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    1. 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579)      PDF (4507KB)(129)    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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    2. 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320)      PDF (972KB)(128)    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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    3. 大孔拟薄水铝石和γ-Al 2O 3载体制备研究进展
    杨永佳 张新昇 李金 张春光 赵元生 郑诗礼 李平
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1156-1166.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220368
    摘要246)      PDF (4364KB)(80)    收藏
    γ-Al2O3作为催化剂载体在炼油领域具有广泛应用。随着原油资源的重、劣质化,重油加工过程,如固定床渣油加氢、重油催化裂化,对其催化剂载体均提出了大孔要求以满足重油大分子在催化剂孔道内的传质扩散所需,因此,制备适用于重油加工的大孔γ?Al2O3载体受到越来越多的关注。γ?Al2O3性质主要决定于其前驱物拟薄水铝石,本工作综述了大孔拟薄水铝石的主要工业制备工艺,包括沉淀法、醇铝水解法等,并介绍了基于上述工艺所进行的γ?Al2O3载体扩孔研究,如pH摆动扩孔、添加扩孔剂扩孔及水热处理扩孔等。最后,展望了今后大孔拟薄水铝石和γ?Al2O3载体制备研究的重点和发展方向。
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    4. 折流板设备中流体停留时间分布与流动形态的对比研究
    高章帆 范沐易 黄卫星 邹雄 刘少北
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1269-1276.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220363
    摘要234)      PDF (1447KB)(233)    收藏
    折流板结构在大空间设备中形成折流通道,以防止短路,从而使流体与换热管和颗粒床等内构件充分接触。停留时间分布(RTD)实验具有简单便捷的优势,针对设备中的短路与如何确定设备合理结构的问题分别设计了几组结构来进行RTD实验与流场数值模拟研究。对比分析结果表明,设备中的短路和死区是相对存在的,通过RTD密度函数曲线的出峰时间及拖尾情况能判断设备中短路与死区的情况,该结论可以为设备设计提供理论依据。利用多釜串联模型的釜数及RTD曲线的出峰时间和方差分析了流量、折流板缺口面积及板距对设备中流体流动形态的影响;研究了设备中的压降,综合考虑设备的能耗和性能,提出了以RTD实验来确定折流板设备合理结构时最合适的釜数、出峰时间及方差。
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    5. 高温煅烧脱除磷酸铁中硫的研究
    娄文博 张盈 张洋 王晓健 李建中 乔 珊 郑诗礼 张 懿
    过程工程学报    2022, 22 (2): 268-275.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221043
    摘要222)      PDF (1247KB)(39)    收藏
    磷酸铁是合成磷酸铁锂电池正极材料的主要原料,目前多采用硫酸亚铁和磷酸盐共沉淀方法制备。硫酸体系内共沉淀获得的磷酸铁中硫杂质含量较高,目前采用水洗方式脱除,吨磷酸铁洗水用量需60~100吨,硫酸盐废水处理成本高。为从源头削减磷酸铁脱硫过程产生的大量废水,根据硫酸盐高温分解的性质,提出磷酸铁高温煅烧脱硫新方法,开展了热力学可行性计算与高温煅烧脱硫动力学研究。结果表明,磷酸铁中硫元素主要以硫酸根形式存在,高温煅烧可有效促进含硫杂质分解,温度越高,脱硫效果越好。高温煅烧脱硫过程反应动力学级数为2,活化能为88.075 kJ/mol,属于化学反应控制。在温度1173 K、煅烧时间10 min的条件下,磷酸铁中硫杂质含量可降至0.01wt%以下。
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    6. 硬碳负极材料的热稳定性及其钠离子电池安全性能评测
    杨馨蓉 车海英 杨轲 潘朝梁 廖小珍 马紫峰
    过程工程学报    2022, 22 (4): 552-560.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220420
    摘要211)      PDF (2636KB)(43)    收藏
    钠离子电池作为一种有应用前景的能量储存系统,技术发展日趋完善。钠离子电池由于钠资源丰富,在大规模储能及低速电动车应用等领域具有成本优势,引起学术及产业界的广泛关注。随着钠离子电池产业的推进,电池安全性是亟待研究及数据积累的重点问题之一。近年来,随着电动汽车数量的增加和动力电池能量密度的提高,汽车安全事故时有发生,究其原因多为电池单体热量耗散造成。本工作从负极硬碳材料热稳定性、电芯过放电、极端破坏(挤压针刺等)和热失控等方面对钠离子电池进行安全性评测。结果表明,电解液的存在会降低嵌钠态硬碳的稳定性,且随负极嵌钠量增加,放热峰的位置也随之前移且更明显;与无过放电芯比较,软包电芯过放电至0 V对电芯的长循环稳定性基本无影响,循环500周后的容量保持率基本一致,且电流密度大小(0.1和1 C)对电芯容量恢复和循环性能亦无明显影响;挤压针刺测试结果表明钠离子电池安全性能良好,绝热加速量热仪(ARC)测试发现电芯安全性能并未随着荷电状态(SOC)增加趋于不稳定,实验结果表明30% SOC状态下电芯安全性最好。
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    7. 萃取法在盐湖卤水提硼中的研究进展
    徐振亚 苏慧 张健 刘文森 朱兆武 王京刚
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1259-1268.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220366
    摘要211)      PDF (790KB)(97)    收藏
