高校化学工程学报

Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities

微信公众号

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)          

访问量:563267

综述

  • 基于动态共价键制备可重复加工交联聚合物

    吴坤红;顾雪萍;冯连芳;张才亮

    通过动态共价键构建聚合物交联网络,一方面高度交联的化学结构使其具有优异机械物理性能,另一方面通过链段重排可赋予其良好的自修复和重复加工性能,突破热塑性聚合物和热固性聚合物的界限,具有十分诱人的工业应用前景。从酯交换反应、二硫键交换反应、硅醇交换反应、烯烃复分解、亚胺交换反应、酰腙键交换反应等动态共价化学作用机理出发,详细介绍了基于这些动态共价键制备可重复加工交联聚合物方法和特性的研究进展,并对发展前景和面对的挑战进行了展望。

    2020年01期 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:85 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:330 ]

化工热力学与基础数据

  • 苄胺-乙腈-水体系导热系数的测量与计算

    王静1;2;崔兴1;2;戴立言1;2;何潮洪1;2

    导热系数是流体的基础物理性质之一,苄胺-乙腈-水体系的导热系数对其相关反应的工业化开发具有重要意义。研究利用瞬态热线装置分别测定了苄胺-乙腈、苄胺-水、乙腈-水和苄胺-乙腈-水体系在288.15~318.15 K、常压条件下3种组分质量分数在0.1~0.9的导热系数。实验数据不确定度为&#177;2.5%,覆盖因子<i>k</i>=2。运用二阶Scheff&#233;多项式将二元体系导热系数拟合成关于温度和组成的方程,并与4种导热系数预测方程的预测结果进行了对比,多项式关联结果明显优于其他预测方程。因此用Scheff&#233;多项式对苄胺-乙腈-水混合体系导热系数进行了预测,最大相对偏差和平均相对偏差分别为2.54%和0.68%。

    2020年01期 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 323K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:60 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:139 ]
  • 25℃下Mg2+,NH4+//Cl-,SO42--H2O四元体系等温蒸发介稳相平衡研究

    秦亚欠;赵斌;赵晓玲;刘秀伍;郭宏飞;曹吉林

    为了利用柴达木地区自然蒸发条件,提出介稳状态下氯化镁与硫酸铵为原料生产硫酸镁铵复肥的设想,采用等温蒸发法测定了25℃时Mg<sup>2+</sup>,NH<sub>4</sub><sup>+</sup>//Cl<sup>-</sup>,SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>-H<sub>2</sub>O体系及其三元子体系的介稳相平衡数据,并绘制了介稳相图。结果表明:(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>-MgSO<sub>4</sub>-H<sub>2</sub>O体系有2个共饱点,5个结晶区;MgCl<sub>2</sub>-MgSO<sub>4</sub>-H<sub>2</sub>O体系有3个共饱点,7个结晶区;Mg<sup>2+</sup>,NH<sub>4</sub><sup>+</sup>//Cl<sup>-</sup>,SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>-H<sub>2</sub>O四元体系存在6个共饱点和8个结晶区,分别为:MgSO<sub>4</sub>&#183;(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>&#183;6H<sub>2</sub>O结晶区,(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>结晶区,NH<sub>4</sub>Cl结晶区,MgCl<sub>2</sub>&#183;NH<sub>4</sub>Cl&#183;6H<sub>2</sub>O结晶区,MgSO<sub>4</sub>&#183;7H<sub>2</sub>O结晶区,MgSO<sub>4</sub>&#183;6H<sub>2</sub>O结晶区,MgSO<sub>4</sub>&#183;5H<sub>2</sub>O和MgCl<sub>2</sub>&#183;6H<sub>2</sub>O结晶区。Pitzer模型对实验数据进行了回归计算,计算值与实验值相吻合。确定了通过蒸发结晶生产硫酸镁铵复肥的工艺路线。

    2020年01期 17-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:60 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:142 ]
  • PODE1或PODE2+水+萃取剂三元体系的液液相平衡

    孔慧;李攀;宋卓栋;张作毅;王云芳

    为了探究萃取剂(糠醛、异佛尔酮、正辛醇)在常压、308.15 K下对聚甲氧基二甲醚(PODE)水溶液的萃取效果,测量了三元体系水+PODE<sub>1</sub>+萃取剂(糠醛、异佛尔酮、正辛醇)和水+PODE<sub>2</sub>+萃取剂(糠醛、异佛尔酮、正辛醇)的液液相平衡数据。对PODE的分配系数以及PODE和水的分离因子进行了估算,PODE和水的分离因子均高于1;选用Othmer-Tobias和Hand经验方程检验实验数据的准确性和可靠性,其线性相关的平方均大于0.9700;采用UNIQUAC热力学模型对测量数据进行关联,其相对均方根偏差(RMSD)的值均低于0.0053。结果表明,糠醛、异佛尔酮、正辛醇作为萃取剂具有较好的萃取能力和较高的选择性,实验数据和模拟结果具有较高的一致性,UNIQUAC模型能够很好地关联三元体系的实验数据。

