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2014年 第65卷 第7期 刊出日期:2014-07-05
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    本期封面、广告页、中英文目次表
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  0-0. 
    摘要 ( 483 )   PDF (1656KB) ( 537 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述与专论
    化学工程中的介尺度科学与虚拟过程工程:分析与展望
    杨宁, 李静海
    化工学报. 2014, 65(7):  2403-2409.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.001
    摘要 ( 1619 )   PDF (8248KB) ( 888 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    传统的过程工程研发具有周期长、风险大、费用高等特点,制约了过程工业的快速发展。解决这一问题应从介尺度科学和虚拟过程工程两方面入手。首先,这一问题的科学根源在于化学和过程工程中的多尺度和多层次结构;而介尺度作为其中的难点和瓶颈,目前的认识还比较有限。认识和理解介尺度复杂性对研究材料的构效关系、反应器混合与传递、系统集成等具有重要意义。只有实现了流动、传递和反应在介尺度的耦合,才能够准确理解、预测和调控多相反应器中的多尺度结构。另一方面,基于介尺度科学的虚拟过程工程将成为一种全新的过程研发模式,不仅可以大幅度缩短过程放大周期,也使产品精细化成为可能。虚拟过程工程是连接介尺度科学与新技术新工艺开发的桥梁,它是一种实体化、功能化的开发和分析工具及知识库,将实验室成果快速应用于过程开发,将大幅提升我国过程工业对核心技术的研发能力。传统的理论和超级计算尚不足以支撑虚拟过程工程,而介尺度科学则为虚拟过程工程带来前所未有的发展机遇。虚拟过程工程涉及多学科交叉,不仅是模拟计算人员的任务,也是实验室和过程研发人员共同的责任;它甚至在未来可以与云计算相结合,使过程工程进入大数据时代。
    铁基移动床化学链技术进展
    许迪恺, Tong Andrew, 曾亮, 罗四维, 范良士
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  2410-2416.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.002
    摘要 ( 1053 )   PDF (1190KB) ( 532 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    在日益增长的能源需求与日益严峻的全球气候变化带来的双重压力下,清洁、高效且经济的能源利用方法显得尤为重要。将化学链概念用于传统化石能源的转化是一种前景广阔的新技术。化学链燃烧利用载氧体间接转化含碳燃料,同时实现二氧化碳的捕集。俄亥俄州立大学研发了采用铁基载氧体和移动床反应器的化学链技术,可实现天然气、煤、生物质等多种燃料向电力、氢、液体燃料等产品的零排放转化。目前,合成气化学链(syngas chemical looping,SCL)和煤直接化学链(coal direct chemical looping,CDCL)技术两套25 kWth级小试装置已成功运行总计超过850 h,一套250 kWth级的高压SCL装置即将投入示范运行。
    氧热法电石生产技术研发进展
    王仁醒, 纪雷鸣, 刘清雅, 郑丹星, 刘辉, 刘振宇
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  2417-2425.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.003
    摘要 ( 992 )   PDF (740KB) ( 991 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电石是一种重要的由煤生产纯化学品的中间产物,一百多年来由电弧法生产,耗电量很大,从燃煤发电算起,能耗很高。为了降低能耗,国内外很早就开始研发以含碳原料与氧气反应供热的氧热法技术。简要介绍了过去中试研发的几个氧热法技术及其存在问题,较为详细地介绍了近年来我国在电石生产反应器开发、基本化学反应和反应工程规律认识等方面的进展,重点展示了对电石生成反应机理的认识以及原料性质、形貌、传质、灰分等对反应的影响,整体工艺能效衡算等方面的特征。
    催化裂化再生过程脱硝技术
    李军, 罗国华, 魏飞
    化工学报. 2014, 65(7):  2426-2436.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.004
    摘要 ( 970 )   PDF (556KB) ( 1053 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    系统论述了当前主要的脱硝技术、流化催化裂化(FCC)再生工艺及FCC再生过程NOx产生和转化规律。O2是影响催化剂脱硝活性的主要因素,从反应器尺度精确控制烧焦再生反应,严格控制过剩氧含量,是提高脱硝效率的一条可行途径。提出了通过再生器内部结构和工艺设计创造出具有氧化区和还原区多层多区的新型再生工艺脱硝思路。从降低NOx角度考虑,再生温度应不高于700℃,再生烟气中CO浓度不低于4%,O2浓度至少低于1%。这种新的再生器脱硝是一种经济、高效的脱硝技术,已在中石油大港石化FCC工业装置得到了初步验证,为FCC再生装置和其他化工过程脱硝提供了新思路。
    难选铁矿流态化磁化焙烧研究进展与发展前景
    朱庆山, 李洪钟
    化工学报. 2014, 65(7):  2437-2442.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.005
    摘要 ( 1151 )   PDF (730KB) ( 603 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    我国有大量常规选矿方法难以利用的铁矿石资源,实现其利用可增加我国铁矿石资源可利用量,缓解铁矿石供应紧张的局面,提高铁矿石供应安全的保障程度。磁化焙烧-磁选是难选铁矿石利用的重要方法,流态化磁化焙烧是近年来研究的热点。本文综述了磁化焙烧原理、竖炉及回转窑磁化焙烧的技术现状及存在问题,介绍了流化床磁化焙烧发展历史和研发现状,着重总结了低温流态化磁化焙烧在焙烧动力学、过程强化、反应器模拟、关键技术研发及产业化示范方面的研究进展,分析了其在褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿及含铁尾渣利用方面的发展前景。
    煤矸石综合利用的产业化及其展望
    郭彦霞, 张圆圆, 程芳琴
