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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综述

  • 手性离子液体拆分对映体技术研究进展

    崔兴;于飞;朱海;吴可君;何潮洪

    手性离子液体作为离子液体家族的重要一员,不仅拥有蒸汽压低、热稳定性好、较好的结构可调性等优良性能,同时具备较高的手性识别能力,近年来受到国内外学者的密切关注,将其作为手性选择剂广泛应用于对映体拆分领域,展现出良好的效果。针对近年来手性离子液体在液相色谱、毛细管电泳、气相色谱、液液萃取等领域对映体拆分方面的研究进展进行综述,对其拆分机理进行比较分析,指出现阶段手性离子液体在对映体拆分应用中存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

    2016年06期 1229-1240页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
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传递现象与单元操作

  • 不同浓度TBAB半笼型水合物法分离沼气中CO2过程的研究

    臧小亚1,2,3;梁德青1,2,3;吴能友4

    沼气是含CO<sub>2</sub>和CH<sub>4</sub>的混合气,它的利用需要去除杂质CO<sub>2</sub>。四丁基溴化铵(TBAB)半笼型水合物法分离CO<sub>2</sub>是一种新型分离技术。研究了在不同TBAB水溶液浓度体系中,摩尔比为50:50的CH<sub>4</sub>/CO<sub>2</sub>混合气水合物在277 K和5 MPa条件下的生成过程及CO<sub>2</sub>的分离效果。结果表明,当TBAB水溶液质量浓度为0.79%和1.57%时,水合物生成过程存在“二次生成”现象。当TBAB的浓度为0.79%和2.91%时,气体消耗量为0.42 mol,大于其它的TBAB水溶液浓度条件下体系的气体消耗量。综合得出,CO<sub>2</sub>分离效果并非与TBAB水溶液浓度呈比例,而是存在一个最佳的TBAB浓度最适宜CO<sub>2</sub>气体的分离。在实验条件下,当TBAB水溶液质量浓度为1.57%时,有效反应时间最短且CO<sub>2</sub>分离效果最好。

    2016年06期 1241-1248页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
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  • 荷正电聚氯乙烯/聚乙烯亚胺共混交联超滤膜制备及其染料/盐分离性能

    赵斌1;欧阳密1;朱宝库2;张诚1

    为探索分离染料/盐混合物体系的新型膜材料和技术,提出荷正电、交联型聚氯乙烯(PVC)/聚乙烯亚胺(PEI)超滤膜研究。通过在低温下共混制备制膜液抑制交联、热处理铺展液膜促进交联、非溶剂诱导相转化固化成多孔膜三个步骤制备出PVC/PEI超滤膜。研究了膜的交联、荷电性、力学性能、微观结构以及对染料/盐的分离性能。研究发现,所制备的膜韧性大幅度提高,等电点在pH>9.0,截留孔径在30 nm左右,表现出典型的荷正电超滤膜特征。在0.15 MPa压力测试条件,膜对水溶液中NaCl、CaCl<sub>2</sub>、Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>等无机盐的截留率在5%以下,对多分散型阳离子染料维多利亚蓝B、阴离子染料酸性铬蓝K的截留率分别为96%和55%,通量达到110 L&#183;(m<sup>2</sup>&#183;h)<sup>-1</sup>,充分发挥了孔径筛分及静电排斥两种分离机制,在阳离子染料/盐混合物分中具有高通量、高效率特性。

    2016年06期 1249-1256页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
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  • 风冷热泵用新型干式蒸发器的实验研究

    尹应德1,2,3;孙晋飞1,2,3;朱冬生1,2,3;刘峰4;王洪4

    针对传统折流板管壳干式蒸发器存在换热性能不佳和阻力大的问题,基于非对称空间传热理念,提出一种新型顺紊流自支撑型干式蒸发器,并将其装配在风冷热泵上进行实验测试研究。测试结果表明:风冷热泵的制冷量为52.33kW,制冷性能系数为2.47,制热量为63.32 kW,制热性能系数为3.0。实验对比配置传统折流板管壳干式蒸发器的同型号风冷热泵,其干式蒸发器的换热面积减少33.3%,制冷性能系数提高6.0%,制热性能系数提高15.8%,制冷剂充注量减少7.1%。

    2016年06期 1257-1263页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
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  • 载体液滴经微细管成形过程动力学特性的实验与模拟

