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2013年 第32卷 第12期 刊出日期:2013-12-05
    特约评述
    刷状聚乙二醇两亲性共聚物的合成及其对载药的影响研究进展
    敬小波,申有青
    化工进展. 2013, 32(12):  2793-2799. 
    摘要 ( 467 )  
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    刷状聚乙二醇(PEG)两亲性共聚物具有独特的性能和良好的应用前景,日益受到人们的重视。本文综述了刷状PEG两亲性共聚物的两种合成策略,即大分子单体法和主链-侧链偶联法,它们主要通过离子聚合、自由基聚合、开环聚合及各种耦合反应等实现。举例分析了这些方法的优缺点,并侧重于聚酯等生物可降解材料形成的刷状PEG共聚物。比较了直链PEG和刷状PEG共聚物胶束表面形态,简要分析了刷状PEG结构对纳米颗粒药物输送性能的影响,指出刷状PEG结构能延长体内循环时间从而提高药物疗效,但有效的合成方法及其胶束的体内外性能还需要更深入的探索。
    化工过程与装备
    降冰片烯的合成研究进展
    张 岩1,宋月潇1,史家乐1,刘 学1,姚 臻1,曹 堃1,许惠明2,孙春水2,傅建松2,谢家明2
    化工进展. 2013, 32(12):  2800-2804. 
    摘要 ( 622 )  
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    目前,降冰片烯合成方面的研究报道多为专利且年代跨度大,缺乏较为系统的综述。本文首先介绍了由(双)环戊二烯与乙烯合成降冰片烯的Diels-Alder反应机理,针对乙烯反应活性不足所采取的高压及高温两类补偿措施分别加以评述,并列举了其反应热及常见副反应等。结合高温高压及反应放热量大等特点,系统阐述了相关动力学研究方面的进展情况,为调控反应进程提供参考,以确保安全生产。本文还回顾了降冰片烯合成技术的发展过程,对比了现有液相工艺和气相工艺的优缺点,虽然气相工艺可以有效遏制副反应的发生,但由于气相工艺产量较低,目前实际生产中大多采用液相反应工艺,如何通过设计特殊结构的反应器以提高其混合效果是未来研究的关键所在。
    开式吸收式热泵及在烟气余热回收中的应用
    贾红书1,付 林1,张世钢2
    化工进展. 2013, 32(12):  2805-2812. 
    摘要 ( 670 )  
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    开式吸收式热泵具有结构简单、低品位热能驱动、省电等优点,推广利用该技术,对解决目前面临的城市热源不足及提高工业能源利用效率具有重要意义,但运行中存在设备腐蚀、不凝性气体等问题。本文总结了国内外开式吸收式热泵的研究进展,其应用领域涉及供暖、空调、制冷及工业生产,处理气流包括空气、燃烧后烟气,驱动热源包括太阳能、生物质锅炉、天然气锅炉及电厂锅炉等集中热源和分布式能源,结构形式多样化;简述了开式吸收式热泵在工业余热,特别是天然气锅炉烟气余热和湿法脱硫电厂饱和烟气潜热和水回收领域中的应用;分析了运行中出现的溶液腐蚀、不凝气气体及设备堵塞问题,并提出了解决方案。
    重油分子的孔内受限扩散研究进展
    陈爱城,陈胜利,桑 磊,薛 扬,娄亚峰
    化工进展. 2013, 32(12):  2813-2818. 
    摘要 ( 414 )  
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    随着常规石油资源日趋紧张和原油重质化,重油加氢处理过程越来越受到重视。由于重油分子在催化剂孔道中的受限扩散阻力影响着催化加氢反应速率和催化剂的利用率,因此研究重油分子在催化剂孔道中的内扩散行为及规律对指导加氢催化剂优化设计和加氢催化剂有效利用具有重大意义。本文介绍了重油分子孔内受限扩散研究的膜池法、吸附-扩散法和扩散-反应动力学法,指出相较于膜池法和吸附-扩散法,由扩散-反应动力学法研究所得结果更能反映在反应条件下重油孔内的受限扩散行为及规律,具有更广泛的应用价值;并简述了重油分子孔内扩散受限因子的研究进展,分析了用于重油孔内扩散行为及规律研究的多孔材料,指出孔结构均一的模型催化剂是一种利于扩散研究的理想多孔材料。
    电泳膜接触器研究进展
    邹文娴,卢会霞,王建友
    化工进展. 2013, 32(12):  2819-2825. 
    摘要 ( 423 )  
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    电泳膜接触器(EMC)是在传统电渗析器中引入多孔膜,或用多孔膜代替部分离子交换膜的一种新型膜分离技术,其中多孔膜作为两液流的接触界面,提供传质的场所,垂直于液流方向的电场是唯一的驱动力。本文介绍了EMC的工作原理,并简要概述了EMC的膜堆构型及运行模式。详细分析了进料液pH值、电场强度等操作参数、多孔膜的材质和截留相对分子质量等对EMC过程传质的影响,且对EMC运行过程中多孔膜的污染状况进行了探讨,并展望了EMC在生物大分子分离和纯化中的应用潜力。EMC中多孔膜的引入,使得EMC可以用于相对分子质量大于500 Da的生物分子的分离与纯化,进一步拓宽了电渗析的应用领域,而外加电场的作用能够有效减轻多孔膜的污染,因此,EMC在生物分子的分离与纯化方面具有广阔的应用前景。
    船舶废气洗涤脱硫脱硝和脱PM细颗粒设备研究进展
    黄博伦,杨国华
    化工进展. 2013, 32(12):  2826-2831. 
