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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2014年 31卷 5期
刊出日期 2014-09-15
过程与设备
化学反应与工艺
化工模拟与计算
化学反应与工艺
1
李淑娜, 张东辉, 鲁东东
CO吸附剂制备及其吸附脱除微量CO的性能
介绍了CO吸附剂的制备方法，研究了该吸附剂在固定床温度30 ℃、CO分压为6 kPa(a)下吸附一氧化碳的动态吸附性能，测定了穿透曲线，动态吸附容量为2.138 5 mmol/g，并用BET吸附仪测定了制备的CO吸附剂比表面积，用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)测定其离子交换度为52%，含铜量为9.52%(质量分数)。通过粉末X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)表征发现，水热交换法制备CO吸附剂，Cu
2+
有效地取代了NaY原粉中Na
+
，经过焙烧还原后仍然能够维持原骨架结构的完整。用NH
3
-TPD考察了改性前后吸附剂酸度的变化以及用H
2
-TPR考察了吸附剂合适的还原温度。采用130 ℃氮气吹扫的方法再生，再生彻底并且吸附效果稳定。
2014 Vol. 31 (5): 1-7 [
摘要
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3442
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8
孙猛猛, 王庆法, 邹吉军, 张香文
IrO
2
-SiO
2
涂层钛阳极的失效行为研究
为探讨氧化物涂层阳极的失效原因，采用热分解法在不同焙烧温度下制备了60%IrO
2
-40%SiO
2
/Ti氧化物阳极，利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDX）和循环伏安测试（CV）分析了阳极在硫酸溶液的强化电解过程前后表面形貌、涂层组成和电化学性能的变化。结果表明，IrO
2
-SiO
2
涂层钛阳极失效的主要原因是钛基体和涂层之间形成了不导电的TiO
2
层。在强化电解过程中，低焙烧温度制备的阳极活性组分的电化学溶解和涂层的机械脱落促进TiO
2
层的生长。高焙烧温度制备的阳极中已生成一定量的TiO
2
，在电解时加速电极的失效。600 ℃焙烧温度下制备的电极的强化寿命最高。
2014 Vol. 31 (5): 8-12 [
摘要
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2940
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13
金毅, 张立红
掺杂型负载金属催化剂在甲烷裂解反应中的研究进展
甲烷催化裂解反应能够同时制取不含碳氧化物的高纯氢和纳米碳材料，引起研究界的广泛关注。Ni、Fe和Co是常用的甲烷裂解反应的催化剂的活性组分，但单活性组分的负载型金属催化剂往往存在转化率低和寿命短等缺点，通过催化剂的设计改进其性能是催化剂研究工作的重要方向之一。除了制备方法的选择和反应条件的优化，利用不同金属组分性质间的差异，在其中引入第二或第三组分，同样能够有效改善催化剂的性能。对掺杂型负载金属催化剂的研究进行了综述。概述了催化剂的失活机理及模型（活性位覆盖模型和孔道口堵塞模型），以及如何从失活原因出发进行掺杂型负载金属催化剂的设计。根据掺杂元素作用方式不同，分类介绍了当前掺杂型负载金属催化剂的主要研究成果及其未来的发展方向。
2014 Vol. 31 (5): 13-19 [
摘要
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20
崔晓兰, 单忠强, 田建华
聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料的制备及其电化学性能
采用液相化学沉积法，并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备得到聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电和循环伏安（CV）表征其物化性能和电化学性能，结果表明，聚乙烯吡咯烷酮可有效提高硫/碳复合材料的电化学性能。0.35 C充放电时，所得聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料首次放电比容量达到1 415.3 mAh/g(按单质硫的质量计算)，120次后比容量保留为903.3 mAh/g，容量保持率为63.8%；2 C充放电时，首次放电比容量可达到904 mAh/g，200次后比容量仍能保持在486.8 mAh/g。
