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2008年 第59卷 第2期 刊出日期:2008-02-05
    热力学
    R23+R116系汽液相平衡的测量与数据拟合
    张 宇, 公茂琼, 吴剑峰
    化工学报. 2008, 59(2):  269-275. 
    摘要 ( 907 )   PDF (1092KB) ( 453 )  
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    利用气相循环法的实验装置测量了R23(三氟甲烷)+R116(六氟乙烷)二元体系在5个温度(194.33,199.71,214.90,229.63,244.94 K)下的汽液相平衡数据,利用Peng-Robinson(PR)状态方程和Soave-Redlich-Kwong(SRK)状态方程分别与Huron-Vidal(HV)混合规则相结合的两个模型对实验数据进行关联,提出了模型参数的关联式,并将两个模型的计算结果进行对比。结果表明:PR-HV模型对此二元系的关联结果较好,其压力计算值与实验值的相对偏差的平均值为0.29%,摩尔分数计算值与实验值的绝对偏差的平均值为0.0006。

    甲烷+氨水体系水合物生成条件实验测定及计算
    王蕾艳, 刘爱贤, 郭绪强, 陈光进, 刘祺凤
    化工学报. 2008, 59(2):  276-280. 
    摘要 ( 721 )   PDF (395KB) ( 246 )  
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    甲烷在氨水体系中生成水合物的实验数据对于开发水合法回收合成氨驰放气工艺以及操作条件的确定具有重要意义。本文测定了氨摩尔分数为1.018、3.171、5.278氨水溶液中甲烷气体水合物的生成条件。结果表明:氨的加入对甲烷水合物的生成起着明显抑制作用,而且随着氨浓度的增加,生成压力越高。采用Chen-Guo模型对甲烷在氨水中生成水合物的数据进行了计算,得到了较为满意的计算结果,平均误差为2.71%,说明Chen-Guo模型能够较好地预测该类体系的水合物的生成条件。

    纳他霉素在水和甲醇中溶解度的测定与关联
    骆健美, 金志华, 岑沛霖, 王敏
    化工学报. 2008, 59(2):  281-286. 
    摘要 ( 1085 )   PDF (448KB) ( 392 )  
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    平衡法测定了纳他霉素在纯水(278.2~341.2 K)、甲醇(278.2~313.2 K)和不同水-甲醇比例混合溶剂(278.2~308.2 K)中的溶解度。采用人工神经网络对纳他霉素在纯水和甲醇中的溶解度数据进行关联,效果令人满意。纳他霉素在不同水-甲醇比例混合溶剂中的溶解度随温度的升高而增加,随水比例的增加而减少。采用非线性最小二乘法将实验数据关联为λh方程的形式,取得较好的效果,其中,λ、h可表达为水-甲醇比例的函数,用于内插计算,精度满足工程需要。实验得到的溶解度数据和关联结果对纳他霉素结晶工艺的研究具有较大的指导意义。

    甲烷在常三柴油-四氢呋喃混合溶剂中高压溶解度的测定
    黄群武, 王一平, 张国建, 韩立君, 梁瑛
    化工学报. 2008, 59(2):  287-292. 
    摘要 ( 986 )   PDF (422KB) ( 334 )  
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    为了满足富氢气氛下煤直接液化基础数据的需要,选择常三柴油、四氢呋喃为混合溶剂,利用自建的循环法气体高压溶解度测定装置,测定了甲烷在柴油-四氢呋喃中的高压溶解度数据(273.45~293.75 K,2.09~7.97 MPa)。利用n-d-M-LP法以及C-G法计算了柴油的平均结构和特性参数,利用Peng-Robinson状态方程结合两种混合规则回归实验数据,得到CH4-柴油-四氢呋喃的交互参数,并估算了同条件下的溶解度数据,结果表明估算值与实验值吻合较好。

    传递现象
    水力空化混合强化超临界流体辅助雾化制备罗红霉素超细微粒
    蔡美强, 关怡新, 姚善泾, 朱自强
    化工学报. 2008, 59(2):  293-300. 
    摘要 ( 778 )   PDF (2741KB) ( 411 )  
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    分析了超临界流体辅助雾化(SAA)过程,发现饱和器内超临界二氧化碳与溶液的混合是SAA成功的关键因素之一,由此引入了水力空化混合器以强化饱和器内两相间的传质。在自行组建的引入水力空化混合器的超临界流体辅助雾化(SAA-HCM)装置上,以罗红霉素为模型药物,考察了混合器压力、沉淀器温度、溶剂、进料中CO2与液体溶液流量比(R)和溶液浓度对微粒形态和粒径的影响。结果表明,水力空化混合器能有效地强化两相间的传质,SAA-HCM工艺可制备出罗红霉素超细微粒,大部分微粒形态呈球形,通过改变操作参数可制得粒径在1~3 μm的适于吸入式给药的气溶胶药物微粒和粒径小于1 μm的超细微粒。

