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本期目录
2019年 第70卷 第10期 刊出日期:2019-10-05
    本期封面、广告页、中英文目次表
    化工学报. 2019, 70(10):  0. 
    摘要 ( 59 )   PDF (12406KB) ( 77 )  
    相关文章 | 多维度评价
    回顾与展望
    始自流态化研究
    袁渭康
    化工学报. 2019, 70(10):  3619-3623.  doi:10.11949/0438-1157.20192002
    摘要 ( 339 )   HTML ( 38 )   PDF (968KB) ( 301 )  
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    成长在红旗下,圆梦在改革开放中
    陈诵英
    化工学报. 2019, 70(10):  3624-3628.  doi:10.11949/0438-1157.20192003
    摘要 ( 182 )   HTML ( 22 )   PDF (674KB) ( 135 )  
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    忆顺丁橡胶科研攻关会战的火红年代
    李洪钟
    化工学报. 2019, 70(10):  3629-3632.  doi:10.11949/0438-1157.20192004
    摘要 ( 136 )   HTML ( 15 )   PDF (1058KB) ( 114 )  
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    作者有幸参加了由国家组织的全国顺丁橡胶攻关会战(1965年—1975年),亲自参与了丁烯氧化脱氢制丁二烯流化床反应器的研究与开发工作。文中作者回忆了在攻关会战中所经历的几项代表性的工作,如气固挡板流化床的研究、两种流化床反应器对比和三千小时催化剂寿命试验、锦州中试基地的会战、北京胜利化工厂研究所中试装置的建设等。从中深刻感受到中华民族自力更生、奋发图强的优秀品质和屹立于世界民族之林的决心和能力,深刻感受到我国社会主义制度集中力量办大事的优越性。

    心中的化工科学殿堂
    汪文川
    化工学报. 2019, 70(10):  3633-3634.  doi:10.11949/0438-1157.20192005
    摘要 ( 171 )   HTML ( 21 )   PDF (367KB) ( 152 )  
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    综述与专论
    微通道内气-液两相传质过程行为及其应用
    尧超群, 陈光文, 袁权
    化工学报. 2019, 70(10):  3635-3644.  doi:10.11949/0438-1157.20190710
    摘要 ( 207 )   HTML ( 16 )   PDF (1226KB) ( 275 )  
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    微通道内气-液两相体系中Taylor流和泡状流具有气泡尺寸均一、停留时间分布窄、可调控性强和比表面积高等优点,具有广泛的应用前景。从Taylor气泡和泡状气泡的传质过程出发,系统综述了微尺度下气泡的溶解规律、传质过程机理和传质/溶解模型等方面的研究进展,并介绍上述流型在反应或过程强化、基础物性及动力学数据测量和微纳材料合成方面的应用。最后总结并展望了技术领域的研究难点与研究方向。

    催化剂微尺度结构与反应动力学
    段学志, 陈文尧, 周兴贵, 袁渭康
    化工学报. 2019, 70(10):  3645-3650.  doi:10.11949/0438-1157.20190850
    摘要 ( 247 )   HTML ( 22 )   PDF (798KB) ( 257 )  
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    传统催化反应动力学研究主要关注宏观变量与性质(如温度和浓度敏感性),能用于指导工业反应器的优化设计,但极少关注催化剂微尺度结构与性质的影响,因而不能用于指导催化剂的优化设计。重点介绍了近年来发展的催化反应速率解析的方法,归纳总结了基于动力学分析的催化剂活性位的辨认方法,探讨了易实验测量的活化熵作为催化剂活性描述符的可能性,并阐明了炭载体表面化学性质对负载金属电子结构和催化性能的调变规律,将动力学分析方法的应用从反应器设计拓展到催化剂设计。

    手性药物结晶拆分的研究进展
    王耀国, 赵绍磊, 杨一纯, 龚俊波, 王静康, 汤伟伟
    化工学报. 2019, 70(10):  3651-3662.  doi:10.11949/0438-1157.20190718
    摘要 ( 81 )   HTML ( 5 )   PDF (2015KB) ( 65 )  
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    手性是自然界和生物体中广泛存在的一种性质,约半数以上的药物活性成分含有手性中心,受手性分子的空间立体选择性影响,手性对映体药物往往较其外消旋体表现出更高的活性、更低的副作用,因而,精准制备手性单一对映体药物具有非常重要的研究意义。目前,手性外消旋体拆分是制备单一对映体的最高效、便捷的途径,而结晶拆分是实现手性单一对映体分离最为重要且广泛应用的技术。综述了近年来手性药物结晶拆分的研究进展,梳理了结晶拆分研究的发展历程,重点介绍了基于经典拆分方法(非对映体成盐拆分和优先结晶)和近年来发展的基于优先富集和Viedma熟化的对映体拆分新技术以及结晶拆分的强化方法,并简述了色谱、膜分离等其他手性外消旋体分离方法。最后,对手性药物的结晶拆分方法进行了总结和展望。

    旋转填充床反应器流体流动可视化研究进展
    刘易, 武威, 罗勇, 初广文, 邹海魁, 陈建峰
    化工学报. 2019, 70(10):  3663-3676.  doi:10.11949/0438-1157.20190614
    摘要 ( 184 )   HTML ( 12 )   PDF (10297KB) ( 143 )  
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    旋转填充床反应器是一种典型过程强化装置,对化工过程中的传质与混合过程具有较好的强化作用。流体流动作为旋转填充床反应器中最为基础的性质,对研究、优化旋转填充床反应器的结构和性能至关重要。光学成像技术与数值模拟作为研究旋转填充床反应器中流体力学性质的重要手段在近年来得到了飞速发展。对近三十年来,旋转填充床反应器可视化研究进行了综述,从早期光学成像开始,在此基础上引入早期计算流体力学模拟,直至现在高速数码摄像可视化和基于真实结构的模拟。对旋转填充床的可视化观测从填料表面逐渐向填料内部发展,对其数值模拟从初步的数学模型发展到包含详细填料几何结构、详细流体特性的流动模拟。现有研究已对填料区、空腔区中的流体流动有了较为详细的描述。

