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

  • 空气取水非常规技术及材料、装备研究进展

    姜海凤1;侯立安1;2;张林1

    淡水资源短缺已成为当今世界面临的一个重大发展问题,空气取水是解决淡水资源匮乏的有效方法之一。本文介绍了制冷结露、吸附及聚雾取水三种空气取水非常规技术的基本概念和理论基础,综述了吸附材料和聚雾取水仿生材料的研究进展,同时对三种取水器的应用特点做了总结。在此基础上提出高性能材料的研发和集成技术的设计是未来空气取水技术的研究重点,并对空气取水技术的发展趋势进行了展望。

    2018年01期 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
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  • 变压吸附技术的模拟、优化与控制研究进展

    石文荣;田彩霞;丁兆阳;韩治洋;张东辉

    变压吸附作为一种有效的气体分离与净化技术,具有工艺装置操作灵活、自动化程度高、过程能耗低等优点,随着技术研究的深入及计算机计算性能的提高,变压吸附工艺在数值模拟、优化及控制等方面都取得了一些进展。论文总结了变压吸附工艺模拟软件的特点及用途,介绍了变压吸附流程数学模型的发展现状,概述了变压吸附工艺优化的研究进展,并分析了工艺存在外界扰动和参数波动时,引入控制的必要性。最后对变压吸附技术的发展前景进行了展望,装置规模的大型化及应用领域的拓展是变压吸附工艺发展的必然趋势。

    2018年01期 8-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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化工热力学与基础数据

  • 芍药苷及芍药内酯苷在超临界CO2中无限稀释扩散系数的测定与计算

    吕惠生;王智;耿中峰;李永辉;吕春柳;刘双彦

    在温度308.15~328.15 K,压力10~18 MPa,运用Taylor峰扩展法测定了芍药苷及芍药内酯苷在超临界CO<sub>2</sub>中无限稀释扩散系数,两组分的扩散系数均随温度升高而增大,随压力升高而减小,随改性剂乙醇含量的增加而减小,并建立了芍药苷与芍药内酯苷的扩散系数与超临界CO<sub>2</sub>的密度关联方程。分别采用修正的Wilke-Chang、Lusis-Ratcliff、Hayduck-Minhas模型和Dymond-Hildbrand-Batschinski(DHB)模型预测了芍药苷及芍药内酯苷在夹带乙醇的超临界CO<sub>2</sub>中的三元扩散系数,与实验测定值对比表明,DHB模型的预测效果最好,对芍药苷及芍药内酯苷的平均绝对偏差分别为3.11%和4.96%。

    2018年01期 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • 六水氯化镁在醇类溶剂中溶解度的测定与关联

    刘丹;毛丽莉;王海增

    使用平衡法测定了在293.15~338.15 K时,六水氯化镁在乙醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇六种醇类有机溶剂中的溶解度。实验结果表明六水氯化镁在六种醇类有机溶剂中的溶解度均随着温度的升高而增大,且在丙三醇、乙醇中的溶解度相对较大。采用Apelblat方程、λ<i>h</i>方程、理想状态方程和多项式经验方程分别对溶解度实验数据进行关联,关联结果良好,其中Apelblat方程拟合结果优于其他三种方程。所得实验数据和拟合模型为六水氯化镁在非水体系中的应用提供了重要依据。

    2018年01期 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 360K]
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  • 反气相色谱法与汉森三维溶解度参数软件法测定四种咪唑基离子液体的溶解度参数

    潘薪羽1;2;赵丽1;2;马空军2;王强1;2

    采用反气相色谱法(IGC)研究四种咪唑基离子液体在温度333.15、343.15、353.15、363.15、373.15 K时的溶解度参数,同时,采用汉森三维溶解度参数软件(HSPiP)模拟四种咪唑基离子液体在333.15 K时的三维溶解度参数。333.15 K时,IGC测得的四种咪唑基离子液体的溶解度参数分别为<i>δ</i><sub>t(EMIMOTF)</sub>=23.51(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,<i>δ</i><sub>t(BMIMOTF)</sub>=23.39(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,<i>δ</i><sub>t(HMIMOTF)</sub>=22.79(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,<i>δ</i><sub>t(OMIMOTF)</sub>=22.31(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,333.15 K时,HSPiP得出的四种咪唑基离子液体的溶解度参数分别为<i>δ</i><sub>t(EMIMOTF)</sub>=24.28(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,<i>δ</i><sub>t(BMIMOTF)</sub>=23.26(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,<i>δ</i><sub>t(HMIMOTF)</sub>=22.79(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,<i>δ</i><sub>t(OMIMOTF)</sub>=22.08(J&#183;cm<sup>-3</sup>)<sup>1/2</sup>,IGC与HSPiP得出的溶解度参数值一致。根据HSPiP可以模拟出离子液体的三维溶解度参数球,并依据三维溶解度参数球可以快速准确地选取离子液体的良溶剂或混合溶剂。研究结果为离子液体的热力学性质研究及其溶剂选择等应用提供了参考。

