径先小幅增大后显著增大;随电场频率的增加,水链链长平缓减小,水链最大粒径和平均粒径先小幅增大后小幅减小;随占空比增大,水链链长先小幅减小后小幅增大再大幅减小,水链最大粒径和平均粒径先小幅增大后小幅下降。

    2016年02期 364-370页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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  • 结晶法提纯钛白副产硫酸亚铁的数学模型与实验研究

    张克宇;吴鉴;高腾飞;赵泉峰;戴永年;姚耀春;

    针对硫酸法生产钛白粉过程中副产的硫酸亚铁,采用结晶法对硫酸亚铁进行了提纯。实验分析了结晶过程中杂质的残留及传质方式,同时考察了结晶次数、搅拌速率对硫酸亚铁结晶提纯的影响,并依据固液边界层扩散传质理论,建立了结晶提纯的理论模型。结果表明,结晶法能有效去除杂质(Mn、Mg、Zn、Ni);所建立的结晶提纯模型能较好地预测杂质浓度,尤其是低含量的杂质浓度;搅拌通过影响晶体与溶液间的固液边界层,进而影响杂质的残留,从而验证了结晶过程中杂质的传质方式。

    2016年02期 371-377页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
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  • 微管内环己烷无催化氧化工艺条件对产物分布影响研究

    刘懿;朱明乔;王磊;陈新志;卢建刚;

    环己醇、环己酮是生产己内酰胺的原料,环己烷通过氧化反应制备上述原料的反应过程在安全性和时空收率等方面仍有挑战。今利用微通道的优异的安全和传热传质性能,采用氧气作为氧化剂,考察内径1 mm,长度5 m的不锈钢微管内环己烷无催化氧化反应的性能,重点考察了不同工艺条件,包括反应温度、反应压力、气液摩尔比和反应停留时间对环己烷氧化性能的影响。在180℃,压力1.5 MPa,氧气与环己烷的摩尔比为0.3:1,停留时间为1.5 min时,环己烷的转化率为3.93%,环己醇的选择性为23.39%,环己酮的选择性为35.95%,己二酸的选择性为26.71%,环己基过氧化氢选择性为4.78%。实验表明,微管内环己烷无催化氧化是可行的,且有一定的效果,尤其是反应时间短且安全性高,为慢反应在微管内的反应提供了借鉴。

    2016年02期 378-383页 [查看摘要][在线阅读][下载 282K]
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  • 甘油氢解双金属Ir-Re催化剂的结构调控:焙烧温度的影响

    邓澄浩;任鑫;张宏;周静红;周兴贵;袁渭康;

    采用浸渍法制备了一系列双金属Ir-Re催化剂,通过TEM、XRD、TPR、NH_3-TPD和CO-DRIFTS考察了350~650℃焙烧温度对催化剂结构的影响,并考评了其催化甘油氢解性能。结果表明,低温(350℃)焙烧处理的双金属催化剂中Ir和Re物种能够被完全还原为金属态,还原后形成Ir-Re合金结构;而高温(500和650℃)焙烧显著降低了Re物种的还原能力,还原后形成氧化铼(Re Ox)部分覆盖于Ir金属表面,形成Ir-ReOx的结构。低温焙烧所得的催化剂具有更高的甘油氢解催化活性和1,3-丙二醇选择性,这是由于低温焙烧的Ir-Re合金催化剂具有更高的金属分散度和更多的酸性位Re-OH。

    2016年02期 384-390页 [查看摘要][在线阅读][下载 480K]
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  • 疏水活性炭负载的镍基加氢催化剂的抗酸性能

    魏作君;侯雅欣;刘迎新;顾运江;

    为了解决镍基催化剂在酸性环境下易被酸腐蚀的问题,分别以金属Fe、Mn和Mo作为助剂,以经Na BH4处理的活性炭作为疏水性载体,采用等体积浸渍法制备了一系列镍基催化剂,并将其应用于苯酐、乙酰丙酸、丁烯二酸酐、丁二酸酐和偏苯三酸酐等酸性介质的加氢反应中,以研究金属助剂和疏水性载体对镍基催化剂抗酸性能和催化性能的影响。结果表明,与Raney Ni相比,Fe和Ni含量分别为5%(wt)和15%(wt)、疏水性活性炭负载的催化剂(5Fe-15Ni/AC-Na BH4)具有非常突出的催化活性和抗酸稳定性,在酸性反应环境中重复使用多次仍表现了很好的催化性能。这归因于载体的疏水表面能够阻止产生的水与催化剂表面的接触,使金属活性中心氢离子的活度降低,从而减少了金属镍的腐蚀。此外,XRD和TEM表征结果证明催化剂中形成了Fe-Ni合金,这有利于Ni在载体表面的分散,也有效地延缓了催化剂的失活。

