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    1. 磁性活性炭制备及其在水处理中的研究进展
    汪前雨 张玉明 崔彦斌
    过程工程学报    2024, 24 (3): 259-272.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223228
    摘要95)   HTML6)    PDF (2257KB)(95)    收藏
    活性炭具有比表面积高、孔隙结构发达、表面官能团丰富、化学性质稳定等优点,是水处理中常用的吸附剂。吸附饱和的活性炭需从水中分离并进行再生处理以供重复利用。但传统分离方法耗时长、收率低、成本高,难以高效地将吸附饱和的活性炭从水中分离,在一定程度上限制了活性炭在水处理中的应用。通过对活性炭进行赋磁处理可制备得到吸附容量高、易于分离回收的磁性活性炭。同时,磁性活性炭具有良好的催化活性,可用于在高级氧化反应中高效降解水中有机污染物。因此,磁性活性炭在水处理领域具有广阔的应用前景。本工作主要介绍了磁性活性炭制备方法、微观结构和物化性质,综述了磁性活性炭在污水治理方面的研究进展,总结了磁性活性炭的吸附特性和再生方法,并对磁性活性炭在水处理中的发展趋势进行了展望。
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    2. 闪沸喷雾的研究现状与展望
    高健 洪润 董文龙 许年 楚化强
    过程工程学报    2024, 24 (3): 273-283.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223157
    摘要62)   HTML5)    PDF (1493KB)(43)    收藏
    通常将高温燃油进行喷射至低压环境中时发生的急速沸腾现象称为闪急沸腾(简称为闪沸),合理地利用闪沸现象可以有效改善燃油喷雾的雾化效果、提高发动机效率。本综述总结了闪沸喷雾的相关理论,简要介绍了部分常用于观测闪沸喷雾的可视化技术。对比了不同燃料的闪沸喷雾的研究,归纳了不同燃料特性对闪沸喷雾的影响,总结了多组分燃料的闪沸喷雾特性;通过对非闪沸喷雾与闪沸喷雾研究现状进行对比,归纳了非闪沸与闪沸喷雾的坍塌机理与喷雾坍塌的影响因素。提出了闪沸喷雾可行的研究方向:多组分燃料的闪沸喷雾特性研究、闪沸喷雾坍塌机理研究以及抑制闪沸喷雾坍塌的研究。
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    3. 富氧条件下CO选择还原NO反应催化剂研究进展
    刘雅琦 刘研 吴珂 邢立文 连殿兴 陈莫浩阳 纪建军 纪永军
    过程工程学报    2024, 24 (3): 284-296.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223136
    摘要64)   HTML3)    PDF (3784KB)(28)    收藏
    氮氧化物(NOx)作为大气污染物之一,是导致酸雨、光化学烟雾的重要前体物,对农业生产和人类健康造成严重威胁。CO选择催化还原NO (CO-SCR)是一种很具有前景的脱硝技术,可以同时实现NO和CO两种有害气体的有效脱除,因而成为治理烟气的最理想方案之一。为了实现工业应用,CO-SCR脱硝技术应具有较低的反应温度(150~250℃)和较好的抗氧气中毒能力,因而开发富氧条件下CO还原NO反应催化剂是环境治理方面的迫切需求。本工作综述了CO-SCR催化剂在富氧条件下的研究现状及最新的研究成果,重点介绍了Pd基、Ir基、Mn基及Co基催化剂的研究进展,对活性组分、助剂、载体的选择分别进行了较为详细的阐述。分析了催化剂的制备方法、掺杂改性、反应条件等因素对CO-SCR催化剂性能的影响。讨论了O2, H2O, SO2对催化剂性能的影响,并总结了O2抑制CO-SCR反应活性的作用机制。最后,针对富氧条件下CO还原NO的难点和未来发展方向进行总结并给出建议。
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    4. 多孔生物质碳材料的制备及其在超级电容器中的应用研究进展
    张学民 贺冠宇 尹绍奇 黄婷婷 李金平 郑健
    过程工程学报    2024, 24 (2): 127-138.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223036
    摘要163)   HTML14)    PDF (1013KB)(101)    收藏
    生物质碳材料是一种绿色环保可再生的能源材料,对其高效利用对实现能源环境的可持续发展和能源绿色低碳转型具有重要意义。生物质碳材料具有多孔性、官能团丰富、比表面积大、电化学性能优异、成本低廉和可再生的特点,广泛应用于能源存储与转化、催化、吸附等诸多领域。然而,生物质碳材料的性质不仅与微观结构密切相关,而且杂原子掺杂对生物质碳材料的结构及电化学性能具有重要影响。实现生物质碳材料结构的精准调控是提高其电化学性能的有效途径。本工作全面综述了生物质碳材料的制备方法及其在超级电容器中的应用研究进展,讨论了多孔生物质碳材料结构与性能之间的关系。在此基础上,深入分析了不同条件、不同制备工艺(如材料的选择、材料的处理和活化方式)等因素对多孔生物质碳材料结构特性的影响机理及其规律;详述了多孔生物质碳材料结构特性对电化学性能的影响机制及其规律,分析了多孔生物质碳材料制备过程及其性能调控尚待完善和改进的地方。最后,指出了未来多孔生物质碳材料制备工艺及其电化学性能研究的主要发展方向。
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    5. 退役动力电池回收利用的现状及碳核算研究进展
    赖志颖 赖文斌 林楚园 何灵均 林慧 肖富玉 钱庆荣 张继享 陈庆华 曾令兴
    过程工程学报    2024, 24 (2): 139-150.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223195
    摘要96)   HTML2)    PDF (3821KB)(61)    收藏
    新能源汽车行业的蓬勃发展促使动力电池报废量大幅上涨,产生数量庞大的固体废物。通过梯次利用和回收再生对退役动力电池进行再利用不仅能够实现有价金属的资源化再利用,还可降低碳排放和生产成本,是推进循环经济发展和资源集约利用的关键环节,对于落实“双碳”战略和推进生态文明建设具有重要意义。目前,研究领域内已发布大量与退役电池相关的文献和资讯,汇总行业关键信息,为业内人员提供参考十分有必要。为此,本综述立足行业现状,讨论了退役动力电池不同回收利用方式对环境和经济的影响,同时,分析回收利用现状并归纳研究进展,提出退役动力电池碳排放核算方法,指出回收的必要性和可行性,为建设无废城市和实现“双碳”目标提供借鉴。希望电池回收行业未来能够在国家的宏观调控下,结合高效绿色的回收技术和相关标准规范实现健康有序发展。
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    6. 弗氏盐法废水除氯产物资源化及二次利用进展
