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

  • 静电纺丝制备纳米纤维束及其应用

    唐寅1;顾雪萍1;2;冯连芳1;2;张才亮1;2

    纳米纤维束独特的微纳结构赋予其较大的比表面积、粗糙度和孔隙率等特性,在生物医学、催化、传感、过滤和吸附等领域具有广泛的应用前景。然而,常规制备纳米纤维的方法如自组装法、模板法和熔喷法等,很难制备出纤维束;传统的静电纺丝法所制备的纤维束的"束"尺寸基本在微米级以上,如何制备较小"束"尺寸的纳米纤维束是提高材料性能及应用开发的关键。文章首先介绍了近年来通过改进静电纺丝工艺和设备制备纳米纤维束的各种方法,进而总结了纳米纤维束的特点和应用,最后提出了纳米纤维束研究亟待解决的问题。

    2019年04期 765-774页 [查看摘要][在线阅读][下载 1155K]
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  • 深冷空分精馏系统动态过程的研究进展

    楼红枫1;2;李艳君2;邵之江1

    在能源紧张和产品需求多元化的背景下,不断响应时变电价、满足市场需求的空分系统呈现出越来越多的动态特性。精馏单元动态特征明显,是影响空分装置流程动态行为的关键设备,急需对空分装置中精馏单元的动态过程展开深入研究。文章综述了在空分精馏塔动态过程中的研究方向、模型和求解算法:首先将空分精馏塔动态过程中的研究分为过程变负荷控制、操作优化、调度规划和仿真软件4类,分别阐述了各部分的研究内容;然后介绍了动态建模的机理模型、数据模型和降阶模型,其目标是建立适合问题需要的合适精度模型;最后讨论了基于机理模型的动态优化问题中微分代数方程组的求解算法,并展望了空分系统未来的研究前景,实现机理模型和数据模型的有机融合和空分精馏塔动态过程中性能监控、运行维护将成为今后的研究重点。

    2019年04期 775-785页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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  • 膜蒸馏用静电纺纳米纤维膜的制备及应用进展

    李红宾1;石文英1;2;杜启云3;訾兴晨1

    热驱动的膜蒸馏技术以其极高截留率和较温和操作条件成为膜分离领域的一个重要分支。相较于传统相转化分离膜,静电纺纳米纤维膜由纳米纤维网络组成,比表面积及孔隙率更高且为互相贯通的开孔结构,能显著减小蒸汽传质阻力,提高水通量,有效突破膜蒸馏技术通量低的限制。但特殊的静电纺丝工艺使得高通透的纳米纤维膜面临着更严重的机械稳定性恶化及膜污染问题。从静电纺纳米纤维膜材料、膜制备、膜结构、改性技术、膜污染及膜蒸馏应用等6方面对近些年膜蒸馏用静电纺纳米纤维膜进行综述,并对其在膜蒸馏应用中亟需深入研究的内容及前景进行展望。

    2019年04期 786-799页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
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化工热力学与基础数据

  • 三元体系SrCl2+MgCl2+H2O 298 K相平衡测定及计算

    王林1;郑秋风1;刘敏1;昝小航1;于旭东1;2;曾英1;2

    为了获取锶镁共存氯化物体系298 K下各盐结晶形式,采用等温溶解平衡法研究了298 K下三元体系SrCl<sub>2</sub>+MgCl<sub>2</sub>+H<sub>2</sub>O的相平衡关系,测定了该体系平衡时液相中各组分的溶解度、密度、折光率,采用Schreinemakers湿渣法及X-ray粉晶衍射法联用确定了平衡固相组成,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:该三元体系298 K稳定相图由2个共饱点,3条单变量曲线和3个结晶相区组成。对比该三元体系298、323、348、373 K相图可知:氯化镁结晶形式未发生改变,而氯化锶结晶形式受温度影响较大,分别存在SrCl<sub>2</sub>&#183;6H<sub>2</sub>O、SrCl<sub>2</sub>&#183;2H<sub>2</sub>O、SrCl<sub>2</sub>&#183;H<sub>2</sub>O这3种结晶形式。根据实验数据拟合了离子作用参数<i>θ</i>,<i>ψ</i>,并采用Pitzer模型对该三元体系298、323、348、373 K的相平衡进行理论计算,实验数据和计算数据吻合较好。

    2019年04期 800-807页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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传递现象与单元操作

