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2007年 第58卷 第8期 刊出日期:2007-08-05
    热力学
    [Bmim]BF4-H2O-Na2CO3离子液体双水相体系液液相平衡数据的测定与关联
    刘丙艳, 刘培元, 王国平, 林金清
    化工学报. 2007, 58(8):  1885-1890. 
    摘要 ( 727 )   PDF (787KB) ( 522 )  
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    用浊点法测定了四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑—水—碳酸钠体系在常压30℃下的溶解度曲线及密度曲线,并用经验方程进行了关联。用浊点—密度法测定了该体系的液液相平衡数据,绘制了相应的相图。结果表明:双水相体系一相以离子液体和水为主,碳酸钠的含量很少,另一相以碳酸钠和水为主,离子液体的含量很少。该体系既可作为萃取分离体系,也可作为从水溶液中分离回收离子液体的初步体系。用Othmer-Tobias+Bancroft经验方程对相平衡数据进行关联,最大相对误差为94.99%, 最大平均相对误差为15.69%,关联结果不理想。提出用Othmer-Tobias经验方程+溶解度方程对其进行关联,最大相对误差为4.52%,最大平均相对误差为2.77%,关联精度较高,该方法可适用于有一组分含量较低的体系的液液相平衡的关联计算。
    传递现象
    一种计算搅拌槽混合时间的新方法
    张庆华, 毛在砂, 杨超, 王正
    化工学报. 2007, 58(8):  1891-1896. 
    摘要 ( 801 )   PDF (1572KB) ( 490 )  
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    基于对混合时间定义的思考,提出了一种新的定义方法,在湍流流场数值计算的基础上通过求解示踪剂的浓度输运方程,研究了单层涡轮桨搅拌槽内的混合过程。结果表明:搅拌转速和搅拌桨安装位置都影响混合时间的大小,而进料位置对混合时间的影响不大。对于不同的搅拌转速而言,随搅拌转速的增大,相同体积分数对应的混合时间逐渐减小。当搅拌桨安装在槽中间位置时所对应的混合时间最小。利用适宜的尺寸和安装位置的导流筒可有效降低混合时间。

    聚合物流动的多尺度模拟
    张小华, 欧阳洁, 孔倩
    化工学报. 2007, 58(8):  1897-1904. 
    摘要 ( 651 )   PDF (2203KB) ( 510 )  
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    基于聚合物分子运动论,提出了一种新的计算聚合物流体的多尺度方法。该方法在宏观尺度上应用无网格方法求解速度场,在微观尺度上应用随机模拟技术计算聚合物对应力的贡献,从而避免需要本构方程来封闭连续性方程和动量守恒方程。对Hooke哑铃模型、FENE哑铃模型、FENE-P哑铃模型,模拟了突然起动平面Couette流动;对Hooke哑铃模型,模拟了方腔驱动流动。从而验证了该方法的有效性和计算结果的可靠性。

    R410A-油混合物在7 mm直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降特性
    胡海涛, 丁国良, 汪振策, 魏文建
    化工学报. 2007, 58(8):  1905-1910. 
    摘要 ( 628 )   PDF (1360KB) ( 235 )  
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    实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降特性。实验测试管为内螺纹强化管,外径为7.0 mm。实验工况的蒸发温度为5℃,质流密度为200~400 kg·m-2·s-1,热流密度为7.56~15.1 kW·m-2,入口干度为0.1~0.7,平均油浓度为0~5%。实验结果表明,R410A-油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降随平均油浓度和质流密度的增大而增大。基于混合物性开发了R410A-油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的压降关联式。直强化管内的摩擦压降关联式与97%以上的实验数据的偏差均在±10%以内;C形强化管内的摩擦压降关联式与95%的实验数据的误差在±15%以内。

    析湿工况下带亲水层开缝翅片管换热器空气侧传热传质特性
    马小魁, 丁国良, 张圆明
    化工学报. 2007, 58(8):  1911-1916. 
    摘要 ( 752 )   PDF (6331KB) ( 311 )  
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    对7个带亲水层开缝型翅片管换热器在析湿工况下空气侧传热传质特性进行了实验研究,分析了翅片间距和入口相对湿度对空气侧传热传质特性的影响。结果表明,随着翅片间距的增加,空气侧的传热传质特性均逐渐减弱。入口相对湿度对空气侧的传热特性几乎没有影响。随着入口相对湿度的增加,空气侧的传质特性逐渐减弱。开发了反映空气侧传热特性的Colburn传热因子Jh和反映传质特性的Colburn传质因子Jm的关联式,所开发关联式在±15%误差范围内分别能涵盖96.6%和81.4%的实验数据,其平均误差分别为5.3%和8.5%。

    反相气相色谱法测定小分子溶剂在聚乙烯粒子中的无限稀释扩散系数
    严小伟, 单奕彬, 王靖岱, 阳永荣
    化工学报. 2007, 58(8):  1917-1925. 
    摘要 ( 576 )   PDF (1659KB) ( 446 )  
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    基于经典线性非平衡色谱过程的矩分析理论,用反相气相色谱法测定了323.15~358.15 K温度范围内二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷3种不同相对分子量的同系物小分子及正己烷在聚乙烯粒子中的无限稀释扩散系数。采用聚合物粒子直接填充的色谱柱,考察了温度、同系物小分子分子量及聚乙烯结晶度对扩散系数的影响。实验结果表明,对同一种小分子溶剂/聚乙烯体系,扩散系数均随温度升高而增大。不同相对分子量的同系物小分子在同一种聚乙烯中扩散系数随分子量增加而减小,聚乙烯结晶度增加也会导致扩散系数减小。采用文献中所报道的Krevelen扩散系数预测模型的计算值与实验测量值较为吻合,表明本文所采用的以聚合物粒子直接填充色谱柱的反相气相色谱扩散分析具有一定的可靠性。