    摘要 ( 491 )  
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    综述了船舶废气洗涤脱硫设备的研究现状,通过阐述海水法、碱液法、改性海水法的优缺点,指出海水法联合碱液法的混合系统最具经济性和广泛适用性。列举了国际上几大主要厂商设计的洗涤塔,对比研究了各洗涤塔的参数及其结构特点,最后介绍了洗涤残液的排放标准及其处理方式。通过分析船舶废气中多种污染物联合脱除的研究现状,提出设计出高效、廉价的NOx氧化装置以及提高湿法对于超细颗粒物的捕集能力将是研究的重点和难点,采用湿法联合脱除SOx、NOx和PM是今后船舶废气洗涤净化设备重要的研究方向。
    变截面扭曲椭圆管在冷冻脱水器中的应用
    安冬旭1,李 霞1,许光弟1,于腾祥1,朱冬生2
    化工进展. 2013, 32(12):  2832-2836. 
    摘要 ( 499 )  
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    应用于四氟乙烯(TFE)生产工艺的传统单弓形折流板式冷冻脱水器存在换热管径大、裂解气冷量分布不均、脱除的冰晶不能有效在脱水器中停留而随裂解气进入下级以及因折流板原因导致的壳程流动阻力大等缺点。为此本文设计了一种新型冷冻脱水器,与传统冷冻脱水器相比,采用变截面扭曲强化传热管代替光滑圆管,使冷冻脱水器管程流体沿扭曲螺旋线流动,低雷诺数下形成非对称扰流,有效破坏边界层,提高了传热效率;管内TFE裂解气中的水分更快冷冻并在气流离心力作用下迅速甩向管壁,凝结成冰,提高脱水效果;并且壳程改为变空间纵向流动,流动阻力低,节省材料。结合案例监测数据,与传统单弓形折流板式冷冻脱水器进行数据对比,冷冻脱水效果较原换热器提高30%。
    三分螺旋折流板换热器内二次流分布与强化传热关系分析
    王伟晗1,王清成1,陈亚平2
    化工进展. 2013, 32(12):  2837-2841. 
    摘要 ( 376 )  
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    通过对倾斜角35°首尾相连的三分螺旋折流板换热器的数值模拟,展示了其壳侧通道内流体在典型切面上的流场和流线分布,以及典型切面上典型直线的流动和换热参数分布,并与性能测试结果进行了对比。结果表明,数值模拟结果与实验结果是吻合的。螺旋折流板形成的近似螺旋通道,使换热器壳侧流体受离心力和向心力共同作用形成了迪恩涡二次流,且在每个螺旋周期内都存在;二次流增强了主流区域流体与靠近壁面流体的掺混,使得壳侧典型切面上中心线和折流板外缘直线的轴向速度较大;除主流中心区域外,壳侧流体在二次流的作用下具有均匀的湍流动能;二次流所在区域内,壳侧同心柱面内典型直线上换热系数相差不大,但由于二次流能使其附近区域传热面上的流体得到不断卷吸掺混,由此强化传热。
    氯化石蜡-70脱氯制备石蜡烯及性能表征
    杜湖泽,常群羚,王胜杰,李春喜
    化工进展. 2013, 32(12):  2842-2845. 
    摘要 ( 368 )  
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    通过氯化石蜡?70(CP-70)在NaOH乙醇溶液中的脱氯反应制得了石蜡烯,并对产品的氯含量、双键值和结构分别采用离子色谱、碘量法和红外光谱法进行了分析和表征。研究发现,NaOH浓度增加、温度上升和反应时间延长有助于提高脱氯反应的程度;碘量法和红外光谱的分析结果表明,在较高温度下制得的石蜡烯含有更多的共轭双键和三键。
    CaSO4氧载体与CO反应中Boudouard反应的热力学分析及其抑制研究
    郑 敏1,沈来宏2
    化工进展. 2013, 32(12):  2846-2851. 
    摘要 ( 617 )  
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    在反应温度500~1200 ℃、CO浓度0.5%~99.0%、CO2浓度0~70%和SO2浓度0~10%条件下,利用化学平衡常数,对化学链燃烧 CaSO4与CO反应过程中Boudouard反应的可行性展开热力学研究,获得了抑制Boudouard反应及积碳生成的方法。由于CaSO4竞争还原反应和Boudouard反应平衡常数的表达形式不同,通过比较各个反应的CO平衡转化率以判断各个反应进行程度的高低。在化学链燃烧燃料反应器适宜温度范围(850~1050 ℃),CO浓度越高,Boudouard反应越容易进行,SO2浓度对Boudouard反应进行的程度没有影响。而提高反应温度和反应气中CO2浓度,则有利于抑制Boudouard反应的进行。当气体反应物中CO2浓度超过3.7%,即使CO浓度达到95.0%,Boudouard反应不能进行。
    基于CFD数值模拟的蒸汽喷射器结构研究
    王立慧,赵 龙,张学建,张裕中
    化工进展. 2013, 32(12):  2852-2858. 
