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本期目录
2007年 第58卷 第6期 刊出日期:2007-06-05
    热力学
    非对称两嵌段高分子在选择性壁面识别吸附的Monte Carlo模拟
    陈厚样, 孙蕾, 叶贞成, 彭昌军, 刘洪来
    化工学报. 2007, 58(6):  1341-1347. 
    摘要 ( 581 )   PDF (774KB) ( 194 )  
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    采用自由空间的Monte Carlo(MC)方法研究了两嵌段非对称高分子在选择性壁面上的吸附与识别。研究表明;非对称嵌段高分子同对称嵌段高分子一样;在选择性壁面的吸附可分为吸附和识别两个过程。对高分子构型研究的结果发现;无论条纹宽度如何变化;高分子在垂直于z方向的均方回转半径总是小于其垂直另两方向的值。在条纹宽度一定的情况下;尾式构型比率随链节B与白色条纹壁面作用能Ψ B-white增加先增加然后趋于不变。在Ψ B-white不变的情况下;尾式构型比率则随条纹数的增加而增加。环式构型比率在条纹较宽时会随Ψ B-white有一小的下降趋势;而在条纹较窄时下降幅度较大。

    混合免疫算法及在相平衡计算中的应用
    林可鸿, 陈德钊
    化工学报. 2007, 58(6):  1348-1352. 
    摘要 ( 726 )   PDF (425KB) ( 261 )  
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    带或不带化学反应的相平衡计算为化学、化工领域的重要课题;可将其转换为带有约束的Gibbs自由能最小化问题。常用的序贯二次规划(SQP)收敛速度快;但依赖初始值;易陷入局部极小。人工免疫算法(AIS)具有全局寻优功能;但局部搜优性能差;收敛速度很慢;甚难找到痕量解。为此;在AIS算法中引入SQP操作;汲取两者的优点;构建混合免疫算法(HAIS)。还将相平衡的物质的量变量转换为摩尔分数;并采用适当策略处理约束;以基本可行解为基础;快速生成满足约束的抗体;以提高HAIS的操作速率。多个相平衡实例应用表明HAIS性能良好;优于其他方法(SQP;AIS)。

    传递现象
    加热上升管内过冷流动沸腾数值模拟
    王小军,陈炳德,黄彦平,孙奇
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1353-1358. 
    摘要 ( 629 )   PDF (658KB) ( 441 )  
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    采用计算流体动力学(CFD)程序CFX4.4对加热上升管内过冷流动沸腾工况下气水两相流动局部两相流参数(空泡份额和汽泡尺寸)进行了数值模拟。对数值差分方法、相关模型(界面力和气泡诱导的紊流)和汽泡尺寸进行了敏感性分析。空泡份额分布计算结果与实验结果比较表明,在低空泡份额工况下,两者符合较好,在高空泡份额工况下两者存在一定偏差,并且气相速度和汽泡尺寸的计算结果不理想。计算结果与实验结果之间的差异说明程序模型对于加热上升管内过冷流动沸腾模拟并不完善,建立更为合理的汽泡尺寸模型,考虑汽泡的合并和撕裂是必要的。
    含硅聚合物中小分子扩散行为的分子模拟
    黄宇,刘庆林,张新波
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1359-1365. 
    摘要 ( 597 )   PDF (1885KB) ( 480 )  
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    选择PCFF和COMPASS分子力场对橡胶态聚合物PDMS 和玻璃态聚合物PS1体系进行模拟。COMPASS力场模拟得到的体系密度,O2和N2在PDMS与PS1中扩散系数更接近实验值。在模型大小一定时,Group-based求和法中截断距离越长,耗用机时越长,但对计算结果改进不大;截断距离为1.3 nm时计算结果最好。Ewald方法耗时多而对计算结果却无明显改进。体系大小对扩散系数的计算值影响甚微。体积越小的分子,在聚合物中运动的范围越大,扩散系数越大。氧气和氮气分子在PDMS与PS1中运动轨迹不同,在PS1中氧气运动范围远大于氮气,而在PDMS中氧气运动范围稍大于氮气。小分子运动轨迹基本与聚合物自由体积分布对应,自由体积分数大,扩散系数也大。

    液化天然气冷能用于Stirling热机初探

    谭宏博 厉彦忠
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1366-1370. 
    摘要 ( 833 )   PDF (404KB) ( 251 )  
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    从冷量和冷量(火用)的角度对液化天然气(LNG)冷能进行阐述,把LNG冷能回收方式分为冷量回收与动力回收。在利用LNG与环境大温差方面,提出采用斯特林热机利用LNG冷量(火用),并介绍了其基本工作原理。计算了新方案的热力性能,并与目前LNG冷能动力回收常用方案比较。结果表明:斯特林热机系统回收LNG冷能具有明显优势,开展LNG冷能回收与斯特林热机综合技术研究具有重要价值。