    电场分布对R123沸腾换热的影响
    黄烜, 李瑞阳, 郁鸿凌, 刘春艳
    化工学报. 2007, 58(8):  1926-1930. 
    摘要 ( 674 )   PDF (1125KB) ( 309 )  
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    采用6种不同电极布置方式,进行了不同电势和热流密度下的R123池沸腾换热的试验研究。通过数值分析,计算了不同电极布置下换热面上的电场强度及分布。不同的电极布置,会导致换热面上电场强度和电场均匀性两方面的变化。结合试验和电场分布的计算结果,分析了电场均匀性、电场强度、热流密度与沸腾换热效果之间的关系。结果表明,在低热流密度下,电场分布对沸腾换热影响较大;而在高热流密度下,影响较小。电水动力学(EHD)强化换热效果是电场强度和电场均匀性综合作用的结果。

    回路脉动热管运行稳定性分析
    苏磊, 张红
    化工学报. 2007, 58(8):  1931-1934. 
    摘要 ( 577 )   PDF (714KB) ( 328 )  
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    以简单回路脉动热管为热力系统,通过热力学分析,导出了系统的热平衡条件和稳定循环的特征,得到系统耗散功和系统体积功的关系,以及用水作为工质时膨胀功与汽化压力的关系。结果显示:耗散功是维持系统稳定运行的必要条件,且蒸发端的吸热量应等于冷凝端的放热量;稳定循环时,蒸发端的压力和温度必高于冷凝端;循环过程中工质的汽化膨胀功必大于冷凝压缩功,其差值用于克服系统耗散功;水的汽化功与汽化压力呈抛物线形变化,最大值分别出现在2.5 MPa,225℃。

    多相流和计算流体力学
    液液雾化特性与粒径分布规律
    梁坤峰, 彭正标, 袁竹林, 凡凤仙
    化工学报. 2007, 58(8):  1935-1942. 
    摘要 ( 1210 )   PDF (2552KB) ( 1225 )  
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    液液雾化过程是液液循环流化床的关键技术之一,在流化床常态实验装置上,采用快速摄像与图像处理相结合的方法,获得了实验流量范围内液滴形成过程的图像以及形成液滴的粒径信息,运用数学分布函数对液滴的粒径分布进行了研究。研究结果表明,各流量工况下,液滴的粒径分布与Rosin-Rammler分布符合得较好;在实验流量范围内,形成液滴的区域有单液滴形成区域、过渡区域和多液滴形成区域,且液滴中位径的总体趋势是减小的,当水的流量为50 ml·min-1时,形成液滴的粒径主要集中在0.7~1.0 mm之间;在单液滴形成区域和多液滴形成区域,液滴粒径的均匀性先减小后增大,中位径呈减小趋势,但在多液滴形成区域两者的变化幅度较小,在过渡区域,液滴粒径的均匀性与中位径基本不变。研究结果可为液液循环流化床基于设计粒径的要求合理选取运行流量提供可靠依据。

    水基纳米流体在水平毛细管中的气液两相流流型特性
    高亦普, 刘振华
    化工学报. 2007, 58(8):  1943-1947. 
    摘要 ( 640 )   PDF (1924KB) ( 238 )  
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    研究了在内径为1.6 mm的水平玻璃毛细管圆管内的氮气-氧化铜水基纳米流体的两相流流型分布图, 实验气体是氮气,实验液体是由去离子水、氧化铜纳米颗粒和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)组成的悬浮液。首先对氮气-去离子水在水平毛细管内的两相流流型图进行了实验研究,将实验结果与前人提出的应用于常规管的半理论半经验公式进行了比较。然后在水中添加不同比容积的SDBS和氧化铜纳米颗粒制备成纳米流体,对纳米流体在水平毛细管内气液两相流的流型图进行了研究。结果表明,使用纳米流体后,毛细管内的分层波动流区域显著增加。纳米流体对两相流流型的影响主要是由添加表面扩散剂和纳米颗粒后降低了溶液表面张力产生的。纳米流体中的纳米颗粒和表面扩散剂浓度对流型图几乎无影响。

    基于子波能量特征的气液两相流流型辨识方法
    周云龙, 王强, 杨志行, 孙斌, 陈晓波, 王丽媛
    化工学报. 2007, 58(8):  1948-1954. 
    摘要 ( 744 )   PDF (2751KB) ( 307 )  
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    气液两相流的流型影响着两相流的流动特性和传热特性,同时也影响着流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性。针对压差信号的非平稳和非线性特点,尝试利用Hilbert-Huang变换(HHT)和小波包分解对差压波动信号进行信号处理,进而建立流型的子波能量(IMF能量和小波包能量)特征,并以此特征向量作为Elman神经网络的输入量,从而实现对流型的智能识别。实验结果表明:这两种特征向量与Elman神经网络结合都能够较准确地识别出4种流型,并且各自都有不同的优缺点。另外与BP神经网络相比,采用Elman神经网络进行流型识别可以获得更高的识别率。

