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

  • 非均相金属催化剂催化醇类还原胺化合成伯胺的研究进展

    刘迎新1;舒慧敏1;刘海燕2;刘晓爽1;曾茂1;周阔1;魏作君2

    综述了近年来非均相金属催化剂在醇与NH<sub>3</sub>还原胺化制备伯胺体系中的应用研究,重点阐述了醇胺化(包括缩合胺化和还原胺化)的反应机理,以及还原胺化制备伯胺所需催化体系的研究进展。醇的脱氢步骤是醇与氨还原胺化制备伯胺反应中的速率控制步骤,不同金属组分由于对NH<sub>3</sub>与有机胺的吸附能不同而导致脱氢活性不同。在醇还原胺化制备伯胺的体系中,开发适用于无氢气条件下氢转移胺化的非均相催化剂、选择合适的载体、开发生物质醇合成伯胺的催化技术具有广阔的前景。

    2018年03期 487-498页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
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化工热力学与基础数据

  • 基于滚动转子式补气压缩机的准二级压缩热泵系统热力学分析

    孙晋飞1;2;3;4;朱冬生1;2;3;李修真1;2;3;4;尹应德1;2;3;涂爱民1;2;3

    在<i>T</i><sub>od</sub>=-10℃工况下调节压缩机工作频率及补气压力,实验研究R410A单缸滚动转子式压缩机系统的制热性能。试验测试系统采用双电子膨胀阀控制中间补气压力及压缩机吸气过热度。实验研究表明:随着补气压力的增加,中间补气系统的制热量逐渐增大,COP<sub>h</sub>呈现出先增加而后降低的趋势;而随着频率的增加,系统的制热量升高,系统COP<sub>h</sub>降低。相对于普通单级压缩系统,中间补气系统的制热量平均增长约26.1%,系统COP<sub>h</sub>在低频时最大提升幅度约为7.92%,在高频时其能效比相对较低。随着补气压力的增加,闪蒸器气液分离效率降低,部分液态冷媒经中间补气管道进入压缩机,中间补气系统性能降低且易产生湿压缩。因此在满足建筑物热负荷需求的同时,应合理控制中间补气压力及补气量。

    2018年03期 499-506页 [查看摘要][在线阅读][下载 477K]
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  • 雄烯二酮在含大豆油的有机溶剂体系中溶解度的测定与关联

    任世宇1;陈敏1;李小兵2;刘俊果1

    测定了雄烯二酮在不同有机溶剂及含大豆油的有机溶剂体系中的溶解度,旨在为工业生产工艺优化提供基础数据和理论支持。采用平衡法测定了253.15K~313.15K,雄烯二酮在甲醇、乙腈、丙酮、异丙醇、乙酸乙酯和乙醇这六种有机溶剂和分别含有大豆油的这六种有机溶剂体系中的溶解度,结果表明:雄烯二酮在乙腈中的溶解度最大,有机溶剂对雄烯二酮溶解能力的大小依次为:乙腈 > 丙酮 > 乙酸乙酯 > 甲醇 > 乙醇 > 异丙醇。且雄烯二酮在所有溶剂体系中溶解度随着温度的升高而增加。在含大豆油的有机溶剂体系中的溶解度均大于在相应纯溶剂中的溶解度。采用多项式经验方程、半经验关联模型和Apelblat方程模型对实验测定溶解度数据进行关联,相关系数都在98%以上,结果满意。

    2018年03期 507-513页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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  • 三元体系硼酸钾+硼酸铷+水和硼酸铷+硼酸镁+水323 K相平衡

    于旭东1;2;刘敏1;王林1;程兴龙1;曾英1;2

    含硼卤水中硼酸根存在形式多样,给硼酸盐的分离纯化带来一定难度,开展含硼体系相平衡研究,可为含硼卤水综合利用工艺制定提供支撑。采用等温溶解平衡法研究了323 K下三元体系硼酸钾+硼酸铷+水和硼酸铷+硼酸镁+水的相平衡关系,测定了上述两个体系平衡时各组分的溶解度和平衡液相密度、折光率,根据溶解度数据和固相组成绘制了三元体系相图、密度-组成图、折光率-组成图。研究发现:两个三元体系均为简单共饱和型,无复盐或固溶体生成。两个三元体系相图均为水合物Ⅰ型相图,由1个共饱点,2条单变量曲线和2个结晶区组成。研究还对三元体系硼酸铷+硼酸镁+水在323和348 K不同温度时的稳定相图作了对比分析和讨论。

    2018年03期 514-521页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K]
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传递现象与单元操作