    杨玉军1;张玮1,2,3;郑三龙1,2,3;徐林红4;陈冰冰1,2,3

    利用微细管成形及后续交联和致孔过程,可以制备尺寸可控的载体微珠或晶珠。该过程中,微滴的成形是控制粒径的关键步骤,其成形过程动力学特性的研究具有重要意义。以海藻酸钠载体液滴为对象,通过高速摄影方法,用不同内径(1.1,1.6,1.9,2.2 mm)的微细管,对微滴成形过程中的形貌特征和界面演变动力学进行了实验研究,考察了微细管内径对液滴成形、滴落下落速度、液滴直径分布、颈缩线长度等的影响规律;进而,用VOF (volume of fluid)法中PLIC (piecewise linear interface calculation)的几何重构方法追踪非牛顿流体液滴形成过程的气液交界面,对相应液滴成形过程进行了模拟。结果表明,海藻酸钠溶液滴落下落速度、平均直径及颈缩线长度随着微细管内径的增加而增大;对于浓度2%的海藻酸钠溶液,以内径2.2 mm的微细管为例,当管内流速为30 mm&#183;s<sup>-1</sup>,实验所得液滴脱落时最大颈缩线长度约为9.24 mm,滴落脱落时的速度约为6.09 mm&#183;s<sup>-1</sup>,液滴直径约为5.8 mm;较内径1.1 mm的微细管所得液滴的参数值分别高119.04%、129.81%、39.13%;相应模拟所得液滴颈缩线长度、脱落时的速度及直径与实验结果的最大相对误差分别为8.7%、2.1%、8.6%,与实验结果基本一致,说明该方法适于微细管内非牛顿流体如海藻酸钠溶液成滴过程的模拟。

    2016年06期 1264-1273页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K]
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  • 4WS转子密炼机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析

    高鹤;朱向哲;佟莹;何延东

    采用拉格朗日拟序结构的分析方法,对标准四棱4WS转子密炼机聚合物混沌混合进行研究。利用网格叠加技术(MST),计算了密炼机二维流场的速度场分布。在此基础上,利用基于拉格朗日体系的有限时间Lyapunov指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS),结合Poincar&#233;映射和粒子可视化技术,分析了4WS转子密炼机二维流场的混沌混合特性;讨论了转子几何结构对FTLE和LCS分布的影响以及密炼机二维流场潜在的动力学和几何特性。结果表明,由于物质线的封闭状态,导致了密炼机近转子区流体输运受到了阻碍,因此,增强近转子区与远转子区的物质交换是进行转子优化的重要环节。由于4WS转子棱边独特的凹槽结构,在近转子区易产生马蹄形结构,在流域中形成同宿穿插结构,增强了近转子区和远转子区之间的物质交换,强化了密炼机流场的混沌混合。

    2016年06期 1274-1283页 [查看摘要][在线阅读][下载 816K]
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  • 短接触旋流反应器混合区内气固返混特性模拟研究

    王振波1;朱丽云1;黄峰1;张玉春2;金有海1

    采用欧拉双流体模型模拟短接触旋流反应器内气固两相流动,加载无反应组分输运方程计算入口混合区内气固停留时间分布(RTD)。根据各截面上下行流率分配,定义了截面返混比,并考察了入口结构型式对气固返混特性的影响。研究结果表明,反应器混合区内固体催化剂的停留时间比气体小;气体在入口混合区内返混程度比固体颗粒显著,颗粒接近平推流;气体截面返混比为0~0.5,且随着轴向位置增大呈现先增加后减小的趋势;轴向入口设导向叶片增大了反应器混合区内气体轴向返混;与直切式和斜上切式结构相比,斜下切式结构反应器混合区气体返混程度较弱,有利于催化裂化反应。

    2016年06期 1284-1291页 [查看摘要][在线阅读][下载 818K]
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  • 液滴内空泡生长控制机理及影响因素的研究

    吕明;宁智;孙春华;李元绪

    在超空化燃油射流使得喷雾中部分燃油分裂液滴内含有空化气泡;空化气泡的生长对液滴的分裂与雾化具有重要的影响。研究基于VOF方法对燃油液滴内空化气泡的生长过程进行了数值模拟,结合R-P方程对单液滴内空化气泡生长控制机理及影响因素进行了分析。结果表明,单液滴内空化气泡的生长可以按控制机理划分为表面张力控制阶段、综合竞争阶段和惯性力控制阶段。在第I生长阶段,空泡的生长主要受表面张力的控制作用;在第Ⅱ生长阶段,空泡的生长主要受表面张力、惯性力及黏性力三者的综合作用;在第Ⅲ生长阶段,空泡的生长主要受惯性力的控制作用。最后,利用建立的数值计算模型对表面张力系数、液体黏度及液体密度对液滴内气泡生长过程的影响进行了分析。

    2016年06期 1292-1299页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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  • 精馏过程单变量扰动原因的智能反演