    新型管内插入物——立交盘强化传热的实验与模拟
    刘春江, 刘辉, 陆寒冰, 袁希钢
    化工学报. 2008, 59(2):  301-308. 
    摘要 ( 622 )   PDF (1349KB) ( 531 )  
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    对装有新型强化传热管内插入物-立交盘的管路压降与传热情况进行了实验研究,并利用计算流体力学方法模拟了结构参数变化对传热及压降的影响。实验方面,通过不同黏度的测量物系,测定了Reynolds数为2×10-4~4×104时装有立交盘管路的压降,得到了摩擦系数与Reynolds数的关系曲线,并拟合了关联式,结果表明相同条件下装有立交盘的管路其压降为空管的7~40倍。其次,利用蒸气加热麦芽糖浆的传热实验,测量了水平放置与垂直放置条件下空管与装有立交盘时管路传热情况,拟合了相应的传热关联式,结果表明爬流条件下水平放置时传热强化倍数为2~3.5倍,垂直放置时传热强化倍数为2.5~4倍。最后,采用计算流体力学的方法,利用Fluent软件对立交盘的传热及流动过程进行了模拟研究,考察了结构参数变化对传热及压降的影响,整合了内外流道直径比及长径比对传热及压降的影响关联式,为立交盘的优化设计提供了理论依据。

    微型直接甲醇燃料电池阳极传质分析
    叶丁丁, 廖强, 朱恂, 丁玉栋, 石泳, 田鑫
    化工学报. 2008, 59(2):  309-315. 
    摘要 ( 672 )   PDF (917KB) ( 292 )  
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    针对微型直接甲醇燃料电池,将阳极流场板简化为规则结构的多孔介质,运用多孔介质理论建立了包括流场板在内的阳极传输模型。模型考虑了阳极流道内液体饱和度沿流动方向的变化、催化层的厚度以及甲醇渗透,计算并讨论了阳极流道内液体饱和度的分布和流量对电池电流密度的影响,分析了阳极过电位对甲醇浓度分布和电池性能的影响以及质子交换膜内的传质特性。

    热管式生物质气化炉的模拟
    王中贤, 张红, 陈兴元, 庄骏
    化工学报. 2008, 59(2):  316-321. 
    摘要 ( 672 )   PDF (880KB) ( 266 )  
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    从化学反应和传热两个方面考虑,建立了生物质间接供热气化模型,包括化学反应和传热两个子模型。化学反应子模型可以预测产气主要成分以及气化反应需要的热量,而传热子模型则可以估算热管的总热阻和传热功率。在模型分析基础上,开发设计了热管式生物质气化炉,并对化学反应子模型进行了验证。结果表明生物质间接供热气化模型成功地预测了产气主要成分,在利用热管间接供热的生物质气化产气中氢气含量在50%~60%之间,并且气体热值较高,可达10 MJ·m-3

    多相流和计算流体力学
    新型洗涤冷却室内气液两相的分布特性
    陈意心, 王亦飞, 梁铁, 姚永春, 刘霞, 于遵宏
    化工学报. 2008, 59(2):  322-327. 
    摘要 ( 660 )   PDF (922KB) ( 295 )  
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    采用双头电导探针法对新型洗涤冷却室环隙鼓泡床内气液两相的局部气含率、气泡直径等分布规律进行了实验研究,并用Fluent商业软件对床层内气含率分布进行了模拟计算,模拟结果与实验结果吻合较好。研究结果表明:新型洗涤冷却室内部构件对环隙鼓泡床内气液两相的分布特性影响显著,气相分布更加均匀,液面波动更趋平稳,有效地减少了气体带水问题,相比国外技术具有更好的操作弹性。

    流化床内石英砂的热破碎及其灰色预测模型
    刘建国, 姜秀民, 王辉, 崔志刚, 韩向新
    化工学报. 2008, 59(2):  328-334. 
    摘要 ( 743 )   PDF (1420KB) ( 584 )  
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    在热态流化床实验台上进行了流化床床料-石英砂的热破碎实验,实验中考虑了初始颗粒尺寸(2.5~6 mm)和床温(650~950℃)对破碎的影响。研究发现,随着床温的升高和颗粒初始尺寸的增大破碎指数Sf明显增大。当床温低于650℃时,Sf<2,表明在此床温下颗粒基本不发生破碎现象。破碎后的粒度分析表明石英砂的破碎是在表面进行的,破碎的主要动力是温度梯度引起的在颗粒表面产生的压应力。基于灰色系统理论建立了关于预测床料破碎的灰色模型GM(1,3),预测结果与实验数据对比表明该预测模型精度较高,预测平均误差为8.79%。应用灰色模型GM(1,3) 预测了一定床温下颗粒破碎的临界破碎直径。

