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    1. 运动颗粒对传质过程影响的格子Boltzmann模拟
    贺睿 乔崇智 王利民 赵双良
    过程工程学报    2021, 21 (2): 125-133.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220323
    摘要437)      PDF (3757KB)(123)    收藏
    颗粒的主动运动对传质过程有重要影响。以表面恒浓度的二维球形颗粒为研究对象,采用耦合传质的格子Boltzmann方法(LBM)模拟了颗粒在自旋和振动两种情况下的相间传质过程。选择浸入运动边界法和非平衡态外推法处理运动颗粒边界,研究了颗粒自旋速度、颗粒振幅及振动频率对传质过程的影响。结果表明,中等雷诺数的自旋颗粒绕流中,随着颗粒自旋转速增大,颗粒的传质舍尔伍德数反而降低,表明在强制对流的情况下,颗粒自旋减弱颗粒的传质效果。当颗粒振动时,颗粒振幅越大,传质舍尔伍德数增大;当颗粒振动频率造成锁定现象时,颗粒流体相间传质效果显著增强。本工作的数值结果不仅表明格子Boltzmann方法可以有效模拟强制对流传质的过程,也为强化传质提供了一种思路。
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    2. 环丙基甲基酮连氮的制备及物化性质
    赵文昭 赵鹏 刘龙 夏洋峰 张延强
    过程工程学报    2021, 21 (2): 183-192.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220091
    摘要204)      PDF (563KB)(67)    收藏
    以环丙基甲基酮和水合肼为原料,合成了一种新的酮连氮(环丙基甲基酮连氮)。针对所得环丙基甲基酮连氮,在测定(计算)其物化性质(密度、黏度、熔点、比热容、表面张力、分子单点能等)的基础上,进一步测定了环丙基甲基酮+环丙基甲基酮连氮二元体系的气液相平衡(VLE),并应用NRTL模型对实验数据进行了关联。结果表明,在优化的反应条件下(原料摩尔比2.0:1、温度363.2 K、压力101.3 kPa和时间7 h),环丙基甲基酮连氮产率达93.6%。
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    3. 极板凹凸结构形状对电解槽内部流动特性的影响
    李军 王娟 张佳 邹槊 何星晨 万加亿
    过程工程学报    2021, 21 (3): 251-258.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220077
    摘要184)      PDF (2690KB)(111)    收藏
    目前压滤式水电解槽极板普遍采用球形凹凸组合结构,目的是能够增强流动的扰动程度,使电解液分布更加均匀。为了进一步改善流场分布,将五种不同形式的凹凸组合结构与电解单元极板结构相结合,采用数值模拟方法分析并比较了不同凹凸组合结构通道内部的流动特性和流场分布特点。结果表明,五种结构通道内的速度分量uz均存在负速度分布区域,且该区域内的湍动能值较大;局部涡旋均表现为凹陷结构边缘处向凹陷内部发展的涡旋运动,涡旋流动细节与凹凸结构形式密切相关;平均涡通量及涡量值的分布表明凹凸结构主要影响局部区域的涡旋强度,对整体流动影响较小;流场分布均匀性与凹凸结构迎风面的形状尺寸等因素有关,其中Case D泪滴形结构的流场分布均匀性最好。
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    4. 金属钒的制备方法综述
    卢伟亮 张盈 孙沛 郑诗礼 乔珊 张洋 李平 张懿
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1117-1131.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220294
    摘要181)      PDF (4507KB)(71)    收藏
    金属钒性能特殊,素有“工业味精之称”,在冶金、化工、航空、能源、原子能等领域应用广泛。金属钒属于稀有高熔点活泼金属,其高纯金属制备困难,目前主流的制备方法为铝热还原钒氧化物制备粗钒与粗钒真空熔炼提纯的联合工艺,该法能耗高、钒收率低。基于钒氧化物和钒氯化物的热力学性质,研究者还提出了诸多含钒前驱体还原制备粗钒及粗钒精炼制备高纯钒的方法,具体包括钙热还原、镁热还原、真空碳热还原、硅热还原、碳热还原-氮化热分解、熔盐电解脱氧等粗钒制备方法,及熔盐电解精炼、碘化物热分解、固态电迁移等粗钒精炼方法。本工作对上述粗钒制备及粗钒精炼涉及的十余种方法开展了较全面的综述,论述了这些方法的基本原理、技术特点、效果及问题等,以期为高纯金属钒的新制备技术研发和技术升级提供全面的参考依据。
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    5. CH 4掺混H 2的燃烧数值模拟及掺混比合理性分析
    王珂 张引弟 王城景 辛玥
    过程工程学报    2021, 21 (2): 240-250.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220058
    摘要172)      PDF (959KB)(44)    收藏
    本工作针对天然气掺氢燃烧技术在燃气锅炉的最佳掺混比开展数值模拟研究,以小火焰燃烧器为研究对象,计算了在空气氛围、恒定过氧系数、不同甲烷掺混氢气比条件下,掺氢比对燃料燃烧温度、燃烧速率、主要污染物排放浓度的影响。其中燃烧机理采用GRI-MECH 3.0简化机理,该反应包含24个基元反应,涉及17种组分。计算结果表明,随掺氢比增加,燃烧温度上升、燃烧反应速率加快,炭烟和CO的浓度与排放总量均降低,NOx的浓度上升但排放总量先减小后增大。结合我国城镇燃气的燃料互换性规范及工业污染物排放标准,得出最佳掺氢比为23%。
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    6. 太阳盐/钢渣定型复合相变储热材料的制备与性能研究
    王燕 黄云 姚华 徐祥贵 黄巧 王君雷 马普生 王军生
    过程工程学报    2021, 21 (3): 332-340.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220096
    摘要170)      PDF (1142KB)(57)    收藏
    全球范围内的能源短缺和环境污染问题迫使人们积极开发可再生新能源。储热技术是解决新能源不稳定性问题的关键技术。相变材料是重要的储热介质之一。熔盐相变材料因其储热密度高,可操作温度范围广的优势,成为储热材料领域研究的热点。为解决熔盐液相易泄漏、低导热和高成本的问题,选择钢渣为基体材料,制备了太阳盐/钢渣定型复合相变储热材料,并通过扫描电子显微镜(SEM),热重–差示扫描量热法(TG–DSC),闪射法导热仪(LFA)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料的微观结构、热性能和化学相容性进行了测试与表征。结果表明,钢渣与熔盐质量比5:5的复合材料定型效果最优。复合材料结构紧密;钢渣与熔盐化学相容性良好;复合材料潜热为64.0 kJ/kg,100~500℃内储热密度为945 kJ/kg,热导率高达2.23 W/(m?K)。太阳盐/钢渣复合相变储热材料不仅有利于储热技术的大规模应用,而且为钢铁工业废弃物回收利用提供了良好的参考,对节约资源、保护环境以及提高经济效益具有重要的意义。