    水力旋流冷氢箱的流体力学
    赖朝荣, 程振民, 黄子宾, 方向晨, 刘忠信, 彭德强
    化工学报. 2007, 58(8):  1955-1959. 
    摘要 ( 562 )   PDF (538KB) ( 345 )  
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    根据流体旋流原理设计了水力旋流冷氢箱,并根据Froude数及机械能守恒方程确定了冷氢箱尺寸、引流管直径和圆锥管入口直径。考察了水力旋流冷氢箱的压降,且利用氧吸收法测量了液相体积传质系数,同时与水平旋转流动冷氢箱进行了比较,并用流体力学软件模拟了水力旋流冷氢箱的流线。研究表明,水力旋流冷氢箱相比于水平旋转流动冷氢箱,在降低压降的同时提高了传质效果。水力旋流冷氢箱在液量为10m3•h-1、气量为60m3•h-1下的液相体积传质系数达到了0.0256s-1,而压降低于20Kpa,模拟发现水力旋流冷氢箱内流体流线平均长度约为无旋流状态下的4倍,因此具有良好的气液混合效果。
    催化、动力学与反应器
    丙烯腈装置尾气催化燃烧本征动力学
    危丽琼, 朱吉钦, 李成岳
    化工学报. 2007, 58(8):  1960-1966. 
    摘要 ( 573 )   PDF (1501KB) ( 636 )  
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    消除内外扩散影响后, 在微型固定床积分反应器中开展了国产HPA型负载贵金属催化剂上一氧化碳、丙烯和丙烷单组分及其三组分混合物催化燃烧的实验研究。采用程序升温脱附(TPD)手段考察了反应物在催化剂上的吸附脱附情况, 据此推测可能的反应机理, 建立了单组分催化燃烧的Eley-Rideal速率模型。运用最小二乘估计和单纯形优化搜索方法对模型参数进行了估值, 反应物转化率的模型计算值与实验值吻合良好。同时, 将所得单组分动力学模型叠加用于预测多组分催化燃烧时, 转化率的计算值与多组分实验结果相容。

    微反应器内甲苯气固催化氧化反应动力学
    葛皓, 陈光文, 袁权, 李恒强
    化工学报. 2007, 58(8):  1967-1972. 
    摘要 ( 624 )   PDF (1182KB) ( 403 )  
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    微通道反应器具有优良的传热、传质性能,能有效避免催化剂床层内热点的形成,为研究强放热反应动力学提供有利条件。开展了微反应器内的V2O5/TiO2催化剂上的甲苯气相选择氧化动力学研究,在简化反应网络的基础上建立了动力学模型,并给出动力学参数。该模型能较好地反映和预测较宽的反应条件范围内的甲苯气固相催化氧化反应转化率及产物分布,为优化操作条件提供依据。

    载体酸处理对(SiO2)-O-AlCl2催化剂烷基化反应性能的影响
    邓少亮, 纪敏, 李秀媛, 贺民, 蒋山, 蔡天锡
    化工学报. 2007, 58(8):  1973-1977. 
    摘要 ( 788 )   PDF (854KB) ( 354 )  
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    以盐酸浸泡的方法处理SiO2载体,采用两步气相法制备(SiO2)-O-AlCl2催化剂,考察了其在苯与长链烯烃(C10~C13)烷基化反应中的活性、选择性及稳定性,并同未经酸处理SiO2载体制备的催化剂进行了比较。结果表明,采用盐酸处理过的SiO2 制备的(SiO2)-O-AlCl2催化剂稳定性提高,在烯烃完全转化的情况下可以循环使用17次,而未经盐酸处理过的SiO2制备的催化剂仅使用11次。IR、TGA及化学分析的结果发现,酸处理后SiO2载体表面的羟基浓度显著提高,并使催化剂上氯化物的固载量从11.18%(质量)提高到15.67%(质量)。但是经酸处理后SiO2产生的表面羟基稳定性较差,较高的催化剂制备温度不利于提高催化剂表面氯化物含量。在200~300℃范围内,200℃制备的催化剂稳定性较好。

    旋转薄膜浆态光催化反应器
    桑雪梅, 全学军, 赵清华, 谭怀琴
    化工学报. 2007, 58(8):  1978-1982. 
    摘要 ( 603 )   PDF (4437KB) ( 308 )  
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    在分析现有光催化反应器特点的基础上,提出了一种新型的旋转薄膜式浆态光催化反应器(RFFS)。用商品化光催化剂Degussa P25,以苯酚模型有机物为降解对象,对比了RFFS与传统鼓泡浆态光催化反应器(TBS)的性能,研究了RFFS的光催化性能。结果表明,与传统浆态光催化反应器相比,RFFS具有较高的光催化性能,尤其是能够在较高的光催化剂浓度下运行。在光催化体系的循环流速大于2.7 L·min-1、供气流量为1.0 L·min-1、催化剂浓度为3.0 g·L-1的条件下,RFFS比传统浆态鼓泡光催化反应器的降解速率提高1.6倍。RFFS利用旋转浆态薄膜强化了光催化反应体系的传质,同时提高了体系中光催化剂对光能的利用率,较好地解决了光在传统浆态体系中的传递问题,为开发新型的具有工业应用前景的光催化反应器提供了方案。苯酚在RFFS中的降解动力学符合表观一级动力学模型,理论值与实验结果吻合较好。

