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玻璃钢/复合材料  
 
2008年 59卷 6期
刊出日期 2010-12-30

热力学
催化、动力学与反应器
催化、动力学与反应器
分离工程
过程系统工程
生物化学工程与技术
现代化工技术
能源和环境工程
材料化学工程与纳米技术
传递现象
多相流和计算流体力学
热力学
1341 王连生, 刘辉, 柳红霞, 于红霞, 王遵尧
多溴噻蒽系列化合物的热力学性质的密度泛函理论

298.15 K和1.013 ×105 Pa时,用Gaussian 98程序,在B3LYP/6-31G*水平上计算了75个多溴噻蒽系列化合物(PBTAs),得到各分子的热力学性质。设计等键反应,计算了PBTAs系列化合物的标准生成热和标准生成自由能。同时研究了这些参数与溴原子的取代位置及取代数目之间的关系;结果表明:热能校正值、定容热容、熵、标准生成热、标准生成自由能与溴原子的取代位置及取代数目之间有很强的相关性。根据标准生成自由能的相对大小;从理论上求得异构体的相对稳定性顺序。

2008 Vol. 59 (6): 1341-1347 [摘要] ( 925 ) [HTML 1KB] [ PDF 418KB] ( 211 )
1348 张磊, 应汉杰, 吕浩, 马骏
乙醇-水混合溶剂中5′-尿苷酸二钠的结晶介稳区

采用双光路激光法,在293.2~318.2 K温度范围内,研究了5′-尿苷酸二钠在不同比例乙醇-水混合溶剂中的溶解与超溶解特性,得到了5′-尿苷酸二钠的结晶介稳区。采用λh方程关联了4个体系的溶解度数据,进而分别求得各体系下的混合焓和结晶焓。同时,探讨了搅拌转速、pH值和钠离子浓度对结晶介稳区的影响。实验结果表明,与温度相比较,乙醇质量分数是影响溶解度和超溶解度的主要因素;随乙醇质量分数的增大,5′-尿苷酸二钠的溶解度和超溶解度显著减小;在相同条件下,溶液pH值和钠离子浓度的升高,以及搅拌转速的降低均会增大5′-尿苷酸二钠结晶介稳区的宽度。

2008 Vol. 59 (6): 1348-1353 [摘要] ( 698 ) [HTML 1KB] [ PDF 467KB] ( 357 )
传递现象
1354 尹雪梅, 刘林华, 李炳熙
气体与粒子混合物辐射特性宽带k分布模型

建立了一种新的宽带k分布模型,用多项式拟合了水蒸气和二氧化碳气体10个重要谱带的k分布吸收系数。粒子的吸收和散射在各宽谱带上近似为灰体。用该模型计算了气体混合物以及气体与粒子混合物的辐射热通量,并与逐线计算进行比较。结果表明,宽带k分布模型和逐线计算结果吻合很好。本文提出的宽带k分布模型及拟合关系式大大提高了气体辐射特性的计算精度和计算速度,且对混合物的处理简单易行。

2008 Vol. 59 (6): 1354-1359 [摘要] ( 523 ) [HTML 1KB] [ PDF 448KB] ( 219 )
1360 张奕, 张小松
石蜡在管外凝固过程的理论和实验分析
对使用水作为传热流体的蛇形管式换热器中,进口水温对石蜡在管外凝固过程的影响进行了研究。建立了水温沿流向变化,石蜡温度沿径向变化的传热模型。使用控制容积法及焓法建立了求解水和石蜡耦合温度场的数值方程,这两个温度场的计算结果与实验结果能很好吻合。冷却水进口温度不同,靠近铜管已凝固石蜡中的温度场存在显著差别,离铜管较远石蜡中的温度几乎不受进口水温影响,石蜡的无量纲温度场在离相界面较远处具有相似分布的特点。相界面移动具有先快后慢,然后再变快的特征。研究可为保证蛇形管外石蜡凝固速率选择恰当的进口水温提供计算方法。
2008 Vol. 59 (6): 1360-1365 [摘要] ( 475 ) [HTML 1KB] [ PDF 2445KB] ( 187 )
多相流和计算流体力学
1366 聂向锋, 卢春喜, 蓝兴英
高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟

在φ80 mm×8000 mm的液固循环流化床提升管中,利用实心玻璃珠和常温水,采用实验和数值模拟相结合的方法对高密度液固循环流化床的流动特性进行了考察。实验发现,高密度液固提升管中,颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布,轴向平均固含率分布总体上为下浓上稀的波动形式分布,颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。这种分布特征与较高颗粒浓度、较高表观液速和颗粒循环速率及喷管式液体分布器的影响有关。液固提升管中固体颗粒的停留时间分布曲线均为尖而窄、较对称且没有明显拖尾的单峰分布,这表明颗粒基本是以弥散颗粒形式存在,颗粒停留时间分布较为均匀。通过将数值模拟结果与实验结果进行比较发现,模拟值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型较为合理,进一步通过数值模拟实验对颗粒密度和颗粒粒径对流动特性的影响规律进行了考察。

