化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料  
 
2022年 39卷 5期
刊出日期 2022-09-15
目录
化学反应与工艺
生物与制药化工
化工模拟与计算
化工过程与设备
能源与环境化工
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文章导读: 
 
2022 Vol. 39 (5): 0-0 [摘要] ( 318 ) [HTML 1KB] [ PDF 807KB] ( 583 )
化学反应与工艺
1 侯淋, 刘青, 张香文
面向高超声速飞行的碳氢燃料吸热反应研究进展

文章导读: 
飞行器速度的提高是航空航天领域的重要研究方向,基于此,发展高超声速飞行器技术具有重要的经济和军事意义。吸热型碳氢燃料为高超声速飞行器提供了重要保障。主要介绍了吸热型碳氢燃料及其吸热反应发展情况,重点关注了裂解和重整反应,分析了反应条件对热裂解反应的影响,考察了燃料分子结构与热裂解反应的关系,介绍了分子筛、金属和活性炭3种裂解催化剂的性能,同时总结了催化重整反应的研究进展。
2022 Vol. 39 (5): 1-10 [摘要] ( 282 ) [HTML 1KB] [ PDF 2953KB] ( 3705 )
11 尚贞晓, 袁佳钰, 王凯玫, 李梦红
MnWO4/WO3的制备及其光催化性能的研究

文章导读: 
光催化技术在解决环境污染和能源危机方面有着巨大的应用潜力,采用浸渍、焙烧的方法制备了一系列MnWO4含量不同的MnWO4/WO3复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、HR-TEM、BET等方法对MnWO4/WO3复合光催化剂的结构形貌进行表征。通过光催化分解水产氧以及降解四环素来评价其光催化活性。通过能带结构、表面光电压(SPV)、荧光(PL)和活性物种实验分析MnWO4/WO3复合光催化剂的光催化活性增强机制。实验结果表明,所有MnWO4/WO3样品的光催化活性较纯WO3样品都有提高,且随着MnWO4含量的增加呈现先增高后下降的趋势,MnWO4含量为3%的MnW-2样品表现出最优的光催化活性,其氧气产量为89.26 μmol,为WO3纯样的3.45倍,对四环素的降解率达到了92.1%,一级反应动力学常数为WO3纯样的8.98倍。通过对其能带结构及光生电子和空穴的分离效率进行分析发现,样品的光催化活性变化主要是由于光生载流子分离效率改变导致。
2022 Vol. 39 (5): 11-20 [摘要] ( 269 ) [HTML 1KB] [ PDF 9449KB] ( 1057 )
21 高鹤, 蒋双双, 毛连山
衣康酸共聚物合成工艺的优化及其阻垢性能研究

文章导读: 
以衣康酸(IA)、烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS)、烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)为单体,通过自由基聚合的方式,合成出IA-AHPS-APEG三元共聚物。利用中心复合设计法建立了数学模型,结合静态阻碳酸钙垢测试,对聚合反应的引发剂用量、反应温度和反应时间进行了优化。通过FT-IR技术分析了聚合物IA-AHPS-APEG的分子结构,利用TG、SEM和XRD等技术分析了碳酸钙垢和硫酸钙垢的形貌和晶体结构变化,探究了聚合物IA-AHPS-APEG的阻垢机理。结果表明,优化后的IA-AHPS-APEG可以抑制碳酸钙和硫酸钙晶体的正常生长,并使碳酸钙晶体发生晶格畸变,其对碳酸钙的阻垢率最高可达93.2%,对硫酸钙的阻垢率接近100%。
2022 Vol. 39 (5): 21-29 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 11146KB] ( 739 )
30 张嫚, 马星星, 冯亚凯
荧光导热有机硅弹性体的制备与性能研究