    硼资源的开发利用对现代工业的发展具有重要作用。硼镁矿作为传统的硼资源,其储量和品位逐渐降低;而盐湖卤水中含有丰富的硼,占我国总储量的30%以上,盐湖硼资源的高效开发是解决我国高度依赖进口的有效途径。采用溶剂萃取法从盐湖卤水中提硼具有选择性好、效率高、成本低等特点,应用前景广阔。溶剂萃取的关键是萃取体系的选择,因此针对不同类型的盐湖,优选萃取性能好、水溶性小的萃取体系成为当前研究的热点。针对目前萃取工艺的应用以及近期研究开发的新型萃取体系,本工作综述了不同体系萃取硼的特点,包括脂肪醇(一元脂肪醇、二元脂肪醇和混合醇)、含羟基的芳香族化合物、含羟基的胺类化合物和离子液体四类萃取体系,重点总结了各类萃取体系萃取硼的机理,并概述了萃取剂结构对萃取性能的影响规律,分析了共存离子对萃取过程的影响,探讨了新型硼萃取剂的研发方向。其中脂肪醇中的一元醇需要在高酸度、强盐析下实现对硼酸的高效萃取。二元醇较一元醇的萃取效率更高,但二元醇黏度大、溶损高、反萃困难,萃取剂循环性能相对较差。混合醇体系能够降低有机相的黏度和水溶性,并且具有一定的协同萃取效应,成本低,适用于工业化应用。其他体系,如含羟基的芳香类和胺类化合物在碱性条件下对硼有较好的萃取效果,但一般价格较高,工业应用较为困难。离子液体由于其不易挥发、化学稳定性好、结构可设计性等优点应用于盐湖卤水萃取提硼,同时可作稀释剂,具有一定的应用前景。分析表明,混合醇作为经济高效的萃取体系在酸性盐湖卤水提硼中更具优势,有望大规模工业化应用。
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    8. 稀释水掺混用薄板式静态混合器结构设计与优化
    逯建秋 陈家庆 刘文津 罗权 丁国栋 王小平
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1196-1206.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220322
    摘要206)      PDF (2902KB)(87)    收藏
    稀释水掺混是油田或炼油厂原油电脱盐系统的关键环节,直接影响电脱盐的效率和运行能耗。为进一步简化设备结构、助力系统降本增效,提出将薄板式静态混合器应用于稀释水掺混环节。在对薄板式静态混合器进行初步结构设计的基础上,对油水混合情况进行计算流体动力学(CFD)三维数值模拟,以离析强度的平方根(IOS0.5)、管路压降(Δp)等作为评价指标,考察了注水管长度、注水管?弯曲薄板间距、弯曲薄板导向位置、弯曲薄板厚度四个结构参数对油水两相混合程度及运行能耗的影响。以混合管路内径D为基准参照,借助响应曲面法(RSM)对关键结构参数进行优化,并对最优结构参数组合下的混合性能进行预测。优化所得最优结构参数组合为注水管长度为1/3D、注水管-弯曲薄板间距为4/25D、弯曲薄板导向位置为1/8π、弯曲薄板厚度为1/25D,结构优化后的IOS0.5相比优化前降低了43.06%。定性分析薄板式混合器内的水相速度云图和流线图可知,当注水比为2%时,油水两相在注水管下游3D处即可达到均匀混合状态,可见薄板式静态混合器能够在小注水比下快速实现油水均匀混合。
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    9. 变温吸附碳捕集系统能效性能对标分析
    陈丽锦 邓帅 王珺瑶 赵睿恺 赵力 李双俊 郭志昊
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1225-1235.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220264
    摘要199)      PDF (1581KB)(82)    收藏
    准确且合理的能耗分析对碳捕集技术规模化发展至关重要,其既是碳捕集技术节能降耗的必要前期准备,也是碳捕集过程开展绿色化、清洁化性能评价的重要数据基础。因此,在对碳捕集过程的能源转换共性展开探索的同时,迫切需要面向工程实践的需求,形成易于操作的能效性能对标分析方法,从而保证对类型技术的性能认知可以在合理且统一的评价平台上进行归纳与比较。本工作基于对标分析(Benchmarking Analysis)方法,对变温吸附碳捕集(TSA)过程的能耗分析方法进行了阐述,包括流程、参数、模型等。研究了吸附温度和解吸温度对TSA能效性能结果的影响,演示并量化了该方法的可行性,重点对边界变化对评价结果的影响进行了讨论。提出的对标分析方法对碳捕集技术的能效性能对标评估给出了较具体的指导。
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    10. 加压碳化体系对纳米碳酸钙粒度和分散性的影响
    刘曦曦 陈小鹏 刘晨民 史刘宾 廖丹葵 刘翠 童张法
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1216-1224.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220278
    摘要199)      PDF (1720KB)(65)    收藏
    利用加压碳化体系制备粒径均一、高分散性纳米碳酸钙材料。考察氢氧化钙浓度、表面活性剂添加量、反应温度、CO2压力对制备纳米CaCO3粒子尺寸和分散程度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的纳米碳酸钙粒子进行表征。结果表明,最优加压碳化反应条件是Ca(OH)2质量浓度为2%、表面活性剂添加量为3%(占碳酸钙理论产量的百分比)、反应温度为40℃、CO2压力为6 MPa,所得立方形碳酸钙平均粒径为117 nm,晶型为方解石型碳酸钙。碳化反应加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)使CaCO3表面形成的正电荷增大至+37.7 mV并高于标准值30 mV,表明制备的CaCO3产品具有良好的分散性且稳定。通过FT-IR和Zeta电位对CTAB改性前后CaCO3纳米粒子进行表征,探讨了CTAB对合成纳米CaCO3分散性的影响机理,为纳米碳酸钙制备提供了一种新的方法。
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    11. 活性氧物种及其检测方法的研究进展
    何耀宇 江治 上官文峰 陈运法
    过程工程学报    2021, 21 (12): 1403-1418.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220423
    摘要198)      PDF (1040KB)(34)    收藏
