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本期目录
2009年 第60卷 第2期 刊出日期:2009-02-05
    综述与专论
    电厂烟气氨法脱碳技术研究进展
    刘芳, 王淑娟, 陈昌和, 徐旭常
    化工学报. 2009, 60(2):  269-278. 
    摘要 ( 854 )   PDF (1094KB) ( 1881 )  
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    随着“后京都时代”的到来,电厂烟气氨法脱碳技术成为近年来新兴的CO2减排方法研究热点之一。本文对国内外有关氨法脱碳的机理、主要工艺和参数等的相关研究给予了详细的总结与分析,并对存在的问题和技术未来发展等方面进行了阐述。现有试验及系统模拟结果表明,氨法脱碳技术可实现90%以上的CO2脱除效率,氨水溶液具有1.0 kg CO2/kg NH3以上的吸收能力;其中,CO2脱除效率、吸收能力及速率等参数主要受氨水浓度、吸收反应温度、吸收剂再生条件等因素影响。经济性研究显示,氨法联合脱除技术有望将CO2捕获带来的电价增长控制在20%以内。

    热力学
    基于热力学第二定律的换热器最佳清洗周期的确定
    吴双应, 苏畅, 李友荣
    化工学报. 2009, 60(2):  279-286. 
    摘要 ( 1025 )   PDF (1280KB) ( 738 )  
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    基于热力学第二定律和热经济学原理,通过引入换热器的传火用有效度和传热有效度以及污垢的渐近模型,研究换热器的最佳清洗周期,得到了换热器清洗时的总费用表达式。结果表明,基于热力学第二定律的最佳清洗周期和对应的清洗时的总费用与基于热力学第一定律结果的相对大小取决于火用价和热价的差异程度;最佳清洗周期受到换热器的流型、洁净状态下的传热单元数、冷热流体热容量比、清洗时间以及清洗过程损失费用等因素的影响,其中,冷热流体热容量比和较小的洁净状态下的传热单元数对最佳清洗周期的影响相对较小。

    液态和超临界态二氧化碳的非线性声学性质
    卢义刚, 孙小广
    化工学报. 2009, 60(2):  287-293. 
    摘要 ( 910 )   PDF (1796KB) ( 1083 )  
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    根据美国国家标准局提供的二氧化碳在液态和超临界态下的声速、密度、比定压热容、膨胀系数等物理参数数据库中数据,计算了二氧化碳在液态和超临界状态下的声速压力系数、声速温度系数和非线性声参量几个非线性声学参数。分析归纳了液态二氧化碳和超临界二氧化碳的非线性声学特性,对比分析了液态二氧化碳、超临界二氧化碳和一般有机液的非线性声学特性。详细分析了二氧化碳在临界点附近的非线性声学特性。研究表明,液态二氧化碳表现出类似于一般液体在常温常压下的非线性声学特性;超临界二氧化碳的声速压力系数、声速温度系数和非线性声参量值可为正值或负值,其值随压力或温度的变化具有一定的规律性。压力越大温度越低,超临界二氧化碳的非线性声学特性越接近液态二氧化碳或一般液体。在临界点附近区域,3个参量值随压力或温度的变化出现正负最大值间的跳跃变化。

    1,3-丙二醇与水、乙醇二元混合体系超额体积
    林明穗, 林金清
    化工学报. 2009, 60(2):  294-298. 
    摘要 ( 772 )   PDF (364KB) ( 760 )  
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    测定了常压下1,3-丙二醇-水和1,3-丙二醇-乙醇两个二元混合体系纯组分及混合液在328.15~348.15 K温度内全浓度范围的密度,计算了体系的超额摩尔体积等性质。两个二元混合体系的超额摩尔体积在所测定的温度和全浓度范围内均呈负偏差。体积数据说明1,3-丙二醇-水、乙醇混合体系中不同分子间的交叉缔合强于同分子间的自缔合,同时组分间分子大小的不对称产生填充效应。

    传递现象
    微波辐射下CaSO4生成反应过程中的热点特性
    吴欣华, 杨哓庆, 黄卡玛
    化工学报. 2009, 60(2):  299-303. 
    摘要 ( 967 )   PDF (2007KB) ( 745 )  
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    在微波辐射化学反应过程中,常常会因为存在热点而导致爆炸或反应物烧毁等现象发生。本文以微波辐射下的硫酸钙生成反应为例,利用有限元方法求解Maxwell方程组、流体力学方程以及热传导方程,研究了微波辐射反应过程中热点的变化情况,并用实验验证了计算结果的正确性。研究结果表明:在加热过程中,随反应的进行,热点的位置是在不断变化的,且热点常出现在物质分相界面附近。

    气扫式膜蒸馏传质传热过程
    陈华艳, 李欢, 吕晓龙
    化工学报. 2009, 60(2):  304-309. 
    摘要 ( 1001 )   PDF (865KB) ( 631 )  
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    对气扫式膜蒸馏(SGMD)的热量和质量传递机理进行了研究,建立了该过程的热量和质量传递模型,并对模型进行了计算,得出了吹扫气流速、组件长度、进料流速和进料温度对膜通量的影响。通过实验对模型计算结果进行了验证。实验结果表明模型计算值与实验值非常接近。随吹扫气流速的增大,通量先增加然后趋近于平衡。组件长度越短通量越高。进料流速对通量的影响很小,随膜丝内Reynolds数的增加,通量稍有增加,随进料温度的升高,通量呈指数倍增加。