    顾云 储鹏 葛冬冬 黄寿强 蒋敏 吕红映 张文欣 吕杨杨 吕扬 张雅珩
    过程工程学报    2024, 24 (2): 151-161.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223122
    摘要98)   HTML4)    PDF (1474KB)(63)    收藏
    废水中高浓度氯离子不仅会腐蚀工业设备,还易污染水环境。目前,已报道了一系列去除废水中氯离子的技术,如膜分离或浓缩、蒸发结晶、化学沉淀、吸附、离子交换、电解、氧化和溶剂萃取等。化学沉淀法在设备投资和可操作性等方面具有较大的优势,其中,相对于基于银、铜或铋等除氯方法,弗氏盐沉淀除氯法因所用原料来源广、价格低而得到广泛研究。但弗氏盐沉淀除氯后会产生大量的化学污泥,这些污泥主要含有弗雷德盐(3CaO?Al2O3?CaCl2?10H2O)、加藤石[Ca3Al2(OH)12]和氢氧化钙等,成分复杂,循环再生难。为使弗氏盐沉淀除氯法能够推广应用,对其除氯产物,特别是其中的弗雷德盐进行资源化再利用至关重要。本工作在介绍弗雷德盐成分结构特性的基础上,通过比较弗雷德盐不同制备方法,突出弗氏盐沉淀法(如超高石灰铝法和钙铝石法)既能去除氯离子又能得到弗雷德盐的优势。根据弗雷德盐含铝和钙成分和层状双金属氢氧化物结构特性,可进行有效的资源化利用,包括去除各类重金属阳离子(如Cu2+, Cd2+, Co2+, Zn2+, Pb2+)和含氧阴离子[如Sb(OH)6-, AsO43-, SeO42-, CrO42-),并制备聚合氯化铝混凝剂、作为污泥脱水调理剂等,这些用途都具有广阔的应用前景,为弗氏盐沉淀除氯法的进一步发展提供借鉴和探索方向。
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    7. 城镇污水处理过程的多角度综合评价研究进展
    崔晗 王玉亭 李华杰 张笛 吕龙义 任芝军 孙峙 王鹏飞 刘晓阳 孙丽 张光明 高文芳
    过程工程学报    2024, 24 (1): 1-16.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223037
    摘要90)   HTML6)    PDF (4095KB)(101)    收藏
    污水处理行业快速发展,各种治理技术层出不穷,在很大程度上解决了环境污染问题,但也不可避免地会造成环境影响。在“双碳”背景下,为选择更高效的污水处理技术,各种评价方法相继在污水处理行业中应用。本综述总结了城镇污水处理过程中应用较为广泛的评价研究现状,主要关注基于生命周期评价的环境影响评价,其中重点关注环境富营养化、全球变暖潜力等方面的影响;经济评价中通过对成本分析可发现在处理过程中能源成本很重要,由利润分析可发现回收利用沼气可以提高利润;此外,碳足迹和有机物毒性计算也逐渐成为研究重点。基于以上内容提出了“5E”评价系统,可切实解决城镇污水处理过程多角度综合评价问题,为行业可持续发展、“双碳”目标的实现提供支撑。
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    8. 多囊脂质体研究进展
    樊星 岳华 王晓军
    过程工程学报    2023, 23 (10): 1371-1380.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222431
    摘要147)   HTML11)    PDF (2032KB)(80)    收藏
    自1983年以来,作为脂质体家族的一员,多囊脂质体(MVLs)在生物材料和医学领域逐渐引起人们的关注。多囊脂质体由于其蜂窝状的内部结构,克服了传统脂质体在亲水性药物包埋率和稳定性方面的缺点。由于MVLs内水相体积大,药物包埋率高,具有很好的缓释效果。目前文献报道的多囊脂质体的尺寸大多在10 μm以上,主要在镇痛药包埋方面取得了良好的进展。本工作综述了近年来MVLs的制备方法、表征设备、释药机制,归纳了临床研究现状、商品化产品和应用研究进展,同时还提出了MVLs在小尺寸、多样化生物医学应用和放大策略方面的挑战及未来前景。
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    9. 复杂氧化铜矿浮选活化剂研究进展
    汪浩翔 申培伦 蔡锦鹏 贾晓东 彭蓉 刘殿文
    过程工程学报    2023, 23 (10): 1381-1389.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222336
    摘要137)   HTML10)    PDF (5380KB)(107)    收藏
    铜因其优异的物理化学性能而在工业中得到广泛应用。目前,随着硫化铜资源的枯竭,氧化铜资源的开发利用逐渐成为研究的重点。氧化铜矿作为铜金属的最主要来源之一,其有效回收的关键是活化过程。然而由于易选铜矿物的逐渐减少,且现存氧化铜矿资源呈现出氧化率高、矿物组成复杂、易泥化等特点,致使选别过程较为困难。经典的硫化-黄药浮选法无法满足目前复杂氧化铜矿资源的选别要求。此外,活化剂作用于矿物表面的机理以及对活化产物晶体结构的解释不明确,在一定程度上制约了氧化铜矿分离理论和方法的发展。近年来,针对复杂难选的氧化铜资源,多种新型活化剂或者组合活化剂已见诸报端,在一定程度上解决了复杂氧化铜矿难选的问题。本工作通过梳理近年来氧化铜矿活化剂发展脉络,重点综述了新型活化剂以及新型活化方法的应用及活化机理,旨在丰富氧化铜矿高效浮选理论体系,为生产实践提供参考。
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    10. 锂硫电池中多硫化锂捕获研究进展
    胡婷婷 刘海建 陈云逸 刘伶俐 戴春爱 韩永生
    过程工程学报    2023, 23 (9): 1231-1243.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222413
    摘要169)   HTML17)    PDF (6063KB)(173)    收藏
    锂硫电池具有超高的理论比容量(1675 mAh/g)和理论比能量(2600 Wh/kg),并且单质硫在地球中的储量丰富、价格低廉、提取过程对环境友好,因此,锂硫电池被认为是未来储能系统的理想储能单元。然而,锂硫电池在充放电过程产生的多硫化锂中间体易溶于电解液,导致电解液的黏度增加,离子导电性降低。此外,溶解的多硫化锂通过在正负极之间迁移,与锂负极发生反应,产生严重的穿梭效应,造成活性物质硫的不可逆损失,极大地降低了电池的寿命和安全性,也阻碍了锂硫电池的商业化进程。近年来人们通过物理吸附、化学作用及外场约束等策略来攻关这一难题,并取得较好的结果。本文总结了物理、化学、外场三种捕获多硫化锂方法的研究进展,讨论了每种方法捕获多硫化锂的特点及其对锂硫电池电化学性能的影响,并对其未来发展进行了展望。
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    11. 生物基材料核心单体分离纯化技术研究进展
    王坤 纪秀玲 蔺琨 黄玉红