    摘要 ( 422 )  
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    比较分析了管式换热器、板式换热器和刮板式换热器的应用及区别,对用于高黏稠物料蒸煮杀菌的蒸汽喷射装置的原理及应用进行了探讨。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的数值模拟方法对不同结构蒸汽喷射装置的速度场、温度场和压力场分布情况进行研究。结果表明,螺旋导柱结构对蒸汽喷射器内部速度、温度场分布有较大影响,螺旋导柱位于混合区中间时喷射器内部温度、速度分布情况优于其位于混合区内部和外部时,蒸汽喷射孔的位置分布对消除原有蒸汽喷射器内部“死区”有明显作用,解决“死区”问题会导致物料流泵送功率有少量增加,但喷射器效率提升相比泵送功率增加更具有实用意义。研究结果为进一步改进蒸汽喷射器结构和提升喷射器的工作效率可提供必要的理论依据。
    能源加工与技术
    非加氢脱硫技术研究进展及其在原油预脱硫中的应用展望
    郑凯元1,曲凤娇1,陈英杰2,刘 东1,李 雯3,邹京伦4,侯绪连1
    化工进展. 2013, 32(12):  2859-2866. 
    摘要 ( 522 )  
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    综述了目前轻质油品非加氢脱硫以及原油预脱硫的相关技术,关于轻质油品非加氢脱硫技术详细叙述了氧化脱硫、吸附脱硫和溶剂萃取脱硫等技术的研究进展,简要介绍了络合脱硫、膜分离脱硫等技术,阐述了各非加氢脱硫技术的特点及脱硫效果;针对原油预脱硫技术,主要介绍了物理法原油预脱硫、超声-氧化法原油预脱硫、电化学法原油预脱硫以及微生物法原油预脱硫等技术的研究进展,指出应用能耗低、操作条件温和、脱硫效果好的非加氢脱硫手段是未来的发展趋势,同时指出综合应用非加氢脱硫技术对原油进行预脱硫处理将是未来重要的研究方向。
    人工湿地植物制备燃料乙醇研究进展
    张小玲1,赵亚芳1,林 燕2,王欣泽2,孔海南2
    化工进展. 2013, 32(12):  2867-2872. 
    摘要 ( 488 )  
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    近年来,石油资源短缺,利用木质纤维素制备燃料乙醇越来越受到重视,本文以人工湿地植物为研究对象,利用人工湿地植物制备燃料乙醇,可以减少有害气体的排放、缓解粮食原材料的紧缺、减少植物处理不当产生的二次污染。但同时存在乙醇产率低、纤维素酶价格贵、木质纤维素预处理过程不成熟等问题。本文首先从人工湿地植物的抗性及去污能力、种间合理搭配及综合利用价值三方面入手,论述了在选择人工湿地植物时应注意的问题。其次重点分析了人工湿地植物及其它木质纤维素的有效成分、人工湿地植物及其它木质纤维素的预处理方法及效果、水解方法及效果,讨论了人工湿地植物制备燃料乙醇的可行性及生产燃料乙醇的研究发展趋势。最后提出,人工湿地植物可以代替粮食作物生产燃料乙醇。
    BF3-AlCl3在C5石油树脂中的应用
    陈 丽,杨靖华
    化工进展. 2013, 32(12):  2873-2876. 
    摘要 ( 437 )  
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    裂解乙烯C5馏分含有大量线性不饱和分子和质量分数超过16%的环戊二烯,用BF3做催化剂可以得到浅色石油树脂,但当环戊二烯含量高时一般需先除去,得到的树脂软化点不是很高。本文以乙烯装置副产C5馏分为原料,考察了BF3与AlCl3质量比、催化剂用量、反应温度对C5石油树脂软化点及收率的影响。实验结果表明,三氟化硼和无水三氯化铝最佳质量比为7∶3,催化剂总用量占原料总质量的2%,在反应温度为40 ℃,反应时间为4 h时,可得到收率为56.6%(质量分数),色度为6~7,软化点为101 ℃的浅色C5石油树脂,其直接可用于油墨、橡胶等中。
    煤制天然气工厂建设若干问题的探讨
    李安学1,2,王立夫2,3,左玉帮4
    化工进展. 2013, 32(12):  2877-2881. 
    摘要 ( 486 )  
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    近年来国内兴起了煤制天然气建设热潮,但可供参考经验不多。本文结合煤制天然气工厂建设经验,介绍了面向工业用户、面向城镇用户和面向综合用户三类工厂,简述了“从煤矿到煤制天然气工厂再到城镇用户”供应链存在的“煤化工生产装置要求安、稳、长、满、优运行与用户用气量不均衡之间的矛盾”和“煤化工生产装置阶段性停产必然性与用户要求供气不间断之间的矛盾”,指出了保证连续稳定供气是工厂建设的首要任务,解决或缓解供应链上的主要矛盾是建设的关键问题;分析了影响供应链上系统运行的因素,表明工厂首先要有明确的定位,煤源是工厂设计和运行的基础,采用可靠技术、本地化装备、多系列装置有利于工厂的优化运行和快速消除故障;提出应从总体设计开始设计全厂信息化并系统集成,安全环保设施和剩余物质管理要考虑规范升级对策,并高度重视由于量的变化所带来的问题;与利益相关者的关系非常重要。综合考虑资源、市场、环境和政策来制定建设原则。
    工业催化
    F-T合成蜡油加氢裂解反应过程研究进展
    杨 超1,蒋 坚1,鲁 丹2,曹发海1
    化工进展. 2013, 32(12):  2882-2891. 
