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2017年 第68卷 第6期 刊出日期:2017-06-05
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    本期封面、广告页、中英文目次表
    化工学报. 2017, 68(6):  0-0. 
    摘要 ( 148 )   PDF (25784KB) ( 298 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述与专论
    土壤、地下水中重金属和多环芳烃复合污染及修复研究进展
    杨悦锁, 陈煜, 李盼盼, 武宇辉, 赵传起
    化工学报. 2017, 68(6):  2219-2232.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161805
    摘要 ( 611 )   PDF (4179KB) ( 773 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    随着人们对环境污染调查研究的不断深入,对其认识也不断加深。目前,仅对某单一污染物的研究已经无法解决日趋复杂的环境污染问题,多种污染物的复合污染得到越来越多的关注。重金属和多环芳烃是环境中常见的污染物,其复合污染的情况在环境中广泛存在,而且二者之间复杂的相互作用,增加了复合污染的修复难度。土壤和地下水是重金属和多环芳烃的主要富集场所,同时也是生物生存的重要依托,一旦被污染将严重威胁人类及其他生物的生存。对重金属和多环芳烃复合污染的来源、分布、迁移、转化及其生态毒性进行了介绍,简要概括了重金属和多环芳烃复合污染之间的相互作用机理及其修复方法,并对重金属和多环芳烃复合污染的进一步研究提出展望。

    搅拌固液悬浮研究进展
    杨锋苓, 周慎杰
    化工学报. 2017, 68(6):  2233-2248.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161619
    摘要 ( 383 )   PDF (514KB) ( 960 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    固液悬浮是典型的单元操作,对其进行研究具有重要意义。回顾了60年来搅拌容器内固液悬浮的研究历程,介绍了常见的搅拌悬浮设备结构,对比分析了有挡板和无挡板时的临界悬浮转速,阐述了固液悬浮的各种实验测试及数值模拟方法,论述了自由液面变形对搅拌固液悬浮的影响及研究现状,并展望了未来在数值研究方面的发展方向。

    锰氧化物材料的制备及应用进展
    张晓东, 李红欣, 侯扶林, 杨阳, 董寒, 崔立峰
    化工学报. 2017, 68(6):  2249-2257.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161329
    摘要 ( 355 )   PDF (629KB) ( 639 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    锰作为一种常见的变价金属,其在催化反应中能够起到很好的催化作用。而且锰的氧化物作为最常用的过渡金属氧化物之一,因其较易调控出较大的比表面积、较强的吸附性能、较好的氧化还原能力以及较好的低温催化活性,已经成为了环境治理以及能源领域中的研究热点。介绍了MnOx催化剂材料的合成、性质,以及在CO催化氧化、挥发性有机污染物的催化氧化、气体的吸附与分离以及电池的电极材料等应用方面一些最新的研究进展。

    热力学
    油酸甲酯催化加氢制备生物烷烃的热力学分析
    孙培永, 李梦晨, 刘森, 戚琪, 张胜红, 姚志龙
    化工学报. 2017, 68(6):  2258-2265.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161808
    摘要 ( 443 )   PDF (558KB) ( 358 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用Benson基团贡献法对油酸甲酯加氢脱氧、加氢脱羰和加氢脱羧制备生物烷烃的热力学进行了分析,计算了613~653 K温度区间内油酸甲酯加氢体系的反应热、反应熵变、反应Gibbs自由能变和标准平衡常数,在此基础上采用PRO/Ⅱ软件中的平衡反应器模型分析了温度对油酸甲酯加氢产物分布的影响并和实验数据进行了对比验证。结果表明,油酸甲酯加氢脱氧、加氢脱羧和加氢脱羰制备生物烷烃的反应均为放热反应,放热量依次递减,各反应在613~653 K范围内均能够自发进行且反应完全。升高温度能够提高平衡产物中油酸甲酯加氢脱羰/羧产物的选择性,降低温度则有利于加氢脱氧产物的选择性,加氢脱氧与脱羰/羧产物选择性的比例随温度从613 K升高到653 K相应从1.92降低到0.56,与实验测得的反应数据变化趋势吻合。

    流体力学与传递现象
    水平管内多孔板后的气液两相流型可视化实验
    彭杰伟, 马有福, 吴恒亮, 吕俊复, 刘媛, 彭安, 焦乾峰
    化工学报. 2017, 68(6):  2266-2274.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161726
    摘要 ( 462 )   PDF (11330KB) ( 416 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    多孔板后是否形成均匀分散的泡状流流型是影响多孔板废气吸收装置吸收效果的关键因素。以空气和水作为两相介质,对气液两相混合物在水平管内流经多孔板后形成的流型进行实验。通过孔径分别为2、3、4、5 mm的4只多孔板在内径98.5 mm水平有机玻璃管内的可视化流动及高速摄像,研究了孔径大小、气相流量变化及液相流量变化对多孔板后流型的影响规律。实验结果表明:水平管内插入多孔板后,分层/塞状流转变边界向液相流量增大方向推移,塞状/泡状流转变边界向液相流量减小方向推移;随气相流量减小或液相流量增大,多孔板后流型趋于形成泡状流;孔径大小对多孔板后流型具有重要影响,减小孔径使塞状/泡状流转变边界移向更大气相流量和更小液相流量,即形成泡状流的两相流量范围增大;随孔径减小,孔板后流型趋于由分层流直接过渡至泡状流,塞状流趋于消失。为保证多孔板吸收装置的良好流型和吸收效果,建议多孔板孔径不大于3 mm。

    填充泡沫铜圆管内R32单相流动换热
    朴勇日, 吴晓敏, 马强, 李通
    化工学报. 2017, 68(6):  2275-2279.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161218
    摘要 ( 301 )   PDF (1228KB) ( 315 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在泡沫金属纤维两端布置电极,采用电加热方法,实验测量了填充泡沫金属的管内R32流体和泡沫金属纤维的温度分布,得到了泡沫纤维与流体之间的对流传热系数。实验条件为:实验段管径5 mm,泡沫铜孔隙率0.95,孔隙密度15、45 PPI,流体温度280~325 K,热通量1~18 kW·m-2,质量流速20~200 kg·m-2·s-1。实验及模拟结果表明:泡沫纤维与单相R32的对流传热系数随Re、泡沫铜的孔隙密度的增大而增大。基于流体外掠光滑圆管换热实验数据的Zukauskas经验关联式的预测值与泡沫金属纤维和R32流体之间的对流传热系数的实测值偏差为-35%~-67%,即该关联式不适用于泡沫金属纤维与流体之间的对流传热系数的预测。

