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2008年 第59卷 第9期 刊出日期:2008-09-05
    热力学
    4-羟基苯甲醛及其溴代物三元固液平衡
    魏东炜, 朱璟
    化工学报. 2008, 59(9):  2159-2162. 
    摘要 ( 879 )   PDF (361KB) ( 280 )  
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    采用差热扫描量热法,通过对一系列“拟二元”物系固液平衡的测定,得到了4-羟基苯甲醛、3-溴-4-羟基苯甲醛和3,5-二溴-4-羟基苯甲醛物系的三元固液平衡数据,实验结果表明本物系为简单低共熔型,其低共熔摩尔组成和温度分别为:3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(x1)+3-溴-4-羟基苯甲醛(x2)+4-羟基苯甲醛(x3),x1=0.2445,x2=0.3883,x3=0.3672,Teu=338.5 K。同时绘制出相应三元相图,并采用Ott方程对实验数据进行了很好的关联;根据Wilson方程由二元溶液的相互作用参数,对本物系进行计算,关于温度的标准偏差为0.97 K,计算值和实验值符合良好,说明Wilson方程能较好地描述文中三元固液平衡体系。
    传递现象
    LPG埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型及模拟(Ⅰ)模型建立
    张瑞华, 陈国华, 黄思
    化工学报. 2008, 59(9):  2163-2167. 
    摘要 ( 680 )   PDF (412KB) ( 247 )  
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    在混合模型理论基础上,建立LPG(liquefied petroleum gas)在非饱和砂土中渗流扩散的传热、传质模型,研究LPG埋地储罐在砂土介质中发生泄漏时LPG渗流扩散的物理过程。该模型综合考虑了LPG泄漏相态、重力、黏滞力、毛细压力、扩散、非达西效应、气液相之间相互作用等影响因素的作用;在Forchheimer方程基础上,推导出多相混合流的非达西流动方程,并根据LPG实际渗流过程中流动状态的变化,将多相流非达西系数根据Reynolds数变化进行相应的改变,实现对多相流体从非达西流动向达西流动的转变现象的描述,能够模拟多种流动状态变化,扩展了模型的适用范围;根据LPG不溶于水的特性,简化了组分方程,推导出LPG体积浓度计算式。该模型能描述LPG埋地储罐泄漏后在砂土中流动趋势和对周围造成的影响,为埋地储罐场地选取、周边区域规划和事故预防、预测、应急提供依据。

    LPG埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型及模拟(Ⅱ)数值模拟验证
    张瑞华, 陈国华, 黄思
    化工学报. 2008, 59(9):  2168-2174. 
    摘要 ( 719 )   PDF (1634KB) ( 399 )  
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    采用本文(Ⅰ)报建立的LPG(liquefied petroleum gas)埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型分别对气态和液态LPG在含水量不同的砂池中渗流扩散到外界环境的过程进行数值模拟,得到砂池中的流场、浓度场和LPG渗透到外界环境的质量流速。在数值模拟的基础上,对LPG气相、液相两种状态渗流扩散在砂池出口处LPG流速随时间的变化过程进行分析,总结出LPG渗透到外界的流速变化规律。模拟结果表明重力和出口位置对渗流扩散的方向影响很大,压力驱动是LPG渗流的重要影响因素;流体进出口处是流体流动活跃区域,非达西效应明显。数值模拟结果与LPG气体渗流扩散试验数据吻合较好,验证了理论模型和数值模拟的可靠性。

    垂直锐边孔口的自由出流特性(Ⅰ)流动状态和孔结构参数对孔流系数的影响
    曹睿, 刘艳升, 严超宇, 王东升, 仵浩
    化工学报. 2008, 59(9):  2175-2180. 
    摘要 ( 757 )   PDF (1694KB) ( 393 )  
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    通过实验,考察了Reynolds数、液层高等操作参数和孔径、板厚等结构参数对垂直锐边孔口自由出流特性的影响。在此基础上,根据孔流系数曲线的不同规律,将孔流机理划分为“大孔机理”和“小孔机理”,并对孔流曲线进行了分区讨论,借助边界层理论,探讨了这两类孔流过程的机械能损失差异以及孔流曲线在不同操作区的机械能损失差异。

    纳米流体在芯片微通道中的流动与换热特性
    吴信宇, 吴慧英, 屈健, 郑平
    化工学报. 2008, 59(9):  2181-2187. 
    摘要 ( 919 )   PDF (1551KB) ( 482 )  
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    对去离子水及体积分数分别为0.15%和0.26%的水基γ-Al2O3纳米流体在当量直径为194.5 μm的硅基梯形芯片微通道内的层流流动和换热特性进行了实验研究。考察了Reynolds数、Prandtl数以及体积分数对流动换热的影响。结果发现,使用纳米流体后,压降无明显增加,纳米流体的流动阻力特性与去离子水基本相同;对流换热Nusselt数较去离子水有明显提高,且随着体积分数的增加而增加;相同泵功下换热热阻显著下降。实验还发现纳米流体的强化传热效果在较高温度时更加明显。根据实验数据得到了梯形硅微通道内低浓度纳米流体的层流对流换热关联式。研究结果对于集成高效芯片散热系统设计具有重要意义。

    基于制冷剂R141B的喷射器混合模型及其实验验证
    祝银海, 厉彦忠, 鱼剑琳, CAI Wenjian
    化工学报. 2008, 59(9):  2188-2193. 
    摘要 ( 723 )   PDF (1296KB) ( 254 )  
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    建立了一个简单且有效的喷射器混合模型。首先利用热力学、流体力学原理导出一个计算喷射器引射系数的基本方程;然后用一个二维函数来近似引射流的速度分布,对导出的基本方程进行简化;最后通过数值研究和集总参数法得到了一个喷射器混合模型。与现有的模型进行比较,新模型非常简单,只有一个方程且只含3个常系数,因此该模型可以用于喷射器的实时控制与优化。文中还介绍了辨识这3个常系数的方法。最后建立了一个基于制冷剂R141B的喷射制冷系统,实验验证结果表明新模型能精确地预测喷射器的性能。

