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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2022年 39卷 6期
刊出日期 2022-11-15
目录
化学反应与工艺
化工模拟与计算
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
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文章导读:
2022 Vol. 39 (6): 0-0 [
摘要
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201
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化学反应与工艺
1
王清, 张凤宝, 范晓彬, 李阳
氮掺杂中空多孔碳材料活化过一硫酸盐催化降解双酚A
文章导读:
在高级氧化（AOPs）过程中，合理设计出环境友好、稳定高效的催化剂对水污染降解具有重要意义。使用原位聚合的方法合成了氮掺杂中空多孔碳材料（NHPC），并将其作为催化降解双酚A （BPA）的过一硫酸盐（PMS）活化剂；结合动力学分析与多种表征手段，探究了结构缺陷、sp
2
杂化碳、氧官能团和3种典型的N键构型（吡啶N、吡咯N和石墨N）等因素对催化氧化反应性能的影响。BPA的反应速率常数与石墨N含量呈线性相关，表明石墨N是主要活性位点。同时，热处理可以通过再生石墨N来恢复催化剂活性，再生后的催化剂性能优于未使用的催化剂。自由基猝灭实验和电化学测试分析确定了NHPC-800/PMS体系主要是通过超氧自由基（O
2
·-
）介导的自由基过程降解双酚A （BPA）。加深了对氮掺杂碳基催化剂活化过硫酸盐的理解，对其在环境修复中的实际应用具有指导意义。
2022 Vol. 39 (6): 1-13 [
摘要
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191
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15630KB] (
642
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14
郭平平, 王后臣, 张勇杰, 潘宏斐, 任相魁, 陈志坚
基于氮杂氟硼二吡咯染料的柱相液晶
文章导读:
近年来Aza-BODIPY染料因其优异的光学性质备受关注。利用"click"反应合成了包含三氮唑及3，4，5-三（十二烷基）苯甲酰胺单元的Aza-BODIPY染料
1
，并通过
1
H NMR、
13
C NMR和MS等方法表征了其化学结构。Aza-BODIPY染料
1
在偏光显微镜下呈现典型的扇形织构。差示扫描量热法（DSC）研究中观察到了此材料的固相-液晶相以及液晶相-液相的相转变。进一步利用小角X射线衍射（SAXD）研究了液晶相的结构，结果表明Aza-BODIPY染料
1
形成了六方柱状液晶相（Col
hd
）。据我们所知，这是首例基于Aza-BODIPY染料的柱相液晶材料。
2022 Vol. 39 (6): 14-20 [
摘要
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200
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589
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21
杨金鑫, 常薇, 黄璐, 秦洁, 李云锋, 刘斌
微乳液静电纺丝法二氧化钛纳米纤维的制备及性能
文章导读:
以微乳液为前驱体，通过单轴静电纺丝法制备了具有多孔结构的二氧化钛纳米纤维。采用扫描电镜、X射线衍射、紫外可见漫反射光谱和氮气吸附解吸分析等对其进行了表征，并以亚甲基蓝和实际印染废水为目标物对其光催化性能进行了研究。结果表明纳米纤维的结构可以通过改变微乳液体系进行调控，当微乳液体系中加入混油相（石蜡和正己烷）时，制备得到的二氧化钛呈现出多孔和混晶结构，并具有优异的光催化性能。对亚甲基蓝溶液（MB）光催化降解率高达98%，对于实际印染废水光催化降解效果显著。该法制备过程简单，对特殊形貌光催化材料的制备提升性能具有重要的借鉴应用意义。
2022 Vol. 39 (6): 21-28 [
摘要
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196
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3515KB] (
760