    活性氧物种(Reactive Oxygen Species, ROS)是一种具有强反应活性的物质,主要包括超氧阴离子自由基、过氧化氢、单线态氧和羟基自由基等。作为氧化剂的氧气分子较为稳定,需要转化为高反应活性的活性氧物种后才能进一步与其他物质发生反应。在化学反应尤其是催化氧化反应中,活性氧的种类、生成、扩散行为等常常决定着整个反应的进行方向与速率;在生命科学领域,活性氧则参与能量转换、氧平衡等重要生理环节,与衰老、疾病等息息相关。而活性氧因其短寿命、强反应活性等,定性定量测试较为困难。选择合适的检测方式、提高检测的时空准确度,对于多相催化、环境化学、生命科学等领域研究有着重要意义。本工作对活性氧检测方法的基本原理、研究进展,以及在环境、生命领域以及多相催化的应用等方面进行对比与分析,比较各种手段的优缺点及适用范围。并对多相催化中氧物种的模拟及检测手段进行分析,展望了活性氧在催化氧化等领域未来的研究方向。
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    12. 单组元推力器固定床催化分解反应工程基础
    侯宝林 李雪 王文涛 卢婷 丛伟民 王浩龙 高德扬 黄传德 单继宏 夏连根 王晓东 张涛
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1142-1155.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220304
    摘要196)      PDF (2128KB)(86)    收藏
    自20世纪60年代肼类化学单组元推力器诞生以来,液体单组元推进技术在卫星轨控、火箭姿态调整和应急动力系统中得到了广泛应用。化学单组元推进技术关键是高能液体化学推进剂在颗粒固定床内催化分解反应过程。由于其化学反应过程的复杂性,目前该类推进技术开发不考虑化学反应工程本质,以热能和空气动力学工程理论为基础,通过大量耗时耗力推力器热实验完成。本工作从化学反应工程角度出发,论述了化工热力学、催化反应动力学、单颗粒催化剂内扩散?反应、催化剂纳微孔道内流体?反应以及在固定床宏观多孔介质中和颗粒堆积形成的介观复杂几何结构内流动?传递?反应的耦合理论,且在化学单组元推进系统中推进剂能量设计,催化剂结构和催化分解固定床设计中的应用。本工作给出了单组元推进技术中相关催化反应工程理论基础,有望为新型绿色化学单组元推进技术的开发提供推进剂配方,为催化剂合成以及分解固定床的设计提供理论基础。
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    13. 二氧化钼纳米棒的制备及电化学性能研究
    高增礼 唐海燕 衣守志 徐红彬
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1338-1345.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220355
    摘要196)      PDF (986KB)(197)    收藏
    MoO2纳米棒具有高电导率、高熔点及比容量较大,在超级电容器电极材料领域应用前景广泛。现有MoO2纳米棒制备方法大多存在操作复杂、收率低、成本高、易引入杂质等问题,且这些方法制备的MoO2产品存在形貌不均一、分散性差、电化学性能低的问题。基于此,本工作以双氧水和钼粉制备的过氧钼酸前驱体为钼源,PEG (8000)为模板剂制备出带状结构含钼杂化物,然后以浆态带状杂化物为原料采用两段式全湿法工艺制备纳米棒状MoO2。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线能谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等对二氧化钼纳米棒的物相、表面组成与形貌进行了分析,同时分别采用三电极和两电极体系研究了MoO2纳米棒的电化学电容行为,考察了MoO2纳米棒直接作为电极组装电容的性能。结果表明,所制的MoO2为长约500~800 nm、宽约100~200 nm的棒状结构,形貌与尺寸均匀,具有良好的分散性和较高的纯度。以MoO2纳米棒制备的电极在1 A/g的电流密度下,三电极和两电极体系所测得比电容分别为366.7和290.4 F/g;在5 A/g电流密度下循环充放电2000次后电容保持率均高于72%,展现出了良好的电化学性能。该研究结果可为纳米金属氧化物的制备提供新方法。
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    14. 近冰点多孔介质中甲烷水合物生成的温度敏感性
    赵建忠 高强 杨栋 张驰
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1355-1363.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220367
    摘要192)      PDF (1137KB)(59)    收藏
    水合物技术是实现天然气储存、气体分离、海水淡化和二氧化碳捕集等的潜在可行途径之一,水合物技术为了降低生产成本同时又保持系统流动性,通常选择冰粉或冰浆等形式使生成反应在冰点附近进行;自然界的天然气水合物多数赋存于天然的多孔介质内,随着全球气温升高,甲烷水合物在临界条件附近的敏感性会导致储层的稳定性下降及潜在的甲烷大量释放,尤其是受气候变化影响较大的冻土带天然气水合物,其储层温度一般也处于冰点附近。本工作研究了硅砂(0.1~0.5 mm)中甲烷水合物在近冰点的形成过程与动力学特征,分别在273.75, 273.85和273.95 K小温差下研究了压力、温度、反应速率和甲烷吸收量变化,分析并计算了硅砂孔隙中水合物、水相和气相的最终体积饱和度。温度与反应速率的变化表明,水合物生成过程呈现出明显的三个阶段,在不同的阶段,温度和反应速率表现出独特的变化特征如峰值、持续时间等,同时对环境温度的敏感性非常强,温度升高后甲烷水合物生长速率及其在孔隙中的饱和度均有所降低,低温下水合物生长点晚及对应诱导期持续更长。
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    15. 钒铅锌矿硫酸浸出提取钒锌
    张克仑 李博 魏永刚 徐洪傲
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1297-1303.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220376
    摘要189)      PDF (1180KB)(87)    收藏

    钒铅锌矿含有多种有价金属,V品位高,具有较高的经济价值。本工作采用硫酸浸出法从该矿中提取钒锌,对浸出过程热力学进行分析,通过条件实验研究硫酸浓度、液固比、浸出时间、搅拌速率、浸出温度等条件对钒、铅、锌等主要有价金属浸出率的影响。结果表明,在较高pH值及较高温度下,浸出液中V会出现水解,含V的水解产物留在浸出渣中影响V浸出率。得到最优浸出条件为:硫酸浓度200 g/L,液固比3:1,浸出时间30 min,搅拌速率200 r/min,浸出温度为30℃。最优条件下V浸出率可达97.90%Zn浸出率为97.11%Fe浸出率<1%Pb浸出率<0.01%。动力学分析结果表明,浸出过程的反应速率受扩散过程控制。酸浸过程使VZn进入浸出液,PbFe留在浸出渣中,所得浸出液可使用离子交换或萃取法分离VZn。浸出渣中含钒0.41wt%、锌0.61wt%、铁15.50wt%、铅47.70wt%,主要成分为PbSO4FeO(OH),可返回火法炼铅系统。