    散射介质中辐射全交换面积的求解方法
    马金凤, 吴彬, 陈海耿
    化工学报. 2008, 59(9):  2194-2197. 
    摘要 ( 665 )   PDF (562KB) ( 227 )  
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    在辐射交换面积叠加方法基础上,从辐射传热机理出发,定义了散射热流密度并给出矩阵表达式,用于分析介质的散射特性,推导出各向同性散射介质参与条件下辐射全交换面积各分量矩阵以及总矩阵的合成,所得结果与Noble方法完全一致。并模拟研究了介质的散射对辐射热交换的影响。该方法物理意义明确,推导过程简便,便于理解与分析,有利于准确求解各向同性散射介质参与的辐射换热问题。

    多相流和计算流体力学
    环隙气升式气固环流反应器内流体力学特性的理论分析
    刘梦溪, 谢建平, 卢春喜, 王祝安
    化工学报. 2008, 59(9):  2198-2205. 
    摘要 ( 596 )   PDF (507KB) ( 503 )  
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    环流反应器的研究与应用一直局限于气液与气液固体系,将环流反应器移植到气固体系是一个具有独创性的探索。针对工业化中气固环流反应器的缺陷,提出了一种新型的环隙气升式气固环流反应器。并对床层空隙率、颗粒流动速度进行了实验研究与理论分析。建立了环隙区床层空隙率模型,发现环隙区床层空隙率随着环隙区表观气速的增加而增加;环隙区靠近导流筒外壁一侧颗粒流动速度明显大于靠近反应器内壁一侧,导流筒区颗粒流动速度沿径向的分布受气体分布器结构影响较大;环隙区颗粒流动速度基本不随轴向位置的变化而变化,导流筒区颗粒的流动属于密相输送,颗粒环流所受到的阻力主要集中在底部区域,其次为气固分离区,底部区域阻力大小由床层流化质量和导流筒下端距反应器底部的间隙所决定;建立了颗粒环流速度模型,发现环流速度随环隙区表观气速的增加而增加。

    温度和固相粒径与浓度对水煤浆管内流动壁面滑移的影响
    陈良勇, 段钰锋, 赵国华, 刘猛
    化工学报. 2008, 59(9):  2206-2213. 
    摘要 ( 713 )   PDF (1756KB) ( 284 )  
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    通过改变管径、温度、煤粉粒度和浓度,在中试规模的输送装置上研究水煤浆直管内的滑移流动规律,联合采用Mooney滑移修正方法和Tikhonov正则化方法确定浆体壁面滑移特性。结果表明,随温度和固相粒径的增大,临界剪切应力降低,壁面滑移速度显著增加;浓度越高,临界剪切应力及产生相同滑移速度所需的壁面剪切应力越大,温度升高对临界剪切应力和屈服应力的降低越显著;低壁面剪切应力下的滑移贡献率主要取决于临界剪切应力及屈服应力的相对大小,高壁面应力下主要取决于壁面滑移速度和浆体真实流变特性。

    基于Chimera网格的固定床反应器内局部流动模拟
    郭雪岩, 戴韧, 王宏光
    化工学报. 2008, 59(9):  2214-2219. 
    摘要 ( 592 )   PDF (2057KB) ( 337 )  
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    采用基于三维Chimera网格的有限体积方法对球形颗粒随机填充的固定床内部小Reynolds数(9~50)下的局部流动进行了数值模拟。为了考察固定床内局部流动特点,本文模拟的固定床反应器的填充颗粒的数目较大,分别为120和500,直径比(固定床内径与填充颗粒直径之比)分别为7和10。由于计算量巨大,采用了基于PVM的分布式并行计算。模拟结果提供了固定床内局部流动的详细流场信息,显示了流动的不均匀性、壁面效应和沟流的存在。为固定床内进一步的流动与传热及反应耦合研究奠定了基础。

    大孔径高气速单孔气泡形成
    沈雪松, 沈春银, 李光, 戴干策
    化工学报. 2008, 59(9):  2220-2225. 
    摘要 ( 691 )   PDF (1511KB) ( 498 )  
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    在内径为190mm的鼓泡塔内,研究了空气-去离子水系统在大孔径高气速条件下的单孔气泡形成。考察了五个不同的孔径,分别为4、8、10、15及21mm,孔口气速范围为0.8~154.8m·s-1。以CCD摄像记录气泡的形状及尺寸,根据气泡长径比的变化,得到气泡初始形态转变时的临界孔口气速:当孔口气速低于20m·s-1时,孔口气泡近似于球形,长径比小于1.1;当孔口气速大于50m·s-1时,气泡呈现椭球形,长径比大于1.5。并对气泡尺寸与孔径及孔口气速进行关联,所得关联式对孔径大于3mm、孔口气速在10~80m·s-1范围内所形成的气泡尺寸预测效果较好。
    催化、动力学与反应器
    介质阻挡放电和旋转电晕放电等离子体二甲醚转化的对比
    严义刚, 王保伟, 许根慧
    化工学报. 2008, 59(9):  2226-2231. 
    摘要 ( 544 )   PDF (1154KB) ( 266 )  
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    采用介质阻挡放电(DBD)和旋转电晕放电(RCD)技术研究了二甲醚的转化,发现两者差异很大。从产物分布、转化率及能耗上看,利用RCD所获得的二甲醚的转化率高,几乎不受二甲醚停留时间的影响,且氢气、一氧化碳和不饱和烃的含量大,几乎没有液相产物,而利用DBD能获得较多的液相产物,包括一些醇、醛和含有甲氧基的有机化合物,如甲醛、甲醇和二甲氧基乙烷,且大部分组成都是含有甲氧基的化合物,液相产物的选择性高达32.23%,但是能耗较大。从放电特性上看,RCD能获得较强的脉冲电压和电流,使能量更加集中。