    2018年01期 30-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 356K]
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传递现象与单元操作

  • 膜蒸馏海水淡化过程中的两相流强化实验研究

    张金赫1;李花1;沈驭臣2;俞路1;何德民1;潘艳秋1

    以膜蒸馏海水淡化为研究背景,引入气液两相流技术,分别将氮气和低压水蒸气通入炭膜管内对膜蒸馏过程进行强化,并通过实验考察不同操作条件下的两相流强化效果。结果表明:通入两种气体后均可有效提高渗透通量,水蒸气的强化效果更好;渗透通量随氮气流量的增大先增大后缓慢减少,随水蒸气流量的增大持续增大;料液入口温度较低和浓度较高时,膜蒸馏两相流强化传质效率较高;料液入口温度越高,氮气与水蒸气的强化传质效率差别越小。研究结果将为进一步探究膜蒸馏强化过程奠定基础。

    2018年01期 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 679K]
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  • 真空变压吸附提纯沼气中甲烷的过程模拟

    田相龙;王之婧;刘晓勤;马正飞

    采用真空变压吸附工艺(VPSA)从组成为60%(V)CH<sub>4</sub>、30%(V)CO<sub>2</sub>和30%(V)N<sub>2</sub>的沼气中获得纯度大于95%的CH<sub>4</sub>,以满足车用燃料的要求。通过测定CH<sub>4</sub>、CO<sub>2</sub>及N<sub>2</sub>在13X分子筛和碳分子筛(CMS)吸附剂上的吸附性能,将提纯CH<sub>4</sub>的VPSA工艺分为两个阶段:第一阶段以13X分子筛为吸附剂,采用六床七步法以脱除CO<sub>2</sub>;第二阶段以CMS为吸附剂,采用三床六步法以脱除N<sub>2</sub>。选择数学模型分别对CH<sub>4</sub>、CO<sub>2</sub>及N<sub>2</sub>混合气在13X和CMS上的穿透曲线计算,并与实验值进行对比,以验证其可靠性。基于所选数学模型,对两段VPSA工艺进行模拟,可获得CH<sub>4</sub>纯度为99%,总回收率为65%;考察第一段工艺的操作压力及第二段工艺的吸附动力学参数对CH<sub>4</sub>纯度和回收率的影响。结果表明:吸附压力升高,脱附压力降低有利于提高CH<sub>4</sub>的纯度,但其回收率会降低;当CMS具备对CH<sub>4</sub>吸附速率较低、N<sub>2</sub>吸附速率较高的吸附特性时,可获得纯度大于99%的CH<sub>4</sub>,这对CMS吸附剂的研发有一定的指导作用。

    2018年01期 44-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 510K]
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  • 毛细管中液液弹状流的流体力学数值模拟

    宋洪利1;王燕飞2;许松林1

    随着精细加工技术的进步和新材料的出现,微柱液相色谱又称毛细管液相色谱在分离和分析过程中发挥着越来越重要作用。对于毛细管中的两相流流动,弹状流是最常见也是最稳定的流型之一。文章介绍了毛细管中液液弹状流的数值模拟。以直径为0.2 mm的T型毛细管为模型,使用商用计算流体力学(CFD)Fluent(16.2)软件研究弹状流的液弹长度、液膜厚度、液弹速度等流体力学特性。确定液弹长度与两相流率、毛细管数等参数有关。液弹长度随分散相流率增加而变大,随连续相流率和毛细管数的增大而减小。液膜厚度与文献中的计算模型吻合很好。液弹速度随混合速度的增大而增大。根据模拟数据得到液弹长度与液弹速度的关联式,且与文献实验值比较,结果吻合性较好。

    2018年01期 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
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  • 火管式废热锅炉管板冷却室内流动、传热与热应力研究

    方浩;代正华;许建良;梁钦锋;于广锁;王辅臣

    通过对火管式废热锅炉管板冷却室建立三维流动、传热模型,考察了冷却室侧面和顶端进水的优劣,探究了工艺参数对冷却室传热的影响。结果表明:侧面进水较顶端进水室内近壁区存在更多湍流漩涡、强化传热效果显著;合成气进口温度对热应力影响显著,温度从1373增加到1623 K,热应力增幅45.4%;进气负荷对传热影响有限,负荷从70%增至120%,热应力增幅18.2%;提高冷却水进口温度可降低管壁热应力,水温从430增至520 K,热应力降幅11.4%;降低合成气进口温度、升高冷却水进口温度对维持装置长周期运行很有意义。