  • 定距柱对螺旋板式换热器传热特性的影响

    华婷婷1;陈永东2;徐双庆2;李雪2

    螺旋板式换热器的螺旋板间焊有定距柱,用于增强换热器的结构强度及增加流体扰动。为了研究定距柱排列密度对螺旋板式换热器传热特性的影响,建立螺旋板式换热器周期结构模型,利用计算流体动力学(CFD)软件对其传热过程进行数值模拟。结果表明:周期结构模型适用于螺旋板式换热器传热过程的模拟;弯曲可强化通道的对流换热过程;增大定距柱排列密度可提高换热器的传热性能。湍流状态下螺旋流的努塞尔数准则方程未充分考虑定距柱的影响,根据数值模拟得到的定距柱排列密度与努塞尔数的变化关系对准则方程进行修正。与原准则方程相比,修正后的方程将努塞尔数预测值与试验值的误差从-40%~-20%降低至-9%~20%。

    2019年04期 808-814页 [查看摘要][在线阅读][下载 572K]
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  • 沸石复合吸附剂对高温吸附热泵生产蒸汽性能的影响

    叶松1;张林生1;薛冰1;孟祥睿1;2;魏新利1;2

    在开式吸附热泵中引入沸石-氯化钙复合吸附剂,探究其对高温蒸汽生成系统性能的影响。利用氯化钙溶液浸渍法制备了浸渍浓度分别为30%和46%(饱和)的2种复合吸附剂。应用X射线荧光光谱分析和比表面积测试仪对制备的复合吸附剂进行了元素含量和孔特性的表征。测试了复合吸附剂的吸附性能,饱和氯化钙溶液浸渍制备的复合吸附剂的静态吸附量和积分吸附热相比于纯沸石分别提升了110.73%和20.13%。循环实验过程主要分为两个阶段,分别是进水温度80℃的蒸汽生成阶段和进干空气温度130℃的吸附剂再生阶段。在应用复合吸附剂后,系统产生的蒸汽最高温度为234.2℃,对应的系统温升为133.2℃。与单一沸石相比,蒸汽质量提高了61.68%,生成蒸汽的时间延长了41.67%,系统性能和制热功率分别提高了41.42%和67.08%。结果表明,在高温吸附热泵生成蒸汽系统中应用复合吸附剂能缩短系统达到吸附平衡和热力平衡的时间,蒸汽生成过程蒸汽产量和时间均得到以强化,因此系统性能和效率显著提升。

    2019年04期 815-823页 [查看摘要][在线阅读][下载 607K]
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  • 通气强化气隙式膜蒸馏质量传递数值模拟

    李花;潘艳秋;俞路;何德民

    采用计算流体动力学(CFD)方法对通气强化气隙式膜蒸馏(AGMD)过程进行了数值模拟,并探讨了强化过程的传质机理。利用FLUENT软件结合流体体积函数(VOF)模型,以通气强化过程膜管内的气液两相流体为研究对象,设定氯化钠溶液为分离介质,氮气为强化介质进行模型建立与模拟分析。结果表明:渗透通量模拟数据与实验数据基本吻合;通气可增大渗透通量(<i>J</i>)与传质系数(<i>k</i>),降低浓度极化率(CPC),有利于膜蒸馏过程;浓度分布模拟结果可用于预测局部浓度极化程度;由拟合出的通气强化过程传质系数关联式的形式,可知过渡扩散-泊肃叶流传质机理比过渡扩散传质机理更接近于通气强化膜蒸馏真实传质过程。基于气体在多孔介质中的传质理论,通过合理建模并设定模拟参数,可研究通气强化传质过程的影响因素(文中为气含率)对强化效果的影响,该方法也可推广应用于研究多影响因素的膜蒸馏强化传质过程。

    2019年04期 824-831页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
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反应工程

  • Cu-Mg-Al催化剂制备及催化正丁醛一步合成2-乙基己醇性能研究

    苗双;安华良;赵新强;王延吉

    为提高正丁醛一步合成2-乙基己醇反应过程中自缩合对直接加氢反应竞争力,利用共沉淀-浸渍相结合的方法制备了Cu-Mg-Al多功能催化剂,使用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱分析法(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、NH<sub>3</sub>和CO<sub>2</sub>化学吸附仪等技术对催化剂的物相、结构、形貌、酸碱性等进行了表征,评价了其催化正丁醛一步合成2-乙基己醇的反应性能。重点考察了制备条件对Cu-Mg-Al催化剂催化性能的影响,得到适宜制备条件为:Cu/Mg/Al摩尔比为1:2.5:1,Mg-Al水滑石晶化温度为85℃、晶化时间为18 h,在550℃焙烧4 h,在H<sub>2</sub>含量为30%的N<sub>2</sub>-H<sub>2</sub>混合气中于250℃还原4 h。2-乙基己醇的收率为61.3%,2-乙基己醇与正丁醇选择性之比<i>S</i><sub>2EHO</sub>/<i>S</i><sub>BO</sub>达到6.13。通过对产液进行气相色谱-质谱分析,确定了反应体系中的副产物,建立了Cu/Mg<sub>2.5</sub>AlO<sub><i>x</i></sub>催化正丁醛一步合成2-乙基己醇的反应网络。

