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

  • 甲酸液相分解制氢非均相催化剂研究进展

    王彤1;薛伟1;2;王延吉1;2

    氢气作为一种清洁的可再生能源载体,是最有希望替代化石燃料的能源之一。然而,如何实现氢气的安全存储和快速释放是氢能利用的难点。甲酸作为极具应用潜力的液态化学储氢材料,其分解制氢逐渐成为研究热点。从实际应用角度考虑,设计与开发高效非均相催化剂对于甲酸分解的应用十分重要,而载体在非均相催化剂中通常具有重要作用。作者综述了近年来国内外非均相催化甲酸液相分解制氢的研究现状,以载体分类为主线,重点概述了以碳材料、金属氧化物、二氧化硅(含分子筛)、复合材料及树脂、金属有机框架(MOFs)作为载体制备的催化剂在甲酸分解过程中的应用,其目的在于强调在该领域取得的成果以及对今后的研究提出建议。

    2019年01期 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
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  • 柴油车NH3选择性催化还原NOx催化剂研究进展

    施赟1;王晓祥2;李素静2;李伟2;单胜道1;庄海峰1;王群1

    柴油车是机动车NO<sub><i>x</i></sub>排放的主要来源,NH<sub>3</sub>选择性催化还原(NH<sub>3</sub>-SCR)技术能有效控制NO<sub><i>x</i></sub>排放,SCR催化剂作为该技术的核心而备受关注。本文总结了柴油车SCR催化剂的主要类型,概述了不同催化剂表面的催化反应机理,分析了催化剂中毒失活的机制及催化反应动力学,并对柴油车SCR催化剂的发展前景进行了展望,指出开发多功能、新型、高效的耦合催化单元是今后的研发方向。

    2019年01期 10-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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  • 低温节流制冷系统中混合工质的研究进展

    耿晖;崔晓钰;佘海龙

    低温节流制冷系统早期主要应用在红外探测、医疗冷冻等领域,近年来,随着节流制冷系统在低温应用上的广泛,更加高效的混合工质被用来在低压比下获得较低的温度、较大的制冷量。文章从混合工质在低温节流制冷系统中各工质组分的制冷特性,采用实验的方法优化混合工质的配比、利用模型算法优化工质配比,以及混合工质在低温节流制冷系统中的生产应用4个方面简述了近20年来低温节流制冷系统中混合工质的发展状况。最后结合最新技术进展对今后的发展趋势进行了展望。

    2019年01期 21-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K]
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化工热力学与基础数据

  • 水煤浆与甲烷共气化体系的化学计量法分析

    乔鹏卫1;谢星2;张勇3;徐红东3;杨伯伦1

    为了证实水煤浆与主要由甲烷构成的伴生气共气化反应过程的有效性,科学分析其基本操作特性并预测产物分布,在不涉及反应动力学和反应器设计的情况下,通过化学计量法对该过程进行了基本考察。将反应体系中涉及到的总反应简化为8个非负基本反应的非负线性组合,划出无过剩组分的反应物和产物分布区;根据反应吸热量与放热量相等的原则绘制出不同甲烷进料分率下的热平衡线,进一步将该反应物和产物分布区缩小到热平衡区内。通过对热平衡区的分析表明:水煤浆气化所产生的合成气氢碳比大于0.295,H<sub>2</sub>的摩尔分数在29.1%~43.9%;甲烷蒸汽重整产生的合成气氢碳比大于3.0,H<sub>2</sub>的摩尔分数在75.0%~80.0%;甲烷非催化部分氧化产生的合成气产物氢碳比接近1.82,H<sub>2</sub>的摩尔分数接近63.1%;通过控制相关工艺参数,可实现合成气的氢碳比在1~2之间连续可调,以满足下游加工需要。水煤浆和甲烷共气化能实现甲烷和煤之间的碳氢互补,降低产物中CO<sub>2</sub>含量,提高原料水利用率,同时可有效实现过程的能量互补。

    2019年01期 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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  • CO2在离子液体中溶解度预测模型的建立与应用

    夏陆岳1;2;李卓1;蔡亦军1;2;张洪德1;潘海天1;2

    CO<sub>2</sub>在离子液体中溶解度是离子液体对CO<sub>2</sub>进行捕集回收的重要基础数据之一,研究提出了一种半经验半机理模型,用于预测CO<sub>2</sub>在离子液体中溶解度。首先,基于Krichevsky-Kasarnovsky方程的先验机理知识构建了预测模型,并利用亨利常数经验Valentiner式和无限稀释偏摩尔体积经验多项式修正该模型,以提高模型的应用范围;将CO<sub>2</sub>在多种离子液体和相应压力、温度范围中的溶解度实验数据分为训练集和测试集,训练集实验数据涵盖了相应的操作条件范围,采用非线性最小二乘优化算法对模型参数进行学习和修正,以提高模型的预测精度;然后,利用测试集对所建模型的预测性能进行评测,模型评测结果表明:该预测模型可用于CO<sub>2</sub>在多种离子液体中的溶解度预测,预测结果与相应实验数据较为吻合,模型预测性能良好。研究工作为进一步丰富和完善CO<sub>2</sub>在离子液体中溶解度的数据信息分析,提供了一种理论方法。