    梁慧婷;田文德;靳满满;项曙光

    由于精馏过程存在大量扰动,使得扰动原因难以确定,扰动量信息诊断精度难以提高,本文对精馏过程扰动问题进行了研究。以精馏塔回流量(<i>L</i>)、上升蒸汽量(<i>V</i>)、进料组成(<i>z</i><sub>F</sub>)及进料量(<i>F</i>)扰动为例,在单变量扰动的基础上,将物理领域的反演思想应用于精馏故障诊断,结合精馏过程内嵌机理,建立了各扰动量与欧氏距离之间的反演模型,经过运算实现扰动量的定量分析。并将此方法录入规则,以便嵌入专家系统,实现智能辨识扰动原因。本文将此方法运用到高纯度的二元精馏塔中,实现了单变量扰动原因的定量辨识,证明了该方法的有效性。

    2016年06期 1300-1305页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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反应工程

  • 六羟甲基三聚氰胺的甲醚化反应机理分析及动力学研究

    颜小东;孙巧路;杨凯;范宏;李伯耿

    在硝酸催化下进行六羟甲基三聚氰胺(HMM)与甲醇的甲醚化反应,生成了六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)。考察了反应过程中甲醇浓度的变化,提出了HMM甲醚化反应的机理并建立了动力学模型。通过实验数据拟合出醚化动力学参数,分析了不同反应温度下醚化度-时间关系。结果表明,该反应是典型的可逆平衡反应,pH=3.5下,当温度由30℃升高至55℃时,甲醚化反应平衡常数由1.17增大至2.79。甲醚化正逆反应速率常数与温度的关系分别为<i>k</i><sub>1</sub>=8.54&#215;10<sup>6</sup>&#215;exp(-5.39&#215;10<sup>4</sup>/<i>RT</i>)与<i>k</i><sub>2</sub>=257&#215;exp(-2.79&#215;10<sup>4</sup>/<i>RT</i>)。根据van't Hoff方程计算了该甲醚化反应表观反应焓为25.97 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,表观反应熵为86.5 J&#183;(mol&#183;K)<sup>-1</sup>。

    2016年06期 1306-1312页 [查看摘要][在线阅读][下载 435K]
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  • 二苯硫醚修饰Pd/C催化合成N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺的研究

    苏倡;张群峰;丰枫;马磊;卢春山;李小年

    利用二苯硫醚(Ph2S)修饰Pd/C制备得到Pd-Ph<sub>2</sub>S<sub><i>x</i></sub>/C催化剂,以N-苯基对苯二胺(PADPA)和甲基异丁基酮(MIBK)为原料,分别考察了Pd-Ph<sub>2</sub>S<sub><i>x</i></sub>/C催化剂在一步法和两步法还原烷基化制备N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺(DBPPD)反应中的性能。并采用X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征。结果表明,Pd-Ph<sub>2</sub>S<sub><i>x</i></sub>/C催化剂在一步法和两步法合成DBPPD反应中均表现出良好的选择性,通过改变Ph2S用量、温度、压力等反应条件可使DBPPD选择性达96.3%。一步法反应工艺过程中PADPA与MIBK缩合生成的水制约着反应的进行,使PADPA在较低温度(413~433 K)下无法完全转化。两步法合成工艺,即先以活性炭为催化剂,使PADPA与MIBK脱水缩合生成亚胺,再在Pd-Ph<sub>2</sub>S<sub><i>x</i></sub>/C催化剂的作用下将亚胺还原生成DBPPD,有效地克服了转化率不能达到100%的难题。在413 K,3 MPa反应条件下,PADPA转化率达100%,DBPPD选择性达97.4%。同时对Pd-Ph<sub>2</sub>S<sub><i>x</i></sub>/C催化剂的重复使用性能进行考察发现,Pd-Ph<sub>2</sub>S<sub><i>x</i></sub>/C催化剂套用3次后没有发现活性明显下降现象,每次反应PADPA转化率都可达100%,DBPPD选择性保持在95%以上。

    2016年06期 1313-1319页 [查看摘要][在线阅读][下载 514K]
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  • 废FCC触媒负载纳米氧化锌的制备及其松香催化酯化反应的研究