    2019年04期 832-842页 [查看摘要][在线阅读][下载 891K]
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  • 金属双极板TiCr膜层氯离子腐蚀的研究与模拟

    石锟1;冯磊2;姚力3;李微微1;王树博1;谢晓峰1;4

    为了研究金属双极板TiCr膜层的氯离子腐蚀规律和机理,采用磁控溅射方法制备以316L不锈钢为基体,TiCr为导电膜层的双极板材料。针对燃料电池和固体聚合物电解水电解池的内部溶液容易被氯离子污染的实际情况,借助电化学极化曲线和交流阻抗谱(EIS),考察了电解质溶液中氯离子浓度对TiCr膜层耐蚀性的影响。并且,通过分子模拟软件对氯离子影响合金膜腐蚀速率的机理进行了动力学模拟。测试和分子模拟结果表明,合金膜的腐蚀速率随氯离子含量的增加而增加,氯离子通过与合金钝化膜表面处金属原子之间的吸附-溶解过程,实现对膜层的加速腐蚀。

    2019年04期 843-848页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
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  • 利福霉素噁嗪缩合反应动力学研究

    李汝真;吴艳阳

    考察了利福霉素噁嗪与1-氨基-4-甲基哌嗪的摩尔比、浓度、时间和温度等对缩合反应的影响,探究了缩合反应的机理,并得到相关动力学数据,为利福平合成工艺的优化提供理论依据。结果表明,利福霉素噁嗪与1-氨基-4-甲基哌嗪适宜的摩尔比为1:2;浓度对反应影响较小;反应时间越长或温度越高,利福霉素噁嗪的转化率和利福平的收率增加。缩合反应分两步进行,首先噁嗪开环生成中间产物,而后由哌嗪取代中间产物上的侧链,生成利福平。采用二级串联反应动力学模型对实验数据进行拟合,得到噁嗪开环反应的活化能为45.10 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,侧链取代反应的活化能为75.67 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>。

    2019年04期 849-855页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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生物化工

  • Lysinibacillus sp.ReCr-13还原Cr(VI)特性及对Cr(VI)诱导的氧化胁迫响应

    邱永秋;吴炜进;刘浩;李西燕;张旭;朱明龙;谭文松

    含Cr(VI)工业废水对环境造成严重污染。一些微生物能够将Cr(VI)还原为低毒性的Cr(Ⅲ)。从河道污泥中筛选到一株Cr(VI)还原菌并鉴定为<i>Lysinibacillus</i> sp.ReCr-13。实验探究了该菌还原Cr(VI)的特性及其对Cr(VI)诱导的氧化胁迫响应。在pH值为8.0、NaCl为5 g&#183;L<sup>-1</sup>、Cr(VI)为200 mg&#183;L<sup>-1</sup>条件下,<i>Lysinibacillus</i> sp.ReCr-13具有最佳的铬还原效率。Cr(VI)浓度在200~400 mg&#183;L<sup>-1</sup>,随初始Cr(VI)浓度的增加,胞内O<sub>2</sub><sup>&#183;-</sup>、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>及MDA的含量增加,然而Cr(VI)还原效率下降。外加Mn<sup>2+</sup>能够有效促进胞内抗氧化酶SOD和CAT的活性,能降低O<sub>2</sub><sup>&#183;-</sup>、H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>及MDA的含量,并最终提高了Cr(VI)还原效率。研究结果将为生物还原含Cr(VI)工业废水提供一定的理论基础。

    2019年04期 856-863页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • 重组里氏木霉产漆酶及其对2,4,5-三氯酚的高效降解

