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

  • 阳离子聚丙烯酰胺P(DAC-AM)的合成研究进展

    陈婷婷;张跃军

    对聚(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺)(P(DAC-AM))的合成方法及工艺研究进展进行了综述。首先,基于阳离子单体的基本类型,给出了应用最广的几种季铵盐单体的分子结构特征及其聚合反应活性比较;针对用量最大的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)单体及其共聚物P(DAC-AM)的结构与其应用性能的关系,指出了合成工艺可调控其聚合物分子结构的原理和技术关键,以及由该类聚合物国内外产品的现状、存在的差距所体现的工艺研究缺陷。其次,以P(DAC-AM)的特征黏度和单体转化率为评价指标,按聚合反应方式的分类,分析探讨了制备聚合物的水溶液、反相(微)乳液和分散聚合等聚合方式的研究进展;同步,按引发方式和引发剂的分类,分析探讨了自由基引发、光引发、热引发和超声引发方式下的过氧化物、偶氮和复合等引发剂引发聚合反应的研究进展。最后,对系列化窄分布聚合物P(DAC-AM)合成工艺、原料纯度和产物中残余单体的控制等研究中的瓶颈问题及其研究前景进行了展望并给出了建议。

    2019年05期 1025-1036页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • 纤维素基分离膜材料的应用研究进展

    高成涛1;2;蔡龙1;董福平1;谢海波1;秦舒浩2;郑强2

    膜是具有选择性分离功能的材料,在某种推动力作用下,利用膜的选择性分离可实现不同组分的分离、纯化、浓缩目的。膜技术在水处理、生化制药、食品制造、石油化工、医疗卫生等领域占据着不可替代的地位。纤维素是自然界中分布最广、储量最为丰富的一类可再生资源,其特殊的分子结构赋予了材料优异的性能,是一种很好的膜材料。文章介绍了分离膜技术的特点,阐述了纤维素在膜领域的高值化利用,同时对近年来国内外关于纤维素基膜材料的制备、性能进行了总结,综述了其在水处理、气体分离、生物医用、手性拆分、电池隔膜等领域的应用研究进展,并对进一步值得研究的重点方向进行了展望。

    2019年05期 1037-1047页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
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传递现象与单元操作

  • 双相识别手性液液萃取系统拆分氟比洛芬对映体

    崔兴1;2;单若妮1;2;何潮洪1;2

    氟比洛芬是临床上常用的非甾体抗炎类手性药物,主要用于治疗类风湿性关节炎和骨关节炎。其<i>S</i>型对映体有较高的药理活性而<i>R</i>型对映体药效较低且有一定毒副作用,因此获得单一的光学纯<i>S</i>-氟比洛芬对映体具有重要应用价值。在之前工作基础上,研究利用含手性离子液体为水相萃取剂和酒石酸酯为油相萃取剂的双相识别手性萃取系统对氟比洛芬消旋体进行了手性拆分。研究了酒石酸酯种类,有机溶剂种类,油相手性选择剂浓度,氟比洛芬消旋体浓度,pH及温度对萃取过程的影响,并通过反萃取过程实现了手性离子液体的循环回用。结果表明,在1-丁基-3-甲基咪唑<i>L</i>-色氨酸([Bmim][<i>L</i>-trp])浓度0.02 mol&#183;L<sup>-1</sup>,<i>D</i>-酒石酸二辛酯浓度0.3 mol&#183;L<sup>-1</sup>,氟比洛芬浓度50 μg&#183;mL<sup>-1</sup>,二氯乙烷为有机溶剂,pH=2.0,25℃下,体系选择性达到1.31。相比于单相手性识别,双相手性识别体系选择性得到较大改善。

    2019年05期 1048-1055页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 气冷器出口状态对跨临界CO2热泵系统性能影响的研究

    杨凌晓;魏新利;张东伟;秦翔;赵玲华;李慧

    跨临界CO<sub>2</sub>热泵因其出色的环保性和节能性在近年来得到了国内外的广泛关注。由于CO<sub>2</sub>工质特性的影响,工质的气冷器出口状态对系统性能的影响很大。针对带回热器的空气源跨临界CO<sub>2</sub>热泵热水系统,通过调节节流阀开度来改变压缩机排气压力,对工质气冷器出口状态的变化规律及其对系统产生的影响进行了实验研究。结果表明:在一定的排气压力范围内,气冷器工质出口温度先短暂升高,然后快速下降,最终趋于稳定。受到气冷器工质出口状态变化的影响,系统制热性能系数(COP)存在最优值。当气冷器工质出口温度接近进水温度后,系统达到最大制热量。此外,控制适宜的气冷器工质出口温度可以使系统的COP和制热量均取得较大值。研究结果对带回热器的跨临界CO<sub>2</sub>热泵系统的设计和深入研究具有参考意义。