    往复式惰性多孔介质燃烧器的可燃极限及最大半周期
    史俊瑞, 解茂昭, 周磊
    化工学报. 2007, 58(8):  1983-1988. 
    摘要 ( 714 )   PDF (6938KB) ( 300 )  
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    借助于先前推导的简化理论解,利用分段线性函数,构建了燃烧器内温度分布曲线、可燃极限和最大半周期。该解适用于绝热条件下往复式惰性多孔介质燃烧器。结果表明,当流速小于0.12 m·s-1时,理论解预测的可燃极限与实验取得了相同的趋势,增大流速可以获得较小的可燃极限。而流速大于0.17 m·s-1时,增大流速对扩展可燃极限的影响很小。同时,小孔径的多孔介质更有利于扩展可燃极限。预测的最大半周期与流速的乘积与固体和气体热容的比值呈线性关系;燃烧器的长度对最大半周期有显著的影响。增大燃烧器的长度将导致较大的最大半周期。预测的可燃极限和推导出的最大半周期为燃烧器的设计和进一步改善提供了指导。

    橡胶改性尼龙6动力学
    赵洪凯, 钱春香, 乔淑媛
    化工学报. 2007, 58(8):  1989-1995. 
    摘要 ( 840 )   PDF (6776KB) ( 280 )  
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    采用酰基己内酰胺封端的丁腈橡胶(CHTBN)或丁苯橡胶(CHTBS)与NaOH作为引发催化体系,反应温度在145~160℃之间,通过绝热法测定反应过程的温升曲线,计算得到了动力学参数。采用CHTBN/NaOH时反应级数为一级,活化能在72.91~73.16 kJ·mol-1之间,指前因子在3.22×1011~3.38×1011mol 1-n·s-1范围内;采用CHTBS/NaOH时反应级数在1.23~1.34之间,偏离了1级反应,活化能在85.55~86.88 kJ·mol-1之间,指前因子在4.52×1011~5.09×1011mol 1-n·s-1范围内。在前人工作的基础上建立了阴离子聚合绝热反应动力学模型并对反应过程进行了模拟,结果与实验温升曲线具有很好相关性,从而证明了模型的合理。

    2,6-二异丙基萘液相空气氧化制2,6-萘二甲酸
    靳海波, 韩占生, 单希林, 李达仁, 吴志强, 杨春育
    化工学报. 2007, 58(8):  1996-2003. 
    摘要 ( 600 )   PDF (2485KB) ( 281 )  
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    在1 L钛材反应釜内,采用Co-Mn-Br系催化剂对2,6-二异丙基萘(2,6-DIPN)液相氧化合成2,6-萘二甲酸(2,6-NDCA)的工艺条件进行了研究。采用反相高效液相色谱法分析2,6-萘二甲酸的纯度,考察了催化剂的量、反应温度、压力、原料的进料量、体系的含水量等因素对氧化反应结果的影响,得出了氧化反应较为适宜的操作条件;考察了在含氧气体中添加一定量的CO2和催化剂中加入Ni对氧化反应的影响,结果表明,CO2和Ni都可作为反应促进剂,明显提高产物的收率和纯度。在适宜的工艺条件下,实现了2,6-萘二甲酸的连续化生产,反应稳定后产品纯度可达到95%以上,随反应时间的延长,2,6-NDCA收率由69%提高到73%。
    分离工程
    应用微波前处理-热水浸提技术提取龙眼多糖
    杨翠娴, 李清彪, 凌雪萍, 邵文尧, 徐慧
    化工学报. 2007, 58(8):  2004-2009. 
    摘要 ( 702 )   PDF (563KB) ( 265 )  
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    龙眼多糖具有抗氧化、抗衰老等多种生物活性,但对龙眼多糖提取工艺和其化学结构方面的研究文献报道较少。采用微波前处理-热水浸提新工艺提取龙眼多糖,单因素考察及正交实验结果表明,在所考察实验范围内,龙眼多糖的最佳提取工艺条件为:微波前处理功率700 W,处理时间60 s,热水浸提料液比1∶15,浸提温度100℃,浸提时间7 h,搅拌速率240 r·min-1。在此条件下,龙眼多糖收率可达9.00 mg·(g龙眼) -1(干重)。紫外和红外光谱分析结果显示,所获得的龙眼多糖是具乙酰氨基结构的β型吡喃酸性杂多糖。

    萃取精馏溶剂的选择(Ⅰ)溶剂分子QSPR的人工神经网络模型
    宋海华, 张学岗, 宋高鹏
    化工学报. 2007, 58(8):  2010-2015. 
    摘要 ( 591 )   PDF (429KB) ( 162 )  
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    在分子模拟的基础上选择萃取精馏溶剂首先要建立描述溶剂分子结构与其性质之间定量关系(QSPR)的数学模型。本文采用分子连接性指数(MCI)表示溶剂分子的二维拓扑结构,它不仅可以表示构成分子的原子或基团的种类与数目,而且还可以反映原子或基团之间相互连接的特征;而溶剂主要的性质指标,如选择性与溶解性,都是无限稀释活度因子γ∞的函数。由于分子结构与γ∞之间的关系十分复杂,所以利用人工神经网络(ANN)模型描述溶剂的QSPR。组建了具有广泛代表性的数据库,并采用BP算法对ANN模型进行训练,证明训练成熟的ANN模型可以更准确地计算γ∞,优于当前普遍使用的UNIFAC方法。