    剪切变稀体系同心双轴搅拌釜内的气液分散模拟
    刘宝庆, 郑毅骏, 梁慧力, 王曼曼, 金志江
    化工学报. 2017, 68(6):  2280-2289.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161749
    摘要 ( 311 )   PDF (16042KB) ( 305 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    气液搅拌设备因其良好的适用性被广泛应用于过程工业中。为更好地比较不同工况下剪切变稀体系中的气液分散情况,通过实验研究整体气含率和相对功耗确定适宜的转动模式,进而模拟研究表观气速、体系黏度、搅拌转速对气含率和气泡尺寸的影响。结果表明,相同功率下内外双桨反向旋转模式在理想气液分散条件下,相较于单轴内桨和内外双桨同向旋转模式具有更高的气含率和更好的气体泵送能力;表观气速的增加有利于气泡的均匀分散,但气泡尺寸也会随之增大;有效黏度的增加使得搅拌桨的影响区域变小,不利于气泡的均匀分散,气泡尺寸也随之增大;搅拌转速的增加使得循环涡流的影响区域变大,高气含率区不断扩大。

    超细粉在声场导向管喷流床中的聚团尺寸预测模型
    高凯歌, 雷玉庄, 李海念, 周勇
    化工学报. 2017, 68(6):  2290-2297.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161792
    摘要 ( 283 )   PDF (2425KB) ( 296 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    超细粉的流化性能与聚团尺寸密切相关。通过分析超细粉聚团在声场导向管喷流床中的形成过程,提出了高速射流的剪切作用和聚团间的碰撞作用是决定聚团尺寸的主要原因。在此基础上,结合聚团在射流剪切过程和聚团间碰撞过程中的力平衡分析,建立了声场导向管喷流床中聚团尺寸分布的预测模型;并运用这一模型成功预测了不同射流气速下,超细TiO2颗粒在声场导向管喷流床中的聚团平均直径和聚团尺寸分布。

    工业规模CO2管道大孔泄漏过程中的射流膨胀及扩散规律
    喻健良, 郑阳光, 闫兴清, 郭晓璐, 曹琦, 朱海龙, 刘少荣
    化工学报. 2017, 68(6):  2298-2305.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161614
    摘要 ( 372 )   PDF (9731KB) ( 358 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    通过气相和超临界状态的两组工业规模CO2管道(长258 m、内径233 mm、泄放孔径100 mm)泄放实验,分析了近场动压、可见云以及扩散区域温度和浓度变化。研究表明:在大口径气相和超临界CO2泄放中,泄漏口处会形成高度欠膨胀射流,在射流结构中会生成大量干冰颗粒;后者形成的欠膨胀射流结构范围较大,但马赫盘的位置都在0.4 m内。可见云在快速膨胀后,在一定时间内维持在亚稳定状态,随后缓慢衰减。可见云携带干冰颗粒和水雾快速扩散,干冰颗粒在降至地面前已全部升华,未形成干冰床。气相与超临界泄放中的扩散区域温度在迅速下降后缓慢上升,且超临界泄放中温降更大;CO2浓度均升高后缓慢下降,预测二者5%浓度在泄漏方向上的危险距离至少为30和50 m。

    水平管油气两相段塞流及其传热特性
    王鑫, 王兆婷, 张晓凌, 何利民
    化工学报. 2017, 68(6):  2306-2314.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161556
    摘要 ( 242 )   PDF (732KB) ( 340 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    海底油气管道的冷却传热过程是结蜡、水合物等海洋石油工业流动保障问题的关键控制因素。采用电容探针与热电偶、热电阻等流动及温度测量手段对不同冷却条件下空气-油段塞流的流动参数和传热参数进行实验测量,分析了空气-油段塞流流动参数对传热特性的影响,并与空气-水对流换热进行对比。结果表明,空气-油段塞流对流传热系数主要受液相折算速度的影响,且冷却液温度越低,管底热流体黏度越大,导致热边界层越厚,传热系数降低;受黏性力及边界层影响,对流传热系数远小于空气-水;沿管壁周向,从管顶到管底的对流传热系数不断增大。提出了适用于冷却条件下的油气段塞流传热关联式和传热模型。

    多壁碳纳米管-水纳米流体导热机理及重力热管实验研究
    吴晗, 杨峻
    化工学报. 2017, 68(6):  2315-2320.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161492
    摘要 ( 287 )   PDF (490KB) ( 362 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在考虑了纳米层的情况下对原有的Xue导热模型进行改进,研究多壁碳纳米管-水纳米流体的热传导性能,推导出纳米流体导热公式并将纳米流体运用到碳钢重力热管中,在不同质量分数下对单管传热进行实验研究。结果表明纳米层的存在提高了有效热导率;在相同条件下质量分数2%的多壁碳纳米管-水纳米流体重力热管传热性能最好,传热系数比普通水重力热管最大提高了40%。

    转盘表面黏性薄液膜稳态流动特性数值模拟
    王东祥, 凌祥, 彭浩, 杨新俊, 崔政伟
    化工学报. 2017, 68(6):  2321-2327.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170040
    摘要 ( 265 )   PDF (583KB) ( 239 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    转盘表面薄膜流广泛存在于转盘反应器、造粒和分子蒸馏等化工领域,其流动特性对造粒、反应以及热质传递具有重要影响。建立了稳态薄膜流动特性理论模型,并对比实验数据与数值模拟结果,研究了等效Froude数Fr、量纲1特征厚度与长度比值ε和浇注尺寸ri对薄膜厚度分布的影响,导出了水跃和同步区半径模型并通过实验验证。结果表明:等效Froude数Fr不会对薄膜厚度分布产生明显影响;量纲1 ε和浇注尺寸ri是水跃发生与否的决定条件,增大ε或缩小ri有助于水跃出现,水跃半径稳定于r=0.85;平均径向速度呈典型三分区特征,缩小浇注尺寸ri将引起浇注区范围加大而加速区范围显著缩小,导致薄膜无明显加速现象而直接进入同步区,但同步区半径维持在r=1.53。研究结果为转盘反应器以及离心粒化器等的设计与优化提供了可借鉴的理论与应用基础。