    丁胜芳1;王琳琳1,2,3;陈小鹏1,2,3;韦小杰1,2,3;韦彩琴1;童张法1,2,3

    以石油催化裂化(FCC)废触媒为载体,充分利用废触媒原有的分子筛结构与<i>L</i>酸中心,采用溶胶-凝胶法制备非均相的负载型纳米氧化锌酯化催化剂(ZnO/FC3R);通过SEM,XRD,FT-IR和Py-IR技术对ZnO/FC3R的表面形貌、粉体与基团结构和酸种类及酸强度进行了表征;以松香和甘油的酯化为指针反应,研究了负载量、醋酸锌水解反应温度、煅烧温度和负载时间等制备条件对催化剂酯化反应活性的影响;考察了催化剂的失活特性。结果表明,焙烧后制得的再生FCC催化剂(FC3R)载体为Y型分子筛结构,表面积炭得到一定程度的去除,ZnO晶粒呈锥状结构,颗粒的平均粒径为42 nm,添加ZnO固体酸可获得更多的<i>L</i>酸中心;ZnO/FC3R催化剂的适宜制备条件为:ZnO负载量为25%(wt),水解反应温度为35℃,煅烧温度为500℃,负载时间为1 h,所制备的催化剂用于松香酯化反应产率达96.1%,松香甘油酯产品的加纳色度为6、酸值为6.5 mg KOH&#183;g<sup>-1</sup>、软化点为85.3℃、残留锌含量为0.02%(wt),符合138#松香甘油酯国家技术指标;催化剂重复使用5次后仍具有良好的催化活性。

    2016年06期 1320-1327页 [查看摘要][在线阅读][下载 496K]
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生物化工

  • 基于中心组合设计和响应面分析的血清替代物浓度优化

    陈小东;蔡海波;谭文松

    细胞因子诱导杀伤细胞(Cytokine-induced killer cells,CIK cells)是一类广泛应用的肿瘤过继免疫疗法的效应细胞,其体外扩增过程中常需要使用无血清培养基。今以胰岛素、亚麻酸、胆固醇和乙醇胺4种可替代血清促进细胞扩增的组份为研究对象,采用中心组合设计和响应面分析相结合的方法,考察上述组分的浓度以及相互作用对单个核细胞扩增的影响,得到了可支持单个核细胞扩增的最优浓度,分别为10、5.66、19.86和1.22 mg&#183;L<sup>-1</sup>。将上述4种组分以优化的浓度添加到DMEM/F12和IMDM以1:1体积比混合而成的基础培养基中,制成无血清培养基Optimizer。以含10% FBS的RPMI 1640为对照,采用半量稀释法培养脐血单个核细胞,以培养14天的总细胞扩增倍数、细胞组成、CD3<sup>+</sup>CD56<sup>+</sup>细胞扩增倍数以及对K562细胞的杀伤活性为指标,评价了制成的无血清培养基Optimizer支持CIK细胞扩增的效果。结果显示,采用所制备的无血清培养基Optimizer,总细胞扩增倍数为56.54&#177;18.87,明显高于SFM1的5.14&#177;1.03(<i>p</i><0.05)和SFM2的3.59&#177;0.56(<i>p</i><0.05),与含10% FBS的RPMI 1640的35.24&#177;20.92(<i>p</i>>0.05)接近;CD3<sup>+</sup>细胞为97.98%&#177;1.41%,与含10% FBS的RPM I1640的94.34%&#177;1.29%相当(<i>p</i>>0.05);尽管CD3<sup>+</sup>CD56<sup>+</sup>细胞比例18.17%&#177;7.38%低于含10% FBS的RPMI 1640中的数值25.49%&#177;3.35%(<i>p</i><0.05),但两种培养基的CD3<sup>+</sup>CD56<sup>+</sup>细胞扩增倍数分别为440.86&#177;222.89和429.27&#177;249.16,没有显著性差异(<i>p</i>>0.05);当效靶分别为9:1时分别采用两种培养基扩增的细胞对K562细胞的杀伤活性均能达到50%以上。该研究结果为用于CIK细胞体外扩增的无血清培养基的开发提供了依据。

    2016年06期 1328-1334页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 含pPpa的水通道蛋白AQPZ在无细胞体系中的表达及其水过滤特性

    庄冰佳1;于道永2;黄磊1;徐志南1;蔡谨1

    水通道蛋白Z (AQPZ)具有水选择专一性强、渗透性高等特点,可广泛用于制备水回收和脱盐的生物仿生膜。定点突变詹氏甲烷球菌(<i>Methanococcus jannaschii</i>)的酪氨酸-tRNA合成酶(tyrosyl-tRNA synthetase,TyrRS),使其可催化非天然氨基酸(丙炔氧基-<i>L</i>-苯丙氨酸(<i>p</i>-propargyloxyphenylalanine,pPpa))合成对应氨酰tRNA。将上述转运系统与大肠杆菌无细胞体系结合,在AQPZ的特定位点引入了pPpa将改性的AQPZ (P-AQPZ)重构到1,2-二油酰基磷脂酰胆碱(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DOPC),经停留光谱分析,其水渗透因子<i>P</i><sub>f</sub>值为3.42&#215;10<sup>-4</sup> m&#183;s<sup>-1</sup>,是AQPZ的2.78倍。用截留反渗透装置分析发现P-AQPZ仿生膜的水通量高于AQPZ仿生膜并可保持较高的截盐率。