    摘要 ( 514 )  
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    通过F-T合成生产液体燃料是转化利用煤、天然气和生物质并解决石油短缺问题的一种有效途径,采用轻度加氢裂解F-T合成过程中产生的高沸点蜡油可以生产清洁优质的柴油和喷气燃料。本文对近年F-T合成蜡油加氢裂解的研究进展进行了综述,简要介绍了F-T合成蜡油加氢裂解的反应机理,讨论了集总动力学和单事件动力学在F-T合成蜡油加氢裂解中的应用情况,对F-T合成蜡加氢裂解催化剂体系以及反应影响因素进行了分析。反应精馏工艺可以提高F-T合成蜡加氢裂解高转化率时柴油的选择性,除了开发更高效的催化剂以外,F-T合成蜡油加氢裂解反应精馏的研究与应用将具有重大前景。
    含苯环β-环糊精衍生物自包结对反应对映选择性的影响
    孙吉龙1,姚兴东1,沈海民2,纪红兵1,2
    化工进展. 2013, 32(12):  2892-2895. 
    摘要 ( 381 )  
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    以单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精为反应原料,通过亲核取代合成了3个带苯环的β-环糊精衍生物CD-1~CD-3,收率为9.93%~17.51%,衍生物的结构通过1H NMR和ESI-MS进行了表征确认。将合成的β-环糊精衍生物与Na2MoO4?2H2O络合后应用于催化H2O2氧化苯甲硫醚。结果表明,反应介质的pH值对该反应体系的收率有一定影响。通过1H ROESY NMR发现,CD-1~CD-3的分子内自包结是影响Na2MoO4?2H2O催化氧化苯甲硫醚不对称反应产物ee%值的主要原因。通过量子化学计算对自包结状态进行了证实。
    一体式再生燃料电池双效氧电极催化剂
    张新荣,张建琴,朱荣杰,孙 毅,张 伟,刘 向
    化工进展. 2013, 32(12):  2896-2900. 
    摘要 ( 494 )  
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    对一体式可再生燃料电池双效氧电极催化剂进行研究,考察了析氧催化剂和贵金属Pt黑组成的复合催化剂的双效性能以及催化剂配比和焙烧温度对性能的影响,用XRD对催化剂的物相特性进行表征。结果表明:复合催化剂的燃料电池性能按以下顺序递减:Pt黑>Pt/Ru/Ir>Pt/Ru>Pt/IrO2~Pt/Ir>Pt/RuO2;水电解性能按以下顺序递减:Pt/IrO2>Pt/RuO2>Pt/Ir>Pt黑。分析比较,Pt/IrO2复合催化剂表现出良好的燃料电池/水电解双功能特性以及循环稳定性,具有最佳的URFC能量转换效率。因此,Pt/IrO2复合催化剂是最适宜的双效氧电极催化剂。一定温度范围内的焙烧处理对Pt/IrO2催化剂燃料电池性能影响不大,而对水电解性能具有一定的影响,大电流密度运行,未焙烧处理的Pt/IrO2催化剂表现出更好的水电解性能。
    材料科学与技术
    分子印迹在化学传感器及阵列领域的研究进展
    徐兴辉,高云玲,姚克俭
    化工进展. 2013, 32(12):  2901-2909. 
    摘要 ( 449 )  
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    分子印迹聚合物因其具有高选择性、预定识别性、制备简单、价格低廉等优点,成为当前研究的热点之一。本文对分子印迹聚合物在化学传感器及传感器阵列领域的应用进展进行了综述。作为选择性化学传感器,重点探讨了分子印迹聚合物在电化学传感器、光化学传感器和质量敏感型传感器中的应用。相对于分子印迹传感器,基于分子印迹聚合物交叉敏感性原理的分子印迹聚合物传感器阵列的应用较少,仅对有限例子的光化学传感器阵列进行了探讨。受益于印迹机理的深入理解,分子印迹化学传感器及其阵列将在食品分析、药物控制、环境监测等领域表现出较好的应用前景。
    ATRP法制备环境响应型智能膜材料的研究进展
    李 鹏 飞
    化工进展. 2013, 32(12):  2910-2915. 
    摘要 ( 525 )  
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    聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)作为一种常见的智能材料,同时具有温度响应特性和乙醇浓度响应特性。本文以PNIPAM聚合物为主线,着重介绍了利用原子转移自由基聚合(ATRP)法制备温度响应型、温度及pH值双重响应型、乙醇浓度响应型智能膜材料的研究成果。其中,温度响应型智能膜主要介绍PNIPAM均聚物接枝膜;温度及pH值双重响应型智能膜主要介绍PNIPAM与pH值响应型聚合物的嵌段接枝膜;乙醇浓度响应型智能膜主要介绍PNIPAM无规共聚物接枝膜。另外,还介绍了其它响应型智能膜,包括手性分子及离子响应型接枝膜的研究成果。基于ATRP法在文中所述的优点以及在膜改性研究方面的广泛应用,相信该方法在制备环境响应型智能膜材料以及推动智能膜实际工业应用方面将扮演重要角色。
    载体材料表面化学组成对蛋白质吸附行为的影响研究进展
    许永娟,胡鹏程,胡玲玲,韩祝平,叶 鹏
    化工进展. 2013, 32(12):  2916-2921. 