    化工学报. 2014, 65(7):  2443-2453.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.006
    摘要 ( 1298 )   PDF (557KB) ( 1008 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    综合分析了我国在煤矸石综合利用方面的工业化进展。我国循环流化床煤矸石发电技术已引领国际先进发展水平,已开始发展超临界和超超临界煤矸石发电技术;全煤矸石烧结砖装备技术也达到国际先进水平,单套设备生产能力达到年消纳百万吨煤矸石;大规模利用煤矸石进行充填采空区和塌陷区、筑基修路、土地复垦等成为煤矸石无害化处理的主要方式。煤矸石的综合处理能力超过4亿吨/年。然而相对于煤矸石巨大的产生量,现有利用途径仍难以满足其处理需求。高附加值利用是煤矸石综合利用的重要补充,将成为煤矸石综合利用的发展方向。基于目前高附加值利用的发展现状,构建了煤矸石高附加值利用的循环经济路线,对于进一步提高其资源利用水平和利用率有重要意义。
    浆态床反应器流体力学行为研究及工业应用
    郭坤宇, 王铁峰, 邢楚填, 王金福
    化工学报. 2014, 65(7):  2454-2464.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.007
    摘要 ( 2476 )   PDF (2927KB) ( 1750 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    浆态床是一种重要的气-液-固三相反应器,具有结构简单,传热、传质性能好以及催化剂可在线补加和更换等优点,在学术研究和工业应用上备受关注。对浆态床反应器的流型、气含率、气泡行为、传质、传热等研究进行了总结,并对温度、压力、液体性质等参数对于流体力学性质的影响进行了分析。介绍了多级浆态床和构件式浆态床新型反应器,对浆态床在大化工、精细化工及环保等重要过程中的工业应用进行了总结,并对浆态床反应器的应用前景和研究趋势进行了展望。
    环流反应器的流动、混合与传递特性
    黄青山, 张伟鹏, 杨超, 毛在砂
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  2465-2473.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.008
    摘要 ( 1246 )   PDF (6888KB) ( 438 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学(包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等)及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。
    用于甲醇制烯烃的非均相催化反应器评述
    王垚, 狄佐星, 李玉新, 王德峥, 魏飞
    化工学报. 2014, 65(7):  2474-2484.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.009
    摘要 ( 1696 )   PDF (697KB) ( 1278 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    甲醇制低碳烯烃(MTO、MTP)是煤化工的关键环节,近年来相关技术已经在我国成功工业化,包括中国科学院大连化学物理研究所的DMTO技术、中石化的s-MTO技术、UOP的MTO+OCP技术以及Lurgi的MTP技术。从非均相催化反应角度分析甲醇制烯烃的过程特点,剖析了各类典型的非均相催化反应器用于该过程的优劣,对比了国内外各主流技术的关键指标,评述了甲醇制烯烃和催化裂化的异同。分子筛催化的甲醇制烯烃过程遵循烃池机理,呈现自催化和积炭失活特性,控制催化剂的工作状态和限制返混对提高催化活性及烯烃产物选择性尤为重要。具有多级结构的分子筛催化剂及低返混流化床反应器或反应器串联组合是未来的发展方向。
    气固两相流强化传热研究进展
    刘传平, 李传, 李永亮, 丁玉龙, 王立
    化工学报. 2014, 65(7):  2485-2494.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.010
    摘要 ( 1227 )   PDF (662KB) ( 1192 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    在气流中加入颗粒,形成气固两相流。根据气流速度的不同,气固两相流分为鼓泡流态化、快速流态化、气力输送等形式。不同的流动形态,两相流内颗粒浓度及颗粒的运动规律不同,其传热特点也存在差异。通过回顾几种多相流流态的传热特点,总结了多相流与传热面换热的影响因素、气固两相流的传热机理与模型。气固两相流中颗粒浓度、颗粒运动对其传热起决定性作用,而操作参数(气流速度、床层压力、床层温度等)则主要通过改变颗粒浓度和颗粒运动影响传热。此外,通过气固两相流强化传热的应用实例——气固两相流与填充床的热交换,分析了颗粒在对流换热中所起的作用,并进一步提出了今后研究方向和难点所在。
    两种新型流化床——高密度循环流化床和循环湍动流化床的对比分析
    燕兰玲, 祝京旭, 蓝兴英, 高金森
    化工学报. 2014, 65(7):  2495-2503.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.011
    摘要 ( 1311 )   PDF (686KB) ( 612 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    高密度循环流化床(HDCFB)和循环湍动流化床(CTFB)相比于传统循环流化床具有很多优点。从实验装置、原理、流动结构及其与不同流型之间的对比介绍了HDCFB和CTFB,得出以下结论:HDCFB和CTFB固体循环量大,固含率高,传热传质及气固接触效率高,固体返混少,具有较为均一的宏观流动结构。两者都可以满足现代工业高产率、高质量的发展需求。通过理论分析,CTFB相较于HDCFB具有更多优势,工业应用前景更好。
    电容层析成像在气固流化床测量中的应用
    罗琴, 赵银峰, 叶茂, 刘中民
    化工学报. 2014, 65(7):  2504-2512.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.012
    摘要 ( 209 )   PDF (7085KB) ( 424 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    气固流化床广泛应用于化工、炼油、冶金、电力等工业生产领域。由于流化床中气固两相流动的复杂性,流化床测量方法的研究成为了一个重要的研究领域。电容层析成像(ECT)是20世纪80年代以来发展起来的一种非介入式多相流测量技术,已经在多相流测量领域发挥了重要作用。总结了国内外近年来应用ECT技术进行气固流化床测量的进展,特别是对气固流化床内固体相浓度、流化床流型识别、固体相速度等方面工作进行了总结,并简单介绍了ECT在流化床干燥中的应用,讨论了ECT和其他测量方法结合使用情况。最后对ECT在流化床测量中的局限性和发展方向进行了讨论。