    2016年06期 1335-1340页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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化学工艺

  • 新型磺化碳基材料催化果糖制备5-羟甲基糠醛

    李黎峰;沈忠权;厉岑怡;陈纪忠

    以三聚氰胺甲醛树脂为前驱体,制备了一种新型的磺化碳基材料催化剂(SMC),通过傅里叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附测定(BET)、热重分析(TGA)、元素分析和酸量测定等方法对所制备的SMC进行表征,并将其用于催化果糖脱水制5-羟甲基糠醛(5-HMF)。研究了溶剂种类、催化剂用量、反应温度、反应时间和果糖浓度等对5-HMF收率的影响,确定了适宜的反应条件。结果表明:在较优的条件下,即二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,催化剂用量5%、反应温度180℃、反应时间30 min、果糖浓度0.025 g&#183;mL<sup>-1</sup>时,5-HMF收率可达79.8%;催化剂具有较高的重复使用性能,经5次重复使用后,5-HMF收率只下降7.1%。

    2016年06期 1341-1347页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
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  • 尼龙6/66/510热熔胶合成与性能的研究

    周磊1;孙莉1;薛为岚1;曾作祥1;朱万育2

    通过熔融共聚法合成了尼龙6/66和尼龙6/66/510热熔胶,在尼龙510含量(<i>X</i><sub>m</sub>)为0%~20%(mol),考察了尼龙6/66/510的热性质和力学性的变化规律。结果表明:(1)随着<i>X</i><sub>m</sub>的增大,尼龙6/66/510的熔点从167.3℃下降至126.9℃,玻璃化转变温度从46.7℃下降至24.3℃;(2)尼龙6/66/510的拉伸强度基本上保持恒定,且与尼龙6/66几乎相等,而其断裂伸长率较尼龙6/66有明显提高。运用低表面能涂层铝板对该热熔胶进行了剥离强度实验,结果发现,当<i>X</i><sub>m</sub>=15%(mol)时,尼龙6/66/510热熔胶的剥离强度达到最大值,表明尼龙510含量为15%(mol)的尼龙6/66/510热熔胶更适用于低表面能涂层金属板的黏结。

    2016年06期 1348-1352页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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  • 聚酯漆包铜线表面聚酯涂层的可控降解和脱除

    何静;单国荣

    以NaOH水溶液为主溶剂对聚酯漆包铜线表面的聚酯涂层进行可控降解和脱除,通过考察搅拌速度、NaOH溶液浓度、温度及溶液循环次数等工艺条件对脱漆的影响,得出适于工业化生产的聚酯涂层脱除工艺条件:NaOH溶液浓度为30%(wt)、温度为90℃、机械搅拌速度为100 r&#183;min<sup>-1</sup>。在该条件下进行脱漆,脱漆时间2 h左右,漆膜回收率在80%以上,铜回收率在98%以上,铜损失率在0.03%以下,脱漆剂经循环利用5次后,脱漆能力仍保持稳定。漆膜的玻璃化温度在脱漆过程中几乎没有改变,脱除的漆膜和剩余的NaOH溶液没有变黏稠。对碱液中的降解物和未降解物的分子量进行分析,未降解物分子量稍有降低,而少量降解物中无较高分子量物质。

    2016年06期 1353-1358页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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  • 超重力场中影响碳酸钙晶须断裂的影响因素分析

    贺鑫1,2;尹大伟1,2;赵祯霞1;童张法1,2

    主要探究了超重力场中制备工艺条件对碳酸钙晶须断裂程度的影响规律。包括碳化温度、旋转床转速、干燥时间等因素对碳酸钙晶须断裂程度的影响,并采用SEM和XRD表征了晶须状碳酸钙的表面形貌以及晶体结构。实验结果表明:当旋转床转速一定时,较高的碳化温度有利于文石相碳酸钙晶须的生成,但随碳化温度的升高容易加剧晶须的断裂;当碳化温度一定时,旋转床转速的增加容易加剧碳酸钙晶须的断裂;在100℃下对碳酸钙晶须进行干燥,当干燥时长超过70 h时,碳酸钙晶须会出现明显的断裂,且随干燥时长的增加而加剧;在本文实验范围内:碳化温度为70℃,旋转床转速为1400 r&#183;min<sup>-1</sup>,干燥时长30 h内所制备的碳酸钙晶须的长径比可达19.4,平均短径为144 nm,文石相含量为97.48%且形貌保持完整。研究结果对碳酸钙晶须的工业化生产具有一定的指导意义。

    2016年06期 1359-1365页 [查看摘要][在线阅读][下载 1570K]
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  • 硫酸浸提对磷矿石物性变化影响