2008 Vol. 59 (6): 1366-1376 [摘要] ( 760 ) [HTML 1KB] [ PDF 674KB] ( 272 )
1377 周云龙, 窦华荣, 梁超, 孙斌
正方形小通道内气液两相流垂直向上流动特性

辅助高速摄影仪对正方形小通道内氮气-水两相流向上流动进行可视化观察,对流动特性进行了实验研究,获得了典型的流型图像。采用数字图像处理技术对流型图像进行了处理,检测得到气相的周长、面积,并通过提出的假想圆柱体模型计算和统计得到了截面含气率。将压降实验数据分析结果与典型的分相流、均相流压降模型预测值比较,结果表明,Chisholm关系式能较好地预测两相流的压降变化,Lee & Lee关系式和Dukler关系式可较好地预测低表观速度时的两相流压降。

2008 Vol. 59 (6): 1377-1382 [摘要] ( 573 ) [HTML 1KB] [ PDF 1537KB] ( 243 )
1383 任聪静, 王靖岱, 张晓欢, 阳永荣
利用声发射技术测量搅拌釜的淤浆悬浮高度

根据颗粒运动碰撞搅拌釜壁面产生声波的机理,结合声信号的频谱分析、小波分解和R/S分析,获得了代表颗粒运动的特征信号频段(d1、d2频段)。同时,基于声波特征信号频段能量沿搅拌釜轴向的规律性变化,提出了声波法测量搅拌釜淤浆悬浮高度的判据,即当声波特征信号频段能量或声波特征信号频段能量比出现阶跃性变化时的高度为淤浆悬浮高度。以水-玻璃珠体系为例,研究发现,无论是盘式涡轮还是桨式叶轮的搅拌桨,基于声信号测定淤浆悬浮高度的判据都能较好地得到验证,与目测法相比,其平均相对误差小于10 %,具有较高的精度。由此,获得了一种简单快捷、灵敏准确、非侵入式的搅拌釜淤浆悬浮高度测量技术,能够实现淤浆悬浮高度的实时监控。

2008 Vol. 59 (6): 1383-1389 [摘要] ( 660 ) [HTML 1KB] [ PDF 1617KB] ( 142 )
1390 贺潇, 车得福
垂直及倾斜上升管内气液两相弹状流壁面切应力的模拟
用VOF模型对垂直及倾斜上升管内弹状流壁面切应力进行数值模拟。计算结果表明,垂直上升流动时,液膜厚度始终小于对应位置倾斜上升弹状流的液膜厚度,壁面切应力从气弹头部至尾部逐渐增大至恒定不变,在尾流区呈杂乱无章状态。倾斜上升流动时,气泡头部顶点偏向管中心线上方,倾角越小,相同轴向位置处测得的液膜厚度越大。当FrTB较小时,倾斜管内弹状流上管壁面的切应力曲线在液膜区有明显波动,而下管壁面在对应区域的切应力分布则比较光滑。随着FrTB的增大,上下壁面切应力分布曲线越来越靠近。
2008 Vol. 59 (6): 1390-1395 [摘要] ( 808 ) [HTML 1KB] [ PDF 2281KB] ( 268 )
催化、动力学与反应器
1396 张帅, 刘强, 郭灿城
锰卟啉-醋酸钴复合催化体系对甲苯氧气氧化的催化作用

研究了在无溶剂体系中,对氯四苯基锰卟啉[T(p-Cl)PPMnCl]和醋酸钴[Co(OAc)2]复合催化下,空气氧化甲苯制苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸的新工艺。实验发现,T(p-Cl)PPMnCl/Co(OAc)2为复合催化剂时比单独使用T(p-Cl)PPMnCl 或Co(OAc)2时有更高的甲苯转化率和苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸的收率,表现出明显的复合催化作用。研究表明,反应温度、反应时间和催化剂比例对T(p-Cl)PPMnCl/Co(OAc)2的复合催化效果有影响。

2008 Vol. 59 (6): 1396-1400 [摘要] ( 574 ) [HTML 1KB] [ PDF 508KB] ( 194 )
1401 陈岚, 权宇珩
2,4-D臭氧化降解中间产物动力学

采用臭氧化高级氧化技术对2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)污染物进行降解,2,4-D降解过程中会产生含氯芳香中间产物、无氯芳香中间产物和有机酸类中间产物,其中部分中间产物具有较高毒性,因此研究2,4-D臭氧化过程中间产物的动力学变化趋势是非常重要的。提出了3种降解路径:一是简单的链式路径,二是平行式路径,三是复杂的交叉式路径。对反应过程中主要中间产物类的浓度变化趋势分别采用三种路径进行推导,得到3种不同的中间产物降解动力学模型,由模型计算数据和实验数据的拟合分析结果可知交叉式路径模型数据和实验数据的吻合度最好,交叉式路径所描述的主要中间产物模型数据和实验数据的相关系数都大于0.94。

2008 Vol. 59 (6): 1401-1406 [摘要] ( 493 ) [HTML 1KB] [ PDF 748KB] ( 148 )
1407 周仁贤, 李艳, 徐晓玲
MCM-41分子筛固载羧基钯(Ⅱ)配合物催化剂的制备、表征和催化性能(Ⅰ)
催化剂的制备与表征

合成了一系列新的MCM-41分子筛固载羧基钯(Ⅱ)配合物催化剂,并利用XRD、XPS、FT-IR和FT-Raman等技术对催化剂进行了表征。研究表明,MCM-41分子筛表面的Si—OH基可与三乙氧基硅烷类化合物发生作用,合成了表面羧基功能化的介孔MCM-41材料。 MCM-41分子筛在有机功能化过程中虽然其比表面积、孔容和平均孔径有所减少,但其孔结构未被破坏。MCM-41分子筛载体上的—COOH配体通过与Pd(OAc)2中OAc基的交换反应而与Pd2+发生配位。

