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
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综述

  • 环己烯环氧化反应催化剂研究进展

    王新国1;程庆彦1;2;彭文静1;王明明1;王延吉1;2

    环氧环己烷作为一种重要的中间体在有机合成中具有很高的应用价值。由环己烯环氧化制备环氧环己烷极易发生烯丙基氧化、环氧环己烷开环水解、深度氧化等副反应,因此利用价廉易得的氧化剂高选择性地生产环氧环己烷仍然是一个挑战。从氧化剂类型入手,对近期环己烯环氧化反应体系中催化剂种类进行总结,提出各种催化体系面临的主要问题。分析表明催化剂上自由基激发位点、酸性位点是造成环己烯烯丙基氧化、环氧环己烷开环水解副反应产生的主要原因,为催化剂的设计开发提供研究方向。

    2020年03期 563-571页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 分子印迹光学生物传感器的研究进展

    成琛1;史楠1;姜霄震2

    分子印迹聚合物是天然抗体的理想替代品。将分子印迹聚合物与光学传感器相结合所制备的分子印迹光学传感器用以检测生物大分子,具有灵敏度高、专一性强及快速、便捷、实时等优点。文章对近几年分子印迹光学生物传感器的研究进展进行了综述,包括荧光、表面等离子体共振、共振光散射、光纤、电化学发光等分子印迹生物传感器,并对分子印迹光学生物传感器存在的问题进行了探讨,指出所面临的挑战。

    2020年03期 572-581页 [查看摘要][在线阅读][下载 599K]
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化工热力学与基础数据

  • 超临界水中氢键特性及其空间分布的密度相关性

    曾冬雷1;冯飙1;宋嘉文1;范利武1;2

    为了分析超临界水的密度不均匀性,对不同温度(666、700和800 K)的超临界水体系进行分子动力学模拟,研究了在较大的密度范围内(0.4<i>ρ</i><sub>c</sub>~2<i>ρ</i><sub>c</sub>,<i>ρ</i><sub>c</sub>为水的临界密度)超临界水中氢键的数量、键能与空间分布规律。采用经典的TIP4P/2005水分子模型在正则系综下对1 000个水分子进行模拟。结果表明:随着超临界水密度的增大,氢键的数量、平均键能以及氢键空间分布的均匀性均增大。由于密度较低时水分子形成局部团聚,导致氢键在空间上也存在局部团聚现象。在较高的温度下,氢键的数量与平均键能均较低,但其键能大小在空间上分布得较为均匀。对超临界水中氢键特性及其空间分布的密度相关性的定量分析有助于深入理解超临界水密度不均匀性的微观机制。

    2020年03期 582-587页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K]
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  • II晶型利福平在两种混合溶剂中溶解度的测定和关联

    琚祥;陈葵;朱家文

    使用平衡法测定了288.15~323.15 K时II晶型利福平在正丁醇-丙酮和水-丙酮混合溶剂中的溶解度。实验结果表明II晶型利福平在两种混合溶剂中的溶解度均随着温度升高而增大;在正丁醇-丙酮混合溶剂中,溶解度随着正丁醇的摩尔分数增加先增大后减小,在摩尔比0.350附近溶解度最大;在水-丙酮体系中,溶解度随着水的摩尔分数增加而增大。使用Apelblat方程、理想状态方程和(CNIBS)/Redlich-Kister方程关联溶解度数据,Apelblat方程关联结果优于理想状态方程,平均相对偏差小于5%。使用修正的van't Hoff方程计算了两种体系的溶解焓、溶解熵和吉布斯自由能。溶解度数据及拟合方程为利福平研究和工业生产提供了基础数据。

    2020年03期 588-595页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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  • 模型煤焦油中酚类萃取的LLE数据测定与关联

    代方方1;贾敏杰1;舒斌1;2

    针对低温煤焦油中酚类化合物萃取分离的工艺设计和优化所需基础数据的缺失,以环丁砜为萃取剂,分别测定了101.3 kPa下323.15和343.15 K时正庚烷+苯酚/邻甲酚+环丁砜三元体系液液相平衡(LLE)数据和323.15 K时正庚烷+甲苯+苯酚/邻甲酚+环丁砜四元体系的LLE数据,并将结果绘制在三元相图中。利用Bachman方程和Hand方程对实验数据进行了可靠性检验,相关系数R<sup>2</sup>大于0.98,表明实验数据可靠性较好。采用NRTL模型和UNIQUAC模型对实验数据进行关联,并对二元交互作用参数进行回归。2种模型的均方根偏差均小于1%。结果表明二者均能成功地对LLE实验数据进行关联,相应的二元交互作用参数可用于分离工艺的设计和优化。

    2020年03期 596-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K]
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  • CO2-[emim][Tf2N]二元体系汽液相平衡及超额焓研究

    何丽娟;马文清;孙尚志;王淑旭;吴夏梦

    针对CO<sub>2</sub>-离子液体二元体系的相平衡问题,搭建了一套汽液相平衡数据测定系统,获得了CO<sub>2</sub>-[emim][Tf<sub>2</sub>N]二元体系在273.15~328.15 K的汽液相平衡数据,利用PR(Peng-Robinson)状态方程、NRTL(non-random two liquid)活度系数模型结合WS(Wong-Sandler)混合规则对实验数据进行关联,并应用此模型计算得到CO<sub>2</sub>-[emim][Tf<sub>2</sub>N]二元体系的超额焓。结果表明:关联得到的压力计算值与实验值相比,两者的平均相对偏差为3.87%,与其他模型对比所选模型偏差最小,能够成功地关联CO<sub>2</sub>-[emim][Tf<sub>2</sub>N]二元体系汽液相平衡数据。进一步完善了CO<sub>2</sub>-离子液体二元体系的关联模型。