  • 十字型微通道中非定常分散相速度下液滴生成的数值分析

    陈珉芮1;钱锦远1;2;李晓娟1;金志江1

    微液滴因其独特的流体力学特性和尺寸效应,在许多领域得到了广泛的应用。在制备微液滴时常使用蠕动泵为流体提供流动推动力。实际上,当时间尺度足够小时,蠕动泵提供的推动力是呈一定周期性变化的,这对液滴的生成来说是一种周期性的扰动。为研究周期性扰动对十字型微通道内液滴生成的影响,本文基于经过验证的模型,在分散相入口流速为时间的正弦函数条件下对液滴生成情况进行了数值模拟。模拟采用流体体积(VOF)模型,以硅油为连续相、水为分散相,首先模拟了两相流体入口流速均为0.01 m&#183;s<sup>-1</sup>的工况,得到液滴生成时间为0.08 s。导入周期分别为0.04、0.08、0.12、0.16 s以及振幅分别为0.0025、0.005、0.0075、0.01的正弦函数作为分散相入口流速,模拟不同条件下液滴的尺寸和生成时间。模拟结果表明,当正弦函数周期≤0.08 s时,改变周期和振幅对液滴尺寸和生成时间的影响较小;当正弦函数周期大于0.08 s时,液滴尺寸和生成时间会呈现周期性变化。而正弦函数的振幅对液滴的生成影响不明显,只对液滴生成达到稳定状态的时间有影响。

    2018年03期 522-528页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 中空液滴撞击液膜的数值研究

    闫哲;李艳

    采用耦合水平集-体积分数法(CLSVOF)建立了中空液滴撞击液膜的数值模型,进行了模型的准确性验证,对中空液滴撞击液膜的动态特性及传热特性进行了研究。结果表明,中空液滴撞击液膜的动态过程包含液壳破碎、液壳液膜融合、液滴铺展等过程。中空液滴撞击液膜时会出现空气卷吸现象及颈部射流现象,颈部射流现象产生的原因是由于液滴颈部位置存在较大的局部压差。随着时间的推移,近壁面处流体的温度逐步上升,壁面的热流密度逐步降低,撞击过程对于传热特性所产生的影响趋于明显。分析了液壳厚度、液膜厚度及撞击速度对传热特性所产生的影响,壁面的平均热流密度随着液壳厚度及撞击速度的增大而增大,随着液膜厚度的增大而减小。

    2018年03期 529-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
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  • 均苯型耐酰胺溶剂聚酰亚胺膜渗透汽化性能研究

    邓力1;马文中2;徐荣1;刘京妮3;钟璟1

    酰胺类溶剂的分离回收与处理是工业领域中一个亟待解决的重要问题,采用渗透汽化(PV)技术分离该体系时,所采用的高分子膜材料需要有较好的溶胀性和耐久性。采用两步法制备了一种均苯型聚酰亚胺膜,通过测试不同单体配比下制备的膜的溶胀性及拉伸强度考察其耐溶剂性能。研究结果表明:当均苯四甲酸二酐(PMDA)与二氨基二苯醚(ODA)摩尔比为1.018:1时,聚酰亚胺膜的溶胀度在30%以下,拉伸强度损失小于20%;制备的PMDA-ODA/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>型复合膜,在40℃时,渗透汽化分离DMF/H<sub>2</sub>O((90/10)%(wt))和DMAc/H<sub>2</sub>O((90/10)%(wt))体系的渗透通量分别为149.4和59.0 g&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,分离因子分别为21.5和187.1,具有较好的分离效果;复合膜连续运行100 h数据表明,DMAc/H<sub>2</sub>O体系渗透通量稳定在210 g&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>左右,分离因子保持在15左右,具有较好的稳定性。

    2018年03期 537-544页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 超声辅助二壬基萘磺酸萃取镁的工艺研究

    蒋德敏1;方荣美1;陈建钧2;邓茂君1;王大才3

    为提高冶金废水中镁离子回收萃取效率,缩短萃取时间,实现连续进料萃取工艺。采用超声辅助二壬基萘磺酸萃取冶金废水中的镁离子,分别考察了二壬基萘磺酸浓度、超声变幅杆浸入液面深度、萃取时间、超声器功率和有机相与水相体积比(相比)等因素对镁离子萃取率的影响。结果表明,超声辅助萃取的萃取速度是传统萃取方法的20倍,节约了大量萃取时间。最佳工艺条件为:25℃,萃取剂浓度0.8 mol&#183;L<sup>-1</sup>,变幅杆浸入深度5 mm,超声萃取时间2 min,超声萃取功率108 W,相比3:1。紫外分析结果表明超声作用不会破坏萃取剂的结构与性能,萃取剂能够再生后重复利用。因此,与传统间歇萃取法相比,该工艺将更利于实现连续进料萃取,从而提高生产效率。