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    7. LJ势氩系统分子动力学模拟中截断半径的选择
    孙晨阳 侯超峰 葛蔚
    过程工程学报    2021, 21 (3): 259-264.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220107
    摘要163)      PDF (512KB)(83)    收藏
    近年来在分子动力学方法研究LJ(Lennard-Jones)势氩系统时,越来越多的计算建议采用4.5?甚至更大的截断半径(?为氩原子直径)。本工作研究了不同截断半径对等温等压NPT系综氩系统熔沸点相图的影响,分析了不同截断半径下在氩系统的熔点及液相区域不同热力学状态点的径向分布函数和速度自相关函数。结果表明,以熔点为基准,在距离其相同液态温区分率的热力学温度点能获得相同的热力学性质,2.5σ的截断半径在模拟的准确性和计算性能上均能满足模拟的要求,本工作为液氩模拟中截断半径的选择指明了一个新的思考方向。
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    8. 高压水射流对白云鄂博矿单体解离度的影响
    高一博 白春华 王建英 吴旭 雷霄
    过程工程学报    2021, 21 (3): 298-304.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220014
    摘要157)      PDF (2010KB)(25)    收藏
    矿物的单体解离是其能被高效选别的关键因素之一,粉碎方法对矿物单体解离度有很大的影响。白云鄂博稀土矿含十几种稀土矿物,矿物共生密切,嵌布类型复杂,其中稀土主要富集在氟碳铈矿与独居石矿中。分析表明矿物因相互包裹穿插和交代而形成毗连、网脉、溶蚀和环状嵌布。为提高矿物的单体解离度,通过自主研发水射流矿物解离装置,探究了水射流速度对白云鄂博矿稀土单体解离度的影响。在同等粒度分布下,对高压水射流粉碎与常规球磨(铁介质)实验结果进行了对比,分析了两种粉碎方式对稀土矿物解离状态及颗粒界面的影响。激光共聚焦显微镜、矿物特征自动定量分析系统(AMICS)分析表明,高压水射流粉碎白云鄂博稀土矿物单体解离度优于球磨,具有解离度高、粒度相对均匀等特点;矿物颗粒天然界面保持较好、表面较光洁,稀土矿物集中在0.038 mm以下颗粒中,有益于稀土的浮选分离,对白云鄂博矿的矿石粉碎具有一定的指导意义。
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    9. 典型过程强化技术在纳米材料制备中的应用进展
    宋春雨 聂普选 马守涛 任国瑜
    过程工程学报    2021, 21 (4): 373-382.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220108
    摘要153)      PDF (644KB)(66)    收藏
    纳米材料被誉为21世纪的新材料,广泛应用于化工、电子、国防、陶瓷等领域。传统的纳米材料制备方法面临粒径控制较困难、批次间重复性差,存在放大效应等不足。过程强化技术是化学工程学科的研究前沿和热点方向之一,旨在通过在生产过程中采用新工艺、新设备等手段,实现缩减操作单元、减小设备体积、提高生产能力及能量利用效率的目的,是实现化工过程安全、高效、绿色的重要途径。过程强化技术不仅在制备时间和能源利用效率等方面明显优于常规方法,还可以得到特殊形态和性能的纳米材料。过去二十年中,过程强化技术广泛应用于纳米材料的小试和规模化制备,并取得了良好的经济及社会效益,引起越来越多科学研究者的重视。本工作以超重力、微化工、微波、超声、等离子体技术、离子液体为代表,综述了过程强化技术在纳米材料制备领域中的应用及相关研究的最新进展,结合实例对不同领域进行了概述,分析总结了各领域的优势和特点,讨论了在快速发展的纳米材料制备领域中存在的机遇和挑战,并展望了其未来的应用前景。
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    10. 超临界流体沉积制备[Emim][BF 4]支撑型离子液体膜及其气体分离性能
    王雨晴 刘居陶 徐琴琴 银建中
    过程工程学报    2021, 21 (2): 134-143.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220100
    摘要153)      PDF (1072KB)(40)    收藏
    为了进一步提高支撑型离子液体膜的制备效率及其CO2气体分离性能,将离子液体[Emim][BF4]以超临界流体沉积法负载到非对称的Al2O3支撑体内,制备了一系列支撑型离子液体膜,分别测定了CO2和N2两种纯气体在其中的渗透率,探究了制备参数(沉积时间、离子液体加入量和共溶剂加入量)对膜性能的影响规律。结果表明,基于[Emim][BF4]制备支撑型离子液体膜时,制备效率高且成品性能好。在最佳制备条件(沉积时间1 h、离子液体加入量1.875 mg/mL和共溶剂加入量11.25vol%)下所制得的支撑型离子液体膜的离子液体的负载量为2.6 mg/g,CO2和N2的渗透率分别为6.4和0.14 GPU,CO2/N2选择性为45.3。该支撑型离子液体膜既接近[Emim][BF4]的理论选择性上限,又达到了Robeson上限,同时具有良好的CO2气体渗透率和CO2/N2选择性。通过对比基于其他三种离子液体的支撑型离子液体膜的制备工艺和成品性能,发现在超临界流体沉积法中,用表面张力更大的离子液体并提高其在超临界流体中的浓度有利于大幅提升制备效率,其中离子液体浓度主要由其种类、加入量和共溶剂加入量等因素决定。选用低黏度和高CO2/N2溶解选择性的离子液体有利于提升支撑型离子液体膜的气体分离性能。
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    11. 石煤钒矿酸浸尾渣高温焙烧制备陶粒过程元素硫释放规律
    宋春光 张红玲 董玉明 裴丽丽 刘宏辉 江军生 徐红彬
    过程工程学报    2021, 21 (2): 167-173.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220045
    摘要152)      PDF (586KB)(41)    收藏