    各向异性粒子的计算机设计及其组装结构的模拟
    郭若海, 燕立唐
    化工学报. 2014, 65(7):  2513-2519.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.013
    摘要 ( 1270 )   PDF (3579KB) ( 833 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    通过对各向异性粒子表面“补丁”的类型、数量、位置等因素进行设计和调控,研究了各向异性粒子的定向可控自组装。对表面修饰的球、棒等粒子的自组装行为模拟表明,其组装结构取决于粒子本身的各向异性及表面“补丁”的性质,并且可以通过合理设计得到目标微结构。如果使用动态共价键将分子链接枝到粒子表面,可以得到具有动态响应性质及有序组装结构的“智能”材料。另外,基于生物分子螺旋结构的仿生设计,在粒子表面设计修饰上特定的互补的“补丁”对,得到了可调整螺距和半径的螺旋组装结构,可用于制备具有不同催化或光学活性的手性材料。这些研究表明,通过合理设计粒子表面性质,可以制备出具有特定目标结构和性质的粒子组装结构,极大地拓宽了纳米粒子、胶体粒子在生物、医药和光电器件材料等方面的应用范围。
    离散单元法及其在流态化领域的应用
    周池楼, 赵永志
    化工学报. 2014, 65(7):  2520-2534.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.014
    摘要 ( 1073 )   PDF (19061KB) ( 357 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    经过三十余年的发展,离散单元法(discrete element method,DEM)已经发展成为一种广泛应用于过程工程领域中颗粒体系研究的数值方法,特别是将DEM与计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)相结合形成的CFD-DEM耦合方法,已经在流态化研究领域得到广泛应用。首先对DEM模型进行了综述,包括DEM模型的基本原理、颗粒形状模型、接触力模型、非接触力模型、流体作用力模型等;然后对CFD-DEM耦合方法及其在流态化领域的一些主要应用进行了介绍,包括在流化床、气力输送以及过程工程领域里的一些其他应用。最后对DEM模型以及CFD-DEM耦合方法的发展趋势进行了预测,希望能促进DEM方法的发展,并推动其在过程工程领域中的应用。
    多相/多组分LBM模型及其在微流体领域的应用
    付宇航, 赵述芳, 王文坦, 金涌, 程易
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  2535-2543.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.015
    摘要 ( 790 )   PDF (6072KB) ( 880 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    多相/多组分流体在化工领域中广泛应用,通常伴随有组分传递、相变、界面的产生与运动、化学反应等复杂的物理、化学过程,建立描述相应复杂体系的理论模型和模拟方法面临着极大的挑战。格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是近年来备受关注的一种介观模拟方法;多相/多组分格子Boltzmann模型具有易于追踪多相动态界面、壁面性质设定简单等优点,从物理模型到计算精度和速度都有很大的优势,尤其适合于模拟微化工系统下的多相多组分流动问题。以格子Boltzmann方法为基础,重点介绍了气液及液液体系多相/多组分LBM模型的研究进展以及其在微流体系统中的应用。
    无可动部件的流体输送设备的研究进展
    徐聪
    化工学报. 2014, 65(7):  2544-2554.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.016
    摘要 ( 793 )   PDF (2595KB) ( 766 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以免维修为特征的无可动部件的流体输送设备被称作免维修泵,是针对放射性、高温、剧毒、腐蚀性等危险性流体的输送难题而发展出的一类独特设备。与危险性流体直接接触的部分不存在机械可动部件(甚至电子元件),因此在使用过程中基本不需要维修和易于远程控制是该类设备的典型特征。对蒸汽喷射泵、气提泵、真空-柱塞流泵、二极管泵、反向流动转向泵、正向流动转向泵的原理、优缺点等进行了综述,尤其对综合性能优秀的反向流动转向泵的研究发展情况进行了重点介绍。
    微流控法制备新型微颗粒功能材料研究新进展
    汪伟, 谢锐, 巨晓洁, 褚良银
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  2555-2562.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.017
    摘要 ( 768 )   PDF (28628KB) ( 363 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    微颗粒功能材料在药物传送与控制释放、活性物质封装保护、微反应以及微分离等方面具有极其广泛的应用。相对于传统的微颗粒制备方法,近年来发展起来的微流控技术为可控制备具有不同结构和功能的单分散微颗粒功能材料提供了一个更为优越的技术平台。综述了微流控法制备新型微颗粒功能材料的研究新进展,重点介绍了利用微流控法可控制备具有良好单分散性的球形、非球形、中空型、核-壳型、孔-壳型以及多腔室型功能微颗粒的研究现状。
    微反应器内聚合物合成研究进展
    骆广生, 王凯, 王佩坚, 吕阳成
    化工学报. 2014, 65(7):  2563-2573.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.018
    摘要 ( 993 )   PDF (990KB) ( 1322 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    微反应器作为化学工程学科的前沿和热点方向,逐渐成为聚合物合成的新装备、新工艺与新产品开发的重要平台,得到学术界和产业界的广泛关注。微反应器可实现可控的多相微尺度流动,能够强化聚合反应中的混合、传质和传热过程,严格控制反应时间,实现反应单元的模块化组合。与传统搅拌反应器相比,这些特点使得微反应器在控制聚合物分子量分布,简化反应环境,提高反应选择性,调节聚合物分子结构和宏观形貌等方面展现出了一定优势。本文全面综述了聚合物合成微反应器理论和技术的研究进展,并在新过程和新产品开发、反应动力学测量、微尺度基础研究和反应器放大等方面进行了展望。