    2018年03期 545-551页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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  • 压力旋流喷嘴射流稳定性的实验研究

    阎凯1;2;宁智1;赵晋1;吕明1;孙春华1

    压力旋流喷嘴射流稳定性对射流的破碎雾化具有重要作用。搭建了压力旋流喷嘴射流稳定性实验平台,在此基础上进行了压力旋流喷嘴射流稳定性实验研究。通过激光衍射方法获取射流振荡频率信息,并以射流振荡频率表征射流的稳定性;利用高速摄影方法采集射流图像并分析射流破碎长度、锥角等形态参数的变化规律。研究结果表明,射流形态与射流流量、射流液体物性以及射流喷嘴内径密切相关;射流振荡频率分别与射流流量和射流液体黏度成近似线性关系;喷嘴出口内径与射流振荡频率之间的关系则比较复杂,相同流量时出口内径较小喷嘴的射流振荡频率大于出口内径较大喷嘴,流量超过一定值后,不同出口内径喷嘴的射流振荡频率趋于一致。

    2018年03期 552-561页 [查看摘要][在线阅读][下载 1081K]
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反应工程

  • 可逆络合共聚制备支化聚苯乙烯

    韩彪1;杨宏军1;王中睿1;曹磊1;黄文艳1;薛小强1;蒋其民1;蒋必彪1;2

    偶氮二异丁腈(AIBN)和单质碘(I<sub>2</sub>)原位生成碘化物,在催化剂碘化钠(NaI)的作用下,引发苯乙烯(St)和二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯(BDDMA)的可逆络合共聚反应,成功制备了支化聚苯乙烯。通过气相色谱仪(GC)、三检测体积排阻色谱仪(TD-SEC)、核磁共振氢谱(<sup>1</sup>H-NMR)对聚合物和聚合反应过程进行表征和分析。结果表明,在配方[St]/[BDDMA]/[AIBN]/[I<sub>2</sub>]/[NaI]=80/1.0/1.0/0.4/0.4时,80℃下反应24 h后St的转化率可达80%,所得聚合物的重均分子量高达13.8&#215;10<sup>4</sup> g&#183;mol<sup>-1</sup>,与同分子量的线型聚合物相比具有明显小的流体力学半径和特性黏度,BDDMA反应进入聚合物链后有69.9%的悬垂双键参与了支化反应。反应过程研究表明,聚合物的支化度随反应时间的延长而增加。

    2018年03期 562-567页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 碱金属碳酸盐对磷矿碳热还原反应的影响研究

    曹任飞1;2;夏举佩1;2;李宛霖1;2;韩跃伟1;2

    通过热力学和实验研究对比分析了Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>与无烟煤和石墨的碳热还原反应,结果证明炭结构及其活性影响反应的发生;添加K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>、Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>研究其对磷矿碳热还原反应的影响,结果表明,在1300℃、50 min下对比无添加体系,添加1.5%(wt) K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>和Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>体系的P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>转化率分别从46.7%提升至64.22%、59.14%,反应时间延长至4 h,P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>转化率分别可以达到91.32%、87.24%;渣相XRD、SEM分析表明加入碱金属碳酸盐可以促进磷矿的碳热还原反应,但并不改变其反应历程,且在1300℃下,渣相均以固态烧结形式排出,符合窑法磷酸的排渣要求;动力学分析表明磷矿碳热还原反应均为一级反应,且添加K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>和Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>体系的活化能分别为182.91和195.38 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,比无添加体系的209.93 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>显著降低。

    2018年03期 568-576页 [查看摘要][在线阅读][下载 906K]
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  • 可磁回收Cu-Fe3O4@GE复合材料催化还原对硝基苯酚的研究

    陈子潇;沈静;徐然;刘伟锋;陈群;何光裕;陈海群

    通过便捷的一步溶剂热法制备了磁性Cu-Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>@GE复合材料,并用于催化还原对硝基苯酚(4-NP),结果表明使用很少的催化剂在较短时间内即能达到很好的还原效果。采用Langmuir-Hinshelwood等动力学模型研究了复合材料催化还原4-NP的反应动力学,证明复合材料的催化效率与NaBH<sub>4</sub>浓度和反应温度正相关,与初始4-NP浓度和体系pH负相关,并计算出该反应的活化能仅为24.95 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>。Cu-Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>@GE复合材料作为性能优异的还原催化剂,通过简单的磁分离即可实现催化剂的回收再利用。

    2018年03期 577-585页 [查看摘要][在线阅读][下载 689K]
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生物化工