    2019年05期 1056-1063页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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  • 黏弹性流体中单气泡上升速度的研究

    白丽娜;曹佰旭;胡钊晨;李少白

    为了揭示黏弹性流体中单气泡的运动规律,采用高速摄像技术对聚丙烯酰胺(PAA)溶液中单气泡的运动行为进行了研究。通过Matlab 10.0利用自编程序得到了气泡的上升速度,考察了溶液流变性质和表面活性剂对气泡上升速度的影响。结果表明:气泡的上升速度随体积的增大而增大,并发生速度跃迁现象,发生跃迁时的临界体积随溶液黏弹性的增大而减小,随表面活性剂浓度的增大而增大。气泡形状的变化与速度跃迁相关,当气泡体积低于临界体积时,气泡的形状为球形或椭球型,当气泡体积高于临界体积时,气泡出现了尖端尾部,且尖端尾部两侧界面向气泡内部凹进。提出了预测气泡速度跃迁的临界条件,预测值与实验值重现性较好。

    2019年05期 1064-1069页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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  • 水下浆料气力提升效率模型研究

    胡东1;2;刘和云1;康勇2;王舒1

    为阐明浆料气力提升系统的工作性能,基于能量守恒建立其效率模型,继而将其与混合流体动量方程耦合,获得了系统效率特性曲线。计算结果表明,气体表观流速小于其临界值时系统携固失效,之后随其增加,效率迅速增加至峰值,而后下降趋势放缓;随浸入率增加,在越过临界点后效率随此呈递增规律;在有效管径范围内,效率峰值虽鲜受气体流量影响,然其位置随气量上升而显著右移;进气口位置上移造成效率逐渐降低。实验结果表明,在高浸入率工况和中等气量值下,效率实验值与理论值吻合较好,在其它工况下因混合流体瞬态特性加强而导致模型预测精度降低。研究成果为有效控制浆料输送及寻求气力提升性能增强方法提供理论及实践指导。

    2019年05期 1070-1078页 [查看摘要][在线阅读][下载 635K]
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  • 乌洛托品连续精密加料的双重计量方法研究

    谢强1;张振中2;张路遥2;余咸旱2;许忻2;李锋2;刘威1;陈厚和1

    为了提高乌洛托品连续自动加料的精度以保持黑索今的连续制造过程中硝化过程的安定性以及产品质量,在原有单一计量装置的基础上,通过设计辅助自动计量装置,对乌洛托品实现双重计量加料,并与单一计量加料进行误差对比分析。结果表明,双重计量加料基本消除了物料冲击对主自动计量加料装置的扰动,保持了连续加料过程的精密度与准确度。此外加料设定速率不小于32 kg&#183;h<sup>-1</sup>时,衡量精密度的标准差、标准误差均低于0.002,衡量准确度的相对误差均低于0.07%,其加料精度较高,满足黑索今连续制造工艺的需求。

    2019年05期 1079-1085页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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反应工程

  • 多重扫描速率法的硫酸铵热分解动力学

    潘腾1;2;成有为1;2;王丽军1;2;李希1

    硫酸铵的热分解能为已内酰胺的生产过程提供循环的氨和硫酸,研究其热分解动力学具有重要意义。采用热重分析技术(TGA)通过多重扫描速率法研究了硫酸铵在氮气气氛中的热分解动力学。首先通过对比硫酸铵和硫酸氢铵的热失重过程,证明硫酸氢铵是硫酸铵分解过程的中间产物;然后分别利用积分KAS法和微分Friedman法求解硫酸铵热分解反应的活化能;最后由Coats-Redfern法推导最概然机理函数。结果表明,硫酸铵的非等温热分解分为3阶段。第1阶段转化率区间为0~0.14,活化能<i>E</i>=96.47 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,指前因子ln(<i>A</i>/min<sup>-1</sup>)=19.13,符合<i>n</i>=3收缩圆柱体相边界反应机理;第2阶段转化率区间为0.14~0.2,<i>E</i>=79.47 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,ln(<i>A</i>/min<sup>-1</sup>)=13.79,符合<i>n</i>=3/2随机成核和随后生长机理;第3阶段转化率为0.2~1,<i>E</i>=98.30 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,ln(<i>A</i>/min<sup>-1</sup>)=18.00,符合<i>n</i>=3收缩球体相边界机理。