    常规流场和交指型流场的质子交换膜燃料电池传热传质三维模拟

    涂海涛 孙文策 解茂昭 阿布里提
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1371-1377. 
    摘要 ( 598 )   PDF (1258KB) ( 259 )  
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    针对常规流场和交指型流场的质子交换膜燃料电池提出了三维非等温数学模型。模型详细考虑了电池内部的传热、传质和电化学反应,重点考察了多孔介质内的组分传递和膜内水的电渗和扩散作用,对氧气传递限制和膜内水迁移对电池性能的影响进行了分析和讨论。结果表明,流道的交指型设计加强了气体在多孔介质内的质量传递,提高了电池的输出性能,但相应地,阴极催化层界面水分的减少也使得膜的水合程度降低,这就需要更有效的水管理来防止膜脱水。

    基于热传导反问题的各向异性材料热物性预测方法
    杨晨, 高思云
    化工学报. 2007, 58(6):  1378-1384. 
    摘要 ( 778 )   PDF (490KB) ( 541 )  
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    采用不同方法对基于热传导反问题的固体热导率预测进行了研究。分别采用采用不同方法对基于热传导反问题的固体热导率预测进行了研究。分别采用Bayesian统计方法、Levenberg-Marquardt和遗传算法对二维各向异性材料的热物性进行了预测;并进行了分析比较。研究结果表明;Bayesian方法中热传导反问题的解是其后验概率密度的数学期望;而后验概率密度函数(PPDF)通过测定的温度进行计算获得;用Markov chain Monte Carlo算法计算后验状态空间以得到未知热导率的统计估计;采用Metropolis-Hasting算法进行数据采样构造Markov chain;并截取收敛后的样本进行分析。遗传算法是一种相对较新的用于最优化估计的方法;也可以用于求解反问题。

    小间距两喷嘴对置撞击流流场的数值模拟与实验研究

    李伟锋 孙志刚 刘海峰 王辅臣 于遵宏
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1385-1390. 
    摘要 ( 617 )   PDF (465KB) ( 379 )  
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    运用热线风速仪和CFD软件对小喷嘴间距下两喷嘴对置撞击流时均流场进行了实验研究和数值模拟,并和文献中的实验结果和近似解析式进行了比较。研究结果表明:由于边界层存在,单股喷嘴出口速度分布为“礼帽”形状分布;在L<2D(L为喷嘴间距,D为喷嘴直径)时,喷嘴出口速度剖面出现中间低、两边高的“双峰”形状, L=2D时,“双峰”形状消失。随着喷嘴间距的增大,相同气速比导致的撞击面驻点的偏移量增大。相同气速比下,喷嘴出口为“礼帽”分布时驻点的偏移量比均匀分布时大。文献中的撞击流流场的近似解析式对喷嘴出口速度分布为均匀分布有很好的精度,当喷嘴出口速度为“礼帽”分布时,文献中近似解析式的预报精度变差。
    凹槽稳焰的超音速燃烧室内混合和燃烧特性分析
    李丽 彭晓峰
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1391-1395. 
    摘要 ( 671 )   PDF (901KB) ( 338 )  
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    采用数值计算方法分析超声速气流流过安装凹槽稳定器的燃烧室气动机理和边界层对混合和燃烧的影响。复杂的激波、膨胀波结构和激波边界层的作用有利于气流混合;同时,凹槽内的低速回流区不断和主流气体发生质量动量交换,可以起到点火和火焰稳定的作用。
    多相流和计算流体力学
    不同入口结构下行床内气固流动及混合行为的CFD-DEM模拟
    赵永志 程易 丁宇龙 金涌
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1396-1403. 
    摘要 ( 570 )   PDF (2086KB) ( 477 )  
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    采用计算流体力学和离散单元模型(CFD-DEM)耦合一种简单的气固催化反应模型对具有不同入口结构的二维下行床内的气粒流动和混合行为进行全床数值模拟。模拟得到了不同入口结构下行床内的多尺度气固运动状态、全床的固含、速度及反应生成物浓度分布,以及气体和颗粒在下行床内的停留时间分布,发现入口结构对反应器内的流动、混合和气固接触效率起着关键性的作用,入口气体和颗粒的不均匀分布将导致下行床内气体停留时间的宽分布以及气固接触效果的恶劣。
    声波信号多尺度分解与固体颗粒质量流率的测定
    曹翌佳, 王靖岱, 阳永荣
    化工学报. 2007, 58(6):  1404-1410. 
    摘要 ( 838 )   PDF (587KB) ( 518 )  
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    利用声发射检测技术,根据不同速度的颗粒撞击壁面产生不同能量的声发射信号,结合小波分析,建立了单粒径颗粒质量流率预测模型,该模型可以定量描述颗粒质量流率随特征频段的声发射信号能量与表观气速的变化规律。以空气-聚乙烯颗粒体系为例,分别考察了0.84、0.59、0.42、0.21 mm 4种线性低密度聚乙烯颗粒,在表观气速为4.62~6.35 m·s-1条件下的声发射信号。在考察的气速范围内,在0~500 kHz频率范围内对声发射信号做7尺度的小波分解,发现特征频段的声发射信号能量与表观气速平方之比和固体颗粒的质量流率呈线性关系。同时,基于单粒径颗粒质量流率预测模型,根据混合颗粒声发射能量为各单一粒径颗粒声发射能量的线性叠加,得到混合颗粒的质量流率预测模型,模型的计算值与称重法获得的质量流率相比,平均相对误差为4.15%,表明声发射检测技术能便捷、快速、准确、环保地实现循环管内颗粒质量流率的在线检测。