2008 Vol. 59 (6): 1407-1412 [摘要] ( 643 ) [HTML 1KB] [ PDF 536KB] ( 291 )
1413 周仁贤, 李艳, 徐晓玲
MCM-41分子筛固载羧基钯(Ⅱ)配合物催化剂的制备、表征和催化性能(Ⅱ)催化Heck偶联反应性能

合成了一系列新的MCM-41分子筛固载羧基钯(Ⅱ)配合物, 并研究了其催化碘代芳烃与共轭烯烃的Heck偶联反应的性能以及反应温度、溶剂和碱试剂对催化性能的影响。结果表明,MCM-41分子筛固载双羧基钯(Ⅱ)配合物对催化Heck偶联反应具有高的活性、立体选择性和稳定性,在Et3N-DMF或Bu3N-DMF溶剂体系中,在70℃下7 h内可高产率地合成一系列取代的反式偶联产物,其催化性能明显优于无定形SiO2固载的羧基钯(Ⅱ)配合物,而且表面双羧基改性的催化性能也优于单羧基改性的催化剂。

2008 Vol. 59 (6): 1413-1417 [摘要] ( 657 ) [HTML 1KB] [ PDF 596KB] ( 145 )
1418 胡瑞生, 包莫日根高娃, 徐娜, 马岚
新型催化材料Sr2FeMoO6的葡萄糖溶胶-凝胶法合成及甲烷催化燃烧性能

采用葡萄糖溶胶-凝胶法合成了Sr2FeMoO6催化剂,研究了空气、氩气和H2/N2 3种焙烧气氛对产物的结构和性能的影响。运用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面(BET)及磁性测量与甲烷催化燃烧活性评价等技术对所制备的样品进行了表征。XRD实验结果表明,H2/N2气氛下焙烧得到的样品是单相的双层钙钛矿结构氧化物Sr2FeMoO6,在氩气下焙烧的样品形成了主相为双层钙钛矿结构氧化物Sr2FeMoO6,同时伴有少量的SrMoO4相,但在空气下焙烧的样品中除了Sr2FeMoO6的衍射峰,还出现了强度很高的SrMoO4相的衍射峰。从TPR、FT-IR和磁性表征结果发现,不同的焙烧气氛所形成的样品程序升温还原图谱和红外光谱均有所差别,H2/N2气氛下合成的样品有较好的磁性,而氩气和空气下合成的样品的磁性几乎为零。对于H2/N2气氛下合成的单相Sr2FeMoO6样品的甲烷催化燃烧活性测试表明,甲烷燃烧起燃温度T10为475℃,完全转换温度T100为744℃,可见单相双层钙钛矿型结构化合物Sr2FeMoO6对甲烷催化燃烧也有很好的活性。

2008 Vol. 59 (6): 1418-1424 [摘要] ( 651 ) [HTML 1KB] [ PDF 1181KB] ( 139 )
分离工程
1425 余谟鑫, 王书文, 黄思思, 肖静, 李忠
活性炭催化过氧化氢氧化脱附其表面吸附的二苯并噻吩

主要研究了活性炭催化过氧化氢氧化脱附其表面吸附的二苯并噻吩。比较了使用H2O2水溶液,H2O2+HCOOH水溶液和H2O2+CH3COOH水溶液对活性炭进行催化氧化再生的性能,并考察了催化条件对活性炭再生性能的影响。结果表明:3种不同的催化氧化再生方法都能使活性炭获得不同程度的再生,其中,使用H2O2+HCOOH水溶液进行催化氧化再生的活性炭再生效果最好,达90%以上。使用H2O2+HCOOH水溶液对活性炭进行再生时,H2O2浓度、HCOOH浓度、反应温度和时间对活性炭再生性能均有影响,选择合适的催化条件,可使再生性能达到最佳。

2008 Vol. 59 (6): 1425-1429 [摘要] ( 698 ) [HTML 1KB] [ PDF 704KB] ( 148 )
1430 姚金苗, 王湛, 孙光民, 储金树, 陈德明, 张虎, 李兆辉
死端微滤酵母悬浮液比阻的预测

本文首先设计了三因素四水平的正交实验表作为建模样本,其次利用人工神经网络方法和多元线性回归方法分别建立了基于操作条件(压力△P=0.04-0.12 MPa,浓度C = 0.3-2.0 g.L-1,温度T = 20-40℃)的比阻预测模型,以期用于死端微滤过程操作条件的优化,最后以检验样本的相对误差作为衡量指标,分别采用BP人工神经网络方法和多元线性回归方法对死端微滤过滤酵母悬浮液时的比阻进行了预测。研究结果表明:(1) 在本实验范围内,BP人工神经网络模型的最佳拓朴结构为3-7-1,隐层神经元个数为7,学习速率为0.05,学习函数为traingdx, 传递函数为Logsig;用多元线性回归方法得到的比阻与操作条件之间的数学关系式为1.639883+44.2 +0.86217 -0.0607 ; (2)利用BP人工神经网络和多元线性回归方法预测死端微滤比阻的平均相对误差分别为3.55%和5.16%.由此可见,这两种方法都可用于死端微滤比阻预测,并且前者优于后者。