    郑凌志1;窦焰1;孙祥斌1;沈浩2;郑之银2;刘荣2;崔鹏1

    以硫酸浸提磷矿石的反应过程为研究对象,在反应温度80℃,搅拌速率300 r&#183;min<sup>-1</sup>,反应时间180 min的反应条件下,对硫酸浸提体系进行研究。通过原子吸收、扫描电镜、X射线电子衍射、比表面积与粒径分布等测量及表征。结果表明:磷矿浸提反应120 min内大部分磷矿石转变为CaSO<sub>4</sub>&#183;2H<sub>2</sub>O晶体,反应过程中,CaSO<sub>4</sub>&#183;2H<sub>2</sub>O晶体首先在磷矿表面产生,在磷矿表面堆叠。随着反应进行,晶体长大后脱落,矿石结构坍塌。由此导致矿物平均粒径先增大后减小,孔性能的N2等温吸附曲线滞回环由H3型转变为H4型。

    2016年06期 1366-1371页 [查看摘要][在线阅读][下载 485K]
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  • La对CHF3和I2气相合成CF3I催化剂性能的影响

    韩文锋1,2;习苗1;王志昆1;靳碧波1;唐浩东1;李瑛1;刘化章1

    CHF<sub>3</sub>是具有温室效应潜值(GWP)高达14800的强温室气体,而CF<sub>3</sub>I可以作为新型灭火剂、制冷剂、半导体蚀刻及发泡剂等。本文研究了稀土助剂镧对Rb-K/AC催化CHF<sub>3</sub>和I<sub>2</sub>反应合成CF<sub>3</sub>I的性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、CO<sub>2</sub>-程序升温脱附、热分析(TG/DTG)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱仪(EDS)等表征手段研究了稀土助剂对催化剂的活性组分和载体表面性质的影响。结果表明,催化剂Rb-K/AC加入助剂La后,CO<sub>2</sub>脱附峰温升高30℃,峰面积也增加,表明催化剂的碱性量和强度均增加;加入3%(wt) La后,由于其改变了催化剂活性组分与载体之间的相互作用,Rb和K在载体的表面含量分别从5.5%和7%提高到7.2%和8.1%;同时,CHF<sub>3</sub>转化率和CF<sub>3</sub>I选择性分别从40.2%和52.2%增加到58.7%和57.5%。LaOF具有较高的催化活性,可能是催化剂的活性中心之一。

    2016年06期 1372-1379页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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化工系统工程

  • 基于局部搜索策略的混合算法同步综合换热网络

    张春伟;崔国民;陈上

    针对复杂换热网络混合整数非线性问题,提出了一种由混沌蚁群算法、局部搜索策略和结构进化策略组成的混合算法,同步综合换热网络。首先采用混沌蚁群算法初步优化换热网络,蚂蚁个体根据混沌搜索机制遍历整个求解域。随后引入Powell法作为局部搜索策略,加强蚂蚁个体的局部搜索能力。最后结合结构进化策略,限制算法的搜索空间,优化蚂蚁个体表示的换热网络结构,并将优化后的信息反馈。蚂蚁会根据自身、邻居和反馈的信息作进一步搜索,直到算法收敛于全局最优解。通过算例对算法进行验证,结果表明,混沌搜索机制使混合算法具有很好的全局搜索能力;Powell法加强了算法的局部搜索能力,提高了求解精度;结构进化策略能够有效地缩减搜索区间,提高搜索效率。所以混合算法能够很好地兼顾处理连续变量和整型变量,适用于换热网络综合。

    2016年06期 1380-1390页 [查看摘要][在线阅读][下载 495K]
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  • 运用二分法设计具有再生再利用的多杂质水网络

    王焕云1;潘春晖2;范小振2;田云奎2;刘树恒2

    为了优化具有再生再利用的多杂质水网络设计,提出一种二分法设计方法。即认为所有过程仅包含不使用和使用再生水的过程,假设前者完全使用新鲜水,根据过程的源水流值可算出初始再生浓度C<sub>reg</sub><sup>0</sup>,其流量待定,然后基于再利用的设计方法进行设计。完成本次迭代后,以未回用的源水流即为再生前水流,将其流量与再生水用量进行比较,数值较小者与再生水量的初值构成一个区间,用二分法确定出再生水量,据此选择浓度势较小的再生前水流,并计算出再生浓度C<sub>reg</sub><sup>i</sup>,直至{C<sub>reg</sub><sup>i</sup>}收敛时结束。并对文献中几个实例进行计算,结果表明此方法设计步骤简捷、计算量小,且设计的新鲜水用量和再生浓度比文献的设计值低。

    2016年06期 1391-1398页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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材料科学与工程