    2019年01期 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
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传递现象与单元操作

  • 气流床气化辐射废锅单面受热水冷壁数值模拟

    邱剑勇;郭庆华;许建良;王蕾;于广锁

    辐射废锅作为气流床煤气化中重要的热回收装置,可显著提高合成气热利用率。针对辐射废锅单面受热水冷壁及其表面覆盖的灰层和渣层,建立三维传热模型,并通过流动与传热耦合的数值模拟方法探究不同工况下水冷壁金属管和鳍片温度分布。结果表明,水冷壁表面温度随高度变化幅度较小。合成气温度下降导致水冷壁表面热流密度减小,金属管表面温度随之降低。水冷壁表面沉积物降低了合成气与冷却水之间的换热效率,但在一定程度上保护金属管和鳍片不受高温侵蚀。水冷壁与壳体之间通入保护气可有效降低鳍片温度。

    2019年01期 48-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
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  • 气液两相流强化气隙式膜蒸馏脱盐实验及CFD模拟

    李花;潘艳秋;俞路;沈驭臣;何德民

    针对管状煤基炭膜气隙式膜蒸馏过程通量低的问题,进行膜蒸馏氯化钠溶液气液两相流强化实验及CFD模拟研究,探讨两相流流型和气含率对强化过程的影响。实验结果表明:N<sub>2</sub>流量对渗透通量影响的模拟结果与实验结果吻合较好。当进料流量为40 L&#183;h<sup>-1</sup>、N<sub>2</sub>流量为50 L&#183;h<sup>-1</sup>(气含率0.56)时,对应团状流,此时强化传质效果最好。模拟结果中强化过程的膜壁剪应力(约1.77 N&#183;m<sup>-2</sup>)明显大于无强化过程(约0.015 N&#183;m<sup>-2</sup>)。流动方向上,经强化后大小与方向均变化的剪应力可增强对料液的扰动进而增大渗透通量,也可降低膜污染与浓度极化程度进而延长操作时间。气含率不大于0.56b (泡状流、塞状流与团状流)时,随着气含率增大,气泡群对料液的扰动作用增强,强化传质效果变好;气含率大于0.56(乳沫流与环状流)后,两相间出现较为明显且稳定的界面,扰动作用相比团状流时变差。利用CFD方法模拟得到的膜壁剪应力、气液两相流型、速度分布、湍流强度规律可用于定性分析两相流强化过程,为进一步探究该过程强化传质机理提供依据。

    2019年01期 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 铜基选择浸润性网膜油水分离实验研究

    袁甲1;2;崔晨乙1;齐宝金1;2;魏进家1;3

    针对现有网膜分离技术对复杂组分含油污水分离效率低、适应性差等技术难题,提出一种利用不同液体润湿性的差异性来实现多组分油/水混合物高效分离的方法。采用原位置换方法在铜网表面构建出一层微纳米尺度的Ag结构,制得具有超亲水-水下超疏油特性的网膜,进一步将制备的超亲水-水下超疏油网膜浸润在PDDA-PFO/SiO<sub>2</sub>复合物溶液中制得具有超亲水-超疏油性能的网膜。实验结果表明:利用原位置换方法制备的网膜和修饰后的网膜均能实现对不同组分的油/水混合物的高效分离,分离效率大于98%,且修饰后的复合网膜的分离效率更高。此外,两种网膜均能够重复使用10次以上,并且分离效率基本不发生衰减,说明所制备的网膜具有很好的分离效率和耐久性。

    2019年01期 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 601K]
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  • 水煤浆螺旋折流板预热器的流体力学和传热性能的数值模拟

    王斯民1;叶树沛1;肖娟1;王家瑞1;文键2

    有研究表明对入炉前的水煤浆进行预热可以提高其气化效率,今利用数值模拟方法,采用非牛顿流体Bingham模型,计算并比较螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器预热水煤浆时的流动换热性能。研究螺旋折流板换热器用于水煤浆预热的可行性以及螺旋角、搭接度对其流动换热性能的影响。结果表明:以单位压降的温升作为流动换热综合性能评价指标,螺旋折流板换热器更适于预热水煤浆。对螺旋折流板换热器,螺旋角和搭接度的变化对壳侧温升影响不大,而螺旋角的增大或搭接度减小能使壳侧压降明显降低。大螺旋角和小搭接度的换热器用于水煤浆预热时的流动换热性能更好。在螺旋角18&#176;~40&#176;、搭接度0%~50%,40&#176;螺旋角,0%搭接度的螺旋折流板换热器的流动换热性能最好。研究结果可为选择水煤浆预热器的型式和结构参数提供参考。

    2019年01期 71-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
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  • 微胶囊浆体相变换热多尺度建模及其耦合处理

