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

  • 离心泵网络的节能设计与操作优化:综述与展望

    祝铃钰1;施佳琪1;郑成霖2;陈曦2

    首先对以单泵串并联为基础的离心泵网络的设计与操作优化命题进行解析,提出此类命题的研究框架可按照优化命题的基本结构分类成目标函数、约束条件和求解算法三部分。分析认为目标函数的组成取决于命题背景,等式与不等式约束可按模块化原则从单泵到单泵调整、多泵组合,进而泵网络设计、泵网络操作各级命题研究;而求解算法则聚焦于混合整数非线性规划(mixed-integer nonlinear programming,MINLP)的凸性与非凸性研究。然后依次给出了各部分内容的研究综述,主题集中于优化目标构成、面向建模的泵基本特性方程、泵网络优化设计型问题、泵网络优化操作型问题以及MINLP求解算法。分析表明,当前泵网络设计优化与操作优化的目标主要可以用寿命周期法描述,其中能耗和维护费用占比较大;泵基本方程主要基于出厂特性曲线回归,研究难点聚焦于现场流量缺乏的应对方式和管路对串并联阻力的影响;泵网络优化命题重点讨论工业问题的超结构表达形式并向多类网络的同步设计延伸,操作优化主要研究变负荷控制与操作调度,而MINLP研究重点则集中于相关确定性和不确定性算法开发。最后展望了泵网络的研究前景,实现性能监测和维护调度的智能设备管理和泵网络面向时间与空间二维分布式需求的柔性设计将成为新的研究方向。

    2017年06期 1245-1258页 [查看摘要][在线阅读][下载 709K]
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化工热力学与基础数据

  • HPP-H2O-Na2SO4双水相液液相平衡的测定及NRTL方程关联

    郑争志1;2;荆丹琳1;赵旭东1;陈亚中1;崔鹏1

    本文测定了303.15~323.15 K的N,N'-二(2-羟丙基哌嗪(HPP)-水-硫酸钠)双水相系统不同浓度时液液相平衡数据,并采用NRTL方程对相平衡数据进行了关联。结果表明:在实验温度范围内,NRTL模型能很好地关联该三元两相物系的相平衡数据,计算值与实验值的相对均方根误差(RMSD)和平均相对误差(AAD)分别低于2%和1.5%,除HPP与Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>之间的二元交互作用参数外,其余二元交互参数均会随着温度发生变化,其中Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>对H<sub>2</sub>O的二元交互作用参数受温度的影响最明显,313.15 K时达到最大。

    2017年06期 1259-1266页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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  • 甲酰胺+乙醇/丙醇/异丙醇/乙酸乙酯二元混合物的体积及黏度性质

    凌锦龙;余成芸;姜垚;陆欣悦

    为理解含甲酰胺二元溶液的超额性质变化及分子间相互作用,常压下测定了甲酰胺(FA)分别与乙醇、丙醇、异丙醇和乙酸乙酯组成的二元系在293.15~318.15 K的密度和黏度,计算了超额摩尔体积(<i>V</i><sup>E</sup>)和黏度偏差(△<i>η</i>)。采用半经验的黏度方程对实验黏度数据进行了关联和预测,并基于Eyring绝对速率理论方法计算了黏滞性活化参数。结果表明,四个二元系的超额摩尔体积均为负值,且都随温度升高而偏差增大。FA-乙醇和FA-乙酸乙酯两个体系的黏度偏差为负值,且随温度降低而偏差增大。FA-丙醇和FA-异丙醇两个体系的黏度偏差随FA组分增加呈‘S’形变化,在甲酰胺低浓度区由负值变为正值,也均随温度降低而偏差增大。McAllister模型对黏度数据的关联结果最好,预测值与实验值的平均相对偏差最小。黏滞性活化参数说明混合过程中焓驱动起主导作用。

    2017年06期 1267-1275页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
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传递现象与单元操作

  • 油剂逆流接触FCC提升管进料段内喷嘴射流浓度的分布

    边京;赵凤静;范怡平;卢春喜

    通过一套大型冷模实验装置,考察了油剂逆流接触FCC提升管进料段内喷嘴射流在提升管不同轴向位置截面的浓度分布。针对前人采用脉冲示踪技术计算射流浓度时未考虑颗粒相的体积问题,进行理论分析,修正并提出了新的浓度分布计算表达式,并对比考察了修正后的效果。实验结果表明,修正后的表达式提高了射流浓度计算的准确度,减小了计算误差,采用油剂逆流接触新型结构,可使喷嘴射流相对浓度分布在油剂接触区内更均匀。