    复杂流体-固体界面相互作用热力学机制
    陆小华,董依慧,安蓉,吴楠桦,吉晓燕,戴中洋,朱育丹,冯新
    化工学报. 2019, 70(10):  3677-3689.  doi:10.11949/0438-1157.20190727
    摘要 ( 185 )   HTML ( 17 )   PDF (4098KB) ( 157 )  
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    具有复杂结构的纳微界面往往是界面复杂作用和宏观实验现象的主导因素。要准确描述界面处复杂流体的行为,需要引入能描述复杂流体-固体界面相互作用的分子热力学模型。本综述围绕分子热力学模型化方法拓展至纳微界面传递问题,提出“分子热力学建模+分子模拟+纳微实验”三者有机配合新思路。并针对复杂流体-固体界面相互作用的定量研究,着重综述了作者在热力学建模,分子模拟以及采用原子力显微镜 (atomic force microscopy,AFM) 实验方面的研究进展,创新性地提出将AFM定量化分析作为桥梁,用于构建分子模拟模型,描述复杂界面作用,揭示分子热力学机制,为构建纳微界面传递模型以及分子热力学模型由体相拓展至界面提供了可能。

    黑曲霉作为分泌蛋白细胞工厂的研究进展
    姚善泾, 蔡礼年, 林东强
    化工学报. 2019, 70(10):  3690-3703.  doi:10.11949/0438-1157.20190591
    摘要 ( 79 )   HTML ( 6 )   PDF (2245KB) ( 31 )  
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    黑曲霉具有极强的分泌蛋白的能力,其分泌的木质纤维素降解酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等广泛应用于食品、饲料和生物技术等相关工业中。本文围绕黑曲霉生产同源和异源分泌蛋白,阐述黑曲霉作为分泌蛋白细胞工厂的巨大潜力。首先,通过总结黑曲霉表达系统的优越性,确定了黑曲霉作为分泌蛋白细胞工厂的开发前景。随后,介绍了初步构建黑曲霉分泌蛋白细胞工厂的一般流程。接着,总结了近十年来黑曲霉作为同源分泌酶细胞工厂的研究进展,提出在黑曲霉中定向表达分泌酶是深入研究黑曲霉自身分泌酶性质、功能和结构的理想策略。最后,总结了近年来黑曲霉作为异源分泌蛋白细胞工厂的研究进展,并从异源蛋白表达中遇到的难点出发介绍了完善黑曲霉细胞工厂来提高异源蛋白产量的对策。

    中国染料工业现状与发展趋势
    张淑芬
    化工学报. 2019, 70(10):  3704-3711.  doi:10.11949/0438-1157.20190768
    摘要 ( 419 )   HTML ( 19 )   PDF (1150KB) ( 146 )  
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    综述了与纤维成物理结合的染料类别、染色对象、染色原理与染色性能现状;详细论述了与纤维成化学结合的反应性染料染色原理和染色性能及其发展,包括反应基团类型、单反应基团反应性染料、双反应基团反应性染料、发色体结构对双反应基团反应性染料染色性能的影响;简介了大分子交联染料的分子结构及适应现代纤维数码喷墨印花需求的染色性能。

    基因组再造与重排构建细胞工厂
    谢泽雄, 陈祥荣, 肖文海, 李炳志, 元英进
    化工学报. 2019, 70(10):  3712-3721.  doi:10.11949/0438-1157.20190702
    摘要 ( 80 )   HTML ( 4 )   PDF (3371KB) ( 48 )  
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    细胞工厂能利用微生物细胞制备人类所需能源、药物和化学品。底盘细胞和外源代谢路径的适配是构建高效细胞工厂的核心难题。基因组再造指利用化学合成的核苷酸分子“自下而上”构建生物基因组,基因组诱导重排指通过在全基因组尺度进行DNA序列与结构的人为调控。基因组再造和诱导重排实现了对生命体的创造,增强了模式底盘细胞的遗传稳定性和操作柔性。基因组的适度精简和密码子简化改善细胞对底物、能量的利用效率,提高细胞生理性能的预测性和可控性。基因组重排可诱导染色体发生随机删除、复制、移位和倒置等结构变异,可产生大量性状优良的模式底盘细胞,进而加速代谢路径优化,提高路径和底盘细胞的适配性,为人工细胞工厂快速构建和优化提供了新策略。

    碳纳米环:生长机理、可控合成、性质和应用
    潘鑫, 王旭珍, 冯锟, 王爽, 赵宗彬, 邱介山
    化工学报. 2019, 70(10):  3722-3737.  doi:10.11949/0438-1157.20190751
    摘要 ( 117 )   HTML ( 11 )   PDF (5547KB) ( 110 )  
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    碳材料是一类神奇的材料,碳原子可以通过sp、sp2或sp3杂化构筑不同微观结构的碳材料。目前,已经发现的碳的同素异形体有石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管、碳纳米环、石墨烯和石墨炔。富勒烯和石墨烯因性质独特、应用前景广阔,其发现者分别获得1996年和2010年诺贝尔奖。碳纳米环具有独特的环状结构、优异的机械强度及特殊的物理化学性能,也引起广泛关注。研究者从早期对碳纳米环进行理论计算、预测其性质,到现在已能够通过化学气相沉积、激光辐射、超声诱导自组装等方法制备不同尺寸的碳纳米环,并对其性质和应用进行探索。总结了近30年来有关碳纳米环的生长机理、可控合成、性质和应用等方面的研究进展,对其规模化合成与应用提出了建议与展望。

    微流控技术可控制备异形微颗粒功能材料的研究进展
    蔡泉威, 巨晓洁, 谢锐, 汪伟, 刘壮, 褚良银
    化工学报. 2019, 70(10):  3738-3747.  doi:10.11949/0438-1157.20190573
    摘要 ( 145 )   HTML ( 7 )   PDF (4020KB) ( 91 )  
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    异形功能性微颗粒由于具有独特的散射、流变和凝结等特性,被广泛应用于工业和临床医学等领域。微流控技术作为一种新兴的微流体操控技术,能够连续可控地制备尺寸均一、结构和功能多样化的微尺度材料。近年来,利用微流控技术制备异形功能微颗粒成为研究热点。主要综述了利用微流控技术制备多面体结构、棒条状、子弹形、多腔室结构、孔-壳形和螺旋形微颗粒功能材料的研究新进展,重点介绍了基于微流控通道的尺寸和形状的限制作用、基于微流控构建层流模板的可控光刻蚀、基于表面活性剂的种类或含量辅助诱导多重乳液反浸润过程和对利用微流控技术制备的单分散液滴进行二次操作制备异形微颗粒功能材料等方面的研究现状。