    林琦;王树刚;王继红

    为了准确预测微胶囊浆体的相变流动过程,构建了关联型多尺度耦合模型。通过双向耦合信息传递方式完成了微胶囊和载流体间的热交换过程,实现了微观尺度的胶囊相变换热模型与宏观尺度的浆体流动换热模型之间的关联耦合。针对尺度间的耦合处理,提出了3种相变数据的提炼简化与信息传递方案。结果表明,多元回归分析方案适于各参数关联关系明显的工况,具有较好的预测能力;RBF神经网络方案呈现出整体准确而个别偏离的特点,因而适用于模型具备容错能力的情形,且通过增加训练样本可提高其预测性能;分析解算方案在粒径小于3 mm时可获得理想结果,最大误差仅为2.91%。

    2019年01期 81-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 423K]
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  • 利用原子力显微镜探究颗粒在CO2吸收膜表面的黏附力

    张琳1;2;孙莹2;杨林军1;2

    利用搭建的原子力显微镜(AFM)黏附力测试平台,选取典型湿法脱硫净烟气中的细颗粒制备颗粒探针,研究分析了膜吸收CO<sub>2</sub>过程中,飞灰颗粒和脱硫石膏颗粒对聚丙烯(PP)膜的污染机理;在相对湿度为0~85%的气氛下,测量了单个SiO<sub>2</sub>颗粒和石膏颗粒与PP膜及颗粒间的黏附力,考察了表面粗糙度、相对湿度(RH)、颗粒物性等对黏附力的影响。结果表明:干燥条件下,膜表面粗糙度对颗粒在其上的黏附力影响不大;然而潮湿环境下黏附力受环境湿度影响较大,随着RH不断增加,SiO<sub>2</sub>和石膏颗粒对膜的临界黏附力随RH的升高逐渐增加;潮湿条件下颗粒间的黏附力远大于颗粒与膜表面的黏附力,表明颗粒-颗粒的黏附作用可加速颗粒在膜表面的粘附沉积,导致严重的膜污染。

    2019年01期 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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  • 柠檬酸铵对水热合成α-CaSO4·0.5H2O结晶过程的影响

    孙祥斌1;张楠1;窦焰1;方羊1;郑之银2;刘荣2;崔鹏1

    以CaSO<sub>4</sub>&#183;2H<sub>2</sub>O为原料,柠檬酸铵(C<sub>6</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>O<sub>7</sub>)为添加剂,在水热温度130℃,搅拌速率60 r&#183;min<sup>-1</sup>,反应2 h的条件下制备<i>α</i>-CaSO<sub>4</sub>&#183;0.5H<sub>2</sub>O。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、差热示差扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱测定元素结合能(XPS)表征<i>α-</i>CaSO<sub>4</sub>&#183;0.5H<sub>2</sub>O晶体的形貌和结构,探讨不同浓度C<sub>6</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>O<sub>7</sub>对<i>α</i>-CaSO<sub>4</sub>&#183;0.5H<sub>2</sub>O的晶体和结晶过程的影响。研究结果表明, C<sub>6</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>O<sub>7</sub>会抑制<i>α-</i>CaSO<sub>4</sub>&#183;0.5H<sub>2</sub>O沿<i>c</i>轴的生长,随着添加C<sub>6</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>O<sub>7</sub>浓度的增大,<i>α</i>-CaSO<sub>4</sub>&#183;0.5H<sub>2</sub>O的形貌由针状向柱状转变,晶体的直径由1.5~2 μm增至10~12 μm,长径比由80:1~100:1降至2:1~3:1。并且在CaSO<sub>4</sub>&#183;2H<sub>2</sub>O向<i>α</i>-CaSO<sub>4</sub>&#183;0.5H<sub>2</sub>O转化过程中,C<sub>6</sub>H<sub>17</sub>N<sub>3</sub>O<sub>7</sub>的添加导致其诱导时间和转化周期延长,生长速率减慢,晶体的热稳定性提高。

    2019年01期 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 686K]
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反应工程

  • 柴油机Cu-SSZ-13分子筛SCR催化剂储氨机理研究

    刘彪1;姚栋伟1;吴锋1;魏铼1;李杏文1;何华定2

    基于原位傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)法对柴油机选择性催化还原(SCR)后处理铜基菱沸石(Cu-CHA)催化剂Cu-SSZ-13的储氨机理进行试验研究。试验结果表明,NH<sub>3</sub>主要吸附在Cu-SSZ-13催化剂表面的Lewis酸性位和Br&#248;nsted酸性位上,其中Br&#248;nsted酸性位有4种,分别是Si-OH、Cu-OH、Al-OH和Ai-OH-Si,而Lewis酸性位主要是两种Cu交换位,分别是六元环上的孤立铜离子和CHA笼子中的铜离子。在程序升温脱附(TPD)过程中,Br&#248;nsted酸性位上吸附的铵离子比Lewis酸性位上吸附的配位氨更稳定,吸附在Lewis酸性位上的配位氨在350℃时基本完全脱附,而吸附在Br&#248;nsted酸性位上的铵离子,其中Si-OH和Cu-OH上的铵离子在350℃时基本全部脱附,Al-OH和Ai-OH-Si上的铵离子在350℃时仍然吸附于催化剂表面,且二者为主要的Br&#248;nsted酸性位。此外,当温度从150℃升到300℃过程中,Ai-OH-Si上吸附氨红外特征峰有增强的趋势,部分从Lewis或弱Br&#248;nsted酸性位上脱附下的NH<sub>3</sub>再吸附于Ai-OH-Si上,这种再吸附现象对于减少柴油机瞬态工况下氨泄漏具有重要意义。