    2017年06期 1276-1284页 [查看摘要][在线阅读][下载 393K]
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  • 气体在热流逸效应作用下的压力与流量特性

    徐昆;卢苇;王博韬;王祥

    为深刻认识热流逸现象,引入几何系数和净质量流量减少率,研究了13种气体在热流逸效应下压差和净质量流量与微通道结构尺寸特征、气体特性、流动领域及温差等因素的关系。结果表明,净质量流量随努森数与几何系数的增大迅速衰减,当努森数达2.4左右或几何系数达1000左右时均减少99%;在过渡流领域大部分非极性分子气体的净质量流量高于极性分子气体,且黏性指数较小的气体其净质量流量较大;在自由分子流领域,分子质量较大或黏性较大的气体其净质量流量较大。压差在过渡流领域随努森数增大而增大,当流态进入自由分子流领域后达到最大值并恒定,且较过渡流领域的峰值高约17.8%。温差每升高10 K,净质量流量与压差分别平均增大约18%和15%,且在过渡流领域,气体的黏性指数越大其净质量流量受温差的影响就越大。因微通道尺寸与气体流态相互耦合,故应视压差或流量的具体需求来确定适宜的流态与微通道结构。指出了热流逸效应若干应用需侧重考虑的要点。

    2017年06期 1285-1292页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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  • R141b气体水合物的晶体结构与结晶特性分析

    梁坤峰;袁争印;王林;谈莹莹;芮胜军;董彬;杨书伟;刘瑞见

    通过搭建制冷剂气体水合物晶体制备与X射线衍射(XRD)测试装置,制备了以0.10 g SDS作为表面活性剂的R141b气体水合物晶体,获得了水合物结晶过程的反应温度曲线和实验样品的X射线粉末衍射图谱。结合反应温度曲线对实验样品衍射图谱的定性分析,确定了水合物制备过程中仅生成Ⅱ型笼状水合物晶体;利用绝热法对实验样品的衍射图谱进行物相定量分析,发现制备样品时R141b加入量对样品中Ⅱ型与Ih型晶体的平均质量之比及两相分布规律具有直接影响;结合气体水合物结晶理论对结晶反应温度曲线和衍射图谱进行了讨论,认为R141b加入量对气体水合物生成的结晶微观环境有关键影响,从而导致结晶反应温度曲线与实验样品衍射图谱呈现较大差异。

    2017年06期 1293-1300页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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  • 扭曲椭圆管强化换热与流动减阻特性的场协同分析

    马芳芳1;云和明1;2;3;郭训虎1;陈宝明1;2;3

    为了研究扭曲椭圆管管内强化换热性能,建立了扭曲比均为11.9条件下不同短长轴比的扭曲管几何模型,采用CFD技术对以水为流体的扭曲管及相应的管内进口段强化传热和流动减阻性能进行了数值模拟,获得各种工况的速度场、压力场及温度场,基于场协同原理对其速度与压力梯度的协同效果及速度与温度梯度的协同效果进行深入分析和比较,获得各种工况的强化传热和流动减阻性能随短长轴比变化的规律,探讨了影响扭曲椭圆管强化传热和流动减阻性能的影响因素及其影响机理,为扭曲椭圆管换热器工程应用的优化设计和科学研究提供可靠依据。

    2017年06期 1301-1310页 [查看摘要][在线阅读][下载 3720K]
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  • 离散相入射位置对旋流器分离性能的影响研究

    张勇1;2;邢雷1;张艳1;蒋明虎1

    采用欧拉-拉格朗日方法(DPM)对液-液分离水力旋流器内部油滴运移轨迹及其分布规律进行了数值模拟分析,对油滴由旋流器入口截面不同位置进入旋流器的运移情况进行研究。得出在离散相油滴入口不同位置进入旋流器时其运移轨迹有所不同,且呈现出一定的规律性,结果表明:(1)油滴由入口处轴向上距上盖板2~2.5 mm区域进入时,易形成影响旋流器分离性能的短路流、盖下流、循环流等;(2)油滴由入口截面右下方区域径向0~0.5 mm轴向上0~7.6 mm区域内进入旋流器内时,其运移轨迹均由底流口逃逸。由此外的其它区域进入旋流器内的油滴粒子,较易被溢流口捕获;(3)可通过控制离散相油滴在旋流器入口处的入射区域,减少底流逃逸率从而提高旋流分离性能。

    2017年06期 1311-1317页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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反应工程