    2019年05期 1086-1091页 [查看摘要][在线阅读][下载 378K]
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  • 微反应器中超声对Cu-ZnO催化剂制备过程的影响

    陈帅帅;陈鑫超;凌晨;蒋新

    利用超声改变微反应器中的流动混合情况,研究其对Cu-ZnO催化剂制备过程的影响。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和氢气程序升温还原(H<sub>2</sub>-TPR)研究沉淀物到催化剂的演变过程中不同超声强度对其影响。结果表明,超声强度增加,初始沉淀物中Cu-Zn分布更均匀,锌孔雀石前驱体中Zn含量增加。焙烧得到的氧化物中铜锌组分分散性更好、相互作用力更强,最终使催化活性升高。研究表明,在微反应器共沉淀过程中的条件变化导致沉淀物的结构差异,在后续结构演变过程中得以保持,并影响催化剂的结构和性能。

    2019年05期 1092-1097页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 金属多氧酸盐杂化催化剂上环己烯分子氧环氧化

    丁智俊1;2;王媛媛1;2;王丹1;2;刘赛赛1;2;JAMEELUmsa1;2;朱明乔1;2

    针对分子氧环己烯催化环氧化反应转化率和环氧化选择性低、需要大量溶剂的加入等缺点,现以金属多氧酸盐(POMs)和纳米金作为催化活性中心,采用混合甲醛还原法、水合肼&甲醛还原法、氢气&甲醛还原法等3种方式分别添加二元金属Co、Bi制备以ZSM-5分子筛作为载体的负载型金属多氧酸盐杂化催化剂,考察了二元金属种类及负载方法、POMs种类、反应条件等对催化剂在无溶剂条件下催化分子氧环己烯环氧化性能的影响。实验结果表明,以混合甲醛还原法负载二元金属Bi的催化剂性能比负载Co的催化剂更好,其中Bi较合适的表观负载量为0.5%;金属多氧酸盐选择PMo<sub>11</sub>和BMo<sub>11</sub>混合负载效果略优,总负载量<i>w</i>为6.67%,二者质量比为1:1,以此制备的催化剂1% Au-0.5% Bi/PMo<sub>11</sub>-BMo<sub>11</sub>/ZSM-5-m催化环氧化性能较佳,在反应压力0.5 MPa、反应温度80℃、环己烯2.0 g、3滴(约0.04 g)叔丁基过氧化氢(TBHP)、催化剂0.02 g的条件下反应18 h,环己烯的转化率可达39.3%,环氧环己烷的选择性可达到40.9%。

    2019年05期 1098-1106页 [查看摘要][在线阅读][下载 947K]
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  • 丝氨酸非等温热分解动力学研究

    焦帅帅;詹自力

    采用热重分析法(GTA-TGA)研究丝氨酸在空气中的热分解行为及其动力学规律。在5、10、15、20、25 K&#183;min<sup>-1</sup>的升温速率下,使用DTG-60和DSC-60加热丝氨酸得到了TG-DTA曲线,结果表明丝氨酸在熔融过程中伴随着分解反应。运用Flynn-Wall-Ozawa积分法、Kissing最大速率法和&#352;atava-&#352;est&#225;k积分法对实验所得的数据进行处理,最终得到了丝氨酸热分解反应的表观活化能<i>E</i><sub>s</sub>为147.575 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>;指前因子的对数值lg(<i>A</i><sub>s</sub>/min<sup>-1</sup>)为17.398;确定了丝氨酸热分解反应的机理为化学反应,得到了热分解机理函数的积分式为<i>G</i>(<i>α</i>)=[1-(1-<i>α</i>)<sup>1/3</sup>]<sup>1/2</sup>。此外,在热分解过程中,丝氨酸的焓变Δ<i>H</i><sup>≠</sup>为342.57 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,熵变Δ<i>S</i><sup>≠</sup>为146.28 J&#183;(mol&#183;K)<sup>-1</sup>,吉布斯自由能的变化Δ<i>G</i><sup>≠</sup>为376.60 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,这些物性数据为进一步研究丝氨酸的性质和应用提供了基础数据。

    2019年05期 1107-1112页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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  • 钯膜反应器柴油重整制氢模拟与验证