    双气泡间的聚并时间测量及其影响因素
    朱丽 王一平 胡彤宇 王丽霞
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1411-1416. 
    摘要 ( 679 )   PDF (1069KB) ( 480 )  
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    聚并时间是研究气泡聚并行为过程中的一个重要参数。在消除气泡生长速度对聚并时间影响的条件下,利用自行开发的光学测试技术对双气泡间的聚并时间进行了精确的测量。考察了气泡尺寸、靠近速度、有机溶质的扩散、电解质和表面活性剂的加入对气泡聚并行为的影响。实验结果表明,双气泡间的聚并时间随着气泡直径的增加、气泡老化时间的延长、靠近速度的减小和有机溶质浓度的增大而增加。

    气固循环流化床负压差下料立管的压力脉动特性

    张毅 魏耀东 时铭显
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1417-1420. 
    摘要 ( 721 )   PDF (357KB) ( 417 )  
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    通过对气固循环流化床负压差下料立管的压力测量,分析了立管下料过程的压脉动特性。负压差下立管内的颗粒由立管上部的低压端流向下部的高压端的过程中,对所夹带的气体产生压缩导致了立管内气固两相流动的不稳定性,表现为立管压力的脉动以及颗粒下行速度的波动和密度分布的不均匀。压力脉动的幅度随负压差的增加而增大。

    一种用于在线测量的电容层析成像图像重建算法

    雷兢 刘石 李志宏 孙猛 刘靖
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1421-1425. 
    摘要 ( 560 )   PDF (726KB) ( 328 )  
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    提出了一种新的、快速的电容层析成像算法。在分析极小范数解的基础之上针对ECT逆问题的特点对其进行改进,并利用奇异值分解定理证明这种改进的数值稳定作用,从而从极小范数解的角度解决了ECT逆问题数值解的唯一性和稳定性问题;在此基础上从最优化的角度推导出进一步提高重建图像质量的公式;数值实验表明这种改进是有效的,其图像重建时间近似LBP,然而成像质量比LBP、Tikhonov和Landweber迭代法要好。
    催化、动力学与反应器
    水中痕量有机物光催化降解初始速率排序和预测
    李伟 杨祝红 冯新 陆小华
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1426-1431. 
    摘要 ( 570 )   PDF (475KB) ( 448 )  
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    TiO2光催化技术消除饮用水中痕量有毒有机物的实际应用不像实验室基础研究一样有令人满意的进展,理论研究体系的相对简单与实际应用体系复杂多变的矛盾是现阶段存在的主要问题之一。通过有机物聚类分析将现有的有机物降解实验数据进行归类和排序;同时,从有机物初始浓度与初始降解速率的关系出发,通过Freundlich动力学方程,用研究成熟、检测方便的常量和微量浓度区域的实验数据来预测痕量和超痕量浓度范围内的降解速率,而这个浓度范围正是饮用水深度净化过程所必须涉及的。两方面的结合为理论研究体系与实际应用体系的衔接探索了一条新的思路。

    催化裂化汽油改质降烯烃反应规律及反应热
    杨光福, 田广武, 高金森
    化工学报. 2007, 58(6):  1432-1438. 
    摘要 ( 845 )   PDF (480KB) ( 379 )  
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    利用催化裂化催化剂在小型固定流化床实验装置上对催化裂化汽油催化改质降烯烃过程的反应规律进行了实验研究,详细考察了反应温度、剂油比和重时空速对产物收率和汽油辛烷值的影响,得到了催化裂化汽油改质过程的最佳实验操作条件:反应温度为400~430℃,剂油比为7左右,重时空速为20~30 h-1。在此基础上,计算了汽油改质过程的反应热,分析了反应条件对反应热的影响,揭示了反应热的变化规律。结果表明,低温改质为放热过程,高温改质为吸热过程。改质条件对反应热影响的强弱顺序为反应温度>剂油比>重时空速。

    甲烷水合物在冰粉石英砂混合物中生成的动力学

    黄雯 樊栓师 彭浩 梁德青 李栋梁
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1439-1444. 
    摘要 ( 629 )   PDF (823KB) ( 306 )  
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    在自行搭建的实验台上利用恒压预冷法研究了6.9MPa下温度分别为273K,269K,263K时甲烷水合物在冰粉(154~300微米 )与石英砂(154~300微米 )混合物中的生成过程。结果表明冰粉的转化率 随温度的降低而降低,273K时 约为65%,269K时 约为51%,263K时 约为42%。在此基础上,深入分析了混合物中甲烷水合物的生成机理,将反应过程分为石英砂的吸附转化阶段和甲烷气的扩散控制阶段;并建立了定量的动力学模型,计算出冰粉石英砂混合物中甲烷水合物生成的活化能约为70.1KJ&#8226;mol-1。
    Ni-Cu-Mn-K/γ-Al2O3高温变换催化剂的制备和还原条件
    叶炳火, 江莉龙, 魏可镁, 林诚
    化工学报. 2007, 58(6):  1445-1450. 
    摘要 ( 579 )   PDF (473KB) ( 327 )  
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    以γ-Al2O3为载体,采用二步等体积浸渍法,制备了多元体高温水煤气变换催化剂。采用活性表征、TG、DTA和TPR等方法,考察了制备参数和还原条件对催化剂的影响。结果表明:第一步浸渍时间为300 min时达到浸渍平衡;第一步浸渍组分(Ni∶Cu∶Mn)配比2∶1.5∶1、第二步K+的加入量为5%、焙烧温度400℃时制得的催化剂具有高活性;还原最高温度为400℃,还原过程添加适量的水蒸气时,催化剂具有良好的催化性能和热稳定性能。催化性能优于国内外现有工业产品。而且还消除了传统的共沉淀法制备工艺产生的大量氨氮废水。