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29
张倩, 葛腾杰, 姜涛, 李健
负载型茂金属催化剂用于乙烯淤浆聚合的研究
文章导读:
在烯烃催化聚合领域，茂金属催化剂显示出比传统Ziegler-Natta催化剂更高的活性。以苯甲酸催化三甲基铝（TMA）受控水解生成甲基铝氧烷（MAO），经热解过程后合成了一种不溶形式的固体聚甲基铝氧烷（sMAO）。以合成的sMAO为载体负载茂金属催化剂，并将该催化剂应用于乙烯淤浆聚合反应中，系统探究了聚合条件对催化行为的影响，同时对聚乙烯产品mPE的粒度、堆密度、分子量及分布和熔体流动速率等基本理化性能进行了分析表征。实验结果表明，制备的催化剂颗粒形态较好，粒子分布均匀，在5 L釜中催化淤浆反应，乙烯/1-己烯共聚活性最高可达15 302.6 g·g
-1
，并得到了相对分子质量分布均匀的中、高密度聚乙烯产品。
2022 Vol. 39 (6): 29-35 [
摘要
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195
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831
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化工过程与设备
36
陈奎, 王静康, 冯瑶光, 黄欣, 王霆, 王娜, 郝红勋
连续管式结晶器研究进展
文章导读:
结晶是大多数化工生产过程中必不可缺的步骤。目前，大部分结晶过程采用间歇结晶，但间歇结晶的生产模式存在批次间差异、生产成本过高等缺点。因此，连续结晶作为新的结晶模式逐渐成为研究的重点。其中，连续管式结晶器具有较窄的停留时间分布和较高的生产效率等优势，已广泛应用于工业结晶。针对连续管式结晶器研究现状进行了详细介绍，总结了管式结晶器普遍存在的问题和解决方法，并介绍了辅助设备和技术在连续管式结晶器中的应用。最后，总结了管式结晶器的进一步发展方向。
2022 Vol. 39 (6): 36-53 [
摘要
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213
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54
任宝华, 党乐平, 卫宏远
表面活性剂对聚乙烯醇基薄膜透光性及机理的影响
文章导读:
针对聚乙烯醇（PVA）与表面活性剂能组成复配体系，制备了聚乙烯醇基亲水性薄膜材料，研究了表面活性剂的掺量对聚乙烯醇基薄膜的微观结构、孔隙度、透光性能、PVA结晶度及晶粒尺寸的影响。采用紫外分光光度计考察了各薄膜的透光性；采用扫描电子显微镜观察了聚乙烯醇/表面活性剂的横截面微观结构；采用X射线衍射仪考察了不同表面活性剂的添加量对复合薄膜的晶相组成及PVA晶粒尺寸的影响，结果表明当表面活性剂添加量在6%~10%（质量分数，下同）时，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）明显地降低聚乙烯醇的结晶度，而阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）则没有此效果；CTAB的加入使聚乙烯醇/CTAB体系中PVA晶粒尺寸增大，SDBS的加入使聚乙烯醇/SDBS体系中PVA晶粒尺寸减小。最后对聚乙烯醇与表面活性剂相互作用机理示意图进行了预测。
2022 Vol. 39 (6): 54-61 [
摘要
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201
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9769KB] (
1206
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62
韩桂强, 李敏, 李甜, 孟祥浩, 冯树波
脂肪酸-聚醚胺-CO
2
相行为及萃取性能研究
文章导读:
研究了脂肪酸-聚醚胺-水络合溶剂在CO
2
触发开关作用下的相分离行为、开关性能及萃取水溶液中铜离子效能。通过辛酸-癸酸、辛酸-月桂酸、癸酸-月桂酸3种憎水性低共熔溶剂DES和辛酸、癸酸与聚醚胺D230水溶液配伍构建了系列开关型溶剂，并考察了不同脂肪酸与不同浓度聚醚胺D230水溶液配伍形成均相溶液的CO
2
响应性能。实验发现，聚醚胺D230水溶液质量分数为10%、13%和15%时，极性逆转导致体系的相行为变化有所不同。借助脂肪酸-聚醚胺-水络合溶剂，实现了脂肪酸DES均相萃取水溶液中铜离子以及与水相的非均相分离萃取模式。实验结果表明，质量分数10%聚醚胺D230水溶液与脂肪酸组合具有良好的CO
2