    2018年01期 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K]
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  • 烟气轮机级内气固两相流场特性PIV实验

    陈帅甫1;郭颖2;王建军1;金有海1;丁健1;韩兆玉1

    烟气轮机是催化裂化装置能量回收系统中的关键设备,但烟气内的催化剂颗粒极易在内壁面沉积结垢,影响机组正常运行,因而必须对烟气轮机内的气固两相流动进行研究以避免催化剂发生沉积。以实际烟气轮机为基准设计了模型烟气轮机,运用粒子图像测速(PIV)技术对模型烟气轮机内叶顶、叶中、叶根三个特征面的气固两相流动特性进行冷态测量,研究两相流在1000和1400 m<sup>3</sup>&#183;h<sup>-1</sup>两种气相流量下的流动特性。结果表明,静叶流道内,两相流逐渐偏转加速,在流道出口处速度值和偏转角度达到最大。相同气相流量下,颗粒的速度偏转程度小于气相。动叶流道内,气相速度沿流动方向逐渐衰减,流出流道时速度方向接近轴向。固相在动叶流道出口处叶顶附近具有与旋转方向相反的切向速度分量。研究结果为进一步探索催化剂颗粒在烟气轮机内部的沉积结垢机理提供了重要依据。

    2018年01期 67-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1326K]
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  • 基于准二级压缩空气源热泵热水器的热力性能实验研究

    尹应德1;2;3;朱冬生1;2;3;孙晋飞1;2;3;唐壁奎4;韦子杰4;宁明均4

    对带中间经济器的准二级压缩低温空气源热泵热水器(HPWT)在不同外界环境温度下的换热性能和制热效果进行实验研究。研究了不同外界环境温度对HPWT的排气温度、回气温度、制热量、消耗功率及制热性能系数(COP)等主要参数的影响。研究表明:随着外界环境温度的降低,HPWT的制热量、能效比依次逐渐降低,在20℃到-15℃的外界环境温度,其制热量下降了64%,COP值下降了54%;加热400 L的冷水到55℃,所需时间差高达3倍之多。在外界环境温度为-15℃时,HPWT的COP值为1.80,较之直接用电制备生活热水,节能效果显著。实验研究对热泵热水器的实际应用具有一定的参考价值。

    2018年01期 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 768K]
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  • 翅片同心管吸附器解吸过程传热性能实验研究

    许强强;季旭;刘佳星;李海丽;王进康;杨昌春

    为了研究翅片同心管吸附器在加热解吸过程中的传热性能,采用水浴式加热方法对30、40、50 cm三种高度不同的翅片同心管吸附器进行了实验研究。研究结果表明:在加热解吸的过程中,吸附质的脱附热随着吸附剂温度的升高而增大;在相同吸附剂温度下,冷凝管的冷凝温度越低,吸附质的脱附热越大;翅片同心管内吸附剂和吸附质的显热随吸附剂温度的升高而增大,且在相同温度下,吸附剂的显热远大于吸附质的显热;翅片同心管内传质通道的温度与吸附管中段的吸附剂温度最为接近,两者的温度相差0.1~1.5℃;与30、50 cm翅片同心管吸附器相比,40 cm翅片同心管吸附器传质通道内温度的变异系数相对比较稳定。

    2018年01期 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
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  • 反胶团萃取盐酸溶液中钛的动力学

    毛雪华1;刘代俊2

    为实现盐酸法钛白工艺中钛的有效萃取,在磷酸三丁酯-正癸醇对盐酸溶液中钛的反胶团萃取研究基础上,采用恒界面池法研究了磷酸三丁酯-正癸醇反胶团萃取盐酸溶液中钛离子的动力学。考察了搅拌速度、反应温度、两相界面面积、反应物浓度对钛萃取速率的影响。结果表明:盐酸中钛离子萃取速率随水相搅拌速度、两相界面积、反应温度、萃取剂浓度、钛离子浓度和氯离子浓度的增大而增大,萃取反应活化能为31.73 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,萃取过程为水相扩散-反应混合控制过程。并得到了磷酸三丁酯-正癸醇对盐酸溶液中钛离子的萃取动力学方程。

    2018年01期 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 聚合物涂层液固化过程中溶剂扩散的数值模型

    郑振荣1;2;韩晨晨1;张楠楠1;赵晓明1;2

    建立聚合物涂层液固化过程中溶剂扩散的数值模型,揭示固化成膜过程中溶剂的扩散过程,可为涂膜固化条件设置、涂膜缺陷的预防及新型干燥设备的优化设计提供理论指导。根据菲克第二定律及Vrentas-Duda自由体积理论建立了涂覆于玻璃基体上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/丙酮涂层液固化过程的传质传热模型,并运用伽辽金有限元方法对模型方程求解,计算得到涂膜固化期间丙酮和聚甲基丙烯酸甲酯的浓度分布,利用拉曼光谱对模型的有效性进行了实验验证。结果表明:在固化初期阶段(0~700 s),模型预测值与实验值有良好的一致性,两者相对误差范围为0.37%~4.5%;而在固化后期阶段(844 s~),丙酮浓度预测值大都高于实验值,表明模型预测的涂膜固化过程比实际扩散过程要慢一些。