    多相流和计算流体力学
    激光数字全息应用于两相流颗粒粒径测量
    吴学成, 浦兴国, 浦世亮, 袁镇福, 岑可法
    化工学报. 2009, 60(2):  310-316. 
    摘要 ( 1105 )   PDF (2516KB) ( 693 )  
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    激光数字全息技术在颗粒场三维诊断领域具有巨大的应用潜力。对激光数字全息技术应用于两相流颗粒粒径及其空间分布测量进行了研究。在利用小波函数重建颗粒全息图和颗粒识别定位的基础上,利用全息成像的点扩散理论获得颗粒粒径,并采用二维插值方法提高测量精度。利用所搭建的激光数字全息测量系统对一环形喷嘴产生的颗粒场以及冷态循环流化床稀相区流场进行实验测试,固相为20~100μm的玻璃珠,所测流场空间尺度约为10 mm×10 mm×100mm。测量系统成功地对被测流场区域的颗粒场进行了重建,将获得的颗粒粒径统计分布与Malvern粒度仪测量结果进行了对比,基本吻合,表明激光数字全息测量系统可以很好地进行颗粒场粒径及其空间分布的测试。

    TVD/LW混合格式在天然气管线瞬变仿真中的应用
    龙学渊, 杨敏, 谢云杰, 罗云
    化工学报. 2009, 60(2):  317-324. 
    摘要 ( 756 )   PDF (1469KB) ( 455 )  
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    描述天然气在管线中瞬变流动的数学模型为一个非线性双曲守恒律型的非齐次系统,应用时间分裂方法来处理双曲型模型中的非齐次项,对每一个时间步长,时间分裂算法将原来的非齐次双曲型守恒律组转化为一个齐次非线性双曲型守恒律模型和一个常微分方程(ODE)。应用显式5点二阶精度的TVD格式求解齐次非线性双曲型守恒律模型,结合具有2阶精度的3点Lax-Wendroff格式计算与边界点相邻节点(第2点,第N-1点)的物理量;并用特征线法处理管线入口和出口处的各类边界条件。通过下游阀门突然关闭的这种极端情况和一条实际天然气管线进行瞬变流动测试TVD/LW混合格式的模拟瞬变流动的有效性,模拟结果表明,TVD/LW混合格式能成功地模拟各物理量在瞬变过程中的真实情况。

    基于多小波相邻系数法的热式油水两相流相含率测量
    张春晓, 张涛
    化工学报. 2009, 60(2):  325-331. 
    摘要 ( 696 )   PDF (1783KB) ( 334 )  
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    油水两相流温度信号受到外界噪声干扰,导致油水特性难以辨别,含油率测量范围小。为解决这一问题,采用一种新的信号处理方法——多小波相邻系数法,与多小波传统阈值、向量阈值去噪算法相比,较好地解决了变换系数之间的相关性,去噪效果较好。通过大量的油水实验数据处理发现:利用热电偶测温信号的电压幅值波动测含油率,测量范围为3%~70%,通过曲线拟合,得到热电偶电压幅值波动与含油率的数学表达式,测量误差为7.1%。

    稠密气固两相同轴射流颗粒弥散特性
    周华辉, 许建良, 李伟锋, 刘海峰
    化工学报. 2009, 60(2):  332-337. 
    摘要 ( 994 )   PDF (1742KB) ( 313 )  
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    采用高速摄像仪对稠密气固两相同轴射流中颗粒的弥散特性进行了实验研究。实验结果表明,颗粒流离开未弥散长度后,随气体射流速度增加,存在三种弥散模式,分别为剪切弥散,波状弥散和振荡弥散。未弥散长度随气体射流速度(雷诺数)的关系为 。波状弥散模式下颗粒流波动波长沿射流轴线的发展规律为 。在振荡弥散过程中,随着气体射流速度的增大,颗粒流振荡的频率先减小后增大,在气体速度约65 m·s-1时振荡频率最小。

    平面撞击流振荡特性
    孙志刚, 李伟锋, 刘海峰, 于遵宏
    化工学报. 2009, 60(2):  338-344. 
    摘要 ( 915 )   PDF (2512KB) ( 615 )  
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    对两对置平面喷嘴形成的撞击流的振荡特性进行了实验研究。采用高速摄像仪、烟线流场显示和热线测量的方法,研究了不同喷嘴间距、不同喷嘴出口气速下平面喷嘴撞击流的振荡行为。研究结果表明,平面撞击流的振荡特性主要有流向拟周期振荡和偏斜振荡两种,当L<5H时主要为流向拟周期振荡模式,当L>5H时主要为偏斜振荡模式。