    基于流固耦合的错位桨搅拌假塑性流体动力学特性
    栾德玉, 张盛峰, 郑深晓, 魏星, 王越
    化工学报. 2017, 68(6):  2328-2335.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161651
    摘要 ( 288 )   PDF (1740KB) ( 480 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    基于ANSYS Workbench分析平台,采用双向流固耦合计算方法,对错位六弯叶搅拌器)6PBT)和六弯叶搅拌器)6BT)的动力学特征进行了对比分析,根据桨叶与流体之间相互耦合运动特性,探讨了宏观流场的结构和搅拌功耗特性,分析了桨叶的变形和等效应力分布,并对6PBT桨在静态和预应力状态下的模态进行了对比研究。结果表明:同6BT桨相比,6PBT桨叶端部变形量增加了8%,端部应力提高了61%,而根部应力降低了6.7%,应力沿径向呈均匀化分布,这表明错位桨对流体的作用力更大,能够更快地传递能量,同时桨叶强度也得到相应提高;6PBT桨的静模态与预应力模态振型分布一致,在施加预应力后模态频率无明显改变,说明桨叶流场的流固耦合作用和预应力对桨叶模态的影响不大;随转速的增大,6PBT 桨的节能效果显现,体现出错位桨的优势。

    催化、动力学与反应器
    微反应器内制备4-(6-羟基己氧基)苯酚工艺
    李雷, 周峰, 尧超群, 陈光文
    化工学报. 2017, 68(6):  2336-2343.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170071
    摘要 ( 331 )   PDF (2459KB) ( 325 )  
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    研究了在微反应器中利用Williamson合成法连续高效制备4-(6-羟基己氧基)苯酚的工艺过程。通过响应曲面法中的Box-Behnken模型设计实验,考察了反应温度、催化剂浓度、物料比、停留时间以及因素间的交互作用对目标产物收率的影响,并建立了响应值与影响因素之间的回归模型。根据该模型预测得到的最佳操作工艺参数为:反应温度135℃,NaOH浓度2.35 mol·L-1,物料摩尔比2.81,停留时间2.70 min。在此条件下产物收率达79.5%,且预测值与实验值吻合良好。此外,建立了一套产物提纯方案,并通过1H NMR谱图对产物结构进行确认。

    CuO/HZSM-5催化溴甲烷芳构化制备芳烃
    陈坦, 陈皓, 傅杰, 陈可泉, 欧阳平凯
    化工学报. 2017, 68(6):  2344-2351.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161659
    摘要 ( 304 )   PDF (3471KB) ( 299 )  
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    采用等体积浸渍法制备了不同负载量(1%~7%)的CuO/HZSM-5催化剂,在固定床反应器中研究了不同反应温度、溴甲烷流量以及CuO负载量对溴甲烷芳构化催化性能的影响。采用SEM、XRD、N2吸附脱附、TEM、XPS、TG、DSC、NH3-TPD等技术对反应前后的催化剂进行表征。XRD 结果显示活性组分CuO 在HZSM-5上具有很好的分散性,并且反应后Cu晶型不变。NH3-TPD 结果显示3%的CuO 负载后,催化剂强酸量增加。在CuO 负载量为3%,温度为360℃,反应空速为240 ml·g-1·h-1 条件下得到最高的芳烃收率(22.3%)。XPS 结果显示反应后在催化剂上主要的积炭为石墨碳。催化剂稳定性测试结果表明反应40 h内催化活性没有明显下降。

    甲醇热制备四方相ZrO2及其负载镍催化剂的顺酐加氢性能
    梁二艳, 张因, 赵丽丽, 徐亚琳, 赵永祥
    化工学报. 2017, 68(6):  2352-2358.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170005
    摘要 ( 262 )   PDF (590KB) ( 231 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    通过改变甲醇热时间制备了一系列不同晶粒尺寸的四方相 ZrO2,采用过体积浸渍法制备了Ni 含量(质量分数)为10%的Ni/ZrO2催化剂,并考察了其催化顺酐液相加氢性能。采用氮气吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、原位红外光谱(in situ FTIR)等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明,分散性好、晶粒尺寸小的Ni物种有利于C=C键加氢生成丁二酸酐;而金属-载体强相互作用的形成则有利于C=O加氢生成 γ-丁内酯。当甲醇热时间为2 h时,制备的Ni/ZrO2催化剂的C=O加氢活性最高,在反应温度为210℃,反应压力为5 MPa,反应时间为3 h时,其顺酐转化率达100%,γ-丁内酯选择性为44.7%。

    Ni/La2O2CO3催化剂对山梨醇氢解产物的选择性调控
    张涛, 刘琪英, 张彩红, 张琦, 马隆龙
    化工学报. 2017, 68(6):  2359-2367.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170043
    摘要 ( 325 )   PDF (4363KB) ( 305 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用共沉淀法制备了具有协同稳定作用的Ni/La2O2CO3催化剂,用于山梨醇选择性氢解为小分子醇的研究。采用X射线衍射、氢气程序升温还原、CO2程序升温脱附和扫描电镜对催化剂进行了表征。考察了不同配比Ni、La的加氢位点和碱性调控对山梨醇氢解产物的影响。结果表明,Ni、La摩尔比为2:3时,山梨醇转化率达到98.6%,C2~C3多元醇的产率达到43.8%,催化剂经2次反应后对山梨醇的转化率仍高达90%。探究了催化剂从酸性到碱性调变过程中,山梨醇氢解的产物分布,并提出了反应路径。

    硫酸铁催化生物基糠醇制取乙酰丙酸丁酯
    常春, 白净, 安冉, 邓琳, 戚小各, 徐艳丽
    化工学报. 2017, 68(6):  2368-2375.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170047
    摘要 ( 331 )   PDF (812KB) ( 308 )  
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    乙酰丙酸丁酯(BL)是一种具有多种用途的生物质基化学品。研究了以硫酸铁为廉价催化剂催化糠醇(FA)生成BL的过程。首先采用响应面分析的方法,优化了FA的转化过程。在优化的反应条件下,BL的平均产率达到了86.7%。进一步加入甲苯能够使BL的产率达到90.7%。此外,催化剂重复性实验表明硫酸铁易于回收,重复3次以上仍具有较高的催化活性,并利用红外光谱与X射线衍射对催化剂进行了结构表征。进一步考察了反应液相产物分布与反应物料平衡,并在此基础上,提出了由FA生成BL的可能的反应路径。