    2020年03期 603-610页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
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  • 氯唑西林钠的溶解度和晶习分析研究

    智敏杰;陈亮

    为了解决氯唑西林钠晶习不完整导致产品质量不合格的问题,并为优化结晶工艺提供基础数据,采用动态法测定了氯唑西林钠在无水乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮溶剂体系中的溶解度,并分别考察了不同溶剂体系对氯唑西林钠晶习的影响,对不同晶习的产品进行了X射线粉末衍射(XRD)和热重分析(TG-DTA)。结果表明:在上述4种纯溶剂体系中,氯唑西林钠的溶解度均随温度的升高而增大,溶解度数据用Apelblat热力学方程拟合结果良好。在不同溶剂体系中得到的氯唑西林钠的最优晶习为片状晶习,不同晶习的氯唑西林钠晶体为同一晶型,脱水温度为163℃。

    2020年03期 611-618页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
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传递现象与单元操作

  • 同心双轴搅拌器气液分散性能的实验研究

    孙宁;高鹏飞;杨潮;刘宝庆;金志江

    针对气液搅拌操作形式单一的现状,将框式桨和Rushton桨组成的同心双轴搅拌器与黏稠体系中的气液分散操作相结合,实验考察了转动模式、内桨转速、通气量和体系黏度等因素对其气液分散性能的影响。结果表明,与单相黏稠体系中同向旋转模式下的功率与混合性能均占优不同,同心双轴搅拌器在反向旋转模式下的气液分散性能相对更好;外桨转速不变时,内桨转速从100增加到300 r&#183;min<sup>-1</sup>,整体气含率提高94.3%,局部气含率也均有增大;通气量从0.4提高到1.2 m<sup>3</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,整体气含率提高了72.5%,但局部气含率和气泡尺寸的增大不显著;体系黏度增加,气泡在釜内的停留时间加长,整体气含率单调增加。作为影响搅拌釜气液分散性能的重要参数,转动模式、内桨转速和通气量的确定还必须兼顾系统的功耗与混合效率,并避免发生气泛。

    2020年03期 619-625页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]
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  • 苦荞活性组分超临界流体工业色谱提纯工艺

    吕惠生;冯永鑫;周锦怡;张佳;耿中峰

    采用超临界流体工业色谱提纯苦荞活性组分芦丁及山奈酚-3-O-芸香糖苷。考察了适宜的工艺条件:夹带剂体积流量4.5 mL&#183;min<sup>-1</sup>、CO<sub>2</sub>质量流量18 g&#183;min<sup>-1</sup>、温度318.15 K、压力14 MPa及进样量20 μL,分别制备了纯度92.7%芦丁及90.6%山奈酚-3-O-芸香糖苷产品,满足活性组分产品要求。采用简化的平均晶格场模型,分别建立芦丁及山奈酚-3-O-芸香糖苷活性组分的保留因子模型,保留因子的计算值和实验值的相对平均误差分别为2.56%及1.66%,说明模型拟合计算结果良好。

    2020年03期 626-632页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • FCC三旋细颗粒凝结长大特性实验研究

    王斯民1;宋晨1;王家瑞1;孙利娟1;张早校1;文键2

    为进一步提高FCC三旋细颗粒脱除效率,基于蒸汽相变原理,在低过饱和度下进行了FCC三旋细颗粒相变长大特性的实验,并采用静电低压冲击器(EIPI+)测量相变长大前后颗粒粒径分布,研究了热水温度、颗粒初始浓度及烟气流量对颗粒相变长大的影响。结果表明:提高热水温度可显著促进颗粒长大;颗粒的初始浓度对其长大效果的影响因热水温度而异,具有一定不确定性;烟气流量增大会抑制颗粒长大。在最优的实验条件下,细颗粒的算术平均粒径由初始的1.35增大到6.76 μm,已达FCC大三旋装置除尘的临界粒径,可进行工业分离。

    2020年03期 633-638页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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  • 超临界甲醇中氧化脱除模型物中噻吩硫的研究

    陈圣1;陈辉2;许金山3;许晓斌3;许军1;曹发海1

    传统加氢脱硫往往难以脱除重油中的噻吩类硫化物。利用噻吩类硫化物氧化后的极性增加,在超临界甲醇条件下强化其在极性溶剂中的溶解度,可深度脱除重油中的噻吩硫。以二苯并噻吩(DBT)与十四烷为模型油,甲醇为超临界介质,考察了无催化时反应条件对超临界氧化脱硫性能的影响,不同催化氧化体系的脱硫效率。利用红外光谱、气相色谱-质谱联用对反应产物进行分析以研究脱硫机理。结果表明,在无催化时,反应温度260℃、反应压力8.5~9.0 MPa、反应时间3 h、过氧化二叔丁基作氧化剂且氧硫摩尔比为3:1时,噻吩模型物的脱硫率最高,达42%。在催化氧化体系中,催化剂用量与硫的摩尔比为1:10时催化剂使用效率最高,3种脱硫效果较好的催化氧化体系脱硫率分别达到了47%、45%、45%。FTIR、GC-MS结果表明二苯并噻吩被氧化为相应亚砜并转移至甲醇相,从而实现了硫化物的脱除。