    米万良1;2;张楠2;邹子巍2

    为了研究钯膜反应器柴油重整制氢工艺的反应规律,对其进行热力学和动力学建模,并通过实验验证模型的准确性。采用顺序模块法将钯膜反应器分为连续的子反应器和子分离器,模拟钯膜反应器的反应分离耦合过程,通过灵敏度分析,研究钯膜反应器中各反应因素等对氢气收率的影响规律。结果表明,钯膜反应器较无膜反应器可突破热力学平衡的限制,减小反应体积,在低温下可获得较高的氢气产率。在一定条件下模拟结果与实验值误差为8.9%,证明该仿真模型可对实验研究起到预测和指导作用。

    2019年05期 1113-1122页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K]
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  • 4-二甲氨基吡啶和乙醇胺催化苯并噁嗪开环聚合的研究

    朱永飞;王乐萌;苏俊铭;李沛林;杨芳

    采用差示扫描量热(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和原位傅里叶变换红外光谱(in-situ FTIR)研究了4-二甲氨基吡啶(DMAP)、乙醇胺对苯酚-苯胺型苯并噁嗪(pa)开环聚合过程的影响。结果表明,DMAP、乙醇胺及其混合物可使pa开环聚合的起始、峰值温度及其活化能明显降低,其起始温度甚至可降至80℃以下;同时,这些物质的加入还改善了pa聚合放热集中的不足;但它们基本不影响pa开环聚合过程中的化学结构演变及最终固化物结构。热重分析(TGA)结果表明,DMAP、乙醇胺几乎不影响pa固化物的热稳定性。上述结果说明,DMAP、乙醇胺只催化了pa的开环聚合,而基本不影响其聚合物结构及性能,因而是一类适宜于工业化应用的苯并噁嗪开环聚合催化剂。

    2019年05期 1123-1132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K]
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生物化工

  • 体外构建壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶仿生梯度支架

    胡雪岩1;宋克东1;卢延国1;李文芳1;李丽颖1;郑双双2;刘天庆1

    针对软骨特定结构缺损后不能自我修复的特点,通过调控单层原料质量比,构建具有复杂分层结构的壳聚糖/<i>β</i>-甘油磷酸钠/明胶(chitosan/<i>β</i>-sodium glycerophosphates/gelatin,Cs/GP/Gel)仿生复合梯度支架。通过对比物理性能优选适宜比例的支架材料,并将骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)接种到梯度支架上考察其生物相容性。结果表明,Cs/GP/Gel复合梯度支架具有良好的吸水性能[(584.24&#177;3.79)%~(677.47&#177;1.70)%]、孔隙率[(86.34&#177;5.10)%~(95.20&#177;2.86)%]和降解性能[(86.09&#177;2.46)%~(92.48&#177;3.86)%]。扫描电镜(SEM)结果表明,支架材料在纵向维度呈现出明显的生理分层结构和孔径梯度渐进性,可有效模拟真实软骨的天然生理分层结构。比例为9:1:5的Cs/GP/Gel复合梯度支架适于作为骨软骨的支撑材料。对BMSCs-支架复合物Live/Dead染色后发现,细胞在梯度支架材料上存活、分布及伸展良好。该仿生梯度支架为开发新型生物医用材料提供了重要依据。

    2019年05期 1133-1140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1246K]
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  • 基于肝聚球体的中国白酒和伏特加酒的肝脏健康特性比较

    王莹1;2;孙金沅2;孟琴1

    为了研究中国白酒和伏特加酒对肝脏的作用,采用人肝癌细胞系(HepG2)和人肝星形细胞(LX-2)共培养构建肝细胞聚球体模型。将肝细胞聚球体以4种中国白酒和2种伏特加酒处理48 h后,通过噻唑蓝代谢法和乳酸脱氢酶释放法检测酒样对肝细胞活率的影响,同时测定肝细胞白蛋白和尿素的质量浓度,以及胞内氧自由基水平。结果表明,当作用于细胞的乙醇浓度保持一致时(均为700 mmol&#183;L<sup>-1</sup>),中国白酒和伏特加酒均导致了肝细胞活率的下降,且其下降程度没有明显差别;但是,其中2种中国白酒(CL1和CL4)抑制了乙醇引起的氧自由基升高,所测荧光强度分别比乙醇组低15.6%和28.1%;且中国白酒导致的肝功能损伤较乙醇处理组小,CL1和CL3组肝白蛋白质量浓度分别比乙醇组高26.4%和24.7%,CL2组尿素质量浓度高于乙醇组,为15.6 mg&#183;L<sup>-1</sup>。上述作用可能与其含有的酚类、萜烯类、吡嗪类及活性肽等丰富的活性成分有关。而伏特加酒对肝细胞的毒性与乙醇相同,即不具有减小乙醇肝损伤的功能。结果表明,与伏特加酒相比,中国白酒对人体肝脏的损伤较小。