    2020年01期 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:44 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:101 ]

传递现象与单元操作

  • 温度压力对黏性流体中孔口气泡生成的影响

    田震1;2;成有为1;2;王丽军1;2;李希1;2

    温度压力对孔口气泡生成过程具有重要影响。以氮气-硅油气液体系为对象,在自行设计加工的高温高压可视化鼓泡塔中,采用高速摄像法,观察了单孔气体进料时孔口气泡的形成过程,测定了气泡直径与纵横比,考察了孔口气速(0~1 000 cm&#183;s<sup>-1</sup>)、温度(283~473K)、压力(0~3 MPa)以及孔径(1.12和2.5 mm)对气泡生长过程的影响。实验表明,黏性液体中呈现出大小气泡成对产生的双气泡生成模式;气泡直径随温度和压力升高而减小;低温时压力对气泡直径影响较小,高温时影响显著。通过与以往气泡直径关联式进行对比,修正了GADDIS提出的气泡直径模型,得出新的适用于高温高压条件下气泡直径的估算式。

    2020年01期 34-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:44 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:115 ]
  • 微通道内铜纳米线深度除湿实验研究

    杨云峰;马学虎;兰忠;郝婷婷

    深度除湿或微量湿度调控在材料制备加工、化工及微电子等行业都有十分重要的技术需求。利用微通道快速扩散的特点,耦合铜纳米线对低湿空气进一步除湿。对铜纳米线深度除湿过程进行了红外光谱研究,证实了铜纳米线物理吸附深度除湿的微观机理,在此基础上考察了入口湿度、操作温度、流动雷诺数及停留时间对除湿效果的影响,结果表明操作温度及流动雷诺数的降低和停留时间的增加将显著提升铜纳米线的深度除湿能力。利用冷凝相变的方式初步降低气体湿度,构建了"冷凝相变-铜纳米线吸附"的深度除湿系统,通过工艺参数的控制,实现了将相对湿度降至0.1%以下的深度除湿。

    2020年01期 44-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 814K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:47 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:83 ]
  • 热源温度对ORC低温余热发电系统性能的影响

    韩江涛1;魏新利1;2;马新灵1;2;孟祥睿1;2;武潭1;石文琪1

    采用自行设计的向心透平膨胀机,基于有机朗肯循环(ORC)低温余热发电实验平台,研究了热源温度对向心透平及系统性能的影响。结果表明:在热源流量分别为3.507和2.056 m<sup>3</sup>&#183;h<sup>-1</sup>时,透平膨胀机的压降、转速、膨胀功随热源温度的升高均增加,且当热源温度达到110℃后,其增加显著变缓;透平膨胀机等熵效率随热源温度的升高先升高后降低,在110℃时达到最大值,分别为0.862和0.821;系统热效率和&#15794;效率随热源温度的升高先升高后降低,在110℃时均达到最大值,系统最大热效率分别为3.15%和3.05%,最大&#15794;效率分别为11.9%和11.5%;系统中各主要设备&#15794;损占比从大到小依次是蒸发器、冷凝器、向心透平和工质泵,且&#15794;损占比受热源温度的影响较小。

    2020年01期 53-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:49 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:93 ]
  • 降黏剂辅助热水驱提高海上稠油油藏采收率实验研究

    陈鑫1;2;李宜强1;2;刘哲宇1;2;张健3;何春百3;陶智平1;2

    化学体系可以弥补热水在低温下驱替效率差的问题,与热水起到协同作用大幅度提高稠油油藏的采收率。评价了两亲降黏剂DN的微观形态、界面性能等,研究了浓度、温度和水油比对体系降黏性能的影响;最后利用长岩芯驱替实验明确了热水与DN协同提高采收率的效果。结果表明,DN降黏剂兼具扩大波及体积和提高洗油效率的作用,可以有效分散、拆解稠油中的胶质沥青质;当其浓度为1 500 mg&#183;L<sup>-1</sup>、体系水油比为6:4时可以获得最佳的降黏效果;温度升高,热水化学驱最终采收率增大,但是提高采收率幅度降低,降黏剂对提高采收率的贡献比降低。115℃时热水化学体系的总采收率最高,55℃时提高采收率幅度最大。

    2020年01期 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:48 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:77 ]
  • 同向环流萃取装置的存留分数和液泛研究

    王小颖;王成习;杨秋月

    在直径0.1 m,孔径3 mm的一种同向环流萃取装置中,针对煤油-水和30%磷酸三丁酯(TBP)/煤油-水两种体系,采用体积置换法和观察法分别对分散相存留分数和液泛速度进行了研究。实验结果表明了分散相存留分数随两相表观速度的增大而增大,且分散相速度的影响大于连续相速度。得出了在这两种体系下,连续相的流量范围分别为0~29和0~34 L&#183;h<sup>-1</sup>,分散相的流量范围分别为10~166和16~125 L&#183;h<sup>-1</sup>。同时,采用无因次数群法拟合出存留分数和液泛速度的经验关联式。两个经验关联式都能在实验范围内很好地对存留分数和液泛速度进行预测,为工业过程放大和工程设计提供了重要的计算依据。

