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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 6期
刊出日期 2014-11-15
过程与设备
化学反应与工艺
化工模拟与计算
生物化工过程
化学反应与工艺
1
王学思, 李国兵, 那平
焦磷锆钛的合成及其对铯离子的吸附性能
利用溶胶-凝胶法合成了4价双金属酸盐-焦磷锆钛（ZTPP），采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱（FT-IR）、比表面积及孔结构分析（BET）、热重-差热分析（TG-DTA）等手段对材料进行了分析和表征，结果表明焦磷锆钛是一种具有发达比表面积的无定形多孔材料，且具有很好的稳定性。吸附实验证明，焦磷锆钛随溶液中铯离子初始浓度增高，吸附容量增大，可达1.4 mmol/g；在不同酸度溶液和竞争阳离子存在的情况下可稳定有效的吸附铯离子，吸附容量稳定；通过调整材料用量，其对铯离子的去除率可接近100%。
2014 Vol. 31 (6): 1-5 [
摘要
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1911
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2555
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6
辛亚, 王希涛
Bi、S共掺杂对TiO
2
纳米颗粒的结构和光催化性能的影响
以钛酸丁酯、硝酸铋和硫脲为原料，采用溶胶凝胶法制备了不同
n
［Bi(S)］/
n
(Ti)的Bi、S共掺杂的TiO
2
光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV/vis DRS)、微反等方法对光催化材料进行了研究。结果显示，Bi、S元素在TiO2纳米颗粒中分别以Bi
2
O
3
和SO
4
2-
形式存在，共掺杂未能改变TiO2的锐钛矿结构。Bi掺杂后，通过形成Bi—O—Ti键在TiO2禁带中产生了杂质能级，降低了纳米材料的禁带宽度，从而提高了光吸收效率；而S的引入，增多了催化剂表面的酸性位，有利于光催化活性的提高。Bi、S掺杂能明显改善TiO
2
纳米颗粒光催化甘油水溶液制氢的性能，3%Bi、S共掺杂TiO
2
具有最高的产氢速率，在紫外光和模拟太阳光照射下，其产氢速率可分别达到1 514.9和190.2 μmol/(h·g)。
2014 Vol. 31 (6): 6-12 [
摘要
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2684
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13
胡紫芳, 姜浩锡, 李桂明
Mn-M-O/TiO
2
-Al
2
O
3
催化超临界水氧化氨氮废水
以Mn和M（Ce、Cu、Co）的氧化物为活性组分、TiO
2
-Al
2
O
3
（TA）为载体，分别制备了3种不同Mn/M物质的量之比的双金属负载型Mn-M-O/TA催化剂。在连续超临界水氧化装置上及460 ℃、26 MPa、停留时间4～5 s和氧化剂剂量为化学剂量3倍的条件下，考察了各催化剂对氨的降解活性，结果表明Mn-Cu-O/TA催化剂具有较好的氨降解性能，Mn-Cu-O/TA-55催化剂氨转化率为55.8%。采用XRD、XPS、TPR等方法对Mn-M-O/TA催化剂进行了表征，添加铜后催化剂还原性能的提高，有利于氨转化率的提高。
2014 Vol. 31 (6): 13-17 [
摘要
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1894
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2209
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18
章慧, 丁彤, 马智, 齐晓周, 刘玉兰
煤系高岭土合成Al-MCM-41及镧改性后有效脱除磷
用煤系高岭土作为硅源和铝源合成介孔分子筛Al-MCM-41,然后浸渍镧获得一种具有高吸附容量和磷去除率的新型磷酸根吸附剂。分别考察了载体和镧负载量对吸附磷酸根性能影响。 硅铝比为48的介孔分子筛Al
48
-MCM-41具有非常规整的一维孔道结构，作为载体为负载镧氧化物提供一个好的空间结构。负载量为15%的 La
15
-Al
48
-MCM-41磷酸根吸附量吸附时间先呈线性增长，后缓慢增加，最后趋于平衡，饱和吸附量为60.43 mg/g，投加量为0.12 g时磷去除率96.01%。通过比较不同初始pH值条件下吸附过程中的pH值变化情况，发现吸附剂表面上的羟基和磷酸根之间的离子交换是去除磷酸盐的主要原因。
2014 Vol. 31 (6): 18-23 [
摘要
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1814
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2242