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    16. 液液旋流分离器的数值模拟研究进展
    池燕妮 孟祥海 张睿 刘海燕 刘植昌
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1132-1141.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220262
    摘要189)      PDF (829KB)(76)    收藏
    旋流分离器是近年来发展非常迅速的液液分离设备,其主要优点是高效、节能、占地面积少且成本低,工业应用广泛。数值模拟是液液旋流分离器研发与研究的重要手段。本工作系统地介绍了目前液液旋流分离器在数值模拟中的研究进展,详细地分析了数值模拟过程中旋流分离器模型的选择、几何结构和操作参数的改变对分离效率和流场的影响及最终的评价指标,并对几何结构和操作参数改变提出了见解,对液滴破碎和聚并、旋涡的数值模拟及开发新的公式评价分离效率进行了展望。
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    17. 波纹板填料表面液体降膜流动的特性分析
    廖俊华 薛鹏 赵梦静 刘俊杰 金玲
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1287-1296.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220422
    摘要185)      PDF (8880KB)(79)    收藏
    基于降膜流动实验台,结合计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics, CFD)研究了波纹板表面液体的平均液膜厚度和有效润湿面积等定量信息,并通过三维模拟进一步分析了喷淋密度和波纹倾斜角度β对降膜流动特性的影响。结果表明,液体在波纹板表面的流动并非均匀,分为沟流和溪流两种形式;当喷淋密度较小时,液体在波谷内形成沟流,当喷淋密度达到400 m3/(m2?h),液体跨越相邻波纹进行溪流流动;两种形式波纹板整体的润湿性能均较差,且液膜厚度分布不均;波纹倾斜角度对降膜流动特性影响较大,90°时更有利于提高有效润湿面积。
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    18. 本期封面和目录
    过程工程学报    2021, 21 (11): 0-.  
    摘要184)      PDF (1389KB)(152)    收藏
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    19. 油气工况下提升管出口旋流快分系统性能的数值研究
    张智亮 陈海军 牟沛 李安军 李文军
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1277-1286.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220408
    摘要179)      PDF (2485KB)(70)    收藏
    为促进旋流快分(SVQS)系统的工业应用、准确评估其性能,参照国家标准设计了一系列不同密度、黏度的油气模型,并采用商用软件FLUENT 2019 R3对一套Φ600 mm×3150 mm的SVQS系统进行了流动模拟和可行性验证。用单因素变量法分别研究了油气性质对系统无量纲切向速度和压降的影响;用标量输运方程分析了油气在系统内的停留时间分布规律。结果表明,无量纲切向速度随油气密度增加或黏度降低而变大;无量纲最大切向速度随油气密度增加或黏度减小而呈对数递增,最大为0.912;密度越大、黏度越小的油气在SVQS系统内的平均停留时间越短,最短可达6.279 s;压降、阻力系数不仅与系统的结构参数相关,也与油气黏度呈对数关系。拟合得到了与油气参数相关的无量纲切向速度、压降和阻力系数函数式,具有较好的普适性,可为SVQS系统的结构优化提供参考。
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    20. 入口粉尘浓度对新型旋流-颗粒床耦合分离器特性的影响
    付金壮 常明 范怡平 卢春喜
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1177-1186.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220339
    摘要177)      PDF (1212KB)(67)    收藏
    通过大型冷模实验,考察了入口粉尘浓度对某连续操作新型旋流-颗粒床耦合分离器压降和除尘效率的影响特性。结果表明,入口粉尘浓度越大,达到平衡时分离器的压降越大,压降增速越快,入口粉尘浓度为59.13 g/m3时,分离器平衡压降最大为1.2 kPa;入口粉尘浓度越低,分离器分离效率越高。分离器颗粒床层内捕集颗粒含尘量与再生效率有关,再生尘源浓度越小,分离器压降达到平衡越快。当再生尘源浓度由58.18%降至23.67%,装置压降由1.5 kPa降至1.2 kPa;随着再生尘源浓度降低,分离器除尘效率略微下降。入口粉尘浓度和再生尘源浓度对分离器压降影响的结果一致,对分离器效率影响的结果不同。
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    21. 重油燃烧器Y型喷嘴气液两相流动与雾化特性模拟
    王志奇 陈柳明 肖炳英 谢宝琦
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1167-1176.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220336
    摘要168)      PDF (2034KB)(98)    收藏
    为改善重油雾化质量,针对沥青站重油燃烧器Y型喷嘴,运用CFD (Computational Fluid Dynamics)方法研究了喷嘴结构参数(混合室长度、入口直径比、入口夹角)与雾化参数(重油流量、空气入口压力、重油温度)对喷嘴气液两相流动与雾化特性的影响。结果表明,结构参数与雾化参数直接影响喷嘴内油膜厚度与气液两相速度差;不同参数下,喷嘴气耗率与液滴索泰尔平均直径的变化规律相反;综合考虑两个雾化性能指标,混合室的适宜长度为15~20 mm,入口夹角的合理范围为60°~75°,入口最佳直径比为1.0~1.1;为保证重油获得较好的雾化效果,空气入口压力应大于0.5 MPa,这为优化Y型雾化喷嘴的结构与运行参数提供了参考。
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    22. 废锂离子电池的热处理:过程污染物迁移和转化
    黄翰林 刘春伟 姚少杰 孙峙