    二维鼓泡床内气泡尺寸分布的实验与CFD模拟
    宋庆唐, 金家琪, 吴桂英, 卢建军, 张锴
    化工学报. 2008, 59(2):  335-340. 
    摘要 ( 914 )   PDF (716KB) ( 384 )  
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    在有机玻璃制成的二维鼓泡床(0.20m×0.02m×2.00m)内,采用摄像法对空气-自来水的气液两相体系的气泡尺寸分布进行了考察。以商业计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台,在双流体模型的基础上,采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为进行了多相流CFD数值模拟。结果表明 MUSIG(Multiple Size Group)模型实现了对多气泡体系内气泡尺寸分布特性的考察,气泡尺寸分布的模拟结果与实验结果吻合得较好,从而说明了考虑了气泡聚并破碎的MUSIG模型能很好地反映出鼓泡床内气泡尺寸分布特性。
    细颗粒对气固流化床中静电行为的影响
    王芳, 徐怡, 于恒修, 王靖岱, 阳永荣
    化工学报. 2008, 59(2):  341-347. 
    摘要 ( 757 )   PDF (652KB) ( 259 )  
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    聚合物颗粒粒径和残余催化剂量(又称灰分)不同,会影响颗粒的功函数、接触面积和发生接触时的电荷转移数目等,故粒径和灰分含量不同的同种聚合物颗粒在相互接触时对静电的贡献并不相同,尤其是灰分含量较高的细颗粒对静电的影响至关重要.通过在f150mm的流化床冷模装置中,对聚乙烯颗粒-氮气体系进行流态化实验,分别测量了向含较大聚乙烯颗粒的流化床中添加不同粒径的同种聚乙烯细颗粒后的静电压,发现床内电压与所加细颗粒粒径、细颗粒重量分率及细颗粒中灰分含量密切相关,根据上述现象进而提出了包含颗粒粒径作用项和灰分含量作用项的细颗粒作用因子.在实验条件范围内,作用因子小于1.0的三种细颗粒的加入对床内静电压产生影响甚微.而平均粒径最小同时灰分含量最高的细颗粒加入后对床内静电压影响明显,当其作用因子小于1时,同样不会引起床内静电压的太大改变;且当作用因子小于0.5时,静电压还略有降低;而作用因子一旦大于1,床内静电压显著升高;当作用因子继续升高,静电压又有所下降,但同时由于细颗粒的含量增加,粘壁现象变得非常严重.
    催化、动力学与反应器
    FeAPO-5分子筛的合成及其催化氧化水溶液中苯酚的性能
    孔黎明, 杨森林, 刘晓勤
    化工学报. 2008, 59(2):  348-353. 
    摘要 ( 632 )   PDF (746KB) ( 228 )  
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    以水热晶化法合成了铁磷铝分子筛FeAPO-5,并用XRD、SEM、FT-IR和 UV-vis等对分子筛样品进行了表征。结果表明,所合成的FeAPO-5分子筛样品结晶度高,晶粒大小均匀,FeAPO-5样品中存在骨架Fe和骨架外Fe物种,并以骨架Fe物种为主。FeAPO-5作为一种非均相催化剂能有效催化氧化水溶液中苯酚,在苯酚初始浓度200 mg•L-1 、H2O2初始含量1200 mg•L-1、pH 5.0及溶液温度80℃的条件下,处理240 min后苯酚去除率达99.0%,TOC去除率可达77.8%。ICP分析结果表明,催化剂上析出到溶液中的铁离子浓度很低,催化剂性能稳定。
    热集成的贵金属催化多孔硅微反应器元件的制备
    常彦龙, 苏旭, 马传利, 王春明
    化工学报. 2008, 59(2):  354-358. 
    摘要 ( 765 )   PDF (1011KB) ( 331 )  
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    用直流腐蚀的方法,在HF溶液中用p型单晶硅[p-Si(100)]制备了单孔φ3 μm×2 μm、总孔容积0.0224 mm3的多孔硅母模。用浸入置换的方法在多孔硅上沉积了Ag、Au、Pd、Pt的催化晶粒层。用化学镀的方法在多孔硅母模上沉积了一层厚约15 μm的Ni镀层,然后用电镀的方法增厚至200 μm,并从多孔硅上超声剥离,得到镍阳模。形貌显示,催化晶粒层只在多孔硅的棱边上沉积,不在孔洞中生长,多孔硅在保持多孔形状的同时,负载了一层贵金属催化剂,可以用来制备集成催化功能的微反应器。镍阳模与多孔硅的结合面是一层带环隙的岛状颗粒,可以用作微换热器。用此方法可以用简单、价廉的工艺制备适用性较广的热集成的贵金属催化微反应器元件。

    MnSO4·H2O热解制备四氧化三锰反应动力学
    粟海锋, 高家利, 文衍宣, 童张法, 胡雪玲
    化工学报. 2008, 59(2):  359-365. 
    摘要 ( 1107 )   PDF (679KB) ( 434 )  
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    为了确定空气中硫酸锰分解生成四氧化三锰的机理,用TG-DSC结合XRD分析研究了硫酸锰的热分解行为,用非线性等转化率法和普适积分法研究了硫酸锰脱水和分解过程的反应动力学。研究结果表明,200~400℃之间为MnSO4·H2O脱水阶段,积分动力学机理函数为G(α)=α3/2, 符合Mampel Power法则,平均表观活化能为117.11 kJ·mol-1;750~1050℃之间为MnSO4的分解阶段,积分动力学机理函数为G(α)=1-(1-α)1/2,符合相边界反应的收缩圆柱体模型,平均表观活化能为226.44 kJ·mol-1,MnSO4等温分解结果与TG-DSC分析结果一致。

    K对Pt/γ-Al2O3催化剂制备邻苯基苯酚催化性能的影响
    丁洁莲, 金秋, 曾崇余, 张银华
    化工学报. 2008, 59(2):  366-370. 
    摘要 ( 649 )   PDF (441KB) ( 193 )  
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    通过加入不同K助剂对0.5% Pt/γ-Al2O3催化剂进行改性,考察了其在由环己烯基环己酮脱氢制邻苯基苯酚(OPP)的催化反应中的催化性能,利用XRD、H2-TPD、NH3-TPD、CO2-TPD等手段对催化剂进行表征,并与反应结果关联。研究表明,Pt/γ-Al2O3催化剂加入K助剂后不同程度地减少了催化剂表面的酸、碱量和对氢的吸附量;采用6.00%K2SO4作为助剂,明显地弱化了催化剂表面的强酸和强碱中心,减少了酸、碱量,调整了催化剂表面对中间产物、OPP和氢吸附量,抑制了副反应,可显著提高生成OPP的选择性,在LHSV 0.12 h-1、H2空速33 ml·g-1·h-1、380℃的反应条件下,环己烯基环己酮转化率为100%,OPP选择性达90%以上。