文章导读: 
利用1-溴芘和端乙烯基硅油的赫克反应,合成了不同相对分子质量的荧光乙烯基硅油。利用核磁共振仪和傅里叶变换红外光谱表征荧光硅油的化学结构,荧光分光光度计和紫外-可见吸收分光光度计表征其光学性能。荧光乙烯基硅油与交联剂在高温下交联,制备了荧光有机硅弹性体(PyPDMS),探究了PyPDMS的硬度、交联密度、力学性能和热稳定性能。结果表明:荧光弹性体具有较低的硬度(25.8~39.4 H00)、较小的交联密度和较高的热稳定性。在力学性能探究中,与无荧光弹性体(PDMS)相比,荧光基团的引入使PyPDMS-2的断裂伸长率提高为PDMS-2的1.64倍,PyPDMS-3的拉伸强度与断裂伸长率同时提高,分别为PDMS-3的1.94和1.13倍。在弹性体渗油测试中,荧光弹性体析出物质被荧光标记,可以对其进行实时监测,并且与PDMS相比,荧光弹性体的析出物质明显减少,可用于实际应用中对导热有机硅材料渗油量的调控。
2022 Vol. 39 (5): 30-38 [摘要] ( 249 ) [HTML 1KB] [ PDF 7478KB] ( 1047 )
化工过程与设备
39 邢晓红, 欧阳金波, 周利民, 刘峙嵘, 张春桃
限域空间内的结晶研究进展

文章导读: 
在经典成核理论基础之上,综述了无机、有机化合物和大分子聚合物等几类物质在不同的限域空间内的结晶行为,并与普通溶液结晶行为进行了比较。分析了不同限域空间对晶体的成核、生长以及相转化产生的影响,如成核速率、生长取向、晶型种类等。研究表明,在高度分散的纳米孔基质中,孔径尺寸、形貌对晶体成核与生长的控制机理不同,从而影响了最终的晶体结构。
2022 Vol. 39 (5): 39-48 [摘要] ( 255 ) [HTML 1KB] [ PDF 2374KB] ( 1711 )
49 张博文, 唐霞, 刘新宇, 马威, 金炜, 崔政伟
不同结构多流道螺旋混合器强化碱炼脱酸反应

文章导读: 
针对当前油脂行业碱炼脱酸设备占地大、耗能高、效率低等问题,采用多流道螺旋混合器强化碱炼脱酸反应。探究多流道螺旋混合单元不同流道数F、扭转角φ、长径比s下脱酸率和得率随流量Q的变化规律,并与传统搅拌式混合下的脱酸效果进行对比。结果表明:Q>180 L·h-1,多流道螺旋混合单元结构参数为F=3,φ=180°,s=1.5时综合脱酸效果最佳,此时脱酸油酸值为0.21 mg·g-1,其脱酸率和得率分别可达94.17%和88.42%,脱酸率较传统搅拌式混合提高了40.56%。采用多流道螺旋混合器强化碱炼脱酸系统能显著提升脱酸率,可实现碱炼脱酸设备的小型化及节能化。
2022 Vol. 39 (5): 49-56 [摘要] ( 244 ) [HTML 1KB] [ PDF 5977KB] ( 899 )
57 李健, 朱菊芬, 闫龙, 王玉飞, 范晓勇, 武建军
Fe3+-TiO2/AC三维电极处理氨氮模拟废水研究

文章导读: 
采用泥浆法制备Fe3+-TiO2/AC复合材料,通过XRD和SEM对复合材料进行表征,以复合材料为粒子电极,石墨板为阴阳极,构建三维电极系统处理氨氮模拟废水,探究电解电压、电解质NaCl浓度、初始pH值及粒子电极投入量对氨氮去除的影响,并应用响应曲面法对处理废水的条件进行优化。结果表明:在电解电压为18 V,电解质NaCl浓度为6.7 g·L-1,溶液初始pH值为9.00,粒子电极投入量为10.0 g·L-1时,电解40 min后,氨氮去除率为96.86%。采用响应曲面法优化后,在电解电压为18 V,粒子电极投入量为9.9 g·L-1,初始pH值为9.10条件下,电解40 min后,氨氮去除率最佳为97.61%。以上研究结论可为氨氮废水的工业处理提供一定的参考。
2022 Vol. 39 (5): 57-65 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [ PDF 3896KB] ( 1660 )
能源与环境化工
66 杨婷, 尹立坤, 韩宇, 毕然, 郑壮壮, 张亚楠, 陈明鸣
低温脱除超级电容器用多孔炭含氧官能团