    催化、动力学与反应器
    酸性离子液体作催化剂的硝基苯加氢合成对氨基苯酚
    崔咏梅, 袁达, 王延吉, 赵新强
    化工学报. 2009, 60(2):  345-350. 
    摘要 ( 748 )   PDF (456KB) ( 781 )  
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    针对硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚(PAP)的过程,提出了Pt/SiO2和新型季铵型Brφnsted酸性离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵([HSO3-b-N(CH3)3]HSO4)构成的双功能催化体系。考察了离子液体浓度、Pt/SiO2用量及操作条件对对氨基苯酚收率和选择性的影响。并与硫酸体系进行了对比。在85℃、4 h、0.4 MPa条件下,硝基苯转化率96.6%,对氨基苯酚的选择性为81.4%,优于Pt/SiO2和硫酸溶液体系。可能的原因是,离子液体增加了硝基苯溶解度,并且抑制了中间产物苯基羟胺的深度加氢。反应后用减压过滤可分离出Pt/SiO2催化剂;滤液经由萃取、减压蒸馏和结晶析出PAP。结果证明,该双功能催化体系重复使用3次,PAP收率没有明显的下降。

    锯末快速热解气的在线催化裂解
    陆强, 李文志, 张栋, 朱锡锋
    化工学报. 2009, 60(2):  351-357. 
    摘要 ( 1243 )   PDF (1273KB) ( 523 )  
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    采用Py-GC/MS装置对锯末进行快速热解并对热解气进行在线检测,研究了HZSM-5分子筛和SBA-15介孔催化剂对热解气进行在线催化裂解的效果。结果表明,热解气经HZSM-5催化裂解后,乙酸、羟基乙醛、呋喃类以及酚类物质的产率都大幅降低,同时形成了大量的芳香烃产物,主要是甲苯和二甲苯;而热解气经SBA-15催化裂解后,乙酸产率降低、羟基乙醛产率稍有降低、呋喃类和酚类物质的产率增加,只检测到了极少的烃类产物。由此可知,这两种催化剂对热解气有着不同的催化裂解效果:HZSM-5具有较好的催化脱氧功效;而SBA-15则基本不具有催化脱氧形成烃类产物的能力,但其介孔结构能够允许生物质裂解过程中形成的分子较大的低聚物进入其中并发生二次裂解,从而形成小分子产物。

    分离工程
    催化裂化汽油二次反应过程中反应热的变化
    刘熠斌, 王洪刚, 杨朝合, 山红红
    化工学报. 2009, 60(2):  358-364. 
    摘要 ( 1078 )   PDF (481KB) ( 865 )  
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    根据热力学理论,通过产物和反应物的生成焓计算了催化裂化汽油在降烯烃改质以及催化裂解过程中的反应热,并根据不同反应过程的实验结果考察了反应温度、停留时间和剂油比对反应热的影响。计算结果表明,催化裂化汽油降烯烃改质和催化裂解过程都是吸热反应体系,降烯烃改质过程的反应热为80~150 kJ·kg-1,催化裂解过程的反应热为370~620 kJ·kg-1;反应条件对反应热的影响通过改变反应物的转化率和产物分布实现。在实验条件范围内,随着反应温度的升高、剂油比的增大和停留时间的延长,反应热逐渐增大;当剂油比增大到一定程度时,反应热随剂油比的增加趋势变缓。

    催化、动力学与反应器
    乙烯气相聚合过程中氢气振荡操作制备双峰聚乙烯
    历伟, 黄杏冰, 王靖岱, 阳永荣
    化工学报. 2009, 60(2):  365-371. 
    摘要 ( 1056 )   PDF (1935KB) ( 890 )  
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    在单一气相反应器中,采用国产APE-1G(Cp*2ZrCl2·2LiCl·THF)型茂金属催化剂,通过强制振荡反应器内的氢气浓度制备双峰聚乙烯。实验考察了氢气浓度、振荡时间分配和振荡周期对聚乙烯分子量分布的影响。实验结果表明,氢气的加入使得催化剂活性降低,产物分子量也减小。通过强制振荡氢气的浓度可以得到双峰分布的聚乙烯,Mw/Mn达到11.2~34.2。研究表明,通过调节氢气振荡操作的实验条件,尤其是调节振荡时间分配,可以很好地控制双峰聚乙烯的分子量分布。

    聚碳酸酯在亚临界乙醇中的催化解聚
    方宇媛, 金红茂, 潘志彦, 邹霞, 林春绵
    化工学报. 2009, 60(2):  372-377. 
    摘要 ( 993 )   PDF (1867KB) ( 817 )  
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    以氢氧化钠为催化剂、在投料比1∶6.3(20.0 g PC/126.2 g乙醇)、温度140~220℃、压力1.1~5.9 MPa、反应时间15~60 min条件下,利用间歇式高压反应釜研究了聚碳酸酯(PC)在亚临界乙醇中的催化解聚,产物分别采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、气质联谱(GC-MS)和气相色谱(GC)进行分析。结果表明,PC的解聚率随温度的升高、反应时间的延长而增加;主产物双酚A(BPA)的收率随反应温度升高、反应时间延长而下降。在投料比1∶6.3、温度170℃、反应时间15 min、压力1.7 MPa、催化剂投加量1.0 g·(160.0 ml 乙醇)-1条件下,PC解聚率为84.2%,BPA收率可达到95.7%。根据PC在亚临界乙醇中催化解聚产物的分析,并结合PC链结特点,提出了PC的催化解聚机理。通过实验数据关联,得出亚临界乙醇中PC催化解聚反应级数为一级,反应活化能为40.15 kJ·mol-1。