    分离工程
    多元间歇精馏拟夹紧区的变化规律
    崔现宝, 张耀昌, 杨志才
    化工学报. 2008, 59(2):  371-380. 
    摘要 ( 943 )   PDF (4168KB) ( 253 )  
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    拟夹紧区是精馏塔内出现的浓度变化很小的区域,对于精馏塔的操作和设计具有重要意义。 本文通过恒摩尔持液模型进行模拟计算,讨论了理想多元物系间歇精馏过程中回流比和相对挥发度对拟夹紧区的影响及拟夹紧区的更替过程。在多元物系间歇精馏过程中,拟夹紧区的宽度随回流比和相对挥发度的大小而改变;拟夹紧区在塔内出现的位置是不断变化的,存在上拟夹紧区和中拟夹紧区的相互演化过程。

    EtOH-H2O对钙基吸收剂分离CO2的影响
    李英杰, 赵长遂, 段伦博, 李庆钊
    化工学报. 2008, 59(2):  381-386. 
    摘要 ( 770 )   PDF (1109KB) ( 293 )  
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    采用不同体积浓度的乙醇溶液分别对石灰石和石灰石的煅烧产物CaO进行调质处理,研究它们的碳酸化反应,并与水合调质CaO的碳酸化进行比较。通过SEM和N2吸附法考察吸收剂多次煅烧的微观结构特性,进一步揭示了乙醇溶液促进CaO碳酸化的机理。结果表明:随着循环反应次数的增加,乙醇溶液调质后CaO的碳酸化转化率明显高于石灰石和水合调质的CaO,对于石灰石,乙醇溶液则没有明显的调质效果。CaO经乙醇溶液调质后在650~700℃内有利于碳酸化的进行。乙醇浓度越高,则经调质后CaO的转化率越高,抗烧结性能越好。经乙醇溶液调质的CaO煅烧后比表面积和比孔容均比单纯水合大,远高于煅烧后的石灰石;比孔容分布和孔比表面积分布明显优于煅烧后的水合CaO和石灰石。乙醇溶液调质对CaO的孔有明显的增扩效应。

    固定化β-葡萄糖苷酶双相体系中水解大豆异黄酮
    张涛, 黄哲, 林章凛
    化工学报. 2008, 59(2):  387-392. 
    摘要 ( 693 )   PDF (922KB) ( 444 )  
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    采用共价交联的方法将β-葡萄糖苷酶固定到球形壳聚糖上,并对固定化酶的性质进行表征,得出固定化酶的最佳反应条件:pH=5,温度40℃。据此用乙酸乙酯和pH=5缓冲溶液的双相体系,在40℃条件下水解大豆异黄酮。与游离酶相比,固定化酶在此双相体系中起到了稳定酶的作用;与单相体系相比,双相体系中产物的产率显著提高,反应速率也更快,且能有效去除粗品大豆异黄酮的异味。对于30%左右级别的大豆异黄酮,水解的两个主要水解产物(大豆苷元和染料木素)的产率都能达到70%。

    非离子表面活性剂TX114浊点萃取D2EHPA的规律
    黄焱, 秦炜, 丁昱文, 戴猷元
    化工学报. 2008, 59(2):  393-397. 
    摘要 ( 828 )   PDF (389KB) ( 429 )  
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    过程系统工程
    连续搅拌反应釜系统的非线性鲁棒控制
    刘松, 李东海, 薛亚丽, 陈金莉
    化工学报. 2008, 59(2):  398-404. 
    摘要 ( 690 )   PDF (1103KB) ( 364 )  
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    基于非线性鲁棒控制理论,针对一类单输入单输出连续搅拌反应釜(CSTR)模型设计了具有高增益观测器的非线性鲁棒控制器(ONRC),并提出了一种简单的控制器参数整定方法。与非线性鲁棒控制器(NRC)和滑模控制方法(SMC)的仿真结果比较表明,ONRC对系统不确定性和干扰具有更好的抑制作用,通过Monte-Carlo试验检验显示,ONRC在模型参数摄动时具有更好的性能鲁棒性。

    采用二阶导数阵作为正则化的电容成像图像重建算法
    江鹏, 彭黎辉, 萧德云
    化工学报. 2008, 59(2):  405-409. 
    摘要 ( 964 )   PDF (674KB) ( 381 )  
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    Tikhonov正则化方法是解决病态逆问题的常用方法,正则化项的引入能改善问题的病态性。利用Laplace算子对正则化项中所包含的图像信息进行锐化处理,可提高电容成像图像重建的质量。仿真结果表明,相对于标准形式的Tikhonov正则化方法,采用正则算子为二阶导数算子的正则化方法图像重建结果边缘及轮廓清晰,对于各种设定流型均具有良好的适应能力,且图像重建结果对初始设定解不敏感,图像重建结果质量更高。

    基于最大水回用规则的遗传算法用水网络优化
    林瓦妹, 李科群, 谢荣建, 温清云, 罗行
    化工学报. 2008, 59(2):  410-414. 
    摘要 ( 786 )   PDF (425KB) ( 150 )  
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    超结构用水网络规模大、结构复杂、求解比较困难。本文提出了基于最大水回用规则的遗传算法用水网络优化设计方法,该方法按出口浓度的单调性进行排列,使进口浓度或出口浓度达最大值以确定用水量,简化了用水网络超结构及数学模型。以最小新鲜水量为目标,以过程之间回用水量和废水量为基因,对简化后的用水网络运用遗传算法进行了优化设计。遗传算法采用浮点数编码方法,运用了算术交叉技术和种群间交叉技术。计算实例表明,本文所提方法可行,能利用最大水回用规则简化用水网络,并快速求出其最优解。