2008 Vol. 59 (6): 1430-1435 [摘要] ( 539 ) [HTML 1KB] [ PDF 1035KB] ( 159 )
过程系统工程
1436 葛传虎, 王桂增, 叶昊
瞬变流能量损耗对管道泄漏检测的影响

管道泄漏检测是管道安全管理的重要方面,基于实时仿真的泄漏检测方法是管道泄漏检测的技术路线之一。传统的瞬变流模型采用拟定常假设,对管道内的能量衰减描述不够准确,易导致模型的预测值和测量值出现较大偏差。本文在总结管道模型进展基础上,研究瞬变流能量损耗对仿真的影响和基于瞬变流模型的泄漏检测方法。结果表明,采用瞬变切应力模型能够更准确地描述管道内的能量衰减,更好地实现基于模型的泄漏检测。

2008 Vol. 59 (6): 1436-1440 [摘要] ( 546 ) [HTML 1KB] [ PDF 420KB] ( 203 )
1441 刘强, 阎光绪, 郭绍辉
多杂质用水网络最优化设计——水质分析及数学规划法

在多杂质用水系统中,各操作出水水质会以不同杂质为主要因素,难以直接比较水质优劣,本文提出了水质分析与数学规划法相结合的用水网络最优化设计方法,对进出口水的极限数据进行分析得出水质状况并对它们按优劣进行排序,优先将排在前面的、节水效果好的操作作为供水源,在水量足够的情况下,对后面的操作不予考虑,以此来简化用水网络超结构模型,然后利用GAMS软件对经过简化后的超结构进行非线性规划并求解,通过两个例子的分析,证明了本方法的有效性。

2008 Vol. 59 (6): 1441-1447 [摘要] ( 560 ) [HTML 1KB] [ PDF 437KB] ( 171 )
1448 谢磊, 梁武星, 张泉灵, 张建明, 王树青
基于快速滑窗QR分解的自适应子空间辨识

子空间辨识直接由输入输出数据辨识得到过程状态空间模型,在多变量系统的辨识中取得广泛应用。实现在线子空间辨识算法的关键在于快速、高效的QR分解及SVD分解更新算法。通过将Updating和Downdating操作有效结合,提出了一种快速的滑窗QR分解算法,减少了不必要的重复步骤,进一步提高了计算效率。复杂度分析结果表明,随数矩阵行数增加,快速滑窗QR分解算法比Updating、Downdating两步法可以减少8.3%的计算量。将快速滑窗QR分解算法用于PO-MOESP子空间辨识算法的自适应更新,并通过数值仿真实例验证了算法的有效性。

2008 Vol. 59 (6): 1448-1453 [摘要] ( 585 ) [HTML 1KB] [ PDF 435KB] ( 191 )
1454 罗雄麟, 刘建新, 许锋, 左信
乙炔加氢反应器二维非均相机理动态建模及分析

乙炔加氢反应器具有非线性、慢时变的特点,当前用于预测控制的模型过于简化,使得对反应器长期运行的控制效果难以达到最佳,因此有必要建立精确的模型作为乙炔加氢反应器的实验室虚拟装置,研究更加有效的控制方法。通过机理分析的方法建立了乙炔加氢反应器严格的二维非均相动态数学模型,并且考虑了催化剂失活的问题。基于动态流程模拟软件gPROMS分析了重要模型参数对反应器稳态模拟的影响,为不同的装置选择参数提供了依据,并且针对本文模拟的实际对象提供了一组数据。模拟分析了催化剂失活对于系统长期运行的影响。对所建立的动态数学模型进行了动态模拟,结果基本反映了实际生产情况。将动态机理模型线性化,得到动态机理模型在不同操作点上的线性状态空间模型特征值,以此进行稳定性分析。动态模拟和稳定性分析的结果表明,在反应温度控制开环的条件下,所研究的反应器在大范围的操作点是稳定的。

2008 Vol. 59 (6): 1454-1461 [摘要] ( 517 ) [HTML 1KB] [ PDF 490KB] ( 205 )
1462 高学金, 王普, 张亚庭, 张会清, 齐咏生, 关伟
一种提高微生物发酵单位的新优化控制策略

为了提高微生物发酵单位,提出了支持向量机(SVM)与基于实数编码遗传算法(RGA)相互耦联的优化控制策略。为解决发酵参数之间的耦合问题,进一步引入了模式的概念。SVM建立微生物发酵过程的预估模型,RGA以此模型为适应度函数计算最优控制模式。此策略应用于青霉素发酵过程的优化控制,效价比没有实施优化控制策略的生产结果提高了22.88%。

2008 Vol. 59 (6): 1462-1469 [摘要] ( 595 ) [HTML 1KB] [ PDF 694KB] ( 167 )
1470 杨辉, 杨马英, 邬芬
反应器-换热器网络的PI-多模型动态矩阵控制

针对反应器-换热器网络动态特性在时间上的多尺度特性,应用奇异摄动法得到它在两个不同时间尺度上的子模型:快时间尺度上的能量平衡模型、慢时间尺度上的物料平衡模型。同时,考虑到反应器-换热器网络非线性特性、存在噪声干扰、参数扰动等模型不确定性,快、慢时间尺度子模型分别采用PI控制、多模型动态矩阵控制。最后,通过与快、慢时间尺度子模型分别采用PI控制、动态输出反馈控制的控制策略的仿真效果比较,表明本文中的控制策略在克服噪声、参数扰动方面具有一定优势。