    过程工程学报    2022, 22 (3): 285-303.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221070
    摘要163)      PDF (2565KB)(77)    收藏
    废锂离子电池中不仅富含我国高对外依存度的关键金属,还含有重金属、有机污染物等有毒有害物质,具有资源与环境的双重属性。推进其高效循环利用是保障新能源汽车等战略新兴产业可持续发展的关键。锂离子电池组成结构复杂,有机物成分变化大、种类多,常规的火法和湿法冶金过程容易产生二次环境危害,不利于资源的清洁循环利用。热处理作为保障废锂离子电池中有价金属资源有效回收的重要技术,近年来受到了行业的广泛关注。热处理技术具有二次污染小、设备简单、过程易放大、经济性高等诸多优势。结合热处理技术对废锂离子电池回收中的污染物进行源头治理,既能实现清洁生产,也能强化后续深度处理。本工作立足于行业现状和战略需求,重点讨论了废锂离子电池预处理中的污染物产生、迁移和转化规律,对比总结了热处理在杂质去除和污染防控等方面的技术优势。同时,对废锂离子电池的热处理工艺进行了系统分类,总结了不同热处理条件下的物质转化规律。
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    23. 变压精馏分离丙酮和环己烷的动态特性
    张春花 诸林 吕利平 周倩 金仕胜
    过程工程学报    2022, 22 (2): 249-257.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221022
    摘要160)      PDF (1545KB)(32)    收藏
    基于丙酮-环己烷共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数对常规、部分及完全热集成变压精馏工艺进行稳态模拟与优化,并以经济最优的完全热集成变压精馏工艺为基础,借助Aspen Plus Dynamics软件建立多种不同控制结构,通过改变进料流量和进料组成考察了控制结构的有效性,并提出塔底热负荷/进料量比例控制与组成-温度串级控制相结合的改进控制结构。稳态模拟与优化结果表明,常规、部分和完全热集成三种工艺的最小TAC分别为3.64×105, 2.83×105, 2.76×105 $/y,经济最优工艺为完全热集成变压精馏。动态响应结果表明固定回流量/进料量控制结构在响应时间方面优于固定回流比控制结构,但产品纯度未达到设计值99.9wt%;而塔底热负荷/进料量比例控制与组成-温度串级控制相结合的改进控制结构能够有效保证产品纯度在99.9wt%及以上。
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    24. 基于多GPU并行格子Boltzmann方法的方管湍流模拟
    胡涛 向星 葛蔚 王利民
    过程工程学报    2022, 22 (3): 318-328.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221118
    摘要159)      PDF (5619KB)(136)    收藏
    采用CUDA (Compute Unified Device Architecture)和MPI (Message-Passing-Interface)在超级计算机Mole-8.5E上实现了格子Boltzmann方法(LBM)多GPU并行算法,通过三维顶盖驱动方腔流算例验证了多GPU并行LBM算法的准确性和有效性,利用该并行算法分别对雷诺数Reτ为300, 600, 1200下的充分发展的方管湍流进行了大规模模拟。研究发现,当计算网格尺寸小于黏性底层厚度(即Δ+<5)时,在壁面附近的相关传递特性统计误差较小,预测精度满足工程应用范围;Reτ为300, 600时,不同网格尺寸Δ+下的模拟结果表明LBM在方管流中心湍流特性统计具有网格弱相关性,Reτ为600时,与DNS (Direct Numerical Simulation)相比,Δ+=1.667, 3.750, 6.250时平均流向速度的平均误差分别是1.357%, 2.994%和4.766%;Reτ分别为300, 600和1200时,对应网格尺寸Δ+分别为0.833, 1.667和3.333时的方管湍流模拟中,成功捕捉到了二次流特性,预测得到的中心面流向速度、脉动均方根速度等的规律与文献基本吻合,进一步验证了单松弛LBM的可靠性,相关计算结果也为理解高Reτ下的方管湍流特性提供了参考。方管湍流的模拟验证了单松弛LBM多GPU并行算法在超大规模网格计算中的潜力,为进一步实现实际工程流动所需更大规模的数值模拟奠定了基础。
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    25. Fe-(9~11)Cr-Y 2O 3作为ITER结构材料的制备与表征
    王珍珍 黄依娜 吴玉程 罗来马
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1207-1215.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220271
    摘要158)      PDF (3102KB)(82)    收藏
    采用传统的机械合金(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺成功制备了Fe-(9~11)Cr二元合金及纳米氧化物弥散强化(ODS)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对MA粉末的形貌和物相进行分析,用能量色散谱(EDS)、显微维氏硬度仪、光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)对合金样品进行表征。结果表明,在转速为300 r/min,球料比为10:1的条件下,MA粉末受到磨球与罐子内壁的撞击,晶粒尺寸不断细化,在40 h粉末晶粒尺寸减小至约16.1 nm趋于稳定。SPS烧结后晶粒尺寸无明显增大,各微量元素均匀分布在基体中。二元合金样品的维氏硬度随Cr含量增加而增大。10CrY合金样品经腐蚀液侵蚀后可粗略看到晶界呈均匀分布。ODS合金样品存在大量的纳米析出相,平均颗粒尺寸约30 nm。
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    26. 声波与化学团聚协同作用对转炉微细粉尘团聚的影响
    张宇擎 尹贻民 李海英 胡秋冬
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1323-1329.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220343
    摘要156)      PDF (978KB)(57)    收藏