    过程工程学报    2023, 23 (8): 1137-1149.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222314
    摘要191)   HTML8)    PDF (2738KB)(110)    收藏
    石化基材料生产消耗大量不可再生资源,并对环境造成一定程度污染。而利用可再生资源生产的生物基材料性能可以与石化基材料相媲美,符合绿色、低碳、环保的发展理念,为实现“碳达峰、碳中和”的目标提供强有力的技术支撑。近年来,随着国内外政策对生物基材料的支持,生物基材料已成为国内外争相发展的新材料,为生物基材料行业的发展提供了良好的契机。利用生物法生产的生物基材料核心单体具有生产条件温和、价格低廉、绿色环保等优点,但发酵液内成分复杂以及单体浓度偏低,导致分离难度增加,严重制约了生物基材料整个行业的发展。生物基材料生产要求单体纯度高,少量杂质会影响生物基材料的外观性能。现有的生物基材料核心单体的分离研究及应用中,充分发挥化工分离技术的优势,开发出了获得高纯度生物基材料核心单体的分离纯化工艺。本综述介绍了生物基材料的生产现状,综述了近年来几种应用广泛的生物基材料核心单体分离纯化技术的研究进展,分析了目前分离技术的优缺点,最后对生物基材料核心单体分离纯化技术的发展趋势进行了展望。
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    12. 浮选过程中壳聚糖及其衍生物的抑制机理研究进展
    张鹏鹏 杨诚 龙红明 高翔鹏 李明阳
    过程工程学报    2023, 23 (8): 1150-1160.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222217
    摘要104)   HTML3)    PDF (4306KB)(85)    收藏
    浮选作为分选低品位矿石的有效手段之一,具有对细粒矿石分选效果明显、分选效率高等优点。为了取得更好的浮选分离效果,选用合理且绿色高效的抑制剂至关重要。作为一种新型有机抑制剂,凭借自身良好理化性质、绿色环保和易于制备等优点,壳聚糖被广泛应用于矿物浮选,并且多种壳聚糖衍生物同样具有优良的抑制性能。本工作综述了近几年来壳聚糖及其衍生物在多种矿物浮选试验中的研究进展,首先重点介绍了壳聚糖及多种新型衍生物作为抑制剂在矿物表面的主要吸附方式,其次总结了它们的抑制机理和影响抑制效果的主要因素,最后对壳聚糖衍及其衍生物抑制剂的未来研究方向进行探讨及展望。尽管壳聚糖及其衍生物抑制剂的相关研究日益成熟,但针对其产生抑制的主要机理研究仍然不够细致。随着各项检测手段的进步,如何在提高抑制效果的同时进一步明确产生抑制的相关基团及主要机理,将是未来壳聚糖衍生物抑制剂研究的一大重点。
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    13. 金属有机骨架材料修饰MFC空气阴极提高产电性能研究进展
    逯金戎 任林德 柳华
    过程工程学报    2023, 23 (8): 1161-1172.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222339
    摘要94)   HTML2)    PDF (29624KB)(49)    收藏
    能源危机的出现推动了人们对清洁能源的探索与发展,近年来微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)作为一种新型的绿色能源转换技术引起了学者们的广泛关注,然而MFC空气阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)活性不高的问题严重阻碍了MFC在实际中的应用。本工作综述了金属有机骨架(Metal-organic Framework, MOF)及其衍生材料作为催化剂修饰MFC空气阴极提高其产电性能的研究进展。介绍了MFC的原理和MOF材料作为ORR电催化剂的天然优势,重点列举了原始MOF、MOF复合材料、MOF衍生物这三类材料作为MFC空气阴极催化剂的最新应用,引出了MOF及其衍生材料作为MFC空气阴极催化剂的多种不同研究方向。最后阐明了MOF及其衍生物在修饰MFC空气阴极提高其产电性能时面临的挑战和未来展望。
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    14. 高炉煤气脱硫技术研究进展
    王新东 朱廷钰 李玉然
    过程工程学报    2023, 23 (7): 1003-1012.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222334
    摘要171)   HTML8)    PDF (1011KB)(118)    收藏
    实施高炉煤气脱硫进行源头减排对推进钢铁行业全流程超低排放改造具有重要意义。高炉煤气含硫组分以有机硫为主,具有复杂组分共存的排放特征,本工作论述了含硫组分在不同赋存形态(SO2, H2S和S)下的排放限值,通过硫平衡给出了排放限值间的转化关系。高炉煤气脱硫技术的瓶颈是有机硫(主要是羰基硫,COS)脱除,重点分析了用于COS水解的铝基催化剂和碳基催化剂,γ-Al2O3既是载体也是活性组分,而活性炭兼具催化剂和吸附剂功能;进一步阐述了煤气中复杂组分O2和Cl-等对水解催化剂失活的作用机制在于生成了沉积产物。针对COS水解形成的气态H2S脱除,详细对比了湿法脱除工艺中化学吸收法和催化氧化法在反应机理、脱硫剂、脱硫产物等方面的差异;在干法脱硫工艺中,对比了氧化锌、氧化铁和活性炭在反应机理、硫容、温度适应性等方面的区别。针对有机硫和无机硫的一体化吸附,简述了分子筛吸附剂的选择性吸附原理及其再生工艺。对目前已有探索应用的催化水解+湿法脱硫、催化水解+干法脱硫和一体化吸附工艺进行了初步的评价,提出了高炉煤气脱硫技术的研发重点在于如何提高水解催化剂的活性以及降低高炉煤气中复杂组分对催化剂活性的影响,提高技术的适用性。
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    15. 煤层气燃烧法脱氧技术研究现状及发展趋势
    张飞琼 尹雪峰 胡佳楠 何玮 王靖 代鹏飞 王子琛 张娜
    过程工程学报    2023, 23 (7): 1013-1023.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222299
    摘要104)   HTML1)    PDF (790KB)(59)    收藏
    煤层气(CBM)是一种以甲烷为主要成分的非常规天然气能源,具有储量丰富、燃烧清洁的优点,受到了国内外的广泛关注,但其利用率一直普遍较低,主要原因是低浓度煤层气缺乏有效利用,其中所含的氧气是限制其安全利用的关键。本工作介绍了燃烧法脱氧的基本原理及特点,包括焦炭燃烧法、催化燃烧法、化学链燃烧法,重点从碳材料、催化剂、氧载体等方面分析了目前的研究现状,尤其系统介绍了化学链燃烧技术,可以看到焦炭燃烧法脱氧温度较高(650~1000℃) ,改善碳材料性能、有效控制反应温度是该技术的关键;催化燃烧法脱氧过程会消耗甲烷,催化剂易中毒失活,高效催化剂的研发是关键;而化学链燃烧脱氧法具有最大程度保留甲烷含量、反应温度较低、氧载体材料廉价易得等优势,综合比较指出化学链燃烧法有望成为低浓度煤层气脱氧最有效的方法。