    微球材料尺寸和结构控制的过程工程
    马光辉, 苏志国
    化工学报. 2014, 65(7):  2574-2587.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.019
    摘要 ( 992 )   PDF (17394KB) ( 398 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    微球材料的粒径均一性和结构可控性直接影响其应用效果,这对过程工程提出了挑战。在发展微孔膜乳化过程制备均一乳液和微球的基础上,对均一乳液的形成机理进行了研究,通过对液滴形成过程的控制,在油/水、水/油、水/油/水等体系成功制备出了均一微球。通过发展微球结构演变过程的定量研究方法,成功对微球结构进行了调控;针对生化工程对超大孔微球的重要需求,发展了超大孔微球制备方法,实现了孔径在100 nm到微米级的调控。研究了粒径均一性和结构对其应用效果的影响。微球应用于生物分离介质时,粒径均一性提高了蛋白质的分离度;超大孔微球可使超大生物分子快速进入介质内部,显著提高纯化回收率。微球应用于胰岛素口服药物载体时,粒径对其在消化道的分布有显著影响,中空-多孔微球显示了最佳的降血糖效果。
    一维纳米硼酸盐研究进展:从基础热力学到工程实践
    张照强, 朱万诚
    化工学报. 2014, 65(7):  2588-2619.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.020
    摘要 ( 960 )   PDF (21242KB) ( 267 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    纳米线/棒/管/带/晶须等纳米材料由于其独特的一维(1D)结构及在电子、光学、催化、能源、环境和医药等领域的广泛应用前景而成为研究的热点之一,而硼酸盐则由于其多变的组成及其在众多领域内的独特性能及应用受到了广泛关注。重点围绕碱/碱土金属硼酸盐,从基础热力学、控制合成、应用开发、工程实践等方面对1D纳米硼酸盐材料的最新研究成果进行了综述。此外,对1D纳米硼酸镁的熔融盐(MSS)、化学气相沉积(CVD)等传统高温工艺及本课题组多年来所致力的水热-热转化(HTC)法制备进行了客观比较,结果表明,HTC法在形貌控制合成乃至中试放大等方面具有一定优势。最后以硼酸镁纳米晶须为例,从前述4个方面对目前1D纳米硼酸盐研究中所存在的问题、尤其是针对腐蚀性技术瓶颈的绿色水热合成及其工程实践对策进行了分析和展望。
    稀土掺杂量子剪裁和上转换发光材料的制备及应用进展
    孙容瑾, 邱培宇, 张春雷, 高国, 崔大祥
    化工学报. 2014, 65(7):  2620-2628.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.021
    摘要 ( 822 )   PDF (585KB) ( 1089 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    稀土元素特殊的电子构型,使其具有优异的光性能,成为新的发光材料的宝库。在照明显示、分析检测等领域,稀土发光材料近年来已经得到了广泛的应用。而且也有多种不同的稀土发光材料问世,如稀土长余辉发光材料和稀土配合物发光材料等。重点介绍了两种新型的稀土发光材料:拥有高效下转换发光效率的稀土掺杂“量子剪裁”发光材料和在生物医学领域有着巨大潜力的稀土掺杂“上转换”发光纳米晶体。对两种发光材料的发光机理进行了描述,并重点展示了两种材料的制备和应用进展。
    二氧化硅表面修饰硅烷偶联剂APTS的过程和机制
    乔冰, 高晗, 王亭杰, 金涌
    化工学报. 2014, 65(7):  2629-2637.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.022
    摘要 ( 2645 )   PDF (621KB) ( 3907 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    二氧化硅表面经过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)修饰后,在橡胶、塑料、催化剂、色谱柱、吸附剂、生物和医药等领域中具有独特的应用性能,大量文献结合特定应用体系研究二氧化硅表面修饰APTS的基本规律,以实现理想可控的修饰效果。总结这些分散性研究结果,有利于在新的基础上有效地促进研究的深入。在分析文献的基础上,系统地阐述了二氧化硅表面修饰APTS的反应机理、修饰工艺、反应动力学、修饰层稳定性和结构形貌等方面的研究进展,提出了目前研究还存在的问题和进一步的研究方向。
    水热法制备纳米分散颗粒和晶须材料进展
    向兰, 王靖
    化工学报. 2014, 65(7):  2638-2644.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.023
    摘要 ( 909 )   PDF (9642KB) ( 834 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    纳米分散颗粒和一维晶须材料性能优越、用途广泛,是近年研究热点。液相法尤其是水热法因具有过程简单和能耗低等特点而被广泛用于制备纳米材料。首先介绍了近年来水热技术在纳米分散颗粒制备中的进展,包括超临界水热法、连续水热法以及水热改性法,并分析了其实现纳米颗粒粒径及分散性控制的原理。然后介绍了两种水热制备晶须材料的新思路,包括水热重结晶法和离子诱导-结构重整法,阐述了其实现晶须定向生长的机制。
    纳米碳材料催化液相选择性氧化的研究进展
    曹永海, 李博, 余皓, 彭峰, 王红娟
    化工学报. 2014, 65(7):  2645-2656.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.024
    摘要 ( 1153 )   PDF (705KB) ( 835 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    纳米碳材料是广受关注的高性能材料,其作为无金属催化剂的应用近年来受到了广泛关注。综述了碳材料在不同氧化剂(O2、H2O2、叔丁基过氧化氢、氧化石墨等)的作用下选择性催化氧化烃类、醇类、酮类、胺类等制备有机化学品和氧化降解有机污染物反应过程,着重阐述这些液相氧化反应体系的机理以及碳材料在其中所起的作用。
    利用杂原子调控纳米碳材料催化剂催化能力的初步探索
    李波, 苏党生
    化工学报. 2014, 65(7):  2657-2667.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.025