    周哲浩;夏颖;夏黎明

    漆酶-介体系统在有机污染物治理方面具有较高应用潜能。2,4,5-三氯酚是一种检出率较高的氯酚类污染物,毒性强且难以自然降解,对环境和人类健康危害严重。以水稻秸秆作为底物,对重组里氏木霉进行固态发酵,第12 d滤纸酶活力及漆酶活力分别可达116.96和10.15 IU&#183;g<sup>-1</sup>,秸秆失重率可达54.73%。利用所产漆酶对土壤污染物2,4,5-三氯酚进行降解试验,探究了5种介体(香草醛、丁香醛、丁香酸、HBT、ABTS)对降解反应的影响,发现天然介体丁香醛可有效促进漆酶降解2,4,5-三氯酚,降解率为86.42%。随后对漆酶-丁香醛催化系统进行优化,考察了不同漆酶用量、丁香醛用量、pH和温度对降解2,4,5-三氯酚反应的影响。在适宜反应条件:漆酶用量0.2 IU&#183;mL<sup>-1</sup>,丁香醛用量0.2 mmol&#183;L<sup>-1</sup>,pH 4.6,60℃,反应180 min后2,4,5-三氯酚降解率达到90.11%。这一研究结果对于秸秆综合利用及漆酶-天然介体系统在2,4,5-三氯酚等土壤有机污染物高效治理方面具有重要的促进作用。

    2019年04期 864-871页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
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  • 拉曼光谱用于CHO细胞培养液多指标快速分析

    阎续1;沈丽娟1;胥文彦2;潘洪辉2;聂磊1;王海彬2;李文龙1;瞿海斌1

    为了快速分析中国仓鼠卵巢(CHO)细胞培养液,在CHO细胞培养过程中取样,离线分析获得葡萄糖浓度、乳酸浓度、谷氨酸浓度、谷氨酰胺浓度、活细胞密度、总细胞密度、细胞活度和单克隆抗体表达量等指标的参考值,采集细胞培养液上清的拉曼光谱,以偏最小二乘(PLS)法建立拉曼光谱与各指标的多元校正模型。各模型均具有合理的主成分数、较高的决定系数(R<sup>2</sup>)、较低的校正误差均方根(RMSEC)和预测误差均方根(RMSEP),且RMSEC与RMSEP相差不大,模型具有较好的预测性能。结果表明,该方法可望用于CHO细胞培养过程多指标离线快速检测,也为该生产过程在线实时监测和反馈控制的实现提供了研究基础。

    2019年04期 872-877页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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  • 无机盐阳离子抗菌性能及其作用机理

    丁祝林;赵晓蕾;张跃军

    为了研究无机盐阳离子的抗菌性能及其作用机理,以大肠杆菌为受试菌,采用平皿计数、电位测定、红外分析、电镜观察等方法,考察了5种不同价态无机盐阳离子的抗菌性能,建立了作用机理模型。结果表明:无机盐的作用浓度、电荷浓度越大,离子半径越小,其抗菌效果越好。抗菌作用过程为:无机盐阳离子吸附到菌体表面发生电中和作用,同步引起细胞内外渗透压差,其中多价阳离子与表面官能团可发生络合反应,产生絮凝作用,剥除细胞壁外膜物质,使细胞壁受损;随后细胞内外的渗透压失去平衡,细胞壁结构塌陷;最终细胞代谢功能受损,导致菌体死亡。无机盐阳离子的抗菌效能是电中和作用、络合或交联反应、渗透压作用等共同作用的结果。

    2019年04期 878-887页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
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化学工艺

  • 脂肪族/半芳族尼龙盐的合成及表征

    尹红1;贾锦波1;袁慎峰1;陈志荣1;张孟松2;邓杭军3

    对比6种脂肪族及半芳族尼龙盐的结构、溶解度和热稳定性。在50℃、二胺/二酸投料比为1的水中合成尼龙盐。以傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、溶液折射率测量和热重分析(TGA)研究尼龙盐,得到特征出峰、溶解度曲线和热重曲线。结果表明,尼龙盐端基均以离子形式存在。FTIR仅能区分脂肪族和半芳族尼龙盐,<sup>1</sup>H-NMR可以区分不同碳链长度的尼龙盐。脂肪族尼龙盐的溶解度高于芳香族尼龙盐。尼龙盐的碳链长度越短,溶解度越好。脂肪族尼龙盐和芳香族尼龙盐的热分解温度分别为200和250℃。尼龙盐的碳链长度对热分解温度影响不显著。

    2019年04期 888-894页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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化工系统工程