    2020年01期 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:43 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:90 ]
  • 螺旋扁管折流杆换热器传热强化数值模拟研究

    王斯民1;孙利娟1;宋晨1;肖娟1;简冠平1;张早校1;文键2

    为强化折流杆换热器(RBHEs)的壳程传热,提出了用螺旋扁管代替传统圆管作为换热管应用于RBHEs,比较了螺旋扁管RBHES和传统圆管RBHEs的流动、传热和综合性能。结果表明:螺旋扁管RBHEs的管间速度更大,分布更加均匀;贴近换热管的壁面处,湍动能更大,流体温度更高。当入口速度低时,螺旋扁管RBHEs的传热系数大于圆管RBHEs,当入口速度高时,螺旋扁管RBHEs的传热系数小于圆管RBHEs。螺旋扁管RBHEs的压降比圆管RBHEs小33.60%。螺旋扁管RBHEs的综合性能评价指标(PEC)比圆管RBHEs的提高了65%~152%,且低速入口条件下,提高作用更明显。

    2020年01期 76-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1210K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:51 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:76 ]
  • 存在温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性

    阎凯1;2;宁智1;赵晋1;吕明1;孙春华1;3

    建立了同时存在速度扰动、压力扰动以及温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性色散方程。在此基础上,进行了存在温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性研究;通过气液温差分析了温度扰动强度对射流稳定性的作用,以贝克来数<i>Pe</i>为特征参数,分析研究了射流液体热量传递特性与温度扰动对射流稳定性作用的影响。研究结果表明,温度扰动的存在使得圆环旋转黏性液体射流最大扰动增长率、最不稳定频率和不稳定截断频率增大,并使射流扰动增长率随扰动频率的变化规律发生变化;温度扰动有利于提高一定扰动频率下射流的轴对称扰动稳定性,使射流扰动占优模式发生变化。圆环旋转黏性液体射流最大扰动增长率、最不稳定频率和不稳定截断频率随气液温差和贝克来数<i>Pe</i>增加而增大;气液温差不会改变射流扰动占优模式;轴对称扰动射流的最大扰动增长率大于非轴对称扰动射流,其差值随气液温差和贝克来数<i>Pe</i>增加而增大。

    2020年01期 86-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 365K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:36 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:58 ]
  • 微细通道内R1234ze(E)和R134a冷凝特性的数值模拟

    顾昕1;文键1;张星1;王斯民2;厉彦忠1

    为了解新型环保工质R1234ze(E)微小通道内的冷凝换热及阻力特性,提出采用VOF(volume of fluid)模型对R1234ze(E)和R134a(<i>T</i><sub>sat</sub>=40℃)在水平微细圆管(<i>D</i><sub>h</sub>=1 mm)内的冷凝过程进行数值模拟研究,探讨质量流量、干度以及物性对管内冷凝换热和阻力性能的影响。结果表明,R1234ze(E)和R134a的换热系数和压降都随质量流速和干度的增大而增大。相同情况下,R1234ze(E)换热系数小于R134a,但压降大于R134a。R1234ze(E)的液膜厚度平均要比R134a薄15.7%。当气液两相都为湍流,有效热导率对不同工质在水平圆管内的冷凝换热性能有重要影响。R1234ze(E)在管内的液膜分布特性整体上和R134a相似。现有的关联式对R1234ze(E)的压降都存在一定的低估,平均绝对误差都在30%左右。

    2020年01期 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:36 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:69 ]

反应工程

  • 2-甲基烯丙基氯水解动力学研究

    陈志荣;王斌;袁慎峰;尹红

    2-甲基烯丙基氯与碱作用水解生成2-甲基烯丙基醇,同时产生副产物二-(2-甲基烯丙基)-醚。为了获得该水解反应动力学数据,以2-甲基烯丙基氯和氢氧化钠水溶液为原料,在反应温度343.15~363.15 K、排除传质影响的条件下进行实验。结果表明,2-甲基烯丙基氯水解反应在水相中进行,它和氢氧化钠反应的表观活化能为98.25 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,指前因子为3.101&#215;10<sup>11</sup>L&#183;mol<sup>-1</sup>&#183;min<sup>-1</sup>;形成二-(2-甲基烯丙基)-醚的副反应表观活化能为83.89 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,指前因子为5.024&#215;10<sup>10</sup> L&#183;mol<sup>-1</sup>&#183;min<sup>-1</sup>。

    2020年01期 104-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:34 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:95 ]
  • Salen配合物常温高效催化伯胺氧化偶联合成亚胺反应研究