    含非清晰塔的精馏系统综合
    李玉刚, 王晓红, 郑世清, 韩方煜
    化工学报. 2008, 59(2):  415-419. 
    摘要 ( 634 )   PDF (418KB) ( 285 )  
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    对综合问题的求解规模和可行域的变化进行讨论,研究了各种流程的代码表示,问题求解以及最终流程简化。非清晰塔引起相同物流的产生,处理方式有三种:独立,合并,及热偶合。它们引起流程多样性,Petlyuk结构只是其中的一种。采用等价简单塔流程表示复杂流程结构,给出并证明了最大简单塔数与中间分配组份数的关系。最大中间组份数为2 时,将在4N-9(N为组份数)个塔的范围内搜索最优解,超出了N-1个塔的范围。此时,分别最多有N-3和N-4组相同的双组份(2股)和单组份物流(4股),各有3种和7种处理方式。通过限制某些结构提高所得流程的实用性。应用结果表明,考虑非清晰塔时,搜索范围扩大,能够获得更加优秀的实用流程。
    表面与界面工程
    不同表面处理条件下复合涂层体系失效过程的EIS特征
    李玮, 左禹, 熊金平, 曹京宜
    化工学报. 2008, 59(2):  420-425. 
    摘要 ( 576 )   PDF (1416KB) ( 366 )  
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    研究了不同表面处理条件下环氧富锌/环氧云母氧化铁/氯化橡胶涂层体系的电化学阻抗谱特征。利用Bode图、涂层吸水率、涂层电阻及特征频率的变化评价了表面处理对涂层防护性能的影响。结果表明,基材表面状态不同的复合涂层体系吸水率相对稳定阶段所持续的时间长短顺序为:手工打磨>表面锈蚀>表面未处理,与涂层的防护寿命长短、涂层/基材间的黏附力大小顺序一致。此外,不论基材表面处理程度如何,当涂层体系的特征频率增加到1400 Hz左右时,涂层电阻均发生较快降低,吸水率发生较大增长,涂层失去防护作用。

    在氢环境中2(1/4)Cr-1Mo钢的断裂特性
    钟曼英
    化工学报. 2008, 59(2):  426-430. 
    摘要 ( 790 )   PDF (757KB) ( 334 )  
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    研究了在模拟加氢反应器工况条件下,国产加氢反应器壁材料2(1/4)Cr-1Mo钢的断裂特性。应用断裂力学方法,分别测定了原始状态、原始+电化学渗氢、步冷状态、步冷+热渗氢试样的断裂韧性KIC;计算了埋入裂纹和表面裂纹的裂纹尖端的应力强度因子KI。结果表明:步冷处理提高了2(1/4)Cr-1Mo钢的断裂韧性,氢降低了2(1/4)Cr-1Mo钢的断裂韧性;只要反应器内壁无表面裂纹,设备运行是安全的。

    生物化学工程与技术
    酶法制备γ-D-glutamyl-L-tryptophan的动力学模型
    汪前, 姚忠, 吴明刚, 荀志金, 周治, 徐虹, 韦萍
    化工学报. 2008, 59(2):  431-436. 
    摘要 ( 699 )   PDF (501KB) ( 204 )  
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    以酶法合成γ-D-glutamyl-L-tryptophan (γ-D-Glu-L-Trp)为研究体系,采用D-谷氨酰胺为γ-谷氨酰基供体,L-色氨酸为受体,测定得到了转肽反应的米氏常数(K m)为5.11 mmol·L-1,催化常数(Kcat)为3.92 mmol·min-1,γ-D-Glu-L-Trp的水解反应米氏常数(K′m)为2.31 mmol·L-1,催化常数(K′cat)为1.46 mmol·min-1。采用顺序反应机制建立了酶法制备γ-D-Glu-L-Trp的过程动力学模型,并进行了参数优化。经验证,所建模型可准确预测该体系中的反应进程,模型数值解与实验值的平均相对误差小于5%。

    絮凝酿酒酵母的构建及其发酵特性
    王付转, 沈微, 饶志明, 诸葛斌, 詹晓北, 方慧英, 诸葛健
    化工学报. 2008, 59(2):  437-442. 
    摘要 ( 830 )   PDF (484KB) ( 250 )  
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    把S.cerevisiae W303-1A的絮凝基因FLO[STBX]1[ST]〖HT5”〗和G418抗性基因kanMX接入质粒pYX[STBX]212[ST]〖HT5”〗,构建重组质粒pYX-FLO-kan并转化S.cerevisiae ZWA46,得到了较强絮凝能力且传代稳定的重组菌ZWA46-F2。考察其絮凝能力及发酵特性,实验结果表明:该重组菌在生长稳定期前期启动絮凝,与葡萄糖的耗竭非耦联;在初始pH 2.5~6.0范围内絮凝值无明显改变;乙醇产量最高达到8.6% (体积),乙醇对葡萄糖的转化率达到其理论转化率的89.8%。重组菌ZWA46-F2良好的絮凝性能有利于从发酵液中分离细胞和细胞回用,在燃料乙醇工业生产中有一定的应用价值。