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过程与设备
24
周密, 张亚辉, 袁希钢
数字全息法测量液相扩散系数实验研究
采用数字全息干涉法测量了25 ℃乙二醇-水物系的扩散系数。详细介绍了实验方法以及2种处理干涉图像获得扩散系数的方法，即横条纹法和弯条纹法。通过测量25 ℃时0.33 mol/L KCl溶液的扩散验证了实验的精确性。分别用2种方法获得了6个不同质量分数下的乙二醇-水物系的扩散系数，并与文献值进行了对比。结果表明，弯曲条纹法的平均相对偏差是1.3%，比水平条纹法的1.7%小，同时，弯曲条纹法的平均标准偏差更小，说明波动更小。
2014 Vol. 31 (6): 24-28 [
摘要
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29
陈智, 党乐平, 卫宏远
谷胱甘肽在水-乙醇混合溶剂中的溶解度测定及关联
采用称质量法测定了283.15～313.05 K下谷胱甘肽在不同配比的水-乙醇混合溶剂中的溶解度。实验结果表明，谷胱甘肽的溶解度随乙醇摩尔分数的增加而下降，随温度的升高而逐渐增大。分别用Apelblat简化方程和λh方程对溶解度数据进行关联，结果表明两种模型方程的回归效果均令人满意。利用van’t Hoff方程估算得到谷胱甘肽在水-乙醇中的溶解焓和溶解熵。两者均随乙醇摩尔分数的增加而增大。谷胱甘肽溶解度的测定及关联为其工业结晶过程设计和工艺优化提供理论依据，对工业生产具有重要的指导作用。
2014 Vol. 31 (6): 29-34 [
摘要
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5386
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3895
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35
赵含雪, 白鹏, 高瑞昶, 李莹, 李帅荣
萃取精馏分离乙腈-正丙醇的研究
采用萃取精馏的方法分离乙腈-正丙醇的共沸物系。首先利用溶剂选择原理和UNIFAC基团贡献法选出N-甲基吡咯烷酮作为萃取精馏的萃取剂，同时采用NRTL模型对常压下乙腈-正丙醇物系和加入萃取剂N-甲基吡咯烷酮后的汽液平衡进行模拟和实验验证，模拟结果与实验数据吻合较好。然后通过间歇萃取精馏实验进一步考察所选萃取剂的分离效果。结果表明，N-甲基吡咯烷酮能够打破共沸，有效分离乙腈-正丙醇共沸物系。采用有28块理论板的填料塔，萃取剂进料位置为第4块板，溶剂比为1.0，回流比为3，可以从塔顶得到质量分数为98.6%的乙腈产品。最后，用Aspen Plus软件对乙腈-正丙醇物系的连续萃取精馏流程进行了模拟，得出的参数为进一步的工业应用奠定基础。
2014 Vol. 31 (6): 35-40 [
摘要
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2997
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3440
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41
伊文峰, 唐韶坤, 田松江, 白杨
超临界萃取油茶多酚的研究
研究了以油茶籽为原料、采用夹带剂超临界CO
2
萃取油茶多酚的工艺。通过单因素实验分别考察了萃取温度、萃取压力、夹带剂浓度（乙醇水溶液）、夹带剂流速及萃取时间对油茶多酚提取率的影响。研究确定最适宜提取条件为：萃取温度55 ℃、萃取压力30 MPa、夹带剂为75%乙醇水溶液，夹带剂流速1.5 mL/min、萃取时间1.5 h，此时油茶多酚的提取率为1.26%。研究表明，超临界萃取油茶多酚具有工艺简单、溶剂用量少、提取率高和生产周期短等优点。
2014 Vol. 31 (6): 41-45 [
摘要
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3612
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2544
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46
王国庆, 李永辉, 莫绪飞, 吕惠生, 张敏华
Z-藁本内酯在超临界CO
2
中无限稀释扩散系数的测定与计算
在温度305.15～323.15 K、压力10～18 MPa范围内，采用Taylor峰扩展法测定了Z-藁本内酯在超临界CO
2
中的无限稀释扩散系数。结果表明，扩散系数范围在(2.75～5.55)×10
-8
m
2
/s之间，并随温度升高而增大，随压力和超临界CO2密度增大而减小，当温度和压力一定时，改性剂乙醇含量的增加能促进扩散系数缓慢增大。分别采用修正的Wilke-Chang、Scheibel、Lusis-Ratcliff、Reddy-Doraiswamy、He-Yu-Su模型预测了Z-藁本内酯的扩散系数，与实验测定值对比表明，平均绝对偏差分别为9.352%、9.356%、9.354%、9.360%和10.444%，均能很好的预测Z-藁本内酯在超临界CO
2