  • 重组里氏木霉产漆酶及其在含活性艳蓝KN-R印染废水脱色中的应用

    赵杰;夏颖;夏黎明

    由血红密孔菌(<i>Pycnoporus sanguineus</i>)产生的漆酶耐热性能良好,具有重要工业应用价值,但该菌的产酶性能低,不适于规模化生产。研究将该漆酶基因进行密码子优化后,与里氏木霉(<i>Trichoderma reesei</i>)强启动子Pcbh 1、终止子Tcbh 1和潮霉素抗性基因连接得到重组质粒pCH-lac,再通过农杆菌介导技术,将此质粒转化到里氏木霉细胞中,通过潮霉素抗性筛选及复筛得到9个重组转化子。摇瓶产酶试验显示:发酵液中漆酶活力在补料培养至第7天可达20.3 IU&#183;mL<sup>-1</sup>,表明外源漆酶基因已在里氏木霉宿主中成功实现了高效表达和胞外分泌。重组转化子所产漆酶对含活性艳蓝KN-R的印染废水具有明显的脱色作用:在漆酶用量为0.7 IU&#183;mL<sup>-1</sup>、60℃、pH 3.6,且不加任何介体条件下,反应5 h脱色率可达到91.0%。该研究成果对于促进漆酶的规模化生产及其在环境治理方面的应用具有重要意义。

    2018年03期 586-592页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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化学工艺

  • 3-(2-氨基-2-硫代乙基)苯甲酸甲酯的合成工艺改进

    魏慧龙1;高武成1;蒋红华2;钱超1;陈新志1

    改进了BAH重要中间体3-(2-氨基-2-硫代乙基)苯甲酸甲酯的合成工艺。以苯甲酸甲酯为原料,通过氯甲基化、氰化和硫代三步反应合成3-(2-氨基-2-硫代乙基)苯甲酸甲酯。采用多聚甲醛和氯化氢作为氯甲基化试剂,通过多氯甲基副产物的循环,抑制多氯甲基化副反应,3-氯甲基苯甲酸甲酯收率可达85.3%;在水相中进行氰化反应,3-氰甲基苯甲酸甲酯收率达90.2%;以硫化氢为硫代试剂,在新型水/脒类盐酸盐的溶剂/催化剂体系中,结合滤液循环工艺,3-(2-氨基-2-硫代乙基)苯甲酸甲酯收率可达98.6%;三步反应总收率75.9%。

    2018年03期 593-599页 [查看摘要][在线阅读][下载 392K]
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  • 1-氨甲基-2-萘酚类化合物的合成

    孙坚;卢凌美;蒋珺;李坚军

    为了高效简便合成1-氨甲基-2-萘酚类化合物,选择以<i>β</i>-萘酚、醛和胺为起始原料,在有机小分子三氟甲磺酸脯氨酸盐的催化下,一锅法合成了该类化合物。重点考察了不同有机小分子催化剂以及不同溶剂对该反应的影响,确定了适宜的反应条件为:<i>n</i>(<i>β</i>-萘酚):<i>n</i>(醛):<i>n</i>(胺):<i>n</i>(三氟甲磺酸脯氨酸盐)=1:1:1.1:0.1,于二氯甲烷溶剂中回流反应。同时,合成的系列目标化合物,结构经过熔点、IR、<sup>1</sup>H-NMR、<sup>13</sup>C-NMR和MS确认。此外,还将该方法应用于<i>α</i>-萘酚及芳胺中,合成了相应的产物,并探讨了可能的反应机理。

    2018年03期 600-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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化工系统工程

  • 大系统结构分解的评价准则和控制系统结构设计方法

    许锋;袁未未;罗雄麟

    化工过程作为高维大系统往往存在内部耦合,且通常某些部分内部耦合严重,而与其余部分耦合作用较小。高维大系统可以根据内部耦合强弱划分子系统,并以分块的方式进行块分散控制。随着维数增加,可能的子系统划分方式迅速增加。为了解决大系统子系统划分和控制系统结构设计问题,本文以结构矩阵作为大系统子系统划分和变量配对的数学描述,提出了大系统简易度和可控度的概念,并以简易度和可控度的加权和作为大系统子系统划分的综合评价准则。依据该准则提出了一种优化的大系统子系统划分搜索方法,逐步增加子系统分块维数,迭代搜索大系统子系统划分,以尽可能小的分块维数实现相对能量增益阵对应的子系统分块行元素和尽可能接近于1,最终挑选出较为合理的大系统控制系统结构设计方案。最后以两个典型大系统实例分析说明了该方法的可行性和有效性。

    2018年03期 606-619页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
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  • 基于抽样平均近似的双层改进粒子群算法的无分流换热网络综合