    2018年01期 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
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反应工程

  • 气流床煤气化细灰流动特性研究

    郑忆南;陆海峰;郭晓镭;龚欣

    细灰是气流床煤气化工艺的副产物,在建筑、吸附和提取氧化铝等诸多领域都展现出其巨大的再利用潜力。细灰的流动特性对其再利用过程有着重大影响,但不同气化技术产生的细灰性质有所不同,流动性也相差较大,因此对不同气化技术产生细灰进行流动性表征的研究意义重大。研究分别选取水煤浆气化(OMB)细灰以及不同粉煤气化工艺(Shell、SE)细灰为基础物料,通过测试细灰的内聚力(Cohesion)、稳态内摩擦角(<i>φ</i><sub>st</sub>)与初始流动内摩擦角(<i>φ</i><sub>i</sub>)的差值以及单位流动能(<i>SE</i>)对不同气化工艺细灰的流动特性进行了对比研究,并获得了平均粒径和细颗粒含量对细灰流动性质的影响结果。研究表明:研究涉及的几种气化细灰中,粉煤气化细灰比水煤浆气化细灰内聚力更强,流动性更差;对粉煤气化而言,激冷流程的细灰较废锅流程的细灰流动能力更弱。

    2018年01期 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • n型半导体氧化物上的Cu基催化剂对醋酸异丙酯加氢性能的影响

    罗丽娟1;崔咪芬1;费兆阳1;2;陈献1;汤吉海1;乔旭1;2

    选取了六种n型半导体氧化物,采用共沉淀法制备了相应的CuO-ZnO、CuO-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、CuO-CeO<sub>2</sub>、CuO-TiO<sub>2</sub>、CuO-BaO、CuO-SnO<sub>2</sub>六种Cu基催化剂,并用于催化醋酸异丙酯加氢反应以进行催化性能评价。借助X射线衍射(XRD),H<sub>2</sub>程序升温还原(H<sub>2</sub>-TPR),N<sub>2</sub>O氧化滴定、ICP元素分析、NH<sub>3</sub>程序升温脱附(NH<sub>3</sub>-TPD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等表征手段,比较这6种氧化物对Cu的表面和体相的分散度、Cu活性位比表面积、表面酸性以及与Cu之间的结合能大小,及最终对反应结果的影响。结果发现:6种Cu基催化剂的性能差别较大,催化活性高低依次为:Cu-ZnO、Cu-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、Cu-CeO<sub>2</sub>、Cu-TiO<sub>2</sub>、Cu-BaO、Cu-SnO<sub>2</sub>。其中Cu-ZnO催化剂因具有最低的还原温度、最高的Cu表面分散度、最大的活性位比表面积、最小的晶粒尺寸以及最大的结合能而表现出最佳的催化活性,具有最低的酸性而呈现最高的乙醇选择性和最低的乙酸乙酯选择性。而Cu-BaO、Cu-SnO<sub>2</sub>催化剂还原后主要以铜钡氧化物及铜锡合金的形式存在,因而其催化活性较差,Cu-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>催化剂由于较低的酸性在主产物乙醇选择性方面表现也较好。

    2018年01期 117-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 催化汽油加氢改质工艺集总动力学模型研究

    欧阳福生;沈佳颖;王永前;徐祺鸿

    根据石油催化加氢反应机理催化汽油加氢改质M、DSO反应段工艺特点,将催化重汽油馏分划分为芳烃,烯烃,环烷烃,异构烷烃,正构烷烃5个集总,将实验室微型反应器作等温处理,分别建立了M和DSO两个反应段的5集总动力学模型。以催化重汽油馏分为原料在小型管式固定床反应器中进行改质的实验数据为基础,基于MATLAB平台,采用龙格库塔法和遗传算法求取了M段和DSO段的动力学参数。从动力学角度上诠释了M-DSO工艺在催化汽油改质效果上优于DSO-M工艺。模型验证结果表明,所建立的模型是可靠的。在考虑反应器轴向温度变化的情况下,所建模型可为M-DSO工业装置的模拟优化提供良好指导。

    2018年01期 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K]
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生物化工