    LB型节能催化剂上高温变换反应本征动力学及工业化测定
    魏灵朝, 王福安, 刘怡
    化工学报. 2008, 59(9):  2232-2240. 
    摘要 ( 931 )   PDF (670KB) ( 568 )  
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    运用正交实验设计安排了LB型节能催化剂高温变换反应本征动力学实验,测得不同温度、不同流量、不同水碳比、不同反应气体摩尔分数下LB型节能催化剂上CO高温变换反应本征动力学数据。用甲酸盐机理模型和幂函数模型拟合实验数据,确定了本征动力学模型参数。进行了本征动力学模型统计检验,表明所建模型无论局部还是整体都是显著和可信的。在此基础上,进行了大型合成氨装置上LB型节能催化剂高变反应工业化测定,按多组分单一反应等温球形催化剂一维非均相反应-扩散模型,利用配置法结合解非线性方程组的Merson法求解模型,得到了工业反应器中催化剂床层温度、内扩散有效因子、CO转化率和摩尔分数随床层相对高度的分布,模拟结果与工业化测定结果吻合。

    β-环糊精促进环己酮肟水解脱保护生成环己酮
    石东坡, 纪红兵, 胡晓芳, 裴丽霞, 李忠
    化工学报. 2008, 59(9):  2241-2246. 
    摘要 ( 964 )   PDF (440KB) ( 617 )  
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    利用β-环糊精对有机物的增溶和活化性能将β-环糊精应用于环己酮肟水解脱保护反应,系统地研究了β-环糊精催化性能、反应温度、β-环糊精的量、酸的用量和种类等对环己酮肟水解脱保护反应的影响。实验结果表明,β-环糊精通过和酸共同作用,可以显著地催化环己酮肟脱保护反应,在60℃ β-环糊精加入时,反应的收率从73%提高到92%。酸及其添加的量对反应也具有明显作用,强酸对脱保护反应的效果明显优于弱酸。

    酸度及酸介质对硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr (Ⅵ)的影响
    雷雪飞, 薛向欣
    化工学报. 2008, 59(9):  2247-2254. 
    摘要 ( 704 )   PDF (2125KB) ( 369 )  
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    利用高能球磨法制备了钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化剂,探讨了该催化剂的光催化原理,并系统地研究了不同酸度及酸介质对钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr (Ⅵ)效率的影响。结果表明,酸度以及酸介质对六价铬的光催化还原效率都有十分重要的影响。在强酸性条件下(pH=1.5),六价铬的光催化还原效率最高;且随着pH值的增大,六价铬的光催化还原效率显著降低。不同酸根离子对STBBFS催化剂光催化还原六价铬的促进作用按PO43-<NO3-<Cl-<SO42-逐渐增强;在光催化反应8 h后,六价铬的还原率差别显著,分别为9.32%、48.73%、100%、100%。因此,为了获得较高的光催化效果,必须控制六价铬废水的pH值以及用硫酸调节溶液的酸度。

    六氨氯化镁热解过程及其非等温动力学
    宋兴福, 汪瑾, 罗妍, 刘够生, 于建国
    化工学报. 2008, 59(9):  2255-2259. 
    摘要 ( 839 )   PDF (470KB) ( 331 )  
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    利用热重(TG)分析技术对六氨氯化镁的热分解过程及动力学进行了研究,考察了六氨氯化镁在4、7、10、13、16 K·min-1线性升温速率和空气气氛下热分解机理,六氨氯化镁热解过程分为3个阶段。提出了一种整体优化的多升温速率迭代的等转化率求取活化能方法,采用该方法,得到六氨氯化镁热解3个阶段的活化能分别为51.38、64.70、73.55 kJ·mol-1。采用整体优化的多升温速率等温法确立了六氨氯化镁热解3个阶段的热解机理函数与指前因子:第1步反应的热解机理属于固体相边界反应机理(n=1/4),指前因子为3.281×105 s-1;第2步反应的热解机理属成核与生长机理(n=1.8),指前因子为5.624×106 s-1;第3步反应属化学反应机理(1.5级反应),指前因子为5.862×105 s-1

    13%过氧乙酸溶液热稳定性分析
    裴蓓, 蒋慧灵, 于水军, 刘华
    化工学报. 2008, 59(9):  2260-2262. 
    摘要 ( 764 )   PDF (679KB) ( 425 )  
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    为了研究过氧乙酸的爆炸危险性,采用绝热加速量热仪对13%过氧乙酸溶液进行了热危险性测试。通过数据校正和分析,得到了绝热条件下13%过氧乙酸溶液的初始放热温度为45.25℃,最大压力为1.31MPa,最高温升速率温度为113.10℃。结果表明,过氧乙酸溶液的热分解温度很低,在安全生产和储运过程中有一定的爆炸危险性。针对过氧乙酸的热危险性,提出采取适当措施,例如加强冷却,采用合理的泄放方式,以避免事故的发生。
    分离工程
    zeta电位与菌悬液絮凝活性
    吴敏, 崔秀云, 苗茂栋
    化工学报. 2008, 59(9):  2263-2269. 
    摘要 ( 710 )   PDF (1334KB) ( 480 )  
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    通过克雷伯杆菌、有机高分子絮凝剂表面zeta电位分析和絮凝实验,初步研究了有机高分子絮凝剂对克雷伯杆菌的絮凝特性和絮凝机理。zeta电位测定表明克雷伯杆菌的等电点大致为2.2,阳离子聚丙烯酰胺(cPAM)表面的零电点约为8.0,非离子聚丙烯酰胺(nPAM)和阴离子聚丙烯酰胺(aPAM)表面均带有少量负电荷。pH<8,cPAM带正电,能与带负电的菌体电中和,显示良好的絮凝效果,最佳絮凝条件为pH7,絮凝率(FR)达94.5%。加入无机电解质后,nPAM絮凝效果变化最明显,pH4时絮凝率达95.1%,结果表明,克雷伯杆菌发酵液絮凝除菌过程是以电性中和为主,吸附架桥为辅。