    MOFs分离膜在水系分离中的应用
    葛亮,伍斌,王鑫,赵璋,徐铜文
    化工学报. 2019, 70(10):  3748-3763.  doi:10.11949/0438-1157.20190616
    摘要 ( 118 )   HTML ( 7 )   PDF (3009KB) ( 131 )  
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    MOFs作为一类具有三维孔结构的新型框架材料,在催化、储能和分离领域均有广泛的应用前景,而MOFs的水稳定性一直是限制其扩大应用的壁垒。随着水稳定性MOFs材料不断涌现以及人们对MOFs水稳定性机理认识的加深,众多的学者开始关注MOFs分离膜在水体系下物质分离的应用研究。综述了围绕MOFs分离膜在水系环境下的分离应用研究展开,概述了MOFs水稳定性的影响因素,MOFs分离膜的制备及其在染料废水处理、脱盐、重金属离子去除和离子选择性分离等领域的应用研究,并对MOFs分离膜未来发展趋势进行了展望。

    燃料电池阴离子交换膜高效离子传输通道构建进展
    袁伟, 曾玲平, 王建川, 魏子栋
    化工学报. 2019, 70(10):  3764-3775.  doi:10.11949/0438-1157.20190704
    摘要 ( 109 )   HTML ( 3 )   PDF (3572KB) ( 51 )  
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    阴离子交换膜燃料电池因具有可使用非贵金属催化剂及催化反应动力学快等优点,是一种清洁高效的能源来源,但其商业化进展一直受制于高性能阴离子交换膜的开发。目前,阴离子交换膜主要面临着离子传导率低和稳定性差问题。研究者们分别围绕提高离子传导率(同时维持机械稳定性)和增加碱性稳定性开展了大量的研究工作。其中构建高效离子传输通道被认为是一种有效解决阴离子交换膜离子传导率和机械稳定性平衡问题的有效方法。本文综述了构建离子通道的常见方法,包括纳米复合、微相分离、构建互穿聚合物网络、构建离子簇。

    金属有机框架光催化剂微环境调控研究进展
    安珂, 杨冬, 赵展烽, 任汉杰, 陈瑶, 周致远, 姜忠义
    化工学报. 2019, 70(10):  3776-3790.  doi:10.11949/0438-1157.20190601
    摘要 ( 183 )   HTML ( 10 )   PDF (2167KB) ( 122 )  
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    金属有机框架材料(MOFs)是一类无机金属中心和有机配体自组装形成的晶体多孔材料,既有无机材料高结晶度、高电子迁移率等特点,又兼具有机材料高比表面积、高孔隙率、强可修饰性等特点,在光催化领域显示出广阔的应用前景。围绕物理化学微环境调控,对近年来MOFs光催化材料的研究进行了详细综述。其中,物理微环境的调控重点介绍了微观形貌调控、贵金属沉积和异质结构建三个方面;化学微环境调控重点介绍了金属位点调控与有机配体调控两个方面。此外,对MOFs光催化材料的未来发展进行展望,以期为高性能MOFs光催化剂的理性设计和可控制备等方面的研究提供思路。

    固体燃料流化床富氧燃烧的研究动态与进展
    刘沁雯,钟文琪,邵应娟
    化工学报. 2019, 70(10):  3791-3807.  doi:10.11949/0438-1157.20190701
    摘要 ( 53 )   HTML ( 5 )   PDF (3261KB) ( 44 )  
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    二氧化碳捕集与利用是全球学术界和工业界关注的热点,也是燃烧科学技术领域的前沿和难点。固体燃料的流化床富氧燃烧耦合了流化床燃烧和富氧燃烧的诸多优点,是最具工业应用前景的燃烧中碳捕集技术之一。为更全面把握该领域最新动态,对近年来流化床富氧燃烧的研究进行了系统梳理,在简述富氧燃烧基本技术原理基础上,分析了国内外的研究动态,总结了主要研究进展,包括单一燃料流化床富氧燃烧、混合燃料流化床富氧燃烧、加压流化床富氧燃烧和新型流化床富氧燃烧,并探讨了固体燃料流化床富氧燃烧技术将来发展趋势和研究重点。

    流化床甲烷化基础与应用最新进展
    刘姣,崔佃淼,王昱涵,程永刚,王创创,路绳治,石磊,许光文
    化工学报. 2019, 70(10):  3808-3824.  doi:10.11949/0438-1157.20190699
    摘要 ( 78 )   HTML ( 4 )   PDF (3414KB) ( 75 )  
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    由于CO甲烷化的快速表面反应、强放热特性,相比固定床,采用小颗粒催化剂的流化床甲烷化技术在反应活性和催化剂稳定性方面具有明显的技术优势。从高耐磨催化剂、流化床反应器及其创新、短流程两段甲烷化技术构建及其验证等方面总结了流化床甲烷化技术开发的最新进展。优化催化剂前体制备方法、调变催化剂组成可获得具有较高骨架强度和均匀性的催化剂一次微粒,进而通过优化的喷雾造粒工艺和填充黏结剂,制备出具有可调变粒度分布、高强度和高球形度的流化床用粉末催化剂,但其黏结剂的添加明显影响催化剂的低温活性。通过改性如Al2O3和FCC催化剂的球形颗粒,进而负载活性组分,开发了制备高活性、磨损指数小于1.5的流化床甲烷化Ni基催化剂的另一种技术方法。实验室研究证实了流化床甲烷化反应速率极快,在分布板上数毫米处即可实现可能的最高转化率,且在转化率和催化剂稳定性方面明显优于固定床,不仅由于流态化催化剂床层温度均匀,而且催化剂在床层内不停循环,加快了颗粒表面的更新。增大空速和表观气速,流化床的催化剂床层膨胀,反应气体与催化剂颗粒表面间的有效接触面积增加,使得流化床甲烷化对空速和表观气速的可调范围大。操作在更高气速条件的输送床甲烷化避免了操作气速的上限限制,可大幅降低反应器尺寸,有效提高单位截面的原料气负荷能力。输送床甲烷化可采用高热导率的催化剂颗粒传递反应热,相对于气体移热效率高、能力大。流化床甲烷化已在生物废弃物利用和焦炉煤气甲烷化方面开展了侧线示范,形成了相对多段绝热固定床工艺更简单的短流程两段甲烷化新工艺。

    植物天然产物的微生物合成与转化
    薛海洁, 王颖, 李春
    化工学报. 2019, 70(10):  3825-3835.  doi:10.11949/0438-1157.20190618
    摘要 ( 103 )   HTML ( 2 )   PDF (872KB) ( 54 )  
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    植物天然产物是一类结构复杂、性能多样的次级代谢产物,广泛应用于食品、药品、化妆品等多个领域。目前植物天然产物的主要来源依赖于从植物中提取,这种生产方式周期长且占用大量耕地。微生物细胞因其生长周期短、操作简便、环境友好、大规模发酵可控等优势而被广泛研究用以替代传统的植物提取法。目前利用微生物细胞工厂合成和转化植物天然产物已成为研究的热点,实现了萜类、黄酮、生物碱、皂苷等多种植物天然产物的合成和转化。本文分别从从头合成和生物转化的角度综述了微生物细胞工厂在植物天然产物合成中的应用,为更加系统、深入地研究植物天然产物的微生物合成与转化提供参考。