    2019年05期 1141-1147页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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  • N-糖基化对黑曲霉AnLPMO15g与纤维素酶协同作用的影响

    马立娟1;2;佟文哲1;杜丽平1;2;崔馨予1;马清1;肖冬光1;2

    裂解性多糖单加氧酶(LPMOs)辅助活性9家族蛋白(AA9)可有效促进纤维素酶降解纤维素。为研究<i>N</i>-糖基化对来源于黑曲霉的AA9蛋白<i>An</i>LPMO15g与纤维素酶协同性的影响,采用定点突变的方法,将<i>An</i>LPMO15g中3个<i>N</i>-糖基化修饰位点(151、334、385)上的天冬酰胺用中性谷氨酰胺取代。结果表明,作用于微晶纤维素时,突变体<i>N</i>-151产生的还原糖量比<i>An</i>LPMO15g提高了10.34%,突变体<i>N</i>-385产生的还原糖量降低了12.73%,突变体<i>N</i>-334变化不显著;作用于稻草粉时,3个突变体产生的还原糖量均高于<i>An</i>LPMO15g,提高幅度为7%~19%。当与纤维素酶共同作用于微晶纤维素时,只有突变体<i>N</i>-334产生的还原糖量较<i>An</i>LPMO15g显著提高了38.89%;共同作用于稻草粉时,突变体<i>N</i>-334和<i>N</i>-385产生的还原糖量略高于<i>An</i>LPMO15g。由此可见,<i>N</i>-糖基化修饰对<i>An</i>LPMO15g及其与纤维素酶协同降解作用均有不同程度的影响,其中<i>N</i>-151和<i>N</i>-385位点的糖基化修饰对提高<i>An</i>LPMO15g与纤维素酶协同降解活性尤为重要。

    2019年05期 1148-1155页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
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  • 阿维拉霉素发酵工艺优化及动力学模型建立

    王园园;王康;金令凯;朱鸿强;施雪颖;陈敏

    以绿色产色链霉菌为发酵菌株,采用单因素法在30 L发酵罐进行阿维拉霉素分批发酵的参数优化,并对优化后的发酵过程进行动力学研究。结果表明,在发酵转速为320 r&#183;min<sup>-1</sup>、通气量为2.0 vvm、发酵液初始pH为7.5的条件下,发酵开始后每间隔24 h流加0.1%的L-缬氨酸,罐内阿维拉霉素产量在发酵228 h可达到最高值1 571.04 mg &#183;L<sup>-1</sup>。在此基础上,采用Logistic方程和Luedeking-Piret方程及基质消耗物料平衡方程分别研究菌体生物量、阿维拉霉素产量变化及底物总糖消耗与发酵时间的关系,建立阿维拉霉素发酵动力学模型,模型计算值与实验数据拟合度分别为0.989 6、0.990 9和0.981 9。该结果表明本研究所建立的菌体生长、产物合成和底物消耗模型能较好地反映阿维拉霉素分批发酵的动力学过程,可为其发酵过程的进一步优化及在线监测等提供理论依据。

    2019年05期 1156-1163页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K]
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化学工艺

  • WO3/Al-MCM-41的制备及其催化环氧甲酯氧化裂解性能研究

    彭礼波;卢美贞;付雪力;曹明贺;解庆龙;聂勇;刘学军;计建炳

    为了获得一种对环氧甲酯氧化裂解制备生物基醛类产物的高活性催化剂,实验制备和表征了WO<sub>3</sub>/MCM-41和WO<sub>3</sub>/Al-MCM-41催化剂,以环氧油酸甲酯为原料制备醛类产物,考察了反应温度、催化剂用量、双氧水用量和反应时间等反应条件对原料转化率和产物收率的影响。结果表明,MCM-41和Al-MCM-41均具有良好的介孔结构,其中MCM-41仅含L酸位点,Al-MCM-41含有更多的B酸和L酸位点;适宜反应条件为:反应温度80℃,环氧油酸甲酯/WO<sub>3</sub>/双氧水的摩尔比1/0.0024/2,反应时间1.5 h,在此条件下,环氧油酸甲酯转化率和醛类产物收率分别高于95%和60%。