    焙烧温度对橄榄石催化甲苯裂解性能的影响
    岳宝华, 卜宪昵, 汪学广, 丁伟中
    化工学报. 2009, 60(2):  378-383. 
    摘要 ( 1281 )   PDF (953KB) ( 504 )  
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    以橄榄石为催化剂,通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和TEM等手段研究了焙烧温度对催化剂的结构、物相、还原性能以及甲苯裂解反应活性的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂结构和活性影响显著,低温焙烧时主要存在Mg2SiO4和Fe2O3的晶相衍射峰,随着焙烧温度的升高,Fe2O3的晶相衍射峰逐渐消失,随之出现了非常明显的 (Fe, Mg)SiO3的衍射峰。选择适中的焙烧温度可以增加表面上可还原Fe2O3的量,从而拥有较高的甲苯裂解活性位。在实验考察范围内,900℃焙烧的橄榄石表现了最高的甲苯裂解活性。TG结果表明,该温度焙烧的橄榄石具有较好的抗积炭性能。

    MOCVD生长GaN的反应动力学分析与数值模拟
    徐谦, 左然, 张红
    化工学报. 2009, 60(2):  384-388. 
    摘要 ( 848 )   PDF (506KB) ( 533 )  
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    提出了GaN生长的主反应和寄生化学反应模型,用主反应和与主反应平行进行的寄生反应来描述GaN的实际生长过程,并将此数值模拟得到的GaN沉积速率和文献中的实验数据进行了对比,发现与在实际MOCVD反应器上相同反应条件时得到的实验数据吻合较好。此外还发现TMGa浓度对GaN的生长速率有较大影响,但并非简单的线性关系。

    分离工程
    无机盐对聚二甲基硅氧烷/陶瓷复合膜渗透汽化性能的影响
    侯丹, 卫旺, 夏珊珊, 相里粉娟, 陈袆玮, 金万勤
    化工学报. 2009, 60(2):  389-393. 
    摘要 ( 853 )   PDF (506KB) ( 597 )  
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    将渗透汽化应用于醇/水体系的分离,具有诸多显著的优势。然而,目前的研究大都基于二元体系,而实际的应用体系是多元的,还包含少量无机盐和糖类等,它们的存在对膜的性能具有一定的影响。本文研究了NaCl、KCl和MgCl2 3种无机盐的加入对聚二甲基硅氧烷 (PDMS)/陶瓷复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明,在313 K,无机盐的加入使复合膜的分离因子和通量均有所提高。其中二价盐MgCl2对渗透汽化性能的影响最为显著,分离因子最大提高到醇/水体系的2.8倍。而一价盐NaCl和KCl的加入,使分离因子分别提高为醇/水体系的2.5倍和2.4倍。同时借助于Setschenow扩展方程计算了乙醇活度,对实验结果进行了初步的解释。

    微波辅助萃取的动力学模型
    郭平生, 刘海力, 宁军贤, 唐贤健
    化工学报. 2009, 60(2):  394-400. 
    摘要 ( 771 )   PDF (513KB) ( 644 )  
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    从目标成分与微波场之间的相互作用出发,讨论了目标分子在微波场中所获得的激发能,并在液体“格子”模型理论的基础上,推导了微波场中目标成分分子在基体内部的有效扩散速率公式,由此分析了微波强化目标成分扩散的机理,结果表明:微波增加基体材料的空隙率和使目标成分获得非热效应能是微波强化目标成分扩散的主要原因,揭示了微波强化萃取过程的共性特征。通过简化有效扩散速率公式,进一步建立了微波场中目标成分扩散的动力学模型,通过与实验结果拟合表明:同一动力学方程不同参数的理论曲线分别与不同实验结果一致,其所有的拟合相关系数均达0.96以上,说明被拟合的不同条件下的实验满足相同的动力学规律,表明所建立的动力学模型有一定的适应性和合理性。

    过程系统工程
    基于自适应量子蚁群算法的石脑油裂解炉故障诊断
    王灵, 王秀亭, 俞金寿
    化工学报. 2009, 60(2):  401-408. 
    摘要 ( 925 )   PDF (1302KB) ( 581 )  
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    针对实际生产过程中缺乏故障数据,采用适合小样本问题的支持向量机对石脑油裂解炉进行故障诊断。为了消除高维数据及系统噪声对故障诊断的干扰,将量子编码引入蚁群算法,提出一种新的自适应量子蚁群算法进行故障特征选择以进一步提高诊断性能。数值仿真实验结果显示,提出的自适应量子蚁群算法具有更好的全局寻优性能;对石脑油裂解炉传感器故障的诊断结果表明自适应量子蚁群算法能快速、准确地搜索到关键故障特征,有效地提高了支持向量机故障诊断的正确率和鲁棒性。

