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

  • 络合吸收-生物还原烟气脱硝系统的研究进展

    张春燕;赵景开;郭天蛟;孙铖;李素静;李伟

    氮氧化物(NO<sub><i>x</i></sub>)是引起酸雨、雾霾、光化学烟雾的重要前体物之一。为有效改善我国的大气污染现状,开发高效、低耗的NO<sub><i>x</i></sub>控制技术迫在眉睫。络合吸收-生物还原法作为一种耦合了化学吸收及生物还原两种方法的烟气脱硝技术,具有广阔的应用前景。文章综述了络合吸收-生物还原烟气脱硝系统的最新研究进展:阐述了络合吸收-生物还原反应器的运行机制;探讨了生物还原过程的反应机理和强化机制;综合讨论了络合吸收-生物还原反应器的结构优化,并展望了络合吸收-生物还原NO<sub><i>x</i></sub>今后的研究方向。

    2018年06期 1235-1244页 [查看摘要][在线阅读][下载 443K]
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  • 氨基酸生产菌的氨基酸外向转运蛋白研究进展

    沈观宇;吴绵斌;林建平;杨立荣

    目前氨基酸生产菌已广泛应用于氨基酸的工业化生产中,而生产菌的胞内氨基酸浓度过高往往不利于发酵生产,研究加快胞内氨基酸向外转运能很好地解决这一问题,并增加氨基酸的发酵产量。细菌中氨基酸外向转运蛋白负责将胞内氨基酸转运至胞外,因此氨基酸外向转运蛋白的研究是氨基酸发酵生产的潜在研究方向。作者根据近年来的相关报道,总结了氨基酸生产菌中氨基酸外向转运蛋白的研究现状,介绍了氨基酸外向转运蛋白在发酵生产中的最新应用。同时,对外向转运蛋白研究中采用的主要策略和方法进行了概括,并结合最新的技术进展,对今后的研究方向进行了展望。

    2018年06期 1245-1254页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
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传递现象与单元操作

  • 高雷诺数下管内垂直降膜瞬时厚度空间分布及波动特性

    位宗瑶;王亦飞;颜留成;伍子玮;于广锁;王辅臣

    研究了高雷诺数条件下(<i>Re</i><sub>l</sub>=2.04&#215;10<sup>4</sup>)洗涤冷却管内下降液膜的空间分布及波动特性。采用超声波多普勒测速仪对不同轴向和周向位置的下降液膜瞬时厚度进行了无接触测量。结果表明:在高雷诺数条件下,管内液膜处于高湍动状态,液膜表面波动剧烈,平均参数无法准确描述液膜空间分布及波动特性。随着轴向和周向距离的增加,膜表面波动幅度及大波频率减少,小波频率增加。轴向上,液膜瞬时厚度概论密度分布函数(PDF)曲线波峰高度随轴向距离增加而增高;周向上,PDF曲线呈单峰-双峰-单峰分布。

    2018年06期 1255-1263页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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  • 宽高比对矩形微通道内流动凝结的影响

    吴春旭;李俊明

    基于VOF模型,建立了模拟矩形微通道内流动凝结的三维瞬态数值模型,速度进口采用分相流模型,并考虑速度与液膜厚度的进口段效应。通过对比参考文献流型图,验证了该数值模型。对R32在宽高比分别为2:3、1:1和3:2的三种矩形微通道内流动凝结进行了数值模拟,环状流、喷射流、泡状流和收缩泡状流沿着计算域依次出现。通过分析通道截面气液相分布与壁面热流密度分布规律可知:当矩形宽高比偏离1:1,通道截面液膜分布不均匀性增加,Gregorig效应增强,进而强化换热。换热强化使得环状流尾部气芯的<i>We</i><sub>v</sub>和<i>Ca</i><sub>v</sub>减小,导致喷射流更靠近入口,伴随更低的气弹脱离频率。计算结果表明:矩形宽高比显著影响流动凝结过程,与方形通道相比,严格矩形通道更有利于换热与抑制气液界面波动。

    2018年06期 1264-1273页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
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  • 壁面性质对蛇形微通道弹状流传热特性的影响