    2019年05期 1164-1171页 [查看摘要][在线阅读][下载 543K]
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  • Mo、N掺杂P25/淀粉膜可见光催化降解乙烯研究

    吕宁;张建广;黄丽晨;宋贤良

    采用混合-煅烧法对纳米P25进行Mo、N掺杂改性,得到Mo-P25、N-P25光催化材料并通过表面吸附法将其负载在淀粉膜上,制备出Mo(N)-P25/淀粉光催化膜。运用X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度法(UV-Vis)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对光催化材料进行表征。结果表明,采用混合-煅烧法可将Mo、N成功掺杂到P25中,经Mo、N修饰的P25材料在可见光区有明显吸收;吸附次数影响纳米材料在淀粉膜表面的分布及光催化性能,其中吸附2次的淀粉膜表面纳米颗粒分布较均匀,并形成细微孔隙,增大了乙烯气体与光催化材料的接触机会和接触面积,同时光催化活性评价也表明吸附2次的淀粉光催化膜对乙烯的降解效果最好。

    2019年05期 1172-1179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K]
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  • 纳米氧化锌为固体稳定剂的Pickering反相细乳液聚合

    刘芳;林永周;张震乾;丁建宁;方必军;李坚

    采用溶胶-凝胶法合成和化学改性纳米氧化锌(ZnO),并以此为固体乳化剂稳定丙烯酰胺(AM)Pickering反相细乳液。研究了改性纳米ZnO接触角影响因素,固体乳化剂用量对Pickering单体液滴和AM聚合合成的乳胶粒子粒径的影响;并观测了单体液滴和乳胶粒子的形貌。结果表明:甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)用量为0.20 g&#183;g<sup>-1</sup>(MPS/ZnO)时,改性ZnO接触角达到最大值102.8&#176;,粒径为3.7 nm;以ZnO为乳化剂稳定的聚丙烯酰胺(PAM)乳胶粒子形貌完整,且ZnO颗粒聚集在PAM粒子表面;聚合速率符合细乳液聚合特征。至此,通过Pickering反相细乳液聚合法成功制备了以ZnO为固体乳化剂的稳定的PAM乳胶粒子。

    2019年05期 1180-1185页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]
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化工系统工程

  • 基于递归神经网络的化工反应过程建模

    华丰1;2;田亮3;邱彤1;2

    化工过程系统往往具有很强的非线性。针对含有大量序列数据的化工过程建模,当序列数据作为深层神经网络输入时,往往权重系数过多、训练难度增大。而递归神经网络通过在不同时间步间共享参数,更适用于对序列数据的处理。作者研究了递归神经网络在化工动力学建模中的应用,探讨了化学反应中物质浓度的时序变化,反应动力学参数回归,工业油田轻烃裂解过程模拟以及操作条件优化等3种应用场景。从预测精度和计算速度方面,验证了递归神经网络方法在化工过程建模中的优越性。

    2019年05期 1186-1194页 [查看摘要][在线阅读][下载 435K]
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  • 基于多智能体的TE过程扩展仿真系统设计与实现

    彭泽栋;冯毅萍;杨胜蓝;荣冈

    针对智能制造对生产过程仿真工具提出的新需求,提出了一种基于多智能体的TE过程扩展仿真方法。首先对传统TE过程仿真模型进行扩展设计,得到扩展TE生产过程的过程控制系统(PCS)层仿真模型。进一步,建立扩展TE生产过程的多层次闭环管控工作流模型,采用多智能体仿真技术开发了扩展TE过程仿真系统原型。智能制造典型生产场景仿真案例表明,该原型系统不仅保留了原TE仿真系统对PCS层故障的细致刻画和模拟,而且给出了包含生产计划指标完成率、生产成本等一系列管控指标的仿真结果。此外,通过配置管控智能体的性能参数,可以模拟分析化工过程管控体系数字化为企业升级带来的效益。

    2019年05期 1195-1205页 [查看摘要][在线阅读][下载 548K]
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材料科学与工程

  • 功能化碳纳米管/炭黑复合橡胶性能研究

    宋君萍;李锡腾;田开艳;王一雯;王泽鹏

    表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行非共价键改性包覆,研究功能化碳纳米管与炭黑复合材料性能。结果表明,十二烷基苯磺酸钠与碳纳米管的石墨表面形成π-π堆叠,可有效阻止碳纳米管间的团聚。功能化碳纳米管/炭黑复合材料硫化时间缩短,加工性能得到改善,断裂伸长率提高66.1%,导热率提高8.4%。Payne效应和TEM表明,十二烷基苯磺酸钠包覆碳纳米管可有效改善碳纳米管在橡胶基体中分散,也改善了炭黑在复合材料中的分散。混合填料在橡胶基体均匀分散,加强了填料与基体的界面作用,建立良好的三维空间网络结构,使复合材料性能得到改善。