    2016年02期 391-397页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
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  • 棕榈酸异丙酯合成反应的热力学分析

    付丽丽;蒋登高;

    针对“两步法”合成棕榈酸异丙酯反应体系,采用Joback基团贡献法、Yoneda基团贡献法及Tyagi方程估算了相关物质的热力学数据,并结合有关文献,计算得到了该反应体系的反应焓变Δ_rH_m~θ、反应熵变Δ_rS_m~θ、反应吉布斯自由能变Δ_rG_m~θ及反应平衡常数K~θ。通过分析该反应热力学性质,结合两步反应的Δ_rG_m~θ数值特点,得到一定条件下酰氯化为吸热反应,单独存在时较难进行,醇解为放热反应,且反应可进行完全。由于两步反应是耦合的,依据近似原则和勒夏特列平衡移动原理,酰氯化反应在适当条件下可正常进行,且反应过程中可促使平衡向正向移动,有助于反应进行完全。

    2016年02期 398-403页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 基于热分析的亚油酸甲酯热解动力学研究

    王学春;方建华;陈波水;陈尔余;贾贤补;

    采用热重分析方法研究了亚油酸甲酯在氮气和氧气气氛中的热分解特性,并采用Coats-Redfern积分法对亚油酸甲酯的热解过程进行动力学分析,建立了热分解动力学模型,计算了相应的动力学参数。结果表明,亚油酸甲酯在两种气氛中的热分解均为两步分解过程,且在氧气气氛中的热安定性较差。随着升温速率提高,热解区间向高温区移动,热解活化能和指前因子呈较好的动力学补偿效应,且在不同升温速率下具有不同的热解反应机理函数。热分解率计算值与实测值的误差统计分析结果表明,数值模拟计算值与实测值的误差在10%左右,动力学模型可有效预测亚油酸甲酯的热分解过程。

    2016年02期 404-409页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 一种海洋黑曲霉耐盐内切纤维素酶的分离纯化和酶学性质研究

    王红兵;王荣柱;陆涛;姚善泾;

    采用实验室从海底淤泥中筛选得到的海洋黑曲霉固态发酵生产纤维素酶,纤维素酶粗酶液经过硫酸铵分级沉淀、超滤、离子交换层析和疏水层析分离纯化后,得到了电泳纯的内切纤维素酶,酶的比活力由37.72 U·mg~(-1)提高到557.27 U·mg~(-1)。SDS-PAGE显示该内切纤维素酶的分子量约为34 kDa。考察了该酶的酶学性质,结果表明该酶的最适温度为60℃,最适pH为4.5,具有较好的热稳定性和p H稳定性。金属离子对该内切纤维素酶的酶活影响较大,Cu~(2+)、Fe~(2+)对内切纤维素酶具有一定的激活作用,Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)对酶活性具有强烈的抑制作用。当NaCl浓度为40 g·L~(-1)时具有最佳酶活,在20~60 g·L~(-1)的高NaCl浓度环境下的酶活均高于不含NaCl环境下的酶活,在200 g·L~(-1) NaCl高盐浓度下,该酶尚能保持初始酶活的89%,是典型的耐盐型酶。对该酶的酶促进反应动力学进行研究发现其在pH4.5、60℃条件下米氏常数Km为11.7 mg·mL~(-1),Vmax为943.4 U·mg~(-1)。

    2016年02期 410-416页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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  • 重组Pyrococcus furiosus葡聚糖磷酸化酶催化淀粉合成葡萄糖-1-磷酸

    张尧;吴绵斌;杨立荣;林建平;