2008 Vol. 59 (6): 1470-1478 [摘要] ( 611 ) [HTML 1KB] [ PDF 3459KB] ( 208 )
生物化学工程与技术
1479 黄星, 刘铭, 龚博, 曾行, 张颂怡, 曹竹安
定点突变的谷氨酰胺合成酶的表达条件和在酶法合成谷氨酰胺中的应用

针对酶法生产谷氨酰胺中高浓度铵盐条件下的谷氨酰胺合成酶(GS)腺苷酰化问题,从谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum ATCC 14067调取编码GS的基因glnA,将GS的腺苷酰化位点Tyr405定点突变为Phe405,并在大肠杆菌中表达突变后的GS,优化产酶条件。用突变的GS在摇瓶中进行酶催化过程,通过补加酶催化底物谷氨酸钠和氯化铵,可以提高定点突变的GS生产谷氨酰胺的能力,谷氨酰胺产量达到16.8 g·L-1;在5 L反应器规模的酶催化生产谷氨酰胺过程中,通过调控底物补加方案和反应条件,谷氨酰胺的产量达到34.2 g·L-1,谷氨酰胺对谷氨酸的摩尔转化率为96.3%。

2008 Vol. 59 (6): 1479-1484 [摘要] ( 743 ) [HTML 1KB] [ PDF 1051KB] ( 618 )
1485 白丽燕, 陈春琴, 林东强, 姚善泾
蛋白质水力学半径的测定及用于蛋白质变性过程的实时监控

采用纳米粒度分析仪Zetasizer Nano测定了牛血清白蛋白(BSA)的水力学半径,考察了pH、离子强度、表面活性剂等的影响,并用于BSA热变性和脲变性过程的实时跟踪。随pH增大,BSA水力学半径呈“U”形变化趋势;酸性条件下,分子膨胀,随着盐浓度升高,BSA分子先小幅减小后显著增大;中性pH范围,离子强度对蛋白质分子尺寸影响很小,蛋白质性质相对稳定。离子型表面活性剂在蛋白质表面吸附,从而影响BSA水力学半径。通过水力学半径的测量实时跟踪蛋白质变性过程的分子变化,发现增加热变性中离子强度可加快变性速率,SDS加入增大了BSA变性温度Tm。脲在促使BSA分子扩张的同时,对链伸展有抑制作用;在DTT存在下,BSA的水力学半径随着时间变化逐渐增大。结果表明,简便的水力学半径测量可以用于蛋白质大小的表征,并可实时跟踪蛋白变性过程的分子尺度变化。

2008 Vol. 59 (6): 1485-1489 [摘要] ( 1136 ) [HTML 1KB] [ PDF 957KB] ( 757 )
1490 董晋军, 郑璞, 孙志浩, 倪晔, 刘宇鹏
利用甘蔗糖蜜半连续发酵生产琥珀酸
为获得较高的琥珀酸发酵产量和生产强度,对Actinobacillus succinogenes CGMCC1593两级双流半连续发酵甘蔗糖蜜生产琥珀酸的工艺过程进行了研究。通过对一级罐初始总糖浓度、补加培养基体积分数和批次发酵时间等发酵条件的优化,琥珀酸产量较分批发酵36 h提高12.9%,与补料分批发酵结果接近;生产强度较分批发酵和补料分批发酵分别提高111%和114%。
2008 Vol. 59 (6): 1490-1495 [摘要] ( 827 ) [HTML 1KB] [ PDF 1427KB] ( 442 )
能源和环境工程
1496 盛宇星, 曹宏斌, 李玉平, 张懿
预处理对废弃活性污泥中细胞破碎和有机物质溶出的影响

废弃活性污泥(WAS)的生物处理效率直接取决于WAS中各种有机物的生物可降解性。为此需要对污泥进行预处理以提高污泥的生物消解效率。本文研究了碱处理、热处理、超声处理以及耦合处理对细胞内及胞外总有机物(TCOD)、多糖、细胞DNA等溶出行为的影响,并通过实验结果对3种预处理方法的处理行为进行了探讨。结果发现,热处理中,污泥中细胞破碎和有机物的溶出效果最好,热量在污泥中的传递效率决定热处理的效果。超声处理对污泥分散效果最好,超声效应首先容易发生在污泥中胞外聚合物(EPS)上。碱处理能够较好地削减污泥,并促进污泥溶液中的多糖进一步水解。

2008 Vol. 59 (6): 1496-1501 [摘要] ( 578 ) [HTML 1KB] [ PDF 818KB] ( 351 )
1502 董福海, 樊栓狮, 梁德青
间壁换热分解开采天然气水合物的实验模拟

在自制3.5 L带内置换热器的可视化反应釜中,进行了不同间壁换热温度(84.8、72.2、50.5、30.9℃)的定容分解开采丙烷水合物实验模拟。分解初始时釜内气体压力迅速上升,随着分解的进行,压力增加的幅度逐渐减小,最后压力保持一定值。因此,将水合物分解过程分为释放气体阶段和分解尾声阶段。在释放气体阶段,气体大量产出,釜内压力迅速升高;在分解尾声阶段,釜内压力趋于平缓。计算得到总分解过程平均分解速率介于0.16~0.46 mol·min-1·m-2之间、总分解过程的能量效率介于1.33~3.74之间;释放气体阶段分解速率介于0.27~2.56 mol·min-1·m-2之间、水合物分解的能量效率介于2.25~5.58之间。与相关文献比较,间壁换热分解水合物的能量效率有很大程度提高。在实际应用中,存在一个最佳间壁换热分解温度,既提高水合物分解速率又提高能量效率。