  • 羊奶粉中蛋白质RP-HPLC指纹图谱的建立和应用

    雷颖颖;姚善泾

    从研究羊乳品的质量出发,通过羊乳蛋白多组分信息分析,建立一种羊乳蛋白RP-HPLC指纹图谱评价方法,能够更完整和全面地评价羊乳的质量。利用RP-HPLC对不同来源的羊奶粉中的蛋白质进行分析,通过色谱指纹图谱相似度评价系统和主成分分析法,对乳蛋白RP-HPLC结果进行相关性评价,实现对乳源品质的鉴别。测定了7批山羊乳样品和2批绵羊乳样品,在不同样品中的主要蛋白质<i>κ</i>-CN、<i>α</i>-CN、<i>β</i>-CN、<i>α</i>-La、<i>β</i>-LgB出现不同的异质性组分、保留时间和质量分数。进行了指纹图谱相似度评价,结果表明,在7批山羊乳样品中,其中G-3、G-4、G-5、G-6、G-8、G-9六批样品间的相似度在0.953~0.989,G-2样品与其他六批山羊乳样品的相似度在0.721~0.832;两批绵羊乳间的相似度在0.996。从主成分分析判断:绵羊、山羊两种乳样品可以归为两个大类,不同样品之间存在的差异能容易地被辨别出来。结果表明,羊乳蛋白质作为羊乳中的特征性成分,较好地反映了羊乳乳源的品类和质量信息。研究所建立的方法为有效地评价乳品的质量提供了极大的参考意义,也为企业建立特定羊乳乳源的指纹图谱,进行上下游加工的质量控制,成品的质量监测奠定基础。

    2018年01期 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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  • pgi基因敲除对大肠杆菌利用混合碳源的影响

    潘柯莉1;茅以诚2;岳圣杰1;姚瑞莲1;胡洪波1

    木质纤维素是地球上最丰富的碳源,可广泛应用于生物燃料和生物化工。但是由于分解代谢阻遏,不能完全利用木质纤维素降解产物中获得的多种糖类,严重制约了木质纤维素的商业应用。研究主要构建了一株可以同时消耗葡萄糖、果糖、木糖的菌株<i>E.coli</i> BW25113 △<i>pgi</i>,并探讨了其分别在好氧和厌氧条件下以葡萄糖、果糖、木糖为混合碳源时的碳源利用情况。敲除<i>pgi</i>后,葡萄糖、果糖、木糖三种糖被同时消耗。研究通过发酵数据、基因转录水平数据和代谢流分析数据阐述了敲除<i>pgi</i>解除分解代谢阻遏的机理。<i>pgi</i>基因的敲除导致<i>ptsG</i>转录水平下降,增加了cAMP-Crp的含量,从而解除分解代谢阻遏,实现了混合碳源的共利用,为木质纤维素的开发利用提供了新的思路。

    2018年01期 138-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 459K]
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  • 甲醇介质中小麦秸秆催化转化制备乙酰丙酸甲酯

    邓琳;常春;何玉远;白净;方书起

    乙酰丙酸甲酯是一种用途广泛的新型生物质基化学品。以小麦秸秆为原料,研究了Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>&#183;18H<sub>2</sub>O催化醇解小麦秸秆制备乙酰丙酸甲酯。首先考察了不同单因素对乙酰丙酸甲酯生成的影响,利用响应面实验优化了小麦秸秆转化生成乙酰丙酸甲酯的工艺条件,在反应温度为191℃,反应时间1.0 h,催化剂量1.15 mmol,秸秆质量1.01 g时,乙酰丙酸甲酯的平均产率达到53.4%(mol)。进一步利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和冷场发射扫描电镜(SEM)对催化剂进行表征。在此基础上,考察了催化剂的循环利用,结果表明Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>&#183;18H<sub>2</sub>O易于回收,重复使用五次以上仍然具有良好的催化活性。该研究为小麦秸秆制备乙酰丙酸甲酯提供了一种绿色、有效的方法。

    2018年01期 147-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 935K]
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化学工艺

  • 低能耗制备硫酸羟胺的工艺研究

    杜昕洋;龙波;刘乐乐;张卫东

    针对传统羟胺盐生产工艺中存在的工艺路线复杂、副反应多、三废多、后处理成本高及肟水解平衡转化率低等技术难题,通过计算不同硫酸浓度下酮肟水解在一定转化率下理论剩余水量及生成硫酸羟胺质量,并结合常压下硫酸羟胺在水中的溶解度的测定结果,提出将反应-精馏与反应-结晶两种反应分离技术耦合用于酮肟水解制备硫酸羟胺工艺,通过将产物硫酸羟胺以及副产物酮的连续原位移出以提高反应转化率,同时避免反应液因黏度过高而影响传质和传热,防止局部过热,避免副反应发生,实现高浓度硫酸反应体系下制备硫酸羟胺,可实现硫酸羟胺生产行业进一步节能减排。研究验证了不同酸肟比及初始加入硫酸浓度下改进后工艺的可行性,当酸肟比为0.5:1、初始加入硫酸浓度为40%~60%(wt)时,该工艺硫酸羟胺单次收率均高于91%;实验结果证明该工艺具有良好的工业化前景。