    响应面法优化Ni-P/APO-11非晶态催化剂催化松节油加氢反应
    潘登, 王亚明, 钟申洁, 蒋丽红
    化工学报. 2017, 68(6):  2376-2385.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161534
    摘要 ( 241 )   PDF (15914KB) ( 140 )  
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    以二异丙胺、氢氧化铝为原料,采用水热合成法制得APO-11磷酸铝分子筛。采用化学还原法制备非晶态Ni-P/APO-11催化剂用于α-蒎烯加氢反应,考察了α-蒎烯加氢反应条件,通过响应面法实现进一步优化,而后采用XRD、BET、SEM、XPS、ICP等对该催化剂进行了表征。结果显示,在反应温度124.8℃,反应压力4.9 MPa,催化剂用量6.3%,反应时间90 min时,α-蒎烯转化率为99.45%,顺式蒎烷选择性97.35%。为进一步拓宽该催化剂使用范围及提高松节油体系的深加工利用水平,将该催化剂用于松节油其他组分的加氢反应中,展现出良好的催化活性,原料转化率均可达到99%以上,选择性65%以上。

    竹炭碳磺酸的制备及其催化性能
    马兵兵, 刘细本, 李传亮, 韦一, 计伟荣
    化工学报. 2017, 68(6):  2386-2393.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161850
    摘要 ( 339 )   PDF (1575KB) ( 334 )  
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    以富含纤维素的天然竹粉为原料,通过硫酸浸渍,炭化和磺化的过程,制备竹炭碳磺酸并将其应用于纤维素水解反应。首先对改性前后的竹粉及其主要成分进行热重分析,发现硫酸能打破竹粉组分之间部分原有的化学键,促进竹粉的热解过程,使竹粉在低温下进行热解与炭化。然后系统地研究浸渍比例、浸渍液浓度、炭化温度和磺化温度等因素对催化剂活性的影响,得到催化剂最优制备条件。最后采用XRD、BET、FT-IR和SEM等方法对竹炭碳磺酸进行表征,结果表明通过合理调控温度能使竹炭磺酸具有良好的孔结构和较高的磺酸量,且磺酸量可能和芳香碳环上的活泼氢数目有关。

    二芳基二硫醚与硝基芳烃的反应
    李术艳, 孙莉娜, 沈淑君, 程天行, 程双华, 陈久喜
    化工学报. 2017, 68(6):  2394-2398.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161755
    摘要 ( 381 )   PDF (425KB) ( 290 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    以二芳基二硫醚(ArSSAr)和硝基芳烃(ArNO2)为原料,在廉价易得的甲醛次硫酸氢钠(Rongalite®)和碳酸钾(K2CO3)共同促进下,以二甲亚砜(DMSO)为溶剂,50℃下合成了一系列非对称二芳基硫醚衍生物,产物结构经1H NMR和13C NMR确证。该方法具有反应条件温和、原料易得和操作简单等优点。

    分离工程
    基于微孔过滤板的蛋白吸附高通量筛选方法
    褚文宁, 林东强, 姚善泾
    化工学报. 2017, 68(6):  2399-2406.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161789
    摘要 ( 335 )   PDF (2448KB) ( 545 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对色谱分离过程优化,建立了基于微孔过滤板的蛋白吸附高通量筛选方法,用于介质初筛、吸附性能考察、吸附等温线和吸附动力学测定、吸附和洗脱条件优化等。首先优化了96孔过滤板的操作参数,以2种离子交换介质和2种混合模式介质为典型代表,采用微孔过滤板方法考察了不同介质和液相条件下牛血清白蛋白的吸附,得到结合载量分布图,确定了合适的蛋白吸附和解吸条件。进一步测定了4种介质在特定吸附条件下的吸附等温线和吸附动力学曲线,获得吸附相关参数。最后,采用微孔过滤板进行了洗脱条件优化,并与填充柱色谱分离进行比较,验证了方法的可靠性。结果表明,基于微孔过滤板的蛋白吸附高通量筛选是切实可行的,可以快速筛选色谱介质和液相,优化蛋白分离条件,具有资源消耗小、实验通量大、研发周期短、适用性广、稳定性高的特点,是蛋白色谱分离过程优化的一种新方法。

    疏水SiO2填充PDMS膜分离水中乙酸正丁酯的性能
    牟春霞, 张时雨, 邹昀, 刘香君, 董颜箔, 崔学民, 童张法
    化工学报. 2017, 68(6):  2407-2414.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161508
    摘要 ( 301 )   PDF (3802KB) ( 438 )  
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    以聚偏氟乙烯(PVDF)为支撑层,选用疏水性纳米SiO2粉体作为改性剂,制备出聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜材料,并用于乙酸正丁酯/水溶液的渗透汽化分离。采用SEM、FTIR、XRD、拉伸实验、接触角及正电子湮没寿命谱测定等对膜材料物理化学性能进行了表征,考察了膜材料的溶胀行为及渗透汽化性能。结果表明,SiO2在PDMS膜中分散均匀,且没有发生化学作用,并提高了膜材料的机械强度和疏水性。随着SiO2添加量增加,膜在乙酸正丁酯溶液中的溶胀度先升后降,渗透通量呈下降趋势,而分离因子先增大后减小。当SiO2添加量为4%(质量)时,随进料浓度的增加,渗透通量增大,分离因子先增大后减小;随着温度升高,渗透通量增大,分离因子减小;渗透通量和分离因子最大值分别为240 g·m-2·h-1和542。

    疏水性单管陶瓷膜接触器在SO2吸收中的应用
    韩士贤, 高兴银, 符开云, 邱鸣慧, 范益群
    化工学报. 2017, 68(6):  2415-2422.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170012
    摘要 ( 300 )   PDF (2027KB) ( 379 )  
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    对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO2脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质(接触角达到132°),对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO2的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO2的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO2的吸收;原料气中的CO2对SO2的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度(HTU)值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。

    过程系统工程
    空分短期停车时间阈值对氧气生产调度的影响
    张培昆, 王立
    化工学报. 2017, 68(6):  2423-2433.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161690
    摘要 ( 269 )   PDF (1761KB) ( 293 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对钢铁企业高炉休风场景下的氧气生产调度问题,提出以空分短期计划性停车为主要手段的调度策略,并基于MILP方法建立了氧气系统的优化调度模型。调度模型的优化目标为整个规划周期内氧气高压管网的综合压力最小化。模型包含了空分和部分氧气压缩机短期停车再启动操作的约束条件,并结合实际情况考虑了前述设备的停车时间阈值和运行时间阈值。以国内某大型钢铁企业为实际案例,验证了调度模型的合理性与可行性,然后基于模型计算分析了空分停车时间阈值对调度目标的影响规律。分析结果表明,减小空分停车时间阈值有利于获得更优的调度目标,但空分停车时间阈值对优化目标的影响规律具有阶跃特性,而非简单的比例关系。