    陈帅;罗娜

    针对单层优化算法求解换热网络不易找到最优解以及传统的双层优化算法计算成本较高的问题,研究以年综合费用最小值为优化目标,提出了基于抽样平均近似的双层改进粒子群算法求解无分流换热网络综合。该算法在优化初始阶段对内层变量优化时以抽样平均近似方法为基础,根据随机挑选的部分粒子信息快速评价外层的换热网络结构,而外层优化通过结合变异算子的量子粒子群算法对模型结构进行优化。待缩小最优网络结构的范围后再通过竞争群算法深度优化热负荷等连续变量,从而得到最优的年综合费用。研究所提出的算法通过抽样平均近似方法对外层结构模型进行初步筛选,避免了大量非最优解网络结构下热负荷等连续变量的优化,从而减少了双层优化过程的计算量,提高了优化效率,同时在缩小网络结构范围后采用竞争群优化算法提高了优化精度,保证了优化效果。通过对两个典型算例的测试可知,研究的方法相比传统的双层算法在求解时间上缩短了近90%,在求解效果上也能达到较好结果。

    2018年03期 620-627页 [查看摘要][在线阅读][下载 323K]
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  • 基于主元相似度的间歇过程操作曲线多阶段融合优化

    仇力;栾小丽;刘飞

    针对一类具有多阶段特性的间歇过程操作曲线优化问题,提出了一种基于过程正常运行批次的数据驱动型操作曲线多阶段融合优化方法。首先通过时间片矩阵的划分以及主元分析,计算加权时间片载荷矩阵,并对其进行聚类分析得出过程的阶段;然后在每一阶段下利用时段变量与指标变量的相似度修正操作曲线;最后通过计算各阶段与指标变量的相关系数,获取阶段的权重从而实现操作曲线融合。将该方法应用到某化工产品的间歇结晶过程中,结果验证了所提方法的有效性。

    2018年03期 628-635页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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材料科学与工程

  • 木质素碳/氧化锌复合材料的制备及其光催化性能

    林文胜1;王欢1;杨东杰1;邱学青1;2

    以来源于造纸黑液的碱木质素和草酸锌为前驱体采用原位碳化法制备了不同碳含量的木质素碳/氧化锌(LC/ZnO)纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外分光光度计(UV-Vis)、荧光光谱仪(PL)等对所制备的LC/ZnO的微观结构和光学性质进行了表征。结果表明所制备的LC/ZnO复合材料是由高度分散的ZnO纳米颗粒和木质素碳纳米片构成,表现出优异的紫外和可见光吸收性能。以常见的有机污染物罗丹明B为降解对象,在模拟太阳光的照射下对所制备的LC/ZnO复合材料的光催化性能进行了研究。结果表明,LC/ZnO复合材料的光催化性能明显优于纯的ZnO纳米颗粒和氧化石墨烯/ZnO复合材料,且在550℃炭化温度下所制备的LC/ZnO-550复合材料具有最佳的光催化性能。

    2018年03期 636-645页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K]
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  • 渗透汽化法汽油脱硫用热塑性聚氨酯弹性体膜的制备及其性能

    侯影飞;李海平;刘恩杰;许杨;蒋驰;牛青山

    以自制聚偏氟乙烯(polyvinyl fluoride,PVDF)膜为底膜,制备热塑性聚氨酯弹性体(thermoplastic polyurethane,TPU)平板膜,将其应用于渗透汽化汽油脱硫。采用扫描电镜等表征TPU膜的表面性能。对TPU膜进行渗透汽化性能评价,研究结果表明TPU膜的较佳制备工艺条件为:固含量9.1%,成膜温度40℃,刮膜厚度300 μm,底膜PVDF;渗透汽化脱硫的较佳工艺条件为:操作温度80℃,渗透侧压力30~80 Pa,进料流量90 mL&#183;min<sup>-1</sup>,此时测得膜通量达到5.49 kg&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,硫富集因子3.53。热塑性聚氨酯弹性体膜可以同时达到较大的通量和较高的硫富集因子,在渗透汽化汽油脱硫的工业化过程中具有很大的潜力。

    2018年03期 646-652页 [查看摘要][在线阅读][下载 805K]
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  • 磷-氮改性酚醛树脂的制备及其固化环氧树脂阻燃性能的研究

    徐卜琴1;张岩冲3;徐桂龙1;2;杨进1;梁云1;2;胡健1;2

    制备的双氰胺酚醛树脂(DICY-NR)与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)发生加成反应制备磷-氮改性酚醛树脂(DOPO-DICY-NR),将制备的DOPO-DICY-NR用于固化邻甲酚醛环氧树脂(CNE),并研究固化树脂体系的阻燃性能与机理。通过超高效聚合物色谱(APC)对DOPO-DICY-NR反应过程进行表征,采用热重分析(TGA)研究固化树脂体系的热分解行为,利用锥形量热仪(CONE)、UL-94阻燃性能以及极限氧指数(LOI)测试固化树脂体系的阻燃性能,通过扫描电镜(SEM)观察固化树脂体系的残炭微观形貌。实验结果表明:固化树脂体系中的磷与氮能够产生协效阻燃作用,从而大大提高固化树脂体系的阻燃性能,并降低热释放速率,且随着磷、氮元素含量的增加,固化后树脂体系的阻燃性能愈加优良,当固化树脂体系的磷和氮含量分别达到1.5%(wt)和2.8%(wt)时,固化树脂体系的阻燃性能可以通过UL-94 V-0阻燃等级,LOI达到29%。