    MoO3/TiO2纳米复合催化剂的合成及催化脱氢性能
    蔡炳新, 詹拥共, 杨莹莹, 郭栋才, 刘玉章
    化工学报. 2007, 58(6):  1451-1456. 
    摘要 ( 629 )   PDF (725KB) ( 401 )  
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    采用溶胶-凝胶法合成MoO3/TiO2、K2O-MoO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2、Al2O3-MoO3/TiO2、K2O-V2O5-MoO3/TiO2系列纳米催化剂。借助TEM、XRD、IR等技术对催化剂进行了表征,并利用环己烷催化氧化脱氢成环己烯的反应进行活性测试。结果表明,MoO3在载体TiO2呈单层和多层分布,单层分布时发生了Mo与O—Ti的键合作用,同时使TiO2表面水分子发生解离反应,活化时脱去—OH产生Mo6+和Mo—O-活性中心;多层分布时以Mo[FY=,1]O、Mo—O-活性物种为主。脱氢中心和供氧中心之间存在协同作用,K、Al、V均能影响其协同作用。

    配位离子液体[3(CH3CH2)4N+Cl-·(NH2)2CO]的合成及表征
    赵地顺, 王娜, 李雪刚
    化工学报. 2007, 58(6):  1457-1460. 
    摘要 ( 684 )   PDF (1026KB) ( 349 )  
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    采用尿素和氯化四乙基铵为原料,合成了一种新型的配位离子液体,并通过红外和X-射线粉末衍射对其结构进行了表征。结果表明,尿素和氯化四乙基铵发生反应,使得原来尿素羰基峰由1690.72cm-1转移到了1619.10cm-1。由X-射线粉末衍射图可以看出,在2θ = 30.37°处有新的衍射峰。通过差热-热重分析,配位离子液体在室温到250℃可以稳定存在,与其他有机溶剂相比具有良好的稳定性。
    超声作用下FeO-2 4在不同浓度NaOH溶液中的分解动力学
    许文林, 孟蒹蒹, 王雅琼
    化工学报. 2007, 58(6):  1461-1465. 
    摘要 ( 677 )   PDF (511KB) ( 178 )  
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    采用分光光度法研究了静止条件和超声作用(500W, 25kHz)下FeO42-在7.0 mol&#8226;L-1、10.0 mol&#8226;L-1和14.0 mol&#8226;L-1 NaOH溶液中的均相分解反应,分别测定了不同浓度NaOH溶液中FeO42-的浓度随反应时间的变化。实验结果表明,在不同浓度的NaOH溶液中,无论是否有超声作用,FeO42-的分解均满足一级反应动力学规律。无超声作用时,在7.0 mol&#8226;L-1、10.0 mol&#8226;L-1、14.0 mol&#8226;L-1 NaOH溶液中,FeO42-的分解反应活化能分别为52.4 kJ&#8226;mol-1、70.5 kJ&#8226;mol-1和91.5 kJ&#8226;mol-1;在有超声作用下,活化能则分别为49.6 kJ&#8226;mol-1、66.6 kJ&#8226;mol-1和85.9 kJ&#8226;mol-1。有超声作用时FeO42-的分解反应速率高于静止条件的分解反应速率。随着NaOH溶液浓度的增加,FeO42-分解反应的活化能增大,即在较高浓度的NaOH溶液中FeO42 -分解反应较慢。
    分离工程
    模拟的发酵液组分对聚二甲基硅氧烷/陶瓷复合膜渗透汽化性能的影响
    徐玲芳, 相里粉娟, 陈祎玮, 金万勤, 徐南平
    化工学报. 2007, 58(6):  1466-1472. 
    摘要 ( 705 )   PDF (1534KB) ( 304 )  
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    对所制备的聚二甲基硅氧烷(PDMS)/陶瓷复合膜进行了渗透汽化性能表征。通过在乙醇-水混合体系中添加不同的模拟发酵液组分;如葡萄糖(多羟基醛)、甘油(多元醇)、丁二酸(有机酸)、KCl(无机盐);考察了各组分对复合膜渗透汽化性能的影响。研究发现:在333 K下;在乙醇浓度为65 g·L-1的混合物中添加不同浓度的第三组分;有机添加物对膜的渗透汽化性能没有明显影响;而无机盐的加入使膜的分离因子稍有提高。所制备的PDMS/陶瓷复合膜;在上述渗透汽化过程中表现出良好的稳定性和对乙醇的优先选择性;渗透通量和分离因子(醇/水)分别在4.5~4.7 kg·m-2·h-1、8.3~10.3之间。