    基于SA-ELM的声学层析成像温度分布重建算法
    刘厦, 刘石, 任婷
    化工学报. 2017, 68(6):  2434-2446.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161597
    摘要 ( 249 )   PDF (13561KB) ( 254 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在化工领域中,获取准确的温度分布信息具有极其重要的意义。声学层析成像(AT)具有非侵入传感、廉价等优点,因而被认为是一种具有广阔发展前景的可视化温度分布测量方法。将AT用于温度分布测量,提出一种SA-ELM算法改进重建质量。首先,利用稳健估计建立了基于L1范数的目标泛函,采用模拟退火算法(SA)对目标泛函进行求解,得到粗网格下的温度分布;最后,采用极限学习机(ELM)来预测经细化网格后的温度分布。数值仿真和实验研究途径评估该方法的可行性与有效性,结果表明SA-ELM算法能够有效提高温度分布重建质量和鲁棒性,从而为AT反问题的求解提供了一种新的有效方法。

    基于重构的半监督ELM及其在故障诊断中的应用
    易维淋, 田学民, 张汉元
    化工学报. 2017, 68(6):  2447-2454.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161252
    摘要 ( 248 )   PDF (609KB) ( 384 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    工业过程中获取带标签的故障数据困难,而无标签故障数据却大量存在,如何有效地利用数据信息进行故障诊断是故障诊断领域的重要内容。为更充分地挖掘和利用数据信息,提出一种新的半监督学习方法:基于重构的半监督极限学习机(RSELM)。相比于传统的半监督极限学习机(ELM)方法,RSELM采用自动编码ELM(ELM-AE)获得的输出权重替代随机的隐含层输入权重,能更有效地提取数据特征;考虑到数据均可由其近邻数据来线性重构,故可构建近邻数自适应选择的重构图,并同时利用数据的标签信息优化连接权重,以更优地反映数据结构信息;通过建立新的含局部保持的目标函数,可有效地训练分类器。标准数据集和TE过程上的仿真实验验证了所提算法的有效性。

    使用博弈差分算法的电站锅炉高效低污染燃烧均衡优化
    赵敏华, 胡毅, 李金, 王羽笙, 吴蕊, 宋乐
    化工学报. 2017, 68(6):  2455-2464.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161480
    摘要 ( 358 )   PDF (700KB) ( 378 )  
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    提高电站锅炉热效率,降低NOx等污染物的排放量是电站节能减排必须解决的问题。经过采用经量子遗传算法)QGA)优化参数后的最小二乘支持向量机(LSSVM-QGA)建立燃烧优化模型,预测的锅炉热效率和NOx排放量的平均相对误差分别达到了0.054%和1.229%,其预测精度及泛化能力均较优,有更强的适用性能。在此模型基础上,提出一种采用自适应缩放因子与交叉因子和共享函数机制的差分进化算法(DE),通过其演化博弈论中的NASH均衡,实现锅炉燃烧的多目标优化,结果表明,基于NASH均衡的优化方法可以得到操作变量的最优解集,能够更好地改善运行工况,最终可以实现削峰填谷,使电站锅炉保持一个稳定均衡的燃烧状态。

    基于OS-ELM的游梁式抽油机系统电动机负载扭矩的在线混合建模
    李琨, 韩莹, 李申明, 王通
    化工学报. 2017, 68(6):  2465-2472.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161194
    摘要 ( 267 )   PDF (787KB) ( 225 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    由于难以掌握电动机工作效率与复杂动态负载的准确关系,游梁式抽油机系统普遍存在“大马拉小车”的现象。针对这个问题,研究负载动态变化下电动机负载扭矩的建模新方法,将“驴头”悬点载荷看作系统的负载,提出了基于OS-ELM的在线混合模型。首先根据采油工作原理,建立系统各机构的机理模型;然后针对模型中的主要不确定参数——井下摩擦力,建立基于OS-ELM的在线软测量模型,首先由历史生产数据离线训练得到初始结构,其次采用滑动窗口方法指导模型的在线更新。通过研究,井下摩擦力不再是依赖主观经验给定的定值,而是跟随系统变化的动态值,这更加符合实际生产工况。由一口生产井进行实例验证,仿真结果表明本文所提出方法是合理有效的。

    表面与界面工程
    单液滴撞击超疏水冷表面的反弹及破碎行为
    李栋, 王鑫, 高尚文, 谌通, 赵孝保, 陈振乾
    化工学报. 2017, 68(6):  2473-2482.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161518
    摘要 ( 336 )   PDF (6223KB) ( 608 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    对直径2.8 mm的液滴撞击冷表面的动态行为进行快速可视化观测,对比研究单液滴撞击普通冷表面以及超疏水冷表面的动力学特性,同时对初始撞击速度以及冷表面温度对液滴动态演化行为的影响进行了对比分析。实验结果表明:与液滴撞击普通冷表面(温度-25~-5℃)发生瞬时冻结沉积相比,液滴撞击超疏水冷表面时均未发生冻结,而且伴随铺展、回缩、反弹以及破碎行为;撞击速度越大,普通冷表面上液滴铺展因子越大,而且液滴越易冻结。液滴低速(We≤76)撞击超疏水冷表面会发生反弹现象,但速度对液滴最大铺展时间无影响;液滴高速(We≥115)撞击超疏水冷表面后会产生明显液指,而且破碎为多组卫星液滴。此外,冷表面温度仅影响液滴反弹高度,对液滴最大铺展因子以及液滴铺展时间影响较小。结果表明超疏水表面可显著抑制液滴撞击冷表面的瞬时冻结沉积。

    能源和环境工程
    氯化锶非平衡吸附动力学模型及其在制冷中的应用
    安国亮, 王丽伟, 周志松, 江龙, 王如竹
    化工学报. 2017, 68(6):  2483-2490.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161310
    摘要 ( 302 )   PDF (558KB) ( 249 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了研究氯化锶混合吸附剂-氨气工质对的非平衡吸附动力学模型,对混合比例为4:1(氯化锶:膨胀硫化石墨)的氯化锶-膨胀硫化石墨混合吸附剂的吸附与解吸性能进行了测试与研究。发现其非平衡吸附过程是双变量控制过程而不是单变量控制过程。通过对其等压吸附/解吸过程及解吸滞后现象进行进一步分析,建立了氯化锶混合吸附剂的动力学模型。分别用理论、实验及模型数据拟合吸附制冷过程的COP和制冷量,结果表明,所建立的非平衡动力学模型的拟合结果和实际结果吻合得很好。例如在蒸发温度为0℃、环境温度为25℃、热源温度为90.5℃以上时,拟合COP所带来的最大误差只有1.0%,而理论的平衡吸附性能计算所带来的最大误差为25.8%;理论得到的制冷量比实际值偏高188.1%,而拟合值只比实际值偏高2.1%。