    以石煤钒矿酸浸提钒过程产生的尾渣为原料制备陶粒是实现尾渣资源化的重要途径之一。作为陶粒最主要用途的轻集料对硫含量有严格限制(以SO3计,硫酸盐和硫化物含量≤1.0wt%)。尾渣含硫量通常远高于1.0wt%,故需深入研究尾渣制备陶粒过程元素硫的释放规律。借助热重–红外联用分析了以尾渣为原料制备陶粒过程中的质量、热量变化以及气体释放规律,测试了不同温度焙烧所得样品的硫含量,表征了其物相,并结合热力学计算,讨论了尾渣中硫的释放机理。结果表明,随温度增加,尾渣中的含硫物质逐渐分解并释放出SO2气体,样品的硫含量逐渐降低;1200℃下样品的硫含量可降低至0.44wt%,满足轻集料硫含量要求;尾渣中含有的SiO2, Fe2O3, Al2O3等组分可促进硫的释放。
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    12. NaOH–烟道气法卤水净化中成垢离子的沉降行为
    罗兴国 彭建波 郑三强 张明宇 李兴彬 魏昶 邓志敢
    过程工程学报    2021, 21 (2): 174-182.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220002
    摘要149)      PDF (1105KB)(42)    收藏
    卤水中的成垢离子(Ca2+, Mg2+和CO32–等)在真空蒸发浓缩过程中易形成低热力学活性和强吸附性的碳酸钙和硫酸钙垢层,降低换热管传热效率。NaOH–烟道气法卤水净化可利用电厂废气–烟道气以及氯碱厂低浓度的废碱,在节能环保方面具有绝对的优势和广阔的前景。为研究NaOH–烟道气法卤水净化过程中成垢离子的沉降行为规律,采用CO2替代烟道气开展卤水净化实验研究。采用Factsage热力学软件、XRD和SEM–EDS等分析手段探究了不同CO2通入时间和pH值对Ca2+, Mg2+和CO32–沉降行为的影响及所得沉淀物的矿物学特征。结果表明,当控制pH=11.5,CO2通入时间60 min时,可将卤水中的Ca2+浓度降低至6.0~8.0 mg/L,延长沉降时间至80 min,Mg2+浓度可降低至0.65 mg/L。此外,该pH值条件下沉淀反应的平衡常数最大,钙、镁的净化效果较其他pH条件下更佳。控制过程pH=9.5时,所得沉淀物为球霰石(Vaterite)型碳酸钙晶体;当pH升至10,碳酸钙的晶型由球霰石转化为霰石型(Aragonite)晶体,其形貌由规则的球形转变为椭圆形;当pH=11和11.5时,沉淀物为钙和镁的共晶体,碳酸钙的晶型由球霰石转换为热力学更加稳定的方解石型(Calcite)晶体。
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    13. 硫杂冠醚对Ag(I)和Tl(I)的萃取
    程衔锟 熊延杭 侯雪 田欢 田勇攀 徐亮 赵卓
    过程工程学报    2021, 21 (2): 144-152.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220076
    摘要143)      PDF (1011KB)(36)    收藏
    基于冠醚的配位化学及软硬酸碱理论,设计并合成了五种硫杂冠醚,系统研究了其对Ag(I)和Tl(I)两种软酸离子的络合能力。模拟计算结果表明,五种冠醚与Ag(I)和Tl(I)络合后构型均发生了转变,且结构优化后的五种冠醚与Ag(I)络合过程的ΔG和ΔU均较负,表现出了一定的配位能力,而与Tl(I)络合过程的ΔG和ΔU均接近于0,配位能力相对较差。五种冠醚对Ag(I)和Tl(I)的萃取实验结果表明,五种冠醚对Ag(I)的络合常数分别为3.97, 6.58, 20.61, 9.76, 13.40,对Tl(I)的络合常数分别为4.24, 4.65, 5.80, 4.77, 4.33;在复杂体系中,冠醚2, 3, 4, 5对Ag(I)均具有较高的萃取率及选择性识别能力,而冠醚1对Ag(I)表现出较差的选择性识别能力。五种冠醚对Tl(I)几乎不具有选择性萃取能力。
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    14. 催化剂孔道结构设计及孔内反应-扩散耦合模拟
    魏格林 李成祥 葛蔚 李金兵
    过程工程学报    2021, 21 (3): 265-276.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220111
    摘要141)      PDF (9419KB)(84)    收藏
    采用硬球-拟颗粒(HS-PPM)耦合方法并结合简化的集总反应模型,模拟了碳四(C4)烯烃催化裂解过程中反应物和产物在孔道内的反应?扩散耦合过程,提出了一种多级孔道结构可控设计方法,实现了对孔隙率、孔径和孔体积占比等参数的独立量化调控,建立了包含三种不同孔径分布的催化剂孔道模型并定义了量化参数对反应?扩散耦合进行表征。结果表明,各组分在复杂孔道内的扩散过程显著受限,反应?扩散耦合性能较差,导致催化剂总体性能降低,达不到本征动力学允许的高反应速率。提出的可控设计孔道模型结合HS-PPM耦合模拟方法有助于催化剂材料的孔尺度结构的设计。
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    15. HBc-VLP的分子动力学模拟和结合自由能计算
    马艳艳 李正军 张松平 陈卫 任瑛
    过程工程学报    2021, 21 (2): 219-229.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220085
    摘要139)      PDF (1019KB)(51)    收藏
    乙型肝炎核心病毒样颗粒HBc-VLPs (Hepatitis B Core Antigen Virus-like Particles)因稳定性好且易于改造,被作为疫苗载体广泛使用,但影响VLPs稳定性的控制机制尚不清楚。采用分子动力学模拟研究了HBc-VLP中蛋白亚基二聚体、五聚体及六聚体复合物的稳定性,计算了体系中蛋白亚基的介电常数,避免了以往研究中直接使用经验参数的做法;通过分子力学-泊松玻尔兹曼溶剂可及表面积(MM-PBSA)方法计算亚基分子间的结合自由能,表明范德华作用能和非极性溶剂化作用能有利于促进相邻蛋白亚基间的亲和作用;根据计算结果可推测HBc-VLPs中六聚体比五聚体的稳定性更强,而两个六聚体之间或五聚体同六聚体之间形成的二聚体有助于进一步形成结构更加稳定的HBc-VLPs。该结论有助于生物工程中对HBc-VLPs的蛋白质改造,从而提高HBc-VLPs为载体的候选疫苗的稳定性。
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    16. 生物燃气净化提纯制备生物天然气技术研究进展
    杨嘎玛 穆廷桢 杨茂华 苗得露 赵胥浩 唐斌 邢建民
    过程工程学报    2021, 21 (6): 617-628.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220154
    摘要139)      PDF (556KB)(97)    收藏
    生物天然气是由生物燃气经过脱硫、脱碳、脱水等工艺手段净化提纯后得到的一种可再生燃气,其成分和热值与常规天然气无异,是我国重点发展的生物能源。传统生物燃气中高含量的H2S和CO2限制了其应用,因此生物燃气净化提纯技术是生物天然气实现商业化生产的关键。本工作综述了国内外生物天然气制备过程中的脱硫和脱碳技术,对各项技术的工艺流程、原理及工业化应用情况进行了详细介绍,阐述了各技术的关键环节和优缺点,指出了生物燃气净化提纯技术当前面临的挑战,讨论了脱硫和脱碳技术未来的发展趋势,旨在为生物天然气的研究和工业发展提供工艺参考。