    将Pyrococcus furiosus来源的编码葡聚糖磷酸化酶的glg P基因进行稀有密码子优化,在E.coli中重组表达并催化淀粉合成G-1-P。在反应条件优化基础上,以不同的淀粉为底物,GPase均表现出较强的催化能力。在原料预处理、高浓度底物催化及补料催化研究的基础上,以7.5%玉米淀粉为初始底物,反应16 h后补入2.5%玉米淀粉,继续反应32 h,G-1-P产量达250.34 mmol·L~(-1),底物转化率达65.1%,与相同浓度的可溶性淀粉相比,G-1-P产量及转化率(252.9mmol·L~(-1),65.9%)均相近,表明廉价易得的玉米淀粉可以代替可溶性淀粉为原料生产G-1-P,大幅降低G-1-P生产的原料成本。

    2016年02期 417-422页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
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  • 酚羟基对木质素磺酸钠染料分散剂性能的影响

    莫文杰;余丽璇;周明松;杨东杰;

    木质素磺酸盐最大的用途之一是用作染料分散剂,但其对涤纶纤维存在较严重的沾污及对分散染料具有较强的还原水解作用,导致染料在纤维上的上染率降低。今以木质素磺酸钠为原料,利用环氧氯丙烷对其进行改性,研究了酚羟基对其结构特征和性能的影响。水相滴定法、紫外可见光谱和凝胶色谱等测试结果表明,随着环氧氯丙烷用量的增加,木质素磺酸钠中酚羟基含量减少,分子量逐渐增大,木质素磺酸钠的色度降低。随着木质素磺酸钠中酚羟基含量减少,其对纤维的沾污和对染料的还原水解率逐渐降低。频率-耗散联用型石英晶体微天平测试结果表明随着木质素磺酸钠中酚羟基含量减少,其在染料上的吸附量先减少后显著增加,吸附层先变疏松再变紧密,说明酚羟基的减少降低了氢键作用吸附,增强了疏水作用吸附,使其对分散染料的分散性能以及高温稳定性呈现出先降低后提高的趋势。木质素磺酸钠中酚羟基含量的减少和分子量的增加有利于提高染料在纤维上的上染率。

    2016年02期 423-430页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 基于OpenMP的并行GA加速求解换热网络设计

    康丽霞;姜楠;夏明星;唐亚哲;刘永忠;

    为了提高化工过程系统中大规模优化问题的求解效率,提出了一个基于OpenMP系统的并行遗传算法。该算法实现了CPU主线程和GPU线程的同步并行化,达到了加速求解优化问题的目的。该算法在基本遗传算法的基础上引入了一系列调节和控制策略,用于改善算法的收敛性,提高算法获得最优解的概率。通过对算法中各项操作的并行性分析,设计了CPU-GPU异构系统下的并行遗传算法,并最终在OpenMP系统下得以实现。以2个不同规模的换热网络优化问题为例,验证算法的准确性和有效性。优化结果表明:基于OpenMP的并行遗传算法不但可以得到比文献中更优的换热网络设计方案,而且与串行的遗传算法相比具有明显的加速效果。而且加速比随着换热网络优化问题规模的增大而增大这一特征将有利于化工过程系统中各类优化问题的快速准确求解。

    2016年02期 431-438页 [查看摘要][在线阅读][下载 446K]
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  • 膜生物反应器处理造纸废水试验研究

    唐吴晓;李卫星;邢卫红;

    随着造纸行业的发展,新鲜水需求量和污水排放量剧增的问题日益突显。研究以膜生物反应器(membrane bio-reactor,MBR)处理造纸废水工艺,考察了膜孔径对过滤性能的影响并且对运行参数进行了优化,分析了膜的过滤行为和膜污染现象。结果选定膜孔径为300 nm,运行参数中优化的曝气量为1800 L·(m~2·h)~(-1),膜通量为19 L·(m~2·h)~(-1),悬浮固体颗粒浓度为6 g·L~(-1)。在此条件下运行105 d,膜性能稳定,气温的升高延长了MBR的运行周期,各项出水指标均优于原工艺二沉池水。化学需氧量、浊度、氨氮(NH_3-N)、总磷、色度和总有机碳的平均去除率分别为92%、99%、93%、73%、98%和88%。膜污染分析显示,造纸废水引起的主要污染为有机污染,但钙元素含量达9%,无机污染不可忽略。当跨膜压差升至40 KPa时,采用质量分数为0.5%的次氯酸钠(NaClO)和0.3%的柠檬酸,分别浸泡2 h,膜通量恢复率达到92%。