    深度脱水污泥的热干化特性
    汪家兴, 刘欢, 刘鹏, 张强, 卢更, 胡红云, 姚洪
    化工学报. 2017, 68(6):  2491-2500.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170069
    摘要 ( 294 )   PDF (2007KB) ( 412 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    深度脱水污泥中调理剂对其干化特性有着重要影响。实验采用4种典型复合调理剂对污泥进行预处理,制得脱水污泥,在N2气氛、473 K条件下,探究调理剂对污泥干化过程中水分和污染物释放以及干化气、液、固产物特性的影响。结果表明,所用复合调理剂均可以有效降低脱水污泥含水率,加快干化阶段水分释放速率;调理过程中的酸碱及强氧化环境能破坏污泥中的有机结构,使污泥中的芳香族或噻吩S转化为更加稳定的磺酸或砜类S,且调理后的碱性环境让溶解的酸性含硫气体固定,从而使得干化时含硫气体释放量减少,但会加速氨气的释放。干化时复杂的气相产物溶解于冷凝液使其具有较高的pH以及COD并伴有恶臭,需进行进一步处理;污泥热干化后样品热值降低量在3.63%以内,不影响其能源化利用。

    工业固废活化钾长石-CO2矿化提钾的生命周期碳排放与成本评价
    莫淳, 廖文杰, 梁斌, 李春, 岳海荣, 谢和平
    化工学报. 2017, 68(6):  2501-2509.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161754
    摘要 ( 488 )   PDF (916KB) ( 378 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    利用工业固废活化非水溶性钾长石矿,矿化固定二氧化碳(CO2)并提钾工艺,是同时处理工业固废、开发钾资源、减排CO2等一举多得的CCUS路线。采用生命周期评价(LCA)方法,以生产含1 t K2O的钾肥为功能单元,以传统的高炉冶炼钾长石制可溶性钾肥并联产白水泥工艺作为参照,对比评价了两种钾长石-工业固废体系矿化CO2联产钾肥工艺过程的碳减排潜力和经济性。对工艺从原料开采、运输到产品生产的生命周期的温室气体排放量(简称“碳排放”)和成本进行了全流程的核算,研究了更全面的产品碳排放和成本分配方法。结果表明,无论是碳排放还是经济性,钾长石-工业固废体系矿化CO2联产钾肥工艺均较传统工艺有很大提高,碳减排潜力分别可达81.16%和20.48%左右,成本可节约34.75%和45.11%左右。

    基于移动床的印染污泥微波热解及固相产物的表征与分析
    张贺东, 高作鹏, 敖文雅, 付洁, 冉春梅, 毛笑, 康秦豪, 刘洋, 刘广青, 陈晓春, 代建军
    化工学报. 2017, 68(6):  2510-2518.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170003
    摘要 ( 328 )   PDF (2269KB) ( 405 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用微波热解技术,通过改变微波功率、热解温度、气体和固体停留时间、添加催化剂,探究印染污泥热解的特性。采用元素分析、扫描电镜(SEM)、BET比表面积仪、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对印染污泥和泥炭进行了分析。实验结果表明,随着温度的升高,泥炭产率逐渐降低,750℃时降到63.87%(质量);气体产率随温度逐渐增加。添加CaO和Fe,泥炭产率增加,不可凝气体中CO2含量减少,H2、CO和CH4含量增加,最大H2含量达64.17%。随着热解温度的升高,泥炭中C、H、N元素含量逐渐降低,S含量有所升高。热解温度在550℃时,泥炭的比表面积达到最大值91.9 m2·g-1。经微波热解后,污泥中的重金属符合农业排放标准的要求。

    涡旋式分解炉中煤及垃圾衍生燃料共燃烧耦合CaCO3分解的数值模拟
    梅书霞, 谢峻林, 陈晓琳, 李雪梅, 裴可鹏, 何峰
    化工学报. 2017, 68(6):  2519-2525.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170028
    摘要 ( 396 )   PDF (1119KB) ( 349 )  
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    针对一实际尺寸的带下置涡流室的分解炉进行了数值模拟,探讨了煤、垃圾衍生燃料(RDF)两种燃料共燃与碳酸钙分解相耦合的化学反应过程。计算所得煤粉及RDF燃烬率分别为99%和100%,碳酸钙分解率为95%,与工程实际数据吻合较好。结果表明:煤粉自涡流室顶部入炉后,先向下俯冲,再在气流的携带下转而向上运动,在分解炉柱体部分螺旋上升,其燃烧时以焦炭燃烧占主导,在涡流室上方的锥体部分及锥体部分上方的下半柱体部分形成主燃区;RDF自分解炉柱体部分下部水平入炉后,先运动至中部,旋即与煤粉流交织在一起螺旋上升,其燃烧时以挥发分燃烧占主导,在分解炉下半柱体部分形成主燃区;CaCO3自涡流室顶部入炉后,首先在涡流室及其下方的锥体部分做涡旋运动,一部分因吸收高温气流的热量而分解,剩余大部分上旋至燃料主燃烧区,因吸收燃烧所释放的热量而分解;燃料燃烧放热与CaCO3吸热分解相耦合后,最终在分解炉柱体部分形成了均匀、稳定的温度场。

    环己烷辅助超临界CO2流体制备淀粉酯
    李习都, 谢新玲, 张友全, 鞠全亮
    化工学报. 2017, 68(6):  2526-2534.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170060
    摘要 ( 292 )   PDF (1630KB) ( 200 )  
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    利用环己烷等助剂辅助超临界CO2流体制备辛烯基琥珀酸淀粉酯,研究助剂辅助效果,优化超临界酯化反应条件,并采用NMR、SEM和XRD等进行结构表征。结果表明:环己烷有助于改善超临界CO2对酯化剂的溶解性能,酯化反应效率约为无助剂时的3.0倍;反应温度、压力、时间及酯化剂用量等对反应也有重要影响,当温度90℃、压力12 MPa、酯化剂用量2%、时间3 h时,反应效率高达83%以上;酯化剂用量为4%时,取代度为0.0191,反应效率可达61%。结构表征发现淀粉分子中引入了酯化基团,产品依然保持淀粉颗粒特征和A型结晶结构,但颗粒表面遭到局部破坏,结晶度降低。以上结果说明,环己烷提高了超临界淀粉酯化反应效率,改善了酯化反应条件。