    针对转炉烟气中微细粉尘的难处理问题,采用声波与化学团聚协同处理方法,在蒸发冷却器内对转炉烟气粉尘进行预处理,以提高微细粉尘的除尘效率。采用单因素实验和正交实验方法研究了絮凝剂的种类[丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)和黄原胶(XTG)]、絮凝剂浓度、声波频率、声波驻场时间等不同影响因素下的微细粉尘的团聚效果。单因素实验结果表明:三种絮凝剂的团聚效果由大到小依次为PAM>CMC>XTG,絮凝剂浓度为0.1 g/L时团聚效果最好,声波频率为33 KHz时作用效果较为显著,声波驻场停留时间为15 s时效果最佳;声波与化学团聚协同作用效果好于化学团聚和声波团聚单独作用效果。通过正交实验得出,当浓度为0.1 g/L、声波频率33 KHz、声波驻场停留时间15 s的条件下,团聚效果最显著,峰值粒径由原始的3.311 μm提升至43.59 μm,对应的静电除尘器的除尘效率可达到97%。研究成果可为提高钢铁工业烟气中微细粉尘的去除工艺开发提供可靠的基础数据,为工业烟气中微细粉尘的去除效率提高奠定了基础。
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    27. 基于光学测量的异形纤维润湿性差异研究
    陈锋 扈语忱 卢锦杰 吴小林 姬忠礼
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1330-1337.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221226
    摘要149)      PDF (2070KB)(62)    收藏
    气液聚结过滤在过程工业领域具有广泛应用,纤维材料润湿性是影响聚结元件过滤性能的关键因素。基于光学测量法,本工作开展了单根三角形、三叶形和十字形纤维表面的液体润湿性差异研究,分析了液体接触角及体积的变化过程,考察了液体类型、纤维倾斜角度及异形度对润湿性的影响。结果表明,液体表面张力越小,接触角越小,润湿性越强,但液体的挥发性易导致实际接触角大于理论接触角。三甘醇、癸二酸二辛酯和硅油的接触角基本不随时间发生变化,水和乙醇的接触角随时间逐渐减小且由于乙醇挥发速率较高,导致减小速率更大。液体接触角随异形纤维的倾斜角度呈“V”形分布,即存在极小值点(倾斜角度为30°),使纤维润湿性达到最佳。当纤维异形度增大时,不同液体间的接触角差异缩小、整体润湿性提高,表明在制备预过滤层或排液层材料时,宜选择异形度较高的纤维。
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    28. 氧化锌烟尘碳基还原同步回收铅锡
    雷佛光 李旻廷 魏昶 邓志敢 李兴彬 樊刚
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1304-1314.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220399
    摘要148)      PDF (1510KB)(58)    收藏
    采用碳基还原实现氧化锌烟尘中铅锡与锌的同步分离回收,考察了预处理脱氟氯硫(Na2CO3碱洗、煅烧)和配加添加剂(CaO、膨润土)对碳基还原过程铅锡挥发率的影响。结果表明,当烟尘未经预处理,实验条件为温度1300℃、焦粉用量14.04%和保温时间120min时,铅锡挥发率分别为78.58%和95.97%。同一实验条件下,相比于无预处理,碱洗和煅烧均能使铅锡挥发率降低。烟尘经碱洗后,铅锡挥发率分别降至12.97%、16.99%;煅烧使铅锡挥发率分别降至30.46%、57.83%。CaO用量增加有利于降低铅锡挥发率,当CaO用量为5%时,铅锡挥发率分别降至32.16%、57.7%;膨润土用量增加促进铅挥发率的降低,对锡挥发率无明显影响,当膨润土用量为5%时,铅锡挥发率分别降至37.44%、83.25%。采用该工艺,最终同时获得铅锡合金(Pb>70%,Sn>5%)和粗锌(Zn>63%,Pb>9%)。
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    29. 5 V尖晶石型无钴LiNi 0.5Mn 1.5O 4正极材料进展综述
    靳佳 魏进平 周震
    过程工程学报    2022, 22 (4): 421-437.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221115
    摘要146)      PDF (11182KB)(261)    收藏
    作为下一代锂离子电池或固态电池的候选正极材料,镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正在吸引研究者的兴趣。本工作介绍了LiNi0.5Mn1.5O4的晶体结构、合成方法、电化学反应机制、材料的电学属性以及材料的优势,同时介绍了目前阻碍其产业化应用所存在的技术障碍:高温循环差、过程库伦效率低、金属溶出及相变、高电压下电解液分解、全电池产气等。针对存在的主要技术问题,深入讨论分析其内在的原因,并总结了若干材料层面的解决思路:微观形貌调控、新黏结剂匀浆策略、掺杂、包覆、高电压电解液匹配、制备过程控制、全电池应用研究等,另外还推测了可能的应用场景。LiNi0.5Mn1.5O4材料的商业化应用还有赖于电池层面的精细结构设计。综述目的是希望研究者更加关注LiNi0.5Mn1.5O4材料的产业化应用研究。
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    30. 温度/pH双响应硝化菌凝胶球的制备及特性研究
    万琼 任迎春 赵志啸 张新艳 王文静 郝婧羽 黎璇 鞠恺
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1346-1354.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220385
    摘要144)      PDF (2380KB)(52)    收藏
    采用包埋法制备了粒径均匀的海藻酸钙(CA)硝化菌小球,并用不同浓度的NaCl溶液处理CA硝化菌小球来改善其扩散传质性能,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸(AA)为单体材料,形成温度/pH响应层,制得一种新型温度/pH双响应硝化菌凝胶小球。以NH4+?N为指示物考察不同制备条件下硝化菌凝胶小球的氨氮去除性能及对温度、pH的敏感特性,并将其应用于实际废水的脱氮处理。结果表明,经浓度为0.3%的NaCl溶液改性后的CA硝化菌小球的扩散传质性能最佳;15 mL温度响应溶液中NIPAAm为200 mg、MBA为4 mg,10 mL pH响应溶液中AA为200 mg、MBA为4 mg时双响应硝化菌小球的氨氮去除性能最好;当温度低至4℃时,氨氮去除率可达29.45%,当pH为9时,氨氮去除率仍可达35.48%。双响应硝化菌凝胶小球具有良好的温度、pH敏感特性,对实际废水中氨氮的去除也具有良好效果,有利于提高低温及碱性条件下硝化菌的硝化效果。