    2018年01期 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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  • 纳米钙基吸附剂脱碳强化生物乙醇蒸汽重整制氢工艺

    林启睿;许增栋;吴素芳

    将纳米钙基二氧化碳吸附剂用于反应脱除二氧化碳,强化生物乙醇蒸汽重整制氢反应过程。研究反应温度、水醇摩尔比和反应空速等工艺条件对乙醇制氢反应转化率和产物氢气浓度的强化作用效果。研究表明,在常压下,反应温度为560℃,水醇摩尔比为7:1,乙醇体积空速为800 h<sup>-1</sup>时,乙醇转化率为90.5%,气相色谱检测反应产物气体中氢气浓度为98.2%,CO浓度仅为0.05%,无CO<sub>2</sub>存在。研究结果对采用生物乙醇制氢提供燃料电池原料氢气具有参考意义。

    2018年01期 161-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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  • 共聚物PAMA在CaCO3饱和溶液中的络合性能研究

    王淑娜1;康少鑫2;张玉玲2;赵彩霞2

    聚合物的络合性能是决定其是否可用作阻垢剂的关键。为考察新型改性产品天冬氨酸-苹果酸共聚物(PAMA)的络合性能,以其与Ca<sup>2+</sup>络合量为评价指标,参照静态阻垢法,研究了不同水质和工况条件下PAMA在碳酸钙过饱和溶液中的络合性能。结果表明,单一Ca<sup>2+</sup>条件下,PAMA投加量为4 mg&#183;L<sup>-1</sup>时,络合效果最佳,络合量最大,为1632.78 mg&#183;g<sup>-1</sup>;Fe<sup>3+</sup>、Cu<sup>2+</sup>及其混合离子的加入均削弱PAMA的络合性能,而Zn<sup>2+</sup>则提升其性能;Ca<sup>2+</sup>/Zn<sup>2+</sup>、Ca<sup>2+</sup>/Cu<sup>2+</sup>、Ca<sup>2+</sup>/Fe<sup>3+</sup>、Ca<sup>2+</sup>/Fe<sup>3+</sup>/Zn<sup>2+</sup>/Cu<sup>2+</sup>条件下,PAMA投加量为20 mg&#183;L<sup>-1</sup>时,其络合效果最佳,络合量最大,分别为1681.00、1460.04、1465.09、和1464.11 mg&#183;g<sup>-1</sup>。由此可见,PAMA具有良好的络合性能,是碳酸钙的优秀阻垢剂。

    2018年01期 168-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 556K]
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  • 基于NPSC的Zn/HZSM-5在线催化提质生物油的研究

    樊永胜1;赵卫东2;蔡忆昔2;李小华2;陈玉炜1;金丽珠1

    建立了低温等离子体协同催化体系,并在该体系下利用Zn/HZSM-5进行了在线催化提质生物油的研究,分析了三效(低温等离子体、HZSM-5本身和Zn改性成分)催化对生物油品质和Zn/HZSM-5结焦的影响规律。结果表明,精制生物油产率进一步降低,但理化特性得到提升,含氧量、pH值、运动黏度和高位热值分别达到16.45%、5.00、5.10 mm<sup>2</sup>&#183;s<sup>-1</sup>和34.25 MJ&#183;kg<sup>-1</sup>;低温等离子体放电的协同作用使Zn/HZSM-5的裂解脱氧性能得到增强,精制生物油中烃类含量和组成均有明显提升和改善,多环芳香烃明显减少,单环芳香烃占比显著升高;Zn/HZSM-5的抗结焦性能得到进一步增强,但反应物较低的有效氢碳比使精制生物油燃料品位和催化剂稳定性难以得到实质性提升。因此,需进一步从原料角度切入,提高催化提质过程中可有效转移利用的氢元素。

    2018年01期 176-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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化工系统工程

  • 基于加权差分主元分析的化工过程故障检测

    郭金玉;王鑫;李元

    针对工业生产过程的多模态和非线性特性,提出了一种新的基于加权差分主元分析的故障检测算法。首先选取原始数据样本的最近邻<b><i>x</i></b><sub><i>f</i></sub>以及<b><i>x</i></b><sub><i>f</i></sub>的前<i>k</i>个近邻,分别计算出<b><i>x</i></b><sub><i>f</i></sub>的前<i>j</i>个近邻样本的均值<b><i>m</i></b><sub><i>j</i></sub>和权值<i>w</i><sub><i>j</i></sub>,利用加权差分的方法对原始数据进行预处理,剔除多模态和非线性特征;然后利用主元分析法(PCA)计算出负载矩阵<b><i>P</i></b>以及SPE和<i>T</i><sup>2</sup>检测指标的控制限,建立PCA模型;最后将待检测数据运用加权差分法预处理后投影到PCA模型上计算检测指标,通过检测指标是否超过控制限进行故障检测。将该方法应用于数值例子和半导体生产过程来验证其有效性。