2008 Vol. 59 (6): 1502-1507 [摘要] ( 477 ) [HTML 1KB] [ PDF 977KB] ( 129 )
1508 孙露娟, 杨林军, 张霞, 颜金培, 张宇, 沈湘林
洗涤塔脱除燃烧源超细颗粒的实验研究

在填料洗涤塔中进行了利用蒸汽相变原理促进燃煤和燃油超细颗粒凝结长大并高效脱除的实验研究;采用电称低压冲击器(ELPI)、SEM及XPS对两种燃烧源细颗粒凝结洗涤前后的数浓度、粒径分布、形貌和元素组分进行了分析测试,考察了洗涤塔进口气液温差、进口烟气含湿量及液气比等对脱除效率的影响。结果表明,燃煤和燃油产生的超细颗粒形貌和组分具有较大的差别,燃煤超细颗粒主要为硅铝矿物质,而燃油超细颗粒主要为含炭物质;在相同条件下,燃煤超细颗粒相变脱除效果优于燃油超细颗粒;脱除效率随洗涤塔进口气液温差的增大而提高,在相同进口气液温差下,增大进口烟气含湿量可显著提高超细颗粒的脱除效率;液气比的影响与填料洗涤塔内是否存在蒸汽相变有关;通过合理调节进口烟气含湿量及进口烟气与洗涤液的温差在填料塔内建立微粒凝结长大所需的过饱和水汽环境可有效脱除燃烧源超细颗粒。

2008 Vol. 59 (6): 1508-1514 [摘要] ( 614 ) [HTML 1KB] [ PDF 1815KB] ( 187 )
1515 任占冬, 朱玉婵, 张智勇, 张奇
氧化电位水的稳定性和杀菌机理

考察了保存方式、搅拌和温度对氧化电位水(EOW)稳定性的影响。结果表明,三者对EOW的pH值和氧化还原电位(ORP)影响均不大,但对有效氯值(ACC)影响很大。在敞口见光的保存方式下,有效氯值呈现出有规律的衰减;闭口见光保存时有效氯减少变慢,闭口避光时有效氯保存最为稳定。搅拌(100 r·min-1)会使有效氯减少速率常数k值增加5倍。温度升高对有效氯减少影响很大,当温度为50℃时,5 min内有效氯值下降46.09%,其反应活化能为76.76 kJ·mol-1。另外,通过测试不同有效氯值的EOW杀菌能力,发现有效氯值对EOW杀菌能力影响很大,当有效氯值大于38 mg·L-1时,杀菌效率可达99%;当有效氯值为20.57 mg·L-1时,杀菌效率为92.73%;而当有效氯值为6.82 mg·L-1时,杀菌效率仅为83.30%。所以保持EOW的稳定性有利于EOW的杀菌作用。

2008 Vol. 59 (6): 1515-1521 [摘要] ( 509 ) [HTML 1KB] [ PDF 803KB] ( 194 )
1522 周康群, 刘晖, 崔英德, 孙彦富, 邓金川
一株新的厌氧除磷功能菌株的鉴定与活性

采用浓缩池污泥为种泥,在厌氧混合连续流反应装置内进行厌氧除磷产生气态磷化氢功能菌的富集。利用微生物分离、鉴定相结合手段,从细菌形态、生理生化指标、16S rDNA三方面确定了功能菌株的分类地位,利用静态厌氧反应瓶对其进行了活性研究。结果表明,该菌确定为一株新的异养型厌氧除磷菌,其与2006年报道的Pseudochrobactrum saccharolyticum菌的同源性高达98.7%。该菌适宜的碳源和氮源是葡萄糖+乙酸钠和蛋白胨+氯化铵复合成分,纤维素、硝酸盐不适合作该菌的碳源、氮源,有机磷的添加对菌活性有一定帮助,但效果并不明显。反应最佳初始pH值为6~7,最适宜的温度为30~35℃,当温度为4℃时微生物生长受到抑制,温度高于35℃时活性下降。培养中外加还原剂硫化物对厌氧生物除磷没有显著的作用。