  • 静态混合器强化Ce3+臭氧氧化再生反应研究

    谢迎新;刘敬军;李佳庚;杨伯伦

    为了研究混合强化对于Ce<sup>3+</sup>氧化再生过程的促进作用,以SK与SMV型两种静态混合器为对象,采用CFD模拟方法,通过流场、浓度场分析,考察了不同反应器形式、尺寸、操作条件等对反应器内物料流动以及反应转化率的影响,并将静态混合器的反应结果与传统鼓泡塔进行了比较分析。结果表明,SK与SMV型两种静态混合器对于该反应的宏观反应速率较鼓泡塔均有显著提升,这种强化作用主要源于描述气液传质阻力的八田数减小,从而使气液反应由传质与反应共同控制转化为反应控制。根据模拟计算结果,在温度为340 K的优化操作条件下,两种静态混合器的Ce<sup>3+</sup>转化率均可以在短时间内达到100%,满足处理要求。

    2017年06期 1318-1326页 [查看摘要][在线阅读][下载 423K]
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  • “核壳结构”粒子对PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的增韧作用

    吴亦建1;戴连奇2;申屠宝卿1

    采用熔融共混法制备了尼龙6/马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物/聚苯醚(PA6/SEBS-g-MA/PPO)共混物,研究了PPO在PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物中的作用。通过扫描电镜(SEM)和摆锤冲击仪分别研究了PPO的用量对PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的形貌结构和缺口冲击强度的影响。通过接触角法测量得到共混物各个组分的表面能,并计算出各组分间的界面张力。在界面张力和铺展系数的作用下,PA6基体中形成以PPO为核,SEBS-g-MA为壳的"核壳结构"粒子。冲击测试表明,"核壳结构"粒子对PA6的增韧发挥主要作用。在一定范围内,随PPO用量的增加,形成的"核壳结构"粒子数增加,PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的冲击强度先增大后减小。

    2017年06期 1327-1332页 [查看摘要][在线阅读][下载 1062K]
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  • 酸碱性对负载型Ni基催化剂催化辛烯醛液相加氢反应性能的影响

    赵丽丽;王毅;安华良;赵新强;王延吉

    以蔗糖辅助法制备的<i>α</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为载体制备了负载型金属催化剂,评价了其催化辛烯醛液相加氢反应性能。结果表明,Ni/<i>α</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>具有较好的催化性能,辛烯醛的转化率为100%,辛醇收率为92.8%。在此基础上,分别考察了碱性(LiOH、NaOH和KOH)、酸性(醋酸、硼酸、乙酸锌和硬脂酸锌)和酸碱两性(<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)物质对Ni/<i>α</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>催化辛烯醛液相加氢反应性能的影响,发现碱性物质有助于C=C键加氢,提高了C=C键加氢速率;酸性物质有利于C=O键加氢,提高了C=O键加氢速率;而兼具弱酸和弱碱中心的<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>既有助于C=C键加氢,又有助于C=O键加氢,并且提高了C=C键和C=O键的加氢速率。

    2017年06期 1333-1339页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
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  • 整体式多喷嘴喷动-流化床内气固两相流动规律数值模拟

    何晶亮1;袁先程1;廖纪军1;张旋1;吴峰1;马晓迅1;2

    采用双流体模型(TFM)对一种新型整体式多喷嘴喷动-流化床内气固两相流动进行了数值模拟,在喷动床锥体两侧开若干侧喷嘴形成辅助多喷嘴结构,使其在喷动床锥体处产生喷动-流化效果,从而对环隙区锥体边界处堆积颗粒层产生扰流作用。通过CFD数值模拟获得了喷动床内颗粒速度及浓度的分布情况,并与单喷嘴喷动床模拟结果进行对比。研究并优化分析了不同侧喷嘴数量以及侧喷嘴宽度等关键参数对喷动床气固两相流动的影响规律。研究表明,与常规喷动床相比,整体式多喷嘴喷动-流化床结构能有效增强喷动床内环隙区颗粒相运动,特别是强化了喷动床环隙区底部流动死区的颗粒运动,使得锥体边界层颗的粒体积分数显著下降,颗粒体积分数沿径向分布变得更为均匀,同时省略了旁路供气辅助设备。

    2017年06期 1340-1348页 [查看摘要][在线阅读][下载 545K]
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  • 磷酸根表面修饰对钨锆复合氧化物载铂催化剂的影响