2014 Vol. 31 (5): 20-24 [
摘要
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5988
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25
马智, 景瑞芳, 姚莹, 丁彤, 齐晓周
高岭土纳米管的制备及其脱硫性能的研究
高岭土纳米管是一种非常有前景的新型纳米管材料。以高岭土为原料采用插层法制备了高岭土纳米管，并对其脱硫性能进行了首次研究。利用静态实验研究了高岭土、高岭土-DMSO、高岭土纳米管及MCM-41对噻吩的吸附脱除性能。实验发现，高岭土纳米管对有机硫的脱除是有效的，并且其脱除噻吩的容硫量高达10.08 mg/g。通过分析，高岭土纳米管的比表面及孔径大小是影响脱硫率的关键。
2014 Vol. 31 (5): 25-30 [
摘要
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3784
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31
张娅, 许涌深, 邱守季, 杨磊
乙二醇二缩水甘油醚的合成及表征
以乙二醇和环氧氯丙烷（ECH）为原料，三氟化硼乙醚络合物为催化剂，合成了乙二醇二缩水甘油醚。通过正交试验的实验方法研究了原料配比、催化剂用量、开环反应温度以及闭环反应时间对产物收率和环氧指数的影响，并且用气相色谱、傅里叶红外光谱和核磁氢谱对产物进行了分析和表征。对正交实验的进一步验证和优化表明，乙二醇二缩水甘油醚的最适宜制备条件为：
n
(ECH)/
n
(乙二醇)为2.2，催化剂用量为乙二醇质量的0.5%，开环反应温度为50 ℃，闭环反应时间为1 h。最适宜工艺条件下合成产物的各项技术指标均优于工业生产技术指标。
2014 Vol. 31 (5): 31-36 [
摘要
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37
孙浩, 汪宝和
低模数水玻璃合成ZSM-5分子筛及工艺条件优化
以低模数（
n
=1.03）水玻璃为硅源，通过改良水热合成途径，成功制备出无模板剂ZSM-5分子筛。借助X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对ZSM-5分子筛结晶度及晶貌进行表征。在
n
(硅)/
n
(铝)为50 的情况下，通过考察晶化温度、时间、pH值、水含量、有无搅拌或晶种对ZSM-5分子筛物性的影响，优化合成工艺。结果表明，静置或晶种法得到的ZSM-5分子筛，晶体粒径大且晶貌不规整，不适合用于低模数水玻璃合成ZSM-5体系。ZSM-5沸石最适宜制备工艺为：
n
(H
2
O)/
n
(SiO
2
)=40，pH=10的合成混合物经室温老化24 h，搅拌状态下，170 ℃下水热晶化24 h。与商业级ZSM-5相比，低模数水玻璃合成的ZSM-5分子筛在环己烯水合反应中表现出更高的催化活性和选择性。
2014 Vol. 31 (5): 37-42 [
摘要
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43
杨静娜, 孙玉娣, 关毅
乳酸菌微生物燃料电池产电性能及产电机理研究
采用双室微生物燃料电池（MFC），以乳酸菌为产电微生物，并以葡萄糖为唯一的电子供体，研究MFC的产电性能以及乳酸菌MFC产电机理。在30 ℃下，底物浓度为1.5 g/L时，该MFC的开路电压稳定在500 mV。实验条件下测得该MFC的最大功率密度为393.23 mW/m
2
，内阻约为500 Ω。利用气相色谱分析乳酸菌MFC产电过程中代谢产物的含量变化，实验数据表明无论是不参与产电的正常代谢途径还是产电过程中，都涉及到乳酸菌的同型乳酸发酵途径、异型乳酸发酵的经典途径和双歧杆菌发酵途径。在乳酸菌MFC运行过程中人为添加乙醇，该实验结果显示乙醇不利于乳酸菌产电，表明乳酸菌的异型乳酸发酵途径是乳酸菌进行产电的关键代谢途径。
2014 Vol. 31 (5): 43-48 [
摘要
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49
郭晶晶, 党乐平, 卫宏远
茶碱、烟酰胺与异丙醇三元系统在298.15和308.15 K的相图研究
以茶碱、烟酰胺通过分子间氢键形成的共晶为例研究了共晶的热力学性质，测量了以异丙醇为溶剂茶碱烟酰胺共晶在298.15和308.15 K 下的溶解度，同时测定了茶碱烟酰胺共晶的溶度积（KSP）。通过对溶解度数据的分析表明茶碱烟酰胺共晶在溶液中会形成1∶1的溶液络合，测定了溶液中共晶的溶度积及络合常数以及共晶组元对共晶溶解度的影响，同时考察了温度对溶度积和络合常数的影响。为了深入了解共晶在不同温度下的形成规律，绘制了在298.15和308.15 K茶碱烟酰胺在异丙醇中的三元相图，分析了共晶的三元相图随温度的变化趋势，为药物共晶生产中目标产物的控制提供理论支持。