    2019年01期 103-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
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  • Mg改性Silicalite-1分子筛负载Pt-Sn催化剂对异丁烷脱氢性能的影响

    王广建;孟凡飞;赵强;孙兴源;邴连成;王芳

    利用等体积浸渍法制备不同镁含量的Mg-Silicalite-1(Mg-SC-1)分子筛,以该分子筛为载体负载Pt-Sn双金属组分催化异丁烷脱氢反应,采用固定床连续反应器评价催化剂性能,并利用X-射线粉末衍射(XRD)、N<sub>2</sub>吸附-脱附、程序升温还原(H<sub>2</sub>-TPR)、扫描电镜(SEM)和碳含量分析等方法研究不同MgO含量的Pt-Sn/Mg-SC-1催化剂的催化性能。实验结果表明,添加<i>w</i>(MgO)=7%到SC-1载体,再负载Pt-Sn组分制备的催化剂异丁烷脱氢效果较好,相比于以纯硅SC-1分子筛为载体的催化剂具有高的反应稳定性和活性。而且经Mg改性后的SC-1载体与助剂SnO<sub><i>x</i></sub>物种之间存在较强的相互作用,导致SnO<sub><i>x</i></sub>物种不易被还原,并促进Pt粒子的分散度。在反应12 h后含<i>w</i>(MgO)=7%的Pt-Sn/Mg-SC-1催化剂仍保留较多的活性Pt粒子。

    2019年01期 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 460K]
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生物化工

  • 双柱连续流层析亲和分离抗体的过程设计与应用

    高宗晔;史策;姚善泾;林东强

    针对单抗生产下游过程的瓶颈-蛋白A亲和分离,以提高产率和降低成本为目标,探讨了双柱连续流层析的新方法。从过程设计的关键因素出发,比较和分析了保留时间和蛋白浓度的影响,优化了分离条件,并应用于细胞培养液中单抗的分离。以两种蛋白A亲和介质MabSelect SuRe和UniMab为典型介质,考察了不同保留时间和IgG浓度下的穿透曲线,比较了保留时间和蛋白浓度对产率、介质利用率和缓冲液消耗的影响。结果表明,与常规的批次层析相比,双柱连续流层析拥有更优越的分离性能,低保留时间条件下的产率和介质利用率显著提高,缓冲液消耗减少,特别适合于高流速操作。对于从细胞培养液中分离单抗,双柱连续流层析的分离性能与常规批次层析相当,单抗纯度在97%以上、收率87%以上、聚集体含量低于2%、宿主细胞蛋白含量低于300 ppm,优势是产率提高,介质利用率从20%~30%提高到70%~80%,,缓冲液消耗下降为常规批次层析过程的1/5~1/4,显示出良好的应用前景。

    2019年01期 117-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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  • 黄原胶支持CIK细胞高密度扩增

    龚子祯;蔡海波;谭文松

    基于细胞因子诱导杀伤细胞(CIK)的细胞疗法是癌症治疗的关注热点之一,获得足够数量具有功能的效应细胞是临床应用的重要环节,而实现效应细胞高密度培养,减少培养体积,是降低治疗成本的有效途径。黄原胶作为一种信号分子,具有调控细胞增殖的活性。为此,以外周血单个核细胞为研究对象,以总细胞扩增倍数、效应细胞比例和扩增倍数,以及扩增后CIK细胞对K562细胞的杀伤活性为评价指标,考察了黄原胶对CIK细胞体外高密度扩增的影响。结果显示:当接种密度为4&#215;10<sup>6</sup> cells&#183;mL<sup>-1</sup>时,在含有100 μg&#183;mmL<sup>-1</sup>黄原胶的无血清培养基中,总细胞扩增倍数可达到150.0&#177;29.1,显著高于不含黄原胶对照组的41.1&#177;5.1(<i>p</i><0.05);CD3<sup>+</sup>CD56<sup>+</sup>细胞的比例和扩增倍数分别为(16.7&#177;7.6)%和321.4&#177;48.6,显著高于对照组的(13.2&#177;6.8)%和71.4&#177;31.3(<i>p</i><0.05);而且添加黄原胶时扩增后CIK细胞对K562细胞杀伤活性的均值可从28.7%增加到34.3%。该研究结果可为CIK细胞体外扩增过程的优化提供技术支持。

    2019年01期 128-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 278K]
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化学工艺