    萃取精馏溶剂的选择(Ⅱ)模糊综合评判方法
    宋海华, 张学岗, 冯国红
    化工学报. 2007, 58(8):  2016-2020. 
    摘要 ( 617 )   PDF (374KB) ( 329 )  
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    选择萃取精馏的溶剂要考虑多方面不同的因素,而且对这些因素的评价常常具有模糊的特点。本文提出一个模糊综合评判模型用于萃取精馏溶剂的选择。首先确定影响萃取精馏溶剂性质的各个因素对于各评判等级的隶属度,并得到模糊矩阵R;然后确定各目标变量的权重分配集A;最后给出全面考虑各方面因素的综合评判结果,对候选的萃取精馏溶剂进行优劣排序。通过对两个萃取精馏系统进行溶剂选择的实例证明,采用模糊综合评判方法进行溶剂筛选的方法是成功的,具有良好的工业应用前景。

    19通道多孔陶瓷膜渗透过程的CFD模拟
    彭文博, 漆虹, 陈纲领, 邹琳玲, 邢卫红, 徐南平
    化工学报. 2007, 58(8):  2021-2026. 
    摘要 ( 869 )   PDF (3511KB) ( 463 )  
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    根据Darcy定律,建立了多孔陶瓷膜中渗透流动的CFD计算模型,定量描述了纯水在多孔陶瓷膜中的渗流情况。根据CFD模型,采用有限体积法,模拟计算出四种平均孔径陶瓷膜的纯水通量,并与实验值进行了对比,结果吻合较好。采用该模型,定量计算出19通道陶瓷膜中每个通道对整体陶瓷膜渗透通量的贡献,并分析了其中的变化规律,为多孔陶瓷膜的构型优化奠定了基础。
    基于吸附-扩散模型和遗传算法的反渗透膜性能预测
    程会文, 姬朝青, 许力
    化工学报. 2007, 58(8):  2027-2032. 
    摘要 ( 653 )   PDF (412KB) ( 244 )  
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    基于反渗透膜的吸附-扩散模型,导出了多孔膜对溶质的浓缩比表达式和组件的溶质平均脱除率。采用遗传算法对膜的性能进行了数学模拟,计算出了氯化钠对ESPA2反渗透膜的膜相溶质分配系数、溶质的膜相扩散系数、溶剂(水)的膜相扩散系数、膜的孔隙率和膜分离层厚度,计算得到的膜分离层厚度和膜相中水扩散系数等参数与芳香聚酰胺复合膜的测定值相吻合,其中,氯化钠透过率的均方差在10-7~10-6之间。
    纳滤分离中性溶质的截留分子量参数细孔模型
    张显球, 张林生, 吕锡武, 杜明霞
    化工学报. 2007, 58(8):  2033-2037. 
    摘要 ( 1008 )   PDF (1684KB) ( 696 )  
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    基于纳滤膜截留分子量(MWC)所对应的分子Stokes半径(rs)与膜的等效细孔半径(rp)相等的假设,通过建立rs与分子量(MW)之间、rp与MWC之间的定量关系方程,并以立体阻碍-细孔模型(SHP)和Spiegler-Kedem模型为基础,组建了一个以截留分子量为特征参数的纳滤分离中性溶质的细孔模型(MWC-SHP)。通过NF270纳滤膜对葡萄糖和蔗糖的透过实验,采用MWC-SHP模型对NF270纳滤膜的开孔率与膜厚之比(Ak/Δx)和rp进行了估算,估算结果同SHP模型一致。应用MWC-SHP模型预测中性溶质分子的截留率随透过通量的变化关系,与实验结果吻合.因此,MWC-SHP模型同SHP模型一样,可用于纳滤膜结构评价和分离性能预测。与SHP模型相比,MWC-SHP模型的求解更方便,具有较好的实用性。
    过程系统工程
    基于NSGA-Ⅱ的模拟移动床色谱分离过程多目标操作优化
    吴献东, 金晓明, 苏宏业
    化工学报. 2007, 58(8):  2038-2044. 
    摘要 ( 985 )   PDF (506KB) ( 263 )  
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    多目标优化策略被应用于模拟移动床过程的操作优化中,采用一种基于Pareto最优解的多目标优化算法——NSGA-Ⅱ算法,以分离联萘酚对映体的模拟移动床色谱分离过程作为研究对象,利用模拟移动床TMB数学模型,以分离性能指标作为目标函数进行了多目标操作优化设计。优化结果表明,NSGA-Ⅱ算法得到的非劣解在目标空间分布均匀,算法收敛性和鲁棒性好。基于NSGA-Ⅱ算法的面向分离性能多目标优化设计方法为模拟移动床分离过程的工艺设计和操作指导提供了有效的工具。

    一种基于结构优化SRAMS的传感器故障诊断方法
    付克昌, 戴连奎, 吴铁军
    化工学报. 2007, 58(8):  2045-2050. 
    摘要 ( 600 )   PDF (1152KB) ( 236 )  
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    针对基于具有最大敏感性结构化残差的传感器故障检测与诊断方法(SRAMS)在设计影响矩阵时只考虑故障编码的可分离性,而没有考虑故障诊断的快速性和灵敏性的缺点,给出了故障敏感度和故障诊断灵敏度等指标,并提出了两种影响矩阵的优化设计算法。将本文方法应用于催化裂化过程传感器故障检测与诊断,结果验证了故障诊断效果优于原有的SRAMS。