    2016年02期 439-445页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
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  • 负载型催化剂催化臭氧化降解水杨酸

    李越;赵青花;葛亚南;左鹏;石栋;贾寿华;

    采用浸渍法,分别制备了以γ-Al_2O_3为载体负载镍、铜、钴、锰氧化物的4种催化剂,并对其相组成、比表面积、电荷零点等进行了表征。考察了催化剂种类、投加量及溶液pH对催化臭氧化降解水杨酸效果的影响,并与单独臭氧化进行了比较。结果表明,4种催化剂均具有一定的催化性能,且负载MnO_2的催化剂催化效果最好;催化臭氧化降解效果主要受催化剂种类及溶液pH的影响。当水杨酸初始浓度为3 mmol·L~(-1),MnO_2催化剂投加量为2.5 g·L~(-1),溶液pH为4~8,O_3投加量为12.56 mg·min~(-1)时,反应60 min,溶液UV296和COD去除率分别在98.0%和88.0%以上。机理分析表明,催化剂的吸附作用和催化O_3产生·OH的量共同影响臭氧化降解效果。

    2016年02期 446-453页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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  • pH敏感微球及其在酸性水中的控制释放性能

    陈全;姚娜;钟曼丽;孙清清;章莉娟;

    采用喷雾干燥法制备pH敏感聚合物Eudragit E100(EPO)包载磷酸氢二钾的微球,硬脂酸镁的加入能有效改善微球的硬度和释放性能。微球响应环境pH的变化,控制磷酸氢二钾的释放速率,从而可用于调节酸性废水的pH值。研究了配方组成和制备工艺对微球粒径、形貌的影响,确定载体材料EPO与硬脂酸镁质量比为35:65;喷雾干燥工艺条件是:进样温度120℃,进样液浓度3%,进样量5 mL·min-1。考察了微球对pH=3的酸性水的控制效果,在1 h内溶液pH迅速增加到6.8,在4 h后降到5左右,并能在相当长的时间保持该pH不变。

    2016年02期 454-458页 [查看摘要][在线阅读][下载 580K]
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  • 丙烷对爆炸喷涂碳化钨涂层结构和力学性能的影响

    赵立英;刘平安;代洪川;

    丙烷燃烧火焰热量分布均匀,自由燃烧温度比乙炔低500℃。为解决氧乙炔火焰爆炸喷涂温度过高和粒子受热不均匀引起碳化钨脱碳和氧化问题,用氧气、乙炔和丙烷为混合燃气,通过优化喷涂工艺制备了硬度高、结构均匀致密的碳化钨涂层。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜附带的能谱仪(EDS)、金相显微镜和显微维氏硬度计等研究了丙烷对爆炸喷涂WC-10Co4Cr涂层的结构、组成和力学性能的影响规律。结果表明:在氧气和乙炔混合燃气中加入丙烷可有效减少碳化钨涂层的氧化和脱碳。提高丙烷流量,涂层的硬度和附着力先增后降、孔隙率则先降后增。丙烷流量为3.3 L·min~(-1)时,涂层的综合性能最优。截面维氏显微硬度达到13.08 GPa、孔隙率为0.8%,涂层与基材结合强度达到150 MPa。

    2016年02期 466-471页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 三元体系KCl–KBr–H_2O 323K相平衡理论计算

    桑世华;崔瑞芝;刘乾;曾晓晓;黄旺银;

    根据三元体系KCl–KBr–H_2O相平衡实验数据,回归了该体系中K(Cl,Br)固溶体的组成和平衡液相组成对应的二次方程,对固溶体组成的计算值和实验值进行了对比讨论,计算值的偏差范围在0.36%~3.31%;应用文献报道的Pitzer方程参数与温度的关联方程计算了323 K时该三元体系中盐的Pitzer方程单盐参数,并拟合了该三元体系中固溶体K(Cl,Br)和溴盐关联的活度积。在此基础上应用Pitzer方程和粒子群算法(PSO),对323 K时三元体系KCl–KBr–H_2O的溶解度数据进行理论计算,并用计算出的溶解度数据绘制出该三元体系323 K时的相图,计算结果表明,溶解度的理论计算值与实验值吻合好。