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    16. 钠离子电池层状氧化物正极材料改性研究进展
    李苗苗 邱祥云 尹延鑫 张涛 戴作强
    过程工程学报    2023, 23 (6): 799-813.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222296
    摘要326)   HTML90)    PDF (47402KB)(338)    收藏
    由于储量丰富、价格低廉及安全环保等突出优点,钠离子电池(SIBs)被认为是大规模储能应用的主要候选技术之一,而正极材料的开发也决定了钠离子电池的商业化进程和最终性能。钠离子电池层状氧化物正极材料,具有比容量高、构造简单、稳定性好等优势,是最富有前景的钠电正极材料之一。但此类材料目前仍面临电化学过程的不可逆变化、空气中储存不稳定和界面稳定性较差等问题,严重制约着钠离子电池商品化进程的发展。为了解决材料所存在的这些问题,研究人员对其进行改性优化。据此,本工作综述了钠电正极材料层状氧化物离子掺杂、表面包覆、纳米结构设计、P/O混合相等改性措施所取得的成效,为钠电正极材料层状氧化物改性研究提供了基础,并对层状氧化物的后续发展趋势进行了展望。
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    17. 面向微纳技术的液桥断裂研究进展
    朱朝飞 楚亚龙 高羡明
    过程工程学报    2023, 23 (6): 814-825.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222287
    摘要202)   HTML8)    PDF (4290KB)(166)    收藏
    受尺度效应的影响,液桥的形态特征决定了液桥力的变化,液桥力的变化对液桥的形成与断裂具有重要影响。基于液桥形态学的液桥断裂机理是生物、化学、材料、微纳技术等研究领域的理论基础。目前,液桥断裂研究属于跨学科研究,涉及数学、流体力学、界面化学、材料学等学科,但较少有专注于液桥形态学的液桥断裂研究的综述。本综述总结了轴对称液桥、非轴对称液桥和非牛顿流体液桥的断裂理论模型和实验方法。首先,介绍了平衡或稳定状态下,液桥受迫拉伸、断裂过程中产生的流体弱非线性行为。其次,描述了液体体积、黏度、表面张力、表面润湿性和粗糙度、断裂速度、液桥形态等关键因素对液桥断裂位置或分配率的影响,归纳了研究影响液桥断裂参数时所采用的实验方法,讨论了不同实验装置的结构特征及其优缺点,总结并提出了该研究的创新特性和高价值的研究方向。最后,展望了微纳技术领域的液桥断裂的前沿研究方向,指出建立更全面的液桥断裂模型、研究多参数约束下的液桥断裂机理和控制方法是未来的研究重点。
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    18. 气力输送关键装置及管内流动特性研究现状及展望
    周甲伟 闫翔宇 郑泽冰 王庆辉 上官林建
    过程工程学报    2023, 23 (5): 649-661.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222192
    摘要163)   HTML1065)    PDF (3837KB)(125)    收藏
    气力输送具有清洁安全、空间集约、配置灵活且易于自动化等特点,是颗粒类散体物料常用的绿色输送技术,在化工、食品、制药、能源等多个领域得到广泛应用。同时,该技术也存在输送工艺复杂、颗粒输送状态瞬变且难以准确预测等难题,采用不同输送工艺时物料输送特性的多手段表征和预测一直是该技术的研究热点。本文在综述气力输送系统构成、常用供料装置结构特点的基础上,对计算流体力学与离散元耦合(CFD-DEM)数值模拟方法、常用测量装置和分析方法在气力输送特性研究的应用进行归纳,总结了当前气力输送流型演变、输送系统压力损失等输送特性的相关研究成果,并对气力输送研究进行展望,讨论了未来研究需关注的几个思考点。
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    19. MOF基混合基质气体分离膜界面作用调控研究进展
    巩莉丽 白菊 王璨 赖卫 单玲珑 罗双江 刘植昌
    过程工程学报    2023, 23 (4): 489-500.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223054
    摘要285)   HTML22)    PDF (7406KB)(254)    收藏
    混合基质膜结合了无机填充材料和聚合物组分的双重优势,被认为是一种可同时增加渗透性和选择性的新型方法,有望解决传统聚合物膜的Trade-off效应。混合基质膜的气体分离性能主要依赖无机填充材料的分子筛分性质和高分子本身的化学结构,因此适当选择无机填充材料对于制备高性能的混合基质膜十分重要。金属有机骨架(MOF)作为一种新型多孔填料,具有比表面积大、密度小、孔隙率高和孔尺寸可调等优点,因此在气体吸附分离和气体储存等领域应用广泛,为新型混合基质膜带来良好的发展机遇。但混合基质膜的分离性能并不是简单地两相性能相加,在大多数情况下分离性能远低于材料模拟的预测理论值,造成这种非理想性的关键因素之一是MOF晶体和聚合物之间的界面缺陷,这可能导致界面非选择性空隙的形成、聚合物硬化和孔隙堵塞等界面问题,降低膜的分离性能。因此,实现MOF-聚合物基质间的界面作用调控以改善界面相容性是充分发挥MOF基混合基质膜气体分离潜力的关键。本工作综述了MOF基混合基质膜近五年关于不同类型界面作用调控的方法及策略,及其对气体分离性能的影响。最后,总结构建的界面作用对于混合基质膜性能的正面影响并提出当中存在的问题,为混合基质膜未来的发展提供指导,并激励研究人员采取更多的策略来解决目前的挑战。
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    20. 固定床催化剂成型工艺研究进展
    刘闪闪 丁其达 郭涛 王耀锋 徐宝华
    过程工程学报    2023, 23 (4): 501-511.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222088
    摘要225)   HTML9)    PDF (1464KB)(154)    收藏
    催化技术的进步源自社会需求(如环境、能源、化学品、燃料等),其最终目标是在放大规模上提高工艺效率。成型催化剂通常是由活性相、载体和多种适于商业应用的成型添加剂构成的多组分毫米级物体。与粉末催化剂不同,成型催化剂除了具备粉末催化剂的催化活性外,还必须考虑黏合剂、润滑剂、酸以及致孔剂的使用应满足工况条件下的机械强度和化学稳定性的需要,以确保其在工业反应器中可以平稳运行同时具有长寿命。此外,成型催化剂的形状与尺寸通过影响反应器内部物料的流动状态,进而影响催化反应效果。因此,成型过程是复杂且充满挑战的。本工作介绍了固定床用催化剂成型工艺方面的研究进展,主要阐述了添加剂的种类、添加量、添加顺序、煅烧条件、浆料配比及成型催化剂的形状等因素对其力学性能以及催化性能的影响规律。此外,还介绍了Weibull分布在催化剂强度值可靠性判断及预测方面的应用,以及计算流体力学模拟在辅助催化剂形貌设计方面的进展,指出Weibull分布和计算流体力学在未来催化剂成型应用的潜力。