    摘要 ( 616 )  
    相关文章 | 多维度评价
    蛋白质在载体表面的吸附行为,如其吸附速率、吸附量以及取向和构象的变化,在很大程度上依赖于载体材料的表面化学组成。调控载体材料的表面化学组成已成为控制蛋白质吸附行为的重要手段。本文主要对载体材料表面不同组成对蛋白质吸附行为的影响进行了归纳。介绍了材料表面的功能基团包括疏水基团(甲基和含氟基团)和亲水基团(羟基、氨基和羧基)对蛋白质吸附行为的影响。另外,在载体材料表面接枝聚合物链是一种常用的有效调控表面化学组成的方法。重点介绍了材料表面接枝不同聚合物链时,聚合物链的种类、长度、密度和链的结构对蛋白质吸附行为的影响。
    乙酸纤维素的应用及改性研究现状
    王 晋1,2,刘志华1,李春成2,王昆淼1,缪明明1,陈永宽1
    化工进展. 2013, 32(12):  2922-2928. 
    摘要 ( 679 )  
    相关文章 | 多维度评价
    随着污染问题及资源短缺问题的日益严重,乙酸纤维素作为纤维素的重要衍生物之一,具有良好的加工性能及可生物降解性能,近年来一直备受关注。本文系统介绍了乙酸纤维素在服装纺织、烟用滤嘴及膜材料等方面的应用,分析了目前乙酸纤维素应用中存在的问题。同时从共混改性、纳米及纳米复合改性、表面改性等方面对乙酸纤维素的改性技术的研究进展进行了综述,最后展望了乙酸纤维素的发展前景,指出开发简单易行能够工业化的改性技术及制备出可再生的生物降解材料研究是乙酸纤维素改性今后的主要发展方向。
    高纯砷制备研究进展及趋势
    彭志强,廖亚龙,周 娟
    化工进展. 2013, 32(12):  2929-2933. 
    摘要 ( 578 )  
    相关文章 | 多维度评价
    阐述了高纯砷的制备技术、生产现状、研究进展及趋势。通过回顾液相氯化-氢还原、气相氯化-氢还原、升华蒸馏及热分解等主要制备高纯砷的研究进展,分析各种制备方法的特点和优劣,对高纯砷制备技术的发展趋势进行展望。结果表明,目前制备高纯砷的主要方法为升华蒸馏法和氯化还原,升华蒸馏法尽管流程短,但存在铅、锑等杂质易污染产品的缺陷,氯化还原法存在氯化氢对设备腐蚀及环境污染的问题;硫化砷氢还原法和As(OR)3热分解法制备过程中无废液、废气和废弃物产生,环境友好,是今后制备高纯的可取方法。
    凹凸棒土的应用研究进展
    黎 珊1,2,戴红旗2,孔 泳1,姜兴茂1
    化工进展. 2013, 32(12):  2934-2939. 
    摘要 ( 648 )  
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    凹凸棒土是一种应用广泛的工业矿物,具有无毒、比表面积大、生物相容性好等优点,能有效应用于传统行业,同时在许多高新技术产业中也有潜在的应用。本文简述了凹土的组成、分布、晶体结构等基本特性,详细回顾了其单独使用或者混合用于无机-有机复合材料、吸附、造纸、电化学和催化等方面的研究进展,尤其介绍了其在生物传感器、光/电催化剂等领域的最新应用,并对凹土的应用特点及存在的问题进行了分析和总结。最后指出为了有效利用凹凸棒土资源,应进一步开发具有高技术含量和高附加值的功能化产品。
    基于三维打印骨支架制备及其性能
    汪焰恩,潘飞龙,杨明明
    化工进展. 2013, 32(12):  2940-2945. 
    摘要 ( 413 )  
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    利用三维打印(3DP)成型技术制备了羟基磷灰石(HAP)支架与混合壳聚糖(CS)的HAP-CS复合支架,并用Ⅰ型胶原蛋白(Collagen TypeⅠ)对HAP-CS支架进行了改性处理;通过抗压强度实验、孔隙率测定、微观形貌观察、亲水性及碱性磷酸酶(ALP)活性检测实验研究了所制备支架性能。结果表明添加CS可提高HAP支架抗压强度74.5%,但未降低支架孔隙率;经Collagen Type I改性的HAP-CS支架的亲水性有显著提高,ALP活性检测结果显示Collagen Type Ⅰ可提高细胞骨化能力。综上,本研究所制备的HAP-CS改性支架具有良好的性能及生物活性,可用于骨缺损修复研究。
    生物化工
    响应面法优化壳聚糖酶产生菌Mitsuaria sp.K1的产酶发酵条件
    刘 杰1,王延鹏1,许 晶1,2, 王能飞2
    化工进展. 2013, 32(12):  2946-2951. 
    摘要 ( 562 )  
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    壳聚糖(chitosan)及其降解产物因具有优良的物理特性和生物活性而被广泛关注。通过平板透明圈初筛、摇瓶复筛方法,从青岛海岸土壤中分离筛选到1株产壳聚糖酶活性较高的细菌Mitsuaria sp.K1,并对其产酶发酵条件进行了单因素试验和响应面优化分析试验。结果表明:在最适培养基组成(1%粉末壳聚糖、0.5%硝酸钾、0.22%KH2PO4、0.1%Na2HPO4、0.15%KCl、0.05%MgSO4?7H2O)和最佳培养条件(培养温度25.2 ℃,培养时间25.4 h,起始pH值6.5,接种量3%,装液量100 mL/500 mL摇瓶,160 r/min)下,Mitsuaria sp.K1的发酵粗酶液最高酶活平均达11.56 U/mL,比优化前的2.17 U/mL提高了4.32倍。与前人研究结果相比,该菌发酵产酶温度降低了5~10 ℃,产酶周期缩短了23~47 h,因此具有工业发酵应用价值。
    脂肽-糖脂混合型生物表面活性剂的性能及助剂
    刘 皓1,3,杨 欢2,3,袁 涛1,3,李 煦2,3,端木勉1,3,于慧敏2,3
    化工进展. 2013, 32(12):  2952-2956. 