  • 考虑日历和循环衰退的多种类电池储能系统的功率调度优化

    蒋迎花1;2;康丽霞1;2;刘永忠1;2;3

    在综合考虑储能电池日历衰退和循环衰退特性的基础上,构建了一个多种类电池储能系统的功率调度优化模型,研究了多种类储能电池的功率调度对各类电池容量衰退及混合供电系统总费用的影响。以一个风-光-生物质-储混合供电系统为例,验证了该方法的有效性。研究表明,该方法可获得混合供电系统总费用最小时各类电池的最优功率调度方案。在仅考虑电池的循环衰退时,混合供电系统将优先利用价格较低的电池以降低系统的总费用;而在综合考虑电池的循环衰退和日历衰退特性时,混合供电系统则会优先选择日历和循环费用相对较低的电池以降低总费用。

    2019年04期 895-902页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
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  • 基于非关键组分的精馏序列和反应参数优化

    尹长芳;刘桂莲

    多个精馏序列可用于分离多组分混合物,其能耗和投资费用均与其非关键组分总流量正相关,可据此辨识最优精馏序列。考虑反应器对精馏序列的影响,系统推导了反应器原料、操作参数和反应器流出物的关系,探究各组分在精馏序列作为非关键组分存在的规律,提出以非关键组分矩阵表征不同精馏序列和据此辨识最优精馏序列的方法。案例分析表明所提出的方法可简单、准确地确定分离不同组分数的混合物的非关键组分矩阵、边际气相流率和最优精馏序列。

    2019年04期 903-910页 [查看摘要][在线阅读][下载 356K]
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  • 换热网络非结构模型中交叉结构的分析

    曹美;崔国民;陈家星;孙涛;沈恺玥

    采用强制进化随机游走算法优化换热网络非结构模型时易出现换热单元匹配相互交叉的现象,即同一对冷热流体上一个换热单元的冷、热流股的出口温度同时等于另一换热单元冷、热流股入口温度。这种交叉结构在热力学上是不合理匹配,其在优化中相互制约,从而影响算法效率和求解质量。针对这一问题,提出了交叉结构的禁忌策略,禁止在优化过程中出现交叉结构。通过两个不同规模的算例验证提出的策略,得到的结果分别为1 415 994和5 233 287$&#183;year<sup>-1</sup>,相同时间内比改进前分别减少了40 645和182 899$&#183;year<sup>-1</sup>。结果表明,非结构模型的交叉结构禁忌策略能够提高算法效率和优化质量。

    2019年04期 911-921页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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  • 一种基于改进局部熵PCA的工业过程故障检测方法

    郭金玉;刘玉超;李元

    针对工业过程的多模态和非高斯特性,提出一种基于改进局部熵主元分析(ILEPCA)的故障检测方法。引入<i>k</i>近邻的均值对局部概率密度函数进行改进,构造改进的局部熵数据剔除多模态和非高斯特性。对改进的局部熵数据建立主元分析(PCA)模型,根据核密度估计计算控制限。对于测试数据,运用改进的局部熵算法预处理后,向PCA模型上投影,计算统计量。通过比较统计量与控制限来进行故障检测。把该方法应用到数值例子和半导体过程故障检测,仿真结果表明,与PCA、核主元分析(KPCA)和局部熵PCA(LEPCA)相比,ILEPCA算法在具有多模态和非高斯特性的工业过程故障检测中具有明显的优越性。

    2019年04期 922-932页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]
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材料科学与工程

  • 含芳杂环热塑性聚氨酯弹性体的合成与表征

    郑梦凯;张聪聪;李伯耿

    为了提高热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的耐热性,以聚四氢呋喃二元醇(PTMG-2000)为软段,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)分别与扩链剂1,2,4,5-苯四甲羧酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-苯甲酮四羧酸酐(BTDA)、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)和1,4-丁二醇(BDO)反应形成的链段为硬段,经预聚体法合成了一系列不同硬段种类和含量的TPU,考察了它们的热性能和力学性能。研究表明,含芳基酰亚胺基团的引入能有效地提高产品的初始分解温度,BPDA-MDI为硬段的TPU初始分解温度约为260℃,优于以BTDA-MDI和PMDA-MDI为硬段的TPU,更优于常规的以BDO-MDI为硬段的TPU(150℃)。当硬段含量为<i>w</i> =40%时,25℃环境中,含芳基酰亚胺型TPU的邵氏硬度>92 A,拉伸强度在36~40 MPa,断裂伸长率>500%,均较相同硬段含量的BDO-MDI型TPU高;且80℃下,含芳基酰亚胺型TPU仍有较高的杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率。与BDO-MDI硬段含量为<i>w</i> =40%的TPU相比,25和80℃下,相同硬段含量的BPDA-MDI型TPU的杨氏模量分别是前者的3.8倍和18倍,拉伸强度是前者的2.1倍和3.4倍,断裂伸长率是前者的1.03倍和2.5倍。此外,含芳基酰亚胺型TPU的弹性恢复能力并未随着它们硬度和刚性的增加而变差,还略优于BDO-MDI型TPU,在100%应变条件下,弹性恢复率均大于81%。