    周云龙;常赫

    采用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法,以空气和水为介质对矩形截面蛇形微通道内弹状流流动传热进行模拟研究。改变气液相流速,探讨了沿程局部<i>Nu</i>数的变化情况;改变接触角及相对粗糙度,分析其对微通道传热的影响;比较不同形貌粗糙元对微通道传热特性的影响;最后,基于Design-Expert平台,对蛇形微通道进行了优化设计。计算结果表明,与单相流动相比,弹状流可以强化传热,且局部<i>Nu</i>数随气弹的出现呈周期性变化;无滑移壁面条件下,疏水壁面一定程度上阻碍传热;粗糙壁面微通道可强化换热,且合理布置的随机粗糙元传热效果最好。

    2018年06期 1274-1279页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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  • 缠绕管式换热器管程的非平衡热力学研究

    韩勇;王学生;陈琴珠;张朝;袁宇阳

    以描述缠绕管式换热器管程对流传热的Schmidt公式为基础,将内部流动传热的非平衡热力学模型相与Schmidt公式相结合,对缠绕管式换热器管程对流传热的非平衡热力学理论模型进行了理论研究;提出了传热熵产数(<i>N</i><sub>s,HX</sub>)和阻力熵产数(<i>N</i><sub>s,P</sub>)的概念;对缠绕管式换热器管程的<i>Nu</i>、Δ<i>P</i>、<i>N</i><sub>s,HX</sub>和<i>N</i><sub>s,P</sub>的变化规律进行了研究;结果显示,<i>Nu</i>随着<i>Re</i>的升高而升高,传热熵产数(<i>N</i><sub>s,HX</sub>)随着<i>Re</i>的升高而降低;Δ<i>P</i>和阻力熵产数(<i>N</i><sub>s,P</sub>)都随着<i>Re</i>的升高而增大;传热熵产数(<i>N</i><sub>s,HX</sub>)和阻力熵产数(<i>N</i><sub>s,P</sub>)能有效反映缠绕管式换热器管程对流传热过程的不可逆损失的变化规律,揭示了缠绕管式换热器管程对流传热的非平衡热力学原理。

    2018年06期 1280-1287页 [查看摘要][在线阅读][下载 616K]
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  • 大长径比直筒型旋风分离器内部流动特性研究

    高助威1;2;王娟1;2;王江云1;2;马卓越1;2;毛羽1

    为了探究大长径比直筒型旋风分离器内部的流动特性,采用雷诺应力模型(RSM)对单入口蜗壳式旋风分离器进行数值模拟,从瞬态流场和动态特性两个方面分析不同轴向位置的切向速度分布。同时,运用RMS分析了湍流脉动速度偏离时均速度的程度。结果表明,在瞬态流场中,切向速度等值线在截面上分布不对称,呈现明显的非轴对称现象;主要表现为切向速度零值的所在位置与几何中心不重合,零值偏移的一侧,切向速度较大,偏离的一侧较小。此外,切向速度的动态变化属于高速脉动状态,具有准周期性特点,通过优化结构或操作条件可以改变涡核频率,降低工业震动。在分离空间上部区域,流动不稳定性较大,湍流脉动较强,速度波动范围较大。随着轴向向下,流体能量逐渐耗散,速度脉动逐渐减小。RMS数据表明运动流体从入口段进入旋风分离器,流动不稳定性逐渐增大,达到一定程度后,不稳定性逐渐变小,直至较为平稳。

    2018年06期 1288-1298页 [查看摘要][在线阅读][下载 625K]
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  • 有/无泵辅助板式蒸发器环路热管系统性能的实验研究

    张伟龙1;魏新利1;2;关中杰1;孟祥睿1;2;刘华东1;2;马新灵1;2

    实验研究了泵辅助和无泵辅助板式蒸发器环路热管系统的启动特性、不同热流密度下系统内工质的流动传热特性和热效率,以及在一定热流密度下不同泵功率对泵辅助板式蒸发器环路热管系统的影响。结果表明:无泵辅助系统需蒸发器内产生气态工质后才开始运行并进行换热,冷凝器内的工质是相变换热,而泵辅助环路热管系统一经启动就开始运行并进行热量交换,冷凝器内的换热方式逐渐由显热换热转变到相变换热;无泵辅助系统热效率随蒸发器热流密度的升高而升高,而泵辅助系统随蒸发器热流密度的升高而降低,泵辅助系统整体热效率高于无泵系统;当热流密度为0.25 W&#183;cm<sup>-2</sup>时,泵辅助环路热管热效率较无泵辅助环路热管热效率高22.1%,而当热流密度为1.25 W&#183;cm<sup>-2</sup>时,泵辅助系统仅比无泵辅助系统高2.7%,说明当热流密度较小时,泵辅助系统更具优越性;对于泵辅助环路热管系统,系统热效率随着泵功率的增加而减小,在1.25 W&#183;cm<sup>-2</sup>热流密度下,适用的泵功率强度不应超过0.002 W&#183;cm<sup>-2</sup>,表明系统热流密度与泵功率存在最优匹配。研究结果可为设计分离型平板式太阳能热水器及热沉散热器提供参考。