  • 4-氨基呋咱-3-甲酰胺的合成新工艺研究

    李俊;王晓钟;陈英奇;何潮洪;戴立言

    氨基呋咱类化合物因其特殊结构和生物活性被广泛应用于含能材料和医药领域。作者设计并研究了4-氨基呋咱-3-甲酰胺的合成新工艺:以氰乙酰胺为起始原料,经亚硝化、异构化生成相应的2-肟基氰乙酰胺;然后与羟胺亲核加成,得邻二肟中间体;最后在1,4-二氧六环中,与SOCl<sub>2</sub>反应,环化脱水制得标题化合物。反应过程中,考察了温度、反应时间、投料比等对收率的影响,得出较好的反应条件:制备2-肟基氰乙酰胺,冰水浴滴加冰醋酸,60℃反应6 h;制备邻二肟中间体,以叔丁醇钾为缚酸剂,2-肟基氰乙酰胺、叔丁醇钾、盐酸羟胺的摩尔比为1:1:1.2,在异丙醇中50℃反应6 h;邻二肟中间体与SOCl<sub>2</sub>在1,4-二氧六环中60℃反应2 h得目标产品,3步总收率64.0%。中间体和产品的结构经熔点、核磁共振和液质联用仪鉴定。

    2019年01期 134-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 3-偕二硝甲基-1,2,4-三唑的合成及表征

    李亚南;胡建建;常佩;王彬;陈涛;张红武;李普瑞

    以3-偕胺肟基-1,2,4-三唑为原料,经重氮化-氯化、硝解、成盐-酸化等反应合成了3-偕二硝甲基-1,2,4-三唑(DNMT),利用红外光谱、核磁(<sup>1</sup>H-NMR、<sup>13</sup>C-NMR)、元素分析和质谱等方法表征了化合物的结构;获得了关键中间体3-氯偕二硝甲基-1,2,4-三唑(CDNMT)的单晶并进行了晶体结构解析,该化合物晶体为单斜晶系,空间群为<i>P</i>2(1)/<i>c</i>,晶体学参数为:<i>a</i>=10.837(6)&#197;,<i>b</i>=9.756(5)&#197;,<i>c</i>=7.299(4)&#197;,<i>α</i>=90&#176;,<i>β</i>=92.990(8)&#176;,<i>γ</i>=90&#176;,<i>V</i>=770.6(7)&#197;<sup>3</sup>,<i>Z</i>=4,<i>μ</i>=0.489 mm<sup>-1</sup>,<i>F</i>(000)=416;采用Gaussian 09程序中的CBS-4M方法计算了DNMT的生成热,基于密度和计算的生成热,利用Kamlet-Jacobs爆轰方程预估了爆轰性能:密度1.75 g&#183;cm<sup>-3</sup>,爆速8 365.6 m&#183;s<sup>-1</sup>,爆压29.9 GPa,生成热155.5 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,爆热为5 928.9 kJ&#183;kg<sup>-1</sup>,结果表明,该化合物是一种性能较好的含能材料。

    2019年01期 141-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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  • 聚氧化乙烯相对分子质量对聚苯乙烯复合乳粒稳定性的影响

    杨璨1;2;潘大伟2;陈强2;朱益飞1;2;刘梅芳2;李波2

    为了研究聚氧化乙烯(PEO)表面活性剂对毫米级复合乳粒的稳定机制,在外水相(W2)中引入不同相对分子质量PEO制备聚苯乙烯(PS)复合乳粒,考察其对复合乳粒稳定性的影响。结果表明,随着PEO相对分子质量增大,聚合物流体力学半径增大,空间位阻效应越强,界面强度增大,复合乳粒稳定性增加。此外,PEO水溶液黏度也随着相对分子量增加而增大,复合乳粒在溶液中发生位移或形变时受到的阻力增大,复合乳粒不易发生破裂或聚并。因此,当PEO相对分子质量为100和200 kg&#183;mol<sup>-1</sup>时,PS复合乳粒稳定性较差;当PEO相对分子质量大于600 kg&#183;mol<sup>-1</sup>时,PS复合乳粒稳定性较好。此外,还分析了多包覆PS复合乳粒的失稳行为。

    2019年01期 146-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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  • 漂白蔗渣浆中半纤维素含量对其TEMPO氧化性能的影响

    王霄1;2;游欣1;2;张夏明3;梁辰1;2;王双飞1;2

    以碱法提取半纤维素后的漂白蔗渣浆为原料,研究2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化过程,探讨半纤维素含量对不同氧化程度漂白浆TEMPO氧化过程及氧化浆性能的影响。结果表明在氧化剂用量充足的情况下,减少纸浆中的半纤维素含量有利于加快氧化速率并延长氧化时间,从而促进羧基的生成,并且氧化程度越高促进作用越明显。半纤维素的存在一定程度上阻碍了氧化剂进入纤维内部,不利于TEMPO反应的进行。由于氧化降解反应,纸浆中半纤维素含量的减少以及氧化剂用量增加,会使氧化后浆料的聚合度和得率有所降低。

    2019年01期 152-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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化工系统工程