    菌丝体表面分子印迹吸附剂的选择性吸附

    苏海佳 赵一飞 谭天伟
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1473-1477. 
    摘要 ( 568 )   PDF (1214KB) ( 374 )  
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    采用制备得到的菌丝体表面分子印迹吸附剂;系统研究了菌丝体表面分子印迹吸附剂对模板金属离子的吸附选择性。结果表明:与非印迹吸附剂相比;以Ni+为模板制备的菌丝体表面分子印迹吸附剂;对Ni+、Cu+与Cr3+的吸附速率和吸附容量都有较大幅度的提高。对于含有Ni+的金属离子混合溶液;菌丝体表面分子印迹吸附剂对Ni+的吸附容量和选择性都比另一种金属离子(如Cr3+和Cu+)明显提高;与非印迹吸附剂相比;印迹吸附剂对非模板金属离子Cr3+和Cu+的选择性明显降低。

    逾渗多孔介质对固体颗粒吸附过程的影响
    刘志峰, 赵刚, 刘正锋, 张有为, 王晓宏
    化工学报. 2007, 58(6):  1478-1482. 
    摘要 ( 599 )   PDF (907KB) ( 321 )  
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    研究了悬浮液中的颗粒在通过逾渗多孔介质时的被吸附特性。采用数值计算的方法;通过求解描述低速流体流动的Stokes方程以及简化的颗粒运动方程;初步得到颗粒在逾渗多孔介质中的运动轨迹;并在此基础上;求得颗粒与多孔介质内表面的碰撞概率;进而研究颗粒的被吸附特性。数值结果表明均匀多孔介质和分形多孔介质对颗粒的吸附存在本质差异。颗粒流出概率(实际中常表示为出口悬浮液中的颗粒浓度)与多孔床深度间的指数关系仅对均匀多孔介质成立;而对分形多孔介质并不成立。

    磁场作用下垂直管外氨水降膜吸收的模型研究
    牛晓峰 杜垲 杜顺祥
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1483-1488. 
    摘要 ( 725 )   PDF (831KB) ( 242 )  
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    在氨气吸收过程中增加了宏观磁场力,考虑了吸收过程中降膜溶液膜厚的变化、膜厚方向的对流以及氨水溶液物性的变化,建立了磁场条件下垂直管外氨水降膜吸收数学模型。在磁感应强度0-3T范围内,对数学模型进行数值求解,得到温度、浓度、速度分布等参数。结果显示磁场对于氨水降膜吸收过程有一定的增强作用。
    酸改性膨润土对[BMIM]Cl离子液体的吸附
    李雪辉, 李帅, 王芙蓉, 奚红霞, 王乐夫
    化工学报. 2007, 58(6):  1489-1493. 
    摘要 ( 592 )   PDF (6447KB) ( 269 )  
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    利用酸改性膨润土对低浓度[BMIM]Cl离子液体水溶液的吸附性能进行研究;考察了吸附温度、吸附时间、溶液pH值等吸附条件对离子液体的吸附率的影响。结果表明;酸改性膨润土对[BMIM]Cl的阳离子具有良好的吸附作用。在中性溶液中;酸改性膨润土对离子液体具有最大的吸附率。酸改性膨润土对离子液体的吸附过程是放热过程且属于Langmuir等温吸附;同时;得到膨润土上离子液体吸附的Langmuir等温方程且相关系数大于0.99。

    以弱碱性树脂去除废水中5-氨基-2-氯甲苯-4-磺酸和盐酸:平衡及动力学

    李长海
    CIESC Journal. 2007, 58(6):  1494-1500. 
    摘要 ( 710 )   PDF (2126KB) ( 281 )  
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    考察了废水中5-氨基-2-氯甲苯-4-磺酸(CLT)和盐酸(HCl)在弱碱性离子交换树脂D301R上的吸附。研究了吸附平衡及动力学行为。结果表明两种酸在D301R树脂上的吸附遵循Langmuir吸附平衡模型;CLT吸附动力学过程与二级反应模型相吻合;HCl与一级反应模型吻合得较好;吸附过程为孔扩散控制。CLT在树脂上的吸附度大于HCl。计算了吸附过程热力学参数并进行了讨论。