    2018年06期 1299-1306页 [查看摘要][在线阅读][下载 732K]
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  • 三维变形管MVR蒸发器的强化传热数值研究

    刘世杰;朱冬生;张洁娜;涂爱民;林成迪

    蒸发器的换热性能对MVR(mechanical vapor recompression)系统有着重要影响。利用FLUENT软件,以水为介质,在雷诺数13000 < <i>Re</i> < 110000,研究了三维变形管的不同结构参数对管内传热与压降性能的影响,拟合出了计算准则关联式。模拟结果显示:由于受到离心力的作用,流体在三维变形管内产生了垂直于主流方向上的二次流,促进了边界层与主流区的径向混合,强化了传热;三维变形管的扭距<i>S</i>越小,长短轴比<i>A/B</i>值越大,强化传热效果越好,但同时压降也会增大;综合换热性能在13000 < <i>Re</i> < 60000随着雷诺数<i>Re</i>的增大迅速减小,在60000 < <i>Re</i> < 110000随雷诺数<i>Re</i>增大而逐渐趋于平稳,但仍然优于光滑直圆管,减小扭距<i>S</i>值比增大长短轴比<i>A/B</i>值更有利于提高管内综合强化传热性能。将三维变形管应用于MVR蒸发器中,节材效益显著。

    2018年06期 1307-1313页 [查看摘要][在线阅读][下载 506K]
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  • 基于实验的孔板节流后分散相粒径估值模型研究

    姬宜朋1;2;米彤3;胡义1;陈家庆1;2;张倩1;程玉雪4

    节流后分散相液滴粒径的准确估值是研究低剪切节流阀的关键,然而现有节流后液滴粒径估值模型的计算结果差异较大,迄今缺乏估值精度和适用性评价等方面的专门研究。文章通过孔板节流室内实验,分析了现有湍流场内液滴破碎后粒径估值模型的精度和适用性;讨论了分散相液滴单次节流后最大粒径与多次节流后稳定粒径间的对应关系;提出了不设实验常数的液滴单次节流后粒径估值模型。结果表明:现有液滴粒径估值模型含有与分散相黏度相关的实验常数,缺乏普适性;在考察的分散相粒径范围内,液滴单次节流后最大粒径为多次节流后稳定粒径的2.74倍;当入口分散相粒径远小于节流孔孔径时,所提出的估值模型计算得到的粒径值与实测<i>d</i><sub>95</sub>粒径间平均误差不大于17.2%。

    2018年06期 1314-1321页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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  • 入口形式对旋流器内油滴聚结特性影响研究

    邢雷1;2;蒋明虎1;2;张勇1;2;刘伟1;2

    以等截面双切向入口旋流器以及轴向进液螺旋导流入口旋流器为研究对象,采用Euler-Euler双流体模型与群体平衡模型(population balance model,PBM)耦合方法,对两种旋流器结构开展数值模拟及分离性能实验,分析两种入口结构对旋流器内油滴聚结特性及分离性能的影响。结果表明:当处理量在2~6 m<sup>3</sup>&#183;h<sup>-1</sup>、溢流分流比在10%~30%时,切向入口旋流器分离效率略高于轴向入口旋流器,两种结构最高效率均在99%以上;切向入口旋流器在入口通道内几乎不发生聚结现象,而轴向入口旋流器螺旋入口流道内聚结现象明显且沿流道方向逐渐增强;入口油滴粒径在20~50 μm时,切向入口旋流器溢流口油滴粒径分布在91~98 μm,底流口油滴粒径分布在87.5~91 μm,两出口处油滴粒度分布均大于轴向入口旋流器,对油滴呈现出了较好的聚结效果。

    2018年06期 1322-1331页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
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反应工程