  • 基于局部相对概率密度kNN的多模态过程故障检测

    郭金玉;刘玉超;李元

    针对多模态过程数据方差差异明显的空间分布特点,提出一种基于局部相对概率密度k近邻(LRPD-kNN)的多模态过程故障检测方法。首先对训练数据进行标准化,计算训练数据的局部相对概率密度估计值,消除多模态数据的方差差异。然后,对预处理后的数据建立kNN模型,计算统计量和控制限。对于测试数据,计算与训练数据局部相对概率密度的欧式距离平方和,通过比较统计量与控制限进行多模态故障检测。将该方法应用到数值例子和半导体生产过程,仿真结果表明,提出的算法效果要优于PCA、kNN和局部离群因子(LOF)方法,说明算法在方差差异较大的多模态过程故障检测方面具有很高的准确性。

    2019年01期 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
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  • 基于缺失变量估计误差的工业过程监测方法

    宋励嘉;童楚东

    传统主元分析(principal component analysis,PCA)算法在实施投影变换挖掘潜在特征成分时,不同投影变换方向对原始数据不同测量变量赋予了不同的权重值。而从故障检测的角度出发,各个测量变量的重要性程度是等同的。因此,传统PCA方法的过程监测性能还有待商榷。为克服这一缺陷,借鉴基于机理模型故障检测方法生成误差的思路,提出一种基于缺失变量估计误差的工业过程监测方法。首先,通过逐一假设每个测量变量缺失后,利用PCA模型中处理缺失变量的迭代算法(iterative algorithm,IA)推测出相应缺失变量的估计值。然后,以缺失变量的实际值与估计值之间的误差作为被监测对象实施在线故障检测。通过逐一假设变量缺失的方式,等同地对待了每个测量变量。而利用误差实施监测则可以在缺失变量前提下,通过监测误差的变化反映出该缺失变量对PCA模型中特征成分的影响程度。最后,通过在TE过程上的对比验证了该方法的优越性与可行性。

    2019年01期 167-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 276K]
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材料科学与工程

  • 环氧磷酸改性丙烯酸树脂的制备及其阻燃性能研究

    乔辉1;徐卜琴1;徐桂龙1;2;梁云1;2;胡健1;2

    利用双酚A环氧树脂E-51与磷酸制备环氧磷酸(EPPA),通过溶液聚合法制备EPPA改性丙烯酸树脂,并研究环氧磷酸用量对溶液聚合单体转化率的影响。采用红外光谱(FTIR)分析EPPA改性丙烯酸树脂的化学组成;通过热重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)和UL-94方法测试EPPA改性丙烯酸树脂的热稳定性和阻燃性能,并利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并测试EPPA改性丙烯酸树脂的残炭微观形貌及元素组成。实验结果表明:随着改性树脂体系中EPPA用量的提高,聚合体系单体转化率逐渐下降,改性丙烯酸树脂的阻燃性逐渐提高。当EPPA的用量为<i>w</i>=30.0%时,改性树脂的LOI值可以达到26.7%,并能通过UL-94测试的V-0级别,700℃的成炭率可达<i>w</i>=24.8%,SEM和EDS对树脂残炭的微观形貌与元素组成分析证明磷元素在改性丙烯酸树脂体系中主要起到凝聚相阻燃作用。

    2019年01期 174-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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  • 可聚合型紫外吸收剂及其聚合物的合成、表征和耐老化性能

    郑同同;王璇;于良民;姜晓辉

    为了解决涂层耐老化性能差和传统小分子紫外吸收剂迁移、挥发的问题,以对羟基苯乙酮、4-羟基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮3种苯酮类化合物和<i>N</i>-羟甲基丙烯酰胺为原料,经Friedel-Crafts反应合成3种具有可交联特性的聚合型紫外吸收剂(3-丙烯酰胺甲基-4-羟基苯乙酮(A)、3-丙烯酰胺甲基-4-羟基二苯甲酮(B)和3,5-二丙稀酰胺甲基-2,4-二羟基二苯甲酮(C))。通过紫外吸收光谱分析,表明其对紫外线均具有较强的吸收能力。后采用溶液聚合法,将A、B和C分别与丙烯酸树脂聚合,得到3种具有紫外吸收特性的丙烯酸树脂。采用红外光谱和QUV紫外加速老化分析研究了其结构和性能。结果表明,紫外吸收剂成功接枝到丙烯酸树脂中,且接枝后丙烯酸树脂的耐老化性能得到了显著提高,耐老化时间比纯丙烯酸树脂增强300 h以上。

    2019年01期 179-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
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  • 反相细乳液制备CdS-PAM纳米杂化粒子及其性能研究