    改进k-means聚类算法多模型建模的一种新的评价函数
    周立芳, 周芦文, 赵豫红
    化工学报. 2007, 58(8):  2051-2055. 
    摘要 ( 1086 )   PDF (470KB) ( 263 )  
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    pH中和过程的建模与控制一直是过程控制领域的难题。针对pH过程,提出了一种基于新性能评价函数的k-means聚类算法的多模型建模方法。针对k-means聚类算法中普遍存在的k值已知以及对初始点依赖严重的问题,在k-means聚类算法的基础进行改进,并且引入一个自定义的聚类效果评价函数确定聚类个数,然后采用偏最小二乘PLS算法建立相应的局部线性化模型。通过仿真研究,利用本文算法建立的多模型,获得到了良好的跟踪效果,验证了该改进算法的可行性和有效性。
    表面与界面工程
    自组装普鲁士蓝膜修饰电极的制备及表征
    华卉, 陈祎玮, 金万勤, 徐南平
    化工学报. 2007, 58(8):  2056-2061. 
    摘要 ( 598 )   PDF (1684KB) ( 469 )  
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    通过静电自组装技术在Pt电极表面组装了不同层数的普鲁士蓝(PB)膜,得到了PB修饰的Pt电极。分别利用扫描电镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)表征膜的形貌及光学特性,并且采用循环伏安法(CV)测量膜修饰的Pt电极的循环伏安特性。结果表明:通过自组装技术可以制备出可控厚度的纳米尺度的PB膜修饰电极,膜的紫外吸收峰强度与组装层数符合线性关系,膜的组成同时含有可溶和不溶性PB,且循环伏安法所得到的峰电流正比于扫描速度的平方根以及PB的本体浓度,修饰电极具有好的电化学性能,可用于生物传感器。

    生物化学工程与技术
    磁性聚乙烯醇微球固定化α-乙酰乳酸脱羧酶
    钱斯日古楞, 王红英, 刘阳, 耿金峰, 朱婧莹, 崔茂欣
    化工学报. 2007, 58(8):  2062-2066. 
    摘要 ( 837 )   PDF (512KB) ( 379 )  
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    采用分散聚合法,用Fe3O4磁流体和PVA分子单体共聚合,制备表面富含羟基和羧基等官能团,粒径分布在8~64µm的磁性聚乙烯醇微球。以CDI为一种PVA的羧基化剂,并通过共价结合固定化法,使ALDC固定到磁性聚乙烯醇微球表面上。结果,固定化ALDC的总活力、蛋白载量、比活和活性回收率分别为65180U/g、74.72mg/g、872.32U/mg和48.71%。固定化ALDC的最适温度和最适pH值分别为50℃和6.0。ALDC被固定化后其热稳定性、操作稳定性、pH稳定性均比自由酶提高。固定化ALDC在4℃、pH 6.0磷酸缓冲液中保存31d,其相对活力仍保持95.7%,这比其自由酶的提高7个百分点。
    能源和环境工程
    注乙二醇溶液分解甲烷水合物的实验研究
    李刚, 李小森, 唐良广, 张郁, 冯自平, 樊栓狮
    化工学报. 2007, 58(8):  2067-2074. 
    摘要 ( 693 )   PDF (918KB) ( 332 )  
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    在甲烷水合物一维分解模拟系统上,进行了模拟注乙二醇溶液分解甲烷水合物的实验研究。使用甲烷气体与纯水在一定温度、压力条件下,在沉积物中合成水合物。通过以不同速率注入不同浓度的乙二醇溶液,研究了化学法分解水合物过程中甲烷气体和水生产规律。实验结果表明,水合物分解产出甲烷气体的过程主要分为4个阶段:初始注入段、化学剂稀释段、水合物分解段和残余气体产出段。整个分解过程中,水的生产速率几乎保持恒定。通过对实验结果的能量分析表明,本实验条件下分解综合效率在0.20~0.88之间,并且受注入速率和化学剂浓度影响。在恒定注入速率条件下,分解效率在化学剂质量分数为60%时达到最大值。

    非热平衡等离子体过程苯的降解
    吴祖良, 高翔, 李济吾, 孙培德, 骆仲泱, 岑可法
    化工学报. 2007, 58(8):  2075-2080. 
    摘要 ( 621 )   PDF (691KB) ( 352 )  
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    非热平衡等离子体技术是目前最重要的气态有机污染物治理技术之一,应用一种新型的非热平衡等离子体技术——电晕放电自由基簇射技术对苯的降解过程进行了深入的实验研究和机理分析,得到了以下的研究结果:自由基簇射技术对苯具有良好的降解效果,苯的降解产物主要是CO2,也有少量CO产生。能量密度和电极气湿度的增加能够提高CO2/COx的比率和苯的降解程度,在能量密度为21 W·h·m-3和电极气相对湿度为80%的条件下,CO2/COx的比率可达84.6%,COx的生成率达到78.5%。自由基簇射苯的降解过程主要涉及电子碰撞反应、自由基反应和离子重组反应,其中自由基反应最为重要。

    不同碳源类型对生物除磷过程释放磷的影响
    侯红勋, 王淑莹, 闫骏, 彭永臻
    化工学报. 2007, 58(8):  2081-2086. 
    摘要 ( 820 )   PDF (447KB) ( 436 )  
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    厌氧释放磷是生物除磷的重要部分,释放磷不充分是生物除磷不稳定的主要原因。为了研究碳源种类对厌氧生物除磷的影响,以A2/O氧化沟工艺好氧末端活性污泥为研究对象,投加乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、甲醇和乙醇等碳源,在厌氧和缺氧状态下进行释放磷试验研究。结果表明:(1)在厌氧条件下,聚磷菌(PAOs)以乙酸钠或丙酸钠为碳源释放磷速率很快,120 min平均比释放磷速率分别为290.5和236.7 mg P·(g VSS)-1·d-1;PAOs利用葡萄糖、乙醇和甲醇释放磷速率较低,比释放磷速率分别为49.4、38.8和8.91 mg P·(g VSS)-1·d-1;(2)在缺氧条件下,PAOs以乙酸钠或丙酸钠为碳源释放磷速率与厌氧状态下释放磷速率相差不大,而其他3种碳源作用下,PAOs并不释放磷;(3)初始NO-3过高时,乙酸钠作为碳源,PAOs在释放磷结束后利用NO-3作为电子受体进行反硝化吸收磷。