    2019年04期 933-941页 [查看摘要][在线阅读][下载 984K]
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  • nHEP/MCH在多级孔UiO-66上吸附热力学及动力学研究

    张昭;陈思伽;张林;钱刚;刘宗健;孙智聪;崔群;王海燕

    采用模板法合成了多级孔UiO-66(H-UiO-66)和普通微孔UiO-66;在50~150℃下,测定正庚烷(<i>n</i>HEP)、甲基环己烷(MCH)在H-UiO-66、UiO-66上吸附/脱附等温线及速率曲线,研究引入介孔的UiO-66对<i>n</i>HEP、MCH吸附热力学及动力学参数影响。结果表明:<i>n</i>HEP、MCH在H-UiO-66、UiO-66上吸附等温线均为I型等温线,其优惠程度随着吸附温度提高而降低;在较高吸附温度下,H-UiO-66对MCH与<i>n</i>HEP平衡吸附量之比为2.93,明显高于UiO-66(1.32);H-UiO-66对<i>n</i>HEP的特征吸附功比UiO-66降低约20%; <i>n</i>HEP、MCH在H-UiO-66上等量吸附热相对于UiO-66均降低20%;<i>n</i>HEP、MCH在H-UiO-66上有效吸附、脱附扩散系数均为UiO-66的10倍左右。介孔的引入削弱UiO-66表面与<i>n</i>HEP、MCH吸附作用,强化其孔道内传质过程,有利于<i>n</i>HEP、MCH在UiO-66上脱附,提高了从120号溶剂油中反择形吸附提纯正庚烷的效率。

    2019年04期 942-950页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 生物基N,S双掺杂荧光碳点的制备及其应用

    许利娜1;杨小华1;丁海阳1;李梅1;李守海1;夏建陵1;2

    为了扩展造纸废液中的木质素磺酸钠的应用,以木质素磺酸钠和半胱氨酸为原料通过绿色的一步水热反应制备N,S双掺杂碳点,利用紫外可见光谱、荧光光谱和透射电镜等表征了碳点的光学性能、结构和对金属离子的选择性检测性能,结果表明制备的N,S双掺杂碳点可以识别Fe<sup>3+</sup>,在0.5~100 μmol&#183;L<sup>-1</sup>,Fe<sup>3+</sup>的浓度与制备的碳点的荧光猝灭强度有良好的线性关系(R<sup>2</sup>=0.995)。将制备的碳点用于实际水样,结果表明可实现水样中3价铁离子的检测。此荧光探针原料成本低廉,制备绿色简便,在检测领域和生物质资源的高附加值应用领域有着很好的应用前景。

    2019年04期 951-956页 [查看摘要][在线阅读][下载 446K]
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  • 改性橡胶木纤维素水凝胶的制备及其吸附性能研究

    郑丁源;李梦扬;张显权;岳金权

    为了解决橡胶木利用价值低的问题,尝试以改性橡胶木纤维素为基体制备水凝胶并应用于染料吸附以提高其利用价值。对橡胶木纤维素(PCF)进行羧甲基化改性,通过反相悬浮聚合法,制备水凝胶;以不同pH值的缓冲溶液为介质研究水凝胶的水溶胀性能;在不同浓度的缓冲溶液中研究水凝胶对罗丹明B(RhB)的吸附。结果表明,制备的球形水凝胶有一定的pH敏感性,并且对RhB的吸附性能良好,在pH为10、RhB浓度为1 200 mg&#183;L<sup>-1</sup>的缓冲溶液中,添加<i>κ</i>-卡拉胶的水凝胶对RhB的吸附容量为546.81 mg&#183;g<sup>-1</sup>。该球形水凝胶在染料吸附领域具有潜在应用价值。

    2019年04期 957-964页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
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环境化工

  • 湿度对袋式除尘性能的强化研究

    袁学玲;陈晓春;杨正羽;杨福绅;杨佳霖;张卫东

    针对袋式除尘过程中运行阻力较高的问题,提出了一种通过调控湿度、改变颗粒间作用力来强化袋式除尘性能的方法,系统考察了湿度对颗粒间作用力的影响;为扩大研究的普适性,采用在高湿环境下更不易形成液桥的疏水性滑石粉作为模拟粉尘,并采用聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料作为过滤介质,研究了湿度对滤饼空隙率、滤饼过滤阻力、荷尘量、除尘效率等除尘性能的影响。结果表明,颗粒间黏附力随湿度增加而增大。一定湿度范围内,含尘气体湿度越高,过滤阻力越小,除尘性能越好。通过提高湿度,在最优条件下,单位荷尘量下滤饼过滤阻力可降为原来的6%。