    离子液体法再生纤维素纤维制造技术及发展趋势
    王均凤, 聂毅, 王斌琦, 康召青, 周乐, 潘凤娇, 张香平
    化工学报. 2019, 70(10):  3836-3846.  doi:10.11949/0438-1157.20190621
    摘要 ( 89 )   HTML ( 11 )   PDF (1237KB) ( 54 )  
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    首先概述了再生纤维素纤维制造技术的发展历史,总结了以天然纤维素为原料的黏胶纤维、Lyocell纤维和离子液体纤维(Ioncell)及其技术发展现状。重点介绍了这三种再生纤维素纤维的性能、应用领域及市场前景,并比较了其生产工艺,包括纺丝原液的制备、纺丝工艺、溶剂回收等。与黏胶纤维相比,Lyocell 纤维和Ioncell纤维在溶解纤维素及干喷湿纺纺丝方面具有独特的优势。进一步对该类技术的重点和难点,如纺丝原液的连续制备和溶剂的高效回收进行了分析。与Lyocell纤维使用的NMMO溶剂相比,Ioncell纤维使用的离子液体具有离子液体可设计等优点,可根据纤维素原料的不同来源,设计合成对纤维素具有更好的溶解能力而无降解特征且环境友好的离子液体溶剂,同时对温度、金属离子具有很好的稳定性,为发展新一代纤维素绿色制造技术提供了新途径。另外,对Ioncell纤维存在的问题也进行了详细的分析,提出了未来拟开展的重点研究方向和拟解决的关键难题。

    气液冷等离子体多相反应器基础研究与应用进展
    蔡勇, 梁闯, 罗勇, 初广文, 苏梦军, 孙宝昌, 陈建峰
    化工学报. 2019, 70(10):  3847-3858.  doi:10.11949/0438-1157.20190698
    摘要 ( 61 )   HTML ( 10 )   PDF (2721KB) ( 50 )  
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    等离子体作为物质存在的一种基本形态,因其特有的高活性而不同于固、液、气三种形态,逐渐应用于多个领域,并发展成了一门新兴学科。由于冷等离子体参与的气液化学反应能产生更多的活性物质,而且液体的流动性能够强化活性物质的传递,因此,气体放电产生的冷等离子体与液相反应在许多领域表现出重要的应用价值,更具有探究意义。综述了几种冷等离子体的放电形式以及表征技术,重点阐述了气液冷等离子体多相反应器的不同结构以及应用,并对气液冷等离子体技术发展进行了展望。

    连续微反应加氢技术在有机合成中的研究进展
    屠佳成, 桑乐, 艾宁, 徐建鸿, 张吉松
    化工学报. 2019, 70(10):  3859-3868.  doi:10.11949/0438-1157.20190536
    摘要 ( 147 )   HTML ( 11 )   PDF (1126KB) ( 149 )  
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    加氢反应是有机合成中很常见的一种反应类型,采用常规的间歇加氢釜具有反应效率低、操作烦琐和安全性差等问题。而连续加氢微反应器进行非均相催化加氢反应能提供更高的传质性能,催化剂的回收利用与产物的纯化也更为方便,能极大地提高生产效率,减少贵金属催化剂的损失。因为这些优点,连续微反应加氢技术得到了越来越多的关注。本文阐述了连续微反应加氢技术中常用的微反应器与固体金属催化剂类型,以及不同官能团非均相高效催化加氢的研究进展,在此基础,对该技术在精细化工领域的应用进行了展望。连续微反应加氢技术使得加氢过程可以在更安全、更高效、更环保的条件下完成,具有很高的工业应用价值,是未来化学化工领域重点发展的方向之一。

    糖基转移酶在三萜皂苷合成中的应用
    李诺楠, 李春
    化工学报. 2019, 70(10):  3869-3879.  doi:10.11949/0438-1157.20190607
    摘要 ( 80 )   HTML ( 5 )   PDF (1309KB) ( 33 )  
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    三萜皂苷类化合物通常由一个或多个糖基连接在疏水的皂苷元上构成,其作为传统中草药的活性成分有着广泛应用。三萜皂苷类化合物的传统获取方法是从植物中提取,由于植物中三萜皂苷类化合物含量较低,植物生长受到土地资源、气候、环境等因素影响较大,严重制约了其大规模推广和应用。利用合成生物学技术,设计构建微生物细胞工厂合成三萜皂苷类化合物被认为是一种变革性的生产方法,成为新的研究热点。在三萜皂苷类化合物的合成过程中,糖基转移酶起着重要作用。阐述了利用糖基转移酶合成三萜皂苷类化合物的研究进展,为三萜皂苷类化合物的进一步应用提供参考。

    金属腐蚀速度的电化学噪声检测:理论模型研究进展
    夏大海,宋诗哲
    化工学报. 2019, 70(10):  3880-3891.  doi:10.11949/0438-1157.20190479
    摘要 ( 52 )   HTML ( 5 )   PDF (891KB) ( 26 )  
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    金属材料腐蚀速度的测定是评价材料在服役环境中耐蚀性的重要指标。电化学噪声技术由于其原位无损无干扰的优势,用于金属材料的腐蚀监检测的应用已有50多年的历史,可以实现对金属材料在各种环境下的腐蚀速度和腐蚀形态的评估。目前制约电化学噪声技术应用的关键科学问题之一是如何建立理论模型进而得到表征腐蚀速度的特征参数。目前腐蚀速度评价主要采用噪声电阻或谱噪声电阻来表征,但很多情况下2个参数本身缺乏严格的物理意义。本文综述了目前用于金属腐蚀速度定量分析的3种理论模型(电极过程动力学模型、等效电路模型、散粒噪声理论),并深入讨论了每种模型的优缺点,最后指出了该领域的发展方向。

    热力学
    利用二维变阱宽方阱链流体分子热力学模型计算吸附等温线
    陈博亚, 朱雨航, 彭昌军, 刘洪来
    化工学报. 2019, 70(10):  3892-3898.  doi:10.11949/0438-1157.20190394
    摘要 ( 77 )   HTML ( 9 )   PDF (865KB) ( 37 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    以二维硬碟流体为参考,借助现代分子热力学研究方法建立了一个二维变阱宽方阱链流体的分子热力学模型(SWCF-VR-2D),并将建立的模型用于气体在固体界面吸附的关联计算中,获得了相应吸附质和吸附剂的模型参数。发现模型能满意再现氮气、甲烷、乙烷、乙烯等气体在硅胶、活性炭、沸石、金属有机骨架(MOF)等不同固体界面上的吸附等温线,总的平均绝对偏差为3.42%,其中能量参数ε w反映了吸附剂与吸附质之间的相互作用大小。