    摘要 ( 855 )   PDF (7379KB) ( 495 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    纳米碳材料已经成为一类重要的非金属催化剂。通过在纳米碳材料催化剂中引入杂原子可以有效地改变催化剂的性能。通过3个研究实例分别说明了杂原子硼和氮在甲烷部分氧化、氧化脱氢反应中乙烯选择性和乙炔卤化反应中的作用和机理。通过研究表明硼和氮杂原子可以优化纳米碳材料的催化效果,改变催化剂的电子结构和酸碱性,揭示了碳材料与金属催化剂的不同作用机理。当前计算结果可为进一步提高纳米碳材料催化剂催化能力奠定基础。
    纳米酶催化剂制备方法研究进展
    戈钧, 卢滇楠, 朱晶莹, 刘铮
    化工学报. 2014, 65(7):  2668-2675.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.026
    摘要 ( 1287 )   PDF (4455KB) ( 1705 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    酶催化具有化学、区位和立体选择性,这使得其成为绿色合成化学品的理想催化剂。然而,天然酶常因其在工业催化条件下的活性和稳定性较低而难以使用。纳米技术为构建高效酶催化剂提供了新的可能性。通过简便、高效、低成本的方法制备出具有高催化活性和高稳定性的纳米酶催化剂,同时提高纳米酶催化剂的可操作性和可回收重复使用特性是其中的关键问题。介绍了纳米酶催化剂的研究现状和制备方法,重点介绍了采用共沉淀方法制备酶-无机晶体杂化纳米催化剂、酶-金属有机骨架材料杂化纳米催化剂,以及制备具有温度和磁响应特性的纳米酶催化剂,并对纳米酶催化剂在酶催化合成医药化学品方面的应用前景进行了探讨。
    常压室温等离子体生物诱变育种及其应用研究进展
    张雪, 张晓菲, 王立言, 张翀, 陈韵亿, 常海波, 李和平, 邢新会
    化工学报. 2014, 65(7):  2676-2684.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.027
    摘要 ( 1075 )   PDF (3246KB) ( 1518 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    大气压射频辉光放电(RF APGD)等离子体具有大气压下操作不需要真空系统、气体温度低、活性粒子浓度高、放电均匀性好、可控性强等特点,能够与各类生物分子发生作用,在生物技术中的应用受到广泛的关注。本研究团队将RF APGD等离子体射流引入生物诱变育种领域,对其物理特性及其与生物大分子和整细胞的作用机制进行了系统研究,并将其开发成新一代高效诱变育种仪,命名为常压室温等离子体(ARTP)诱变育种仪。实践证明,ARTP诱变育种仪具有对操作者安全、环境友好、操作简便、突变快速、突变率高、获得的突变体性状稳定等特点,目前已成功应用于包括细菌、放线菌、真菌、酵母、微藻等在内的四十余种微生物的诱变育种。本文将对ARTP生物育种技术的最新研究进展进行综述,以期ARTP快速生物突变技术在生物进化研究及工业生物菌种改造上发挥重要作用。
    藻类液化生物油的催化脱氧改质进展
    丁冉冉, 吴玉龙, 陈宇, 段亚南, 杨明德
    化工学报. 2014, 65(7):  2685-2695.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.028
    摘要 ( 871 )   PDF (1118KB) ( 831 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    含氧过多是限制藻类液化油实际应用的最大障碍,高含氧量意味着热值低、稳定性差、酸性强等,因此必须经过脱氧改质才能使其转化为高品位燃油。结合最新研究进展,首先选取藻类液化油中具有代表性的成分脂肪酸为模型化合物,总结了催化剂组成和反应气氛对脂肪酸脱氧机理及反应活性的影响。其次对目前国内外藻类液化原油及其轻馏分的催化脱氧改质研究现状进行综述。最后指出藻类液化生物油催化改质存在的问题,并对改进方法及未来的发展进行了展望。
    乙烯装置开停车过程节能减排技术进展
    宋光, 赵永臣, 邱彤, 卢光明, 赵劲松, 陈丙珍
    化工学报. 2014, 65(7):  2696-2703.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.029
    摘要 ( 786 )   PDF (524KB) ( 721 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    随着我国乙烯装置的大型化、原料价格的增长以及环保要求的日益严格,乙烯装置开停车过程的节能减排研究逐渐受到乙烯企业和国内外研究者的重视。综述了国内外关于乙烯装置开停车过程中的节能减排技术,并对动态模拟在开停车节能减排中的应用进展进行了介绍。
    化学工业绿色发展战略研究:基于化肥和煤化工行业的分析
    胡山鹰, 陈定江, 金涌, 朱兵, 马淑杰, 宋晓旭, 陈志国
    CIESC Journal. 2014, 65(7):  2704-2709.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.030
    摘要 ( 914 )   PDF (477KB) ( 992 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    传统产业升级转型是当前我国实现可持续发展面临的重要问题,化学工业如何实现绿色转型并推动全社会绿色发展是其中的一个关键环节。在对国内外重点化学工业发展分析的基础上,总结先进国家的经验启示,对我国化学工业绿色的发展趋势、峰值和拐点进行了分析。最后提出绿色发展目标和战略,以及若干引领性的重大创新工程。
    热力学
    采用UNIFAC模型预测催化裂化分区转化中原料的汽化率
    金楠, 王刚, 徐春明, 高金森
    化工学报. 2014, 65(7):  2710-2716.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.031
    摘要 ( 772 )   PDF (573KB) ( 365 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以不同减压馏分油(VGO)/减压渣油(VR)混合比例的重油为研究对象,采用基团贡献模型(UNIFAC)预测了常规催化裂化工艺(FCC)与分区催化裂化工艺(ZCC)中原料的汽化率。在所考察的催化裂化油剂混合条件下,原料的汽化率均大于70%(质量分数)。高油剂混合温度使饱和蒸气压升高,而大雾化水蒸气量有利于降低油气分压使泡露点温度降低,均使原料汽化率升高。VR掺炼比例对原料汽化率影响很大,当掺炼比例从30%(质量分数)提高至50%(质量分数)时,原料汽化率降低5.44%~7.53%(质量分数)。当VR掺炼比例较低(<50%)时,常规FCC工艺比ZCC工艺的原料汽化率高,当VR掺炼比例达到50%时,ZCC工艺的分开进料方式更有利于原料的汽化。这取决于VGO对VR的分散作用和VGO与VR的竞争汽化造成的影响。
    甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取
    郭伟, 闫瑞一, 周清, 张锁江
    化工学报. 2014, 65(7):  2717-2723.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.032
    摘要 ( 785 )   PDF (643KB) ( 1021 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对甲基丙烯酸甲酯(MMA)-甲醇共沸体系,常规精馏难以分离。提出采用己烷-水双溶剂体系萃取分离MMA的新工艺。测定了不同温度下MMA(1)+甲醇(2)+正己烷(3)+水(4)、MMA(1)+甲醇(2)+环己烷(3)+水(4)两个体系的相平衡数据,考察了不同温度下溶剂正己烷/环己烷、水的用量对萃取分配系数和选择性系数的影响。在实验数据的基础上,进一步采用UNIQUAC模型对该体系的相平衡进行了拟合,获得了模型参数。
    流体力学与传递现象
    基于DEM模拟的气固鼓泡床内流场间歇性及颗粒相干结构的分析
    吴迎亚, 蓝兴英, 高金森
    化工学报. 2014, 65(7):  2724-2732.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.033
    摘要 ( 848 )   PDF (13890KB) ( 2031 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用计算流体力学和离散元方法(CFD-DEM)对气固鼓泡床流动行为进行模拟研究,并基于模拟结果分析鼓泡床内气泡和颗粒微观运动特性。对颗粒速度的脉动能谱进行分析,发现鼓泡床流场中存在间歇性。通过对比鼓泡床不同轴、径向位置的颗粒脉动速度的平坦因子,发现鼓泡床内不同位置的流场间歇性不同,随着床层高度的增加,流场的间歇性减弱;在径向上,过渡区的流场间歇性明显大于边壁区和中心区。进一步采用连续小波分析方法揭示了相干结构(颗粒涡团)的分布以及演化过程,并分析了不同尺度下相干结构(颗粒涡团)的分布与鼓泡床内颗粒与气泡运动的关系。
    多孔错流喷射混合器内液体射流轨迹线
    骆培成, 吴俊, 辛传贤, 贾海燕
    化工学报. 2014, 65(7):  2733-2740.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.034
    摘要 ( 697 )   PDF (1658KB) ( 402 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    利用平面激光诱导荧光测试技术对多孔错流喷射混合器内液体混合过程进行了研究,考察了操作条件(射流速度比r、混合流股Reynolds数ReM)和混合器的结构参数(射流小孔直径d、孔径管径比d/D、射流小孔个数n)对射流轨迹线的影响。结果表明,混合流股Reynolds数对射流轨迹线影响较小,射流速度比和混合器的结构参数是影响射流轨迹线的主要因素。建立了射流轨迹线的数学模型,并利用实验结果回归了模型参数。模型预测的液体混合过程射流轨迹线与实验结果基本吻合。
    催化、动力学与反应器
    钙钛矿型复合氧化物对甲烷的部分氧化及在混合太阳能氧化还原过程的应用
    陈彦广, 何峰, Daga Shivalik, 李凡星
    化工学报. 2014, 65(7):  2741-2750.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.035
    摘要 ( 819 )   PDF (5314KB) ( 494 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    利用固相法合成了3种钙钛矿型复合氧化物Fe2O3-CaTixM1-xO3,研究了其结构、晶型和氧化还原活性。在固定床反应器中考察了该氧化物对两步法甲烷催化氧化制合成气及水分解制氢的活性及选择性。X射线衍射结果表明3种钙钛型复合氧化物均由正交晶系钙钛矿相和赤铁矿相组成。3种钙钛矿复合氧化物对甲烷的氧化活性顺序为Fe2O3-CaTi0.85Ni0.15O3 >Fe2O3-CaTi0.85Co0.15O3 >Fe2O3-CaTi0.85Fe0.15O3。固定床反应结果表明,以Fe2O3-CaTi0.85Ni0.15O3为氧载体催化剂,CH4转化率可达96%,CO和H2产率达71%,同时水分解反应的转化率为40%。利用Aspen Plus®对Fe2O3-CaTi0.85Ni0.15O3在混合太阳能氧化还原过程的效率及合成油和H2产率进行了模拟。模拟计算结果证明基于复合氧化物的混合太阳能氧化还原过程可以有效提高CH4利用率。
    催化裂化汽油临氢异构化/芳构化改质过程的反应特性
    陈治平, 徐建, 石冈, 范煜, 鲍晓军
    化工学报. 2014, 65(7):  2751-2760.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.036
    摘要 ( 652 )   PDF (733KB) ( 541 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用工业Ni-Mo/Al2O3-HZSM-5催化剂在小型固定床加氢微反装置上对催化裂化(FCC)汽油临氢改质过程的反应特性进行了研究,通过考察反应温度、压力、空速和氢油体积比对改质后的FCC汽油烃类组成的影响,分析了汽油中不同烃类的转化性能。结果表明,氢油比对产物组成影响不大,高温、低压、低空速有利于增加芳烃的选择性,低温、高压、高空速则有利于增加异构烷烃的选择性;临氢改质后,FCC汽油的烯烃含量明显降低,芳烃和异构烷烃含量增加,因而产品汽油的辛烷值基本保持不变;全馏分、轻馏分和重馏分FCC汽油临氢改质实验结果表明,烯烃含量较高的轻馏分具有更高的转化活性;在FCC汽油临氢改质过程中,同碳数的端烯烃反应活性高于内烯烃,直链烯烃的反应活性高于支链烯烃。
    固体碱负载Ru催化山梨醇氢解制备低碳二元醇
    周静红, 王雪峰, 刘国才, 隋志军, 周兴贵, 袁渭康
    化工学报. 2014, 65(7):  2761-2769.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.037
    摘要 ( 887 )   PDF (4984KB) ( 384 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用羟基磷灰石和镁铝水滑石两种固体碱为载体制备了Ru催化剂,通过N2物理吸附、扫描电子显微镜、高分辨透射显微镜、X 射线衍射分析表征了形貌和物理化学性能,并与纳米碳纤维负载的Ru催化剂(Ru/CNFs)在无碱促进剂及有碱促进剂存在下催化山梨醇氢解制备二元醇的活性进行了比较。结果表明,固体碱负载的Ru催化剂,在无碱促进剂的条件下在山梨醇氢解中均表现出与Ru/CNFs相当的催化活性。其中镁铝水滑石负载的Ru催化剂在优化的制备条件下,其催化活性优于加入碱促进剂的Ru/CNFs催化体系,乙二醇和丙二醇等目标产物选择性更高,副产物减少,同时还免除了碱助剂的后续分离和回收,具有良好的应用前景。