    2019年04期 965-971页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
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  • 水汽对膜法捕集CO2的影响

    杨林军1;2;孙莹2;张琳2;王霞2

    为了考察水汽单独存在及与SO<sub>2</sub>或颗粒物共存时对聚酰亚胺(PI)分离膜和聚丙烯(PP)吸收膜捕集CO<sub>2</sub>性能的影响规律,利用自行搭建的CO<sub>2</sub>膜捕集试验台进行了研究。结果表明:在试验条件下,当烟气的相对湿度达到90%时,PI分离膜对CO<sub>2</sub>/N<sub>2</sub>的分离因子略有上升,但渗透速率下降,PP膜的CO<sub>2</sub>吸收效率下降7%,经N<sub>2</sub>反吹后,PI膜和PP膜的捕集效率均能得到恢复;水汽与SO<sub>2</sub>共存,PI分离膜的CO<sub>2</sub>/N<sub>2</sub>分离因子和渗透速率分别下降5.64%和24.54%,PP吸收膜脱除效率下降18%,但经N<sub>2</sub>反吹及膜丝实验前后红外测试表明水汽与SO<sub>2</sub>共存对PI膜和PP膜性能造成的影响都是可逆的;水汽与颗粒物共存时,PI分离膜的CO<sub>2</sub>/N<sub>2</sub>分离因子和渗透速率分别下降39.79%和49.82%,PP吸收膜脱除效率下降18.9%,通过N<sub>2</sub>反吹分析水汽和颗粒物共存对PI分离膜和PP膜造成的影响不可逆。

    2019年04期 972-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 1002K]
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  • 连续微氧导入沼气发酵过程H2S原位脱除研究

    程玉娥;邓小宁;楼毕觉;林春绵

    建立微氧连续通入沼气厌氧发酵中试装置,实现H<sub>2</sub>S原位脱除的目的。以水稻秸秆为原料进行高温(55℃)发酵,探究沼气微氧发酵过程中通氧量对H<sub>2</sub>S原位脱除及微生物群落特征的影响。结果表明,微量O<sub>2</sub>的通入使得发酵平稳期沼气产气量、甲烷产量及甲烷体积分数明显增加,但与O<sub>2</sub>通入量不成正比;通氧量以150 mL&#183;L<sup>-1</sup>&#183;d<sup>-1</sup>为宜,此时沼气产气量高出对照组约23%,甲烷产量也最大,并高出对照组约27%。H<sub>2</sub>S的去除率随通氧量的增加而提高,通氧量为150 mL&#183;L<sup>-1</sup>&#183;d<sup>-1</sup>时,H<sub>2</sub>S脱除效率达98.0%,且沼气中残留的O<sub>2</sub>体积分数可控制在0.5%以下;微量O<sub>2</sub>的通入可明显促进挥发性脂肪酸的降解,pH可维持在7.0~8.5,有效提高了沼液中化学需氧量及总固体的降解率。微氧条件下发酵液中微生物多样性仅有轻微变化,古菌和细菌的群落结构也未受明显影响。

    2019年04期 980-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
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  • 氧气摩尔分数和紫外光照射对烟气浸出煤中砷的影响

    鲁真真;孙文寿;郭远峰;陶琳琳;张敬帅;陈思铭

    为了研究O<sub>2</sub>摩尔分数和紫外光照射对烟气浸出煤中砷的影响,以N<sub>2</sub>、O<sub>2</sub>和摩尔分数为1%的SO<sub>2</sub>气体模拟烟气,通入鼓泡反应器中的煤浆,测定了不同O<sub>2</sub>摩尔分数、遮光和紫外光照射条件下煤中砷浸出率、液相中三价砷As(Ⅲ)与总砷的比值随浸出时间的变化规律,分析了砷浸出的动力学过程。结果表明,提高O<sub>2</sub>摩尔分数能够有效提高煤中砷的浸出率,但即使O<sub>2</sub>摩尔分数达到20%,液相中As(Ⅲ)与总砷的比值仍有50%左右;紫外光照射也能提高砷浸出率,尤其能使液相中As(Ⅲ)与总砷的比值减小到5%以下,这是因为紫外光照射下浆液中形成了具有强氧化性的自由基。紫外光照射的这种作用有利于浸出砷的沉淀分离等后续处置过程。动力学分析结果表明,砷浸出过程满足反应控制的缩核模型。