  • 超临界异丁烯中无催化合成3-甲基-3-丁烯-1-醇的动力学研究

    陈志荣1;万晓峰1;尹红1;袁慎峰1;王钰2

    以超临界异丁烯为溶剂,在温度513.15~543.15 K、压力15~20 MPa条件下、对反应釜中异丁烯和甲醛无催化合成3-甲基-3-丁烯-1-醇(MBOH)的反应进行研究。通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)和核磁共振波谱(NMR)确定主要产物结构,建立主要反应的动力学模型,对实验结果进行拟合,得到不同温度下异丁烯和甲醛反应及MBOH和甲醛反应的速率常数,并通过拟合得到两个反应的活化能分别为101.95和83.99 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,提高反应温度有利于提高MBOH的选择性。

    2018年06期 1332-1337页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • 固定床上TiO2催化正丁醛气相自缩合反应条件优化

    朱园园;何茜;安华良;耿艳楼;赵新强;王延吉

    在单因素试验的基础上,采用响应曲面法对TiO<sub>2</sub>催化正丁醛气相自缩合反应条件进行了优化。结果表明,在空时8 g&#183;min&#183;mL<sup>-1</sup>、反应温度180℃、反应压力2.0 MPa的条件下,辛烯醛收率为81.2%,选择性为96.6%。在此基础上考察了TiO<sub>2</sub>催化剂的稳定性,发现运行300 h后正丁醛的转化率、辛烯醛的收率和选择性基本保持不变,说明TiO<sub>2</sub>具有良好的催化稳定性。

    2018年06期 1338-1344页 [查看摘要][在线阅读][下载 991K]
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  • 等离子体裂解煤制乙炔工艺中淬冷过程的模拟

    周高;闻光东;朱海;叶向群;何潮洪;任其龙

    等离子体裂解煤制乙炔工艺有较大的工业价值,淬冷工段是保证乙炔收率的关键工段之一。研究通过自主设计的实验装置,进行等离子体裂解煤粉制乙炔的实验。以热力学计算、淬冷时温度变化规律和淬冷时裂解气主要化学反应动力学的计算为基础,建立等离子体裂解煤制乙炔体系淬冷过程的数学模型。进一步根据所建立的数学模型探究淬冷过程主要参数如淬冷速率、淬冷前温度对淬冷后组分组成的影响,并给出各参数的合理范围,为淬冷过程的优化提供重要的参考。

    2018年06期 1345-1352页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甘醇催化氨化合成吗啉的本征动力学研究

    赵全忠;赵祯霞;邹昀;韦藤幼;童张法

    在固定床反应器中研究了Cu-Ni/<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>催化剂上二甘醇氨化脱水合成吗啉的本征动力学。通过增大进料气体速度和减小催化剂粒径,分别消除内、外扩散的影响;在温度483~513 K,体积空速1.73~4.32 s<sup>-1</sup>,压力1.7 MPa,氨醇摩尔比大于10的条件下,考察了温度与进料空速对二甘醇转化率的影响;使用幂律模型描述反应动力学过程,并拟合实验数据估算模型参数。结果表明:当体积空速大于4.32 s<sup>-1</sup>,催化剂粒径40~80目,内、外扩散影响均已消除;二甘醇氨化合成吗啉的反应活化能为43.97 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,对二甘醇的反应级数为1.45。二甘醇反应速率实验值与模型计算值比较和统计检验结果表明模型是合适的。

    2018年06期 1353-1358页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
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  • Fe-M(M=V、Cr、Mn)熔铁催化剂的费-托合成反应性能研究

    杨霞珍;张红;霍超;刘化章

    采用高温熔融法制备了一系列Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>-FeO基Fe-M(M=V,Cr,Mn)熔铁催化剂,考察了其在<i>n</i>(H<sub>2</sub>)/<i>n</i>(CO)=1.5、反应温度320℃、反应压力2.0 MPa和空速11400 h<sup>-1</sup>条件下的费托合成反应(FTS)催化性能,研究了V、Cr、Mn助剂对Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>-FeO基熔铁催化剂FTS催化性能的影响。并结合X射线衍射(XRD)、H<sub>2</sub>程序升温还原(H<sub>2</sub>-TPR)、H<sub>2</sub>/CO/CO<sub>2</sub>程序升温脱附(TPD)等手段对反应前后催化剂的物化性能进行表征。结果表明,Mn、V、Cr助剂的添加都增加了催化剂表面的碱性,提高了低碳烯烃选择性(C<sub>2</sub><sup>=</sup>~C<sub>4</sub><sup>=</sup>)。其中,添加V和Cr助剂后的催化剂,CO的转化率都有所降低,C<sub>5+</sub>高碳烃选择性也大幅度降低。虽然V助剂的添加其产物中低碳烯烃选择性提高最多,但是其CO转化率大幅度下降。而Mn助剂添加后,其CO转化率最高,副产物CH<sub>4</sub>选择性最低,且目标产物低碳烯烃选择性升高。因此,Mn是Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>-FeO基熔铁催化剂费-托合成反应有利的助催化剂。