  • PVC-b-PEG共聚物的合成及其改性PVC微滤膜

    黄志辉;包永忠;潘鹏举

    采用聚乙二醇单甲醚和4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)反应合成制备了含偶氮基团的聚乙二醇大分子引发剂(AzoMPEG),由AzoMPEG引发氯乙烯聚合制备了聚氯乙烯-<i>b</i>-聚乙二醇(PVC-<i>b</i>-PEG)共聚物,用凝胶渗透色谱、核磁共振和红外光谱等表征了共聚物的结构,并研究PVC-<i>b</i>-PEG共聚物添加量对PVC微滤膜水接触角、形貌、拉伸力学性能、水和牛血清蛋白(BSA)溶液通量的影响。结果表明,PVC-<i>b</i>-PEG共聚物的亲水性优于PVC;随着PVC-<i>b</i>-PEG共聚物含量的增加,PVC微滤膜的孔隙结构连通性提高,水通量明显增强,水通量保持率较高。抗污性能测试表明,随着PVC-<i>b</i>-PEG共聚物含量的增加,微滤膜的BSA溶液通量明显增加,经过再生后的通量恢复率也保持较高水平,表明PVC-<i>b</i>-PEG共聚物能有效提高PVC微滤膜的抗污性能。

    2016年06期 1399-1404页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
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  • PES中空纤维含哌嗪-氟单体聚酰胺纳滤膜制备及耐氯性能

    张海珍;周秉武;汤永健;许振良

    以聚醚砜(PES)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)-PEG200为铸膜液体系,制备了PES中空纤维超滤膜,讨论了空气段间距和芯液组成对PES中空纤维超滤膜的影响。选用PESUFB90中空纤维超滤膜为基膜,以0.5%(w/v)哌嗪(PIP)和0.5%(w/v)2,2-二(1-羟基-1-三氟甲基-2,2,2-三氟乙基)-4,4-亚甲基双苯胺(BHTTM)为水相溶液,0.15%(w/v)均苯三甲酰氯(TMC)为油相溶液,采用界面聚合法制备了PES中空纤维复合纳滤膜,利用SEM、AFM和动态接触角等表征了PES基膜和纳滤膜的性能,讨论了操作压力和盐浓度对PES纳滤膜分离性能的影响,测定了纳滤膜的孔径,考察了膜的耐氯性能。结果表明,界面聚合后PES膜的表面粗糙度提高;PES基膜的接触角大于纳滤膜的接触角,纳滤膜亲水性较好;纳滤膜的有效孔径约为0.5 nm;0.6 MPa下,纯水通量为31.2 LMH,对硫酸盐的截留率在90%以上。此外,经1000 ppm NaClO处理18 h后,膜通量和截留无明显变化,显示良好的耐氯性能。

    2016年06期 1405-1410页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]
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  • 改性纳米SiO2填充PLA/PBAT复合体系结晶与流变性能研究

    周志斌1,2;刘跃军1,2

    通过熔融共混挤出法制备聚乳酸(PLA)/聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯(PBAT)/改性纳米二氧化硅(SiO<sub>2</sub>)复合材料,利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、旋转流变仪等仪器,对其结晶性能、流变特性等进行了研究。研究表明:随着改性纳米SiO<sub>2</sub>填充量的增加,复合体系的熔融结晶温度(<i>T</i><sub>c</sub>)和熔融温度(<i>T</i><sub>m</sub>)逐渐降低,结晶度由26.81%增加到32.89%。对添加改性纳米SiO<sub>2</sub>前后复合材料的流变性能进行了研究,并将线性流变学测试的结果与非线性流变学的结果进行了对比,考察Cox-merz关系式是否适用。

    2016年06期 1411-1418页 [查看摘要][在线阅读][下载 2722K]
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  • 可降解高聚物的降解跨尺度建模研究

    高晓浩1,2;张桃红1,2;杨智勇1,2;孙乐冉1,2;樊春美1,2;张德政1,2

    可降解聚合物由于其良好的应用前景吸引了广大科研工作者的兴趣。但降解过程复杂,使得建立降解过程的模型研究总是局限于某些片段。如在尺度上或微观、或宏观;研究方法上或离散、或连续;模型也或随机或确定。本文在蒙特卡洛方法、元胞自动机方法基础上提出新的建模思路,即将不同尺度上离散化与连续性相耦合、随机性与确定性相耦合的元胞蒙特卡洛自动机方法(CMCA)。将连续问题以元胞的方法进行离散,在不同元胞上以概率实现随机事件的发生,由元胞的更新迭代进行演化,揭示了从微介观到宏观的降解变化过程。本文对具体的步骤和执行算法进行了详细的解释,并以聚乳酸盘进行实例计算,计算结果表明建模方法正确。

    2016年06期 1419-1426页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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环境化工