    2019年05期 1206-1212页 [查看摘要][在线阅读][下载 921K]
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  • 9,9-二(丙酸十二氟庚酯)芴共聚物的合成及性能

    贾正;吴迪;李坚;任强;汪称意

    通过迈克尔加成反应合成单体2,7-二溴-9,9-二(丙酸十二氟庚酯)芴(FDFHP),采用Suzuki偶合反应制备不同FDFHP结构单元含量的含氟聚芴(PF8FDFHP)。通过红外光谱、核磁共振氢谱等方法对其结构和性能进行研究。结果表明:含氟侧链的引入能有效提高聚芴的疏水性,对聚合物的HOMO、LUMO能级没有太大的影响,但使得聚芴在440 nm处的荧光发射峰逐渐消失,在500~600 nm出现一个新的荧光发射峰。分析认为这是由于含氟侧链的引入使得聚芴的侧链产生结晶,主链之间堆砌更加致密而产生激基缔合物所致。通过不同浓度含氟聚芴溶液的荧光光谱与聚芴的DSC测试对此作了进一步分析。

    2019年05期 1213-1222页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
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  • 稀土电解槽石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型

    刘庆生;段旭;李江霖;曾少军

    利用Weibull分布函数表征石墨内衬微元强度分布,对石墨内衬氧化腐蚀劣化的力学性质进行研究,建立石墨内衬单轴压缩下力学损伤本构关系。考虑石墨内衬氧化腐蚀作用下孔隙率变化,引入石墨内衬化学损伤变量,得到氧化腐蚀损伤本构关系。根据推广的lemaitre应变等效原理,综合考虑氧化腐蚀-应力损伤耦合作用影响,建立石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型。利用CT显微技术获取受到氧化腐蚀的试样孔隙结构演化图像,通过石墨内衬在不同氧化腐蚀时间下的单轴压缩实验得到应力-应变曲线,检验氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型的合理性。结果表明:模型预测曲线和实验结果基本吻合,能较客观地反映石墨内衬氧化腐蚀下损伤演化特性。

    2019年05期 1223-1231页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]
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环境化工

  • 臭氧非均相氧化处理含酚废水效能的研究

    李树庭;许振良;黄婕;潘鹤林;徐逸超;胡佳伟

    为高效处理低浓度含酚废水,提出非均相催化臭氧化工艺。采用浸渍法,分别制备了Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和多组分两种非均相催化剂,并对催化剂进行相组成分析和对比筛选,考察了工艺条件及钠盐含量对化学需氧量(COD)和总有机碳含量(TOC)去除率的影响。结果表明,两种催化剂均具有一定催化作用,且多组分催化剂催化效果更佳。降解较佳条件:COD为500 mg&#183;L<sup>-1</sup>,进料温度为30℃,进料pH为11.00,催化剂用量2 g&#183;L<sup>-1</sup>,反应时间90 min,臭氧浓度60 mg&#183;L<sup>-1</sup>,气体流量1 L&#183;min<sup>-1</sup>,COD和TOC去除率分别达到96.56%和89.63%。分别加入NaCl和Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>两种盐对降解体系均有一定抑制作用,NaCl尤为明显,混合盐对体系的影响主要受NaCl含量控制,并由于溶液效应影响小于NaCl单盐。

    2019年05期 1232-1239页 [查看摘要][在线阅读][下载 452K]
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  • 复合烯胺溶液吸收CO2降解实验研究

    陆诗建1;2;王家凤1;李世霞1;赵东亚1;朱全民1

    目前关于烯胺复合溶液降解的研究较少,而烯胺与<i>N</i>-甲基二乙醇胺(MDEA)复合溶液具有吸收容量大、吸收速率快的特点,已在胜利油田碳捕集测试平台进行了中试研究,具有较好的推广前景。研究讨论了20:5三乙烯四胺(TETA)/MDEA和20:4四乙烯五胺(TEPA)/MDEA热降解与氧化降解的降解率变化,分析了两者降解过程中CO<sub>2</sub>负载、温度、铁离子的影响,研究表明增加CO<sub>2</sub>负载、温度和Fe<sup>3+</sup>会增大20:5 TETA/MDEA、20:4 TEPA/MDEA热降解和氧化降解程度,铁离子(Fe<sup>3+</sup>)在降解过程中起到了催化作用。