    2018年06期 1359-1364页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]
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  • 甲基丙烯酸十八烷基酯的可控自由基聚合及表面性能研究

    刘佳;朱冠南;李坚;汪称意;任强;赵靓;张泽栋

    研究了甲基丙烯酸十八烷基酯(ODMA)的电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)。详细研究了反应温度、配体用量、还原剂用量对聚合速率及反应可控性的影响。通过凝胶渗透色谱仪(GPC),热失重分析仪(TGA),差式扫描量热分析仪(DSC),水接触角(WCA)和原子力显微镜(AFM)等方法对聚甲基丙烯酸十八烷基酯(PODMA)的结构及性能进行了研究。结果表明:反应温度在75~95℃,配体用量为催化剂摩尔量的10~20倍,还原剂用量为催化剂摩尔量的5~20倍的范围内,采用ARGET ATRP法均能成功合成分子量可控且分子量分布窄的聚甲基丙烯酸十八烷基酯,可控反应条件较短链甲基丙烯酸酯的要宽,这主要是由于甲基丙烯酸十八烷基酯具有长的侧链,其终止速率常数也比相应短侧链的甲基丙烯酸酯类低造成的。研究发现聚甲基丙烯酸十八烷基酯薄膜对水的接触角达到103&#176;,这是由于聚甲基丙烯酸十八烷基酯低表面能的长烷基侧链,和侧链的结晶造成凹凸不平表面共同引起的。

    2018年06期 1365-1373页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
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生物化工

  • 利用重组里氏木霉高效降解秸秆的研究

    秦雪丽;夏颖;赵杰;夏黎明

    秸秆还田对于减少化肥使用量、改善土壤生态环境等具有重要作用。本文采用重组里氏木霉对秸秆进行快速降解研究,结果表明,重组里氏木霉在固态发酵中对湿度(60%~75%)、温度(24~32℃)的适应范围较宽,10%氨水常温预处理可加速秸秆的降解进程。重组里氏木霉在秸秆基质中可迅速生长并分泌纤维素酶、漆酶和木聚糖酶,其中滤纸酶活力(即纤维素酶总活力)第8天开始趋于平稳,最终活力为132.26 IU&#183;g<sup>-1</sup>;内切型-<i>β</i>-葡聚糖酶(CMC酶)、漆酶和木聚糖酶活力在第10天达到峰值,分别为1313.15、8.11和5504.10 IU&#183;g<sup>-1</sup>。接种后第10天,秸秆纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为77.93%、55.12%和31.52%。重组里氏木霉的秸秆降解率比出发菌株及枯草芽孢杆菌分别提高了45.40%和76.37%。本文的研究结果对于进一步提高秸秆快速降解还田技术,改善生态环境具有重要意义。

    2018年06期 1374-1381页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K]
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化学工艺

  • 离子液体复合萃取剂高选择性分离植物甾醇

    许青青1;2;蒋越梅1;张宏杰1;汪艳1;吕亮1;杨亦文2;任其龙2

    植物甾醇的分子结构都很相似,但是生物活性相差很大,分离难度也很大。研究使用COSMO-RS(真实溶剂似导体屏蔽模型)预测,探讨离子液体对植物甾醇的萃取分离机理。预测结果表明,植物甾醇在离子液体中的溶解度随氢键相互作用的增强而提高,氢键碱性较强的离子液体将增加萃取容量;萃取剂极性增大,易与豆甾醇形成萃取相分离。实验筛选以离子液体[bmim]Cl为代表,构建了液-液两相体系,结合高效液相色谱分析测定离子液体复合萃取剂对植物甾醇的分配系数和分离选择性。实验结果表明:用[bmim]Cl-乙腈/正己烷两相体系萃取,随离子液体浓度的增加,分配系数和萃取选择性系数的增加十分显著,当用20%[bmim]Cl-乙腈萃取时,豆甾醇的分配系数可达7.89,豆甾醇对<i>β</i>-谷甾醇的分离选择性可达65.8,是纯乙腈为萃取剂时的54倍以上。