中的无限稀释扩散系数。
2014 Vol. 31 (6): 46-52 [
摘要
] (
2355
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化工模拟与计算
53
陈晓琳, 梅书霞, 谢峻林, 王加军, 汪宣乾, 胡贞武
两种带涡流室分解炉内气相流场的模拟对比研究
针对两种带涡流室的同种类型不同炉膛尺寸不同生产效率的分解炉建立模型，运用流体力学软件，采用Euler坐标系下的Realizable
k-ε
模型对分解炉内的气相流场进行了模拟与对比分析。结果表明，两种分解炉内气流场规律一致，气流进入炉膛后沿分解炉壁面螺旋上升，在分解炉中心区域则形成了低速区；但是，炉膛直径小的分解炉内的气流平均停留时间稍短，约为6.70 s，而炉膛直径大的分解炉气流平均停留时间则更长，约为9.45 s，表明其旋流程度更强，更有利于延长物料在炉内的停留时间。
2014 Vol. 31 (6): 53-58 [
摘要
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5185
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59
王晓静, 张芳, 张灿
基于温度场均匀化分析的还原炉底盘结构研究
主要研究多晶硅还原炉的底盘结构，通过改进底盘冷却液流道形式，以提高在该底盘结构形式下温度场分布的均匀性及底盘结构的安全性。本文研究的底盘结构采用了限制射流直喷喇叭口式冷却流道，在底盘上滑板下表面不易形成气膜隔层，大大降低了底盘滑板的温差应力，提高了底盘结构的安全性。结合大型多晶硅还原炉的研制要求，应用Fluent对多晶硅还原炉底盘的辐射、导热和对流的传热过程进行了传热分析，得出了底盘内部温度场的分布云图，并在此基础上通过ANSYS对多晶硅还原炉底盘进行了热-结构耦合分析，得到了满足强度、刚度条件下结构的最优化。
2014 Vol. 31 (6): 59-64 [
摘要
] (
2259
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65
张吕鸿, 张晶, 姜斌, 孙永利
多孔SiC中黏弹性流体的流变性数值研究
为研究黏弹性流体在多孔SiC中流变行为，将多孔SiC的骨架建成十四面体结构单元的阵列，利用POLYFLOW计算流体力学软件，黏弹性流体的本构方程采用PTT模型，主要研究黏弹性流体流经多孔SiC的法向应力及剪切应力随松弛时间、多孔介质孔径以及流速变化规律，以及剪切速率的分布特点。黏弹性流体弹性越强，孔道结构对其作用的应力越大，从而使聚合物分子链发生断裂的几率越大。
2014 Vol. 31 (6): 65-68 [
摘要
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1490
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2469
)
69
段连, 周阳, 刘春江
多晶硅还原炉内流场及温度场的研究
多晶硅还原炉（CVD reactor）是西门子法生产多晶硅的主要设备。硅在多晶硅还原炉（CVD reactor）内的生长是一个复杂的过程，涉及动量、热量、质量传递以及化学反应，炉内流体流动分布是影响还原能耗的关键因素。在这项研究中主要考虑如何提高还原炉中流场和温度场的均匀性。提出了一种新的还原炉设计方案，与传统的多晶硅还原炉相比，在新的还原炉内加入了内罩，从而形成了一种不同的气体流动方式。在新的还原炉内，气体进口和气体出口被划分到不同的区域，气体从气体进口进入CVD reactor后向上流动同时参与气相沉积反应，反应后通过内罩的顶部，最后从气体出口流出。研究重点是内罩结构的设计，以期可以提高还原炉内部流场及温度的均匀性。通过计算流体力学研究，现在水平方向上温度梯度很小，同时有效地减小了回流区域面积。本研究提供了提高多晶硅还原炉内部流场及温度场均匀性的方法。
2014 Vol. 31 (6): 69-74 [
摘要
] (
1750
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2781
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生物化工过程
75
张文勇, 王大梅, 甘一如, 黄鹤
人源胰蛋白酶-1与DsbA在
E.coli
中的融合表达
从供体动物获取的胰蛋白酶可能含有致病微生物的残留，目前急需重组胰蛋白酶的生产。按照密码子使用频率表，对人源胰蛋白酶-1的基因序列进行简并突变，并与质粒pET-39b(+)携带的DsbA融合，实现了胰蛋白酶在大肠杆菌中的表达。重组蛋白主要以包涵体的形式存在，约占菌体总蛋白的40%。包涵体经洗涤、变性、复性和凝血酶激活后，依照市售猪胰蛋白酶的量，每1 L发酵液得到1.6 mg有活性的胰蛋白酶，实现了人源胰蛋白酶在原核生物中的大量表达。
2014 Vol. 31 (6): 75-79 [
摘要
] (
1783
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2277
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