    2018年01期 183-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
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材料科学与工程

  • 光响应茶皂苷元纳米囊的制备及其抗耐药菌活性研究

    李穗敏;杨谦;赵闯;赵俊;叶勇

    为了提高茶皂苷元的稳定性和抗耐药菌活性,采用复乳法制备光响应茶皂苷元纳米囊。以大豆卵磷脂、胆固醇和脱镁叶绿酸(质量比为50:10:1)为囊材,制得茶皂苷元纳米囊的包封率、载药量、平均粒径、Zeta电位分别为:87.3%&#177;4.6%、13.5%&#177;1.2%、(155&#177;5)nm、(-43.3&#177;2.0)mV。该纳米囊在无光照下具有缓释作用,而在650 nm光照下可加速释放。对耐药金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的50%抑菌浓度分别是52.5和85.4 μg&#183;mL<sup>-1</sup>,而与庆大霉素(10 μg&#183;mL<sup>-1</sup>)联合用药时,降至22.6和45.7 μg&#183;mL<sup>-1</sup>,表明它可降低并逆转细菌对庆大霉素的耐药性。分子对接显示茶皂苷元和细菌的甘露醇脱氢酶和黏肽合成酶有显著相互作用,与其抗耐药菌机制相关。

    2018年01期 193-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 621K]
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  • CVD法制备微纤复合Cu分子筛膜催化氧化异丙醇

    罗灿;张会平;鄢瑛

    采用化学气相沉积法(CVD)制备了微纤复合Cu-5A/PSSF和Cu-ZSM-5/PSSF分子筛膜催化剂,研究了异丙醇在两种微纤复合分子筛膜催化剂上的催化氧化性能。采用湿法造纸和现代烧结工艺制备了不锈钢微纤预载体,分别采用二次生长法和原位水热合成法在经过表面改性后的不锈钢微纤表面合成ZSM-5和5A分子筛膜,通过化学气相沉积法分子筛膜表面负载Cu元素,得到微纤复合Cu-ZSM-5/PSSF和Cu-5A/PSSF分子筛膜催化剂。N<sub>2</sub>吸脱附曲线、XRD、SEM和XPS等表征结果表明:所制备的不锈钢微纤预载体形成了发达的三维网状结构,分子筛膜致密均匀地分布在不锈钢微纤载体表面,厚度分别为1.2和1.5 μm,CuO活性组分被均匀的分散在分子筛膜上,实际负载量约为(3.2~3.7)%(wt)。结合异丙醇催化氧化反应的<i>T</i><sub>90</sub>看,催化活性为:Cu-ZSM-5/PSSF > Cu-ZSM-5 > Cu-5A > Cu-5A/PSSF,其中Cu-ZSM-5/PSSF的<i>T</i><sub>90</sub>比Cu-ZSM-5降低了20℃,<i>T</i><sub>50</sub>降低了40℃,表明分子筛膜材料的三维网状结构加强了传热与传质;Cu-ZSM-5分子筛催化剂的活性要好于Cu-5A分子筛催化剂,表明ZSM-5比5A分子筛的孔道结构更有利于异丙醇的催化氧化。

    2018年01期 200-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 478K]
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  • 乙酰化纳米纤维素纤维的制备及其凝胶机制研究

    李英豪;耿延训;徐化能

    纳米纤维素纤维(cellulosenanofibrils,CNF)凝胶以其独特的生物亲和性、生物降解性和力学性能,可以广泛地应用到生物医药、食品等领域。然而,CNF在水溶液中易聚集而发生相分离,为了调控其聚集性能,有必要对其进行化学改性。今以商业化微晶纤维素为原料,采取无溶剂体系对其进行化学修饰,结合高压均质作用制备乙酰化纳米纤维素纤维(acetylated cellulose nanofibrils,ACNF)。利用流变仪、小角X射线散射仪、激光共聚焦显微镜等测试方法考察盐离子、温度对ACNF凝胶微观结构和宏观力学性能的影响。结果表明,ACNF呈现弯曲和无晶形的结构特征;其凝胶强度随着温度的升高先缓慢下降,而后急剧增加;而盐的加入能增强其凝胶强度,降低温度敏感性。无盐条件下,ACNF凝胶化主要基于纤维间热运动引起的物理缠结;而盐能促进体系发生浓度涨落,纤维因局部团聚经相互连接形成凝胶。

    2018年01期 208-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 736K]
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  • 茶多酚-Zn2+络合物的制备及其在胎面胶中的应用研究