    2016年02期 472-476页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • 竹浆黑液高效减水剂与木质素磺酸钠的吸附行为对比

    邓永红;王婷;钱勇;楼宏铭;郭运清;

    通过对比竹浆黑液高效减水剂(GCL1-JB)与木质素磺酸钠(SL)在固体平板上的吸附行为探究二者分散性能差异的原因。采用石英晶体微天平和逐层自组装技术研究GCL1-JB与SL的吸附行为,对比了GCL1-JB和SL在固体平板上的吸附量、吸附膜厚度、吸附层结构等。结果表明,相比于木质素磺酸钠,GCL1-JB的吸附量较多,吸附膜较厚,吸附层结构较致密,膜表面较平整光滑,吸附在水泥颗粒表面后的zeta电位较大。因此GCL1-JB有较强的空间位阻和静电排斥作用,导致GCL1-JB的分散性能优于木质素磺酸钠。研究有助于理解木质素基减水剂的分散机理,为木质素改性成减水剂提供理论基础。

    2016年02期 477-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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材料科学与工程

  • 接枝形大分子偶联剂的合成及其对ABS/SiO_2复合材料性能的影响

    张洪文;张杨;姜彦;任玉荣;俞强;

    为改善二氧化硅(SiO——2)在丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料中的分散性和获得良好的界面特性。以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为单体,通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法合成接枝形大分子偶联剂。通过红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、核磁共振(~1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对大分子偶联剂进行表征。并对比研究不同分子量的大分子偶联剂对ABS/Si O2复合材料性能的影响。实验结果表明,经大分子偶联剂表面处理SiO_2后,复合材料的界面相容性得到显著改善,冲击强度达到23.48 kJ·m-2,比未经偶联剂处理复合材料提高了43.87%。

    2016年02期 459-465页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
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  • 木质素基两亲聚合物GCL1-J对砂浆结构和性能的影响

    郑大锋;陈然;李小康;

    通过研究木质素两亲聚合物GCL1-J添加前后新拌砂浆和硬化砂浆的性能变化来探讨改性木质素作为砂浆外加剂的可行性。采用扫描电镜、压汞法和热分析技术研究GCL1-J对砂浆的分散性能,对比了试样的微观形貌、孔径分布、水化产物等。结果表明,与空白基准试样相比,GCL1-J掺量为0.3%(wt)时,砂浆含水率降低3.1%,保水率增加6.9%,28 d抗压强度增长157%,抗渗强度增长241%。GCL1-J通过促进早期水化产物AFt的生成,改善孔隙分布,降低孔隙率来显著提高强度性能。该研究对木质素基聚合物在砂浆中的应用具有指导意义,也为造纸黑液的处理提供一条新的途径。

    2016年02期 484-490页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
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研究简报

  • 阴极液及溶氧对微生物燃料电池性能的影响

    樊立萍;郑钰姣;苗晓慧;

    研究微生物燃料电池在几种不同阴极液和曝气条件下处理餐饮废水及同步发电的性能。分别对以NaCl、K_3[Fe(CN)_6]和Na Cl+K_3[Fe(CN)_6]三种溶液为阴极液的微生物燃料电池进行了实验运行,对比分析了其产电性能和净水效果;对阴极室曝气和自然复氧两种条件下微生物燃料电池整体性能进行了对比研究。实验结果表明,阴极液和曝气条件的变化会影响微生物燃料电池的发电性能和净水效果。在以NaCl+K_3[Fe(CN)_6]混合液为阴极液且阴极室曝气的条件下,以餐饮废水为底物的微生物燃料电池的废水处理效果和产电能力最佳,相应的食堂原废水的产电电流密度稳态值为8.7m A·m~(-2),COD去除率为46.2%;模拟废水的产电电流密度稳态值为6.84 mA·m~(-2),COD去除率为33.1%。选择合适的阴极液和曝气状态,微生物燃料电池可有效处理餐饮废水并取得良好的发电性能。

    2016年02期 491-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 319K]
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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02期 497页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
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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02期 498页 [查看摘要][在线阅读][下载 1922K]
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