    1-甲基萘-正癸烷-1-十四烯-环丁砜体系液液相平衡数据测定及关联
    丁立群, 袁晓冰, 刘昌见
    化工学报. 2019, 70(10):  3899-3905.  doi:10.11949/0438-1157.20190608
    摘要 ( 47 )   HTML ( 3 )   PDF (651KB) ( 33 )  
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    采用溶剂萃取分离催化裂化柴油中的芳烃是催化裂化柴油改质一条有效的途径。测定了常压下323.15、333.15和343.15 K时1-甲基萘-正癸烷-1-十四烯-环丁砜体系的液液相平衡数据,得到该体系的三元相图,1-甲基萘对非芳烃的选择性系数保持在2~55之间,说明环丁砜溶剂萃取分离1-甲基萘是可行的。采用Hand方程和Othmer-Tobias方程对相平衡数据进行关联,相关性系数均大于0.99,表明相平衡数据具有较好的一致性。利用NRTL方程进行关联,获得二元交互作用参数,NRTL模型计算值与实验值的均方根偏差很小,说明NRTL模型适合该体系的液液相平衡。

    流体力学与传递现象
    射流鼓泡反应器内气液分散状态检测
    黄正梁, 郭晓云, 帅云, 杨遥, 孙婧元, 蒋斌波, 王靖岱, 阳永荣
    化工学报. 2019, 70(10):  3906-3913.  doi:10.11949/0438-1157.20190460
    摘要 ( 93 )   HTML ( 4 )   PDF (1495KB) ( 93 )  
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    射流鼓泡反应器内随着射流速度的增大,先后经历气泛、载气和完全分散三种气液分散状态。本文在射流鼓泡反应器实验装置中,利用Pavlov管测量气体分布器上方壁面附近的液速波动信号,发现液速标准差和时均液速随射流速度的增大均依次出现第一平稳段、上升段、下降段和第二平稳段,其中,第一平稳段对应气泛状态,上升和下降段对应载气状态,第二平稳段对应完全分散状态。据此提出了临界射流速度的判断准则:第一平稳段与快速上升段的交点对应的射流速度为泛点射流速度u jf,下降段与第二平稳段的交点对应的射流速度为完全分散射流速度u jcd。与目测法相比,液速标准差分析得到的u jf的平均相对偏差为5.82%,u jcd的平均相对偏差为18.2%;时均液速分析得到的u jf的平均相对偏差为5.86%,u jcd的平均相对偏差为12.1%。研究还发现泛点射流速度随表观气速的增大而增大。

    上流式反应器气液相间传质特性的实验研究
    曹俊雅, 张绅, 张涛, 雍玉梅, 杨超
    化工学报. 2019, 70(10):  3914-3923.  doi:10.11949/0438-1157.20190636
    摘要 ( 89 )   HTML ( 8 )   PDF (1408KB) ( 51 )  
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    上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性,延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质,采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒,水溶液模拟渣油,空气模拟氢气,采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法,测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明,液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大;随填料颗粒增大而减小;在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比,能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式,拟合误差最大分别为12%和24%;表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。

    三维孔喉结构微通道内液滴的破裂行为研究
    周灏, 朱春英, 付涛涛, 高习群, 马友光
    化工学报. 2019, 70(10):  3924-3931.  doi:10.11949/0438-1157.20190652
    摘要 ( 90 )   HTML ( 3 )   PDF (1396KB) ( 65 )  
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    利用高速摄像仪研究了三维孔喉结构微通道内液滴的破裂行为。采用不同黏度的甘油-水溶液作为分散相,含4%(质量)表面活性剂(Span 20)的矿物油作为连续相。液滴通过孔喉结构后,观察到了三种流型:球形破裂、非球形破裂和不破裂。除极低连续相毛细数的情形外,分散相黏度和两相流量的增加不利于液滴破裂,液滴的破裂位置均接近于喉道出口。研究了液滴的球形破裂,结果表明,球形破裂中子液滴平均尺寸随分散相黏度和连续相流量的增加而降低,且与两相总毛细数呈幂律关系,模型预测值与实验结果吻合良好。

    混合澄清槽混合与澄清特性的规律研究
    吴雨馨, 唐巧, 张姬一哲, 王运东
    化工学报. 2019, 70(10):  3932-3940.  doi:10.11949/0438-1157.20190533
    摘要 ( 51 )   HTML ( 4 )   PDF (1751KB) ( 24 )  
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    混合澄清槽是最早也是目前依然被广泛使用的萃取设备,针对混合澄清槽存在的局限性对其混合与澄清特性进行规律性研究。研究过程采用SOPAT液滴测量平台测量液滴尺寸,针对不同体系混合室、澄清室液滴尺寸分布、平均液滴粒径、持液量、分散带尺寸、夹带量之间的关系探讨达到研究目的。实验结果表明,在混合过程中,大部分体系的等比表面积平均直径D 32与转速呈指数关系,与持液量的关系符合Calderbank模型。而在澄清过程中,澄清效果主要受到液滴尺寸、密度差、黏度、质量传递、温度、界面张力的影响,其中界面张力的增加会增强分相效果。通过对液滴测量影响因素进行系统的研究,为具体的操作下优化或改进混合澄清槽的结构打下基础。

    催化、动力学与反应器
    CO耐硫甲烷化MoS2/Si-ZrO2催化剂的失活原因研究
    顾佳, 辛忠, 高文莉, 何璐铭, 赵瑞
    化工学报. 2019, 70(10):  3941-3948.  doi:10.11949/0438-1157.20190565
    摘要 ( 64 )   HTML ( 3 )   PDF (2765KB) ( 38 )  
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    采用等体积浸渍法制备MoS2/Si-ZrO2催化剂,并对其CO耐硫甲烷化的催化活性稳定性进行评估。结果表明在2H2∶2CO∶1N2(摩尔比)、反应压力2.5 MPa、反应温度 450℃、硫含量0.01%及质量空速 6000 ml/(g·h)的反应条件下,100 h后CO转化率下降11%。深入进行氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、等离子体发射光谱(ICP-OES)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、热重分析(TGA)以及元素分析等表征后,发现反应后催化剂表面无明显积炭,但出现了明显的团聚现象。而催化剂失活的根本原因是硫流失的发生,导致具有催化活性的桥键 S 2 2 - 物种转变为S2-物种和H2S。