    接枝丙烯酸亲水化改性聚砜超滤膜及其在多肽分离中的应用
    董春华, 齐崴, 何志敏
    化工学报. 2007, 58(6):  1501-1506. 
    摘要 ( 632 )   PDF (2704KB) ( 468 )  
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    采用丙烯酸亲水化改性聚砜中空纤维超滤膜。以四氯化锡为催化剂,磷酸为催化助剂,通过检测接触角,优化了丙烯酸浓度与催化剂用量(摩尔比1:0.05)、反应温度(30ºC)和反应时间(60min)等改性条件。红外光谱检测表明羧基被成功地接枝于膜表面;扫描电镜分析说明表面改性未对膜面和膜骨架造成损坏。通过超滤不同浓度的牛血清白蛋白(BSA)溶液,证明改性膜(MM)比未改性膜(UMM)具有更好的抗蛋白吸附性能。将MM应用于酪蛋白酶解物活性多肽的分离制备时,优势体现于长期操作中较高的渗透通量与渗透液中更为合理的分子量分布两方面。
    单组分电解质溶液中纳滤膜的反射系数
    涂丛慧, 尚伟娟, 王晓琳
    化工学报. 2007, 58(6):  1507-1513. 
    摘要 ( 752 )   PDF (9010KB) ( 230 )  
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    结合非平衡热力学模型,空间电荷模型(SC)与固定电荷模型(TMS)均可用于预测膜传递系数。反射系数表征膜的最大截流率,是一个重要的膜传递参数。目前,大部分文献对传递参数的研究仅限于1-1型电解质,而对1-2,2-1,2-2型电解质的相关报道则比较少。本文采用数值解法求解SC模型,用解析解法求解TMS模型,计算得到1-1,1-2,2-1,2-2型单组分电解质的反射系数。结果表明,在D2/D1<1.0的情况下,在高浓度区域,σ趋近于0;在低浓度区域,σ趋近于1;在中间浓度区域,随着电解质浓度的升高,σ单调减小。而在D2/D1>1的情况下,中间浓度区域σ出现负的最小值。此外,随着膜孔表面电荷密度的升高或者膜孔半径的减小,σ增大。最后,本文将SC模型与TMS模型的结果进行了比较,得到,当q0 <1.0 且 rp <5.0nm的条件下,两个模型有很好的一致性。
    过程系统工程
    LSSVM过程建模中超参数选取的梯度优化算法
    陶少辉, 陈德钊, 胡望明
    化工学报. 2007, 58(6):  1514-1517. 
    摘要 ( 929 )   PDF (398KB) ( 328 )  
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    基于结构风险最小的最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LSSVM)为标准支持向量机(SVM)的约简;训练简易;性能良好。其模型精度受超参数影响;常规的网络搜索法很难搜得最佳超参数。在快速留一法的基础上;以全样本留一预测误差平方和最小化为目标;导出基于梯度的最优化算法;用以优选为LSSVM超参数;进而构建G-LSSVM模型。以柠檬酸发酵过程为算例对G-LSSVM进行检验;结果表明G-LSSVM的超参数选取耗时少;模型稳定性良好;且拟合和预报性能都优于标准SVM和神经网络。有望适用于机理不明、高度非线性、小样本的化工过程建模。

    核Hebbian算法在加氢脱芳烃过程中的建模应用
    王海清, 宋执环, 李平
    化工学报. 2007, 58(6):  1518-1522. 
    摘要 ( 612 )   PDF (5081KB) ( 202 )  
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    提出一种采用改进核Hebbian算法的加氢脱芳烃过程的递推产品质量建模方法;用于实时估计终端分馏产品的质量指标。通过利用核Hebbian算法的中间结果;计算中心化的核矩阵特征值;进而由核主元回归方法得到非线性动态质量模型。该递推滑动窗建模方法无需计算和保存整个核矩阵;并验证了所得到的闪点模型在正常和故障工况下均具有足够的精度。

    生物化学工程与技术
    己烯雌酚完全抗原的合成及分析
    王蓓, 彭池方, 胥传来
    化工学报. 2007, 58(6):  1523-1528. 
    摘要 ( 611 )   PDF (1767KB) ( 615 )  
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    以己烯雌酚(DES)﹑氯乙酸钠(CH2ClCOONa)和牛血清蛋白(BSA)等为主要原料;首先用氯乙酸钠修饰DES分子中的一个酚羟基从而合成单羧甲醚己烯雌酚(DES-MCME);然后以混合酸酐法将DES-MCME与载体蛋白(BSA﹑OVA)偶联形成完全抗原;并以紫外扫描分析完全抗原的偶联比率;再将得到的免疫原DES-BSA按免疫程序免疫新西兰白兔。结果表明己烯雌酚及其衍生物存在着顺反异构转化现象;极性有机溶剂的溶剂化作用促使顺反异构体的转化。高分辨质谱测得合成的DES-MCME相对分子质量为325。人工免疫原及包被原的最适结合比为13和10。采用间接酶联免疫测定;产生的抗血清的稀释度可以达到102400。从而建立了DES-MCME的制备方法;并通过高分辨质谱和ELISA检测方法验证了DES人工抗原的有效性;为研制DES残留免疫检测试剂盒奠定了基础。

    大孔载体制备及其固定化脂肪酶
    蔡宏举, 王满意, 周鑫, 谭天伟
    化工学报. 2007, 58(6):  1529-1534. 
    摘要 ( 663 )   PDF (915KB) ( 222 )  
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    以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体;二乙烯基苯(DVB)为交联剂;采用固液联合致孔的方式;通过本体聚合制备具有超大孔的含有环氧基团的多孔载体。其孔径分布为典型的双孔分布;其中150~400 nm的孔区约占总孔容的60%;孔隙率为59.82%;比表面积29.60 m·g-1。载体的环氧基团水解成羟基后;以戊二醛为偶联剂固定化脂肪酶。在相同条件下;比较了不同孔结构载体的固定化假丝酵母脂肪酶催化橄榄油水解的效果。结果表明;具有一定超大孔结构的多孔载体固定化酶的效果最好。同时考察了固定化脂肪酶在正己烷中催化十二酸辛醇的酯化反应活力。