文章导读: 
提升双电层超级电容器(EDLCs)能量密度的关键在于提高多孔炭电极材料的耐电压特性。然而目前提高多孔炭耐电压特性的难点是既脱除多孔炭的含氧基团、又不破坏多孔炭的层次孔结构。对此,选择镍基催化剂、利用催化剂表面发生的氢溢流现象,实现低温条件下脱除多孔炭的含氧基团,得到低氧含量的多孔炭。与H2气氛下的热还原脱氧过程相比,基于氢溢流现象的脱氧过程除了热解反应和加氢反应,还包括高活性氢原子参与的剧烈加氢反应。此外,考察了基于一级氢溢流和二级氢溢流现象的多孔炭脱氧过程的作用机制。由于镍纳米颗粒和多孔炭之间存在Ni-O-C键和Ni-C键,一级氢溢流抑制了多孔炭含氧基团的脱除。二级氢溢流避免了Ni-C键和Ni-O-C键的形成,解离的高活性氢原子可在厘米级别的长距离范围内扩散,能更有效脱除多孔炭表面的C-O、CO等含氧基团。此外,二级氢溢流脱氧后得到的多孔炭(PC-Ni-655)的碳层结构的有序度提高且孔道结构没有被破坏。当PC-Ni-655应用于EDLCs时,在3.3 V的高电压窗口下表现出较小的自放电现象和良好的循环稳定性(在1 A·g-1循环5 000圈后,容量保持率为87.9%)。
2022 Vol. 39 (5): 66-77 [摘要] ( 278 ) [HTML 1KB] [ PDF 7459KB] ( 1440 )
78 任建伟, 王燕, 蔡旺锋
三金属Mn-Ni-Co-O@Ni-Mn-S纳米针/纳米片核壳阵列用于超级电容器的研究

文章导读: 
为满足超级电容器对于高性能电极材料的需求,本研究采用水热和电沉积结合的方法,在泡沫镍上合成了具有独特三维(3D)核壳结构的纳米针/纳米片核壳阵列(3D NDNSA)的过渡金属氧化物和硫化物复合赝电容电极材料Mn-Ni-Co-O@Ni-Mn-S(MNCO@NMS)。SEM和TEM分析结果表明,一维MNCO纳米针为核心和二维NMS纳米片为壳层,相互连接并交织形成分层的3D核壳纳米结构的MNCO@NMS。由于过渡金属氧化物和硫化物的协同作用和分层核壳结构带来的导电性和活性位点的增加,制得的3D MNCO@NMS表现出了优异的电化学性能。在3 mol·L-1 KOH作为电解质的三电极电化学测试系统中,MNCO@NMS电极在电流密度1 A·g-1下比电容为 2 574.2 F·g-1;在电流密度 10 A·g-1下循环5 000次后,表现出接近100%的库伦效率和83.4%的比电容保持率。此外,以制得的MNCO@NMS为正极,活性炭为负极组装的混合超级电容器器件(HSCs)在功率密度799 W·kg-1下的能量密度为54.4 Wh·kg-1,在 5 A·g-1下进行4 000次循环后,库伦效率接近100%和保持初始比电容的81.7%。这些电化学特性表明,核壳MNCO@NMS可以成为超级电容器高性能电极的选择之一。
2022 Vol. 39 (5): 78-89 [摘要] ( 309 ) [HTML 1KB] [ PDF 8607KB] ( 3489 )
90 李香香, 韩煦
溶液pH值对微纳米气泡减轻超滤膜污染影响研究

文章导读: 
为有效解决膜过滤过程中由于膜污染加剧而导致分离效率下降的问题,提出引入微纳米气泡工艺,研究了pH值为3.0、6.0和10.0时微纳米气泡(MNBs)对超滤过程的影响,通过扫描电镜和聚焦离子束电子束双束显微镜分析了膜表面污染。实验结果表明pH值为3.0、6.0和10.0时鼓入MNBs后超滤归一化通量分别为0.96、1.19和1.14。pH值为3.0时鼓入MNBs对腐植酸(HA)截留率无明显增强,pH值为6.0和10.0时鼓入MNBs后截留率分别提高了12.7%和10.0%。超滤膜表面滤饼层厚度随pH值增大而减小,鼓入MNBs后滤饼层疏松多孔,有效减弱了归一化通量下降。
2022 Vol. 39 (5): 90-96 [摘要] ( 271 ) [HTML 1KB] [ PDF 9093KB] ( 858 )
化工模拟与计算
97 吴伟, 徐顺生, 贺家臻, 裴斐, 冉伟铃
玻璃熔窑烟气再循环联合燃尽风燃烧数值模拟