    柠檬酸和谷氨酸NN-二乙酸优化处理污泥重金属
    徐大勇, 洪亚军, 唐海, 程维明, 宋珍霞, 占玲玲, 姚巧凤
    化工学报. 2017, 68(6):  2535-2545.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170001
    摘要 ( 258 )   PDF (1642KB) ( 316 )  
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    采用柠檬酸(CA)和谷氨酸NN-二乙酸(GLDA)处理污泥重金属,研究了试剂浓度、pH和反应时间对重金属去除效果的影响,并以重金属去除率为表征,通过正交试验获得CA和GLDA处理重金属的最佳条件。结果表明,增加试剂用量、降低体系pH均有利于重金属的去除,但延长反应时间对重金属的去除效果影响不明显。CA和GLDA处理污泥重金属的最佳条件分别为:CA 0.3 mol·L-1、pH 4、反应时间2 h和GLDA 0.05 mol·L-1、pH 4、反应时间3 h。最佳反应条件下,对于CA和GLDA,重金属Cd、Cu、Pb和Ni的去除率可分别达80.25%、77.75%、64.66%和75.16%,及78.57%、78.48%、64.84%和76.71%。CA和GLDA对重金属的去除效果大小顺序均为:Cd>Cu> Ni>Pb,但GLDA的处理效果优于CA。污泥经CA和GLDA处理后,污泥固相酸溶态重金属含量下降幅度最大,平均达81%,残渣态重金属含量下降52.1%,而污泥液相中重金属含量则增加了17.54倍,说明重金属从污泥固相向液相转移。SEM镜检发现,污泥由处理前表面分散的絮状结构,变成更为明显的团块结构和片层结构,污泥的吸附能力下降,且体积缩小。研究结果表明,CA和GLDA处理污泥能有效降低污泥重金属含量并提高污泥固相重金属的化学稳定性,有利于污泥脱水及脱水后的进一步处理及其资源化。

    低温等离子体协同填料床吸附净化甲醇废水
    盛楠, 陈明功, 孙逸玫, 荣俊锋, 魏周好胜, 徐胤
    化工学报. 2017, 68(6):  2546-2554.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161385
    摘要 ( 418 )   PDF (627KB) ( 360 )  
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    采用低温等离子体协同填料床吸附强化氧化降解高浓度甲醇废水。研究表明单独采用4A分子筛、陶粒、陶瓷Rasching环和γ-Al2O3不同填料均可吸附废水中甲醇,但较易达到吸附饱和,其中4A分子筛的吸附速率和平衡吸附量优于其他3种填料。单独采用多针板式介质阻挡放电低温等离子体技术,化学需氧量(COD)降解率随放电时间和放电电压增加而增大。采用低温等离子体协同填料降解甲醇废水优于单一净化过程,协同初始阶段以吸附为主,随放电时间延长以等离子体降解反应为主,液相和填料吸附的甲醇同时被等离子体活性基团逐渐氧化降解,最大降解率达90%以上。单独填料吸附过程符合准二级吸附动力学方程。低温等离子体对COD降解反应级数随污染物浓度降低和反应时间延长逐渐增大。低温等离子体协同填料吸附对降解过程相互影响,等离子体活性基团对液相和固相吸附的污染物都有一定的活化作用。填料的吸附作用和等离子体氧化作用会不断改变液相中的污染物浓度与·OH浓度比值,降解过程宏观反应动力学级数随着液相中甲醇浓度降低而逐渐增大。

    磁场对氨水吸收烟气中CO2的促进作用
    张琦, 吴佳艺, 卢平, 吴涛, 邵静萍, 邓晓艳
    化工学报. 2017, 68(6):  2555-2562.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161596
    摘要 ( 291 )   PDF (555KB) ( 378 )  
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    开发了一种新型磁场辅助氨法烟气脱碳技术。含碳烟气通入混有磁性颗粒的氨水溶液,在外加磁场的作用下发生脱碳反应。对该技术的运行特性开展了实验研究。结果表明,外加8 mT恒稳磁场,2 g·L-1纳米级Fe3O4颗粒,氨水的CO2脱除效率比不添加磁场和颗粒时最多可提高8.8%。外加磁场可以有效提高低浓度氨水的CO2脱除效率。在模拟烟气流量增加时,外加磁场能有效减缓CO2脱除效率下降的趋势。同时,外加磁场使得CO2脱除效率曲线向低温方向移动5℃,有助于提高低温条件下的CO2脱除效率。磁场可提高气液接触效率、降低相间传质阻力、增强氨水反应活性,从而提高氨水吸收CO2性能。

    Cu纳米流体真空闪蒸制冰的实验特性
    章学来, 李跃, 王章飞, 贾潇雅
    化工学报. 2017, 68(6):  2563-2568.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161525
    摘要 ( 255 )   PDF (396KB) ( 291 )  
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    在去离子水中加入Cu纳米颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,配制均匀分散的Cu-H2O纳米流体。在100 Pa初始压力下,通过改变纳米颗粒粒径、纳米流体质量分数研究均匀分散的纳米流体对真空闪蒸制冰实验特性的影响。结果表明,水中加入纳米颗粒(无分散剂,纳米颗粒有沉降现象),可降低水过冷度,缩短相变结冰时间,而分散均匀无沉降的纳米流体可显著缩短相变时间,使过冷度降低37%;在闪蒸瞬间,纳米流体对液相降温过程几乎没有影响;纳米流体质量分数越大,结冰时间越短,固相降温段降温速率越大;随着纳米颗粒粒径减小,相变时间缩短,而固相降温阶段温降速率几乎相同,较低浓度时(0.05%),粒径的改变,对纳米流体过冷度影响不大,基本维持在1.5℃。