    2020年03期 639-647页 [查看摘要][在线阅读][下载 1265K]
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  • PI/ZIF-8杂化膜的制备及渗透汽化分离性能研究

    李太雨1;马文中1;2;徐荣1;张琪1;钟璟1

    针对渗透汽化分离非质子溶剂/水体系过程中渗透性和选择性之间此升彼降的矛盾关系(trade-off效应),提出制备有机/无机杂化膜的方法。以均苯四甲酸酐(PMDA)和2,2'-双[4-4(氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)为聚酰亚胺(PI)单体,2-甲基咪唑锌(ZIF-8)为无机杂化粒子,采用两步法制备PI/ZIF-8杂化膜,并对杂化膜进行表征和渗透汽化分离性能测试。研究结果表明:ZIF-8可以为水分子提供额外的运输通道,并且引入ZIF-8增强了PI膜的耐溶剂性。当ZIF-8质量分数<i>w</i>(ZF-8)为2%时,杂化膜对于DMF质量分数<i>w</i>(DMF)为90%的体系,通量为242.2 g&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,分离因子为17.8;对于DMAC质量分数<i>w</i>(DMAC)为90%的体系,通量为126.2 g&#183;m<sup>-2</sup>&#183;h<sup>-1</sup>,分离因子为55.2。相比于未改性PI膜,分离DMF/H<sub>2</sub>O和DMAc/H<sub>2</sub>O体系中,PI/ZIF-8杂化膜的渗透通量分别提高了60%和40%。

    2020年03期 648-655页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K]
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  • 喷动床内气固两相流动进口旋流效应数值模拟

    刘璇1;黄振宇1;苏雪1;蹇一毫1;吴峰1;马晓迅1;2

    为了研究喷嘴进口气体旋流效应对喷动床内气固两相流动特性的影响规律,采用数值模拟方法进行研究分析。通过欧拉-欧拉双流体模型和颗粒动力学理论对气固两相流动进行模型处理,分别对常规喷动床及带旋流器喷嘴喷动床进行模拟分析与对比。研究表明:喷嘴进口气体旋流效应显著地强化了喷动床内颗粒的径向运动,能有效消除柱锥区的颗粒堆积现象,扩大了低床层区气体喷射区的影响范围,增加了喷动床内气体的湍动能值,从而提高喷动床内颗粒处理的整体效率。存在最佳<i>η</i>(旋流器内径与外径比值)值,即<i>η</i>为0.526时,旋流气体对喷动床环隙区内颗粒堆积的消除作用及气体湍动能值的提升最为显著,同时旋流器喷动床的总体压降达到了峰值。

    2020年03期 656-663页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 变截面百叶窗翅片的数值模拟与结构优化

    刘欣欣1;叶建明2;彭旭1;杨雨燊1;王晓亮1;裴元帅1;向飒1;王定标1

    为改善平行流换热器空气侧的换热性能,提出一种新型变截面百叶窗翅片。采用计算流体力学(CFD)对其流动和换热特性进行研究,探讨曲率数<i>R</i><sup>*</sup>、百叶窗角度<i>θ</i>、百叶窗间距<i>L</i><sub>p</sub>等参数对其内部的流动与传热特性的影响,并以综合性能因子JF最大为目标进行结构参数优化。结果表明:与传统的矩形翅片相比,该新型变截面百叶窗翅片的传热因子<i>j</i>提高了7.3%,阻力因子<i>f</i>增加了2.6%,综合性能因子JF提高了7.65%,整体性能优于传统矩形翅片换热器;当<i>R</i><sup>*</sup>=0.51、<i>θ</i>=27&#176;、<i>L</i><sub>p</sub>=1.1 mm时综合性能因子JF最大。

    2020年03期 664-670页 [查看摘要][在线阅读][下载 335K]
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  • 椭圆扭曲螺旋管传热及流阻特性模拟研究

    袁宇阳;王学生;陈琴珠

    针对强化传热的椭圆扭曲螺旋管(TEHCT)结构,建立其物理模型。在雷诺数10 000 < <i>Re</i> < 40 000,数值模拟研究了椭圆扭曲螺旋管不同结构参数对其流动传热性能及压降的影响,发现离心力引起的二次流促进边界层的破坏,强化传热。数值计算结果表明:随着椭圆扭曲螺旋管的扭曲数<i>T</i>和长短轴比<i>A</i>/<i>B</i>增大,以及螺旋直径<i>D</i>和螺距<i>H</i>减小,管内传热系数及压降相应增加。其综合性能随着扭曲数<i>T</i>和长短轴比<i>A/B</i>的增大而降低,但仍优于螺旋圆管。通过计算结果的拟合获得了椭圆扭曲螺旋管传热及压降的计算准则关系式。

    2020年03期 671-678页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]
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  • 正己烷在两相分配搅拌式反应器中的传质过程研究