开关相行为，癸酸-月桂酸DES萃取铜离子的效果最佳。实验表明铜离子萃取率达到92.7%。
2022 Vol. 39 (6): 62-68 [
摘要
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202
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467
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69
崔宁, 瞿瑾, 戚佩瑶, 谢锏辉, 刘宗保, 胡绍峰, 李昂, 刘晓非
稀土铝酸锶聚丙烯夜光纤维的结构与性能
文章导读:
稀土铝酸锶发光聚合物复合材料是目前应用最广泛的发光材料，可用于制备海洋用夜光纤维，有望解决深海、黑暗条件的水下作业难题。将稀土铝酸锶发光材料（SrAl
2
O
4
：Eu
2+
，Dy
3+
）与热塑性弹性体PP进行混合，再通过螺杆挤出纺丝机制备了SrAl
2
O
4
：Eu
2+
，Dy
3+
质量分数为2%、5%、10%和15%的聚丙烯夜光纤维。研究了不同质量分数的稀土铝酸锶对夜光纤维的结晶性能、荧光性能以及力学性能的影响。结果表明，稀土铝酸锶的加入没有破坏PP的晶体结构，并起到了异相成核的作用，且随着其质量分数增加，异相成核的作用越来越明显；当稀土铝酸锶质量分数为5%时，熔融焓与结晶度最大；稀土铝酸锶的质量分数越高，吸光储能效果越好，发光强度也就越大；夜光纤维的拉伸断裂强度随稀土铝酸锶质量分数的增加而逐渐降低，断裂伸长率在其质量分数为5%时出现最大值。
2022 Vol. 39 (6): 69-74 [
摘要
] (
207
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625
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75
宿立波, 解利昕, 徐世昌, 羊玲玲
载气增湿蒸发技术处理切削废液的研究
文章导读:
利用空气作为载气，采用蒸发塔进行了载气增湿蒸发浓缩切削废液的实验，探究了操作条件对蒸发过程的影响。随着载气流量的增加，容积传质系数、蒸发量和整塔压降均增大，出口载气VOC浓度减小；随着载气温度、循环流量的增加，容积传质系数、蒸发量、整塔压降和出口载气VOC浓度均增大。实验条件下容积传质系数及蒸发量最大达到了13.95 g·（m
3
·s）
-1
和3.39 kg·h
-1
；出口载气VOC浓度最大为6.2 mg·L
-1
，小于《大气污染物综合排放标准》中规定值。研究结果表明载气增湿蒸发工艺能有效浓缩切削废液，为工业化应用奠定了基础。
2022 Vol. 39 (6): 75-82 [
摘要
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191
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599
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能源与环境化工
83
韦江海, 尹立坤, 毕然, 韩宇, 杨婷, 张亚楠, 陈明鸣
铂炭催化脱除超级电容器用多孔炭含氧官能团
文章导读:
开发可耐受高于2.7 V电压的多孔炭电极材料是双电层超级电容器（EDLCs）实现高能量密度的重要途径之一。以粒径小于10 nm的超细铂炭催化剂（Pt/C）引发了氢溢流，强化了高活性氢原子的解离，进而更加有效地脱除了多孔炭表面的含氧基团。利用5% Pt/C （质量分数，下同）可将多孔碳表面的含氧量降低至2%（摩尔分数，下同）。研究发现，重复使用多次后的Pt/C催化剂仍保持优于热还原法的脱氧效率。Pt/C催化剂作用下氢溢流脱氧后所得多孔炭（PC-Pt5/C-600-1st）的石墨微晶结构的有序度提高且孔结构得到较好保持，其作为EDLCs的电极材料可在3.3 V的高电压窗口下展现出良好的循环稳定性，在1 A·g
-1
的电流密度下循环8 000圈后，容量保持率为88.4%。可重复使用的特点有利于降低相关工艺过程的成本负担。
2022 Vol. 39 (6): 83-92 [
摘要
] (
190
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7874KB] (
617
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93
程洋, 王栋, 刘汇洋, 刘佩佩, 石赛, 夏晓露, 俞建峰
声化学微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究
文章导读:
为提高Fe
2+