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    17. Ca 2+和Mg 2+对辉钼矿可浮性的影响对比
    施帅 何廷树 李慧
    过程工程学报    2021, 21 (2): 153-159.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220028
    摘要138)      PDF (671KB)(29)    收藏
    通过辉钼矿单矿物浮选试验,Ca2+, Mg2+的溶液化学计算及辉钼矿表面Zeta电位和XPS检测,对比研究了Ca2+, Mg2+对辉钼矿可浮性影响的差异性。结果表明,Ca2+, Mg2+均会吸附于辉钼矿表面,改变辉钼矿表面Zeta电位并对辉钼矿的可浮性产生抑制作用,且随pH值增大,抑制作用增强;碱性条件下Mg2+对辉钼矿可浮性的抑制强于Ca2+,且pH>9.0时,两种离子抑制作用的差异性更明显;pH=11.0时,Mg2+为800 mg/L的矿浆中辉钼矿的回收率较Ca2+为800 mg/L的矿浆中辉钼矿的回收率下降约34个百分点;Ca2+, Mg2+均能与辉钼矿“棱”上的MoO42–结合形成钼酸盐沉淀,通过化学吸附的形式存在于辉钼矿表面;当pH>9.15时,钙仍以Ca2+, Ca(OH)+的形态存在并吸附于辉钼矿表面,且Ca2+矿浆Zeta电位随pH增大呈上升趋势,但镁则以Mg(OH)2形态沉积于辉钼矿表面,且Mg2+矿浆Zeta电位随pH增大迅速降低,这是两种离子对辉钼矿可浮性抑制作用不同的主要原因。
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    18. 离子液体/羊毛纤维/凝固剂三元相图的构建
    潘凤娇 周乐 曾少娟 刘雪 刘艳荣 聂毅
    过程工程学报    2021, 21 (2): 160-166.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220063
    摘要134)      PDF (1252KB)(38)    收藏
    三元相图是研究羊毛角蛋白再生过程热力学行为的有效工具。通过浊度测试和Boom经验方程构建离子液体(IL)/羊毛纤维/凝固剂浊点线性关系(LCP)曲线和三元相图,进一步系统地研究了凝固剂种类、再生温度和离子液体结构对羊毛角蛋白再生性能的影响规律。结果表明,羊毛角蛋白最优再生体系是1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([Emim]Dep)/羊毛纤维/水(25℃)。对羊毛纤维原料和不同再生条件获得的再生羊毛角蛋白进行FT-IR和XRD表征,结果表明再生羊毛角蛋白的结构和羊毛纤维原料基本保持一致,但相对结晶度有所下降。实验温度为25℃时,以水为凝固剂制备的再生羊毛角蛋白相对结晶度最高。
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    19. 多晶硅生产用煤基高纯石墨性能及应用
    王启立 张锋涛 高晓峰 胡建文
    过程工程学报    2021, 21 (3): 323-331.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220030
    摘要133)      PDF (2563KB)(62)    收藏
    本工作以煤焦颗粒和高温煤沥青为原料制备高纯石墨,测试并分析了其微观结构和主要物理性能,将其应用于多晶硅制备工艺的还原炉,发挥夹持硅芯、有效导电和传热作用,探索提升还原炉内生产可靠性和石墨组件复用率的措施。结果表明,高纯石墨试样结构总体较光滑,在不同尺度下局部和整体均展现出良好的结构相似性。制备的高纯石墨材料具有突出的物理性能,体积密度为1.84~1.88 g/cm3,肖氏硬度为55.2~62.4 Hs,抗折强度为33.9~45.6 MPa,抗压强度为66.3~78.8 MPa,热膨胀系数为3.76×10–6/℃~4.08×10–6/℃,电阻率为8.92~11.98 μΩ?m,灰分含量为133~202 mg/kg,各项指标表现优异。根据元素成分分析,碳元素占主体,含量为88.71wt%~90.57wt%,原子含量为92.09at%~93.25at%。除了基体碳元素外,其他元素主要有O, S, Si和Al,O的质量含量为7.15wt%~9.79wt%,原子含量为5.61at%~7.57at%。除C, O两种元素外,其他元素含量均较低,原子含量均低于1at%。通过分析还原炉中硅芯因导电不均质和热量集中引起的“亮点”和“倒棒”现象,优化石墨组件结构,将石墨帽的复用率从5.85%提升至7.28%,石墨座的复用率从7.95%提升至9.01%,倒棒率从14.22%降为4.43%,有效地保障了还原炉内安全生产,降低了硅棒废品率和生产成本,展示了煤基高纯石墨在硅晶材料制备领域的良好应用前景。
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    20. 微分散法连续制备微气泡的研究进展
    谢冰琪 周才金 黄小婷 马向东 张吉松
    过程工程学报    2021, 21 (8): 865-876.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220341
    摘要129)      PDF (9216KB)(51)    收藏
    微气泡的尺寸介于1~1000 μm之间。相比于传统大气泡,微气泡具有体积小、比表面积大、上浮速度慢和传质效率高等优点,被广泛应用于石油、化工、食品、化妆品、医学和废水处理等领域。相比于传统的微气泡制备方法,气液微分散法制备微气泡生产效率高、可控性好、灵活性高和易于放大,受到了学者们的广泛关注。鉴于微气泡的广泛应用,快速准确的对气泡的大小和尺寸分布的表征也至关重要。本工作对常用的微气泡尺寸表征方法进行了归纳总结,比较了不同的微气泡制备方法的优缺点,并重点阐述了微通道法和膜分散法制备微气泡的研究现状。在此基础上对微分散法制备微气泡的未来研究方向进行展望。
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    21. V含量对Ti-V复合微合金钢组织和力学性能的影响
    陈子豪 张可 付锡彬 李昭东 张熹 章小峰 孙新军 钱健清
    过程工程学报    2021, 21 (7): 827-835.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221107
    摘要128)      PDF (2490KB)(26)    收藏