2008 Vol. 59 (6): 1522-1530 [摘要] ( 529 ) [HTML 1KB] [ PDF 1841KB] ( 284 )
1531 张宏伟, 雷鸣, 李莹, 张雪花, 王捷
膜生物反应器中污泥EPS的提取方法
采用七种方法(热、酸、碱处理等)提取MBR(Membrane Bioreactor)中污泥EPS(extracellular polymeric substances),研究了这些方法对于污泥EPS的最佳提取条件。在综合考虑各种方法的精确性、操作简易度、提取效果、对污泥细胞的破坏程度后,确定EDTA二钠提取(浓度2%,3h)和热提取(80℃,45min)是最简便有效的两种提取方法。NaOH提取(1mol.L-1,2h)对污泥细胞具有很大的破坏作用,投加甲醛(浓度2%,2h)之后提取核酸含量减少了21.5%,降低了NaOH溶液提取对于细胞的破坏作用。
2008 Vol. 59 (6): 1531-1534 [摘要] ( 900 ) [HTML 1KB] [ PDF 945KB] ( 1018 )
1535 张东, 任广军, 徐亮子
有机皂土的双硫腙修饰及其对水中铅离子的吸附行为
采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对皂土进行改性,用双硫腙对其表面进行修饰,制备了廉价的新型固态吸附剂。用傅立叶变换红外光谱进行了表征。以火焰原子吸收为检测手段,研究了该吸附剂对水中铅离子的吸附行为,计算了吸附过程的焓变(△H),吉布斯自由能变(△G)和熵变(△S)等热力学常数和吸附活化能。结果表明,用CTMAB改性后,双硫腙可牢固的负载于皂土上,制备的固态吸附剂对水中铅离子具有较强的吸附能力。吸附量受介质的pH值,温度和吸附时间的影响。其吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和HO准二级动力学方程式。该吸附反应为自发的吸热过程。
2008 Vol. 59 (6): 1535-1540 [摘要] ( 624 ) [HTML 1KB] [ PDF 525KB] ( 220 )
1541 何志桥, 屠锦军, 宋爽, 裘建平, 陈建孟
925银电极上同步电化学还原NO2-与CO2合成尿素
2008 Vol. 59 (6): 1541-1544 [摘要] ( 802 ) [HTML 1KB] [ PDF 674KB] ( 215 )
1545 王武昌, 樊栓狮, 梁德青, 杨向阳
水合物浆在管道中的流动安全
摘要:搭建了环境温度控制室,将直径为42mm,长为30m的不锈钢环道安置在其中。借助于实验环道分别进行了固相体积浓度为0~70%、平均流速为0.5~3.6m.s-1的四氢呋喃水合物浆和HCFC-141b水合物浆的流动实验。发现管道中两种水合物浆的压降梯度随流速的增加而增加;而与水合物体积浓度的关系都存在一个临界值,分别为50.6%和37.5%,当体积浓度小于临界值时,水合物浆压降梯度随体积浓度的增加而很缓慢的增大;当体积浓度大于临界值时,压降梯度随体积浓度的增加而急剧增大。通过与其他研究的比较,以临界水合物体积浓度为判断标准定义了一个流动安全区,当管道中的水合物体积浓度小于临界值,可以认为是安全的,相反则认为管道存在水合物堵塞的威胁。
2008 Vol. 59 (6): 1545-1550 [摘要] ( 792 ) [HTML 1KB] [ PDF 1047KB] ( 191 )
材料化学工程与纳米技术
1551 张卫英, 李秋, 褚文评, 李晓, 董声雄
乳液聚合法合成水杨酸分子印迹聚合物微球

以水杨酸为模板分子,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,采用乳液聚合法制备了水杨酸分子印迹聚合物微球(SMIP),采用紫外差示光谱分析了模板分子与功能单体的相互作用,以荧光分光光度计为检测手段,讨论了不同功能单体、模板分子与功能单体的摩尔比、交联剂用量、洗脱液类型等对SMIP吸附性能的影响,并进一步考察了SMIP的形貌和粒径分布。研究结果表明,以丙烯酰胺为功能单体合成的SMIP表现出较好的吸附性能,印迹因子可达1.61,而且微球呈单分散性,平均粒径约60 nm。

2008 Vol. 59 (6): 1551-1555 [摘要] ( 478 ) [HTML 1KB] [ PDF 1285KB] ( 220 )
1556 刘卅, 郭建维
相转移催化法合成新型金刚烷基聚芳酯

金刚烷基聚合物是一类高性能聚合物,本文对新型金刚烷基聚芳酯的合成和性能进行了探索研究。以金刚烷为原料合成了4-(1-金刚烷基)-1,3-二苯酚(ADRL)和1,3-二(4-苯酚)-金刚烷(BHAD)单体。以苄基三乙基氯化铵为相转移剂,通过水/有机两相界面缩聚法使ADRL与对苯二甲酰氯、BHAD与对苯二甲酰氯分别缩聚合成了新型金刚烷基聚芳酯(P1、P2)。所得聚合物为无定形聚合物,可溶于DMSO 、NMP、DMF、DEC等多种溶剂。采用DSC和TG等方法分析了聚合物的热性能,P1和P2的玻璃化转变温度Tg分别为214℃和189℃,10%热分解温度高于400℃。对反应条件研究表明,BHAD比ADRL易溶于氢氧化钠溶液中,相同条件下更易获得高分子量聚合物,在30℃、NMP溶剂中P1和P2系列聚芳酯最高特性黏度分别为43 ml·g-1和76 ml·g-1。

2008 Vol. 59 (6): 1556-1564 [摘要] ( 489 ) [HTML 1KB] [ PDF 2196KB] ( 180 )
1565 张亚涛, 张林, 陈欢林
聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石纳米复合高吸水性树脂的制备及表征

首先用尿素法合成了水滑石(HT),然后用甲基丙烯磺酸钠(SMAS)对水滑石进行插层,得到了插层的水滑石(SMAS-HT),最后通过反相悬浮聚合制备了一种新型的聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石纳米复合高吸水性树脂,其中N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等手段表征其结构和形貌。考察了SMAS-HT的含量对其吸水(盐)性能的影响。结果表明,插入SMAS的水滑石片层在聚合后发生了剥离,添加少量的SMAS-HT可以明显提高树脂的吸水(盐)性能,当SMAS-HT含量为3.0%(质量)时,树脂的吸(盐)水性能达到最大。