    2018年03期 653-658页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
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  • 复合氨基改性Mg-Al LDH的制备及其CO2吸附性能的研究

    赵雨1;2;3;田念1;2;3;王家炜4;王祁宁1;2;3;江泉达1;2;3;艾宁1;2;3

    研究提出了一种层状双氢氧化物(LDHs)复合改性方法,分别以3-氨丙基三甲氧基硅烷(N1)和N-氨乙基-<i>γ</i>-氨丙基三甲氧基硅烷(N2)为改性剂,制备了一系列Mg-Al LDH,采用XRD、FT-IR、EA和TG等手段对制备的材料进行表征,考察氨基负载量对LDHs CO<sub>2</sub>吸附性能的影响规律,优选出吸附性能优良的氨基改性LDHs,考察吸附温度等对其吸附性能的影响,并研究了其循环再生性能。结果表明,复合改性法克服了剥落法和阴离子表面活性剂法等常用的氨基改性方法难以进一步提高LDHs氨基负载量的不足,得到了具有较高氨基负载量的LDHs;Mg-Al LDH的CO<sub>2</sub>吸附容量随氨基负载量的增大而增大,氨基负载量为6.20 mmol&#183;g<sup>-1</sup>,在30℃、0.1 MPa纯CO<sub>2</sub>环境下Mg-Al N2吸附容量高达2.26 mmol&#183;g<sup>-1</sup>;在考察温度30~90℃,温度越高,吸附容量越小;Mg-Al N2在140℃下脱附完全,循环使用5次后,其结构与性能基本不变。

    2018年03期 659-666页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
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环境化工

  • 猪场废水Fenton法深度除碳研究

    余涛;张萌;林秋健;曾卓;郑平

    选择腐殖酸、木质素、土霉素作为模式难降解有机污染物(ROPs),通过正交试验与单因素试验,研究了Fenton法深度处理猪场废水中有机污染物的影响因素及其性能。结果表明,Fenton试剂的优化参数为Fe<sup>2+</sup>浓度50 mmol&#183;L<sup>-1</sup>,H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>浓度30~35 mmol&#183;L<sup>-1</sup>。在优化条件下,Fenton法处理3种单一ROPs及三元复合ROPs废水的残余COD浓度均低于100 mg&#183;L<sup>-1</sup>,处理实际猪场废水的COD去除率为70.6%,残余COD浓度降至80.8 mg&#183;L<sup>-1</sup>,优于新的国家畜禽养殖水污染物排放标准。Fenton法深度除碳是氧化与混凝的联合作用,主要影响因素分别为H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>、Fe<sup>2+</sup>的投加量,提出的H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>氧化能力指数(OI)与氧化有机物的H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>消耗量(HCO)间存在极显著的负相关关系,可用于评价Fenton法深度除碳技术中H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>的有效性。

    2018年03期 667-674页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K]
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  • 空预器中硫酸氢铵形成特性及其对颗粒物排放的影响

    骆律源;程滕;杨林军;袁竹林;范红梅

    NH<sub>4</sub>HSO<sub>4</sub>生成是造成空预器堵塞的主要原因之一,其生成特性与逃逸氨及烟气中SO<sub>3</sub>浓度有着直接关联。研究利用空预器模拟试验平台,探讨了NH<sub>4</sub>HSO<sub>4</sub>形成温度及其与烟气中NH<sub>3</sub>、SO<sub>3</sub>浓度的关系,并对空预器出口颗粒物物性进行了测试分析。结果表明:NH<sub>4</sub>HSO<sub>4</sub>形成温度在235~260℃,并与NH<sub>3</sub>、SO<sub>3</sub>浓度乘积的对数值呈正相关函数关系。因NH<sub>4</sub>HSO<sub>4</sub>生成而产生的颗粒物主要为粒径小于0.2 μm的亚微米级颗粒。由于空预器中的逃逸氨浓度通常低于SO<sub>3</sub>的浓度,因此空预器出口颗粒物的数量浓度及粒径分布与NH<sub>3</sub>浓度存在明显正相关关系,提高NH<sub>3</sub>浓度会明显增加NH<sub>4</sub>HSO<sub>4</sub>的生成量,使空预器出口处粒径小于0.1 μm的颗粒物数量浓度升高,相比之下,增加SO<sub>3</sub>浓度对颗粒物数量浓度的影响较小,但会使颗粒物粒径出现小幅度增大。