2014 Vol. 31 (5): 49-53 [
摘要
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过程与设备
54
胡伟超, 贾学五, 袁希钢
气相中乙醇对水吸收CO
2
过程界面对流的影响
考察了在气相中加入少量乙醇对水吸收CO2过程中液相界面对流的影响。采用粒子成像测速仪（PIV）测定了这一气体吸收过程中液体瞬时流场。通过对液体流场信息进行处理，得到了不同条件下速度和湍动能的数据及其分布；根据流场内速度和湍动能及其分布结构，定量分析了气相中加入乙醇对气液传质过程界面对流的影响，发现气相中乙醇的加入导致了局部Marangoni效应，很大程度上增大了界面附近的对流，为促进气液传质提供了依据。
2014 Vol. 31 (5): 54-58 [
摘要
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1541
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59
朱璇雯, 付存亭, 刘成
圆环挡板振荡流连续反应器的结构优化
采用计算流体动力学方法对制备生物柴油的圆环挡板振荡流反应器的液-液两相流进行了数值模拟研究。选取欧拉-欧拉模型描述液液两相流动，进一步耦合群体平衡模型将液滴的聚并和破裂考虑在内，对湍流模型则采用标准
k-ε
模型进行描述。在此基础上，对反应器的挡板开孔率和挡板间距等重要结构参数进行了优化。模拟结果表明，在振荡频率为4 Hz、振幅为16~36 mm条件下，通过混合效果、能量耗散和液滴直径分布等情况综合考虑，最适宜挡板开孔率范围为25%~30%，最适宜挡板间距为1.5D。
2014 Vol. 31 (5): 59-64 [
摘要
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65
田征, 冯天扬, 崔现宝, 彭艳枚, 薛乐星, 包振宇
丁酮-水共沸物系的萃取分离
采用液液萃取进行丁酮-水共沸物系的分离。测定了三元体系丁酮-水-（1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐）的液液平衡，采用NRTL活度系数方程对液液平衡数据进行回归得到组分间的二元交互作用参数。利用流程模拟软件ChemCAD进行了以离子液体为萃取剂的液液萃取过程的模拟，研究了理论板数、溶剂比（萃取剂摩尔流量和原料摩尔流量的比值）对萃取过程的影响，通过灵敏度分析，获得了优化的操作参数。在最适宜操作条件下，丁酮的摩尔分数可达0.999 4，离子液体经过回收能够直接循环使用。
2014 Vol. 31 (5): 65-69 [
摘要
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6960
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70
余振华, 詹建波, 郑迪生, 李赓, 布宁, 李建, 胡信洋, 薛守成
卡纸涂层对EB固化直接真空镀铝工艺的影响
通过改变卡纸涂布量和涂层中瓷土与碳酸钙的比例，研究了卡纸涂层对电子束固化直接真空镀铝工艺的影响。结果表明，随卡纸涂料量提高，表征涂层开放程度的油墨吸收性也随之提高，但卡纸的耐折性能则下降，电子束（EB）固化预涂料涂布量也随之增大；卡纸涂层材料中颜料的组成对卡纸性能及EB固化涂料预涂量有影响，随着颜料中瓷土含量降低，碳酸钙含量提高，涂层的开放程度提高，纸张光泽度下降。
2014 Vol. 31 (5): 70-73 [
摘要
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1620
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化工模拟与计算
74
李浩, 白姝
静电作用力算法对分子动力学模拟结果的影响分析
蛋白质分子和界面之间的作用在药物输送以及生物分离等领域至关重要。利用分子动力学模拟考察蛋白质分子在界面附近的行为是最近10年研究的热点。在早期的工作中，Wang等发现同电荷离子交换介质可用于辅助蛋白质复性，但其机理不甚明确。在利用分子动力学模拟研究其分子机理时发现，不同静电作用力参数对模拟结果有直接的影响。因此，通过全原子分子动力学模拟考察不同静电参数条件对模拟结果的影响，展示此过程的构象和能量变化，分析了造成结果差异的原因。研究结果揭示了不同静电参数对模拟结果的影响，为进一步研究蛋白质在界面表面的行为奠定了一定的理论基础。
2014 Vol. 31 (5): 74-79 [
摘要
] (
3497
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1445
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