    胡静涛1;郄凌翔1;章晶晓2;成卓韦1;叶杰旭1;张士汉1;陈建孟1;陈东之1

    为研究两相分配搅拌式反应器中硅油对正己烷传质的影响,采用静态顶空法获得正己烷的气/水和硅油混合液分配系数<i>H</i>,通过模型拟合计算最大气相可转移至液相的正己烷体积分数<i>β</i><sub>S</sub><sup>*</sup>,利用效能-传热单位数法计算总体积传质系数<i>K</i><sub>L</sub>a。结果表明,随着硅油比例<i>φ</i>的提高,<i>H</i>显著下降;"等效吸收容量"模型可以很好地描述<i>H</i>与<i>φ</i>之间的关系;<i>β</i><sub><i>S</i></sub><sup>*</sup>随着硅油的添加急剧增大,并随着<i>φ</i>提高而上升,而进气流速的增加会导致<i>β</i><sub><i>S</i></sub><sup>*</sup>减小;<i>K</i><sub>L</sub><i>a</i>会随着<i>φ</i>上升而减小,但硅油显著提升了饱和液相正己烷浓度,从而提高正己烷的总传质速率。

    2020年03期 679-687页 [查看摘要][在线阅读][下载 430K]
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  • 2,5-呋喃二甲酸的结晶和晶体结构解析

    陆贻超;刘志春;张亚杰

    针对2,5-呋喃二甲酸(FDCA)缺乏单晶基础数据和纯化难的问题,用加合结晶法对粗FDCA进行分离,再用<i>N</i>,<i>N</i>-二甲基甲酰胺(DMF)结晶纯化,制备并解析不同溶剂中的FDCA单晶。发现水和DMF中的FDCA单晶结构相同,分子间有两种氢键,呋喃环间氢键使FDCA和加合结晶结构更稳定;与<i>N</i>,<i>N</i>-二甲基乙酰胺(DMAC)加合结晶纯化后,FDCA脱色率高达94.94%,DMF中结晶后FDCA纯度最高达<i>R</i>=99.98%。

    2020年03期 688-696页 [查看摘要][在线阅读][下载 593K]
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反应工程

  • TFE-PPVE共聚物组成均匀性的热分级方法表征

    毛国亮1;2;潘鹏举1;2;包永忠1;2;陈伟峰3

    针对可熔融加工聚四氟乙烯组成均匀性难以分析的状况,应用连续自成核退火热分级(SSA)和逐步结晶(SC)方法表征四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚共聚物(TFE-PPVE共聚物,PFA)的组成均匀性及片晶厚度分布。结果表明,SSA对PFA的热分级效果明显优于SC。通过自成核熔融行为确定了PFA的SSA的初始热分级温度,进一步得到优化的热分解条件:升温/降温速率10℃&#183;min<sup>-1</sup>、分级步长Δ<i>T</i>为5℃、恒温时间5 min。SSA结果显示随着共聚物中全氟丙基乙烯基醚(PPVE)含量的增加,共聚物组成分布和片晶厚度分布变宽;对于组成相近的PFA,由于组成均匀性差异,也会导致片晶厚度分布、结晶度与熔融温度的差异。

    2020年03期 697-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 520K]
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  • [HSO3-b-mim]CF3SO3催化乙酰丙酸自缩合反应体系分析

    西茜;史雅枚;安华良;赵新强;王延吉

    乙酰丙酸(LA)羟醛自缩合是制备液体生物燃料过程中重要的碳链增长反应。为克服液体酸存在的腐蚀和环境污染等缺点,弥补固体酸存在的活性温度较高和选择性较低等不足,以酸性离子液体[HSO<sub>3</sub>-b-mim]CF<sub>3</sub>SO<sub>3</sub>为催化剂,催化LA自缩合反应。利用液相色谱-质谱技术确定了主要产物(C9~C15),并建立了LA自缩合反应网络。结果表明,分子量为214的C10产物具有2种结构:直链结构的(Z)-3-乙酰基-4-甲基-3-庚烯二酸和(E)-4-甲基-6-氧代-4-壬烯二酸,以及环状结构的3-(2-甲基-5-氧代-2-四氢呋喃基)-4-氧代戊酸和5-(2-甲基-5-氧代-2-四氢呋喃基)-4-氧代戊酸;分子量为196的C10产物为环状结构的5-((2-甲基-5-氧代-2-四氢呋喃基)甲基)呋喃-2(3H)-酮、5-甲基-4-(2-甲基-5-氧代-2-四氢呋喃基)呋喃-2(3H)-酮和(E)-4-甲基-5-(5-氧代-4,5-二氢-2-呋喃基)-4-戊烯酸。上述结果能够为LA自缩合反应的深入开展奠定基础。

    2020年03期 704-709页 [查看摘要][在线阅读][下载 366K]
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  • 电化学氟化提高TiO2薄膜光电催化性能

    李想1;2;张林1;杨波2;吴雅琴2

    为了提高二氧化钛(TiO<sub>2</sub>)薄膜光电性能,采用电化学氟化制备氟化二氧化钛薄膜(F-TiO<sub>2</sub>),优化电压、时间、氟离子浓度对F-TiO<sub>2</sub>光电性能的影响,考察F-TiO<sub>2</sub>薄膜光电催化As(III)和苯酚的性能,并测试F-TiO<sub>2</sub>薄膜光吸收性质,F-TiO<sub>2</sub>在400℃焙烧后光电流以及TiO<sub>2</sub>薄膜电极在含氟水溶液中光电流,分析F-TiO<sub>2</sub>光电催化性能提高的原因。结果表明:最佳氟化条件为10 V、5 min、0.5% NaF;在0.8 V,N<sub>2</sub>条件下,F-TiO<sub>2</sub>稳态光电流提高约2.6倍;在0.8 V,空气条件下,光电催化As(III)和苯酚速率提高2.0倍左右。电化学表面氟化形成化学键氟可能是提高TiO<sub>2</sub>光电催化性能的主要因素。