    不同金属氧化物膜电极上苯酚的电催化氧化
    王雅琼, 顾彬, 许文林
    化工学报. 2007, 58(8):  2087-2093. 
    摘要 ( 647 )   PDF (1188KB) ( 272 )  
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    分别以自制的金属氧化物膜电极Ti/SnO2+Sb2O3、Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2为阳极,恒电流电解低浓度苯酚溶液,研究了不同金属氧化物阳极对苯酚电催化氧化过程的影响。实验结果表明:在实验条件下,苯酚溶液在3种金属氧化物膜电极上的电催化氧化过程的宏观动力学符合一级反应动力学规律,但不同金属氧化物阳极上苯酚电催化氧化过程的表观反应速率及电流效率有明显的差异。25℃下苯酚在Ti/SnO2+Sb2O3、Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2电极上电催化氧化的表观反应速率常数k分别为6.66×10-2min-1、2.49×10-2min-1和9.76×10-3min-1;瞬时电流效率随电解时间的增长而下降,初始电流效率分别为78.7%、38.9%、13.2%。以Ti/SnO2+Sb2O3电极为阳极电解60 min后,苯酚浓度从初始浓度2.13×10-3mol·L-1降至3.27×10-5mol·L-1,苯酚的转化率达98.5%;而在相同的反应条件下,以Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2为阳极时,苯酚的转化率只有82.7%和29.8%。对3种电极在苯酚溶液中的伏安特性的研究表明,Ti/SnO2+Sb2O3电极具有比Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2和Ti/SnO2+Sb2O3/RuO2+PbO2高的析氧电位,因此有利于有机物的氧化和过程电流效率的提高。

    材料化学工程与纳米技术
    纤维悬浮聚合物熔体中纤维影响的数值模拟
    张红平, 欧阳洁, 刘德峰, 郑素佩
    化工学报. 2007, 58(8):  2094-2102. 
    摘要 ( 578 )   PDF (3572KB) ( 471 )  
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    采用一种多尺度模型研究了纤维悬浮聚合物熔体的流动过程,通过宏观流体的流动状态、纤维所在尺度上的纤维取向表征和聚合物溶液大分子哑铃模型尺度上的哑铃概率分布三尺度信息,实现了纤维悬浮聚合物熔体流动控制方程和本构关系的三尺度共同表征。使用SIMPLER-FDMS算法对多尺度控制方程组进行了求解,并通过4∶1等温平板收缩流的数值模拟验证了该多尺度模型的有效性。通过对纤维浓度、纤维间相互作用以及纤维长径比的分析,研究了纤维参数对聚合物基熔体悬浮体系及纤维取向的影响。

    高温气相法可控制备纳米TiO2
    程易, 陈家琦, 丁石
    化工学报. 2007, 58(8):  2103-2109. 
    摘要 ( 619 )   PDF (1665KB) ( 343 )  
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    通过火焰反应器结构设计,实现TiCl4高温气相氧化过程可控制备纳米TiO2粒子,新型火焰设计保证了TiCl4低温进入高温反应区,预热过程隔离保护喷嘴,避免了结疤堵塞;通过实验条件控制颗粒平均粒径和粒径分布,较低的TiCl4气相浓度、较高的载气流速有利于小粒径TiO2颗粒的生成。载气流速增加,中心TiCl4火焰形态由层流向湍流发展,焰长缩短,颗粒平均粒径减小。CH4燃气流量增加,高温反应区扩大,颗粒停留时间增加,颗粒尺寸增大。二次氧气的补充,提高了氧气与TiCl4的预混,有效地减小了产品TiO2颗粒的粒径。获得的TiO2产品平均粒径在20~80 nm之间。

    淀粉丙烯酰胺表面控制反应机理及接枝产物结构表征
    尚小琴, 赖雅平, 陈展云, 童张法, 江惠仪, 郑成
    化工学报. 2007, 58(8):  2110-2114. 
    摘要 ( 855 )   PDF (1186KB) ( 1117 )  
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    以木薯淀粉和丙烯酰胺为主要原料,采用反相乳液聚合方法合成淀粉丙烯酰胺接枝共聚物,并通过红外光谱、电镜扫描、X射线衍射、热分析等手段对接枝共聚产物进行结构分析和聚合机理探讨。实验结果显示,淀粉与丙烯酰胺的反应主要发生在淀粉团粒表面,符合表面控制反应机理;接枝共聚物中含有淀粉和丙烯酰胺成分;共聚反应改变了原淀粉的聚集形态,接枝产物基本上为无定形的聚集态结构;但对淀粉的热稳定性影响不显著。