    谢波;张震乾;丁建宁;方必军;李坚

    通过反相细乳液聚合合成了含有硫酸镉(CdSO<sub>4</sub>)的聚丙烯酰胺(PAM)乳胶粒子,并通过吸收硫化钠(Na<sub>2</sub>S)细乳液制备了硫化镉-聚丙烯酰胺(CdS-PAM)纳米杂化粒子。研究了CdS-PAM杂化粒子形成过程中乳胶粒子吸收细乳液液滴吸收时间和温度的影响因素;考察了水合CdSO<sub>4</sub>/Na<sub>2</sub>S用量对乳胶粒子吸收液滴过程以及对CdS-PAM纳米杂化粒子的影响,并测定了CdS-PAM杂化粒子的光催化性能。结果表明:随着硫酸镉用量的增加,乳胶粒子吸收硫化钠细乳液液滴能力减弱。以0.100 g/0.094 g水合CdSO<sub>4</sub>/Na<sub>2</sub>S制备的CdS-PAM杂化粒子具有较好的光催化性能。至此,采用反相细乳液成功制备出了具有光降解性能的CdS-PAM纳米杂化粒子。

    2019年01期 187-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 660K]
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  • 不同酸掺杂聚苯胺炭化产物的制备及其电化学性能

    高云芳;应婕;徐新;蔡良泼

    以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,草酸、柠檬酸、酒石酸、硫酸为掺杂酸,通过快速均相氧化聚合法制得微纳结构聚苯胺前驱体,在氮气保护下进行高温处理获得炭化产物。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、等温氮气吸脱附测试对材料进行物相组成及微观结构表征,通过循环伏安、恒流充放电对聚苯胺炭化产物进行电化学性能测试。结果表明,聚苯胺的炭化收率约为40%,炭化产物为无定型炭材料,含有丰富的氮氧元素,在2 mol&#183;L<sup>-1</sup> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>电解液中具有典型的双电层电容特性。其中柠檬酸掺杂聚苯胺炭化产物的比表面积最高(1 532 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>);酒石酸掺杂聚苯胺炭化产物的比电容最大(141 F&#183;g<sup>-1</sup>,5 mV&#183;s<sup>-1</sup>),经恒流充放电3 000次循环后的电容保持率最佳(约70%)。通过探讨掺杂酸对聚苯胺炭化产物的影响,认为掺杂酸可调控聚苯胺炭化产物的微观形貌、孔径分布、氮氧含量、电化学性能,为制备以聚苯胺为前驱体的氮氧共掺杂炭材料提供了新的研究思路。

    2019年01期 193-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 643K]
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  • CaCO3微球的制备及表征

    王君1;蔡杰慧2;韦雄雄3;郝红1;王晨1

    采用搅拌共沉淀法,用表面活性剂CMC调控合成微米级CaCO<sub>3</sub>微球。利用SEM、粒径分布、N<sub>2</sub>吸附/脱附测试、微球表面ζ电势、TGA对所得CaCO<sub>3</sub>微球进行表征。探讨了CMC浓度、搅拌速率、搅拌时间对微球形貌的影响,优化制备工艺条件,搅拌速率2600 r&#183;min<sup>-1</sup>(15 min),20℃静置60 min得CaCO<sub>3</sub>(n)微球粒径为1.5~2.5 μm,平均孔径为30 nm,比表面积为7.03 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,孔体积为0.09 cm<sup>3</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,表面电荷为+12.6 mV;在CMC质量浓度为0.5 g&#183;L<sup>-1</sup>,搅拌速率2600 r&#183;min<sup>-1</sup>(15 min),沉积温度20℃,沉积时间8 h,得CaCO<sub>3</sub>(CMC)微球中CMC量约为<i>w</i>=3.9%,粒径为3~5 μm,平均孔径为3.84 nm,比表面积为44.0 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,孔体积为0.07 cm<sup>3</sup>&#183;g<sup>-1</sup>,表面电荷为-33.6 mV。结果表明,CMC的加入对CaCO<sub>3</sub>微球的形貌、微结构和表面电荷起到调控作用。

    2019年01期 199-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 2257K]
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  • 新型磁性超分子基功能吸附材料的制备及性能研究

    卢闻君1;郭明1;2;杨世昌2;孙立苹1

    在重金属复合污染治理中,为开发具备高性能的新型功能吸附剂,研究采用共沉淀法制备磁性载体粒子(MNP),硅烷化、Michael加成及酰胺化反应以“发散”形态于表面合成端氨基超支化分子(MD),交联活化改性壳聚糖(CMCS),制备出新型磁性功能吸附材料(CCMD)。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积分析仪、元素分析仪结构表征产物;X射线衍射仪(XRD)、扫描/透射电镜(SEM/TEM)分析产物晶型及表观形貌;热重分析仪(TG)测试产物的热敏感性能;振动样品磁强计(VSM)和Zeta电位分析仪测试样品光电磁性;并开展吸附性能研究。结果表明:成功制备出目标功能化合物(CCMD),CCMD粒径为13~19 nm,呈顺磁性磁铁矿晶型,MNP、MD、CCMD磁化值分别为11.6,11.3和9.0 emu&#183;g<sup>-1</sup>,Zeta电位测试显示MD和CCMD电位随pH升高而降低,且CCMD表面电位高于MD,以上测试结果同时也进一步证实产物的成功制备。吸附研究结果表明:当pH分别为11和5时,对重金属Cd (Ⅱ)离子与F离子表现出高效吸附能力,具有pH智能响应特征,且最大吸附容量为79.12和65.05 mg&#183;g<sup>-1</sup>。重复吸附-脱附实验表明CCMD对Cd (Ⅱ)和F去除率均在75%以上,再生性能良好。