    杨笑;陈长林

    用浸渍法制备了磷酸根表面修饰的钨锆复合氧化物载铂催化剂(Pt/PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>-WO<sub>3</sub>-ZrO<sub>2</sub>)。用NH<sub>3</sub>-程序升温脱附(NH<sub>3</sub>-TPD)、红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、N<sub>2</sub>物理吸附-脱附(BET)、H<sub>2</sub>-程序升温还原(H<sub>2</sub>-TPR)、H<sub>2</sub>-脉冲吸附和X射线光电子能谱(XPS)分析等技术对催化剂进行表征。用水热釜考察了钨锆复合氧化物的水热稳定性,固定床反应器考察了催化剂催化甘油氢解制1,3-丙二醇的反应性能。结果表明:引入适量磷酸根可抑制水热处理过程中钨锆复合氧化物单斜相ZrO<sub>2</sub>向四方相转变,0.72 PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>-WO<sub>3</sub>-ZrO<sub>2</sub>样品水热处理前比表面积83 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,水热处理后比表面积86 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,比表面积基本不变,提高了钨锆复合氧化物的水热稳定性。增强了催化剂金属还原性,提高了催化剂H<sub>2</sub>吸附量,Pt/PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>-WO<sub>3</sub>-ZrO<sub>2</sub>催化甘油氢解稳定性较Pt/WO<sub>3</sub>-ZrO<sub>2</sub>催化剂显著提高。

    2017年06期 1349-1355页 [查看摘要][在线阅读][下载 601K]
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  • 超声波辅助RDX驱酸洗涤强化技术和机理研究

    张幺玄1;杨毅1;陈松1;罗志龙1;陈厚和2;张路遥3

    将聚能式超声波引入RDX(黑索今)的驱酸洗涤过程,研究超声对含酸RDX晶体的驱酸洗涤效果和声学作用机理。探讨了RDX晶体含酸机制,分别考察了超声时间、超声温度、超声频率、超声功率等参数对RDX酸度的影响规律,运用扫描电镜(SEM)观察了超声前后RDX颗粒微观结构的前后变化。结果表明:晶间酸是RDX酸度偏高的主要原因;超声作用可明显缩短RDX驱酸洗涤所需时间;超声温度和超声功率设置对RDX酸度的影响存在一个最优值,并非越大越好;相比于40 kHz,25 kHz低频超声的强化驱酸洗涤效果较好;超声作用后的RDX酸度远低于GJB指标要求,产品质量良好,由此表明将聚能式超声清洗技术用于RDX驱酸洗涤过程,是降低RDX晶体酸度的一种行之有效的方法。

    2017年06期 1356-1363页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K]
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生物化工

  • 透性化酪氨酸脱羧酶工程菌制备酪胺的研究

    赵伟睿1;2;胡升1;喻毅1;许汉良1;黄俊3;姚善泾2;梅乐和1;2;金志华1

    制备具有高表观酪氨酸脱羧酶(TDC)催化活力的全细胞催化剂对于酪胺生产效率的提升和成本的降低都至关重要。为此,研究构建了表达有<i>Lactobacillus brevis</i> CGMCC 1306 TDC基因的工程菌(Origami(DE3)-pET21a-<i>tdc</i>),并在此基础上,采用9种有机溶剂对该工程菌进行透性化处理,来提高其菌体表观催化活力。结果表明,菌体表观TDC催化活力的改善程度与有机溶剂的疏水性具有较强相关性,高疏水性(log<i>P</i> > 2.28)的有机溶剂能有效提高菌体表观TDC催化活力,最有效的透性化溶剂己烷的最适处理条件为:1%己烷处理工程菌10 min,在此条件下菌体细胞被膜结构发生明显改变,但细胞整体形态仍保持完整,菌体表观TDC催化活力可达1.48 U&#183;mg<sup>-1</sup>。在pH 5.5,40℃的条件下,0.47 g&#183;L<sup>-1</sup>透性化OrigamiB(DE3)-pET21a-<i>tdc</i>菌体在4.5 h内可将18 g&#183;L<sup>-1</sup>酪氨酸完全转化为酪胺。研究为系统地选择有机溶剂来提高TDC工程菌表观催化活性提供了参考,同时制备的透性化菌体显示了良好的工业应用前景。

    2017年06期 1364-1371页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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化学工艺