    混合菌发酵法生产三氮唑核苷的工艺条件优化
    武改红, 赵希景, 徐庆阳, 李爱涛, 陈宁
    化工学报. 2007, 58(6):  1535-1540. 
    摘要 ( 629 )   PDF (1427KB) ( 473 )  
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    以枯草芽孢杆菌(Bacillus substilis)TM903和谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TL1105为供试菌株,进行混合菌发酵法生产三氮唑核苷的研究。通过对TL1105接种量、KH2PO4、Mn2+以及前体物1H-1,2,4-三氮唑-3-甲酰胺(简称TCA)添加量的研究初步确定三氮唑核苷的发酵工艺条件。采用MINITAB软件对葡萄糖、KH2PO4、Mn2+及TCA的添加方式进行析因实验设计,得出最佳发酵条件,即一次性投糖,KH2PO4、Mn2+及TCA则进行分批流加。在最佳发酵条件下进行三氮唑核苷混合菌发酵,经过发酵60h,发酵液中可积累4.69g&#8226;L-1的三氮唑核苷。
    绿原酸分子修饰产物的制备、表征及量子化学计算
    向智男, 战宇, 宁正祥
    化工学报. 2007, 58(6):  1541-1547. 
    摘要 ( 793 )   PDF (1074KB) ( 607 )  
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    绿原酸(CGA)是一种天然酚类抗氧化剂,已应用于医药保健、食品、日用化工等行业中。然而,其易溶于水难溶于油的特性使其应用受到了限制。本研究对CGA进行了分子修饰,即在非水相中,以三乙胺(TEA)为催化剂,对其进行月桂酰氯(LC)酰化,制备了脂溶性的绿原酸月桂酸酯(CGL)。探讨了原料配比、温度及反应时间对CGL收率的影响,得出制备CGL的最佳工艺条件为:以N, N-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶解、稀释剂,n CGA∶n LC∶n TEA=1∶1∶1.5,温度控制在35±1 ℃,反应时间8 h。在此条件下,可得到微黄色粉状固体产物绿原酸月桂酸酯,其产率为81.24 %。通过UV-Vis、IR、ESI –MS、1HNMR对CGL的结构进行了表征。同时,在理论上,采用量子化学计算的方法论证了该分子修饰的可行性和合理性。
    能源和环境工程
    水合物降压分解的实验及数值模拟
    冯自平, 沈志远, 唐良广, 李小森, 樊栓狮, 李清平
    化工学报. 2007, 58(6):  1548-1553. 
    摘要 ( 552 )   PDF (1257KB) ( 266 )  
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    在天然气水合物一维分解模拟系统上进行模拟多孔介质中水合物降压分解的实验。在考虑天然气水合物分解动力学机理以及流体渗流模型的基础上;建立天然气水合物降压分解的数学模型。利用模型对降压实验进行拟合;获得了多孔介质内水合物分解本征速度常数数量级为10 mol·m-2·Pa-1·s-1;比文献中测定的纯水中水合物分解本征速度常数低3个数量级。对模型进行了参数分析;发现对于实验室规模的一维系统;分解动力学过程控制整个分解过程;而对于现场规模的水合物藏;整个开采过程受水合物藏流动特性的控制;而受水合物分解过程的影响较小。

    障碍物对可燃气云爆燃冲量的加强机制
    丛立新, 毕明树, 李生娟, 姚敏
    化工学报. 2007, 58(6):  1554-1558. 
    摘要 ( 619 )   PDF (469KB) ( 351 )  
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    在面积为2000 m的实验基地;针对半球条栅型障碍物对半球形气云爆燃冲量场的影响进行了实验研究。可燃介质是13.3%(体积)的乙炔-空气混合气体;气云由0.02 mm的聚乙烯薄膜约束;利用数据采集系统记录爆燃压力-时间曲线;通过编制程序计算观测点的冲量。对正、负冲量与障碍物的半径、空隙率的关系以及爆燃场的冲量分布进行了分析。结果表明:障碍物的存在极大地提高了爆燃冲量;在该工况下的气云爆炸正负冲量场近似余弦分布;障碍物半径越大、空隙率越低;爆燃正负冲量越大。

    苯酚对厌氧颗粒污泥活性的抑制效应和恢复
    郁丹, 严群, 赵明星 , 邹华, 阮文权
    化工学报. 2007, 58(6):  1559-1563. 
    摘要 ( 616 )   PDF (1053KB) ( 318 )  
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    通过间歇培养的方式,研究了苯酚对EGSB反应器中颗粒污泥产甲烷活性的抑制和恢复,并通过测定颗粒污泥中辅酶F420、胞外多聚物(ECP)等的含量,研究苯酚对厌氧颗粒污泥微生物的毒性作用。结果表明,不同浓度的苯酚对厌氧颗粒污泥的产甲烷活性都有一定抑制,苯酚浓度越高,抑制程度越严重。如果将苯酚从生物体中迅速去除,产甲烷活性可以逐渐恢复。苯酚对厌氧颗粒污泥中辅酶F420 及胞外多聚物ECP的分泌都有抑制作用。
    甲醇重整气为燃料的质子交换膜燃料电池
    洪学伦
    化工学报. 2007, 58(6):  1564-1567. 
    摘要 ( 632 )   PDF (934KB) ( 295 )  
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    进行了甲醇重整气与燃料电池的联合试验。与PEMFC配套的甲醇制氢氢源系统运行稳定,出口氢浓度为43-45%,CO含量为0-6ppm,压力控制在0.22~0.25MPa(表压)。单对电池氢的利用率可达到83%,电池排氢浓度为12%以下。不同氢源下PEMFC性能从高到底的顺序为纯氢、甲醇重整气、配气。单电池试验表明,微量的甲醇或二甲醚对电池未发现明显的影响。
    材料化学工程与纳米技术
    碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺复合膜电极的制备及电化学性能
    褚道葆, 陈忠平, 吴何珍, 尹晓娟
    化工学报. 2007, 58(6):  1568-1574. 
    摘要 ( 561 )   PDF (1158KB) ( 638 )  
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    在含有0.2 mol·L-1苯胺的0.5 mol·L-1 H2SO4溶液中;采用循环伏安法(CV);以扫描速度50 mV·s-1;扫描电位为-0.1~0.9 V;在碳纳米管/纳米TiO2(CNT/nanoTiO2)膜电极上实现了苯胺的电化学聚合;通过CV法和电化学阻抗谱(EIS)并结合电子扫描显微镜和红外谱图对制备的碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺(CNT/nanoTiO2-PAn)复合膜电极的电化学性质和结构进行了表征;同时研究了复合膜电极对抗坏血酸(AH2)的电催化性能;发现该复合膜电极对抗坏血酸的氧化具有较高的电催化活性。