    2019年01期 207-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
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  • 文丘里管空化强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒

    张昆明;陆小菊;黄永春;黄承都;杨锋;任仙娥;郭艳

    以甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,MIT)为模型抑菌剂,采用基于文丘里管的水力空化强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒,考察不同配方和工艺条件对平均粒径和包封率的影响,并和传统机械搅拌制备进行比较。结果表明,三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate,TPP)与壳聚糖质量比是影响平均粒径大小的关键因素,且当二者质量比为2:15~6:15,文丘里管空化可稳定制备得到微粒;优化工艺条件为:空化入口压力0.2 MPa、空化时间20 min、壳聚糖质量浓度3.0 g&#183;L<sup>-1</sup>、TPP与壳聚糖质量比6:15、MIT浓度0.5 mmol&#183;L<sup>-1</sup>;此时制备的微粒分散性好、形态圆整,且粒度分布窄,平均粒径为329.4 nm,包封率为(62.3&#177;2.57)%,和传统机械搅拌相比,平均粒径减小20.5%,包封率提高17.7%以上。文丘里管空化适用于强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒。

    2019年01期 219-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
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环境化工

  • 油烟气催化氧化净化过程研究

    马洪玺2;何双荣1;2;杨座国1

    采用浸渍法制备了不同负载量的蜂窝陶瓷Pt基、泡沫金属Pt基和La<sub>0.8</sub>Sr<sub>0.2</sub>MnO<sub>3</sub>催化剂,通过XRD、SEM等对催化剂进行了表征,考察了3类催化剂在不同反应条件下对油烟催化净化性能的影响。结果表明,La<sub>0.8</sub>Sr<sub>0.2</sub>MnO<sub>3</sub>催化剂的活性随反应温度的升高和负载量的增加而提高,随油烟气流量的增加而降低;蜂窝陶瓷Pt基催化剂和泡沫金属Pt基催化剂的变化相似,但Pt负载量对这两类催化剂活性的影响并不明显;在低空速下, La<sub>0.8</sub>Sr<sub>0.2</sub>MnO<sub>3</sub>催化剂具有与蜂窝陶瓷Pt基催化剂以及泡沫金属Pt基催化剂相同的活性;但当空速大于10 000 h<sup>-1</sup>以后,蜂窝陶瓷Pt基和泡沫金属Pt基催化剂的活性明显优于La<sub>0.8</sub>Sr<sub>0.2</sub>MnO<sub>3</sub>催化剂。3类催化剂中,负载量为0.88%的泡沫金属Pt基催化剂对油烟的净化效率最佳,在350℃、流量为3 L&#183;min<sup>-1</sup>、空速为36 000 h<sup>-1</sup>时,对油烟气的脱除率接近100%。另外,对泡沫金属Pt基催化剂催化氧化净化油烟气的表观动力学进行了研究。

    2019年01期 228-236页 [查看摘要][在线阅读][下载 529K]
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  • 正戊烷介质阻挡放电等离子体转化的发射光谱研究

    吴祖良1;郝晓东1;章旭明1;周为莉1;姚水良1;王建新2

    发射光谱是等离子体诊断的最有效方法,本实验将发射光谱应用于温压双控介质阻挡反应系统,研究正戊烷(C5)-氩气(Ar)在等离子场中的转化机制,具体分析了放电功率、温度、压力等关键影响因素下发射光谱特性、C5的转化率和产物选择性。实验结果表明:发射光谱强度以及C5转化率与放电功率呈线性增加关系,但不同放电功率下产物的选择性基本不变;随着温度升高(298~473 K)和压力(0.40~1.0 bar)的减小,光谱强度增强,C5转化率提高,但氢气的选择性基本维持在10%;发射光谱强度的变化与C5转化率的变化具有很好的吻合性,表明高能电子碰撞反应对C5的初步分解起到重要的作用。但从反应产物分析,气相短链烃和液相长链烃同时存在,且选择性基本保持不变,说明后续的自由基反应和热化学反应决定了最终的产物,且其化学反应平衡受本实验反应条件影响不大。

    2019年01期 237-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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  • 放电条件对电晕放电等离子体脱除羰基硫的影响研究

    刘万波;孙鑫;张然;马懿星;李坤林;宁平;王学谦

    采用了负电晕放电方法转化脱除羰基硫(COS),对不同电极形状、电极间距、温度、输入能量比(specific input energy,SIE)、转化效率、总能量产率进行考察。实验结果表明,圆钢型电极比锯齿型和狼牙棒型电极对COS的转化效果更好,从能量利用的角度考虑,圆钢型电极也比锯齿型和狼牙棒型更适合转化COS;极间距越小,COS的转化效率越高,总能量产率也越高;温度升高时,较低电压下就获得一定的转化效率,并且负载电压升高,COS的转化效率升高;相同SIE时,COS的转化效率随着温度的升高而降低。

    2019年01期 245-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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