    王丽丽1;刘晓玲1;石晓凯1;孙举涛1;2

    以茶多酚、氯化锌为原料,碳酸氢钠调节溶液pH值,利用酚羟基与Zn<sup>2+</sup>的络合反应,通过控制反应条件制备了一种茶多酚-Zn<sup>2+</sup>的络合物(TPZ)。采用红外光谱、热失重分析和扫描电子显微镜技术对其结构和形态进行了表征。然后将TPZ应用到白炭黑补强的胎面胶中,研究了TPZ对胎面胶加工性能、物理机械性能和耐磨性能的影响规律。研究结果表明,TPZ应用在白炭黑填充的胎面胶中具有促进白炭黑分散、提高胎面胶强度、耐磨性和降低压缩疲劳生热的多重作用。当TPZ的加入量为1.5 phr(parts per hundred rubber)时,胎面胶具有最佳的综合性能。

    2018年01期 215-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 743K]
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  • 热塑性木薯淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备、结构与性能研究

    刘钰馨;范丽兰;莫羡忠;杨芳

    采用熔融法制备热塑性木薯淀粉(TPS)/聚乙烯醇(PVA)复合材料,研究PVA和增塑剂的种类、用量对TPS/PVA复合材料的加工、力学性能、回生行为及结构影响。研究结果发现随着PVA用量的增加,TPS/PVA复合材料的塑化时间缩短、塑化扭矩和平衡扭矩增大;随着甘油增塑剂用量的增加,TPS/PVA复合材料的塑化时间、扭矩降低。TPS/PVA-1788复合材料的塑化时间、塑化扭矩和平衡扭矩均比TPS/PVA-1799复合材料的小;采用尿素/甲酰胺复配增塑TPS/PVA复合材料的塑化时间、塑化扭矩和平衡扭矩比使用甘油小。随着PVA用量的增加,TPS/PVA复合材料的拉伸强度增加;TPS/PVA-1799复合材料的拉伸强度比TPS/PVA-1788复合材料的高。使用甘油增塑TPS/PVA复合材料的拉伸强度高于使用尿素/甲酰胺复配增塑剂。随着回生时间增加,TPS/PVA复合材料的回生焓增加。添加PVA加速TPS的回生过程,随着PVA用量进一步增加,TPS/PVA复合材料回生降低。PVA能削弱TPS的氢键作用,提高TPS塑化程度,有利于TPS/PVA复合材料的均匀性。

    2018年01期 221-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 704K]
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环境化工

  • 餐厨垃圾化学链气化制备合成气

    王东营;刘永卓;王博;郭庆杰

    利用溶胶凝胶法制备了CuFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>/ATP(凹凸棒土,attapulgite)载氧体,选取典型的淀粉类餐厨垃圾(大米和面食类厨余物)作为气化原料,在流化床反应器中对餐厨垃圾化学链气化制合成气进行了实验研究。通过考察操作温度、水蒸气流量和O/C摩尔比(载氧体释氧摩尔量与物料含碳摩尔量之比)对气化过程的影响,得到餐厨垃圾化学链气化的较优操作条件为:850℃、水蒸气流量1.0 g&#183;min<sup>-1</sup>、O/C摩尔比0.5。在该操作条件下,合成气产量为0.822 m<sup>3</sup>&#183;kg<sup>-1</sup>,H<sub>2</sub>和CO的平均浓度分别为45.74%和22.24%,碳转化率达到83.57%。经十次循环实验后,CuFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>/ATP载氧体晶相结构稳定,主要以CuFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>形式存在,载氧体局部轻度烧结,但仍具有优良的循环特性。

    2018年01期 229-236页 [查看摘要][在线阅读][下载 6992K]
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  • 钠基固硫剂在低阶煤中的固硫机理研究

    闫旭东1;郝志强2;刘守军1;王冰凝2;史鹏政2;李晋2;杨颂1

    在低阶煤中对NaHCO<sub>3</sub>的燃烧固硫作用进行了考察,并以弱黏煤为主要研究对象,进一步考察了不同NaHCO<sub>3</sub>添加量及燃烧温度下弱黏煤的燃烧固硫率,并对NaHCO<sub>3</sub>的固硫机理进行了分析和讨论。研究发现,NaHCO<sub>3</sub>的最适固硫温度为900℃,且随着Na/S比的增大,燃烧固硫率逐渐提高,当Na/S比为2.0时,燃烧固硫率和Na基固硫剂利用率分别为90.57%和65.83%,效果最好。结合XRD和TG-MS表征分析表明,NaHCO<sub>3</sub>固硫机制的反应历程为NaHCO<sub>3</sub> → Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> → Na<sub>2</sub>SO<sub>3</sub> → Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>。

    2018年01期 237-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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