    注塑制品的翘曲优化及影响因素分析
    高月华, 王希诚
    化工学报. 2007, 58(6):  1575-1580. 
    摘要 ( 941 )   PDF (14807KB) ( 256 )  
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    注塑制品的翘曲变形是一种严重的缺陷;本文提出一个最小化制品翘曲变形的近似优化方法。该方法用Moldflow软件进行制品的翘曲变形分析;借助于Kriging模型建立翘曲与优化参量间的函数关系;然后利用所建立的近似函数进行优化设计。以手机壳制品为例;用模具温度、熔体温度、注射时间和保压压力做设计变量;对制品进行了翘曲优化设计。结果表明;所提出的方法可以有效地减小制品的翘曲变形;最后对优化结果及影响因素做了较详尽的分析。

    聚氨酯-丙烯酸酯的前端自由基聚合
    吴校彬, 傅和青, 黄洪, 陈焕钦
    化工学报. 2007, 58(6):  1581-1586. 
    摘要 ( 694 )  
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    由甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210、220)、丙烯酸-2-羟丙酯(HPA)制得端烯基聚氨酯-丙烯酸酯大分子;然后通过前端自由基聚合;制备了聚氨酯-丙烯酸酯共聚物。研究了引发剂浓度对前端速度和温度分布的影响。FTIR显示前端聚合产物与间歇聚合产物有相似的红外吸收;TGA分析表明;前端聚合产物具有更好的热稳定性。

    气辅注射成型圆管制品中空率
    董斌斌, 申长雨, 李倩, 刘君怡
    化工学报. 2007, 58(6):  1587-1591. 
    摘要 ( 642 )   PDF (1038KB) ( 597 )  
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    气体辅助注射成型的工艺参数与最后制件的中空程度有直接的关系。采用计算机模拟技术;分析了熔体温度、模具温度、气体延迟时间、预注射量和进气压力对中空率的影响。得到预注射量和进气压力对中空率的变化最为敏感;熔体温度升到一定范围后对中空率没有影响;对于圆管制件;气体延迟时间对中空率影响不明显的结论。

    魔芋粉-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚合成高吸水树脂
    张克举, 王乐明, 李小红, 何培新
    化工学报. 2007, 58(6):  1592-1597. 
    摘要 ( 723 )   PDF (1215KB) ( 348 )  
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    以魔芋粉,丙烯酸和丙烯酰胺等为原料,经接枝聚合合成了魔芋粉-丙烯酸-丙烯酰胺类超强吸水性树脂。讨论了引发剂,交联剂,丙烯酸,丙烯酰胺等用量以及反应时间和反应温度等因素对树脂吸水性能的影响。结果表明: 在魔芋粉与单体质量比为1:4,引发剂用量为0.35%(占单体的质量),丙烯酸/丙烯酰胺(质量)为1:1,丙烯酸中和度为80% ,反应温度为55~65℃,交联剂用量为0.75%(占单体的质量)的条件下,制得的SAP吸去离子水可达720g/g,吸0.9%的NaCl溶液为110g/g。
    填充聚丙烯腈复合型浆粕的摩擦/密封复合材料
    李锦春, 陈志刚, 尤松, 尤秀兰
    化工学报. 2007, 58(6):  1598-1602. 
    摘要 ( 642 )   PDF (973KB) ( 281 )  
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    本文对采用特殊加工工艺使聚丙烯腈浆粕均匀地包覆在聚丙烯腈短切纤维的表面形成的复合型浆粕在摩擦、密封材料中的应用进行了初探。结果发现,复合型浆粕用于摩擦材料中,与树脂基体间的粘合性能优异,材料强度较高,不易剥落,具有较稳定的摩擦磨损性能;用于无石棉密封橡胶板,制得的密封板均匀、有弹性、强度高、耐热。聚丙烯腈复合型浆粕取代石棉或芳纶浆粕用于增强摩擦材料、密封材料等复合材料中,具有优异的综合使用性能和加工性能,具有较高的性价比。