活化过硫酸钠（SPS）降解亚甲基蓝（MB）的效率，设计了一种声化学微反应器。首先研究了静置系统、磁力搅拌系统、毛细管微反应器系统和声化学微反应器系统中MB和硫酸亚铁（FeSO
4
）混合液pH值、FeSO
4
浓度、SPS浓度对MB降解率的影响。其次，在声化学微反应器系统和毛细管微反应器系统中研究了流道结构和流速对MB降解率的影响。结果表明：在不同的MB和FeSO
4
混合液pH值、FeSO
4
浓度下，声化学微反应器系统中MB降解率均高于其他反应系统。随着SPS浓度的增加，MB降解率呈上升趋势，但在声化学微反应器系统中增加SPS浓度会影响MB降解。相比于直线形、三角波形和半圆波形流道结构，MB在矩形波形流道结构中降解效率更高。溶液在管道内停留时间相同时，增加流速更有利于氧化降解反应的进行。实验表明：当MB浓度为0.2 mmol·L
-1
，MB和FeSO
4
混合液pH值为3、FeSO
4
浓度为1.4 mmol·L
-1
、SPS浓度为1.8 mmol·L
-1
，流道结构为矩形波形，流速为13.16 cm·s
-1
时，声化学微反应系统中MB降解率达到85.45%。
2022 Vol. 39 (6): 93-100 [
摘要
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192
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101
李香香, 韩煦
微纳米气泡对超滤膜过滤腐植酸污染影响研究
文章导读:
为有效解决超滤过程中因有机物堵塞膜孔导致的膜污染和渗透通量下降问题，提出在对腐植酸（HA）溶液超滤传输及反洗过程中引入微纳米气泡水处理工艺，以强化超滤过程，实验研究了微纳米气泡对超滤膜渗透通量和截留效率的影响以及膜污染去除效果。结果表明在纯水和HA溶液中鼓入微纳米气泡后其归一化通量增大到1.1~1.3，截留效率提高了2.5%~22.0%，微纳米气泡水清洗和反洗后膜通量恢复分别高于纯水21%和25%。
2022 Vol. 39 (6): 101-108 [
摘要
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201
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3068KB] (
1153
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化工模拟与计算
109
肖荣鸽, 王栋, 王勤学
基于ASO-BP神经网络的海底油气管道腐蚀速率预测
文章导读:
随着我国海洋油气管网的发展与建设，管道数据采集量随之增大，优秀的预测模型可以应对大量数据，准确预测管道腐蚀速率，对保障管道安全健康运行具有重大意义。将原子搜索优化算法（ASO）思想引入BP （Back propagation）神经网络，构建ASO-BP神经网络用于海底油气管道腐蚀速率的预测。以50组现场数据为例，使用Matlab进行模拟仿真计算，分别构建具有代表性的BP、GA-BP和ACO-BP模型作为对比，对海底油气管道腐蚀速率数据进行训练和预测，结果表明ASO-BP模型预测精度较高，其平均绝对百分比误差（MAPE）为3.16%，预测结果优于BP、GA-BP和ACO-BP，验证了其可靠性以及良好的预测性能，为海底管道腐蚀速率预测研究提供了新的方法和思路。
2022 Vol. 39 (6): 109-116 [
摘要
] (
192
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2620KB] (
623
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117
万李, 应虎, 肖燕军, 金艳, 宋兴福, 刘程琳
氨碱法蒸馏系统300 m
3
预灰桶搅拌桨流场数值模拟分析
文章导读:
氨气蒸馏是氨碱法生产纯碱的重要工序，其中预处理设备预灰桶的搅拌混合效果会直接影响蒸氨效率。因此，系统研究预灰桶内的流场分布，对纯碱工业的发展具有一定现实意义。基于流体力学对预灰桶内流体流动情况进行了计算，分析了工业常用吊链式搅拌桨预灰桶内流场分布。吊链式搅拌中流体以切向流为主，混合效果差。进一步对预灰桶搅拌桨叶进行了选型，分析了斜叶桨、六斜叶圆盘涡轮桨和六直叶圆盘涡轮桨3种桨型以及不同搅拌层数的流场分布，结果表明双层六斜叶圆盘涡轮桨混合效果最好。研究结果对氨碱法制碱工业中预灰桶搅拌设备的选型和设计提供了参考。
2022 Vol. 39 (6): 117-126 [
摘要
] (
202
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6041KB] (
738
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