    2018年06期 1382-1387页 [查看摘要][在线阅读][下载 335K]
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  • 超细铜粉制备及其表面抗氧化改性研究

    张小敏1;赵芳霞2;张振忠2;王昆彦1;李起龙3;杜海涛3;王斌3

    为了提高微细铜粉的抗空气氧化性能,通过直流电弧等离子法制备超细铜粉,使用超声分散实现铜粉表面均匀包覆一层有机物,研究不同抗氧化剂表面改性工艺对铜粉抗氧化性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和电子天平称重对包覆效果进行表征。研究结果表明:直流电弧等离子法制备球形超细铜粉分散在无水乙醇介质中,推荐较好的纳米铜粉表面抗氧化工艺为:30%苯并三氮唑(BTA)/30%柠檬酸(CA)复合表面活性剂包覆铜粉,超声20 min可有效阻碍铜粉在空气中的氧化。

    2018年06期 1388-1394页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]
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化工系统工程

  • S-Zorb反应器的机理建模与基于改进鲸群算法的参数估计

    贾华宇;杜文莉;范琛;杨明磊

    汽油吸附脱硫(S-Zorb)装置是我国催化裂化汽油的主要脱硫装置之一。针对S-Zorb工业模型缺乏,实验室模型无法预测产品油辛烷值等问题,作者提出了一种基于过程机理的反应器建模方法。该方法将催化裂化汽油划分为5个集总,在集总基础上构建了反应动力学模型、辛烷值关联模型等。另外,针对传统群优化算法参数估计耗时长的缺点,提出了一种改进的鲸群算法,并成功应用于S-Zorb模型。通过与工业数据对比验证结果表明,所提模型能够有效地预测脱硫率、辛烷值等关键指标,从而为后续的优化生产提供基础。

    2018年06期 1395-1402页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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  • 半间歇化学反应过程的二维迭代学习PI控制方法

    杨磊1;薄翠梅1;李俊1;金万勤2;高福荣3

    论文针对多批次半间歇化学反应过程特性,研究了二维迭代学习PI控制方法。在二维系统的框架下,综合考虑批次轴重复特性和时间轴动态特性,将PI控制器作为内环结构,使用迭代学习(iteratioe learning control,ILC)方法优化参考轨迹,建立二维ILC_PI控制器;以理想的半间歇反应机理模型为对象,进行ILC_PI方法的控制性能测试,分别引入冷流体流量、进料浓度、测量噪声等扰动测试系统性能,与变参数PID控制方法进行对比分析研究,仿真结果表明二维ILC_PI控制系统,可有效抑制不同类型重复扰动,实现动态特性大范围变化下的反应温度高精度控制。

    2018年06期 1403-1411页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]
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材料科学与工程

  • 线型聚酰胺复合膜的制备及N2/VOCs筛分性能研究

    仝童;周浩力;张磊;金万勤

    膜材料性能在膜法治理挥发性有机物(VOCs)过程中起着至关重要的作用。研究利用直接缩合酰化反应,以2,3,6,7-四甲酸三蝶烯和3,3'-二氨基联苯胺为合成单体,制备了线型三蝶烯基聚酰胺聚合物;并通过超声溶解制成膜液,涂敷于聚砜底膜上制备出了新型VOCs截留型微孔聚合物膜。对聚合物进行了傅里叶红外(FTIR)、核磁氢谱(<sup>1</sup>H-NMR)等表征与分析,证实了聚酰胺聚合物的合成;对聚合物膜进行了扫描电子显微镜(SEM)分析,结果显示所制备的复合膜完整无缺陷,分离层厚度为1 μm。利用制备的分离膜,研究了压力、原料浓度等参数对复合膜分离VOCs/N<sub>2</sub>体系的性能的影响,并考察了分离膜长期稳定性能。

    2018年06期 1412-1418页 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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  • 功能化聚合离子液体的合成及其在CO2吸附中的应用