    张弈宇;方杨杨;王晓钟;陈英奇;戴立言

    针对伯胺氧化偶联合成亚胺的反应,制备了多种Salen配合物进行催化尝试。实验首先以叔丁基过氧化氢(TBHP)氧化苄胺为探针反应,考察了配合物种类、溶剂、催化剂用量、氧化剂用量等因素对产率的影响。在优化得到较适宜的工艺条件下(10 mg Mn(Salophen)作为催化剂,乙腈为溶剂,0.8当量TBHP为氧化剂),将催化剂用于其他8种不同的胺类底物,探究催化剂对该反应的普适性。结果表明以苄胺为底物时,优化后可得到96.7%的收率。底物拓展中催化剂对底物的电子效应具有很强的耐受性,相对而言,底物的位阻效应对反应的影响更大。催化剂对二级胺的氧化脱氢也有较好的催化效果。最后根据实验结果,提出了可能的反应机理。相较于其他催化剂,该催化剂具有制备简单,反应条件温和等优势。

    2020年01期 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:32 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:57 ]
  • ZnCl2催化尿素与苯酚合成氨基甲酸苯酯反应研究

    仝甜;汪欣萍;王桂荣;赵新强;王延吉

    采用催化剂筛选、正交实验、单因素实验、红外表征等实验手段,对尿素与苯酚合成氨基甲酸苯酯(PC)的反应性能及反应机理进行了研究。结果表明,在以ZnCl<sub>2</sub>为催化剂,<i>n</i>(尿素):<i>n</i>(苯酚)=1:36、催化剂用量为物料总质量的1%、反应温度150℃、反应时间9 h的较好反应条件下,PC收率可达64.25%。ZnCl<sub>2</sub>催化尿素与苯酚合成PC的反应机理为:尿素与ZnCl<sub>2</sub>首先形成新的配位配合物,即ZnCl<sub>2</sub>中Zn<sup>2+</sup>与尿素羰基上的氧进行配位,使碳原子上的正电荷增多,进而碳原子被活化;然后苯酚中显负电的苯氧基作为亲核试剂进攻配合物中羰基碳原子,从而完成亲核取代反应生成目的产物PC。

    2020年01期 117-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:48 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:56 ]
  • 催化氧化1,2-二氯乙烷动力学及绝热式固定床模拟

    崔少波1;崔咪芬1;陈献1;汤吉海1;费兆阳1;2;乔旭1;2

    采用实验室研发的金属氧化物修饰的分子筛催化剂用于催化氧化含1,2-二氯乙烷(DCE)的反应体系,进行动力学研究和工业规模绝热单段和多段固定床反应器模拟。采用3段控温的固定床反应器,在320~420℃宽温度范围内,0~1 244.44 g&#183;h&#183;mol<sup>-1</sup>进料质量空时的条件下采集DCE催化氧化反应动力学数据。通过对DCE催化氧化的反应步骤分析并结合反应产物组成,提出了将DCE及两种生成量相对较多的氯乙烯(VC)及四氯乙烯(PCE)作为关键组分、忽略了产物中微量的其它含氯烯烃的复杂反应网络,建立反应动力学模型。通过Matlab非线性最小二乘法对实验数据进行了拟合,得到了各反应的动力学参数。同时,采用拟均相一维模型模拟了间接换热和原料冷激式换热方式下,不同气体进料量和不同DCE进料浓度的转化率分布和轴向温度分布。结果表明:拟合结果与动力学实验数据吻合良好,建立的动力学模型对DCE催化氧化的反应高度适定。研究结果对DCE尾气催化氧化工业规模反应器设计具有指导意义,对于处理不同浓度的废气所需的换热方式选择具有参考价值。

    2020年01期 125-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 701K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:37 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:55 ]
  • 飞机指定区用防火密封硅胶燃烧特性及热解动力学研究

    张旭1;卜庆伟2;王志1

    通过对DAPCO 2200飞机指定火区密封胶的A、B部分共混,在高于13℃的环境温度通过缩合反应,交联硫化制备,形成一种耐高温无底漆硅胶弹性体,并采用锥形量热仪、烟密度箱、热重-差热分析仪设备研究DAPCO 2200指定火区密封胶在不同火灾环境下的燃烧特性。锥形量热测试分析表明:不同的热辐射强度对DAPCO 2200指定火区密封胶的影响较大,热辐射强度越大,点燃时间越短,燃烧后质量损失越大,热释放提前,且峰值随之越大,最大峰值可达160.4 kW&#183;m<sup>-2</sup>;产生的总产烟量最多达38.1 MJ&#183;m<sup>-2</sup>;烟密度仪试验结果分析表明:相同辐射强度下,火区密封胶在无焰燃烧环境下比有焰燃烧产生的烟气较多,达443.5,相反质量损失无焰燃烧比有焰燃损失小,仅占总质量的12.1%;热重-差热分析测试表明:升温速率对DAPCO 2200指定火区密封胶的热解有显著的影响,其分解共有两个明显的阶段,随着升温速率的加快,最大分解温度逐渐向高温方向移动;利用Coats-Redfern法对DAPCO 2200指定火区密封胶进行热解分析,得出转化率为20%时活化能最小为78.9 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,转化率为50%时活化能最大达164.6 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>。