    利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)及物理化学相分析法等技术研究了 V含量对Ti-V复合微合金钢在不同卷取温度下组织和力学性能的影响。结果表明,两种Ti-V复合微合金钢在500~650℃卷取 时,组织均由多边形铁素体和珠光体组成,增加V含量会抑制珠光体的形成;500~650℃区间卷取时,增加V含量使均匀延伸 率和总延伸率有一定程度降低,而抗拉强度和屈服强度显著提高,卷取温度对均匀延伸率和总延伸率的影响不大,在600℃卷 取时,两种实验钢的综合力学性能均达到最佳;V含量的增加使得在600℃卷取时尺寸小于10 nm的(Ti, V)C粒子数量显著增 加,高钒钢的析出强化增量σp在183 MPa左右,其强化机制主要为沉淀强化和细晶强化,V含量是影响Ti-V复合微合金钢的 沉淀强化增量和屈服强度的主要因素。
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    22. 响应面法优化解吸MDEA/PG富液中CO 2再生工艺
    张卫风 李娟 王秋华
    过程工程学报    2021, 21 (3): 353-362.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219366
    摘要125)      PDF (4271KB)(25)    收藏
    钙法是利用Ca(OH)2夺取富液中CO2来解吸富液,并以CaCO3形式固定CO2的一种低能耗、低成本的化学再生方法。用Box-Behnken Design(BBD)响应面法对钙法解吸MDEA/PG富液过程进行优化,设定CO2负荷、Ca(OH)2投加量、反应时间和搅拌速率4个影响因子,CO2解吸率为响应值,分析优化得出该方法的最佳解吸条件,并按此条件进行了多重再生–矿化循环动态试验,结合XRD和TEM图对碳酸化反应进行了探讨。结果表明,CO2负荷、Ca(OH)2投加量和搅拌速率对CO2解吸率有显著影响。富液再生的最佳工艺条件是CO2负荷0.8 mol/L、Ca(OH)2投加量1:1、反应时间20 min、搅拌速率800 r/min,此条件下解吸率为83.68%。钙法解吸后MDEA/PG再生液具有良好的可重复使用性。Ca(OH)2可有效矿化封存CO2并能再生MDEA/PG。
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    23. 脂肪伯胺的合成及工业化研究进展
    潘嘉晟 王耀锋 马爽爽 孙瑞 仝育婷 丁其达 张锐
    过程工程学报    2021, 21 (8): 905-917.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220235
    摘要122)      PDF (1360KB)(46)    收藏
    有机胺在化工、医药、生命科学等领域有着广泛的应用,可作为染料、日用品原料以及抗生素、生物碱、临床医学药物等。在众多胺类化合物中,伯胺是最基础的结构单元,其应用在胺类化合物中也最为广泛。随着经济社会的快速发展与人们生活质量的提高,伯胺,尤其是脂肪伯胺的市场需求量与日俱增,脂肪伯胺的合成及工业化制备已成为一个重要领域。经过了数十年的发展,脂肪伯胺的生产技术已经取得了巨大的成果,但仍然存在一些问题,例如苛刻的反应条件、催化剂性能不足、污染严重、工艺复杂等。本文以脂肪伯胺的工业生产以及热点制备方法为研究对象,针对工业上制备脂肪伯胺的工艺进行了汇总归纳(包括卤代烃胺化法、醇还原胺化法,腈加氢还原法、烯烃直接胺化法、羧酸胺化法等),并举例说明各制备方法在工业生产中的实际应用,分析比较各工艺方案的优劣,并对当前的研究热点——通过羰基还原胺化制备脂肪伯胺的方法进行了研究进展的阐述,指出该制备方法在未来工业应用的潜力与挑战。
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    24. 气液混合式撞击流反应器流场特性数值模拟
    郭栋 梁海峰
    过程工程学报    2021, 21 (3): 277-285.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220114
    摘要120)      PDF (1106KB)(61)    收藏
    撞击流反应器具有高效传质和相间强相互作用等优点,在工业上被广泛应用。基于传统撞击流反应器构建了新型二路加速管同轴对置撞击流反应器,进行了以空气为连续相、液态水为离散相的流场混合特性模拟,分析了不同气相流速下气液高速混合流动过程,研究内部流场速度、压力分布及颗粒直径与停滞时间的变化特性。结果表明,流场分布关于撞击面对称,且驻点处压力、速度波动最剧烈。随初始气相速度增加,流场速度呈先平缓上升再缓慢下降,后急剧下降的趋势;流场压力呈先平缓下降再缓慢上升再急速上升,以M型双波峰逐渐趋于重合的趋势,且驻点处压力值非线性增加。当气相初始速度uout =30 m/s, uin =15 m/s时,撞击区域的速度梯度与压力梯度最大,湍动能最强;液滴在反应器中的平均直径最小、滞留时间较长,且明显优于传统反应器。
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    25. 基于纤维素纳米晶稳定的亚微米Pickering乳液制备
    屈艳玲 吴颉 马光辉
    过程工程学报    2021, 21 (4): 454-462.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220141
    摘要119)      PDF (1872KB)(17)    收藏
    与传统表面活性剂稳定的乳液相比,固体纳米颗粒稳定的Pickering乳液具有较强的界面稳定性、多功能性、低毒性等优势,在生物医药领域具有较大的应用潜力。而相较于尺寸较大的微米级Pickering乳液,亚微米Pickering乳液具有更大的比表面积、更有效的递送效率,有望进一步拓展Pickering乳液在生物医药领域的应用。但由于Pickering乳液的制备影响因素众多,且相互制约,刚性的固体颗粒难以在较小的有限油水界面排布,增加了亚微米Pickering乳液的制备难度。本工作以制备稳定的亚微米Pickering乳液为研究目标,采用具有良好生物相容性的天然多糖–纤维素纳米晶(CNCs)为颗粒乳化剂,角鲨烯作为油相,考察了颗粒浓度、油水比例、水相成分、超声时间及频率对Pickering乳液粒径分布及稳定性的影响,最终得到了具有良好的储存稳定性和抗离心稳定性的粒径为638.7?8.40 nm的亚微米Pickering乳液(CNCs-PE)。通过激光共聚焦显微镜证实了CNCs吸附在油水界面,形成了Pickering乳液结构。利用CCK-8法评价了CNCs和CNCs-PE的细胞毒性,结果表明,两者都具有良好的细胞安全性。此外,将其用于吸附模型抗原OVA,吸附率达到约80%,且肌肉注射部位的切片结果也表明其注射安全性良好。此结果为亚微米Pickering乳液进一步研究提供了参考,并有望拓展CNCs稳定的亚微米Pickering乳液在生物医药领域的应用。
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    26. Rcs信号系统对克雷伯氏肺炎杆菌荚膜合成的影响
    孙少琦 王轶可 杨洋 朱晨光 史吉平 郝健
    过程工程学报    2021, 21 (2): 230-239.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220104
    摘要118)      PDF (654KB)(59)    收藏