    亲水性环氧聚合物磁性微球的制备及其固定化青霉素酰化酶
    薛屏, 刘海峰, 杨金会
    化工学报. 2008, 59(2):  443-449. 
    摘要 ( 659 )   PDF (716KB) ( 713 )  
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    通过设计反相悬浮聚合体系,制备了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)-甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)- N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)亲水性磁性聚合物GHM微球。球中的Fe3O4微晶呈倒立尖晶石结构,在微球表面存在着大量环氧基和亲水性的羟基及酰胺等基团,这些功能性基团为青霉素酰化酶(PGA)的固定化提供了适宜的微环境;同时,GHM微球具有的大孔结构和较高的比表面积,使其制备的固定化酶的载酶量高,这些有利因素使得固定化酶PGA/GHM在37℃下水解青霉素G钾合成6-氨基青霉烷酸的表观活性达748 IU·g-1。 PGA/GHM经15次重复使用,其催化活性未出现明显的衰减,在使用中,固定化酶在磁场的作用下能够快速沉降与产物分离。

    邻苯二酚2,3-双加氧酶在恶臭假单胞杆菌整细胞催化中的酶活检测方法
    张建峰, 苏凤宜, 邢新会
    化工学报. 2008, 59(2):  450-455. 
    摘要 ( 1456 )   PDF (550KB) ( 808 )  
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    为了定量了解整细胞催化过程中关键酶酶活的变化,以恶臭假单胞菌mt-2为模式菌株,研究其在芳香族化合物降解途径中的关键酶——邻苯二酚2,3-双加氧酶(C23O)的简易检测方法。首先确立了以苯甲酸钠为唯一碳源的培养基,在优化培养条件下,达到了细胞培养和C23O同时诱导表达的目的。进而通过用磷酸缓冲溶液重悬细胞,并用分光光度法监测产物的生成速率(375 nm),实现在整细胞的条件下,对C23O酶活进行快速准确的测量。在整细胞条件下,C23O的最适温度为35 ℃,最适pH 7.5,而在最适温度和pH下,酶与底物的动力学参数为Km=34.67 μmol•L-1,Vmax=0.29 μmol•min-1 •mg干细胞-1。这些动力学参数与纯酶的相差两到三个数量级。另外通过在细胞悬液中加入0.1 g•L-1 阳离子表面活性剂(DTAB)作用30 min后,能有效的消除细胞膜的空间障碍,增加细胞膜的通透性,从而使测量的酶活更接近于最大酶活。本研究为整细胞催化及微生物的环境修复过程中酶活的快速检测提出了简易可行的方法。
    能源和环境工程
    自由堆积多孔介质内预混燃烧火焰传播
    凌忠钱, 周昊, 钱欣平, 李国能, 岑可法
    化工学报. 2008, 59(2):  456-460. 
    摘要 ( 611 )   PDF (509KB) ( 346 )  
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    为了解多孔介质内预混燃烧火焰前沿的传播特性,对不同化学当量比(=0.7~1.0)的甲烷/空气预混气体在不同孔隙率(ε为0.37和0.42)的多孔介质内的火焰前沿传播特性进行了研究,多孔介质采用3 mm和6 mm直径的Al2O3小球在陶瓷管中堆积而成。结果表明,预混气体在多孔介质中能够形成低速燃烧的稳定燃烧波;其火焰传播速度随化学当量比增大而加快,最大的火焰传播速度为3.52×10-3 cm·s-1;多孔介质的结构对火焰前沿传播速度影响很大,即使在孔隙率差别不大的情况下,大球堆积而成的多孔介质比小球具有更高的火焰前沿传播速度。

    复合喷动烟气净化工艺气固主反应区段脱硫特性
    高继慧, 高继录, 陈晓利, 龚泽儒, 高建民, 刘加勋
    化工学报. 2008, 59(2):  461-466. 
    摘要 ( 590 )   PDF (1297KB) ( 272 )  
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    针对一种新型半干法复合喷动烟气净化工艺,利用实时在线SO2光谱测量系统对该工艺的二级反应区段进行了脱硫特性试验研究。详细分析了吸收剂给入量、烟气温度、内循环颗粒浓度、流场扰动强度、调质水量5个因素对二级反应塔SO2脱除量和脱除份额的影响。试验结果表明,在优化的工况参数下,所研究区段的脱除份额可达到40%以上;内循环颗粒浓度对该区段脱硫特性有显著影响,可提高脱除份额18%;吸收剂给入量、流场扰动强度和调质水量对该区段脱除份额也有约6%~8%的明显影响。

    金属间化合物SbSn的掺Al制备及原油乳液脱硫
    王勇, 云志
    化工学报. 2008, 59(2):  467-471. 
    摘要 ( 626 )   PDF (1006KB) ( 219 )  
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    将Sn粉、Sb粉和少量的Al粉混合,通过球磨法制备出掺Al的金属间化合物SbSn,再采取碱洗溶脱的方式除Al以期增加SbSn合金的比表面积。采用XRD、BET、DSC等分析方法对其相结构、比表面积和熔点进行表征。当掺Al量为5%时,比表面积扩大7倍多。结果表明:比表面积扩大有利于脱硫率的增加。将比表面积6.43 m2·g-1的SbSn负载于丝网上作介质,在外置电场电压为12.54 V,表面活性剂用量为0.19%,[JP+2]反应时间为18 h后,W(20)/O(80)乳液的脱硫率可达到37.9%。脱硫的反应机理可解释为在电流的诱导作用下,SbSn与硫化物产生电化学反应和脱Al后合金表面产生的空缺位等活性点的物理吸附共同作用的结果。