    摘要 ( 563 )  
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    分离提取了枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis THY-8发酵产物中的生物表面活性剂,采用飞行时间质谱鉴定为鼠李糖脂和表面活性素、芬芥素等的混合物。考察了该混合型生物表面活性剂的性能,研究了其对油砂原油的驱油效率,并探索了合适的助剂种类及配伍浓度。结果表明,THY-8所产的脂肽-糖脂混合型生物表面活性剂具有良好的表面活性、热稳定性和乳化性,pH值为5.5时表面张力为27.59 mN/m,临界胶束浓度为15 mg/L;在70 ℃放置5天,表面张力基本不变;可将液体石蜡乳化形成粒径10~30 μm的乳液。正辛醇助剂与该混合生物表面活性剂复配后界面张力降低到10?3 mN/m,驱油效率提高3.2倍。含0.9 g/L生物表面活性剂的发酵液驱油效果与正辛醇-生物表面活性剂复配体系相当。
    黄霉素工业化发酵过程中灰色预测模型的应用
    吴家鑫1,2,张国栋1,2,齐 鹏1,2,郑应华1,2,何继红1,2
    化工进展. 2013, 32(12):  2957-2960. 
    摘要 ( 488 )  
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    将灰色预测模型应用于黄霉素工业化发酵过程中。对采用Streptomyces bambergiensis 在60 m3发酵罐中批式补料发酵生产黄霉素的过程分别建立GM(1,8)、GM(1,1)和灰色Verhulst模型。3种模型的预测模拟结果表明都可以模拟黄霉素工业化发酵过程,其平均相对误差分别为15.322%、6.093%和1.776%,残差平方和分别为4.177 g2/L2、0.680 g2/L2和0.053 g2/L2。通过比较3种模型预测模拟结果证明灰色Verhulst模型更适合黄霉素工业化发酵过程的预测模拟。
    精细化工
    拉科酰胺的合成研究进展
    卢定强1,2,孙生柏1,凌岫泉1,王 琦1,夏芙洁1
    化工进展. 2013, 32(12):  2961-2966. 
    摘要 ( 538 )  
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    拉科酰胺是一种新型N-甲基-D-门冬氨酸受体甘氨酸结合位点拮抗剂,它主要用于治疗癫痫和神经性疼痛。本文详细介绍了半合成法及全合成法制备拉科酰胺的研究进展。半合成法主要通过生物酶法或者手性拆分制备其前体原料R-丝氨酸及其衍生物,再经化学合成得到最终产物拉科酰胺。全合成法则以苯甲醇为原料,经缩合、催化水解、取代、保护氧化、脱保护缩合等反应得到拉科酰胺。分析了各种合成方法的优势及其存在的问题:半合成法的优势在于合成路线较短,反应易于进行,但也存在反应试剂昂贵、副反应多、收率低等缺点,而全合成法的优势在于原料易得、成本较低,其不足是反应步骤较长、拆分产率较低,因此拉科酰胺今后发展的方向应该是寻找更适合的合成路线以及现有的合成工艺的优化,同时提高原料来源以及降低反应试剂成本,使工业化成本大大降低。
    二氢月桂烯水合工艺的研究进展
    陈晶晶,郑辉东
    化工进展. 2013, 32(12):  2967-2972. 
    摘要 ( 412 )  
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    二氢月桂烯醇(DHMOH)是当前国际上最常用的大宗香料之一,其主要生产方法是通过二氢月桂烯(DHM)水合而成。本文介绍了由DHM生成DHMOH的两种方法:间接水合法和直接水合法近年来的研究情况,对其各自的优缺点和相关研究进展进行了综述。直接水合法以其对环境危害小、设备投资小、易连续生产等优点,是近年来的研究重点。针对直接水合法研究中主要存在的溶剂用量大、分离能耗高等问题,介绍了一些在新溶剂、新工艺方向的研究进展。其中,离子液体、超临界CO2等新型溶剂以其溶解度好、易分离等优点,在烯烃水合方面具有很好的应用前景。莰烯、α-蒎烯等与DHM结构类似的烯烃,其参与水合过程的反应机理与DHM相似,因此这些烯烃水合方面的研究常常可以互相借鉴。
    高蜡原油化学清蜡减阻剂的组成及性能
    张 红
    化工进展. 2013, 32(12):  2973-2976. 
    摘要 ( 573 )  
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    通过对多种油基清蜡剂进行溶蜡、减阻性能研究,筛选、复配较优化清蜡剂组成,分析了温度、溶剂种类等因素对溶蜡效果的影响。结果发现石蜡的溶解量与溶剂的体积相关性不大,石蜡量应控制在溶剂的饱和溶蜡量以内,此外溶蜡的时间不宜过长,理想时间选择40~100 min之间。既在10 mL溶剂中溶解0.5 g石蜡比较符合实际情况,且加热状态的温度选择在35 ℃左右较为适宜。同时发现,表面活性剂对石蜡有增溶作用,只有选择HLB值在13~16范围内的表面活性剂才能有利于提高溶剂溶蜡的速度。采用差示扫描量热法(DSC)考察了石蜡的热性能和相变性质。结果表明,温度因素的影响特别显著,且石蜡熔点越高,其相变所需要的能量也越大,当石蜡的熔点44.30 ℃时,相变能为29.28 J/g。
    对甲基苯基氯化镁的合成工艺改进
    严生虎,康 琳,张 跃,刘建武,沈介发
    化工进展. 2013, 32(12):  2977-2981. 