    Zr改性Y分子筛中油型加氢裂化催化剂设计制备
    崔勍焱, 张浩彬, 魏强, 岳源源, 王廷海, 朱海波, 周亚松, 鲍晓军
    化工学报. 2019, 70(10):  3949-3955.  doi:10.11949/0438-1157.20190651
    摘要 ( 63 )   HTML ( 3 )   PDF (1218KB) ( 47 )  
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    采用等体积浸渍法对Y分子筛进行了Zr修饰改性,系统考察了不同用量Zr对改性Y分子筛的结构、催化剂的理化性质和加氢裂化反应性能的影响规律。通过XRD、NH3-TPD、H2-TPR和TEM等方法对改性分子筛和催化剂进行表征分析。结果表明:Zr改性降低了Y分子筛的酸量,随着改性Zr用量的增加,这种变化趋势不断增大。同时,Zr改性有效地削弱了分子筛催化剂中金属活性组分与载体间的作用,提高了W物种在催化剂表面的分散程度。加氢裂化反应结果表明:与Y分子筛催化剂相比,Zr改性Y分子筛催化剂的减压馏分油(VGO)转化率降低,中间馏分油选择性提高约20%,随着改性Zr用量的增加,VGO的转化率不断降低,中间馏分油选择性略有增加。

    氧缺陷位MoO3- x 的制备及其吸附性能研究
    李姜无忌,朱巧影,陈立芳,成洪业,漆志文
    化工学报. 2019, 70(10):  3956-3966.  doi:10.11949/0438-1157.20190648
    摘要 ( 73 )   HTML ( 8 )   PDF (2388KB) ( 40 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    纺织印染废水中的有机污染物如亚甲基蓝的高效吸附净化是环境领域的重要研究课题,三氧化钼独特的片层结构极具吸附应用潜力。通过微波一步法制备了不同氧空穴浓度的氧化钼,具有不同的表面电荷分布,利用氧空穴氧化钼表面所带负电荷选择性高效吸附阳离子偶氮染料亚甲基蓝。揭示了氧空穴浓度与吸附性能之间的关系,发现氧空穴浓度越高则氧化钼吸附速率越快;吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型,表明该吸附过程属于单分子层吸附,并分析了其吸附机理。氧空穴氧化钼(MoO3- x )为金属氧化物在染料吸附领域的发展和应用提供一定的基础数据和理论基础。

    Ag表面乙醇选择性催化氧化的密度泛函理论研究
    徐新潮, 田鹏飞, 徐晶, 韩一帆
    化工学报. 2019, 70(10):  3967-3975.  doi:10.11949/0438-1157.20190480
    摘要 ( 63 )   HTML ( 5 )   PDF (2431KB) ( 27 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用密度泛函理论计算对Ag(111)和Ag(211)表面乙醇催化氧化过程进行了系统性研究。研究发现原子氧物种是常温下乙醇氧化的关键中间体。在表面原子氧物种辅助下,乙醇O—H键和α-C—H键依次断裂,生成乙氧基中间体和乙醛产物(活化能(E a)<38.0 kJ/mol)。乙醛随后与表面原子氧和羟基氧物种作用,导致CCOO(在Ag(111)表面发生CCOO C+ CO2)和CH2COO(在Ag(211)表面发生CH2COO CH2+ CO2)中间体C—C键断裂生成CO2,该过程是速率控制步骤(E a>95.5 kJ/mol)。计算结果表明乙醇在Ag表面催化氧化过程为结构敏感反应,降低表面缺陷位数量可提高产物中乙醛选择性。

    基于Monte Carlo方法的聚苯硫醚聚合反应动力学建模
    文帅, 王德坤, 孙伟振, 赵玲
    化工学报. 2019, 70(10):  3976-3984.  doi:10.11949/0438-1157.20190127
    摘要 ( 52 )   HTML ( 2 )   PDF (740KB) ( 37 )  
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    根据聚苯硫醚(PPS)聚合机理及过程分析并通过合理假设,提出了基于Monte Carlo方法的PPS聚合反应动力学模型。利用文献数据对模型参数进行了拟合回归,结果表明动力学模型计算值与相应的实验数据符合良好,并且模型外推预测与相同条件的实验接近,两者偏差小于2%;通过模型对反应物配比的影响进行模拟计算,结果与文献值相符合。最后,通过建立工业PPS聚合反应器模型对工业生产过程进行了模拟计算,结果表明PPS生产过程宜采用多釜串联的方式。相关研究结果可对PPS聚合反应动力学建模和工业过程的设计和优化提供理论依据。

    负载型铟基催化剂二氧化碳加氢动力学研究
    曹晨熙, 陈天元, 丁晓旭, 黄海, 徐晶, 韩一帆
    化工学报. 2019, 70(10):  3985-3993.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20190570
    摘要 ( 68 )   HTML ( 5 )   PDF (1660KB) ( 44 )  
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    探讨了载体对铟基催化剂上CO2加氢动力学的影响。通过浸渍法制备了不同载体的负载型In基催化剂,仅ⅣB族元素(Ti,Zr,Hf)氧化物负载的In基催化剂表现出明显的CO2加氢活性,其中In1/HfO2和In1/ZrO2催化剂具有较高的甲醇选择性,而In1/TiO2催化剂主要起催化逆水气变换反应的作用。通过稳态动力学、高压原位漫反射红外和程序升温实验等动力学手段,证明反应条件下In1/ZrO2和In1/HfO2上的关键表面反应中间体是甲酸盐与甲氧基,甲醇主要通过表面甲酸盐的逐步加氢生成。In1/HfO2具有最强的氢解离与加氢能力,因此最有利于甲醇合成。In1/TiO2在CO2加氢中表面无明显含碳中间物种,高CO选择性可能与界面氧空缺位点促进redox循环以及甲酸盐中间体分解相关。

    分离工程
    不锈钢网负载Al-beta分子筛涂层的制备及其在油水分离中的应用
    尚茜子, 张宝泉, 李雲
    化工学报. 2019, 70(10):  3994-4001.  doi:10.11949/0438-1157.20190355
    摘要 ( 127 )   HTML ( 7 )   PDF (2210KB) ( 45 )  
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    使用二次生长法在不锈钢网表面制备了Al-beta分子筛涂层,并通过扫描电镜、X射线衍射和接触角检测对其进行了表征。Al-beta分子筛晶粒以球形呈现在不锈钢网表面,并相互交联而构成微纳双级粗糙结构,Al-beta涂层表现出超亲水和水中超疏油性质。将不锈钢网负载Al-beta分子筛涂层用于分离一系列油水混合物,并考察了其耐久性和稳定性。实验结果表明,不锈钢网负载Al-beta分子筛涂层在重复使用100次后其正己烷/水分离效率仍保持在97.1%以上,酸、碱和超声等处理对其形貌和油水分离效率几乎没有影响,具备优异的耐久性、自清洁性和稳定性,在实际油水分离过程中有很大应用潜力。