    材料化学工程与纳米技术
    可逆加成-断裂链转移聚合制备聚氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚氯乙烯共聚物
    黄志辉, 包永忠, 潘鹏举
    化工学报. 2017, 68(6):  2569-2576.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170011
    摘要 ( 350 )   PDF (1275KB) ( 350 )  
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    合成了含黄原酸酯端基的聚乙二醇(X-PEG-X)大分子链转移剂,并以其为可逆加成-断裂链转移试剂调控氯乙烯(VC)溶液和悬浮聚合,合成聚氯乙烯-b-聚乙二醇-b-聚氯乙烯(PVC-b-PEG-b-PVC)三嵌段共聚物。X-PEG-X调控VC溶液聚合得到的共聚物的分子量随聚合时间增加而增大,分子量分布指数小于1.65。X-PEG-X具有水/油两相分配和可显著降低水/油界面张力的特性,以X-PEG-X为链转移剂和分散剂,通过自稳定悬浮聚合也可合成PVC-b-PEG-b-PVC共聚物,共聚物颗粒无皮膜结构,分子量随聚合时间增加而增大;由于VC悬浮聚合具有聚合物富相和单体富相两相聚合特性,共聚物分子量分布指数略大于溶液聚合共聚物。通过乙酸乙烯酯(VAc)扩链反应进一步证实了PVC-b-PEG-b-PVC的“活性”,并合成PVAc-b-PVC-b-PEG-b-PVC-b-PVAc共聚物。水接触角测试表明PVC-b-PEG-b-PVC的亲水性优于PVC。

    PDA/RGO复合材料对水中Fe(Ⅲ)的吸附行为
    李创, 王彩云, 江婷婷, 汪满丽, 张小亮
    化工学报. 2017, 68(6):  2577-2584.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170048
    摘要 ( 338 )   PDF (858KB) ( 408 )  
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    将多巴胺与氧化石墨烯纳米片层接枝复合制备了聚多巴胺/还原氧化石墨烯(PDA/RGO)复合材料,通过XRD、FTIR、FESEM和XPS等对该复合材料的结构和表面性质进行表征,并研究了其对水中Fe(Ⅲ)的吸附性能,考察了pH、吸附剂用量、吸附时间、Fe(Ⅲ)浓度和温度对其吸附性能的影响。结果表明:通过多巴胺与氧化石墨烯的仿生复合成功制备出具有优良吸附性能的PDA/RGO复合材料。pH为2,293 K时,该吸附材料对水中Fe(Ⅲ)的最大吸附量为59.1 mg·g-1,其吸附等温线符合Freundlich方程,吸附动力学可用准二级动力学方程来描述。吸附热力学研究表明该复合材料对Fe(Ⅲ)的吸附过程为自发吸热过程,呈现非均质吸附特性。作为一种新型吸附材料,该复合材料在Fe(Ⅲ)等金属污染废水处理中将具有潜在的应用前景。

    氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构的调控作用及对抗压抗折强度的影响
    吕生华, 张佳, 朱琳琳, 贾春茂
    化工学报. 2017, 68(6):  2585-2595.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161575
    摘要 ( 467 )   PDF (14213KB) ( 448 )  
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    通过氧化法制备得到氧化石墨烯(GO),通过GO与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)进行插层聚合反应制备得到插层复合物GO/P(AA-AM)。检测结果表明,GO在插层复合物中具有较小的尺寸和均匀的分布,将GO/P(AA-AM)掺入水泥基复合材料中,发现水泥水化产物成为规整的针状、棒状或多面体状晶体,并且能够聚集形成具规整形貌的微观结构和宏观结构,水泥基复合材料中的裂缝及有害孔洞比对照样品明显减少,其抗压强度和抗折强度比对照样品有明显提高。提出了GO纳米片层对于水泥基复合材料规整结构的调控机理,认为GO纳米片层及活性基团能够促进水泥化产物形成规整形状的水化晶体,最初形成的水化晶体成为后续水化晶体形成的模板,通过晶体的生长最终形成规整水化晶体及规整的微观结构和宏观结构。

    纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能
    郑远远, 姚金环, 姜吉琼, 李延伟
    化工学报. 2017, 68(6):  2596-2603.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161840
    摘要 ( 297 )   PDF (3151KB) ( 376 )  
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    以NiCl2·6H2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500 mA·g-1电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 mA·h·g-1,容量保持率达86.6%;在10 A·g-1的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 mA·h·g-1

    新型含硼苯并噁嗪的合成及其与环氧树脂共混热性能
    陈杨, 史铁钧, 钱莹, 何涛
    化工学报. 2017, 68(6):  2604-2610.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20161816
    摘要 ( 299 )   PDF (506KB) ( 295 )  
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    以乙醇胺、硼酸为原料合成硼酸乙醇胺酯(BAE),再用所得硼酸乙醇胺酯与多聚甲醛、苯酚反应,合成含硼苯并噁嗪(BAE-BOZ)。将所得BAE-BOZ高温固化,BAE-BOZ和环氧树脂E-51按照不同的质量比进行熔融共混,并经高温固化。采用FT-IR,1H NMR 和13C NMR等分析了BAE-BOZ的化学结构,证明了产物为目标产物;采用DSC对BAE-BOZ的固化特性进行研究;采用TG 分析了含硼乙醇胺型苯并噁嗪poly(BAE-BOZ)和BAE-BOZ/E-51共聚物的热稳定性。结果表明:BAE-BOZ在218℃出现了固化峰;BAE-BOZ的硼含量达到8.67%,在N2条件下,poly(BAE-BOZ)的热分解温度为302℃,在426℃时热分解速率最快,800℃的残炭率为58.08%,与未经硼改性的乙醇胺型苯并噁嗪(E-BOZ)相比,热分解温度提高40℃,残炭率提高了16.28%;BAE-BOZ/E-51共聚物的热分解温度达到343℃,热性能得到进一步提高。

    T型微混合器合成Cu2O纳米颗粒
    任郑玲, 卢晨阳, 王安杰, 王瑶
    化工学报. 2017, 68(6):  2611-2617.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20170024
    摘要 ( 277 )   PDF (3343KB) ( 403 )  
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    采用T型微混合器通过沉淀法,以氯化铜为铜源,氢氧化钠为沉淀剂,抗坏血酸为还原剂制备出了立方体氧化亚铜纳米颗粒。考察了进料流量、氢氧化钠浓度、抗坏血酸浓度和温度对产物氧化亚铜的形貌、粒度及其分布的影响。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对其进行表征。结果表明,随着进料流量的增大、氢氧化钠浓度的减小、抗坏血酸浓度的增加和温度的提高,所制备的氧化亚铜颗粒的平均粒径减小、粒度分布变窄。