    克雷伯氏肺炎杆菌是一种重要工业微生物,菌细胞表面具有荚膜结构,荚膜对于菌株的生理特性和工业应用具有重要的影响。Rcs磷酸化信号系统是一种对菌株荚膜合成具有调控作用的信号系统。利用Red同源重组技术,分别构建了基因rcsA, rcsB缺失的菌株,还构建了基因rcsA, rcsB单独过表达的菌株。这些菌株的生理特性的研究结果表明,rcsA及rcsB基因的缺失会显著降低荚膜合成水平,进而提高外源DNA的转化细胞的效率。rcsA及rcsB缺失菌株分别在以葡萄糖和甘油为碳源的培养基中培养时,菌体更易从发酵液中进行分离,主要代谢产物2,3-丁二醇和1,3-丙二醇的产量均有少量提高。rcsA和rcsB基因的过表达均抑制菌株生长,降低外源DNA的转化细胞的效率。相对于野生菌,过表达的菌胞外多糖的含量提高,发酵液的黏度增加,rcsA过表达菌株胞外多糖的含量达到了10.33 g/L,是野生菌的5倍。通过调控rcsA及rcsB基因的活性可调控菌株荚膜多糖的合成,进而影响菌株细胞沉降、代谢物合成、胞外多糖含量等多方面的生理特性。
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    27. 甲基橙在Fe 0-NaA-SSFSF固定床上的催化湿式H 2O 2氧化
    刘剑 黄依倪 陈曦 易正戟
    过程工程学报    2021, 21 (2): 193-201.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220066
    摘要118)      PDF (740KB)(44)    收藏
    通过二次生长法和液相还原法制备了不锈钢纤维烧结毡复合NaA分子筛膜-纳米零价铁复合材料(Fe0-NaA-SSFSF),研究了甲基橙在基于Fe0-NaA-SSFSF固定床上的催化湿式H2O2氧化性能,考察了不同pH值、床层高度、温度和入口浓度对甲基橙转化率、COD去除率和铁浸出浓度的影响,并测定了Fe0-NaA-SSFSF催化剂的稳定性。结果表明,当溶液pH为2.5时,甲基橙转化率在实验所测时间范围内有所波动;随pH降低至2.0,甲基橙转化率趋于稳定;继续降低pH至1.5,甲基橙转化率基本保持不变。随床层高度由0.45 cm增加至0.90 cm,甲基橙转化率基本保持不变,COD去除率由21.2%增加至85.0%;随温度由70℃降低至50℃,甲基橙转化率基本保持不变,COD去除率由85.0%降低至42.4%。随甲基橙入口浓度增加,甲基橙转化率和COD去除率变化幅度均很小。当pH=2.0、床层高度0.90 cm、温度70℃、甲基橙浓度50~200 mg/L条件下,实验所测时间范围内甲基橙转化率均大于97%,最大铁浸出浓度低于10.2 mg/L,固定床连续运转240 min后COD去除率均大于85%。催化剂被重复使用三次后,甲基橙转化率基本保持不变。
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    28. (Ca, Ta)共掺杂TiO 2陶瓷巨介电性能及机理
    崔冰 陈继 杨在志 赵伟雨 邓玉军 郁倩 刘娟 徐东
    过程工程学报    2021, 21 (2): 210-218.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220023
    摘要117)      PDF (893KB)(44)    收藏
    随着社会的飞速发展,微电子器件的功能不断向一体化方向发展,使开发具有高介电常数、低介电损耗、良好频率和温度稳定性的高介电陶瓷受到越来越多的关注。本工作通过固相反应烧结法制备了(Ca, Ta) 共掺杂的TiO2陶瓷。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析仪(EDS)、阻抗分析仪、X射线光电子能谱(XPS)等对(Ca, Ta)共掺杂的TiO2陶瓷性能进行分析研究。结果表明,不同掺杂量的(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷表面形貌致密度良好,且随掺杂量增加TiO2的(110)主峰逐渐向小角度移动。当x≥7%时,(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷样品出现CaTi4O9和CaTa4O11。与纯TiO2相比,不同掺杂量的(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷皆具有巨介电常数;随掺杂量的不断增加,介电常数先升高后降低,但介电损耗变化趋势相反。当掺杂量x=3%时,(Ca1/3Ta2/3)xTi1?xO2陶瓷获得相对较优异的性能,在1 kHz下,非线性系数高达7.3,这主要是由于Ta5+掺杂使材料内部产生电子,Ca2+掺杂提高了材料内部空位的产生,产成的缺陷偶极子簇可以提高介电性能。
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    29. 氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试
    鲁进利 吴丽 韩亚芳 李洋
    过程工程学报    2021, 21 (2): 202-209.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220022
    摘要116)      PDF (748KB)(42)    收藏
    微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景。针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG-DTA)等对其进行测试表征。FT-IR测试结果表明氧化石墨烯的添加并未影响相变微胶囊的基本化学结构。结果表明,氧化石墨烯的引入使微胶囊颗粒粒径增大,且对其外观形貌产生较大影响。相变微胶囊的热性能和稳定性得到改善,相变潜热增加到135.6 kJ/kg,提升了45%,封装率提升到62%。
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    30. 表面能对冰晶形貌的影响
    吴琴琴 陈拥军 董祥雷 邢辉 韩永生
    过程工程学报    2021, 21 (4): 446-453.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220110
    摘要114)      PDF (3844KB)(59)    收藏
    本工作从介科学概念出发,提出了表面能对冰晶生长形貌调控的科学假设。通过在水中添加不同添加剂(蔗糖、氯化钠、表面活性剂SDS),改变水溶液的表面张力,利用激光共聚焦显微镜原位实验装置开展了冰晶生长动力学研究。结果表明,在相同过冷度条件下,随溶液表面张力降低,冰晶形貌由具有对称性的枝状变为无序的海藻晶,这种变化在不同溶液中得到验证。研究发现,溶液表面张力较低,导致冰在溶液中生长阻力增大,冰晶生长速度降低。在较高的生长速率条件下,冰晶生长表面失稳,晶面各向异性生长,生成有序枝晶结构;在较低的生长速率条件下,生长表面被添加物分子覆盖,晶面各向异性消失,生成无序枝晶结构。以上结果验证了过冷度和表面能对材料结构生长过程的调控作用,为材料介科学的发展提供了实验依据。