    2020年01期 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:42 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:49 ]

生物化工

  • 晶胶固载副干酪乳杆菌及合成苯乳酸的实验研究

    许娜1;关今韬2;张颂红1;贠军贤1;关怡新2;姚善泾2

    针对生物法合成苯乳酸存在成本高、高产菌株缺乏、工业化困难,稳定性低等问题,利用阴离子交换晶胶对副干酪乳杆菌的吸附作用,在发酵过程中形成复合生物催化剂,用于苯乳酸发酵和转化合成。对复合催化剂微观结构、形成过程特性、发酵和转化性能进行了测定。结果表明:发酵时投入晶胶可形成固载细胞的超大孔复合生物催化剂,不仅促进菌体生长,使生物量达7.10 mg&#183;mL<sup>-1</sup>,是同条件下无晶胶时的2.5倍,而且通过减轻底物抑制,将苯乳酸产量由0.71 mg&#183;mL<sup>-1</sup>提高到0.95 mg&#183;mL<sup>-1</sup>;以浓度0.5、1和2 mg&#183;mL<sup>-1</sup>的苯丙氨酸为底物,采用复合催化剂转化生成苯乳酸的产量是相应全细胞催化剂时的3、2.5和1.5倍。

    2020年01期 143-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:40 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:69 ]
  • 鸢尾生香菌的分离鉴定及鸢尾酮的生物合成

    南海珍;黄磊;蔡谨;徐志南

    针对传统植物提取法生产鸢尾酮过程中存在的生产周期长、产物得率低、生产成本高等问题,提出以新鲜根粉为原料利用微生物发酵生产鸢尾酮的方法。从鸢尾根茎中筛选得到一株产香细菌,通过细菌16S rDNA基因序列分析确定为简单芽孢杆菌(<i>Bacillus simplex strain</i>)。使用甘油混合培养基,添加终浓度5 g&#183;L<sup>-1</sup>的新鲜根粉为底物,在28℃,200 r&#183;min<sup>-1</sup>条件下,发酵24 h顺式<i>α</i>-鸢尾酮摇瓶产量达到315.95 mg&#183;kg<sup>-1</sup>。10 L发酵罐放大培养结果表明18 h后顺式<i>α</i>-鸢尾酮产量最高可达到1 037.65 mg&#183;kg<sup>-1</sup>,是摇瓶发酵产量的3.28倍。利用微生物发酵生产鸢尾酮,大幅度提高了鸢尾酮的生产效率,对促进鸢尾酮生物合成的工业化应用具有重要意义。

    2020年01期 149-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:31 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:54 ]

化学工艺

  • 乙酸乙酯废水催化氧化工艺及宏观反应动力学研究

    周洋1;蒲霄1;崔咪芬1;刘清1;陈献1;费兆阳2;汤吉海1;2;张竹修1;乔旭1;2

    乙酸乙酯生产过程中产生大量高浓度有机废水,研究提出将乙酸乙酯废水先汽化,然后在自制复合氧化物催化剂上,在固定床反应器中进行催化氧化净化处理的方法,研究了其反应工艺,并在消除催化剂外扩散影响的前提下,在反应温度为290~410℃,氧气浓度为<i>φ</i>=4%下,测定了乙酸乙酯废水催化氧化宏观反应动力学数据,建立了以耗氧速率为变量的宏观反应动力学模型,并拟合得到了动力学模型参数,计算得到的宏观反应活化能为50.17 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>,模型计算值和实验值吻合较好。表明该模型是显著可信的,可为乙酸乙酯废水催化氧化工业反应器的设计提供参考依据。

    2020年01期 157-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:45 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:69 ]
  • 水葫芦在丙酮溶剂中液化制取生物油

    荣成旭;李宝霞;王梦菲;甘林火;于庆杰;杨时颖

    为了提高水葫芦液化制取生物油品质,利用混合水平的正交试验方法,以丙酮为溶剂,在微型磁力高压反应釜中考察液化温度(240~280℃)、水葫芦和丙酮质量比(1:5、1:10)和液化时间(30、60、90 min)等对水葫芦直接液化制生物油的影响规律。结果表明,液化温度对水葫芦的直接液化过程有明显的影响。综合生物油产率及其品质分析可知,水葫芦最佳液化条件为液化温度270℃,水葫芦和丙酮的质量比1:5及停留时间90 min,此时生物油的产率达到最大值为22.54%,热值为34.51 kJ&#183;kg<sup>-1</sup>,酸值为23.17 mgKOH&#183;g<sup>-1</sup>。通过GC/MS对生物油组成进行分析,初步给出了部分酮类化合物(4-甲基-3-戊烯-2-酮)和含氮化合物(3-羟基吡啶)的转化机理,为水葫芦资源化利用及其他生物质液化提供理论依据。