    表面与界面工程
    新型二元熔盐电解质LiTFSI/NaTf的热学和电化学性能
    屠晓华, 褚有群, 赵峰鸣, 马淳安
    化工学报. 2009, 60(2):  409-414. 
    摘要 ( 1194 )   PDF (1146KB) ( 726 )  
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    制备了由二(三氟甲基磺酰亚胺)锂(LiTFSI)和三氟甲基磺酸钠(NaTf)形成的二元低温熔盐电解质材料,采用差热分析、电化学阻抗和循环伏安法分别对熔盐电解质体系的热学性质、电导率和电化学窗口等进行了研究。测试结果表明,LiTFSI/NaTf熔盐体系的最低共熔温度为188℃,而且具有很高的热稳定性,在300℃以内没有明显热分解的迹象;LiTFSI/NaTf熔盐体系具有较好的电导率,电导率随着LiTFSI浓度的增加而减小;温度为230℃、摩尔配比为1∶3的LiTFSI/NaTf熔盐体系的电化学窗口为4.7 V,且随着温度的升高,电化学窗口减小幅度较小,表明该体系具有良好的电化学稳定性。

    基于图像颜色特征的涂层老化失效检测方法
    陶蕾, 宋诗哲, 金威贤
    化工学报. 2009, 60(2):  415-420. 
    摘要 ( 827 )   PDF (1073KB) ( 1011 )  
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    结合数字图像技术和色度学相关原理,针对腐蚀过程涂层表面出现的色彩变化,建立了基于颜色特征的涂层材料腐蚀性能检测方法。利用建立的腐蚀形貌采集系统,对现场暴露不同时期的涂层试片进行采集。采用HSV颜色空间对腐蚀试样表面的变色程度进行描述,提出颜色特征参数CP,实现对涂层腐蚀试样外观变色的计算机判别,为材料的腐蚀特征检测提供了新的方法。
    生物化学工程与技术
    固定化CGMCC No.2266生物转化法制备(S)-(-)-β-羟基苯丙酸乙酯
    欧志敏, 杨根生, 郭钫元
    化工学报. 2009, 60(2):  421-427. 
    摘要 ( 738 )   PDF (1668KB) ( 525 )  
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    在邻苯二甲酸二丁酯中采用固定化酿酒酵母CGMCC No.2266不对称还原β-羰基苯丙酸乙酯制备(S)-(-)-β-羟基苯丙酸乙酯。将干重为430 mg的100 ml菌液50℃预热处理30 min,以2%海藻酸钠固定化得到的直径为2 mm的固定化细胞增殖培养72 h,在300 ml邻苯二甲酸二丁酯中转化17.2 mmol·L-1β-羰基苯丙酸乙酯,摩尔产率和对映体过剩值可以分别达到92.2%和100%。固定化细胞可以较好地重复利用于转化反应10次。产率随底物浓度的增高而降低,分批加入底物可以降低底物浓度过高对反应过程的抑制。

    能源和环境工程
    Mn(Ⅱ)/O3降解草酸作用机制的定量化解析
    臧兴杰, 张华, 石锐, 童少平, 马淳安
    化工学报. 2009, 60(2):  428-434. 
    摘要 ( 815 )   PDF (982KB) ( 573 )  
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    利用Mn(Ⅱ)/O3氧化体系降解了草酸, 探讨并定量化解析了Mn(Ⅱ)催化臭氧化降解草酸的作用机制。结果表明,加入Mn(Ⅱ)能明显提高臭氧化降解草酸的效率, 体系Rct值也有所增大。Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的途径主要包括以下3种方式: 第一, 臭氧的直接氧化反应; 第二,羟基自由基(水中溶解臭氧分解产生)的氧化反应; 第三, Mn(Ⅳ)和Mn(Ⅶ)等高价锰对草酸的氧化反应。溶液pH值不但直接影响Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的效率, 而且还决定了三者的贡献大小。在本实验条件下, 当pH值为2.9时, Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的表观反应速率常数为28.280×10-4 s-1, 三者对草酸降解的百分比贡献为fO3fOHfrest=2.1∶19.0∶78.9当pH值为5.3、8.0和10.0时, 草酸降解的表观反应速率常数分别为1.597×10-4 s-1、1.535×10-4 s-1和〖WTBZ〗1.545×10-4 s-1, 三者的百分比贡献分别为fO3fOHf rest=24.9∶28.4∶46.7、fO3fOHfrest=23.6∶54.5∶21.9和fO3fOH∶frest=19.6∶74.4∶6.0。

    往复热循环多孔介质“超焓燃烧”特性
    王关晴, 程乐鸣, 郑成航, 骆仲泱, 岑可法
    化工学报. 2009, 60(2):  435-443. 
    摘要 ( 977 )   PDF (1738KB) ( 515 )  
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    对稀薄低热值气体在往复式热循环多孔介质燃烧系统的“超焓燃烧”特性进行了研究。在模型验证的基础上,阐明了系统“超焓燃烧”产生机理,分析了换向半周期、燃气热值、二次风比等工况参数与气固两相的热容比、对流传热系数、光学厚度等物性参数对系统“超焓燃烧”特性的影响,并给出了相应的变化规律;着重指出“超焓燃烧”在燃气热值较低(H0<3.48)才能产生,且随着燃气热值降低,超焓现象越明显;稳定燃烧时,燃烧效率受各参数影响相对较小,基本保持在非常高的水平,验证了多孔介质燃烧的高效性。