    Zn-Al类水滑石磷吸附剂的制备及其吸附性能
    陈爱燕, 程翔, 黄新瑞, 孙德智
    化工学报. 2008, 59(9):  2270-2275. 
    摘要 ( 722 )   PDF (1504KB) ( 1027 )  
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    采用共沉淀法制备了一系列Zn-Al类水滑石吸附剂,并考察了制备条件对其磷酸盐吸附性能的影响。结果表明,在制备温度为70℃、共沉淀剂为NaOH、陈化时间为6 h及焙烧温度为300℃时得到的Zn-Al类水滑石对城市污水处理厂污泥脱水液中磷酸盐的吸附效果最好,其饱和吸附容量达72.46 mg P·(g吸附剂)-1。该吸附剂吸附水中磷的动力学拟合效果表现为假二级动力学方程>Elovich方程>假一级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir吸附模型。

    水在ZSM-5型分子筛中吸附的Monte Carlo模拟
    丁静, 胡玉坤, 杨晓西, 杨建平
    化工学报. 2008, 59(9):  2276-2282. 
    摘要 ( 636 )   PDF (2042KB) ( 403 )  
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    构建了ZSM-5型分子筛物理模型,采用Connoly表面方法和Solvent表面方法对ZSM-5型分子筛的几何结构和性质进行了模拟分析。通过巨正则系综蒙特卡罗方法(GCMC)模拟研究了水蒸气在ZSM-5型分子筛上的吸附特性。通过模拟方法看到了实验难以表征的水蒸气在分子筛中具体吸附位,研究了压力、温度和硅铝比对ZSM-5型分子筛吸附性能的影响及其吸附热的变化规律。
    地黄中梓醇的超声提取-树脂分离纯化工艺
    樊海燕, 杨坤, 张晨晓, 王先, 何宁, 王远鹏, 孙道华, 李清彪
    化工学报. 2008, 59(9):  2283-2288. 
    摘要 ( 797 )   PDF (861KB) ( 517 )  
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    研究了地黄中梓醇的超声提取-树脂分离纯化工艺。结果表明,超声提取的最佳工艺条件为:提取溶剂采用68%(体积)的乙醇,液料体积(ml)质量(g)比5:1,超声时间36 min。考察了10种大孔树脂对地黄粗提液的分离纯化效果,其中以H103对梓醇的纯化效果最佳。通过实验进一步考察了H103的动态吸附性能,得到分离纯化的最佳工艺条件为:上柱液浓度为6.15 mg·ml-1,上柱液流速为1.0 ml·min-1,洗脱剂为75%乙醇,洗脱流速为0.5 ml·min-1,洗脱体积为3.33 BV(bed volume)。提取、纯化两步操作后梓醇纯度达到62.39%。
    过程系统工程
    决策网络图方法用于天然气化工企业发展的规划决策
    王剑婷, 陈定江, 胡山鹰
    化工学报. 2008, 59(9):  2289-2294. 
    摘要 ( 617 )   PDF (687KB) ( 448 )  
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    针对生态工业决策的实践需要设计了“生态工业决策网络图”作为结构化表征生态工业决策问题的工具,探讨了基于这一工具的决策流程;然后以某天然气化工企业产业发展规划的制定过程为例,进行“生态工业决策网络图”应用的案例分析,说明了决策方案的提出,对应的生态工业决策网络图生成和修剪过程,通过直接定性、层次分析法综合以及逻辑推理3类过程完成了系统的决策。