2008 Vol. 59 (6): 1565-1570 [摘要] ( 854 ) [HTML 1KB] [ PDF 1378KB] ( 411 )
1571 梁玉蓉, 谭英杰
PP/黏土纳米复合材料的结构与性能

采用熔体插层法制备聚丙烯(PP)/有机黏土(OMMT)纳米复合材料。XRD和TEM的测试结果表明,采用熔体插层法制备的PP/OMMT复合材料是剥离型纳米复合材料。力学性能实验结果表明,相容剂的加入提高了PP与OMMT之间的相互作用,使其各项力学性能都得到了提高;PP/OMMT纳米复合材料的各项力学性能在有机黏土含量较小的情况下,就可以有较大幅度的提高;与纯PP相比,相容剂含量为10 phr、有机黏土用量为1 phr的聚丙烯基纳米复合材料具有最好的各项力学性能。

2008 Vol. 59 (6): 1571-1577 [摘要] ( 619 ) [HTML 1KB] [ PDF 1127KB] ( 151 )
1578 黄秀玲, 王志伟, 胡长鹰, 朱勇
纸塑复合包装材料纸中化学物迁移预测模型

基于一维Fick扩散理论,考虑了纸和塑料涂层界面处的分配系数及纸和塑料涂层中不同的扩散系数,建立了迁移预测模型,得到了其解析解。分析了各参数如分配系数、扩散系数、纸中化学污染物初始浓度和量纲1时间对迁移行为的影响。结果表明,随纸塑界面处分配系数kCP的增大,从纸中迁移入功能阻隔层塑料中的化学污染物量和通过功能阻隔层塑料迁移进入食品中的化学污染物量明显增多;塑料中扩散系数DC的变化显著影响了塑料和食品中化学污染物的量,而纸中扩散系数DP的改变对迁移的影响不显著。

2008 Vol. 59 (6): 1578-1583 [摘要] ( 573 ) [HTML 1KB] [ PDF 1342KB] ( 199 )
1584 张浴晖, 齐宏进
射频磁控溅射法制备FC/ZnO杂化材料及其基本性质

采用射频磁控溅射法,首先以聚四氟乙烯(PTFE)为靶,氩气为载气,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上沉积氟碳(FC)膜;然后以金属锌为靶,氩气为载气,氧气为反应气体,在FC膜上再沉积一层ZnO膜而形成FC/ZnO有机-无机纳米杂化材料。用AFM、XPS、UV以及静态接触角测定仪对杂化材料的基本性质进行了研究。结果表明,该法制得的杂化材料是由纳米粒子组成的岛状结构,岛的表面起伏不平。其生长模式是一种依附于有机核的沉积-扩张生长。杂化材料具有较好的紫外吸收特性,这是由于其分子结构中含有π-π共轭双键、表面的不平整性以及纳米氧化锌粒子对紫外光的吸收共同作用的结果。静态水接触角均大于90°,呈现出良好的疏水性。

2008 Vol. 59 (6): 1584-1589 [摘要] ( 851 ) [HTML 1KB] [ PDF 1017KB] ( 195 )
1590 刘纲勇, 邱学青, 杨东杰
不同分子量麦草碱木素性能及其对LPF胶性能的影响

应用超滤分级方法,将麦草碱木素分成3种不同分子量范围的级分。分析表明:随着分子量的降低,麦草碱木素的甲氧基含量降低,酚羟基含量升高,其反应活性随之升高;同时,羧基含量降低,其溶液表面活性升高。进一步实验结果表明,随着麦草碱木素分子量的降低,LPF胶的胶黏强度升高,游离甲醛含量和黏度降低,综合性能提高。

2008 Vol. 59 (6): 1590-1594 [摘要] ( 662 ) [HTML 1KB] [ PDF 683KB] ( 463 )
1595 张伟, 辛毅, 张纾, 王红美, 于鹤龙
自修复微胶囊制备及微纳力学性能
采用一步原位聚合法制备了自修复微胶囊。应用光学显微镜、扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对微胶囊壁厚、微结构进行了分析和表征。借助纳米探针对微胶囊及其壳材进行压痕实验测试其力学性能。结果表明,自修复微胶囊包裹完整,表面粗糙,微胶囊平均粒径为100μm,平均壁厚为10μm,微胶囊修复剂芯材含量约为75%;纳米压痕分析显示微胶囊的弹性模量比环氧树脂的略小,说明了当环氧树脂基体内裂纹扩展时,裂纹更易于向微胶囊扩展,证明了环氧树脂微裂纹打开微胶囊释放修复剂的可行性。
2008 Vol. 59 (6): 1595-1599 [摘要] ( 493 ) [HTML 1KB] [ PDF 744KB] ( 347 )
现代化工技术
1600 曹玉霞, 陈群, 周继东, 张益峰
催化加氢法提高乙二醇质量
对对催化加氢法提高乙二醇质量进行了研究,考察了反应温度、压力和乙二醇空速对乙二醇紫外透过率和杂质去除率的影响。结果表明,在反应温度353 K、乙二醇液时空速 30 h-1、压力0.25 MPa、氢气质量空速0.02 g·ml-1·h-1条件下,催化剂连续运行90 d,乙二醇含水料在220、275、350 nm的UV值由原来的49.6%、88.2%、97.7%平均提高到73.8%、93.2%、99.7%,精馏后乙二醇成品的紫外透过率平均提高到84.2%、95.1%、99.9%,杂质去除率提高到75.5%、60%、95.8%,成品的醛含量由原来的11.5 μg·g-1下降到3.7 μg·g-1。
2008 Vol. 59 (6): 1600-1605 [摘要] ( 641 ) [HTML 1KB] [ PDF 1245KB] ( 395 )