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    31. 气-固微型流化床压降特性及最小流化速度的实验研究
    史亚琪 李彦君 杜玉朋 任万忠
    过程工程学报    2021, 21 (4): 420-430.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220332
    摘要114)      PDF (634KB)(79)    收藏
    在内径3~20 mm的4个气?固微型流化床中,分别考察了A类和B类两种类型颗粒的流化特性,同时研究了床几何结构、操作条件、物相性质等各因素对其最小流化速度的影响。结果表明,气?固微型流化床中的床层压降特性与颗粒类型密切相关,不同的流动状态下两种类型颗粒的流动特性存在显著地差异。在固定床阶段,与B类颗粒相比,A类颗粒与壁面间的相互作用更强,导致实验压降值偏离计算值更大;在流化床阶段,较大颗粒粒径和密度的B类颗粒在床层内表现出了更高的气泡聚并和破裂程度,加剧了颗粒间的碰撞,增加了能量损失,从而形成了较高的实验压降。气?固微型流化床的最小流化速度除了与操作条件和物相性质有关外,床内径与静态床层高度对其也会产生显著影响。随着床径减小及静态床高增加,最小流化速度逐渐增加。综合考察各影响的因素,提出了适用于实验考察范围内预测微型流化床最小流化速度的经验关联式。
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    32. 铝与硅铁混合物还原煅烧白云石中氧化镁
    王耀宁 马红周 王致娴 王丁丁 王碧侠
    过程工程学报    2021, 21 (4): 440-445.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220138
    摘要111)      PDF (475KB)(18)    收藏
    皮江法炼镁是金属镁生产的主流工艺,该工艺的还原温度较高,导致镁还原过程能耗高,改进还原剂是降低原镁生产能耗的途径之一。本研究以铝和硅铁的混合物作为还原剂进行了煅烧白云石中氧化镁还原的理论和实验研究,探讨了铝配入量、还原时间、还原温度对镁还原率的影响,并对铝与硅铁共同还原氧化镁过程及铝与硅铁在不同温度时的物相转变进行了研究。研究结果表明,铝的加入可以使硅热法还原氧化镁的起始反应温度降低至700℃以下,并且在低温阶段对提高氧化镁的还原率效果明显,铝还原氧化镁的过程包括两方面,一方面是直接参与还原氧化镁而转变为MgO?Al2O3,随温度升高,MgO?Al2O3进一步被铝还原;另一方面铝与硅铁形成Al3FeSi2相,降低了硅参与氧化镁还原反应的温度。硅还原氧化镁的过程为:温度在700~950℃之间时,硅以Al3FeSi2的形式参与氧化镁还原,在1200℃时,以Si和FeSi2的形式进行氧化镁还原。在实验条件下,铝参与硅铁还原镁时,随着铝配入量的增加,氧化镁的还原率在逐渐升高,铝粉添加量为12%、1000℃时,氧化镁的还原率可达到90%以上。铝参与氧化镁的还原可提高镁的还原速率。
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    33. 基于离子凝胶电解质的TiO 2(B)@C/CNT//AC准固态锂离子电容器
    李伯森 张家赫 杨立鹏 李佳佳 邢春贤 张海涛
    过程工程学报    2021, 21 (4): 479-487.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220150
    摘要108)      PDF (1001KB)(26)    收藏
    以微波辅助溶剂热法制备多壁碳纳米管负载的碳包覆单斜相二氧化钛纳米复合电极,通过静电纺丝技术制备聚酰亚胺纤维膜,进而制备三元离子凝胶电解质,最后与商业活性炭组装成新型准固态锂离子电容器。结果表明,TiO2(B)@C/CNT纳米复合电极呈现出高可逆容量(291 mAh/g)和高电化学反应动力学特性。PI/[EMIM][BF4]/LiTFSI离子凝胶电解质呈现出高离子电导率和电化学稳定性,其可将锂离子电容器的工作电压拓展至3.8 V。由于电解质中存在离子液体,器件的电化学性能呈现出明显的温度依赖性。准固态锂离子电容器在60℃时最大能量密度和最大功率密度分别为83.1 Wh/kg和18338.1 W/kg。
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    34. 气体水合物生成过程强化方法研究现状
    赵奇 陈朝阳 夏志明 张郁 徐纯刚 李小森
    过程工程学报    2021, 21 (9): 993-1002.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220296
    摘要107)      PDF (1562KB)(49)    收藏
    气体水合物因其特殊的物理化学特性,已被气体分离、二氧化碳捕集与封存、海水淡化、气体储运等诸多领域学者广泛研究。但气体水合物生成条件较为苛刻、生成速率及储气能力较商业化应用还有较大差距。本工作从气体水合物生成条件、生成速率、储气能力等角度,分别综述了机械强化、外场作用、添加剂等强化方法对气体水合物生成过程的强化原理、技术特征及其研究现状;综合比较分析了各种强化方法的优势及存在的问题;展望了各强化方法的未来发展方向及其适用领域;特别是针对气体水合物法海水淡化的技术特征和关键问题,提出以外电场强化气体水合物法海水淡化过程的新思路。
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    35. 气固两相流内中空多孔催化剂性能的数值模拟
    吴秋莹 孔令凯 徐骥 葛蔚 袁绍军
    过程工程学报    2021, 21 (7): 774-785.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220229
    摘要106)      PDF (1864KB)(181)    收藏
    气固流态化过程中流体和颗粒分别聚集,形成稀密两相,严重限制其传质效率和反应速率的提高。针对此问题,本工作设计了一种中空多孔结构的催化剂颗粒,通过模拟方法研究该颗粒对稀密两相气相传质与反应的影响,及其在稀密相间转换的时间尺度。结果表明,一定的流动强度时,在颗粒稀密相转换的时间尺度内,中空多孔结构的颗粒能够有效地在稀相存储反应气体,并在密相释放,为密相提供额外的反应气体,增强体系的整体反应效率。当催化反应速率高于传质速率时,在所研究的流动条件下中空多孔颗粒体系的反应效率比实心球形颗粒体系高出26.92%~29.55%。可以预见在稀密相分布更广的大型气固流化床反应器中,中空多孔结构的催化剂颗粒能够更为有效地提高反应器的整体效率。
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    36. 氧化沟内曝气器布置方式对曝气性能的影响规律
    许晓飞 魏文泽 董鑫 刘凤霞 魏炜 刘志军
    过程工程学报    2021, 21 (4): 394-400.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220123