    2019年04期 989-997页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
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研究简报

  • 表面活性剂的酸碱度对甲烷水合物生成的影响

    靳远;赵建龙;马贵阳;尹斯文;夏彬

    针对甲烷水合物的快速制备,在初始压力7 MPa和恒温2℃条件下采用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)阴离子表面活性剂和烷基多糖苷(APG1214)非离子表面活性,通过改变表面活性剂溶液的酸碱性,观察不同pH值对水合物的促进能力,并以表面活性剂分子吸附理论为基础进行分析。结果表明,在pH=3强酸条件下,水合物在气-液界面处先形成晶核,阻碍了气液继续接触,储气密度最低;在pH=11强碱性条件下,晶核在固-液界面处成核,水合物生成速率最高,储气密度最大。

    2019年04期 998-1004页 [查看摘要][在线阅读][下载 885K]
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  • 3,5-二氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐合成、晶体结构及性能

    刘卫孝;尉涛;陆婷婷;高福磊;陈斌;汪营磊

    为了开发性能优异的新型二硝酰胺含能离子盐,采用3,5-二氨基-1,2,4-三唑、硫酸和二硝酰胺铵为原料合成3,5-二氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐(DATrZDN),并通过红外光谱、核磁共振和元素分析对其结构进行了表征。培养了DATrZDN的单晶并通过X射线衍射仪测定了晶体结构,结果表明其晶体为单斜晶系,空间群为<i>P</i>2(1)/<i>n</i>,晶胞参数为:<i>a</i> =1.332 0(4)nm,<i>b</i> =1.759 3(6)nm,<i>c</i> =1.422 9(4)nm,<i>β</i> =107.524(5)&#176;。采用Gaussian 09程序和Kamlet-Jacobs爆轰方程分别计算了DATrZDN生成热和爆轰性能,生成焓为-164.7 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,爆速8.404 km&#183;s<sup>-1</sup>,爆压31.36 GPa,爆热5275 kJ&#183;kg<sup>-1</sup>。利用差示扫描量热法和热重分析法考察了DATrZDN的热性能,熔点为163.2℃,热分解温峰为188.6℃,热稳定性较好。

    2019年04期 1005-1011页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
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  • 磷酸改性γ-Al2O3催化葡萄糖转化5-羟甲基糠醛研究

    杨凤丽;姚鹏飞;王树巍

    在间歇搅拌反应釜中,以磷酸改性的<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>作为固体酸催化剂,在水和仲丁醇组成的两相体系中对葡萄糖脱水制备生物基平台化合物5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)进行研究。考察了磷酸浓度和催化剂用量对葡萄糖转化率和HMF收率的影响。结果表明,氧化铝未经磷酸改性时,催化葡萄糖转化HMF收率仅为18.1%,经1 mol&#183;L<sup>-1</sup>磷酸改性后,HMF收率可达34.1%。根据吡啶原位红外和程序升温热重分析结果可以得知,磷酸改性后<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>催化剂表面出现Lewis酸位点,且<i>γ</i>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>稳定性增加,从而使其催化葡萄糖脱水制备HMF催化活性增强。该催化剂在含水体系中表现出良好的稳定性,催化剂重复使用四次后,活性基本不变。

    2019年04期 1012-1017页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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  • 双T型微通道气液液三相流型分布数值研究

    王长亮1;2;靳遵龙2;田茂诚1

    近年来微尺度气液液三相流因其独特的流动传递特性,成为各领域的研究热点。气液液三相流动流体成分多,自由度较高,这也使得流型和分散尺寸的调控成为研究的基础和难点。为了研究双T型微通道内气液液三相体系特征流型的分布情况,对不同流速及通道入口尺寸条件下的三相流动进行了数值模拟,采用流体体积函数(VOF)模型,以辛烷为连续相,水和空气为分散相。首先考察了在辛烷入口尺寸为0.1 mm,单相流速调控下的流型演变,得到了以<i>J</i><sub>G</sub>+<i>J</i><sub>O</sub>为横坐标,<i>J</i><sub>W</sub>为纵坐标的三相流型分布图。结果表明,当辛烷入口尺寸缩小到0.05 mm时,复乳型液滴被"含有气泡的液液平行流"替代;三相交替流型特征明显,两级通道后的气泡、液柱尺寸分布也呈一定规律发展。

    2019年04期 1018-1024页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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