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    21. 微针技术应用研究现状
    赵思博 鲍怡如 谢敏
    过程工程学报    2023, 23 (2): 163-172.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222114
    摘要416)   HTML160)    PDF (2905KB)(172)    收藏
    微针是通过微制造加工获得的一种针状体,单个针体尺寸为微米级,多个针体组成微针阵列,能够穿透皮肤角质层直达真皮层,在研发初期主要用于药物递送。与口服给药相比,微针能避开消化系统对药物的代谢作用;与注射针头相比,微针能够有效减小患者疼痛感,提高患者依从性。此外,微针技术因为其便捷的透皮作用方式,在疫苗接种、组织液提取、生物标志物检测、医疗美容等领域的应用也被广泛开发。微针的制作材料有硅、不锈钢及生物降解材料,如透明质酸、聚乳酸等;从给药方式上可分为固体、包被、溶解、空心以及水凝胶等多种微针类型。本综述结合近年来微针技术相关进展,简要概述微针的制造材料及作用形式,重点介绍微针在药物递送、疫苗接种及组织液提取和生物标志物检测等领域的应用,探讨微针的机械强度、生物安全性、无菌化处理及稳定性等对其在市场上推广应用的影响,并对其未来发展进行了展望。
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    22. 钠离子电池负极材料的储钠机制及性能研究进展
    韩诚 武少杰 吴朝阳 李明阳 龙红明 高翔鹏
    过程工程学报    2023, 23 (2): 173-187.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222083
    摘要405)   HTML13)    PDF (1833KB)(208)    收藏
    绿色能源的应用,促使着电化学储能与转换技术的飞速发展。锂离子电池作为储能领域最成功的二次离子电池之一,已被应用于各种电子产品中,但是由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加,限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此,寻找价格低廉、性能优异的二次离子电池是当下的研究热门之一。钠离子电池不仅拥有和锂离子电池相似的工作原理,而且还具有成本低、资源丰度大和可逆容量高的特点,有望成功地代替锂离子电池而应用于商业化生产。本工作主要综述了钠离子电池负极材料的性能研究进展,首先根据钠离子在负极材料存储方式不同,分析归纳了负极材料的插层反应、合金化反应和转换反应三种储钠机制,然后介绍了负极材料的结构修改、元素掺杂和材料复合三种改性方式,随后重点介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料、转换类材料和有机材料等几种关键的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题,最后,以实际生产和工业应用为基础,展望了钠离子电池负极材料的研究方向。
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    23. 萤石资源开发利用现状与战略意义
    张丹仙 亢建华 黄红军 祝雯霞 王若林
    过程工程学报    2023, 23 (1): 1-14.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221373
    摘要229)   HTML6)    PDF (1444KB)(129)    收藏
    萤石作为一种重要的非再生非金属战略矿产资源,受到各国重视。随着科学技术和国民经济的快速发展,其经济价值和战略地位日益突出,广泛应用于冶金、建材、氟化工等传统领域和新能源、新材料、新医药等战略性新兴产业。近年来,氟化工产业链不断深化,对萤石资源的需求急剧增加,由于全球萤石资源储量有限、资源分布不均、贸易保护主义以及逆全球化势力等因素,全球氟化工产业呈现出高度集中和高度垄断的现象,不同国家和地区的经济发展和萤石资源清洁高效利用、精深加工技术水平存在较大偏差,对萤石产品的供需和消费格局产生严重影响,激化萤石资源储备与萤石产业发展之间的矛盾。本工作从资源储备、主要产业结构、供需消费结构及清洁高效利用技术等方面详细阐述了萤石资源的经济地位和战略意义,提出萤石资源的全球战略布局,通过强化萤石资源整合重组、清洁高效利用、精深加工技术与装备研发、高端产品制造,进一步推动萤石产业朝着精细化、复合化、轻量化、环保节能、循环经济氟化工产品应用领域以及高新技术产业的应用研究开发方向发展,保障萤石资源储备与供给,实现全球萤石资源优化配置和萤石产业的健康可持续发展。
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    24. 气泡羽流气液两相流动特性的研究进展
    董鑫 刘易诺 叶陈 张建伟 冯颖
    过程工程学报    2023, 23 (1): 15-24.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222021
    摘要237)   HTML1)    PDF (1035KB)(148)    收藏
    气泡羽流是一种复杂的气液两相流,广泛应用于废水处理、石油加工、环保等工业领域。气泡羽流的流动特性对气液两相间质量、动量传递及工业应用至关重要。本工作总结了理论与实验研究等方面气泡羽流流动特性的研究进展。详细讨论了气泡羽流气液两相流体水力学特性、羽流运动行为的影响因素。根据气含率、气泡直径等水力学参数的预测模型和经验公式,归纳了不同液相物性和结构参数下羽流模型的适用范围,揭示了流动对传质的作用。总结了分层流体中气泡羽流流型变化规律、羽流去分层效果以及引起流型变化的影响因素。阐释了横向流动环境下羽流的偏移行为呈线性变化,该变化与横向流速及表观气速等因素有关。最后讨论了气泡羽流气液两相流动特性研究手段和理论方法的局限性,展望了气泡羽流运动规律多尺度研究的方向。
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    25. 煤岩学在炼焦配煤中的应用进展及优化配煤技术
    王岩 杨承伟 袁东营 张宇宏 曲思建
    过程工程学报    2023, 23 (1): 25-37.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222343
    摘要200)   HTML1)    PDF (14196KB)(101)    收藏