  • 微通道反应器中环己烷液相氧化反应工艺的研究

    余锡孟1;2;沈忠权1;3;杜锡勇2;陈纪忠1

    以纯氧为氧化剂、环己酮为引发剂和环烷酸钴(Ⅱ)为催化剂,研究了内径为0.762 mm、长度为20 m的微通道反应器内环己烷液相氧化的反应行为,考察了表观气体流速、表观液体流速、反应温度、压力和催化剂用量等因素对环己烷转化率和产物选择性的影响。在氧气和环己烷表观流速分别为1.80 m&#183;s<sup>-1</sup>和0.004 m&#183;s<sup>-1</sup>、温度165℃、压力1.4 MPa、环己酮加入量0.2%(wt)和催化剂钴(Ⅱ)浓度为10 ppm时,环己烷的转化率为4.57%,环己醇、环己酮和环己基过氧化氢的选择性分别为61.72%、34.87%和1.12%,己二酸的选择性小于3.0%。结果表明,微通道反应器中进行环己烷液相催化氧化,能有效提高气液相界面积,加快环己烷氧化反应速率,降低副产物的生成。

    2017年06期 1372-1378页 [查看摘要][在线阅读][下载 313K]
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  • LiOH修饰的Ru-Rh/γ-Al2O3催化2,4-甲苯二胺加氢合成1-甲基-2,4-环己二胺的研究

    钟友坤;丰枫;卢春山;张群峰;吕井辉;许孝良;马磊;李小年

    2,4-甲苯二胺(2,4-TDA)催化加氢合成1-甲基-2,4-环己二胺(2,4-MCHD)具有对环境友好、原子经济性高等优点,但是易发生脱氨基副反应。研究采用LiOH修饰的Ru-Rh/<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>双金属催化剂同时提高了2,4-TDA的转化率和2,4-MCHD选择性,并考察了Rh/Ru比、LiOH浓度对催化剂性能的影响。研究表明,在温度为180℃、压力8.0 MPa和催化剂与2,4-TDA质量比为0.1的条件下反应8 h,随Rh/Ru比增大,即Ru含量固定为5%(wt),Rh含量由0增加至5%(wt),2,4-TDA转化率逐渐由45.62%增加至99.55%,2,4-MCHD选择性稳定在84%以上;浸渍LiOH对Ru-Rh/<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的2,4-TDA转化率没有影响,但当LiOH水溶液浓度为40%(W/W)时,2,4-MCHD选择性进一步提升至95.36%,收率为94.92%;催化剂经10次循环使用后仍保持较高的活性和选择性。通过BET、TEM、EDX、XRD、H<sub>2</sub>-TPR、XPS和CO<sub>2</sub>-TPD等方法对催化剂表征分析发现,加入Rh可形成Ru-Rh合金并通过双金属协同作用,抑制Ru纳米颗粒的聚集,减小金属颗粒粒径,同时Ru-Rh合金的电子转移促使Ru处于缺电子价态,降低了对苯环的吸附活化能垒,富电子态Rh将吸附的氢活化后再经过氢溢流作用传递至Ru上参与苯环加氢反应,使Ru-Rh/<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>加氢活性显著提升。LiOH在室温下与<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>形成LiAl<sub>2</sub>(OH)<sub>7</sub>&#183;2H<sub>2</sub>O碱式盐,增强了<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>表面碱性,抑制氨基在催化剂表面的吸附,促进2,4-MCHD选择性的提高。

    2017年06期 1379-1388页 [查看摘要][在线阅读][下载 667K]
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  • 聚乙二醇与二氯亚砜反应合成氯代聚乙二醇过程研究

    王宜涛1;张舜光2;甄彬2;侯凯湖1

    以吡啶为缚酸剂,二氯亚砜为氯化试剂对不同聚合度的聚乙二醇(PEG)进行端羟基取代,研究了反应过程中缚酸剂用量、反应温度、时间和聚乙二醇聚合度等条件对PEG转化率和氯代聚乙二醇(PEGCl)收率的影响;采用羟值测定、傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等技术对PEGCl的结构进行了分析。结果表明,在二氯亚砜、吡啶和聚乙二醇摩尔比为6:6:1时,PEG基本全部转化;在反应温度35~45℃,PEGCl的收率较高;随着反应时间延长,PEG转化率逐渐提高,但若反应时间过长则生成较多副产物,使PEGCl收率降低;当聚乙二醇聚合度较高时,氯化反应速率更快。经分析红外光谱和核磁共振氢谱表征可知,所得产物纯度较高。

    2017年06期 1389-1394页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K]
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化工系统工程