    摘要 ( 611 )  
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    对甲基苯基卤化镁是合成2-氰基-4'-甲基联苯的重要原料,后者是最新一代沙坦类抗高血压药物的关键中间体。价廉的对氯甲苯原料在格氏反应中由于引发困难,影响了对甲基苯基氯化镁格氏试剂的应用。本文以镁粉、对氯甲苯为原料,在无水2-甲基四氢呋喃-四氢呋喃混合溶剂中制备格氏试剂,对影响反应的多种因素进行了研究,确定了最优工艺条件,合成收率达95.4%。与传统工艺方法相比,本文方法降低了装置无水性要求,操作简便,收率较高。该工艺为对甲基苯基卤化镁格氏试剂的生产提供了可行的技术路线,可显著降低2-氰基-4'-甲基联苯的合成成本。
    9,10-环亚甲基假紫罗兰酮的响应面法合成
    赵 扬1,罗金岳1,2
    化工进展. 2013, 32(12):  2982-2987. 
    摘要 ( 475 )  
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    以假紫罗兰酮和卤代烷烃为原料,通过Simmons-Smith反应合成9,10-环亚甲基假紫罗兰酮。采用FT-IR、GC和GC-MS等手段确定产物结构。采用单因素法和响应面法探讨了催化剂种类、催化剂用量、反应温度等因素对产物得率的影响,得到9,10-环亚甲基假紫罗兰酮的最佳合成条件为:催化剂用量n (假性紫罗兰酮) ∶n (二碘甲烷)∶n (二乙基锌) = 1∶1∶1.8,冰浴时间4.7 h,回流时间5.2 h,冰浴反应温度?5 ℃,溶剂二氯甲烷,假紫罗兰酮在溶剂中的摩尔浓度为0.2 mol/L,该条件下9,10-环亚甲基假紫罗兰酮得率为76.2 %。
    资源与环境工程
    固体废弃物应用于橡胶的研究进展
    郑 楠1,2,邱祖民1,刘 杰3,何维娟1
    化工进展. 2013, 32(12):  2988-2996. 
    摘要 ( 534 )  
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    将固体废弃物应用于橡胶制备废弃物/橡胶复合材料是资源循环、环境保护、拓展橡胶应用领域的有效方法。本文综述了多种固体废弃物在橡胶中的应用,包括工业废弃物、农业废弃物和生活废弃物,对增强废弃物与橡胶基体两相结合力所采取的多种方法以及对废弃物/橡胶复合材料应用于汽车、建筑、降噪、电磁波屏蔽、油田废水治理、食品包装等多个领域进行了归纳,指出固体废弃物在橡胶应用中存在的问题,认为在固体废弃物及橡胶基体的选择、废弃物在橡胶基体中的分散性、废弃物与橡胶基体的相容性和反应性等研究方面具有一定的挑战和广阔的发展空间。
    化学干法热解制备污泥吸附剂及其工艺优化
    任晓莉,朱开金
    化工进展. 2013, 32(12):  2997-3001. 
    摘要 ( 581 )  
    相关文章 | 多维度评价
    针对传统化学活化法制备污泥吸附剂存在的问题,提出了采用化学干法热解技术制备污泥吸附剂工艺;以氯化锌为活化剂,以碘吸附值为工艺评价指标,采用响应面分析法研究了干法热解技术制备污泥吸附剂的工艺条件,结果表明:在热解时间和热解温度之间存在交互作用,当热解温度增加的时候,热解时间可以适当缩短,获得了污泥吸附剂的最佳制备工艺条件。即:热解温度为389.40 ℃,热解时间为83.64 min,氯化锌含量为21.40%;进行比较研究后发现,与传统化学活化法相比,化学干法热解技术制备污泥吸附剂的热解温度较低,热解时间较短,在此条件下制备的污泥吸附剂的比表面积增加了20.13%;污泥吸附剂的分析结果表明污泥吸附剂以中孔吸附为主,BJH孔径分布较宽,最高峰在4.2 nm左右,SBET为135.74 m2/g。
    温度对AOA-SBR工艺同步脱氮除磷的影响
    张兰河1, 周广吉1,庞香蕊2,王灵川1,张海丰1
    化工进展. 2013, 32(12):  3002-3007. 
    摘要 ( 432 )  
    相关文章 | 多维度评价
    为了提高脱氮除磷的效率,采用序批式生物反应器(SBR)工艺处理模拟生活污水,考察了不同温度下N/P、污泥龄(SRT)对厌氧/好氧/缺氧序批式生物反应器(AOA-SBR)工艺同步脱氮除磷效能的影响。结果表明:当温度为10 ℃、N/P为2~3、SRT为20 d时,NH4+-N、TN和TP去除率分别为78%、69%和56%,污泥产率YS为0.339 kgSS/(kgBOD5),污泥含磷率PC为4.68%。当温度为25 ℃、N/P为3~5、SRT为15 d时,NH4+-N、TN和TP的去除率分别为88%、83%和91%,污泥产率YS为0.253 kgSS/(kgBOD5),污泥含磷率PC为6.35%。当温度为35 ℃、N/P为5~7、SRT为10 d时,NH4+-N、TN和TP去除率分别为80%、66%和73%,污泥产率YS为0.225 kgSS/(kgBOD5),污泥含磷率PC为7.42%。污泥产率YS随着温度和污泥龄的增加而降低,通过调节温度和污泥龄能够实现污泥减量。
    化学吸收法CO2捕集解吸能耗的分析计算
    张克舫1,2,刘中良1,王远亚1,李艳霞1
    化工进展. 2013, 32(12):  3008-3014. 