    原位漫反射红外光谱研究NO和NH3在CuO/γ-Al2O3催化剂上的吸附行为
    孙路石, 赵清森, 向军, 石金明, 王乐乐, 胡松, 苏胜
    化工学报. 2009, 60(2):  444-449. 
    摘要 ( 1579 )   PDF (1585KB) ( 822 )  
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    利用原位漫反射红外光谱法在线研究NH3和NO在CuO/γ-Al2O3催化剂表面吸附和氧化的反应过程。NH3不仅能被吸附在L酸位,也能被吸附在B酸位。NH3氧化脱氢形成NH2物种是反应的中间步骤。NO和NO2以多种形态吸附在催化剂表面。O2存在条件下有利于吸附的NO物种被氧化成高价的NO2。暂态实验中,吸附NH3饱和的催化剂载体通入NO和O2后,共价吸附的NH3首先消失,而NH+4没有参加反应。吸附NO饱和的催化剂载体通入NH3和O2后,吸附态NO特征峰基本没有变化。选择性催化还原反应发生在吸附态NH3和气态NO之间,吸附态的NO及其氧化生成的亚硝基和硝基物种不参与SCR反应。

    醇胺类离子液体合成及其烟气脱硫特性
    翟林智, 钟秦, 杜红彩, 何川, 王娟
    化工学报. 2009, 60(2):  450-454. 
    摘要 ( 968 )   PDF (1088KB) ( 1063 )  
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    介绍了一种新的离子液体合成法——水浴微波法,以乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺为阳离子,甲酸、乙酸和乳酸为阴离子,合成一系列醇胺类离子液体。以乙醇胺乳酸盐离子液体为例,通过正交实验(L9(34))分析,得到最佳合成条件为:合成时间30 min,温度65 ℃,微波功率300 W,乙醇胺与乳酸的摩尔比1︰1.1。在此条件下,除N,N-二甲基乙醇胺类离子液体外,其余8种离子液体产率均保持90 %以上。乙醇胺乳酸盐对SO2具有较高的吸收容量,吸收的SO2与乙醇胺乳酸盐的摩尔比为1.063,选其作为最佳吸收剂进行脱硫性能研究。研究发现,适宜吸收温度为25 ℃,解吸温度和解吸时间分别为90 ℃和60 min。实验同时表明,水浴微波法可以加速SO2的解吸过程。

    新型钛基银电极上硼氢化钠的电化学氧化
    易清风, 李磊
    化工学报. 2009, 60(2):  455-459. 
    摘要 ( 745 )   PDF (1126KB) ( 518 )  
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    利用水热法,以聚乙二醇为还原剂将硝酸银还原, 产生的金属银颗粒直接沉积于钛表面,制备出具有三维网状结构的新型钛基银电极 (Ag/Ti)。利用循环伏安(CV)技术研究了碱性溶液中,Ag/Ti对硼氢化钠氧化的电催化活性。结果表明,硼氢化物在Ag/Ti电极上的氧化属直接电化学氧化过程,Ag/Ti电极对硼氢化物的电化学氧化表现出极高的电流密度,并且硼氢化物氧化的起始电位较低,约为-0.64 V vs SCE,说明Ag/Ti电极对硼氢化物氧化具有高度的电催化活性,有望作为硼氢化物燃料电池的阳极材料而得到应用。
    改性淀粉在低浓度含镉废水处理中的应用实验
    张延霖, 张秋云, 王婷
    化工学报. 2009, 60(2):  460-464. 
    摘要 ( 825 )   PDF (981KB) ( 400 )  
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    对淀粉(St)接枝共聚丙烯酰胺(AM)并与巯基乙酸(MCAA)反应进行了研究,将得到的产物用于低浓度含镉废水处理取得了较好的效果。研究了淀粉与丙烯酰胺配比不同对St-AM接枝率和接枝效率的影响并对巯基化后得到的产物St-AM-MCAA的巯基含量进行了测定。对低浓度(0.4mg/L)含镉废水的处理研究发现:含镉废水在pH=8,添加量为50mg时镉去除率可达89.7%;St-AM-MCAA较St-AM产物能提高Cd2+去除率10%以上。
    玉米芯糖化水解及发酵法生物产氢
    张茂林, 李领川, 沈晓武, 樊耀亭, 侯红卫, 任保增
    化工学报. 2009, 60(2):  465-470. 
    摘要 ( 1018 )   PDF (869KB) ( 446 )  
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    通过正交实验研究了硫酸水解预处理对玉米芯糖化效率及发酵产氢的影响,优化了相应的工艺参数,结果表明:玉米芯的最佳糖化效率和发酵产氢出现在水解温度115℃ ,硫酸浓度1.0%,水解时间1.5 h和固液比(M/V)l:10,在该条件下,玉米芯糖化效率为0.5433g·(g TVS)-1,酸解残渣的氢产氢达 85. ml H2·(g TVS)-1。此外,通过X射线粉末衍射分析和结晶度计算探讨了酸解预处理和氢发酵对玉米芯的作用机理。
    乙腈-水相1,4-二氯苯在铂电极上的电氧化行为
    刘奇, 王家德, 刘臣亮, 陈建孟
    化工学报. 2009, 60(2):  471-475. 
    摘要 ( 891 )   PDF (1202KB) ( 744 )  
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    为有效去除化工废水中的1,4-二氯苯,研究了Pt电极上乙腈-水混合溶剂中1,4-二氯苯电氧化机理。计时电流法研究表明,氧化过程中既有电极表面失电子的直接电化学氧化,又有基于活性自由基的间接氧化。通过SEM表征和Pt电极表面观察,证明Pt电极在2.3 V(vs. SCE)的电位下氧化p-DCB过程中,表面存在黄色有机聚合物膜,致使体系的导电性变差。降解途径推断表明,反应首先经历了脱氯和对氯酚、对苯醌等芳香类中间体的生成;接着开环生成小分子有机酸;最后小分子羧酸进一步氧化成CO2
    材料化学工程与纳米技术
    热塑性复合材料中的高分子吸附包覆现象
    张朝, 施勇晖, 戴干策
    化工学报. 2009, 60(2):  476-482. 
    摘要 ( 822 )   PDF (1786KB) ( 1223 )  
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    通过对三相复合材料PP/GF/PA66、PP/GF/PET、PP/GB/PA66、PP/GB/PET以及PP/PA66/PET的力学性能和微观形貌的比较分析,研究了三相复合材料的界面吸附现象。实验结果表明,高分子的极性在多相体系的界面形成过程起着非常重要的作用。在熔融加工时,极性高分子能优先吸附包覆在极性无机填料或极性高分子表面;三相体系中的极性优先吸附包覆作用改善了无机填料和高分子基体之间的界面结合,使材料的力学性能优于不存在优先吸附作用的三相体系的力学性能。此外,通过比较分析复合材料组分之间的界面张力,从界面能的角度解释了多相复合材料中的优先吸附包覆现象。

    甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯/苯乙烯细乳液共聚合乳胶粒稳定性
    曹志海, 单国荣
    化工学报. 2009, 60(2):  483-489. 
    摘要 ( 718 )   PDF (1112KB) ( 523 )  
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    研究了各聚合条件对甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯(MPS)和苯乙烯(St)细乳液共聚合体系乳胶粒稳定性的影响,聚合条件包括引发剂类型、MPS/St比例、乳化剂用量、共稳定剂用量和体系pH值。通过动态激光光散射测定初始液滴和乳胶粒的尺寸,气相色谱测定苯乙烯的转化率,总转化率由重量法测定。研究发现,油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)引发的体系,MPS/St比例为1∶4时,聚合过程中乳胶粒尺寸基本不变,最终乳胶粒数与初始液滴数比值为0.97。相同MPS/St比例,水溶性引发剂过硫酸钾(KPS)引发的体系,随聚合反应进行乳胶粒尺寸增加,最终乳胶粒数和初始液滴数比值仅为0.55,乳胶粒发生明显聚并。随MPS/St比例增加,乳胶粒稳定性变差,乳化剂和共稳定剂量变化对乳胶粒数和初始液滴数比值影响不大。在酸性或碱性介质中,由于水解反应加剧,乳胶粒聚并严重,最终粒子数只占初始粒子数的0.25。

    水性聚氨酯的原位细乳液聚合规律(Ⅰ)加聚/水解反应的竞争
    詹晓力, 石莹, 张庆华, 陈丰秋
    化工学报. 2009, 60(2):  490-495. 
    摘要 ( 730 )   PDF (999KB) ( 1161 )  
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    采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与憎水性二醇进行原位细乳液聚合制备水性聚氨酯,根据已建立的FTIR定量分析方法来表征聚合产物结构,通过产物中氨酯键/脲键的浓度比来研究主反应(加聚)与副反应(水解)的竞争。考察了憎水性二醇、乙烯基单体、反应温度、催化剂和乳化剂等因素对主副反应竞争情况的影响,并建立细乳液中加聚与水解反应竞争的物理模型。研究发现,二醇的反应活性越高越有利于加聚反应;乙烯基单体的引入能够抑制水解反应,促进加聚反应,而且其水溶性越小,加聚反应更容易在竞争中占优势;降低反应温度和增加催化剂浓度可促进加聚反应,抑制水解反应。

    基于磺酸盐的阴/非离子型高固含量聚氨酯分散体的合成与表征
    孙东成, 黄中元
    化工学报. 2009, 60(2):  496-501. 
    摘要 ( 971 )   PDF (1819KB) ( 961 )  
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    采用磺酸盐聚醚二元醇(SPPG)和聚乙二醇单甲醚(PEOM)为亲水单体,聚碳酸酯二醇(PCDL)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、异佛二酮二异氰酸酯(IPDI)、乙二胺(EDA)为原料,通过预聚体法制备了固含量50%以上的聚氨酯分散体(PUD)。研究表明,PUD的ζ电位处于-45~-65 mV之间,分散体稳定性优异。平均粒径处于80~140 nm之间,粒径多分布于60~200 nm范围内,磺酸盐基团的增加使胶粒平均粒径变小,粒径分布变窄;NCO/OH摩尔比和PCDL的增加使胶粒平均粒径趋于变大,[JP+2]粒径分布变宽。透射电镜(TEM)显示,分散体胶粒呈大小不一的球形结构。PUD的黏度随剪切速率的增加而下降,呈现假塑性流体的特征。