    2018年03期 675-682页 [查看摘要][在线阅读][下载 482K]
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  • 镁铝水滑石的合成及其在废水脱磷中的应用研究

    黄博文;吕荥宾;陈建钧;刘代俊

    采用共沉淀法合成了镁铝水滑石,考察了镁铝比、沉淀剂用量、反应时间、搅拌速率、焙烧温度等对镁铝水滑石吸附磷性能的影响。实验结果表明:Mg/Al-LDH对水中的磷具有良好的吸附作用。其最佳制备条件为:Mg/Al摩尔比3:1、沉淀剂用量[16OH<sup>-</sup>+CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>]/[6Mg<sup>2+</sup>+2Al<sup>3+</sup>]摩尔比1:1、反应时间3 h、搅拌速度300 r&#183;min<sup>-1</sup>。当吸附剂用量为0.3 g,水中磷的吸附率可达到100%。经过500℃焙烧3 h,吸附剂用量0.1 g时,吸附率比未焙烧的水滑石提高了18%。使用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪(BET)等手段对镁铝水滑石的结构进行了表征。并对其吸附动力学进行了研究,其吸附动力学表现为假二级动力学。

    2018年03期 683-689页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 杂原子改性对CoAPO-5分子筛脱硫性能的研究

    郑静静;王俊;孙雪妮;韶晖;黄春香

    由于杂原子的引入,增强了磷酸铝分子筛的酸性,从而影响其催化性能。研究通过改变合成液中过渡金属钴的含量制备杂原子磷酸铝分子筛CoAPO-5,采用XRD、SEM、Py-IR、NH<sub>3</sub>-TPD等手段考察杂原子改性对分子筛的结晶效果、晶形、酸位以及酸性位分布等的影响,并以氧化脱除模拟油中苯并噻吩为探针反应,评价其催化脱硫性能。实验结果表明,合成液中<i>n</i>(CoO):<i>n</i>(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)为0.10时制备的CoAPO-5分子筛呈包裹的六棱柱状,粒径为8 μm,晶粒均匀,且催化活性较高。在反应温度为40℃、反应时间45 min、<i>V</i>(oil):<i>V</i>(extract):<i>V</i>(oxidant)为1:1:0.1、<i>m</i>(catalyst):<i>m</i>(oil)为1.5%的条件下,苯并噻吩的脱除率达到74.32%。动力学分析表明,苯并噻吩的氧化反应为一级反应,表观活化能<i>E</i><sub>a</sub>为16.96 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>。

    2018年03期 690-695页 [查看摘要][在线阅读][下载 791K]
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  • 盐水层CO2埋存时岩石流体综合作用及对选址影响

    崔国栋1;潘众2;杨昌华3;许艳梅2;张亮1;汪毅1;任韶然1

    为研究盐水层CO<sub>2</sub>埋存过程中,CO<sub>2</sub>注入导致的岩石流体作用对储层物性和CO<sub>2</sub>注入性的影响,将地层水蒸发盐析与地化反应进行耦合,建立了盐水层CO<sub>2</sub>埋存反应流动综合模型。利用该模型,分析了流体流动规律、矿物溶解/沉淀和盐析,并对储层物性进行了敏感性研究。模拟结果表明,沿CO<sub>2</sub>运移方向,储层分为干涸区(纯CO<sub>2</sub>渗流区)、气液两相渗流区和CO<sub>2</sub>溶解区三个区域。盐析主要发生在干涸区域,地化反应导致的矿物溶解/沉淀反应则主要发生在气液两相渗流区和CO<sub>2</sub>溶解区。地化反应导致的矿物溶解/沉淀分布范围大,但其变化量较小,施工阶段可忽略其对注入性的影响。而受地层水回流影响,大量NaCl被地层水携带至干涸区域前缘处析出,造成储层孔隙度和渗透率严重下降,使得盐析对CO<sub>2</sub>注入性影响远大于矿物溶解/沉淀的影响。注入速率、地层水盐度和初始渗透率对岩盐析分布影响较大,CO<sub>2</sub>埋存选址时,应选择合适的盐水层降低岩石流体作用对注入性的影响。

    2018年03期 696-707页 [查看摘要][在线阅读][下载 547K]
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研究简报