    2020年03期 710-717页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 甲烷化反应器催化剂积炭过程的模拟研究

    沈文豪1;张亚新1;赵玲2

    针对固定床甲烷化反应器内催化剂积炭问题,采用离散元方法(DEM)建立小管径比随机堆积球形催化剂床层,计算流体力学(CFD)方法模拟催化剂外层到内层的积炭形成过程,探讨入口氢气占比、温度、流速和催化剂温度对积炭的影响。结果表明:反应初期积碳最严重,0~4 000 s平均孔隙率值下降了0.34,4 000~8 000 s平均孔隙率值下降了0.075;从催化剂外层到内层,积炭程度呈圆环状减小;入口氢气占比从0~40%、催化剂温度从850~770 K,催化剂平均孔隙率值增大0.27、0.22;入口流速从0.015~0.005 m&#183;s<sup>-1</sup>、温度从500~400 K,催化剂中心孔隙率值减小0.01、0.005。结论可为固定床反应器和甲烷化积炭效应研究提供参考。

    2020年03期 718-727页 [查看摘要][在线阅读][下载 879K]
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生物化工

  • 谷氨酰胺和丙酮酸钠对NK-92细胞体外扩增的影响

    应丹妮;陈焕芸;付岩;蔡海波;谭文松

    为了优化免疫细胞体外培养体系实现其高效扩增,以自然杀伤细胞系(natural killer-92 cells,NK-92)为对象,通过氨基酸代谢分析及正交实验设计优化了关键代谢物浓度,并在有/无血清培养基中进行了验证。结果表明,谷氨酰胺丙酮酸钠浓度对NK-92细胞的体外扩增有显著影响,其最适浓度为13.0和2.5 mmol&#183;L<sup>-1</sup>。在此浓度下,有血清培养体系中NK-92细胞扩增15 d后,其扩增倍数可达到(3 712.85&#177;225.74)倍,显著高于优化前对照组的(2 255.93&#177;243.00)倍(<i>p</i> < 0.05);其杀伤活性均值由57.23%提高到63.53%;无血清体系中NK-92细胞扩增15 d后,其扩增倍数可达到(3 193.59&#177;199.99)倍,明显高于对照组的(1 917.16&#177;242.87)倍(<i>p</i> < 0.05),且显著提高了扩增后NK-92细胞中CD3<sup>-</sup>CD56<sup>+</sup>细胞比例和杀伤活性(<i>p</i> < 0.05)。该结果可为免疫效应细胞无血清培养基的开发提供技术支持。

    2020年03期 728-736页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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  • 利用漆酶-天然介体系统高效降解土霉素

    汤星阳;夏颖;杨彬彬;夏黎明

    土霉素作为兽用抗生素在禽、畜养殖业中应用广泛,严重危害环境和人体健康。采用漆酶对土霉素进行降解研究,通过介体筛选(丁香醛、香草醛、阿魏酸、对香豆酸、香草酮、ABTS、HBT),发现天然介体丁香醛和香草醛可有效促进漆酶对土霉素的降解,且效果要优于常用的人工合成介体ABTS和HBT。进一步研究表明:在相同介体浓度条件下(0.3 mmol&#183;L<sup>-1</sup>),复合介体的效果优于单一介体,其中由双天然介体丁香醛和香草醛配比而成的Syr/Van复合物对漆酶的作用显著。对漆酶-双天然介体系统降解土霉素的反应条件进行优化,在漆酶用量0.1 IU&#183;mL<sup>-1</sup>、50℃、120 r&#183;min<sup>-1</sup>、pH 4.0的条件下反应4 h,漆酶-Syr/Van复合系统对土霉素的降解率高达95.14%。丁香醛、香草醛都是木质素降解过程的中间产物,采用此类廉价的天然介体替代人工合成介体ABTS、HBT,在经济和环保方面都具有明显的优势,该研究结果在环境治理方面具有良好的实际应用价值。

    2020年03期 737-741页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K]
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化学工艺

  • CaCO3改性对提高MgO基CO2吸附剂循环稳定性的影响

    柳春杰;吴素芳

    为了提高碱金属盐修饰的MgO基CO<sub>2</sub>吸附剂的吸附循环稳定性,采用添加CaCO<sub>3</sub>的方法进行改性。分别以碱式碳酸镁和柠檬酸镁作为前驱体制备MgO,与采用尿素水解沉积法制备的CaCO<sub>3</sub>混合,并浸渍碱金属盐制备一系列不同CaCO<sub>3</sub>含量的改性MgO基吸附剂。通过热重分析仪(TGA)考察CO<sub>2</sub>的吸附性能。结果表明,当吸附气体含40% CO<sub>2</sub>、CaCO<sub>3</sub>质量分数为5%时,吸附剂的初次吸附容量可达0.63 g&#183;g <sup>-1</sup>,且在20次循环后,吸附容量仍可达到0.50 g&#183;g <sup>-1</sup>。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等方法对吸附剂进行表征分析发现,活性组分MgO的颗粒越小,吸附剂的吸附性能越好;且CaCO<sub>3</sub>的添加能在一定程度上限制碱金属盐的高温下流动,从而提高吸附剂的吸附循环稳定性。

    2020年03期 742-748页 [查看摘要][在线阅读][下载 602K]
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  • NaOH-TPAOH混合碱改性对ZSM-5沸石性能的影响