    骆静宜;孙丽伟;唐韶坤

    温室效应加剧使CO<sub>2</sub>减排压力日益增加,CO<sub>2</sub>捕集技术的研究备受关注。研究创新性合成了一种功能化聚合离子液体并将其用于CO<sub>2</sub>吸附。首先采用微波法合成了离子液体单体1-乙烯基-3-甲氧基乙基氯化咪唑,将其聚合后进行阴离子交换,得到目标产物聚(1-乙烯基-3-甲氧基乙基咪唑甘氨酸盐)(P([VMOEim][Gly]))。利用核磁共振波谱与傅里叶变换红外光谱确定了产物结构,XRD结果表明该聚合离子液体为无定形结构,热重分析显示其起始分解温度在180℃左右。进而将P([VMOEim][Gly])用于CO<sub>2</sub>吸附,考察了温度、CO<sub>2</sub>流量对吸附性能的影响,发现低温低流量有利于CO<sub>2</sub>吸附,在25℃、CO<sub>2</sub>流量为10 mL&#183;min<sup>-1</sup>时,CO<sub>2</sub>吸附容量为26 mg&#183;g<sup>-1</sup>;重复使用5次CO<sub>2</sub>吸附容量基本稳定,pseudo-second order模型能较好地描述该吸附过程。

    2018年06期 1419-1426页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
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  • 整合KGN的壳聚糖-透明质酸水凝胶用于髓核修复的研究

    罗志强;吴张松;谭杰;江彦良;何晓欣;朱艳霞

    可注射水凝胶在退变髓核组织再生修复中有着重要的意义。研究以磷酸甘油(glycerol phosphate,GP)作为交联剂,利用壳聚糖(chitosan,CS)和透明质酸(hyaluronic acid,HA),制备不同体积比的水凝胶(CS:GP:HA,6:3:1,5:3:2,4:3:3,3:3:4,2:3:5,1:3:6,V:V:V),并整合小分子物质kartogenin(KGN)。检测水凝胶的成胶时间,形态学特征,溶胀度,压缩模量,生物降解度,KGN累积释放量及细胞生物相容性。然后研究KGN,TGF-<i>β</i>及KGN+TGF-<i>β</i>对促进人脂肪干细胞(human adipose-derived stem cells ,ADSCs)分化为髓核样细胞的影响。结果表明含高浓度HA的水凝胶成胶时间短,溶胀度高,生物降解及KGN释放速率快;其中体积比为5:3:2(CS:GP:HA)的水凝胶更适于脂肪干细胞增殖和分化;免疫荧光及实时定量PCR显示KGN,TGF-<i>β</i>及KGN+TGF-<i>β</i>诱导Ⅱ型胶原及蛋白聚糖表达量与对照组相比具有显著性差异,但各组间差异无统计学意义。研究成功建立可缓释KGN的可注射CS/HA/KGN水凝胶体系,该体系能促进脂肪干细胞增殖并分化为髓核样细胞,为临床椎间盘髓核退变微创手术后髓核再生修复提供一个简单有效的方法。

    2018年06期 1427-1434页 [查看摘要][在线阅读][下载 1031K]
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  • 交联壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的制备及表征

    曾嵘1;管蓉1;李凯1;向莉丽1;张钊钦1;付小康1;杨忠华2

    用乙酸和水为溶剂,通过相转化法制备了三种不同比例混合的壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)共混膜,然后在碱性条件下用环氧氯丙烷对共混膜进行了交联。采用FTIR、DMA、TG、XRD和SEM对所制备的膜进行了表征,测试了交联前后膜的溶胀性能和机械性能。测试结果表明:壳聚糖与聚乙烯醇两组分相容性良好,共混膜的机械性能、热稳定性和结晶度均介于两种纯组分之间;聚乙烯醇的加入提高了壳聚糖膜的机械性能;环氧氯丙烷的交联使共混膜的溶胀性能得到明显改善,而热稳定性和机械性能略有下降。

    2018年06期 1435-1443页 [查看摘要][在线阅读][下载 824K]
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  • 同离子效应对半水硫酸钙形貌的调控机理

    王宇斌1;文堪1;王森1;汪潇2;杨留栓2

    以生石膏为原料,利用钙离子的同离子效应对水热法制备半水硫酸钙晶体形貌进行调控。采用扫描电镜(SEM)对晶体产品进行了表征,并通过溶液化学、电导率、X射线光电子能谱(XPS)和X射线能谱仪(EDS)等方法研究了钙离子影响半水硫酸钙形貌的作用机理。结果表明,钙离子的同离子效应对半水硫酸钙晶体的形貌有明显的调控作用,随着其用量增大,可使晶体形貌由纤维状转变为柱状、板状和颗粒状。钙离子调控晶体形貌的原因在于:钙离子的同离子效应可明显减弱溶液电导率的增大速率,进而抑制二水硫酸钙的溶解。此外,过量的钙离子还会吸附在晶体表面,使半水硫酸钙晶体C轴方向生长受到阻碍,进而导致半水硫酸钙晶体形貌发生变化。研究可为提高半水硫酸钙晶须生产质量提供一定理论依据。