  • 具有梯度孔结构特征的聚己内酯多孔支架的3D打印制备及表征

    张豪杰;邢天龙;周燕;谭文松;叶朝阳

    软骨组织工程生物支架材料的内部结构(如孔结构)对于细胞行为有着重要影响。3D打印技术可以实现对支架结构的精确控制。聚己内酯(poly(<i>ε</i>-caprolactone),PCL)是广泛应用的组织工程支架材料,具有良好的生物相容性,支持多种细胞的黏附、增殖和基质分泌。3D打印制备的PCL多孔支架包含相邻三部分,每部分由六层纤维堆积,相邻两层的纤维夹角分别为30、45和60&#176;,而同层中纤维间距为分别为450、400和300 μm;力学性能测试梯度支架的杨氏模量在47 MPa左右,与天然软骨组织20 MPa相匹配;微断层扫描和扫描电镜观察支架表面和内部形貌的结构特征,Image J软件对支架特征参数进行量化分析。支架表面和内部形貌规整,呈现孔结构梯度分布,具有良好的孔连通性和57%左右的孔隙率,孔径梯度大小为342~747 μm。经细胞接种培养后,应用扫描电镜、CCK8检测和死活染色方法分析支架材料对细胞生长及活性的影响。梯度支架能够很好地支持细胞生长和活性。研究通过对支架材料的设计和制备为软骨组织工程研究奠定了基础。

    2018年03期 708-717页 [查看摘要][在线阅读][下载 778K]
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  • 双室微生物燃料电池阳极区域动态模拟

    尚均顶;岳学海;许春莉;王许云

    为了探究不同因素对微生物燃料电池(MFC)电流输出影响,建立了以葡萄糖为底物,硫瑾为电子中介体的微生物燃料电池阳极区域一维动态传质模型。模型方程用MATLAB软件编程求解,考查并分析了微生物、葡萄糖和还原态电子中介体初始浓度与外接电阻值对电池电流的影响,并与实验结果进行了对比。模拟结果表明:与稳态传质模型相比,作者所建立的动态传质模型模拟结果和实验结果能够更好吻合;增加阳极室中微生物初始浓度、葡萄糖初始浓度,还原态电子中介体初始浓度或减小外接电阻值均有利于增加电池电流且模拟结果与实验结果一致;当阳极室中还原态电子中介体的初始浓度为0.1 mmol&#183;L<sup>-1</sup>电极表面浓差极化现象对电池电流影响较大,导致模拟数据与实验数据有偏差。该模型可为研究其他复杂模型提供参考。

    2018年03期 718-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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  • 臭氧催化氧化降解2,4,6-三氯苯酚研究

    蔡应康;刘茂春;李卫星;邢卫红

    采用臭氧催化氧化法降解2,4,6-三氯苯酚废水,用自制催化剂(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>负载Mn、Ce、La金属氧化物)对模拟2,4,6-三氯苯酚废水进行了臭氧催化氧化处理,并对影响降解效果的几个因素:臭氧投加量、2,4,6-三氯苯酚初始浓度、pH值进行了分析。结果表明,在pH为9,臭氧投加量5 g&#183;h<sup>-1</sup>时,处理1 L 100 mg&#183;L<sup>-1</sup> 2,4,6-三氯苯酚废水,单独臭氧化与臭氧催化氧化的去除率分别达到了76.04%和86.46%。考察臭氧催化氧化催化剂的稳定性,经过7次使用后,废水COD去除率较第一次使用降低约4%,催化剂相对稳定,最后分析了2,4,6-三氯苯酚的三种降解途径。

    2018年03期 725-730页 [查看摘要][在线阅读][下载 422K]
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  • 浸渍改性剂对竹炭碳磺酸结构和催化性能的影响

    方雨豪;韦一;马兵兵;计伟荣

    用氢氧化钠、硫酸和氯化锌等不同改性剂对竹粉进行浸渍改性处理,进而用炭化-磺化法制备用于纤维素水解的竹炭碳磺酸催化剂。通过对改性前后的竹粉进行FT-IR和SEM分析研究竹粉浸渍改性机理,发现氢氧化钠能分解竹粉半纤维素中的乙酰基和部分<i>α</i>-糖苷键,及木质素侧链上部分甲氧基,有利于竹粉的热解与炭化。采用BET、XRD和FT-IR等对所得催化剂微观结构进行分析,发现改性剂的使用有利于竹粉炭化过程造孔,有效提高催化剂的比表面积。不同改性剂处理后的竹粉在炭化过程中的石墨化程度不同,导致碳环上可取代的活性位点数不同,进而影响催化剂的磺酸量。系统研究了浸渍比、炭化温度、磺化温度等因素对竹炭碳磺酸催化剂活性的影响。以氢氧化钠为改性剂,在最佳制备条件下所得竹炭碳磺酸,纤维素水解获得葡萄糖的收率可达45.0%。

    2018年03期 731-738页 [查看摘要][在线阅读][下载 531K]
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