    吡啶盐染料DEHSPI的合成、结构与光物理性质
    曹笃霞, 王玉洪, 陈红余, 李国忠, 张国辉
    化工学报. 2007, 58(8):  2115-2119. 
    摘要 ( 602 )   PDF (470KB) ( 265 )  
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    合成了一种新型吡啶盐染料4-[4-(N,N-二乙胺基)-2-羟基-苯乙烯基]-N-甲基吡啶碘盐(DEHSPI〖HTSS〗)。用X射线衍射方法测定了其晶体结构,DEHSPI单晶属于单斜晶系,C2/c空间群。晶胞参数:a=3.5970(4)nm,b=1.16270(15)nm,c=2.2081(3)nm,β=114.341(7)°,V=8.4139(18)nm3,Z=8,F(000)=3632,μ=1.536 mm-1,Dc=1.417 g·cm-3,R=0.0501。DEHSPI〖HTSS〗与没有羟基取代化合物的晶体结构分析比较发现,分子中2-羟基基团的存在提高了分子阳离子骨架的平面性。研究了它在不同溶剂和聚合物浸泡的溶胶-凝胶复合玻璃基质中的光物理性质,发现在复合玻璃基质中的荧光强度相对于溶液中大大增强,即使掺杂浓度较高时也没有因生成分子的聚集体而发生明显的荧光猝灭,材料的稳定性提高。

    添加剂对铝酸钠溶液种分产物质量的影响
    王熙慧, 于海燕, 吴玉胜, 毕诗文, 陈玉国
    化工学报. 2007, 58(8):  2120-2124. 
    摘要 ( 775 )   PDF (1190KB) ( 338 )  
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    研究了由脂肪酸类表面活性剂与脂肪烷烃按一定比例复配而成的复合型添加剂对铝酸钠溶液二段法分解过程及最终产品氧化铝性能的影响及其作用机理。结果表明,当添加量为60×10-6g·L-1时,添加剂能够有效强化铝酸钠种分过程、改善分解产物质量,使溶液分解率提高大于2%;氢氧化铝颗粒小于45 μm的质量分数降低约7%;氧化铝颗粒小于45 μm的质量分数降低约6.7%。晶体形貌表明,添加剂的加入有效促进了氢氧化铝颗粒的附聚、长大过程,颗粒多呈球状,结晶比较完善。

    塑料食品包装材料化学物迁移的数值模拟
    刘志刚, 王志伟
    化工学报. 2007, 58(8):  2125-2132. 
    摘要 ( 552 )   PDF (654KB) ( 360 )  
    相关文章 | 多维度评价

    基于有限差分方法数值模拟了塑料食品包装材料化学物向食品(模拟物)的迁移及迁移物在食品内的不稳定性。结果表明,扩散系数DP决定了迁移的动力学过程,分配系数KP,F表征平衡时化学物在包装材料和食品内的浓度比值,平衡时食品内的化学物浓度随化学物在包装材料内的初始浓度Cin的增加而增加。对于多层复合包装,阻隔层可显著减缓污染物层内化学物向食品的迁移,从而达到保证食品安全的目的,阻隔层厚度LR影响阻隔功效。化学迁移物在食品内存在不稳定现象,这将导致实验结果低估其向食品的迁移。

    微胶囊的微流体数字化技术制备方法及实验装置
    张晓乐, 侯丽雅, 章维一
    化工学报. 2007, 58(8):  2133-2137. 
    摘要 ( 743 )   PDF (934KB) ( 228 )  
    相关文章 | 多维度评价

    提出了一种新的基于微流体数字化技术的单分散微胶囊制备方法。该方法通过对微喷嘴施加小幅可控的脉冲惯性力,完成对微胶囊材料的小份分割、数字化传输及喷射。使用该方法进行了海藻酸钠对芝麻油微胶囊化的实验。制备过程中,每个驱动脉冲喷射出一颗微胶囊乳化液液滴。制备的节拍既可以是连续的,也可以是编码的,因此可以对制备过程进行有效的控制。通过改变微喷嘴内径可以制备出微米级系列尺寸的规整化的微胶囊,微胶囊粒径分布窄。

    疏水改性阳离子型丙烯酰胺共聚物的微结构与絮凝性能
    钟传蓉, 何文琼, 赖立, 罗平亚
    化工学报. 2007, 58(8):  2138-2143. 
    摘要 ( 800 )   PDF (1021KB) ( 420 )  
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    用自由基胶束聚合法合成了丙烯酰胺(AM)/丁基苯乙烯(BS)/二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)疏水缔合型高分子絮凝剂PBAD。通过UV、FT-IR表征了共聚物的分子结构,AFM研究表明,由于丁苯基疏水基团强的分子间作用,0.005 g.dL-1 PBAD在水溶液中已形成了缔合体,并随着聚合物浓度的增加,缔合结构的尺寸和数量显著增加。在3%硅藻土溶液中,PBAD絮凝的最佳用量为0.005 g.dL-1,此时的透光率为96.5%,污水中的NaCl浓度能明显影响聚合物的架桥吸附作用,Ca2+和Al3+能增强聚合物的絮凝效果。

    聚 (β-烷氧基)对萘乙炔的超声合成

    麻明友
    CIESC Journal. 2007, 58(8):  2144-2148. 
    摘要 ( 587 )   PDF (859KB) ( 261 )  
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    用β-萘酚、H(CH2)mBr(m=4、6、8、9)为原料,超声辐射合成出聚(β-烷氧基)对萘撑乙烯(PAONV),研究了反应条件对中间体和聚合物产率的影响,用IR和1HNMR对中间体和聚合物的结构进行表征.实验结果表明:超声辐射合成PAONV的产率比回流搅拌合成的要高,PAONV总收率达74.4%,反应时间由35小时缩短到20小时;C2H5ONa作为碱性试剂比NaOH更有利于提高醚化反应的产率;强极性的二甲亚砜溶剂(DMSO)能提高脱氯化氢反应的产率;醚化、双氯甲基化和脱氯化氢反应的最佳反应时间分别是5h、5h、10h.