    生物化学工程与技术
    不同供氧水平对L-精氨酸分批发酵过程的影响
    许虹, 窦文芳, 许泓瑜, 张晓梅, 饶志明, 许正宏
    化工学报. 2008, 59(9):  2295-2301. 
    摘要 ( 606 )   PDF (1405KB) ( 570 )  
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    以钝齿棒杆菌Corynebacterium crenatum SYPA5-5为研究菌株,通过不同摇瓶装液量试验,考察发酵过程中供氧对L-精氨酸合成的影响。作者分别采用发酵动力学模型和代谢流量分析对实验结果进行分析后发现:在发酵前期,高供氧使HMP途径更加活跃,生成大量NADPH促进菌体生长;高供氧控制同样利于L-精氨酸的合成,一方面是由于菌体的高葡萄糖摄入量,另一方面是由于有更多的流量从α-KG流向Arg的前体物质Glu。
    能源和环境工程
    相对湿度对质子交换膜燃料电池性能影响的模型研究
    张亚, 王兆斌, 周华
    化工学报. 2008, 59(9):  2302-2308. 
    摘要 ( 850 )   PDF (1701KB) ( 501 )  
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    采用全电池催化层模型建立一个沿流道方向的燃料电池二维综合数值模型,研究不同供气湿度条件下膜内水迁移过程及其对输出性能的影响。计算结果显示:阴极进口相对湿度从100%变为10%,阴极侧膜失水导致电解质膜欧姆极化损失由0.15 V增大至0.36 V;随着相对湿度减小氧气浓度增大,阴极活化极化损失由0.45 V减小为0.22 V。模型预测的不同相对湿度条件下极化曲线和文献中实验数据吻合很好。
    动态膜处理污水时阻力分布及污染机理
    李俊, 奚旦立, 石勇
    化工学报. 2008, 59(9):  2309-2315. 
    摘要 ( 811 )   PDF (514KB) ( 413 )  
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    对高岭土动态膜处理污水过程中膜污染阻力分布及膜污染机理进行了研究。通过测定和计算得知不同操作条件下各部分阻力的比例及其变化情况。动态膜过滤污水的阻力主要由动态膜膜孔堵塞阻力和膜面污染层阻力所控制。随着错流速度的增大,总阻力减小,各部分阻力的比例有所变化,但动态膜膜孔堵塞阻力和膜面污染层阻力依然占主导地位。利用传统膜过滤时有关膜污染的堵塞模型和滤饼过滤模型对动态膜处理污水时的实验数据进行分析,结果表明,动态膜过滤污水过程中,过滤初期约10 min左右,污染以膜的微孔堵塞为主,此后,膜的污染情况因操作条件不同而有所差异,影响最显著因素为错流速度,当错流速度较小时,膜的污染以膜面沉积污染物为主,符合滤饼过滤模型。适当提高错流速度有利于减小过滤阻力。

    生物活性滤池饮用水除氨氮的影响因素
    杨威, 田家宇, 李圭白
    化工学报. 2008, 59(9):  2316-2321. 
    摘要 ( 756 )   PDF (1558KB) ( 557 )  
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    以实际沉淀池出水进行配水,通过模型实验,探讨了生物活性滤池(BAF)除氨氮的影响因素及作用机理。结果表明,滤前水中有机物含量和滤料粒径对BAF除氨氮能力影响较大。当采用沉淀池出水中自身携带的有机物时,BAF-1除氨氮效率为97%;当沉淀池出水中另配入2 mg·L-1牛肉膏+2 mg·L-1蛋白胨+2 mg·L-1葡萄糖时,由于受到异养菌对溶解氧和生存空间竞争的限制,其除氨氮效率下降至51.0%。活性炭粒径采用0.8~1.2 mm的BAF-1氨氮去除率比采用1.0~2.0 mm的BAF-2高1.5%~16.7%。当滤前水氨氮浓度低于1.60 mg·L-1时,BAF-1的氨氮去除率接近100%;当氨氮浓度逐渐升高时,由于受到溶解氧的限制,去除率逐渐下降。对滤前水进行预曝气充氧,能提高BAF-1的除氨氮效率。滤速对BAF-1除氨氮影响不显著。反冲洗可适当提高BAF-1的除氨氮效率。

    谷壳热解过程中颗粒孔隙结构分形特性
    胡松, 向军, 孙路石, 付鹏, 杨涛, 苏胜, 陈巧巧
    化工学报. 2008, 59(9):  2322-2327. 
    摘要 ( 640 )   PDF (942KB) ( 354 )  
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    由于颗粒相本身的复杂特性,因此研究者多是对生物质颗粒定性或就某一方面进行描述。借助分形理论可以对颗粒物理结构进行全面而精确的表征。本文利用分形BET方程,基于非线性最小二乘法,提出一种新的分形维数计算途径。该方法是根据多层吸附理论,对氮气等温吸附/脱附法测定的数据分析,直接获得表征整个吸附范围的颗粒分形维数,同时回归得到吸附过程中的吸附层数。分析表明,该方法计算得到的分形维数在数学层面上可以很好地表征颗粒内部微孔特征,同时通过对计算得到的吸附层数分析发现该计算结论也能被多层吸附理论解释,表明该方法在物理层面上也符合实际情况。利用该方法计算得到谷壳在快速热解条件下焦颗粒分形维数的变化。

    钾基CO2吸收剂的碳酸化反应特性
    赵传文, 陈晓平, 赵长遂
    化工学报. 2008, 59(9):  2328-2333. 
    摘要 ( 794 )   PDF (1480KB) ( 332 )  
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    对钾基CO2吸收剂的碳酸化反应机理进行研究。利用热重分析、XRD、扫描电镜和氮吸附仪进行试验。结果表明:分析纯碳酸钾的组分为K2CO3·1.5H2O,碳酸化反应速率缓慢;先将分析纯碳酸钾样品脱除结晶水后再进行碳酸化反应时,K2CO3与气氛中的水蒸气迅速生成K2CO3·1.5H2O,不利于碳酸化反应的进行;由KHCO3分解产生的K2CO3却表现出优越的碳酸化反应性能,20 min内转化率高达85%以上,经过多次循环试验后吸收剂仍保持很高的活性。从微观角度分析了两种改性钾基CO2吸收剂碳酸化反应机理差异的原因,通过拟合计算得到了这3种钾基吸收剂的碳酸化反应速率常数,为干法K2CO3/KHCO3循环脱除CO2的研究提供了一定的基础数据。