    电弧等离子体裂解甲烷制乙炔
    鲍卫仁, 田玉龙, 李凡, 吕永康, 谢克昌
    化工学报. 2008, 59(2):  472-477. 
    摘要 ( 636 )   PDF (1799KB) ( 352 )  
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    对C-H单相及多相热力学平衡体系进行了比较和计算,在H/C为4时,单相体系中乙炔收率最大值为98.6%,而多相体系中乙炔收率最大值为53.1%。实验考察了影响甲烷转化率、乙炔选择性、乙炔收率以及乙炔能耗的因素,分析了乙炔收率、浓度、能耗三者的关系。实验结果表明,随着甲烷进气量的增加,产品气乙炔等碳氢化合物的浓度逐渐增大,甲烷转化率、乙炔选择性以及收率呈减小趋势,乙炔能耗在出现一个最低值后开始增大。当甲烷进气量达到4.0 m3·h-1时,得到乙炔能耗的最小值为9.68 kW·h·kg-1,此时乙炔体积分数为11.4%,乙炔收率为86.2%。淬冷后,乙炔收率增加的最大幅度为18%,减小反应气体的停留时间使乙炔收率提高的最大幅度达到55%

    基于高速转盘法的剩余污泥可溶化处理
    韩进, 朱彤, 今井刚, 谢里阳, 徐成海, 野崎勉
    化工学报. 2008, 59(2):  478-483. 
    摘要 ( 806 )   PDF (1830KB) ( 667 )  
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    高速转盘法是作者等开发的一种新型的剩余污泥可溶化处理的物理方法,是一种经济实用的剩余污泥减量化、资源化的前处理工艺。实验采用自制的高速转盘对污泥进行可溶化处理,并对实验过程中污泥的可溶化机制、实验装置的结构及运转参数与污泥可溶化之间的关联特性进行了研究。结果表明:高速转盘所产生的流体剪切力是导致污泥可溶化的主要原因,同时,转盘与定盘之间的研磨作用和水解酶的酶促反应也对污泥可溶化起到了促进作用。研究发现:流体剪切力仅存在于距转盘微小距离的空间内对污泥微生物细胞进行破碎,而且足够大的转盘转速与足够高的污泥MLSS浓度才能产生高效的导致污泥可溶化的流体剪切力。在转盘转速为5000 r·min-1,污泥MLSS浓度高于18000 mg·L-1,处理45 min时,污泥的可溶化率(DOC/TOC)达50%以上。

    黑液水煤浆燃烧固硫特性及机理
    兰泽全, 曹欣玉, 周俊虎, 程军, 刘建忠, 岑可法
    化工学报. 2008, 59(2):  484-489. 
    摘要 ( 823 )   PDF (1412KB) ( 405 )  
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    为了解黑液水煤浆自身固硫特性及机理,采用热天平、试验炉和工业炉燃烧运行实验,定性定量比较了黑液浆与制浆原煤燃烧烟气SO2排放特性,并通过对炉内典型燃烧灰样的能谱、电子探针和X射线衍射分析,对黑液浆燃烧固硫机理进行了深入研究。结果表明,与燃煤Ca基固硫机理不同的是,NaOH和Na2CO3是两种最主要的固硫剂,黑液浆燃烧产生的SO2绝大部分被NaOH所吸收而固定在灰渣中,Na2CO3在炉内高温环境下经历的硫酸盐化过程也能吸收烟气中部分硫氧化物,固硫物相在灰渣中主要以无水芒硝、硫酸钠、钾芒硝的形态存在。

    材料化学工程与纳米技术
    介孔TiO2晶须及其担载RuO2的电容性能
    吕玲红, 胡煜艳, 朱育丹, 吕志华, 刘畅, 冯新, 陆小华
    化工学报. 2008, 59(2):  490-496. 
    摘要 ( 620 )   PDF (2781KB) ( 338 )  
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    烧结法制备的介孔TiO2晶须具有高结晶度,孔径可控,并且制备成本低,可以大规模生产。如能将该材料用于电化学电容器电极材料,则可以降低成本、提高电容器性能。采用孔径分布在10 nm左右的介孔TiO2晶须及其担载氧化钌的材料制备了电极,循环伏安法分析表明该材料在中性的0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液中即具有典型的电容行为,并且在较宽的扫描范围表现出一定的电容特性;介孔TiO2晶须担载RuO2后,其电容性能优异,比电容达到940.4 F·g -1(以RuO2质量计),有可能作为电化学电容器的低成本大规模生产的电极材料。

    一种新的离子液体在一氧化碳和苯乙烯共聚反应中的应用
    郭锦棠, 朱成才, 田晶, 张鸿信
    化工学报. 2008, 59(2):  497-502. 
    摘要 ( 643 )   PDF (1555KB) ( 407 )  
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    以4-甲基吡啶、溴代正丁烷、六氟磷酸钾为原料利用微波合成了1-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐离子液体,并以其为反应介质采用复配催化体系[Pd(N-N)2][BF4]2 、[Pd(N-N)2][PF6]2催化一氧化碳和苯乙烯共聚,合成了聚酮 (STCO)。利用元素分析、热重分析、GPC、核磁共振及红外光谱等方法对离子液体和共聚产物进行表征。用离子液体代替传统溶剂,考察了不同的钯催化剂、离子液体用量、反应时间对聚合反应的影响及钯复配催化剂在离子液体中对一氧化碳和苯乙烯交替共聚的重复使用性。实验结果表明,[Pd(N-N)2][PF6]2复配催化剂在离子液体中的催化活性最高;使用离子液体有效地增加了聚酮产量,提高了催化活性;催化体系重复使用4次后,催化活性仍保留第一次的51%。