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    31. 紫精类变色材料的合成与应用研究
    赵高峰 赵炜珍 刘晓敏
    过程工程学报    2022, 22 (3): 304-317.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221132
    摘要144)      PDF (1614KB)(32)    收藏
    紫精是一种具有显著光学对比度、较高着色效率、独特氧化还原稳定性的化合物。它易于进行分子设计以及被用于大面积器件的制作。由于其独特的性能,紫精类变色材料在军事伪装、屏幕显示、信息存储、智能变色窗等领域都有着广泛的应用前景,成为当前研究的热点之一。随着智能材料的迅速发展,科研工作者对紫精基变色材料(包括小分子紫精衍生物、紫精功能共轭聚合物,基于紫精的有机/无机复合材料)的研究也逐渐深入。本工作对近年来紫精变色材料的研究进展进行了综述,重点介绍了紫精的合成与应用、离子液体和聚离子液体在紫精变色领域中的应用以及目前国内外企业和研究单位的研究现状,并从工业应用方向讨论了紫精变色材料目前存在的问题和未来的潜在应用。
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    32. 凹型结构下保温材料EPS典型垂直火蔓延特性对比研究
    黄新杰 高金达 周志杰 张笑枫 胡俊杰
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1315-1322.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220315
    摘要143)      PDF (2621KB)(58)    收藏
    本工作通过自主搭建小尺寸火蔓延的实验平台,研究了凹型结构中保温材料EPS垂直向上和向下火蔓延特性。对比分析了火焰结构特性、火蔓延速度、质量损失速率、火焰温度等参数的变化规律。结果表明,在垂直向上蔓延过程中,EPS出现短暂的停滞现象。一方面由于烟囱效应易形成一个大的浮力压力差,导致火焰不稳定性;另一方面由于凹型结构易于烟气的聚集,导致燃烧不充分。而在垂直向下蔓延过程中,由于逆向烟囱效应的影响,火蔓延速度明显加速。火蔓延过程中质量损失速率,很大程度上受其火焰高度的影响,呈现上下振荡的特性。未燃区域部分,火焰温度经历两个温度峰值,向上蔓延过程中第一个温度峰值大于第二个;而向下蔓延过程中第一个温度峰值小于第二个。这主要是由于火焰结构形态及烟囱效应的方向特点,导致产生两个不同大小的峰值。本研究结果可为实际凹型结构下火蔓延特性研究提供前期理论和参考价值。
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    33. 废阴极炭碳热还原法贫化艾萨铜熔炼渣
    吴国东 李磊 李孔斋 于勇
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1187-1195.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220327
    摘要140)      PDF (1967KB)(62)    收藏
    以电解铝工艺所产生废阴极炭块为还原剂,可实现艾萨铜熔炼渣中铜的有效火法贫化回收。结合热力学分析,研究了废阴极炭加入量、还原温度、保温时间和CaO添加量对艾萨铜渣中铜贫化回收的影响规律。结果表明,废阴极炭添加量2.0%、还原温度1300℃和保温时间60 min条件下,铜贫化回收率可达98.24%。废阴极炭中F可转移并以CaF2形式固定在贫化尾渣中,尾渣中F?和CN?的毒性浸出浓度远低于国家允许排放标准,实现了艾萨铜熔炼渣铜的高效贫化回收和废阴极炭的资源化利用。
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    34. 扭曲椭圆管强化传热研究进展及应用
    李修真 谈莹莹 袁俊飞 王占伟 王林
    过程工程学报    2022, 22 (5): 561-572.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221153
    摘要137)      PDF (6683KB)(155)    收藏
    扭曲椭圆管因结构简单、强化传热及阻垢性能优异,近年来成为被动强化传热领域研究热点之一。虽已有文献对扭曲椭圆管换热器技术进行了综述,但对扭曲椭圆管强化传热特性的归纳和工程应用研究脉络的梳理存在不足,本工作着眼于扭曲椭圆管内外传热及流阻性能研究、扭曲椭圆管换热器研发和工程应用两方面内容,概括了扭曲椭圆管(束)结构、工质、流动状态对传热性能及流阻特性的影响规律;回顾了扭曲椭圆管换热器工程应用案例,总结了有关扭曲椭圆管研究尚待完善之处,并对扭曲椭圆管强化传热研究的发展趋势进行展望,为深化扭曲椭圆管理论研究和工程实践提供指导和参考。
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    35. 圆柱系统中石蜡/纳米银复合相变材料热特性分析
    张润洁 罗博 李中杰 杨国均 林一歆
    过程工程学报    2021, 21 (11): 1364-1372.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220349
    摘要135)      PDF (1612KB)(85)    收藏
    相变材料由于具有相变潜热,被应用于各领域的热管理。锂离子动力电池作为一种新能源,近年来广泛应用于电动汽车,相变冷却作为一种有效的被动冷却方式,能够有效减缓锂电池的热聚集。为将相变材料应用于减缓锂电池热失控,本工作建立了石蜡/纳米银复合相变材料(CPCM)的圆柱系统,使用相变模型及流体体积(VOF)模型研究了相变材料的融化过程,得到了初始时期空气/石蜡气液交界面的变化以及石蜡的液相分布,与实验结果具有很好的一致性。在此基础上分析了相变过程的吸热及储热情况。同时,针对不同质量分数的石蜡/纳米银复合相变材料进行模拟,结果表明,添加0.5wt%~2wt%的纳米银颗粒能够改善石蜡的导热性能,但潜热会有所降低。相变结束后,材料吸收的热量将转化为显热,底面传热减小,主要是通过壁面传热。另外分析了融化过程中液相的流动情况,相变材料液态层增厚,Nu数下降并趋于稳定,增加纳米银浓度也会降低Nu数。
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    36. 双极膜电渗析法制备1,5-戊二胺
    董梦莹 孙玉柱 杨晨
    过程工程学报    2022, 22 (4): 523-532.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221102
    摘要134)      PDF (1317KB)(17)    收藏