    2020年01期 163-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:46 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:57 ]

化工系统工程

  • 基于频域稳定性分析的换热网络旁路控制

    孙琳;杨政华;罗雄麟

    在换热网络的运行过程中,其操作条件时常变化。针对过程系统安全平稳运行的基本要求,基于频域稳定性分析方法,得出影响过程系统动态性能与稳定性的关键点,提出一种换热网络旁路控制系统的设计方法。从频域的角度分析潜在旁路与被控变量之间的耦合关系,采用频域相对增益阵方法实现换热网络的旁路设计。并在此基础上,对设计的控制系统进行控制器参数设计,使换热网络控制系统满足一定的稳定裕度要求。结果表明,基于频域稳定性分析设计的换热网络旁路控制系统满足稳定裕度要求,其阶跃响应的绝对误差积分值较小,系统的动态性能更好。

    2020年01期 171-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:44 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:63 ]
  • 基于二阶差商LPP的多模态过程故障检测

    郭金玉;王东琴;李元

    为了提高局部保持投影(LPP)算法在各模态离散程度差异较大的多模态过程中故障检测性能,提出了一种新的基于二阶差商LPP(SODQ-LPP)的多模态过程故障检测方法。首先对多模态过程训练数据进行二阶差商预处理,消除模态间的方差差异,然后运用LPP算法进行降维和特征提取,计算样本的统计量,并利用核密度估计(KDE)确定控制限。对于新来的校验样本数据进行二阶差商处理后,向LPP模型上进行投影,计算新数据的统计量并与控制限比较进行故障检测。最后通过多模态数值例子和半导体过程数据的仿真实验结果验证了该算法的有效性。

    2020年01期 182-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 366K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:32 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:49 ]
  • 基于张量分解的间歇过程故障诊断方法

    张晓玲1;曹玉苹2;邓晓刚2

    针对间歇过程的三维数据特点和常出现的渐变故障,提出一种基于张量分解的故障诊断方法:累加和的张量主元分析(summed tensor principal component analysis,STPCA)。该方法先结合累积和控制图(CUSUM)对三维样本数据进行累加处理,累积叠加历史信息,然后利用张量分解思想直接对三维数据进行TPCA分解得到投影矩阵<b><i>U</i></b>和<b><i>V</i></b>,避免传统方法在展开成二维数据过程中破坏原有数据结构问题,最后构造监测统计量,求取置信限建立故障诊断模型。在盘尼西林发酵仿真实验中,将多向主元分析(MPCA)和基于张量分解的TPCA、STPCA方法比较,得出结论:针对过程的跳变故障,TPCA方法检测故障准确有效,对于渐变故障,基于STPCA的过程监控方法故障检测性能更突出。

    2020年01期 190-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:37 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:68 ]

材料科学与工程

  • 利用Ce2S3对70Li2S-30P2S5玻璃陶瓷态电解质掺杂改性的研究

    张楠1;2;钟学奇1;2;丁飞2;赵旭升3;刘兴江1;2;徐强1

    为了提高70Li<sub>2</sub>S-30P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>玻璃陶瓷态电解质的离子电导率和电化学性能,提出利用Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>掺杂改性的方法。采用高能球磨和热处理相结合的方法制备了一系列组分为70Li<sub>2</sub>S-(30-<i>x</i>)P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>-<i>x</i>Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>(<i>x</i>=0,0.5,1,2,3)的玻璃陶瓷态电解质。通过差示扫描量热法(DSC),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等表征手段,对掺杂不同比例Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>的Li<sub>2</sub>S-P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>基固体电解质进行分析测试。研究结果表明:掺杂适量的Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>不仅可以提高70Li<sub>2</sub>S-30P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>玻璃陶瓷态电解质的离子电导率,还可以降低其与正极材料的界面电阻。其中,掺杂1% Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>得到的70Li<sub>2</sub>S-29P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>-1Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>玻璃陶瓷态电解质表现出最高的室温离子电导率(1.52&#183;10<sup>-3</sup> S&#183;cm<sup>-1</sup>),明显高于70Li<sub>2</sub>S-30P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>玻璃陶瓷态电解质的室温离子电导率。对比LiCoO<sub>2</sub>/70Li<sub>2</sub>S-30P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>/Li-In和LiCoO<sub>2</sub>/70Li<sub>2</sub>S-29P<sub>2</sub>S<sub>5</sub>-1Ce<sub>2</sub>S<sub>3</sub>/Li-In 2种全固态锂电池,后者表现出更好的放电性能,在室温下0.1C时的初始放电比容量为105.3 mAh&#183;g<sup>-1</sup>,循环50圈后的放电比容量为91.8 mAh&#183;g<sup>-1</sup>,容量保持率为87.2%。