    科学合理的配煤技术对于焦化企业高质量发展至关重要,炼焦配煤技术的核心在于对原料煤煤质特性的深入认知。影响炼焦煤性质的主要因素包括变质程度、煤岩组成及第三成因因素,故煤岩学对炼焦配煤技术的研究与应用至关重要。本文论述了经验配煤、煤岩配煤及人工智能配煤3种炼焦配煤技术发展历程和现状,凝练了炼焦配煤技术的发展趋势。结合研究实际,重点梳理了煤岩学指标在炼焦配煤中的应用现状。在注重煤岩特征的同时,也需兼顾工艺指标等相关参数对炼焦煤优劣的表征。在实际应用中,各项指标参数的选择和利用需要综合考虑参数适配范围并尊重该指标与炼焦煤特性的真实对应关系。基于以上内容,提出了关联成煤时代、产地等地质因素和黏结指数、胶质层指数等工艺指标的整体思路,实现焦炭性能与原料煤特性的科学、深入关联,构建“本源-过程-结果”一体的优化配煤技术新体系。
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    26. 多尺度离散模拟在钢铁行业技术研发中的应用
    徐骥 葛蔚 王利民 李静海
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1308-1316.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222276
    摘要265)   HTML25)    PDF (5336KB)(153)    收藏
    为实现“双碳”目标,钢铁行业正面临紧迫的转型升级,高精度、高效率的数值模拟在推动其工艺智能化和绿色化方面可以发挥重要作用。本工作讨论了基于问题、模型、软件和硬件逻辑与结构一致的EMMS范式实现高性能多尺度离散模拟的可能。概述了相关软件在钢铁行业设备结构和操作条件优化方面的初步应用,包括铁矿石原料分选、烧结矿竖冷炉结构优化、钢渣滚筒处理优化和炼铁高炉操作优化等,展示了该模拟方法在钢铁行业的应用潜力,并展望了进一步结合在线测量、人工智能、人机虚拟交互和在线控制实现钢铁行业虚拟过程工程的前景。
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    27. 碳中和背景下的钢化联产发展趋势
    石春艳 张国帅 李益 张锁江
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1317-1324.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222361
    摘要355)   HTML30)    PDF (2057KB)(133)    收藏
    本工作针对钢铁行业副产的煤气、余热、钢渣及钢化联产现状进行了分析,论述了碳中和背景下钢化联产绿色低碳技术的发展趋势,展望了未来无碳炼钢的新型钢厂从“以化固碳”转变为“以氢代碳”的新模式,并提出了加快钢化联产新技术应用建议和举措,以期建立以钢铁行业为龙头,耦合化工行业的新型工业可持续发展生态链,支撑我国“双碳”目标的实现。
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    28. 过程工程所流化床直接还原技术研究进展
    范川林 杜占 潘锋 邹正 李军 李洪钟 朱庆山
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1325-1332.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222325
    摘要303)   HTML28)    PDF (4964KB)(180)    收藏
    “双碳”背景下,钢铁工业亟待低碳重塑,氢气直接还原(常称为“氢冶金”)是国内外竞相研发的重要方向。流态化直接还原是过程工程所六十多年来一直坚持的研究方向。值此叶渚沛先生诞辰120周年之际,本综述回顾并概述了过程工程所在流态化直接还原基础理论和工业应用两方面所取得的一系列重要成果。基础理论方面包括颗粒间黏着力与分离力相互竞争黏结机制、聚团流化和慢速失流的发现、不同铁形貌析出机理和黏结特性,以及降低颗粒间黏结力(颗粒包覆改性、调控铁析出形貌)和增大颗粒间分离力(增强颗粒运动、增大颗粒尺寸、施加外场力)等一系列抑制黏结失流方法;工业应用方面包括100公斤/天流化床氢气直接还原、1吨/天钒钛磁铁矿流化床直接还原和千吨级钒钛磁铁矿直接还原-电炉熔分等中间试验,目前正在与鞍钢集团等单位合作开展全球首套1万吨直接还原铁/年流化床绿氢直接还原工程示范。谨以此文缅怀叶渚沛先生、郭慕孙先生等老一辈科学家,以期推动流化床直接还原基础理论和技术研发的进步,为钢铁工业低碳重塑贡献智慧和力量。
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    29. 有色金属工业低碳技术分析与思考
    郑诗礼 叶树峰 王倩 马淑花 王志 孙峙 乔 珊 仉小猛 张懿
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1333-1348.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222282
    摘要248)   HTML13)    PDF (3466KB)(111)    收藏
    有色金属工业减碳是工业过程减碳的重要抓手。本工作综述了有色金属工业碳排放现状和特点,在此基础上提出了有色金属工业尤其是重点冶炼行业的低碳技术路径。分析表明,铝冶炼行业是有色金属工业二氧化碳减排的核心,预计2025年有色金属工业将实现碳达峰,碳达峰时二氧化碳排放量为7.5亿吨;有色金属工业减碳技术路径主要包括清洁能源替代、发展先进的低碳技术与装备、金属再生利用及碳捕集利用(CCU)等,其中金属再生利用是有色金属工业支撑实现国家“双碳”目标的重要路径。
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    30. 化工技术在生物冶金过程强化中的研究进展
    沈蔡龙 贾炎 陈彦臻 张广积 杨超
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1349-1359.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222246
    摘要219)   HTML10)    PDF (3530KB)(73)    收藏
    随着高品位矿物的消耗枯竭,生产成本高、环境污染严重的传统火法冶炼技术已不能适应我国经济社会可持续发展的需要。以生物堆浸和生物槽浸为代表的生物冶金技术具有操作简单、成本低廉、环境友好等特点,可用于低品位、复杂矿物的处理,目前已广泛应用于铜、金等有价金属的回收利用。但是,生物冶金过程中相对较慢的反应速度是限制其应用范围进一步扩大的主要原因。生物冶金技术的基本过程与化工过程紧密相关,化工技术的发展在历史上曾极大地促进生物冶金技术的推广应用,通过化工技术强化生物冶金过程仍是未来生物冶金研究的主要方向之一。因此,本工作综述了近年来与生物冶金有关的化工过程研究进展,主要从工业应用角度分析了生物堆浸和生物槽浸过程的影响因素,以期帮助研究者更好地了解相关领域的发展现状,正确把握研究方向。