    2018年06期 1444-1449页 [查看摘要][在线阅读][下载 553K]
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环境化工

  • 含盐有机废液热解动力学及炭化特性

    潜培豪;池作和;王进卿;张光学;张明阳

    采用热重-红外联用法对甘油法制备环氧氯丙烷所产生废液的热解特性进行研究,并运用热分析动力学对热重数据进行分析。结果表明,挥发份的析出主要发生在180~380℃,具体可分为两个阶段。在低温段,废液主要发生脱水反应,热解机理符合一级动力学模式。在高温段,有机物开始交联并发生质子转移反应,符合二级动力学模式,热解气的主要成分为乙醛和甲烷。炭化实验表明,过低的温度不利于有机物的热解炭化,但过高的温度会增加炭化炉设计的难度与成本,建议设计温度在380~480℃。对炭化产物的微观分析结果显示,产物中的盐主要为氯化钠和焦磷酸钠,由于炭化温度较低,产物中的碳主要以无定形碳为主。

    2018年06期 1450-1457页 [查看摘要][在线阅读][下载 609K]
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研究简报

  • 四元体系Li+,Mg2+//SO42-,B4O72--H2O 273 K相平衡研究

    徐靖舒1;张雯瑶1;桑世华1;2

    针对含锂相关水盐体系相平衡研究不够完善的问题,采用等温溶解平衡法研究四元体系Li<sup>+</sup>,Mg<sup>2+</sup>//SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>,B<sub>4</sub>O<sub>7</sub><sup>2-</sup>-H<sub>2</sub>O在273 K相平衡关系,并根据溶解度数据绘制相图。结果表明该体系属于简单交互四元体系,无复盐和固溶体生成。其相图包含2个共饱点,5条单变量曲线和4个结晶相区(分别是Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>&#183;3H<sub>2</sub>O、Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>&#183;H<sub>2</sub>O、MgB<sub>4</sub>O<sub>7</sub>&#183;9H<sub>2</sub>O和MgSO<sub>4</sub>&#183;7H<sub>2</sub>O)。从相图中可以看出,MgB<sub>4</sub>O<sub>7</sub>所对应的相区最大,溶解度最小。对比该体系在不同温度下相图发现,随着温度升高MgSO<sub>4</sub>和MgB<sub>4</sub>O<sub>7</sub>的结晶区明显减小,而Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>和Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>的结晶区明显增大,说明MgSO<sub>4</sub>和MgB<sub>4</sub>O<sub>7</sub>的溶解度相较于Li<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>和Li<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>对温度变化更敏感。

    2018年06期 1458-1464页 [查看摘要][在线阅读][下载 403K]
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  • 高通量葡萄糖酸改性不锈钢网的制备及其油水分离性能研究

    杨显猴;王自远;曹静静;王伟;武荣兰

    采用一步法将不锈钢网进行酸刻蚀并吸附葡萄糖酸(GA),成功制备了超亲水-水下超疏油的葡萄糖酸改性不锈钢网(GAG-网)。采用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱仪对GAG-不锈钢网表面形貌和化学组分进行表征,结果表明GA成功地吸附在了不锈钢网上和网表面成功构造微纳米粗糙结构。采用接触角测量仪对其表面进行了润湿性测试,在空气中,水滴在其表面接触角为0&#176;;在水下,油滴在其表面接触角大于150&#176;。GAG-网能够有效地分离多种油水混合物,分离效率均达到98%以上,分离通量达140 L&#183;(m<sup>2</sup>&#183;s)<sup>-1</sup>;分离正己烷/水的混合物40次后仍具有99.5%以上的分离效率;在腐蚀性环境中也具有优异的分离能力。该方法简单绿色,制备过程无需任何电器和机械设备。制备的GAG-网油水分离性能优异,在处理油水混合物方面具有潜在的应用前景。

    2018年06期 1465-1472页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K]
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