    2020年01期 200-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:53 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:63 ]
  • 聚乳酸包膜尿素养分释放特征及数学模拟

    邓小楠1;3;韩效钊2;胡献国1;郑曙峰3;刘昆2

    研究以聚乳酸为包膜材料,分别采用溶液浇铸法和流化床包膜法制备了聚乳酸薄膜和包膜尿素颗粒,测定了氮养分和水蒸气对聚乳酸薄膜的渗透系数。根据测试数据,使用SHAVIV等提出的数学模型,研究建立了以温差为依据的分段数学模拟方法,预测了聚乳酸包膜尿素氮养分累积释放性能。分段数学模拟预测法与田间试验法结果相比,平均绝对偏差为1.74%,平均相对偏差为3.01%。研究结果表明:采用SHAVIV等提出的数学模型并分段模拟的方法可较好地预测包膜肥料养分释放特征,对于聚合物包膜肥料膜材料的筛选和应用具有重要现实意义。

    2020年01期 208-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:26 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:49 ]
  • 胶粉的改性及其在聚合物和沥青材料中的应用

    胡长远;王小萍;贾德民

    我国每年产生大量的废旧轮胎,对生态环境造成了严重威胁,对其进行合理的回收利用已成为当务之急,而将废旧轮胎加工成胶粉作为原材料使用是很好的解决方法。文章总结了脱硫再生与表面活化等胶粉改性方法及原理,综述了废轮胎胶粉在橡胶、塑料复合材料以及沥青中的应用。着重介绍了胶粉的种类、粒径与不同增容体系对材料性能的影响,以及各种改性手段对于提升胶粉与基体材料界面相互作用的技术原理。最后,对我国胶粉工业未来的发展方向进行了展望。

    2020年01期 214-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 674K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:39 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:42 ]
  • 配方对有机硅橡胶非等温硫化动力学的影响

    张天萍;甄卫军;赵玲

    采用差示扫描量热法系统考察了硫化剂过氧化二异丙苯(DCP)用量、聚有机硅氧烷分子量、填料用量等对有机硅橡胶非等温硫化过程的影响。结果表明:此硫化过程表现出典型自催化反应特征;DCP的加入明显降低了交联起始温度,导致反应前期交联度过高,抑制了后期相对反应程度的增加;聚甲基乙烯基硅氧烷分子量增加也降低交联起始温度,但基本不影响相对反应程度的变化;由于气相白炭黑与硅橡胶基体形成结合胶,其用量对硫化过程影响是非单调的。运用Kissinger法得到含DCP体系的硫化表观活化能为138.77~149.65 kJ&#183;mol<sup>-1</sup>;&#352;eatak-Berggren模型较好地拟合了其非等温硫化动力学,反应级数接近1级。

    2020年01期 222-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:34 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:49 ]
  • 甲基纤维素对乙酰化纳米纤维素凝胶化行为的影响

    耿延训;褚彩玲;徐化能

    通过以甲基纤维素(MC)与乙酰化纳米纤维素(ACNF)复合制备水凝胶,利用傅里叶红外光谱、流变仪、激光共聚焦显微镜等考察了MC与ACNF分子间作用力以及不同相对分子质量MC在ACNF临界凝胶质量分数附近对复合水凝胶微观结构与动态流变性质的影响。结果表明,复合凝胶通过氢键、范德华力及疏水作用等形成网络结构,ACNF临界凝胶质量分数为2%~3%;当ACNF质量分数为2%时,MC能提供更多的交联点促进凝胶三维网络结构的形成(桥连作用),表现为黏弹性模量与线性黏弹性区应变值均随着MC相对分子质量的增加而增加;当ACNF质量分数为3%时,MC能强化已有凝胶网络结构特征(填充作用),表现为黏弹性模量随着MC相对分子质量的增加而增加、线性黏弹性区应变值几乎保持不变。温度升高会改变体系氢键与疏水作用的占比,从而改变复合凝胶的流变性能。

    2020年01期 230-236页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:25 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:48 ]
  • 聚偏氟乙烯/TiO2-石墨烯杂化膜的制备及其性能

    姚远;杨彩虹;吴礼光;王挺;杜春慧

    为了提升聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的抗污染性,首先通过共混法制备了掺杂二氧化钛-石墨烯(TiO<sub>2</sub>-GO)的PVDF杂化膜,并研究不同TiO<sub>2</sub>-GO的加入对杂化膜结构和性能影响。而后将聚乙二醇(PEG)接枝改性的TiO<sub>2</sub>-GO作为添加组分,掺杂共混制备改性TiO<sub>2</sub>-GO的PVDF杂化膜。结构表征和超滤实验结果表明,均匀分散于PVDF中的TiO<sub>2</sub>-GO可以提升膜的极性和孔隙率等结构,进而增强了掺杂后杂化膜的通量和抗污染性能。掺杂TiO<sub>2</sub>-GO的杂化膜最大水通量是纯PVDF膜的4倍以上。接枝于TiO<sub>2</sub>-GO材料中的PEG既能保持致孔剂的作用,又能进一步改善杂化膜结构。因此,掺杂了PEG改性TiO<sub>2</sub>-GO杂化膜的通量和抗污染性能也明显增强。