    电沉积Ni80Fe20/Cu纳米多层膜及其巨磁电阻效应
    张卫国, 姜莹, 姚素薇
    化工学报. 2008, 59(2):  503-507. 
    摘要 ( 672 )   PDF (2934KB) ( 231 )  
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    采用单槽控电位双脉冲技术在n-Si(111)晶面上制备了[Ni80Fe20/Cu]n多层膜,用SEM观测了多层膜的断面形貌,利用X射线衍射(XRD)表征了多层膜的超晶格结构。采用四探针法研究了多层膜的巨磁电阻(GMR)性能,结果表明,多层膜的GMR值随着Cu层厚度的变化发生周期性振荡,随着NiFe层厚度的增加先增大后减小;当样品结构为[NiFe(1.6 nm)/Cu(2.6 nm)]80时,GMR值可达6.4%;多层膜的最低饱和磁场仅为750Oe。磁滞回线测试结果表明,反铁磁耦合多层膜具有较小的矩形比,更适宜作为磁头材料。

    应用软计算优化气辅注射成型工艺
    张响, 童水光, 李倩, 王利霞, 董金虎
    化工学报. 2008, 59(2):  508-513. 
    摘要 ( 671 )   PDF (1135KB) ( 269 )  
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    气体辅助注射成型由于气体的引入使工艺更为复杂,增加了工艺变量,参数选取更为困难。本文基于CAE数值模拟试验结果,采用软计算方法,集成人工神经网络和生物进化遗传算法优化成型工艺,实现了气体辅助注射成型试验样品气体穿透长度的最大化。数值模拟与试验结果一致

    氧化铋掺杂纳米二氧化锰/活性炭复合电极
    李生娟, 王树林, 徐波, 高慧峰
    化工学报. 2008, 59(2):  514-519. 
    摘要 ( 744 )   PDF (2007KB) ( 742 )  
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    首次应用机械振动研磨法在室温条件制备纳米活性炭电极材料,经过30 min研磨后,得到了粒度分布在30~50 nm之间的纳米活性炭(nm-AC),研究表明,这种纳米活性炭的结晶性得到了明显增强和改善,且孔径分布更趋于合理。并用溶胶-凝胶方法合成了掺杂氧化铋的纳米二氧化锰(nm-Bi-MnO 2),将其与制备的纳米活性炭制成超级电容器所需的复合电极材料。与10%二氧化锰复合的纳米活性炭电极具有最佳的充放电性能,尤其是在掺杂氧化铋的情况下比电容能量达到308 F·g-1,且随着电流增大没有显著的衰减。与此同时,用机械振动研磨法将二氧化锰与活性炭的混合物进行研磨改性,电化学分析表明,经机械振动研磨改性的二氧化锰的比电容相对较大,具有进一步提高电极材料性能的潜力。

    含荧光基团的AA-AMPS共聚物的合成及性能
    雷武, 张跃华, 朱江, 夏明珠, 王风云
    化工学报. 2008, 59(2):  520-525. 
    摘要 ( 585 )   PDF (2277KB) ( 273 )  
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    以4-溴-1,8-萘二甲酸酐和N -甲基哌嗪为原料,合成得到一种新的荧光单体4-(N′-甲基-1-哌嗪基)- N-丁基-1,8-萘二甲酰亚胺烯丙基氯季铵盐(FC)。通过红外光谱、核磁共振及元素分析对FC进行了表征。将FC与丙烯酸(AA),2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),次亚磷酸钠共聚制备了含荧光基团的AA-AMPS共聚物(FC-POCA)。对该共聚物的荧光性质和阻垢性能进行了研究,结果表明:共聚物的荧光强度与其质量浓度呈良好的线性关系,线性相关系数为0.9578,检测下限为0.65 mg·L-1;采用静态法,当药剂量为20 mg·L-1时对碳酸钙阻垢率可达77.2%,当药剂量为25 mg·L-1时对硫酸钙阻垢率已经达到100%,与市售的POCA相当,达到了阻垢剂的阻垢分散性能要求。通过扫描电镜观察发现FC-POCA对CaCO3垢既有较强的分散作用又具有明显的晶格畸变能力。

    腐殖酸钠抑制氧化铝熟料溶出二次反应机理初探
    张程忠, 于海燕, 张立强, 刘欣, 毕诗文
    化工学报. 2008, 59(2):  526-530. 
    摘要 ( 724 )   PDF (535KB) ( 463 )  
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    在烧结法熟料溶出过程中添加腐殖酸钠,一定程度上能抑制二次反应的发生,当添加量为熟料的0.43%时,熟料中氧化铝和苛碱的溶出率比空白样分别高出3.87%和4.51%。通过对赤泥红外光谱测定和熟料溶出液SiO2和Ca2+的浓度分析,初步探讨了腐殖酸钠抑制二次反应的机理。试验结果表明,腐殖酸钠的多基团大分子附着在硅酸二钙分子的表面上,使其不与溶液接触而避免二次反应的发生;同时,腐殖酸钠进入溶液解离出阴离子与Ca2+形成较稳定的沉淀,减少了溶液中游离Ca2+的数量,阻止水合铝硅酸钙的生成,从而降低铝酸钠的损失。