    高玥;黄星亮;字琴;彭文宇;张鑫;田洪锋;刘宗俨;董乐

    为了进一步提高ZSM-5分子筛的烷基化性能,采用氢氧化钠(NaOH)-四丙基氢氧化铵(TPAOH)混合碱处理HZSM-5沸石分子筛,固定氢氧化钠和四丙基氢氧化铵量比<i>n</i>(NaOH)/<i>n</i>(TPAOH)=0.6不变,考察混合碱体系中OH-总量(即总碱量)对ZSM-5催化剂应用于苯-甲醇烷基化反应的性能的影响。结果表明,当处理的碱量浓度较低时,NaOH-TPAOH混合碱液不会破坏ZSM-5的骨架结构,且晶体表面会变得更光滑,同时出现一定量的介孔。随碱处理OH-总量的升高,催化剂的弱酸量增加,强酸强度逐渐下降。对于苯-甲醇烷基化反应,处理总碱量为6.4 mmol时,在液体积空速为85 h<sup>-1</sup>条件下,运转10 h,苯转化率高达48%,积炭量相对较低,具有很好的稳定性。

    2020年03期 749-755页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 微-介孔SAPO-11分子筛的合成及其临氢异构性能

    王燕娣1;2;姚敏1;2;蒋浩1;2;李晓山1;2;计建炳1;2;刘学军1;2

    采用水热合成法分别以酸性硅溶胶和介孔材料MCM-41作为硅源合成SAPO-11分子筛,与机械混合法合成的复合分子筛进行对比。利用X射线衍射(XRD)、N<sub>2</sub>吸附-脱附、NH<sub>3</sub>程序升温脱附(NH<sub>3</sub>-TPD)以及扫描电子显微镜(SEM)分别对分子筛的晶相、孔道结构、酸性性质和形貌进行表征。以正十六烷为原料,评价铂负载量为0.5%的催化剂的临氢异构反应性能。结果表明,在SAPO-11分子筛中引入介孔材料MCM-41可以提供更大的比表面积和孔道,减小传质阻力,缩短异构烯烃中间体在孔道内的停留时间,提高目标产物收率。在340℃、1.5 MPa、WHSV=1.5 h<sup>-1</sup>、<i>V</i>(H<sub>2</sub>):<i>V</i>(正十六烷)=1 000:1时,正十六烷转化率达到95.5%,异构十六烷选择性为98.9%。

    2020年03期 756-762页 [查看摘要][在线阅读][下载 615K]
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  • 瑞舒伐他汀关键中间体合成新工艺研究

    俞杰1;2;应海儿1;陆胤1;张玲玲2;王晓钟2;陈英奇2;ZHYLKOViachaslau3;戴立言2

    研究了一种瑞舒伐他汀关键中间体4-(4-氟苯基)-6-异丙基-2-(N-甲基-N-甲磺酰氨基)嘧啶-5-甲腈合成的新工艺。以硫脲法,经环合、甲基化、氧化、取代等步骤合成目标化合物,并对合成过程中主要步骤进行了工艺优化。主要化合物经<sup>1</sup>HNMR核磁鉴定。研究结果表明,以不含活泼氢的极性THF为溶剂时,异丁酰乙腈制备的收率高达95.2%;在质子酸和过渡金属盐催化下,经缩合制备了4-(4-氟苯基)-6-异丙基-2-硫代-1,2,3,4-四氢嘧啶-5-甲腈,该步反应的收率可达80%以上;在35℃下,以双氧水为氧化剂,以钨酸钠为催化剂,以甲醇为溶剂时,经氧化制备4-(4-氟苯基)-6-异丙基-2-甲磺酰基嘧啶-5-甲腈的收率最高,为85.2%。

    2020年03期 763-768页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
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  • 支化聚酯醚的一锅法制备及表征

    左永康1;宋肄业2;杨宏军1;黄文艳1;薛小强1;蒋其民1;江力1;蒋必彪1;2

    聚己内酯因其良好的生物相容性而备受关注,但其较慢的降解速率限制了其应用和发展。为此,研究以<i>ε</i>-己内酯(CL)、乙醇胺(MEA)和二丙烯酸新戊二醇酯(NPGDA)为原料一锅法合成了以CL为主要结构单元且具有优异降解性能的支化聚酯醚。通过核磁共振(NMR)、三检测凝胶渗透色谱(TD-GPC)和差示扫描量热仪(DSC)对聚合反应过程及聚合物进行了分析和表征。对聚合反应过程研究表明,MEA上的-NH<sub>2</sub>和-OH都可参与CL的开环聚合和与NPGDA双键的氧迈克尔加成反应,最终生成具有支化结构的聚酯醚。NPGDA和CL的转化率可均接近100%,所得聚合物组成与投料比接近。对聚合物结构研究表明,较线型聚己内酯,所制备支化聚合物具有更小的结晶度、更低的结晶温度和更快的降解速率。

    2020年03期 769-775页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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化工系统工程

  • 采用每股流体必进化策略的换热网络优化方法

    曹美;崔国民;陈家星;李剑

    换热网络非结构模型是以一定概率随机选择冷热流体上存在的换热单元参与进化,因此每次进化过程中每股流体上不一定都有换热单元被选中参与进化。对于当前次迭代不参与进化的流股,该次迭代就没有意义。如要保证每股流体都进化一次需要增加大量迭代次数,对换热网络优化产生不利影响。针对这一问题,提出了以热流体为基准每股流体必进化策略,即每隔一定周期,使得每股流体上都有一个换热单元被选中参与进化。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1 411 131和1 518 969$&#183;a<sup>-1</sup>。结果表明,采用每股流体必进化策略的换热网络优化方法能够提高非结构模型的优化质量。