    铈改性甲醇合成铜基催化剂的制备及其性能
    胡菊, 潘亚林, 黎汉生, 吴芹, 王金福
    化工学报. 2014, 65(7):  2770-2775.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.038
    摘要 ( 733 )   PDF (1757KB) ( 586 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    采用反加共沉淀法,以硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝溶液为原料,碳酸钠溶液为沉淀剂,硝酸铈为助剂,制备了铈(Ce)改性的甲醇合成铜基催化剂(CuZnAlCe),并通过X射线衍射(XRD)、N2等温吸附、热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温还原(TPR)等手段进行表征,采用微型固定床反应装置进行催化活性及稳定性评价,考察了Ce含量对CuZnAlCe催化剂结构和催化性能的影响。结果表明,Ce的引入可以改善催化剂活性中心的分散度,使催化剂比表面积增加,整体的结构变得更加松散,催化剂更容易被还原。随着Ce含量的增加,CO的转化率不断增大,当Ce含量为2%时CO转化率最大,可达47.6%。但Ce含量过量时使催化剂还原温度升高,CO的转化率降低。此外,适当的Ce含量改性可以提高铜基催化剂的热稳定性。
    一体式流化床膜反应器合成二甲基二氯硅烷
    武军伟, 邢卫红, 张峰, 仲兆祥, 金万勤, 徐南平
    化工学报. 2014, 65(7):  2776-2784.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.039
    摘要 ( 1118 )   PDF (2080KB) ( 658 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    提出将陶瓷膜与流化床反应器耦合构成一体式流化床膜反应器,用于直接法合成二甲基二氯硅烷。实验考察了催化剂浓度、脉冲反吹对反应效率和膜分离性能的影响,并对反应前后的触体及陶瓷膜进行了表征。结果表明,催化剂浓度小于4%(质量)时,二甲基二氯硅烷的选择性均可维持在85%以上,硅粉转化率随催化剂浓度的增大而增大;催化剂浓度在4%~8%时,二甲基二氯硅烷的选择性随催化剂浓度增加而略有下降,当催化剂浓度大于8%时,二甲基二氯硅烷选择性明显下降。触体失活后粒径减小,硅粉表面积碳随催化剂浓度的增加而升高。陶瓷膜表面形成内外两层滤饼,内层滤饼主要成分为铜,外层滤饼主要成分为碳;不同催化剂浓度下,陶瓷膜对粉尘的截留率均可达100%,反应过程中跨膜压差随时间变化较小,脉冲反吹可增加硅粉转化率。
    分离工程
    超重力旋转填充床氧解吸过程的数值模拟
    向阳, 刘良, 初广文, 邹海魁, 陈建峰
    化工学报. 2014, 65(7):  2785-2792.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.040
    摘要 ( 725 )   PDF (907KB) ( 571 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    基于旋转填充床流体流动的可视化结果,建立了超重力旋转填充床气液传质过程的数学模型,模拟氮气解吸水中溶解氧的传质过程。模拟结果表明,缩短液相停留时间、提高液相扩散系数都能增大液相传质分系数kL;总体积传质系数KLa随超重力因子的增加而增大、随温度的上升而增大、随气相流率的增加略有下降、随液相流率的增加明显增大;空腔区传质贡献率随空腔区的增大而增大,随超重力因子的增大而减小;且短暂的停留时间是超重力旋转填充床对传质过程强化的本质原因。模型较好地符合文献的实验数据,误差在±16%以内。
    过程系统工程
    油页岩综合利用过程建模与技术经济分析
    杨庆春, 张俊, 杨思宇, 钱宇
    化工学报. 2014, 65(7):  2793-2801.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.041
    摘要 ( 929 )   PDF (596KB) ( 656 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    面对能源资源日益短缺的局势,油页岩的开发与利用日益得到各界的重视。目前油页岩以干馏炼油为主,很少有对油页岩综合利用过程进行技术经济分析的研究。本文建立油页岩综合利用过程各基础过程的单元模型,对物流和能量流展开流程模拟和技术经济分析。结果表明,过程技术性能与能效较合理区域为:干馏温度525℃,空气与水蒸气之比为1.13。与单纯炼油过程相比,综合利用过程的投资利润率从13%提升到16%,投资回收期从7.5年缩减到6.3年。
    多期生物燃料供应链网络建模与多目标优化
    刘喆轩, 邱彤, 陈丙珍
    化工学报. 2014, 65(7):  2802-2812.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.042
    摘要 ( 653 )   PDF (4935KB) ( 551 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    建立了一个基于多目标优化以及生命周期评价(LCA)的多期生物燃料供应链模型。该模型的3个目标函数分别为总折现利润、平均单位能量生物燃料的温室气体排放和化石能源投入(economic,energy,environmental,3E)。为了将生物质生产的季节性以及库存等问题引入模型中,需要对每年进行多期划分。考虑到需要进一步引入供应链的扩张,模型的时间跨度设定为3年。此外,该模型还考虑了生物质产地、工厂,生物燃料市场的选址以及各节点间的物流流量等问题。通过将非线性的后两个目标函数利用ε-constraint法转化为线性约束条件,该模型最终被转化为混合整数线性规划(MILP)问题并得以求解。对解得的非劣解在三维坐标系上线性插值可得非劣解所在曲面,它揭示了3E目标之间的权衡取舍关系。还使用了一个基于中国国情的数据的案例对该模型进行检验。
    表面与界面工程
    正渗透过程中水与溶质的传递现象
    边丽霞, 方彦彦, 王晓琳
    化工学报. 2014, 65(7):  2813-2820.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.043
    摘要 ( 914 )   PDF (577KB) ( 783 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    正渗透是一种利用渗透原理的新兴膜技术,近年来在国内外受到了广泛的关注。解析该过程中溶剂水的传递和驱动溶质的反向传递对其发展和应用至为关键。首先开展了两种膜的取向下,正渗透过程中的水通量和溶质反向摩尔通量的实验研究。当驱动溶液在膜分离层侧时,水通量更高,而溶质反向摩尔通量更低,表明水的传递对溶质的反向传递有限制作用。而后分别考察了不同的单一溶质和二元混合溶质作为驱动溶质时,水和溶质的传递现象。当单一中性溶质或电解质作为驱动溶质时,水通量和溶质反向摩尔通量均随驱动溶液浓度的升高而增大;在相同操作条件下,驱动溶质的扩散系数越小,溶质反向摩尔通量越小;中性溶质与电解质混合溶液为驱动溶液时,溶质分子之间存在耦合传递效应。