    1,5-戊二胺(C5H14N2)是生物法制备尼龙材料的重要原料,具有广泛应用前景。利用双极膜电渗析产碱技术可将盐溶液中的1,5-戊二胺盐转换为1,5-戊二胺,实现生物发酵液中1,5-戊二胺的无害化提取过程。本工作用1,5-戊二胺硫酸盐模拟生物发酵液的主要成分,探究了不同电流模式、电流密度、盐室初始浓度及杂质离子对1,5-戊二胺制备过程指标产生的影响,分析了双极膜在长时间运行后膜表面的损伤和污染情况。结果表明,料液中的硫酸根离子可以有效地被分离,在电流为3.6 A的恒流模式下,1,5-戊二胺回收率可达到97.5%以上;在电压为29 V的恒压模式下,1,5-戊二胺回收率可达到90%以上。高至3.45 kWh/kg双极膜在反复使用35次左右后,其阳离子交换层表面出现损伤的迹象,阴离子交换层表面黏附微量固体污染物。
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    37. 低温甲醇水重整制氢催化剂研究进展
    申展 江志东 张鹏飞 张子瑜 车海英 马紫峰
    过程工程学报    2022, 22 (5): 573-585.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221147
    摘要133)      PDF (1690KB)(64)    收藏
    甲醇具有结构简单、含氢量高、产能大等优点,利用甲醇与水蒸气进行重整是一种节能高效的现场制氢方式。甲醇水蒸气重整(MSR)与燃料电池联用能够实现多场景应用,但由于反应温度较高(250~300℃),存在启动速度较慢、副产CO含量较高和热效率较低等问题。低温甲醇水重整(LT-Methanol Water Reforming, LT-MWR)包括低温甲醇水蒸气重整(LT-MSR)与液相甲醇水重整(Aqueous-phase Reforming of Methanol, APRM),反应通常在200℃以下进行,同时保持较高的反应活性,进而能够减少预热时间、减弱副反应发生,且能与燃料电池实现更强的热耦合。本工作首先介绍了商用催化剂优异的性能与存在的缺陷,然后对低温甲醇水重整制氢催化剂,诸如Cu基催化剂、贵金属催化剂与光协同催化剂的研究进展进行了回顾。归纳了低温铜基催化剂的改性策略,包括合成方法、结构设计与元素掺杂。对国内外商用CuZnAlOx催化剂结构与性能的测试表明,其转化率高和稳定性好,存在的缺陷是价格较贵且在低温区催化活性急剧下降。Cu基催化剂活性受温度影响较大,在低温区活性很低,但通过适当的改性能够实现其应用价值,其改性策略包括合成方法、结构设计与元素掺杂。贵金属催化剂低温下活性较高,但存在价格昂贵、合成复杂等缺点。光协同催化剂则是在光照条件下进行催化重整,尚处于研究阶段。对于Cu基催化剂,合成方法的改进能够大大改善催化剂的微观混合程度与可重现性。适当的结构设计可提升催化剂的比表面积与热稳定性。元素掺杂则能够提升活性组分的分散度,修饰催化剂表面结构。三种改性策略能够有效提升Cu基催化剂低温下甲醇重整制氢的性能,在保持较高活性的同时,降低CO副产物的含量。展望了低温甲醇水重整制氢催化剂的发展前景和挑战,对催化剂的开发与应用有指导意义。
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    38. 基于滤板调控风量的电池组风冷性能分析与优化
    储广昕 尉孟涛
    过程工程学报    2021, 21 (10): 1236-1244.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220283
    摘要125)      PDF (1767KB)(72)    收藏
    首先通过搭建测试平台,对18650锂离子电池单体容量、内阻和温升进行实验测试;再对比单体温升仿真与实验结果的一致性;最后建立了动力锂离子电池组模型,通过单因素分析和正交实验,研究过滤板自由面积比、电池间距、风速和电池距离底部间距对电池组最高温度和温差的影响。电池以1 C放电时得出结论:添加过滤板提升了电池组温度场一致性,过滤板自由面积比为0.1, 0.9, 0.9时电池组温差最小。最终通过正交实验得到最佳组合为风速6 m/s、电池间距4 mm、电池距离底部间距4 mm,比优化前最高温度下降了22.5%,温差下降了74.8%。
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    39. 界面增容剂的结构对PLA/PP共混体系界面状态及性能的影响
    樊炳宇 王平 刘瑾 陈鑫亮 杨利 高尚 谢永健 王振峰
    过程工程学报    2022, 22 (3): 413-420.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221087
    摘要125)      PDF (5317KB)(16)    收藏
    通过在聚乳酸(PLA)和聚丙烯(PP)共混体系中分别引入马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA),制备出具有不同结构及性能的共混材料(PLA/PP/POE-g-MAH,PLA/PP/POE-g-GMA),并采用转矩流变仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、平板流变仪及电子万能试验机等研究了不同界面增容剂的结构对PLA/PP共混体系界面状态及性能的影响。结果表明,POE-g-MAH和POE-g-GMA均可改善PLA与PP的相界面形态,但与POE-g-GMA相比,POE-g-MAH的界面催化效率更高,对PLA/PP共混体系增容效果更好,其可诱导PLA与PP在界面处形成微交联结构,增强PLA与PP的界面相互作用,改善材料的机械性能,当添加4wt%的POE-g-MAH时,PLA/PP/POE-g-MAH共混物的拉伸强度达29.7 MPa,断裂伸长率提升至39.3%,较PLA/PP样品提高了8倍;并且共混材料的冲击强度随着POE-g-MAH含量的增加而增加,当其添加量为6wt%时,材料冲击强度达30.1 kJ/m2,材料具有较好的刚韧平衡性。
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    40. 纤维素辐照改性及其应用
    董晓晗 盛轲焱 陈志炎 黄江 顾彦龙
    过程工程学报    2021, 21 (12): 1395-1402.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220409
    摘要121)      PDF (944KB)(13)    收藏
    辐照技术利用电离辐射诱发物理化学反应(例如交联、聚合、接枝、降解等)对材料进行加工或改性,与常规加工方法相比,具有节能、无环境污染等特点。将辐照技术应用于纤维素改性过程近年已成为非动力核技术应用领域研究的热点之一。本工作对目前纤维素的辐照技术及其基本反应机理进行了概述,其中包括纤维素膜材料、纤维素水凝胶、纤维素微晶/纳米材料,并对纤维素辐照改性过程的辐照环境,包括溶剂、敏化剂、温度、辐照剂量、环境氛围、结晶度等进行了总结。
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