  • 基于AEA和PSO的双层同步换热网络综合方法研究

    刘凯;杜红彬;金宇辉;蒋达;李绍军

    换热网络优化是一个多维、非凸、非线性、不连续的复杂混合整数非线性规划问题,传统的优化方法很难寻找到全局最优解。针对该问题研究建立了换热网络分级超结构非等温混合模型,提出了一种双层同步优化算法。该算法外层使用Alopex Evaluation Algorithm(AEA)算法优化结构变量分流比,内层使用Particle Swarm Optimizer(PSO)算法优化换热量。还提出了一种改进的不可行解修复策略,改善了算法的搜索能力。三个案例研究用以说明算法可以稳定寻找到较好的优化结果。

    2017年06期 1395-1403页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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材料科学与工程

  • 超临界浸渍法制备NiO/有序介孔Al2O3纳米复合材料及其光催化性能研究

    韩培;唐韶坤;刘团春

    以异丙醇铝为铝源、盐酸为催化剂、大分子嵌段共聚物F127为模板剂,通过溶剂挥发法成功合成了有序介孔氧化铝,并以其为载体、六水合硝酸镍为前驱体、甲醇作夹带剂,以超临界二氧化碳作为绿色溶剂,采用超临界浸渍法成功制备了NiO/有序介孔Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>纳米复合材料,重点考察了浸渍温度、时间和浸渍压力对NiO负载量以及颗粒尺寸的影响。研究表明:相比于等体积浸渍法,超临界浸渍法制备的复合材料的氧化镍颗粒大小均一,分散均匀,且介孔氧化铝的有序性保持完好。紫外光催化降解刚果红溶液实验表明:超临界浸渍法制备的复合材料光催化性能明显优于等体积浸渍法,采用超临界浸渍法制备的催化剂,反应时间为150 min时去除率接近95%,重复使用5次后光催化活性几乎不变且微观形貌基本无变化。

    2017年06期 1404-1411页 [查看摘要][在线阅读][下载 1798K]
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  • 丙烯腈-顺丁烯二酸酐聚合物亲水改性聚苯砜膜

    殷秋;崔朝亮;李卫星;邢卫红

    通过非溶剂诱导相分离的方法制备聚苯砜(PPSU)膜,首先通过水相聚合法制备丙烯腈顺丁烯二酸酐(PANCMA)聚合物,分别通过红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)表征此聚合物,由于此聚合物中存在大量羧基官能团,所以采用该聚合物亲水改性PPSU膜,考察了不同含量PANCMA聚合物(0%,0.5%,1%,2%,3%(wt))对PPSU膜性能的影响,分别考察了PANCMA聚合物对PPSU膜的微观结构、亲水性、通量、截留分子量、BSA静态吸附量以及对甲基蓝染料截留率的影响,结果表明:通过扫描电子显微镜(SEM)观察膜的微观结构,随着PANCMA聚合物含量的增大,指状孔逐渐减小,并且膜的厚度逐渐增加,随着PANCMA聚合物含量的增加,PPSU/PANCMA复合膜的纯水通量由原膜的59.3 L&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>降至10.8 L&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,截留分子量由原膜的17,500 Da降低至4,400 Da,接触角由原来的78&#176;降至38&#176;,PANCMA聚合物一定程度提高了PPSU膜的亲水性,其中以PANCMA聚合物含量为2%(wt)时效果最佳,BSA的静态吸附量与原膜相比降低了近20倍,耐污染性能变好;采用制备的膜过滤甲基蓝溶液,截留率由原膜的54%增至89%,表明改性后膜的截留性能变好。

    2017年06期 1412-1418页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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  • 钾长石替换硅石作电炉法黄磷生产助剂基础研究

    刘静1;夏举佩1;陈正杰2;罗中秋1;耿锐仙1

    在热力学分析的基础上,通过对氧化钙-氧化硅体系进行灰锥实验确定最佳酸度值,并以此值为标准,分别对氧化钙-硅石、氧化钙-钾长石体系进行TG-DSC分析。研究不同体系反应发生温度及变化特征,并对相应温度下的体系焙烧产物进行XRD分析,进而探明钾长石替换硅石用于电炉法黄磷生产节能降耗机理,并对实际配料体系进行了实验验证。研究结果表明:用钾长石替换硅石作助熔剂,钾长石释放SiO<sub>2</sub>后的产物与体系反应的硅、铝酸钙盐形成熔点更低的低共熔物。与实际体系对比研究表明:利用钾长石替换硅石作助剂,可降低电炉操作温度100℃以上,节能效果明显,对降低电炉法黄磷生产成本、增强市场竞争优势具有一定的实际意义。