    胜利油田沾3区块内源微生物室内模拟激活实验研究
    包木太, 王兵, 袁长忠, 李希明
    化工学报. 2008, 59(9):  2334-2338. 
    摘要 ( 604 )   PDF (755KB) ( 508 )  
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    在考察了国内外内源微生物采油技术研究情况的基础上,采用1#~4#激活剂配方对沾3区块注入水中微生物群落进行了选择性激活,对激活后总菌、有益菌、有害菌的数量及表面张力进行了检测,并进行了室内模拟驱油实验。实验结果表明,1#~4#激活剂配方能有效刺激有益菌的生长,同时对有害菌SRB实现了较为有效的抑制,压力和多孔介质对微生物的生长会产生一定的影响,多孔介质的影响较压力的影响要显著一些,KNO3的激活效果及提高残余油采收率的效果要优于NH4NO3,硝酸盐含量从0.1 %到0.2 %的增加能增加有益菌的数目,但对采收率的提高作用并不明显。室内模拟驱油实验表明,在水驱基础上内源微生物驱可提高采收率达6%以上。

    处理高浓度氨氮废水的阳离子交换树脂筛选
    李红艳, 李亚新, 孙东刚
    化工学报. 2008, 59(9):  2339-2345. 
    摘要 ( 831 )   PDF (1423KB) ( 849 )  
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    目前树脂种类繁多,给处理高浓度氨氮废水的树脂选型带来困难。根据离子交换理论,利用001×7、D61和D001三种阳离子交换树脂,模拟研究了氮肥厂废水(氨氮浓度为915 mg·L-1)氨氮的吸附等温式,在30~50 min内三种树脂对氨氮的吸附基本可达到平衡,吸附等温线均符合Freundlich吸附模式;进而研究了这三种树脂对废水中氨氮吸附的选择性系数、工作交换容量和离子交换速率。结果表明,用D61树脂处理含高浓度氨氮的废水效果较为理想,可以相对较少的用量,使处理后水质达到相关排放标准的要求。

    光合细菌生物膜反应器葡萄糖降解及产氢特性实验
    田鑫, 廖强, 张攀, 王永忠, 朱恂, 石泳, 丁玉栋
    化工学报. 2008, 59(9):  2346-2350. 
    摘要 ( 621 )   PDF (1070KB) ( 248 )  
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    对光合细菌生物膜制氢反应器在挂膜启动期间以及稳定运行时以葡萄糖为唯一底物的降解特性进行了实验研究,获得了光照强度、光波长、进口底物浓度、温度和底物溶液pH值等参数对生物膜光生物制氢反应器降解性能的影响规律。实验结果表明:在反应器挂膜期间,反应器葡萄糖消耗量随着反应器中填料表面的生物膜的生长逐渐趋于稳定。反应器挂膜启动完成后的降解效率随着底物浓度、光照强度、温度和底物溶液pH值的增加而增加,直到降解效率达到一个峰值后开始下降。光波长对反应器的降解效率也具有明显的影响。
    DDBAC与取代芳烃对发光菌联合毒性作用
    董玉瑛, 王壮, 马静, 刘建华
    化工学报. 2008, 59(9):  2351-2355. 
    摘要 ( 683 )   PDF (483KB) ( 158 )  
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    表面活性剂和芳烃化合物的大量生产与使用干扰了自然生态系统的物理、化学和生物过程。以发光菌作为指示生物测定了阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化胺(DDBAC)与苯酚、甲苯和硝基苯对发光菌的单一毒性,以及等摩尔浓度配比下DDBAC与3种取代芳烃二元与多元混合物的联合毒性效应。采用毒性单位(TU)、相加指数(AI)、相似性参数(λ)和混合毒性指数(MTI)4种联合毒性评价方法,对混合体系联合毒性作用类型进行了研究,结果显示,4种不同的评价方法对研究体系联合效应评价结果具有较好的一致性,且不同组分的混合毒性均呈现出较强的协同作用,即DDBAC与取代芳烃共同存在时将会增加该类物质的环境风险性。考察评价方法的有效度,以混合毒性指数法参数值较大,判定灵敏度较高,为该研究体系的推荐评价方法。同时根据发光菌发光原理、结合DDBAC的分子结构特征和芳烃类化合物取代基的不同,对联合毒性作用机理进行初步的探讨。
    材料化学工程与纳米技术
    PEMFC用石墨/酚醛树脂复合板的膨胀石墨表面改性
    李冬杰, 陆君, 王宇新
    化工学报. 2008, 59(9):  2356-2360. 
    摘要 ( 744 )   PDF (1085KB) ( 261 )  
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    提出采用膨胀石墨对石墨/酚醛树脂复合板进行表面改性,改性后复合板的体积电阻和接触电阻都有显著降低。考察了膨胀石墨的膨胀体积、膨胀石墨层厚度等因素对膨胀石墨改性复合板的接触电阻和体积电阻的影响。结果表明,膨胀石墨的膨胀体积是影响膨胀石墨改性复合板体积电阻和接触电阻的重要因素。随膨胀石墨层厚度增加,接触电阻先减小而后趋于不变。复合板中酚醛树脂含量越高,采用膨胀石墨表面改性对降低复合板的体积电阻和接触电阻的效果越显著。

    利用工业废弃物制备聚合硫酸铁铝硅混凝剂
    张开仕, 曾凤春
    化工学报. 2008, 59(9):  2361-2365. 
    摘要 ( 1110 )   PDF (569KB) ( 281 )  
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    以粉煤灰、废铁屑、废硫酸等工业废弃物为原料,在浸取阶段(碱溶和酸溶)温度90~95℃、液固比(体积比)3.0、时间3h和制备阶段硅酸聚合pH2.0、硫酸总量与硫酸亚铁摩尔比0.37、Si/(Fe+Al)摩尔比0.10的条件下,制备出了新型无机高分子混凝剂-聚合硫酸铁铝硅(PFASS),并对其混凝性能、晶形貌像和形态分布进行了研究。实验结果表明:所制PFASS聚合度高、分子链长、最优形态Feb和Alb含量大,对工业废水浊度去除率达99%以上、COD去除率达93%以上,明显优于市售聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和聚铝铁(PFAC)混凝剂的处理效果。