    摘要106)      PDF (1115KB)(31)    收藏
    研究中试微孔曝气氧化沟内清水和活性污泥混合液中溶解氧的传递特性,考察了曝气器布置方式(交叉式、并排式和集中式)对清水和污泥混合液中氧传质效率的影响。结果表明,清水和活性污泥混合液中,交叉式曝气器布置方式下的氧传质效率最高,且交叉式>并排式>集中式。在活性污泥混合液中,DO浓度在1.3~1.7 mg/L之间时,三种曝气方式下脱氮消耗的氧气量基本相同,曝气器布置方式对COD的耗氧量变化的影响较大;活性污泥混合液中的氧传质效率OTE相对较低,活性污泥混合液中的OTE相比于清水中的SOTE受曝气器布置方式的影响偏小。活性污泥混合液和清水中传质速率比值Z在集中曝气方式下最大,在交叉曝气方式下最小。
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    37. 两室气体互通对光合微生物燃料电池性能的影响
    朱馨彤 何欢 朱润云 徐志昂 韩丰霞 普红平
    过程工程学报    2021, 21 (3): 314-322.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220088
    摘要105)      PDF (1356KB)(35)    收藏
    以斜生栅藻生长产生氧为电子受体的光合微生物燃料电池(PMFC)和外加CO2光合微生物燃料电池(AC-PMFC)联合构建成微生物碳捕获电池(MCC)。研究MCC在不同运行条件下的产电性能及影响因素。测量MCC, PMFC和AC-PMFC三种系统中的电压、溶解氧和pH。结果表明,产电压趋势与所有系统中的藻类阴极的氧浓度相关,电解液pH也能影响MFC电压的产生。三种类型的MFC中,MCC产电性能最佳,其电压和功率密度分别可达492 mV和102.3 mW/m2,最大功率密度分别比PMFC和AC-PMFC高42.33%, 54.08%。AC-PMFC由于添加了相对高浓度的CO2,抑制了微藻的生物活性和光合作用,产生的电压和功率密度最低。用SEM观察长期运行后的MCC的阴极表面藻类的形貌特征,藻生物膜与电极板表面能够生成一层高浓度的原位氧膜。电化学分析表明斜生栅藻–生物膜本身不能直接接收来自极板上的电子,无生物催化活性。但这层膜可促进O2的还原速率且可有效降低电池内阻。PCR和16S rRNA基因检测技术分析结果表明,MFC中的Chao1指数为170,而PMFC为152,MCC为145,阴极中的过饱和氧可通过管道输送到阳极并影响阳极的微生物群落。本研究结果为进一步改善藻类微生物碳捕获电池性能提供基础。
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    38. 稀土精矿负载Fe 2O 3矿物催化材料的NH 3-SCR脱硝性能研究
    孟昭磊 李保卫 付金艳 朱超 武文斐
    过程工程学报    2021, 21 (3): 363-372.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219383
    摘要104)      PDF (1498KB)(48)    收藏
    以白云鄂博富含Ce氧化物的稀土精矿为催化材料的载体,采用硝酸铁溶液浸渍、微波焙烧获得一系列矿物催化材料。采用XRD, SEM, EDS, XPS等手段对催化剂的矿相结构、表面形貌进行表征,并测定了其脱硝活性。结果表明,在0.5 mol/L硝酸铁溶液中浸渍的稀土精矿(Catalyst 3)结构特征最佳,表面粗糙且多孔,出现了明显且较深的裂纹,大部分Fe2O3以高分散或无定形的形式嵌布在稀土精矿上,有利于气体在材料表面扩散;催化材料中Ce3+, Fe2+含量增加,Fe离子与Ce离子价态变化说明Fe与Ce存在联合作用,形成了少部分Fe和Ce的复合氧化物;Catalyst 3表面中、强酸性位点增加,表面吸附NH3的能力增强,其脱硝效果最佳,当微波焙烧温度为350℃时,脱硝率可达80.6%。
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    39. 表面活性物质影响下单个自由上升微气泡传质过程的直接数值模拟
    李成祥 崔怡洲 石孝刚 高金森 蓝兴英
    过程工程学报    2021, 21 (8): 877-886.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220240
    摘要104)      PDF (1334KB)(33)    收藏
    2017年,国际标准化组织将直径介于1~100 μm之间的气泡定义为微气泡,本研究参照上述定义,针对微气泡容易受到表面活性物质影响的特点,通过直接数值模拟对不同尺寸单个自由上升微气泡在表面活性物质影响下的传质速率进行研究。通过与模拟结果对比发现,微气泡的运动速度及传质速率均可用Clift等总结的爬流范围内的理论进行较为准确的预测。表面活性物质在微气泡表面的吸附会降低气泡的液相传质系数,但对于受表面活性物质影响程度较大的微气泡,其液相传质系数随气泡尺寸减小呈持续增加趋势,而与洁净微气泡先减小后增加的趋势有所不同。因此在无法排除表面活性物质影响的应用场合,进一步缩小微气泡的初始尺寸,不仅可以增加气相的比表面积,微气泡的液相传质系数也会进一步增加,其传质能力将得到进一步加强。
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    40. 多肽与化疗药物偶联提高药物的有效性和安全性
    刘雪 张竞 梁博 张耀 王伟颖 刘永东
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1245-1258.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220303
    摘要103)      PDF (972KB)(55)    收藏
    癌症已成为全球人类健康的最大威胁。小分子化疗药临床应用广泛,但由于缺乏肿瘤靶向性,普遍存在全身系统毒性强和耐药频发等问题。因此,如何将足量的化疗药物定向运送至肿瘤部位成为化学治疗的最大挑战。抗体偶联药物(ADC)利用抗体的肿瘤特异性将高毒性小分子靶向递送至肿瘤部位,能克服小分子化疗药物的上述缺陷,是近年来肿瘤药物研发热点。然而抗体的大分子特点使ADC在肿瘤部位的渗透率低,严重限制了ADC的肿瘤治疗效果。近年来,使用具有肿瘤靶向能力的多肽取代抗体发展的多肽偶联药物(PDC)是另一种新型肿瘤药物的靶向递送途径。其中,具有细胞渗透能力的肿瘤靶向肽在癌症治疗中显示出了巨大的潜力。而且多肽结构简单,可以通过化学合成或原核表达手段获得。因此,相对于ADC,PDC具有更高的载量、更强的组织渗透能力、更灵活的多功能化改造以及更低廉的制备成本。随着对胞内转运途径和药物释放机制的深入研究,PDC有望早日投入临床应用。本工作详细介绍了PDC的最新研究进展,重点阐述了不同靶向肽、细胞毒性分子和连接子对PDC抗肿瘤效果的影响,分析了现有研究的优势与不足,总结发展趋势,并为PDC的优化设计提供思路。
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