    2020年03期 776-785页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
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  • 基于FMECA方法的车用燃料电池发动机风险评估

    潘建欣1;2;何书默1;2;肖敏1;2;胡梅1;2;谢晓峰3

    在新能源汽车燃料电池发动机的产品开发过程中,对燃料电池发动机开展有效的风险评估对产品可靠性提升具有重要作用。今借助于失效模式影响及严重度分析(FMECA)方法对燃料电池发动机进行了风险评估。以某型燃料电池发动机样机为例,建立因素集、因素水平集、模糊因素水平评价矩阵、影响因素权重集等评估流程,利用模糊数学工具将FMECA的评价指标予以量化替代传统定性分析,避免了主观评价方法的随意性。运算得到一级模糊综合评价和综合危害等级,对该发动机9种典型失效模式的严重度评估和排序。分析结果与工程实践有较好的一致性,表明FMECA是一种适合燃料电池发动机可靠性开发过程中的风险评估方法。

    2020年03期 786-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 221K]
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  • 基于遗传算法的管式除雾器多目标优化设计

    杨来顺1;王建星2;孙煜1;徐明海1

    开孔管式除雾器是一种具有较低流动阻力的除雾器,为了研究其结构对性能的影响、设计高效低阻的管式除雾器,借助计算流体力学(CFD)软件,分析了设计变量(翅片直径、螺距、管长和入口流速)对除雾效率和压降的单因素和多因素影响,通过响应面法(RSM)建立数学关系式,并利用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行多目标优化设计,得到了一系列具有较高除雾效率和较低流动阻力除雾器结构的帕累托优化点集。结果表明,增加螺距、管长和入口流速有利于增加除雾效率,加长螺距可以减小流动阻力。与初始设计对比发现,帕累托优化点的除雾效率增加了20.2%,压降降低了60.5%。而且,帕累托优化结果的预测精度较高。

    2020年03期 792-801页 [查看摘要][在线阅读][下载 653K]
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材料科学与工程

  • 石墨相氮化碳增强聚酰亚胺摩擦磨损性能

    韩宝军;吴海银;丁成成;俞娟;王晓东;黄培

    为提高聚酰亚胺(PI)的抗磨耐磨性能,提出了石墨相氮化碳(g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>)原位聚合改性PI的方法。以尿素高温热缩聚制备的g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>为填料,均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,采用原位聚合法制备了不同填料质量分数的PI复合材料,并进行表征和摩擦磨损性能的测试。结果表明:g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>不影响PI的亚胺化反应,且能促进PI分子链之间的交联;PI复合材料具有较好的热稳定性和力学性能;g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>可以促进转移膜的生成,有效地改善PI复合材料的自润滑性能,当g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>质量分数为10%时,复合材料的摩擦磨损性能最优,摩擦系数为0.22,磨损率为8.56&#215;10<sup>-15</sup> m<sup>3</sup>&#183;N<sup>-1</sup>&#183;m<sup>-1</sup>,具有较好的抗磨耐磨性能。

    2020年03期 802-809页 [查看摘要][在线阅读][下载 872K]
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环境化工

  • 新型花状CeO2的NH3-SCR性能及机制研究

    从其良;马赫遥;杨鸣刚;王瑜钢;李素静;李伟

    二氧化铈(CeO<sub>2</sub>)由于其优异的储氧性能在催化反应中有着广泛的应用。本文通过嫁接共聚反应合成的新型花状CeO<sub>2</sub>比普通CeO<sub>2</sub>具有更优异的氨气选择性催化还原(NH<sub>3</sub>-SCR)活性,在空速为53 000 h<sup>-1</sup>,250~375℃温度区间内NO<sub><i>x</i></sub>转化率和选择性分别达到了90%和95%以上。扫描电子显微镜、透射电镜和比表面积结果表明花状CeO<sub>2</sub>样品相比于普通CeO<sub>2</sub>具有更好的分散性、更小的颗粒和较大的比表面积。X射线光电子能谱表明花状CeO<sub>2</sub>存在更多三价铈,会促进氧空位以及表面活性氧的生成,进而促进快速SCR反应的发生,提升花状氧化铈的NH<sub>3</sub>-SCR活性。氨气程序升温脱附结果则表明花状CeO<sub>2</sub>有着更多的酸性位数量,表明反应物更容易在花状CeO<sub>2</sub>上吸附。

    2020年03期 810-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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  • 静电式空气净化器电晕及电弧噪声实验研究

    刘立翠;李树然;郑钦臻;刘振;闫克平

    为了解决静电式空气净化器运行过程中存在的电磁噪声问题,分别探索了电晕和电弧噪声强度与静电除尘器运行电流、电压及电器元件的关系。研究结果表明:净化器正常工作时的电晕噪声在44.3~48 dB时,电晕噪声的强度与运行电流的大小呈明显正相关;减小充电电容可以降低放电电流,从而削弱电晕噪声,但容易影响除尘特性;相同条件下,电极间距越大,起弧电流和运行电压均增大,电弧噪声也随之增大;电弧一旦发生,噪声在55~88 dB时对人的干扰明显,串联电阻虽然存在降低电弧噪声的可能性,但难以抑制电弧的产生;低电容情况下,运行电压和电弧电流峰值均比470 pF时大,电弧噪声也更加明显,继续增加电容,电源电流和电压输出趋于稳定,电弧噪声亦是。