文章导读: 
玻璃熔窑在采用高温低氧燃烧(HTAC)技术的条件下使用烟气再循环联合燃尽风燃烧对降低NOx排放有极其显著的效果。基于数值计算方法建立了烟气再循环联合燃尽风燃烧数学模型,并通过实际运行数据与仿真结果对比验证了该模型的可靠性。研究表明:(1)随着烟气循环率增长,炉膛火焰温度下降,小炉出口NOx浓度下降;(2)加入燃尽风有利于提升烟气对玻璃液的热通量;(3)本研究条件下烟气再循环联合燃尽风降氮燃烧优化运行参数为:烟气循环率5%,燃尽风率20%;在优化参数下运行时,其对应的NOx质量流量为0.009 51 kg·s-1,热通量为41.54 kW·s-1,与基础工况(循环率0、燃尽风率0)相比,NOx排放浓度下降60.73%,烟气与玻璃液间热通量增加13%;而与循环率0、燃尽风率20%的工况相比,NOx浓度下降49.4%,烟气与玻璃液间热通量下降3.7%。为玻璃熔窑NOx减排提供了理论支持。
2022 Vol. 39 (5): 97-108 [摘要] ( 234 ) [HTML 1KB] [ PDF 10223KB] ( 840 )
109 杨容, 侯勇俊, 卢广荣
脉动进料气液旋流分离器分离性能分析

文章导读: 
为提高钻井液振动筛的气、固、液分离能力,一种以振动筛形成的脉动真空与压缩空气注入相结合的固液分离钻井方法被提出,在此基础上出现了一种采用脉动进料边界的旋流器。为分析旋流器的气液分离性能,需要探究其脉动进料条件下的最佳气液分离效率及其影响参数。为此,采用Fluent对稳定、脉动进料状态下不同结构参数的旋流分离器进行流动模拟,通过UDF函数设置脉动进料边界,并分析效率曲线得到脉动进料状态下分离器的最优参数。结果表明,脉动进料状态下的流场可以较好地实现稳定;采用频率为0.4 Hz的正弦脉冲进料气液分离效率最高,可达85.5%;在脉动进料状态下,其脉动不连续性会导致流场湍动能变大,径向压力降梯度降低,切向速度峰值降低。
2022 Vol. 39 (5): 109-118 [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [ PDF 12210KB] ( 724 )
生物与制药化工
119 晋彪, 张静, 洪坤强, 王智文, 陈涛
嗜盐单胞菌利用乙酸盐合成PHB的研究

文章导读: 
首先测试了嗜盐单胞菌Halomonas sp.TD1.0对乙酸钠的耐受性,结果显示乙酸钠浓度由25 g·L-1提高到100 g·L-1时对TD1.0生长的抑制率只有45.8%。在摇瓶培养中,TD1.0在36 h内消耗完27.3 g·L-1乙酸钠,细胞干质量达到9.6 g·L-1,其中PHB质量分数为61%,表明该菌株具有很好的高浓度乙酸钠耐受性和利用乙酸合成PHB的特性。随后为进一步提高乙酸钠的利用速度,在TD1.0中分别用高拷贝和低拷贝表达载体表达了来自枯草芽孢杆菌的乙酰辅酶A合成酶基因acs,结果显示,含有高拷贝表达质粒的菌株TD-PN59的乙酸盐平均利用速率为0.91 g·L-1·h-1,比 TD1.0提高了19.7%。TD-PN59的细胞干质量和PHB质量分数分别达到9.98 g·L-1和65%,PHB产量达到6.49 g·L-1,比TD1.0提高了约10.8%。在以葡萄糖和乙酸钠为混合碳源(10 g·L-1 Glu和10 g·L-1 NaAC)的培养基中,利用低拷贝载体表达acs的TD-PN85菌株的乙酸钠利用速率显著高于TD1.0,并且在一定程度上缓解了碳分解代谢物阻遏现象(CCR),促进了葡萄糖和乙酸钠的共利用。
2022 Vol. 39 (5): 119-126 [摘要] ( 273 ) [HTML 1KB] [ PDF 2295KB] ( 863 )
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