    基于双回流变压吸附工艺的空气分离模拟及分析
    汪亚燕, 田彩霞, 丁兆阳, 唐忠利, 张东辉
    化工学报. 2019, 70(10):  4002-4011.  doi:10.11949/0438-1157.20190172
    摘要 ( 68 )   HTML ( 4 )   PDF (2151KB) ( 46 )  
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    双回流变压吸附是一种在吸附塔中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时生产两种高纯度、高回收率的产品气。以实验室自主合成的LiLSX分子筛为吸附剂,利用Aspen Adsorption模拟软件,对进料组成为78%N2/21%O2/1%Ar的实际空气进行了两塔双回流变压吸附的模拟研究。模拟结果表明:当原料气为78%N2/21%O2/1%Ar,吸附压力为2 bar(1 bar=105 Pa),解吸压力为0.3 bar,进料量为0.4 m3/h,轻组分回流流量为0.095 L/min,重组分回流流量为5.22 L/min时,能够得到体积分数为95.67%的O2和体积分数为98.25%的N2,回收率分别为94.60%和99.91%。并且进一步探究了进料位置、吸附时间、轻组分回流流量、重组分产品气流量等因素对O2和N2两种产品气纯度和回收率的影响。

    能源和环境工程
    沥青质含量对重油中氢气溶解度影响的研究
    白翔, 郭润, 曾招朋, 陈振涛, 张霖宙, 许志明, 徐春明, 赵锁奇
    化工学报. 2019, 70(10):  4012-4020.  doi:10.11949/0438-1157.20190612
    摘要 ( 86 )   HTML ( 7 )   PDF (675KB) ( 33 )  
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    氢气是油品加氢工艺中重要的反应组分,其在石油馏分中的溶解性能是影响加氢工艺过程的关键因素。重油中氢气溶解度的数据较为匮乏,尤其是重油中沥青质组分对氢气溶解度的影响并未受到关注。采用高压搅拌釜对氢气在四种重油原料中的溶解度进行系统研究,获得了氢气在重油中溶解性能随温度和压力的变化规律,并考察了沥青质含量对氢气溶解性能的影响。结果表明,氢气在相同重油原料中的溶解度随温度和压力的升高而增大,并且在较高温度或压力条件下,压力或温度变化对氢气溶解性能的影响更加显著。利用Aspen Plus中的Flash模块结合PR状态方程建立氢气溶解度计算模型,并进行高温条件氢气溶解度的预测,表明常规加氢条件下加拿大油砂沥青减渣中氢气溶解度与氢耗之间的矛盾极为尖锐,其脱沥青油的氢气溶解性能得到较大改善,胶质和沥青质的脱除缓解了氢气溶解和氢耗之间的矛盾。

    电化学双电层电容器动态模拟:离子尺寸及扩散系数的优化
    鲁浩天, 陈怡沁, 周静红, 隋志军, 周兴贵
    化工学报. 2019, 70(10):  4021-4031.  doi:10.11949/0438-1157.20190421
    摘要 ( 63 )   HTML ( 9 )   PDF (1878KB) ( 42 )  
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    电化学双电层电容器的低能量密度限制了其在储能动力等领域的应用,而有机电解液作为提升器件能量密度的关键因素,研究其导电电解质的特性具有重要的意义。通过构建电化学双电层电容器的动态模型,模拟了电化学双电层电容器的循环伏安曲线,并定量探究和解析了离子溶剂化尺寸和扩散系数对电容性能的影响。模拟结果表明:在低扫描速率情况下,电容性能主要受控于双电层结构特性,比电容随着离子溶剂化尺寸的减小而增大,而离子扩散系数对其电容性能没有影响;在高扫描速率情况下,电容性能会受控于离子传质过程,比电容随着离子溶剂化尺寸和离子扩散系数的增大而增大。并基于模拟计算和分析结果提出了理性设计和优化电化学双电层电容器的策略。

    真空变温吸附捕集干烟道气中CO2的模拟研究
    江南, 刘冰, 唐忠利, 张东辉, 李国兵
    化工学报. 2019, 70(10):  4032-4042.  doi:10.11949/0438-1157.20190725
    摘要 ( 81 )   HTML ( 6 )   PDF (2953KB) ( 48 )  
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    为减缓气候变化,减少CO2的排放,对真空变温吸附(TVSA)从干烟道气中捕集CO2进行了系统的研究。以沸石13X为吸附剂,设计了实验室规模的4塔连续进料的TVSA工艺,并建立数学模型进行数值模拟。模拟结果表明,通过四塔TVSA可获得纯度为97.54%,回收率为96.79%的CO2产品气,其产率为1.7 mol· ( k g ? a d s ) -1·h-1,能耗为3.14 M J · ( k g ? C O 2 ) - 1 。此外,考察了进料量、循环回流步骤时间、真空度对产品气纯度、回收率、吸附剂产率和工艺能耗的影响,并且分析了塔内压力与温度变化,详细探讨了塔内气固相浓度随轴向的分布。良好的工艺效果表明,TVSA有潜力成为一种能够生产高纯度高回收率的CO2产品气,并具有良好经济效益的捕碳工艺。

    材料化学工程与纳米技术
    软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响
    张聪聪, 郑梦凯, 李伯耿
    化工学报. 2019, 70(10):  4043-4051.  doi:10.11949/0438-1157.20190477
    摘要 ( 82 )   HTML ( 5 )   PDF (1069KB) ( 54 )  
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    分别以聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)、高顺式端羟基聚丁二烯(HTPB)和自由基聚合制得的端羟基聚丁二烯(FHTPB)为软段,采用溶液聚合两步法制得了四种聚氨酯弹性体(PUE)。通过拉伸试验、动态力学性能分析(DMA)、差示扫描量热(DSC)和热重分析等手段,考察了软段结构对它们室温及低温下力学性能、热性能等的影响。结果表明,四种PUE低温(-30℃)下的拉伸强度和断裂伸长率均大于室温下的对应值。这不仅与低温下软段诱导结晶所产生的自增强效应有关,也与软、硬两段的微相分离程度增大有关。相较于其他三种PUE,HTPB-PUE软段不仅玻璃化温度(T g)最低,而且极性也最弱,因而微相分离程度高,具有优异的柔性,-30℃下其断裂伸长率仍达660%以上。PCL-PUE和PTMG-PUE因软段易结晶,且软段与硬段的微相分离程度低,则刚性强。低温循环拉伸试验表明,-30℃下HTPB-PUE和FHTPB-PUE有较强的弹性恢复能力,而PCL-PUE和PTMG-PUE则相对较差。DSC和DMA结果显示HTPB-PUE的T g远低于其他三种PUE,其T g(DSC)低至-103℃。此外,四种PUE的初始分解温度十分相近,均在270℃左右。