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    31. 中国钢铁行业“超低排放”向“减污降碳”过渡的技术思考
    朱廷钰 刘霄龙
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1360-1367.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222353
    摘要350)   HTML20)    PDF (2835KB)(156)    收藏
    钢铁行业是我国国民经济的重要基础产业,但同时也是我国污-碳排放量最大的工业行业。2019年4月,五部委联合印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》,率先引领了工业烟气超低排放,我国钢铁行业大气污染排放量实现了大幅削减。“十四五”以来,在“双碳”背景下,随着减污降碳的提出,现有超低排放技术所带来的碳增量效应问题逐渐凸显,又对钢铁行业带来了新的技术需求。本工作阐述了我国钢铁行业超低排放的技术进展,归纳了钢铁行业减污降碳发展方向,并提出了未来钢铁行业绿色低碳发展建议,为推动中国钢铁行业的高质量绿色发展提供参考。
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    32. 电弧炉炼钢应用生物质的研究进展
    韩成金 朱荣 魏光升
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1368-1378.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222321
    摘要229)   HTML4)    PDF (3466KB)(70)    收藏
    在当前碳达峰与碳中和的背景下,钢铁行业作为CO2排放大户,长期面临着碳减排的巨大压力。因此大力发展具有更低碳排放的电弧炉短流程炼钢将是钢铁行业实现减排的有效措施。但尽管短流程炼钢的碳排放量较长流程炼钢相比大大减少,但其冶炼过程也仍需使用大量的煤炭资源以达到冶炼要求。因此寻找一个合适的碳源替代煤炭用作电弧炉炼钢过程中的渗碳剂和发泡剂对进一步降低电弧炉炼钢碳排放具有重大意义,而生物质资源作为唯一的可再生碳源将会是替代碳源的首选。本综述介绍了国内外各学者多年来对生物质在电弧炉炼钢中的应用的一系列研究,并在此基础上对未来国内电弧炉炼钢应用生物质的研究方向进行了展望。
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    33. “双碳”背景下高炉使用高比例球团的展望
    王新东 金永龙
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1379-1389.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222239
    摘要243)   HTML17)    PDF (935KB)(39)    收藏
    碳达峰和碳中和是我国承担解决气候问题的大国责任,推动生态文明建设和高质量发展的重要举措。高的碳排放是限制钢铁行业实现“双碳”目标的关键因素。为了达到低碳发展目标,一方面进行突破性的低碳冶金工艺的开发和应用,或拥有足够的优质废钢资源供给;另一方面,充分发挥现有高炉流程成熟、高效、优质、低成本等特点,结合铁矿资源条件,充分利用球团矿优良的冶金性能、生产过程低能耗和低排放等优势,开发高炉使用高比例球团的炉料结构和相关操作制度,实现全系统最佳的能源消耗和碳排放水平,提高现有流程的综合竞争力。高炉使用高比例球团的相关技术研究、开发和应用在国内外都已取得显著进展,我国在部分企业具备一定的资源优势条件,开展了大量前期研究和生产实践,未来的发展将为我国钢铁行业实现低碳目标产生积极效应。
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    34. 攀西钒钛磁铁矿资源高效冶金及清洁提取研究进展
    白晨光 吕学伟 邱贵宝 张生富
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1390-1399.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222302
    摘要270)   HTML11)    PDF (5487KB)(101)    收藏
    攀西地区钒钛磁铁矿是我国重要的特色资源,但由于其TiO2含量高,矿物相复杂,属于难冶炼矿石。早在1958年6月叶渚沛先生发表了《攀枝花含钛铁矿的紧急问题》的书面意见,其中“紧急问题”是突破某些国外学者的“用高炉冶炼这种矿石成功的希望甚微”的框框,依靠国内的科研力量攻克攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼的难题。在全国各相关行业的大力协作攻关下,我国已成功突破了攀西地区钒钛磁铁矿高炉冶炼的难题,并进一步提升了强化冶炼的水平,整体达到世界领先水平。近年来除冶炼水平不断提升外,在资源综合利用水平提升方面也进行了大量具有原创意义的研究工作。重庆大学是国内最早开展钒钛磁铁矿冶炼和综合利用研究的单位之一,多年来始终把钒钛磁铁矿冶金及资源高效利用作为冶金学科首要的研究方向,对高炉冶炼钒钛磁铁矿的独特工艺进行了较系统的理论与工艺研究,形成了鲜明的研究特色。近年来围绕高炉高配比钒钛磁铁矿冶炼技术、含钛高炉渣提钛和大型电炉钛渣冶炼技术以及钒资源高效清洁提取技术等方面与企业紧密合作,在理论和实验研究方法上进行突破,取得了良好的进展。本综述就近年来重庆大学在攀西钒钛磁铁矿高效冶金及清洁提取方面所做的工作,进行简要介绍,以纪念叶渚沛、林衍先等老一辈科学工作者为攀西钒钛磁铁矿开发利用做出的科研贡献,并秉承他们脚踏实地、勇于创新的科学精神,推动“双碳”目标下的攀西地区钒钛磁铁矿绿色智能冶金和资源高效利用的发展。
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    35. 连铸凝固过程热模拟实验方法及应用案例
    袁华志 仲红刚 翟启杰
    过程工程学报    2022, 22 (10): 1400-1413.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222310
    摘要292)   HTML12)    PDF (5409KB)(76)    收藏
    凝固是制约冶金产品质量的重要环节,但因高温、不透明、大规模和连续化的生产特点,连铸生产条件下的凝固问题研究极为困难。目前的研究方法主要包括数值模拟、物理模拟和热模拟,其中热模拟方法因可以直接获取接近生产条件的实验数据而备受关注。本工作系统介绍了连铸凝固热模拟研究方法,简述了热模拟技术原理,并对结晶器热模拟方法及特征单元热模拟方法的原理和应用进行总结。其中,基于特征单元热相似性提出的连铸坯枝晶生长热模拟及凝固裂纹热模拟等方法成功地将十几吨铸坯的凝固过程“浓缩”到实验室用百克钢研究,不仅可以揭示钢液成分、浇注和冷却条件等因素对凝固过程、组织和元素分布的影响规律,而且还可以获得铸坯固液界面形貌、界面前沿溶质扩散和夹杂物演变、凝固裂纹形成的可能性及条件等其他手段无法得到而冶金界非常关注的问题。