    2017年06期 1419-1425页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
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环境化工

  • DA-P123水凝胶的溶胀因素及其用于去除溶液中的重金属离子

    彭彬;沈冲;孟琴

    通过丙烯酰氯与Pluronic P123(HO(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>20</sub>(CH<sub>2</sub>CH(CH<sub>3</sub>)O)<sub>70</sub>(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>20</sub>H)末端的羟基反应,制备出末端为双键的大分子单体DA-P123,并将其与SBMA(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯)溶于水中制备共聚水凝胶。研究了单体浓度、光照时间、温度、盐等影响因素对水凝胶溶胀行为的改变。其结果表明单体浓度增加和光照时间延长会造成溶胀率下降,而SBMA能够减少温度升高和含盐溶液对水凝胶溶胀的不利影响。将DA-P123水凝胶用于溶液中的重金属离子吸附,结果表明实验条件下其对Fe<sup>3+</sup>、Cu<sup>2+</sup>、Zn<sup>2+</sup>的最大吸附量分别为13.97、10.13、8.79 mg&#183;g<sup>-1</sup>。使用1 mol&#183;L<sup>-1</sup>HCl浸泡可以将水凝胶吸附的Fe<sup>3+</sup>脱附,使水凝胶再生,并且溶液中的牛血清白蛋白(BSA)并不影响水凝胶对Fe<sup>3+</sup>的吸附和脱附能力。说明这种水凝胶可以用于含蛋白废水中的重金属离子吸附,从而达到净化水质的目的。

    2017年06期 1426-1432页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 聚乙二醇自组装单分子膜水润滑摩擦的分子动力学模拟

    夏涛;谭深;许楠;施耀;何奕

    聚乙二醇(PEG)不仅是一种典型的亲水抗污材料,其在水环境中还可表现出低摩擦特性。本研究采用分子动力学模拟考察了低聚乙二醇自组装单分子膜表面(OEG-SAM)之间水的结构、动态行为与摩擦的内在联系。结果表明,OEG-SAM水合层约为6&#197;,可分为两层,每层中水的结构和动态行为与主体水存在显著差异。OEG-SAM表面间的摩擦系数与水合层厚度关系密切。当表面间距低于15&#197;时,两表面的水合层直接接触,摩擦系数较高。当表面间距等于或大于15&#197;时,两表面的水合层之间存在类似主体水层中的水,摩擦系数低。

    2017年06期 1433-1441页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
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  • 基于AEEA的二元复合胺试剂吸收CO2降解性能研究

    陆诗建1;2;耿春香1;赵东亚1;李世霞1;2;张金鑫1;2;朱全民1;高丽娟1;2;李欣泽1;2

    针对当前有机胺法吸收剂在工业运行过程中降解失效的现状,以AEEA复合试剂为测试对象,采用玻璃搅拌反应釜进行吸收/解吸反应,联合高压反应釜开展氧化降解测试,研究复合胺吸收剂的降解性能。按照质量比例20:1,20:3,20:5,在AEEA试剂中分别添加DEA、PZ、MDEA组成9种总质量分数都为10%的二元复配溶液,研究对比了9种复配胺溶液吸收负荷、吸收速率、再生速率、再生率,优选出三种最优复配吸收剂,吸收效果由高到低排列:20:5 AEEA+PZ > 20:1 AEEA+DEA > 20:3 AEEA+MDEA。对三种混合胺溶液进行连续6次吸收和解吸,研究考察了降解过程:经6次循环实验后,以AEEA为主的三种复配溶液及AEEA单胺溶液胺降解程度由大到小排序为:20:1AEEA+DEA > AEEA > 20:3 AEEA+MDEA > 20:5 AEEEA+PZ,得出AEEA与DEA复配会促进胺降解,而AEEA与PZ复配则会抑制胺降解。

    2017年06期 1442-1451页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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  • 等离子体强化贵金属催化净化正癸烷的研究

    吴祖良;朱周彬;章旭明;郝晓东;叶静静;姚水良

    采用一段式介质阻挡放电催化反应系统,对模拟柴油车发动机尾气中的碳氢化合物(正癸烷,C10)进行处理。研究了C10在不同贵金属催化剂作用下的去除差异性,探讨了催化剂负载量、C10初始浓度、反应温度、能量密度对等离子体贵金属催化去除C10的影响。结果表明:与单独等离子体或热催化相比,等离子体催化能够显著提高C10去除率,等离子体和催化的协同作用显著。Pt/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的催化效果优于Pd/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、Ag/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>,其不仅转化率高,而且促进了CO氧化生成CO<sub>2</sub>。增加催化剂负载量、能量密度和反应温度都有利于提高C10去除率和CO、CO<sub>2</sub>选择性,实验中C10去除率可达91%,CO和CO<sub>2</sub>总选择性最大为54.3%,而初始浓度的增加则不利于C10去除。