    以含氟预聚物为助稳定剂的苯乙烯细乳液聚合
    张震乾, 吴海银, 包永忠, 翁志学
    化工学报. 2009, 60(2):  502-506. 
    摘要 ( 687 )   PDF (2409KB) ( 422 )  
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    以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)的无规共聚物(PSF)作为助稳定剂,进行St的细乳液聚合,考察了不同含氟量的PSF对转化率、聚合速率Rp、液滴粒径和成核粒子数的影响。结果表明,当含氟量由0增加到34.9%,转化率由67.5%增加到80.1%,Rp由0.75×10-2 mol · L-1·min-1提高到1.74×10-2 mol ·L-1·min-1;PSF的含氟量对细乳化后液滴粒径的影响较小,但对聚合过程中成核粒子数有较大影响。当含氟量由0增加到34.9%时,反应3 h后,体系成核粒子数由每升1.83×1016个增加到2.07×1016个,并初步分析了PSF可以单独作为助稳定剂的作用机理。

    沉淀法SiO2包覆纳米CaCO3吸附剂性能
    师琦, 吴素芳
    化工学报. 2009, 60(2):  507-513. 
    摘要 ( 813 )   PDF (3210KB) ( 510 )  
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    以CO2为沉淀剂,Na2SiO3为硅源,制备了SiO2包覆纳米CaCO3吸附剂。TEM测试证实纳米CaCO3表面包覆一层SiO2膜, 用SEM & EDX 测试5个包硅样品Si含量为0.67%~4.93%。采用TGA考察吸附剂的分解温度及600℃、20% CO2条件下的吸附性能。结果表明:采用CO2沉淀法包覆SiO2后,与未包硅的纳米CaCO3相比,分解温度降低9~42℃。纳米SiO2/CaCO3吸附剂的循环吸附率、吸附容量、吸附速率均随Si含量的减小先增加后降低。Si含量为1.05%的纳米SiO2/CaCO3吸附剂显示最佳吸附性能,第1、5次循环吸附容量分别为8.9、6.0 mol·kg-1,与未包覆SiO2的纳米CaCO3相比,分别提高11%、50%,同时在第5次循环快反应段吸附速率较纳米CaCO3提高10%。与纳米CaCO3相比,包硅后的吸附剂具有较高的吸附容量和循环吸附率,循环稳定性较好。

    溴化马来松香环氧树脂的制备及阻燃性
    黄活阳, 哈成勇, 李因文, 沈敏敏
    化工学报. 2009, 60(2):  514-518. 
    摘要 ( 625 )   PDF (1035KB) ( 756 )  
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    以马来松香和液溴为原料,合成了溴化马来松香;再与环氧氯丙烷发生酯化反应、闭环反应,合成了溴化马来松香环氧树脂。结果表明,在适宜的条件下,合成的环氧树脂的环氧值为0.30 mol·(100 g)-1。 用红外光谱(FT-IR)、核磁共振谱(1H NMR)和元素分析法对产物进行了表征。采用固化剂4,4′–二氨基二苯甲烷(DDM)对产物进行了固化。实验证明,溴化马来松香环氧树脂固化物具有较好的阻燃性。

    核壳结构半导体纳米晶体CdS/ZnS的制备及其光学性质
    李江苏, 常树全, 康斌, 戴耀东
    化工学报. 2009, 60(2):  519-523. 
    摘要 ( 746 )   PDF (1489KB) ( 306 )  
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    通过反胶束法成功制备了CdS及CdS/ZnS核壳结构量子点,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散型X射线能谱(EDX)以及荧光光谱(PL)等对其结构和性能进行了研究。与CdS量子点相比,CdS/ZnS量子点的粒径明显变大,本文估算了粒子的粒径,TEM图像很好的印证了估算的结果;结合EDX的测试结果可以推断CdS/ZnS量子点的结构是ZnS包裹在CdS表面的核壳结构;CdS/ZnS量子点的荧光强度与CdS量子点相比有了明显的提高,原因主要是壳层的ZnS消除了CdS量子点表面上存在的无辐射复合中心。
    稀释剂对TIPS法等规聚丙烯中空纤维微孔膜孔径及其连通性的影响
    杨振生, 张广厚, 王志英, 李凭力, 李春利
    化工学报. 2009, 60(2):  524-530. 
    摘要 ( 1149 )   PDF (1726KB) ( 810 )  
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    热致相分离(TIPS)法制备等规聚丙烯(iPP)中空纤维微孔膜,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)与邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的混合溶剂作为制膜稀释剂。干/湿氮气流量法测定了α(稀释剂中DBP的质量分数)和β(铸膜液中聚合物的质量分数)对膜样品的平均孔径及其分布的影响,并采用膜孔曲折因子定量表达膜孔连通性。发现全部膜样品均体现窄孔径分布特征。对于相同的β, α增加导致平均孔径及膜孔连通性下降。α=0.20时,β增加,膜的平均孔径先增加后降低,膜孔曲折因子稍下降; α=0.35或0.50时,β增加,膜的平均孔径降低,膜孔曲折因子下降。膜孔连通性体现了膜内部的拓扑结构,共溶剂组成和铸膜液固含量能够调节iPP中空纤维微孔膜的孔径及其连通性。