    生物化学工程与技术
    耦合末端盐桥与定点突变的重组腈水合酶催化动力学
    陈杰, 贾旭, 于慧敏, 罗晖, 沈忠耀
    化工学报. 2014, 65(7):  2821-2828.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.044
    摘要 ( 733 )   PDF (2143KB) ( 419 )  
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    双亚基腈水合酶是催化丙烯腈水合生产丙烯酰胺的重要工业酶。通过Discovery Studio 2.5软件对C-末端盐桥耦合定点突变改造的耐热型基因重组腈水合酶NHaseM-TH-SBM(S344K-S346K-L347E-N362S-435DT436(+))进行盐桥网络分析,发现其全局盐桥总数有所下降,但双亚基界面间盐桥数量提高到7个。在重组大肠杆菌中表达了原腈水合酶NHaseM-TH(TH)、盐桥突变酶NHaseM-TH-SB(SB)和盐桥耦合定点突变的重组酶NHaseM-TH-SBM(SBM),研究了3种酶的催化反应动力学和失活动力学。结果表明,SBM的腈水合酶活性为543.9 U·mg-1,比TH提高了31.0%;其米氏方程催化速率常数Kcat比TH提高了20%。SBM的表观失活常数KD在25~42℃范围内均明显低于对照TH,在42℃时为TH的68.0%,显示了良好的热稳定性。SBM是活性和稳定性同时提高的重组腈水合酶。
    MBP融合肝素酶Ⅲ大肠杆菌高效表达体系构建
    苏楠, 吴敬君, 李晔, 张翀, 李梅, 邢新会
    化工学报. 2014, 65(7):  2829-2842.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.045
    摘要 ( 938 )   PDF (11912KB) ( 504 )  
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    肝素酶Ⅲ(heparinase Ⅲ,HepC)是一种重要的多糖裂解酶,在抗癌药物开发、低分子量肝素生产以及肝素类药物的质量控制等方面具有重要的作用。目前制约其工业应用前景的主要技术瓶颈是生产成本高,异源重组表达效果差,缺乏高效的表达方法。本研究借鉴前期经验,通过HepC基因的密码子优化,并与麦芽糖结合蛋白(maltose-binding protein,MBP)融合,构建了MBP-coHepC(基因密码子优化后的蛋白为coHepC)的大肠杆菌表达体系,结合培养条件优化大幅度提高了HepC的可溶表达比例,其摇瓶发酵总酶活值达到7603.46 IU·L-1;同时,本研究从转录和翻译水平揭示了HepC表达效果提高的可能原因。这些研究为肝素酶Ⅲ的应用发展提供了基础。
    能源和环境工程
    锌-空气电池电解液Zn2+浓度对析氢过程的影响
    马洪运, 范永生, 王保国
    化工学报. 2014, 65(7):  2843-2848.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.046
    摘要 ( 856 )   PDF (680KB) ( 933 )  
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    水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn2+浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn2+浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn2+浓度在6 mol·L-1 KOH溶液中达到0.4 mol·L-1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn2+提供的极限扩散电流密度提高至8.9 A·cm-2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。
    材料化学工程与纳米技术
    石墨烯纳米片/CoS2复合材料的制备及其在超级电容器中的应用
    李吉, 魏彤, 闫俊, 龙从来, 范壮军
    化工学报. 2014, 65(7):  2849-2854.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.047
    摘要 ( 752 )   PDF (2078KB) ( 1015 )  
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    采用一步水热法制备石墨烯纳米片(GNS)/CoS2复合材料,利用XRD和SEM对所制备复合材料的微观结构进行表征,采用循环伏安法和交流阻抗法对复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明,在水热过程中,氧化石墨(GO)逐渐被还原成石墨烯纳米片(GNS),能够为CoS2晶核的形成提供更多的接触点,有利于CoS2颗粒均匀地生长在GNS表面。这种结构的复合材料既能够显著增加CoS2和电解液之间的有效接触面积,提高CoS2的电化学利用率,同时又能够改善材料的导电性,有利于提高材料的比电容。
    单壁碳纳米管显著增强的ZnO可见光催化活性
    卢艳红, 徐艳红, 张素玲, 白晓杰, 黄毅, 陈永胜
    化工学报. 2014, 65(7):  2855-2860.  doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2014.07.048
    摘要 ( 856 )   PDF (2137KB) ( 501 )  
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    利用醋酸锌为原料,采用溶胶-凝胶法制备了单壁碳纳米管(SWMTs)和氧化锌的纳米复合物(ZnO/SWNTs)。用X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对复合物进行了表征。结果显示,粒径为10~20 nm的ZnO粒子均匀地负载在SWNTs表面,且在可见光区具有很好的光吸收性能。研究了ZnO/SWNTs光催化剂在太阳光照射下对甲基橙和亚甲基蓝的光催化降解情况。结果表明,复合物的催化活性明显高于ZnO。对于甲基橙,光照200 min后,降解率为99.8%,是纯ZnO(4.8%)的20倍;对于亚甲基蓝,仅光照20 min,降解率就达到了98.4%,是纯ZnO(4.0%)的25倍。