    铋掺杂氧化锡/聚氨酯的原位聚合动力学
    何秋星, 刘蕤, 涂伟萍
    化工学报. 2008, 59(9):  2366-2370. 
    摘要 ( 778 )   PDF (1038KB) ( 327 )  
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    采用原位聚合法制备了纳米铋掺杂氧化锡/水性聚氨酯复合材料。研究了纳米铋掺杂氧化锡(nano-BTO)存在下对聚氨酯(PU)合成反应动力学的影响。研究表明,体系中添加了nano-BTO粒子后,由于nano-BTO的高度反应活性及其表面的Sn原子具有催化反应特性,降低了氨酯化反应的活化能,使异氰酸酯基(—NCO)与羟基(—OH)反应的活化能由18.71 kJ·mol-1·K-1降低到16.29 kJ·mol-1·K-1,加快—NCO与—OH的反应速率。

    一维氧化铝基纳米材料的制备及其形成机理
    杨友文, 叶敏, 吴玉程, 解挺
    化工学报. 2008, 59(9):  2371-2376. 
    摘要 ( 602 )   PDF (2113KB) ( 378 )  
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    采用二次阳极氧化法制备得到孔径为60 nm的氧化铝模板。将氧化铝模板放入NaOH溶液中腐蚀约4 min左右,制备得到了氧化铝纳米管、纳米线的混合物。将沉积有InSb纳米线的氧化铝模板放入NaOH溶液中进行腐蚀5~8 min后,制备得到了InSb/Al2O3纳米同轴电缆。在制备基础上,讨论了氧化铝纳米管、纳米线及InSb/Al2O3纳米同轴电缆的形成机理。

    含异氰酸酯基的低聚物和聚醚增容改性POM/TPU共混物
    刘春林, 周如东, 吴盾, 陈玲红
    化工学报. 2008, 59(9):  2377-2383. 
    摘要 ( 809 )   PDF (2879KB) ( 321 )  
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    利用双螺杆挤出机制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、POM/TPU/含异氰酸酯基的低聚物(Z)以及POM/TPU/Z/聚醚3种共混物。采用力学性能测试、差示扫描量热分析(DSC)、偏光显微镜(PLM)、傅里叶转换红外线光谱 (FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、动态力学性能分析(DMA)等,研究了3种共混物的力学性能、结晶行为及形态结构。结果表明:共混物的缺口冲击强度和断裂伸长率随TPU含量的增加而提高;异氰酸酯基低聚物(Z)和聚醚在促进分散相分散、增强两相间的相容性方面发挥重要作用,降低了聚甲醛的结晶度,能够有效地提高共混物的缺口冲击强度和断裂伸长率。

    超临界二氧化碳中丙烯酸乙酯/3-氯丙烯接枝天然橡胶的合成与表征
    张述营, 陈六平, 刘鑫, 焦吉庆, 高伟, 冯华杰
    化工学报. 2008, 59(9):  2384-2389. 
    摘要 ( 718 )   PDF (629KB) ( 346 )  
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    采用超临界二氧化碳溶胀聚合法,以丙烯酸乙酯(EA)/3-氯丙烯(AC)为单体对天然橡胶进行了接枝改性,合成了接枝共聚物NR-g-(EA/AC)。考察了压力和引发剂用量对接枝聚合反应的影响;对NR-g-( EA/AC)进行了红外光谱、力学性能、耐溶剂性、耐燃性、硬度的测试及接枝效率和接枝率的计算,并与溶液聚合法所得NR-g-( EA/AC)的性能进行了比较。结果发现,在接枝橡胶中成功的引入了—C=O和—Cl基团;接枝橡胶的弹性模量、拉伸强度、硬度、耐燃性和耐溶剂性较天然橡胶的有了显著提高。使用溶液法和超临界二氧化碳溶胀聚合法改性天然胶乳都获得了较高的转化率和接枝率,所得产品的机械力学性能相近,但溶液法所得产品的耐溶剂性能优于后一种方法。由于超临界二氧化碳的绿色溶剂性质,超临界二氧化碳溶胀聚合法有望取代溶液聚合法而发展成一种绿色的接枝改性天然橡胶方法。

    原料中添加天然黏土室温合成介孔分子筛
    姜廷顺, 唐雅静, 沈卫, 赵谦, 殷恒波
    化工学报. 2008, 59(9):  2390-2395. 
    摘要 ( 573 )   PDF (1705KB) ( 197 )  
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    室温条件下以天然黏土、硅酸钠和氯化铝为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成介孔分子筛。用XRD,TEM,FT-IR和N2物理吸附等手段对所合成的样品进行表征。结果表明:室温条件下添加天然黏土成功合成出介孔分子筛,其比表面积为902 m2·g-1,平均孔径为3.97 nm。经750℃下焙烧3 h后,样品的比表面积降低,但介孔结构依然存在。在100℃下水热处理15 d后比表面积为776.78 m2·g-1,平均孔径为4.34 nm,表明添加天然黏土室温下合成出的介孔分子筛具有高的热稳定性和水热稳定性。

    搅拌法制备C/Al复合材料的界面问题
    高嵩, 张文婷
    化工学报. 2008, 59(9):  2396-2400. 
    摘要 ( 657 )   PDF (1382KB) ( 452 )  
    相关文章 | 多维度评价