    2019年05期 1240-1246页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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  • 新型聚合物网络水凝胶制备及其吸附性能研究

    朱寅帆1;王珏1;郭明1;卢闻君1;孙立苹2

    为同步吸附复合污水中的重金属离子及含酚化合物,利用半胱氨酸接枝改性<i>β</i>-环糊精(<i>β</i>-CD)得到巯基接枝<i>β</i>-环糊精(<i>β</i>-CD-Cys),氧化偶合反应巯基得到二硫键交联型新型聚合物网络水凝胶。通过红外光谱(IR)、核磁共振谱(<sup>1</sup>H NMR)结合扫描电镜(SEM)表征其中间及最终产物,考察新型水凝胶热稳定性能和溶胀性能,并测试其分子-离子同步识别性能。结果表明,设计的反应路线合理,成功制得新型聚合物网络水凝胶,该新型水凝胶具有良好的热稳定性、溶胀性。同步去除重金属离子和含酚污染物的性能较优,对Cu<sup>2+</sup>、Pb<sup>2+</sup>、Cr<sup>3+</sup>、Zn<sup>2+</sup>和苯酚的最大吸附量分别为172.16、465.56、65.98、187.55、46.55 mg&#183;g<sup>-1</sup>。新型聚合物网络水凝胶对重金属离子及苯酚的吸附符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温线。

    2019年05期 1247-1255页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
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研究简报

  • 功能填料的制备及其对硅树脂涂层性能的影响

    李玉峰1;李怀阳2;王万兵2;张若男2;史凌志2;高晓辉2

    为了提高涂层的防腐蚀性能,首先以植酸为掺杂剂,采用化学氧化法制备磷化聚苯胺(P-PANI);再采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)并对其进行还原得到还原氧化石墨烯(RGO),然后将P-PANI、RGO作为功能填料加入到硅树脂(SiR)中,刷涂在镁锂(Mg-Li)合金表面制备了P-PANI/RGO/SiR复合涂层。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征了功能填料的结构和形貌;研究了功能填料对涂层基本性能、疏水性能和防腐蚀性能的影响。结果显示:同时加入P-PANI和RGO的SiR涂层表现出较好的性能,干湿附着力均为0级,接触角为97.24&#176;,腐蚀电流密度仅为4.03&#215;10<sup>-7</sup> A&#183;cm<sup>-2</sup>,腐蚀防护效率高达97.64%。

    2019年05期 1256-1262页 [查看摘要][在线阅读][下载 614K]
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  • Cu@rGO纳米复合材料的制备及催化性能

    秦笑梅;陈亚培;贾巧娟

    采用一步还原法制备Cu@rGO纳米复合材料,通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对Cu@rGO纳米复合材料的结构和形貌等进行了表征,并采用紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis),以有机染料罗丹明B(RhB)为模拟污染物考察了其在NaBH<sub>4</sub>作用下的催化降解性能。结果表明,原料配比rGO:Cu=1:3时,制备的Cu@rGO复合材料中纳米铜呈类球型颗粒,具有极小的纳米尺寸(2.10 nm)且粒径分布窄,染料降解实验表明rGO:Cu=1:3的Cu@rGO纳米复合材料对RhB催化降解效果显著,且经过6次循环使用后,其催化活性没有明显变化。

    2019年05期 1263-1270页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
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  • 基于特征工程和KELM的化工过程故障检测与识别

    任玉佳;王骥;田文德

    针对化工过程工艺复杂、数据非高斯性和耦合性强的问题,提出了一种基于特征工程与核极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)相结合的化工过程故障检测与识别方法。首先用独立分量分析(independent component analysis,ICA)将原始数据分离在相互独立的方向上,通过计算样本的统计量判断是否有故障产生。然后,对两个样本用互信息(mutual information,MI)进行相关性对比,通过贡献度与相关性进行变量选取,以提高分类的准确度。最后,将获取的特征输入到KELM中进行故障分类。为了提高网络的诊断精度,采用遗传算法对参数进行优化。应用于田纳西-伊斯曼(Tennessee Eastman,TE)过程与某工业脱丙烷过程的结果表明,该方法可有效地检测出故障并且准确识别故障种类。

    2019年05期 1271-1284页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
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