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    36. 电极上气泡分离行为及其强化技术研究进展
    林纬 王章伟 汪威 李吉敏 郭紫芯 向晋 邱心缘 詹宏阳 喻九阳
    过程工程学报    2022, 22 (9): 1147-1158.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221283
    摘要403)   HTML14)    PDF (3257KB)(166)    收藏
    电解水作为大规模生产氢气的途径,增强电解水效率对于氢能源的生产具有十分重要的意义。而如何提高电解水工艺的电解效率是一个被广泛关注的问题。在电解过程中,电极两端产生的气体有三种去向:逸出电解槽、溶解于电解质中、附着在电极上。但在电解过程中,附着在电极上的气泡会严重影响电极与电解质之间的接触面积,直接降低了电解效率。降低气泡在电极上的停留时间能够有效增加电解质与电极的接触时间,提高产氢效率。本工作主要综述了近年来促进电解过程中极板上氢氧气泡从电极分离行为的研究,分别从极板属性、电流、溶液浓度和外加物理场这几个方面对气泡成核、生长、聚结和分离行为进行了具体的归纳总结,讨论了各种强化气泡分离方法的特点,并展望了未来的发展方向和路线,为未来的电解气泡脱离技术的研究提供参考。
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    37. 低温等离子体在电化学储能器件表面修饰的应用
    王政德 高凯雄 张斌
    过程工程学报    2022, 22 (9): 1159-1168.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221355
    摘要209)   HTML3)    PDF (2719KB)(33)    收藏
    面对日益严峻的能源危机和环境污染,人类社会需减少化石燃料使用,发展新能源。以锂离子电池为代表的二次电池作为新能源存储设备在生活中得到了广泛应用。然而,在充放电过程中,以电极材料为代表的电化学储能器件面临体积膨胀、活性物质溶解等问题,影响二次电池的电容量和安全性。对电化学储能器件进行合理的表面修饰是改善上述问题的关键。等离子体具有高活性,可以有效抑制电极材料表面活性物质溶解、避免副反应的发生,提高二次电池的循环寿命和放电容量。本工作对等离子体技术,特别是低温等离子体进行了介绍,并总结了低温等离子体技术在电化学储能器件表面修饰中的最新进展,重点介绍了其在先进电极材料表面的应用,最后讨论了等离子体方法优点,并对其未来面临的挑战和应用进行了展望。
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    38. 二氧化钛基复合材料对常见染料的去除性能及其机理研究进展
    赵晓腾 周新涛 罗中秋 韦宇 兰雄 陆艳
    过程工程学报    2022, 22 (9): 1169-1180.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221247
    摘要239)   HTML4)    PDF (3518KB)(54)    收藏
    二氧化钛(TiO2)具有比表面积大、孔隙结构丰富、性质稳定、制造成本低且无毒等特点,可作为吸附剂和光催化剂用于吸附处理含重金属、有机染料等污染物的废水。本工作通过对TiO2吸附废水中常见有机染料影响因素进行综合分析,综述了不同影响因素对吸附效果的影响,并讨论了复合改性、掺杂改性以及有机溶液改性等方式对TiO2吸附染料性能的影响,文献表明通过改性手段可丰富TiO2的孔隙结构,提高TiO2基吸附材料的比表面积,增加其表面的活性位点,进而改善其吸附性能。吸附动力学和热力学数据分析表明,TiO2吸附废水中有机染料过程中动力学主要遵循准二级动力学模型,热力学符合Langmuir模型单分子层吸附或Freundlich模型。其吸附机理主要包括静电吸引、n-π堆积相互作用、氢键等。TiO2体系作为吸附剂吸附处理废水中的染料分子,具有高效、环保、绿色经济的优势,可在今后的废水处理领域中起到至关重要的作用,可以作为一种具备广阔应用前景的绿色材料而展开研究。
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    39. 吸附法脱除废水中四环素的研究进展
    兰雄 刘钦 周新涛 罗中秋 赵晓腾 陆艳
    过程工程学报    2022, 22 (8): 989-1000.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221261
    摘要442)   HTML16)    PDF (6695KB)(147)    收藏
    四环素(TC)是目前生产和使用量比较大的一种广谱抗生素,其化学性质较稳定且难以代谢而容易富集于土壤和水体中。抗生素的滥用不仅使细菌耐药性增加,而且会产生抗性基因并诱导产生超级细菌,因此对含TC废水的无害化处理刻不容缓。吸附法具有易操作、去除率高、经济、环保等优点,被广泛认为是一种高效去除抗生素方法。吸附法去除废水中四环素所用的吸附材料类型不同、种类繁多,本工作总结了炭质材料、金属有机框架材料和矿物材料这三类常用吸附剂,列举了上述材料对TC的吸附容量,分析了pH值、温度、离子强度和其他因素对TC吸附过程的影响。在此基础上,分析这三类材料吸附TC时不同吸附动力学和热力学模型的拟合情况,发现大多数材料的吸附动力学采用准二级动力学模型而吸附热力学采用Freundlich热力学模型能更好地描述其吸附过程。阐述了去除TC过程中所涉及的机理。对这三类材料吸附TC研究中存在的优势与不足进行比较,展望了今后的研究重点,为加快制备更经济、高效、可再生的TC吸附材料提供参考。
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    40. 废旧塑料摩擦荷电机理及摩擦电选技术研究进展
    师吉兰 徐勇强 王海锋 何亚群
    过程工程学报    2022, 22 (8): 1001-1010.   DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221214
    摘要241)   HTML5)    PDF (1094KB)(61)    收藏
    塑料由于材质轻、化学性质稳定、成本低、耐磨性及耐腐蚀性好等优点被广泛应用于工程建设、食品安全、交通运输以及医疗等领域,如果处理不当会对环境造成严重的污染,废塑料污染防治已成为全球关注的环境问题。目前处理废旧塑料的常用方法有风选法、浮选法、静电分离法和光选法等,摩擦电选作为一种新型干式分选方法越来越受到研究者们的重视,其具有工艺简单、污染小、投资少、成本低等优点。本工作针对废旧塑料的分选回收利用,详细介绍了摩擦电选的荷电机理、影响因素、荷电装置和分选设备的研究现状,指出了目前通过摩擦电选回收废旧塑料的技术问题,并对摩擦电选技术未来的发展趋势和应用进行了展望。
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