  • 高湿气溶胶颗粒浓度在线检测操作条件

    李兵1;魏文韫1;刘凌岭1;杨兴灿1;余徽1;朱家骅1;WilhelmHoeflinger2

    采用光散射法测量湿法除尘系统的气相颗粒浓度与粒度分布时,测量结果易受颗粒吸湿、凝雾以及雾沫夹带等影响。为准确测量气溶胶浓度,需对采样气流进行稀释以降低相对湿度,促使液滴蒸发。基于液滴蒸发动力学方程,研究了液滴蒸发时间与液滴粒径、混合气温度、相对湿度和液滴浓度的关系。结果表明,在液滴温度20℃、气相温度20~40℃及液滴浓度不大于2&#215;10<sup>4</sup> P&#183;cm<sup>-3</sup>时,出口气相相对湿度不高于15.7%时,粒径0.2~5 μm的水滴均可在稀释器内完全蒸发。研究得到了不同气相温、湿度及液滴浓度下的临界蒸发操作条件。以5 μm液滴为例,气相温度为20℃,气相相对湿度为18%时,临界蒸发液滴数浓度为104 P&#183;cm<sup>-3</sup>。实验表明加载稀释器时在临界蒸发操作条件下测得的颗粒物粒径分布与真实粒径分布吻合良好。

    2016年06期 1427-1435页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
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  • 天然气脱硫溶液失活原因分析与降解机理研究

    范峥1;黄风林1;王迪1;李稳宏2;夏勇3

    对失活的天然气脱硫溶液N-甲基二乙醇胺中的固体悬浮物、热稳定性盐和有机物组成及含量进行了分析,通过失活评价装置探讨了不同含量下各污染物对脱硫溶液失活度的作用规律与影响大小,利用动态热重法研究了脱硫溶液热降解和氧化降解机理并得到了降解动力学模型。结果表明除了SiO<sub>2</sub>、Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>和Fe<sub>3</sub>C外,FeS、Na<sup>+</sup>、K<sup>+</sup>、Ca<sup>2+</sup>、Mg<sup>2+</sup>、Cl<sup>-</sup>、SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>、C<sub>2</sub>O<sub>4</sub><sup>2-</sup>、F<sup>-</sup>、三甘醇、甲醇、N,N-二甲基乙醇胺、乙二醇、N-甲基乙醇胺、三甲胺、1,4-二甲基哌嗪均随含量提高对脱硫溶液失活度表现出由大到小的促进作用;脱硫溶液热降解属于一步质量损失过程,而氧化降解分两步完成,其各阶段拟合曲线相关性良好,且后者较前者初始降解温度降低、稳定性变差,升温速率提高使表观活化能明显减小,加剧了降解并导致脱硫溶液迅速失活。

    2016年06期 1436-1444页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K]
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研究简报

  • 温敏性离子液体氯化N-丁基吡啶双水相体系相图的测定及关联

    李宇亮;杨思语;张文杉

    利用浊点法测定了氯化N-丁基吡啶([Epy]Cl)-磷酸氢二钾(K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>&#183;3H<sub>2</sub>O)-水(H<sub>2</sub>O)双水相体系在常压和308.15、318.15、328.15 K三个温度下的双节线数据,并通过matlab编程验证测定数据的准确性,绘制相图探讨温度对双水相形成的影响。利用经验公式对得到的双节线和系线数据进行关联,得到的相关性良好。研究表明:温度对该体系的分相能力影响不大。研究结果即可以作为双水相体系应用于萃取分离的分相基础,又可作为从双水相回收离子液体的依据。

    2016年06期 1445-1450页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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  • 还原条件对Ni-Mo非负载催化剂选择性加氢脱氧的影响

    段艳1;王欣2;侯凯湖3

    以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备了非负载Ni-Mo复合氧化物催化剂,经过H<sub>2</sub>还原得到还原态催化剂。以环丁砜为反应原料,考察了还原条件对Ni-Mo复合氧化物催化剂结构及选择性加氢脱氧催化性能的影响。结果表明,非负载催化剂中NiO和MoO<sub>3</sub>形成了复合氧化物NiMoO<sub>4</sub>。NiMoO<sub>4</sub>的形成降低了催化剂的还原温度;还原温度的升高和还原时间的延长有利于催化剂充分还原。催化剂的适宜还原条件为:还原温度400℃,H<sub>2</sub>流量45 mL&#183;min<sup>-1</sup>,还原时间3 h;在0.3 MPa,230℃,<i>V</i><sub>氢气</sub>/<i>V</i><sub>原料</sub>=200,1 h<sup>-1</sup>反应条件下,催化剂的性能是环丁砜的转化率为95.6%,四氢噻吩的选择性为86.2%。

    2016年06期 1451-1457页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
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