    2017年06期 1452-1458页 [查看摘要][在线阅读][下载 293K]
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  • 厌氧-好氧生物流化床耦合处理N,N-二甲基乙酰胺废水的研究

    卢小盼;王亮;汪晨曦;潘志彦

    湿法生产腈纶会产生含N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)的废水,如果不加以处理会对环境造成危害。研究采用厌氧-好氧生物流化床耦合处理含DMAC模拟有机废水。废水中DMAC浓度为75.0 mg&#183;L<sup>-1</sup>,化学需氧量(COD<sub>Cr</sub>)浓度160.5mg&#183;L<sup>-1</sup>,葡萄糖、氯化铵为外加碳源、氮源,在COD<sub>Cr</sub>/NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N ≤ 2、水力停留时间(HRT)14.9 h条件下处理废水,结果表明:NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N的去除效率在COD<sub>Cr</sub>/NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N值为1时最高,达到81.9%;DMAC的去除效率随着COD<sub>Cr</sub>/NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N值降低而降低,在COD<sub>Cr</sub>/NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N值为2时,去除效率达到81.2%,在COD<sub>Cr</sub>/NH<sub>4</sub><sup>+</sup>-N降到0.5时,DMAC去除效率只有31.3%。当DMAC作为单一底物时,厌氧-好氧生物流化床耦合处理工艺对浓度为100.0 mg&#183;L<sup>-1</sup>的DMAC废水去除效果较好,最高去除效率达到85.2%,出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)的直接排放标准。

    2017年06期 1459-1465页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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研究简报

  • 生物油中内醚糖提取工艺优化及分析方法

    王俊淇;鲁周民;尉芹;郑冀鲁;李宏伟;王志文

    以稻草秸秆为原料制得生物油,用高纯水提取生物油中有效成分,提取液经活性炭和无机碱(Ca(OH)<sub>2</sub>或NaOH)脱除胶体和酸性物质等,用乙酸乙酯和水的混合液(V/V,2:1)提取生物油中内醚糖,再经乙酸乙酯分离纯化,得内醚糖晶体。为获得更好的提取率,采用响应面曲面分析对内醚糖分离性能作优化研究。以高纯水体积、活性炭质量、pH为自变量,内醚糖浓度为因变量,建立了二者间的多元化数学回归模型,研究因素间的影响规律及通过Design Expert8.0.6确定最优分离参数组合:高纯水:生物油=1:1(V/V)、活性炭:生物油=0.05:1(m/V)。经验证,采用响应面曲面分析法所得内醚糖分离参数是可行的。通过FTIR,HPLC和NMR等分析,所获得的内醚糖收率可高达58%,且纯度在98%以上。实验为生物油中内醚糖的分离技术进一步研究提供了理论基础和科学依据,亦建立了一种快速,灵敏分析生物油中内醚糖的分析方法。

    2017年06期 1466-1474页 [查看摘要][在线阅读][下载 791K]
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  • 煅烧白云石-铝盐即时合成Mg/Al-LDH去除水中的胭脂红

    陈冬1;徐礼坤1;谢晶晶1;刘海波1;孔殿超1;2;陈天虎1

    层状双氢氧化物(LDH)具有很强的阴离子交换能力,在深度处理废水中阴离子染料方面具有潜在的应用前景。今以煅烧白云石与AlCl<sub>3</sub>&#183;6H<sub>2</sub>O为原料采取即时合成LDH的方法处理胭脂红染料模拟废水,考察不同胭脂红初始浓度、水温、煅烧白云石添加量及其与铝盐的比例对即时合成LDH去除胭脂红的影响。利用XRD、FT-IR、FE-SEM等表征分析结果探讨即时合成LDH去除胭脂红的机理。实验结果表明:溶液pH=9、初始浓度为500 mg&#183;L<sup>-1</sup>、Mg:Al=3:1(mol)、温度为30℃,药剂添加量为1.7 g&#183;L<sup>-1</sup>时,胭脂红去除效果为89.34%。溶液中的胭脂红以可交换离子的方式进入到即时合成LDH结构层间,从而达到去除目的。

    2017年06期 1475-1481页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]
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