    2020年01期 237-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 913K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:26 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:65 ]
  • 管状TiO2/层状ZnFe2O4复合材料的制备及其可见光催化性能

    吴坤1;孙青1;2;张俭1;严俊2;潘方珍3;马俊凯1;盛嘉伟1;2

    采用溶剂热-共沉淀两步法制备了管状TiO<sub>2</sub>/层状ZnFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>复合材料,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其晶体结构、微观形貌和磁性能等进行表征,并以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为目标降解物测试了样品的光催化性能。结果表明:TiO<sub>2</sub>为介孔中空管状结构,ZnFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>为疏松的叠层状结构,管状TiO<sub>2</sub>紧密地嵌入ZnFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>结构中,形成良好的载流子输运界面。相比于TiO<sub>2</sub>,TiO<sub>2</sub>/ZnFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>复合材料具有更大的比表面积,且光响应范围拓宽至可见光区。可见光照射210 min后,复合材料对RhB和MB的降解率分别为50%和45%,显著优于纯TiO<sub>2</sub>的降解率(10%和13%);模拟太阳光照210 min后,复合材料对RhB和MB的降解率均超过95%。此外,TiO<sub>2</sub>/ZnFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>复合材料具有稳定的光催化活性,重复使用3次后,仍保持90%以上的降解效率。

    2020年01期 247-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:31 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:54 ]
  • 扩展stöber法掺氮碳球的制备及其电化学性能

    张焘;徐丽;高小利;焦玉春;陈香萌

    为了改善碳材料的性质,以间苯二酚、甲醛为碳源,盐酸胍为氮源,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(F127)为软模板剂,采用扩展的st&#246;ber法合成间苯二酚-甲醛-盐酸胍胶体球(NPS),然后水热、碳化制备掺氮碳球(NCS),考察了盐酸胍加入量对样品的结构特点、微观形貌及元素组成的影响,并通过循环伏安、恒流充放电对样品的电化学性能进行测试。结果表明:该方法制备出的掺氮碳球比表面积较大(590.8~851.5 m<sup>2</sup>&#183;g<sup>-1</sup>),粒径均一,含氮量较高(3.142%~5.377%),具有较好的双电层电容器性能。当盐酸胍和间苯二酚的摩尔比为8:1时,制备的碳球电容性能最优。在电流密度为10 A&#183;g<sup>-1</sup>时,比电容达到252 F&#183;g<sup>-1</sup>,经历1 000次循环后,电容保持率为97.2%。至此,以盐酸胍为氮源,采用扩展st&#246;ber法成功制备出了具有优异电化学性能的掺氮碳球。

    2020年01期 255-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:29 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:72 ]

环境化工

  • 活性炭减缓膜生物反应器膜污染的研究

    余良正;杨彬;雷乐成

    针对膜生物反应器(MBR)中膜污染现象,提出投加活性炭方法抑制膜污染。对比了粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)对MBR出水水质及膜污染速率的影响,分析了活性污泥性质,如溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)、絮体粒径分布、毛细吸水时间(CST),及膜面污泥层,得到了膜污染减缓机理。结果表明,MBR对总有机碳(TOC)和氨氮的去除率分别大于97%和98%,PAC组TOC去除率略高于GAC组和对照组。PAC的加入明显减少了与膜污染相关的SMP和松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)浓度,降低了膜污染速率。GAC则主要通过冲刷破坏膜表面污泥层,抑制污泥层的生长,减缓了膜污染。

    2020年01期 261-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 692K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:41 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:59 ]
  • 硅油强化搅拌式生物反应器处理氯苯废气研究

    叶杰旭1;周海珊1;卢忆1;林彤晖2;李伟3;成卓韦1;张士汉1;陈建孟1;陈东之1

    利用<i>Delftia tsuruhatensis</i>处理氯苯废气,考察硅油添加对搅拌式生物反应器处理效果的影响,并分析了氧气和氯苯的传质规律。相同实验条件下,当氯苯浓度为1 100~3 300 mg&#183;m<sup>-3</sup>时,添加10%硅油的生物反应器比普通生物反应器氯苯去除率高10%~23%,最大去除负荷是其1.4倍,且抗冲击负荷性能更好。传质动力学分析结果表明:油水两相体系中氧传质速率大于单一水相体系;硅油的添加还使氯苯的最大传质分数(<i>β</i><sub>s</sub><sup>*</sup>)增加了47.8%,显著改善了氯苯的气液传质效果。因此可以得出,硅油能有效强化搅拌式生物反应器处理氯苯废气的效果。

    2020年01期 269-276页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:38 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:57 ]
  • 下载本期数据