    2020年03期 816-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 外阻对同步脱氮除硫燃料电池古菌群落的影响

    蔡靖1;胡安辉2

    为了研究外阻对同步脱氮除硫燃料电池中古菌群落的影响,构建了4个相同构型的双室微生物燃料电池,分别在100、1 000、10 000 Ω和开路状态下运行,并通过高通量测序对污泥古菌群落进行分析。不论外阻如何改变,该系统均表现出高基质去除性能;输出电压和电流密度均随着外阻增大而增大,但电流密度增长幅度较缓。多样性指数及主成分分析结果表明,改变外阻会对阳极室内微生物群落有所影响;而Pearson相关性分析显示,多样性指数与产生电能及环境条件之间并无显著性关系(<i>p</i>>0.05)。结果表明,改变外阻并未对同步脱氮除硫燃料电池中古菌群落丰富度和多样性产生显著性影响。

    2020年03期 823-830页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]
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  • 淖毛湖煤及显微组分热解半焦微观结构分析

    陈霞1;徐艳梅1;陆人春2;靳立军3;胡浩权3;潘志彦1

    为了认识煤及显微组分热解过程微观结构的变化,利用红外光谱和拉曼光谱对含不同显微组分的淖毛湖煤在氮气气氛下热解半焦进行分析,研究热解半焦结构随温度的变化。分析结果表明:煤在温度<350℃干燥脱气后,其中的无定形碳和缺陷结构相对数量略有减少;当温度为350~500℃时,煤发生剧烈分解,其无定形碳和缺陷结构相对数量增加;当温度为500~800℃时,煤中的芳香结构发生缩合及杂环开裂,煤中无定形碳、缺陷和交联结构相对数量增加;当温度>800℃煤焦向石墨化转变,其无序结构相对数量减少。红外光谱分析证明,煤中脂肪族化合物和含氧基团在650℃前基本分解。综合比较不同显微组分煤热解半焦的红外光谱和拉曼光谱分析结果表明,煤中惰质组体积分数增加,其芳香度提高,交联结构增多,脂肪弱键减少,无定形碳结构和缺陷结构减少,完成热解反应所需温度提高。

    2020年03期 831-837页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K]
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  • β-CD协同磁性铁基咪唑离子液体油品脱硫

    李恩田1;朱媛媛1;姚培2;3;徐洋1;张怿涵1;朱霞石3

    为了获得一种低成本、高效率的油品脱硫方法,选择3种碳链烷烃取代的磁性铁基咪唑离子液体[C<sub><i>n</i></sub>min]Br/FeCl<sub>3</sub>(<i>n</i>=4,6,8)为脱硫剂,并添加<i>β</i>-环糊精(<i>β</i>-CD),使之与磁性离子液体(MILs)共同作用,深度脱除汽油中的二苯并噻吩(DBT)。实验分别考察了MILs、<i>β</i>-CD以及<i>β-</i>CD与MILs共同作用下对汽油中DBT的脱除率。结果表明:<i>β</i>-CD和MILs共同作用下对汽油中的DBT有更好的脱除效果;其最佳脱硫条件为油剂比(<i>V</i>(oil):<i>V</i>(MILs))达到1:1,萃取时间30 min,萃取温度40℃,<i>β</i>-CD加量0.01 g;此条件下[C<sub>8</sub>min]Br/FeCl<sub>3</sub>脱硫率最高,达到98%,汽油收率为96.5%,MILs回收率为92%左右。同时分析了<i>β</i>-CD与[C<sub>8</sub>min]Br/FeCl<sub>3</sub>共同作用的脱硫机理,结果表明:MILs-<i>β</i>-CD对汽油中DBT有较强的包合能力,使得<i>β</i>-CD协同MILs能够更好地脱除DBT。

    2020年03期 838-847页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
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研究简报

  • 三呋咱并氧杂环庚三烯便捷新法合成及量子化学研究

    王锡杰;陈松;廉鹏;罗志龙;贾思媛;王伯周

    为解决目前三呋咱并氧杂环庚三烯(TFO)的合成方法难于工业化的问题,设计了TFO便捷合成新方法。以3,4-双(3x-硝基呋咱-4x-基)氧化呋咱(DNTF)为原料,经醚化、还原合成了TFO,总收率为71.1%,并利用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(<sup>1</sup>H NMR)、核磁共振碳谱(<sup>13</sup>C NMR)、质谱(MS)及元素分析等进行了结构表征;探讨了还原反应的关键影响因素,确定了最佳的反应条件为:还原剂为亚磷酸三乙酯,料比<i>n</i>(还原剂):<i>n</i>(BFFO)为2:1,反应温度为80℃,时间为18 h。采用DSC研究了TFO的热性能,分解点为377.4℃。基于Gussian 98程序的B3LYP方法,在6-31G(d,p)基组水平上对TFO的结构进行了优化,得到了稳定的几何构型和键级,在振动分析的基础上求得体系在不同温度下的热力学性质,得到了温度对热力学性能影响的关系式,结果表明TFO分子结构稳定性较好。

    2020年03期 848-854页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
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