    摘要 ( 654 )  
    相关文章 | 多维度评价
    推导出了化学吸收法CO2捕集工艺解吸总能耗的准确计算公式,根据年产量100万吨CO2的捕集工艺流程的节点参数,分析计算了解吸能耗中各项能耗的大小,并与Leites、晏水平、王海波等能耗估算公式结果进行了对比。分析表明,本文推导的能耗计算公式适用于设计后或运行时的能耗计算,在捕集工艺设计前可采用Leites、晏水平、王海波等公式估算解吸能耗。其中晏水平公式考虑了循环倍率,因此能耗估算公式的适用性强,循环倍率和比热容取值偏差不大时,估算精度较高。通过对推导出的解吸能耗公式的分析,即使吸收剂质量浓度、溶液的再生度、贫富液换热器的性能一定,仍能进一步降低解吸总能耗,并提出了进一步降低解吸总能耗的有效措施。
    基于Ti/SnO2阳极的电化学法降解对硝基苯酚
    毕 强,薛娟琴,于丽花,汪 丛,于芳蕾,张 桀
    化工进展. 2013, 32(12):  3015-3020. 
    摘要 ( 476 )  
    相关文章 | 多维度评价
    为探寻硝基芳香族有机污染物的高效降解技术,采用溶胶凝胶法制备了钛基锡系阳极,且掺杂Sb、La等元素对该电极材料进行了改性,并把该系列电极用于电化学处理模拟对硝基苯酚废水。通过SEM和XRD对电极形貌进行表征,分析了元素掺杂改善电极性能的机理,考察了电解条件对电化学降解对硝基苯酚效果的影响,探究了电场因素对电化学体系降解废水的影响机制。通过紫外吸收光谱分析推断了对硝基苯酚在电化学作用下可能的降解历程。研究结果表明:同时掺杂La和Sb的电极降解对硝基苯酚效果最好;在电解电压12 V、极板间距25 mm、pH值为7、电解质浓度0.5 mol/L的条件下电解120 min,对硝基苯酚的降解率可达92.8%,可见应用掺杂La、Sb的Ti/SnO2电极材料的电化学法降解对硝基苯酚优势相当明显。
    往复旋转管式陶瓷膜超滤脱脂奶水溶液的研究
    张晓娜1,2,梁志辉2,曾燕艳2,范洪波2,吕斯濠2
    化工进展. 2013, 32(12):  3021-3025. 
    摘要 ( 510 )  
    相关文章 | 多维度评价
    往复旋转管式陶瓷膜过滤系统通过膜组件往复旋转在膜表面反复产生高剪切率,达到减缓膜污染的效果。在相同操作条件下,与单向旋转过滤和死端过滤相比较,往复旋转过滤具有更好的减缓膜污染的作用。本实验利用往复旋转膜过滤装置超滤脱脂奶水溶液,考察了各种参数对该膜系统过滤特性的影响。实验结果表明,料液浓度增大,膜通量减小;过高的操作压差将会抑制膜通量增加;旋转速度增大,膜表面剪切强化作用增强,膜通量相应增大;膜稳态通量随往复旋转周期增大呈现先增大后减小的趋势。当料液速度达到膜组件转速时,瞬时反方向旋转膜组件,膜表面产生最大的剪切率,膜稳态通量也达到最大值。能耗分析表明,往复旋转过滤较单向旋转过滤单位通量能耗低。
    海水板式换热器微生物污垢特性的实验研究
    杨 帅,梅 宁,袁 瀚
    化工进展. 2013, 32(12):  3026-3031. 
    摘要 ( 452 )  
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    海洋生物附着及低速海流等因素直接影响海水换热器换热效果。为研究海水板式换热器的污垢特性,本文采用自行设计的板式换热器实验装置,通过富集培养并分离出硫酸盐还原菌(SRB),使其附着海水板式换热器设备,并利用扫描电镜及热阻试验台,实验研究了附着污垢层的形成、生长及其换热特性,并对低流速海流环境下换热器的污垢热阻特性进行了对比实验。实验结果表明:污垢层的形成在不同时期其形貌和特征不同。能谱分析显示其组成的元素主要为C、H、O、Ca,是由各种有机物和悬浮颗粒组成。在诱导期后,污垢热阻符合渐进污垢增长模型,1 m/s以内的低流速下污垢热阻随流速增大而增大。
    产品与市场
    从专利角度分析国家政策对燃料乙醇产业的影响
    张鑫蕊1,李煦颖2,马秋娟2,张秀丽2
    化工进展. 2013, 32(12):  3032-3036. 
    摘要 ( 536 )  
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    伴随着能源危机和环境污染的日益加剧,对于可再生能源的需求日益凸显。燃料乙醇作为一种可再生能源,在国家政策的扶持和倾斜下逐步发展起来。我国燃料乙醇企业面临着培养核心竞争力、突破技术瓶颈,抢占研发市场的艰巨任务。本文梳理了我国燃料乙醇领域的相关政策,并对相关企业的专利信息进行数据提取和分析,为我国燃料乙醇领域的政策制定和企业发展提供研究数据。