    在碳纤维表面镀上一层金属铜镀层,用硼酸对其进行防氧化处理,采用机械搅拌法制取C/Al复合材料。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等手段对液态机械搅拌法制备的碳纤维增强铝基复合材料的界面微观结构进行了分析,结果表明,碳纤维表面镀铜,既可有效解决碳纤维与铝的润湿性问题,又可有效地阻挡碳纤维与铝的过度化学反应。硼酸作为保护剂,有效地解决了高温复合时镀铜层的氧化难题。Cu/Al界面生成大量的CuAl2金属间化合物,C-Cu/Al界面为混合界面:C/Cu界面和C/Al界面。

    手性磷酸锌钠的低热固相合成及调控
    周龙昌, 吴洪特, 廖森, 吴文伟, 孙雅博, 田晓珍
    化工学报. 2008, 59(9):  2401-2406. 
    摘要 ( 615 )   PDF (1290KB) ( 467 )  
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    对合成多孔功能材料手性磷酸锌钠的新方法进行了研究,以聚乙二醇-400 (PEG-400)为表面活性剂,Na3PO4·12H2O和无机锌盐为原料,用低热固相反应一步法成功合成得到P6122空间群的手性NaZnPO4·H2O。实验考察了不同的锌盐、磷酸盐,以及不同pH值对产物的影响。结果表明, pH值起着重要的作用,其调控着产物的结构;锌盐的种类不影响产物的结构;磷酸盐的种类则通过pH值的调控作用对产物产生影响。当pH在11、7~9、5、3左右时,得到的产物分别为(1) P6122空间群的手性NaZnPO4·H2O与非手性的NaZnPO4(OH)的混合物;(2)P6122空间群的手性的 NaZnPO4·H2O;(3)非手性的NaH(ZnPO4)2;(4)非手性的Zn3(PO4)2·4H2O。以PEG-400为表面活性剂,Na3PO4·12H2O及无机锌盐为原料,在P/Zn=1.18(摩尔比),pH=7~9,反应混合物于50℃陈化6 h的条件下,合成产物为手性NaZnPO4·H2O。

    超声水热法制备单分散球形二氧化硅及因素分析
    申晓毅, 翟玉春, 刘岩
    化工学报. 2008, 59(9):  2407-2411. 
    摘要 ( 781 )   PDF (932KB) ( 470 )  
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    采用超声水热法在醇水氨体系制备了单分散球形二氧化硅,其中氨作为催化剂提供强亲核剂,通过设计正交实验研究了超声波功率、反应温度、搅拌强度和反应物摩尔配比对单分散球形二氧化硅粒度的影响。研究表明随超声功率和反应物摩尔配比增加,二氧化硅粒度明显增加;随温度和搅拌强度增加二氧化硅粒度增加,但幅度较小。二氧化硅形成过程可分为水解和缩合两步,其中水解是关键步骤。采用XRD、SEM和IR对制备的样品进行表征,结果表明单分散球形二氧化硅为非晶态颗粒,粒度均匀,外形规则,且样品中含有大量羟基。
    有机羧酸改性氮化铝粉体的抗水解性能
    郭兴忠, 杨辉, 张玲洁, 马奇, 高黎华, 傅培鑫
    化工学报. 2008, 59(9):  2412-2415. 
    摘要 ( 732 )   PDF (646KB) ( 833 )  
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    采用有机羧酸和PEG作为表面活性剂对工业AlN粉体进行表面改性处理,研究了改性前后AlN粉体的抗水解特性以及表面改性机制。研究结果表明,AlN表面与水分子发生化学反应,导致溶液的pH值迅速提高,表面包覆有机羧酸可有效地改善AlN粉体的抗水解性能;AlN粉体在水中浸泡48h后,氮含量基本保持不变,除了AlN晶相外,没有其他晶相出现,且改性粉体在高剪切应力的水基球磨介质中也保持较强的稳定性。
    Poly(HEMA-co-AAm)水凝胶对氯霉素的缓释作用
    崔英德, 黎新明
    化工学报. 2008, 59(9):  2416-2418. 
    摘要 ( 755 )   PDF (526KB) ( 234 )  
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    采用本体共聚法制备poly(HEMA-co-AAm)(甲基丙烯酸羟乙酯与丙烯酰胺共聚物)水凝胶,采用恒温释放方法研究了poly(HEMA-co-AAm)水凝胶对氯霉素的缓释作用。结果表明,随水凝胶中AAm组分的含量增大,水凝胶对氯霉素的吸收量增大,氯霉素的释放速率也相应增大;随缓释介质的pH值下降,氯霉素的释放速率增大;在初始释放阶段,氯霉素的迁移速率随水凝胶中AAm组分的含量增大而增大,但随后并无明显影响。
    现代化工技术
    亚氨基芪的合成及氯甲酰基保护基脱除新工艺
    戴立言, 胡卫雅, 王晓钟, 陈英奇
    化工学报. 2008, 59(9):  2419-2423. 
    摘要 ( 757 )   PDF (722KB) ( 425 )  
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    对在基因工程,材料学等方面有应用的重要合成原料亚氨基芪的合成工艺进行了新的探索。以亚氨基二苄为原料,在甲苯中和三光气回流反应10h,得到酰氯亚氨基二苄,然后经溴化,脱溴化氢得到亚氨基芪甲酰氯,最后在异丙醇的氢氧化钠溶液中脱保护,高收率得到亚氨基芪,各步反应的最佳反应条件和收率(反应温度,反应时间,摩尔收率)分别为,酰氯化: 110℃, 10 h, 93.0%; 溴化、脱溴化氢:100℃, 2h而后130℃, 5h, 88.0%; 脱保护: 40℃, 3h, 98.2%,三步总收率达到80.4%。标题化合物通过1H NMR确证结构,同时研究了酰氯作为保护基团脱去的较佳工艺条件和酰氯作为保护基保护胺基的应用。