    有机羧酸改性氧化铝纳米颗粒在聚丙烯中的成核效果研究
    蒋晓峰, 赵世成, 辛忠
    化工学报. 2019, 70(10):  4052-4061.  doi:10.11949/0438-1157.20190578
    摘要 ( 61 )   HTML ( 3 )   PDF (2908KB) ( 39 )  
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    利用正庚酸、硬脂酸、环己基甲酸和苯甲酸对氧化铝纳米粒子表面进行化学改性,研究了改性粒子表面的基团结构以及接枝量对其在聚丙烯(iPP)基体中成核效果的影响。结果表明:与直链烷基和环烷基羧酸相比,苯甲酸改性颗粒(BA-Al2O3)具有优异的成核效果,当BA-Al2O3的添加量为0.1%(质量)时,成核聚丙烯的结晶温度和弯曲模量相对于纯iPP分别提高了9.4℃和21.9%。改性纳米颗粒BA-Al2O3的苯甲酸接枝量对复合材料的结晶温度和力学性能也有重要影响,接枝量小于1.3 mmol/(g Al2O3)时,BA-Al2O3的成核效果随接枝量增加而显著增加;接枝量大于1.3 mmol/(g Al2O3)时,成核效果略微增加。所以,通过调控改性颗粒的表面结构,可以有效提升iPP复合材料的结晶和力学性能。

    磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)
    王子帅,王耀强,肖刚,苏海佳
    化工学报. 2019, 70(10):  4062-4071.  doi:10.11949/0438-1157.20190773
    摘要 ( 77 )   HTML ( 6 )   PDF (2289KB) ( 74 )  
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    通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe3O4@TiO2磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe3O4与TiO2复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe3O4@TiO2磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe3O4@TiO2对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe3O4@TiO2中TiO2含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe3O4@TiO2中TiO2含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe3O4@TiO2对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe3O4@TiO2对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe3O4@TiO2磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。

    制备方法对GO/P(NIPAM-MA)水凝胶La3+吸附性能的影响
    杨新蔚, 单国荣, 曹志海, 吕挺, 潘鹏举
    化工学报. 2019, 70(10):  4072-4079.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20190371
    摘要 ( 63 )   HTML ( 7 )   PDF (1638KB) ( 29 )  
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    用冷冻聚合法和非冷冻聚合法制备了氧化石墨烯/聚(N-异丙基丙烯酰胺-顺丁烯二酸)(GO/P(NIPAM-MA))水凝胶,比较制备方法对GO/P(NIPAM-MA)水凝胶La3+吸附能力的影响,发现通过冷冻聚合法合成的水凝胶,具有更加优异的溶胀-退溶胀性能和吸附性能。NIPAM与MA摩尔比为10∶1的冷冻聚合法水凝胶,在370 mg/L的LaCl3溶液中平衡吸附量为(29.87±0.073)mg/g,而相同条件下的非冷冻聚合法水凝胶平衡吸附量仅为(20.29±0.395)mg/g。冷冻聚合法水凝胶的Freundlich等温线拟合参数n值随着MA含量的增加呈线性增加,而非冷冻聚合法水凝胶增加幅度小于冷冻聚合法。经过5次吸附-解吸循环,冷冻聚合法水凝胶的形状和体积没有明显变化且吸附能力没有明显下降,而非冷冻聚合法水凝胶经过3次吸附-解吸循环就出现破碎,无法再使用。冷冻聚合法合成的GO/P(NIPAM-MA)水凝胶具有La3+平衡吸附量大、可重复使用等优点。

    RAFT聚合制备PMPS-b-PNIPAM嵌段共聚物及温敏性纳米粒子
    赵小燕, 单国荣
    化工学报. 2019, 70(10):  4080-4088.  doi:10.11949/0438-1157.20190342
    摘要 ( 72 )   HTML ( 5 )   PDF (1444KB) ( 27 )  
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    利用可逆加成-断裂链转移(RAFT)活性自由基聚合合成了一系列分子量可控、分子量分布窄的甲基丙烯酸-3-三甲氧基硅丙酯(MPS)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的嵌段共聚物,在水溶液中分散制备温敏性的含硅纳米粒子。保持疏水链段PMPS的长度恒定,改变亲水链段PNIPAM的长度,在不同pH的水溶液中进行实验,研究亲水链段长度、pH对聚合物的临界聚集浓度、纳米粒子的尺寸和形貌以及温度变化过程中的相分离行为的影响,得到尺寸较小、溶液稳定的温度响应性含硅纳米粒子,同时具有有机物和无机物的优良特点,在生物医学、化学催化、纳米反应器、染料涂料等多领域具有广泛的应用前景。

    过程安全
    泄漏引发液体过热爆沸机理及规律研究
    时事成, 王苏盼, 潘旭海, 马煜衡, 蒋军成
    化工学报. 2019, 70(10):  4089-4098.  doi:10.11949/j.issn.0438-1157.20190617
    摘要 ( 95 )   HTML ( 3 )   PDF (1262KB) ( 48 )  
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    为探究储罐泄漏引发液体过热爆沸的机理及规律,实验建立了小型装置,对爆沸过程中的气泡演化、压力及介质过热度响应进行研究。根据介质过热度的变化特征,提出表征沸腾延时程度的参数——过热时间,并建立相应描述过热时间的数学模型。实验结果表明,容器破裂后,大量气泡于介质内部产生并迅速成长,其成长可分为相对稳定阶段与加速成长阶段,而后引起明显的压力反弹。整个沸腾自上而下、自内壁向介质内部进行,且介质经历过冷—饱和—过热—饱和—过冷的循环过程。此外,实验发现初始压力的升高或初始液位的降低,都会使介质达到的最大过热度提高,尤其是50%初始液位时其介质最大过热度高达9.4℃。而随着初始压力或初始液位的升高,过热时间呈明显降低趋势,且初始液位升高时还会引起更明显的压力反弹。基于实验数据,对过热时间数学模型进行验证,结果表明数学模型计算结果和实验数据基本吻合。