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期刊基本信息
创刊:2001年 月刊
名称:过程工程学报
英文:The Chinese Journal of
   Process Engineering
主管:中国科学院
主办:中国科学院过程工程研究所
出版单位:科学出版社
主编:张锁江
副主编:陈运法 葛 蔚 巩金龙
马紫峰 齐 涛 张香平 朱庆山
朱为宏
ISSN:1009-606X
刊号:CN 11-4541/TQ
电话:010-62554658
邮箱:gcgc@ipe.ac.cn
地址:北京中关村北二街1号过程大
厦A811
邮编:100190
定价:30元/期
  当期目录
 
2018年 18卷 4期
刊出日期:2018-08-22

过程与工艺
综述
流动与传递
反应与分离
材料工程
环境与能源
目录
中科院过程工程所60周年特邀
 
       目录
0 本期封面和目录
2018 Vol. 18 (4): 0- [摘要] ( 187 ) HTML (1 KB)  PDF (805 KB)  ( 126 )
       中科院过程工程所60周年特邀
657 过程所与流态化-庆祝过程工程研究所建所60周年
李洪钟
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.218192
中国科学院过程工程研究所自1958年创建以来已经走过60年一个甲子的历程. 该所坚持面向科学前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场的中国科学院办院方针,在应用基础研究和工业应用两方面均取得了一系列重要成果,在流态化科学与技术领域尤为突出. 在已故所长郭慕孙院士的领导下,过程所在流态化科学与技术领域长期处于世界领先地位. 本文回顾和概述了该所在流态化理论与工业应用两方面所取得的一系列重要成果. 理论方面包括诸如广义流态化理论、无气泡气固接触理论、气固流态化的散式化理论、流化床结构?传递关系理论、EMMS理论与介科学、微型流化床的提出及定义等;工业应用方面涉及诸如贫铁矿的流态化磁化焙烧、煤的流态化热解、锰矿的流态化还原、高湿高氮燃料的低NOx双流化床解耦燃烧、低焦油流化床两段气化、中石化MIP(Maximizing Iso-Paraffins)循环流化床技术的计算机模拟放大等. 仅以此文作为献给过程所创建60周年的生日礼物,以此激励我们继承与发扬老一辈科学家的求真务实爱国敬业精神,在科研工作中取得更大的成就.
2018 Vol. 18 (4): 657-668 [摘要] ( 560 ) HTML (1 KB)  PDF (430 KB)  ( 185 )
       综述
669 微通道内火焰传播的研究进展
王正 赵祥迪 陈国鑫 杨帅 黄青山 蒋夫花
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217416
微燃烧器与阻火器淬火单元均为可燃气体燃烧的微通道,目前对微燃烧器的研究较充分,而对阻火器淬火单元的研究较少. 本工作概述了影响火焰在微通道内传播的因素,指出对各因素的研究还需深入,有利于澄清争议;简述了火焰在微通道内传播的数学模型的研究进展,提出微通道内流体流动流型的判定亟需完善;确定在高速爆轰条件下,阻火器内的流动为湍流;推荐将雷诺应力湍流模型与层流有限速率模型结合进行阻火器内高速爆轰火焰传播的数值模拟,推荐采用以密度为基础的算法进行求解;指出了微通道内火焰传播研究的成果与不足,展望了其发展方向.
2018 Vol. 18 (4): 669-679 [摘要] ( 494 ) HTML (1 KB)  PDF (797 KB)  ( 174 )
680 微通道内流体压力降研究进展
杨潇寒 付涛涛 姜韶堃 朱春英 马友光
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217406
从微通道构型出发,总结了恒定截面通道、变径通道、复杂通道内流体压降研究的最新进展,介绍了哈根?泊肃叶定律用于恒定截面通道的研究进展,提出了变径通道的截面变化对压降的影响,总结了复杂构型微通道内流体压降研究的难点,讨论了粘度、滑移、特征尺寸及其测量方式对压降的影响,为构建压降预测模型提供了思路. 对该领域今后主要的研究方向进行了展望.
2018 Vol. 18 (4): 680-688 [摘要] ( 421 ) HTML (1 KB)  PDF (647 KB)  ( 205 )
       流动与传递
689 基于响应面法的折流板除雾器分离性能优化
马巍威 吴小林 姬忠礼
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217369
用响应面分析法分析不同排液结构对新式异型折流板除雾器气液分离性能的影响,并对排液结构参数进行优化设计. 通过单因素实验对比筛选对除雾器性能具有显著影响的关键参数,用中心复合设计实验建立响应面多元回归模型,分析影响除雾器性能系数的参数间交互作用,得出最优参数. 结果表明,影响除雾器性能参数的最优取值为分离气速2.6 m/s、排液钩高度7.3 mm、前置排液槽和后置排液槽宽度分别为3.1和2.3 mm. 优化的折流板除雾器性能系数计算值为2.073,实验值为1.875,优化结果较可靠.
2018 Vol. 18 (4): 689-696 [摘要] ( 438 ) HTML (1 KB)  PDF (795 KB)  ( 105 )
697 单向温度梯度下异质液滴的热毛细迁移
钟源 杜海存 张莹 彭慧颖
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217349
石蜡油与去离子水按多种比例混合形成异质液滴,放置在金属基板表面,在外加不均匀温度场作用下进行热毛细迁移,采用高速摄像机记录温度梯度驱动液滴从高温区迁移至低温区过程中液滴的形态,建立了理论模型. 结果表明,异质液滴的接触角随温度升高而减小,润湿性增强;异质液滴的迁移速度随粘度增加而减小,随温度梯度增加而增加,不同粘度下的速度差随温度梯度增大而增大,迁移速度随时间增加迅速降低,后缓慢减小到趋于0. 推导了迁移速度与Marangoni数Ma的关系式并进行了实验验证,迁移速度随Ma增加而显著增加,Ma越大,实验结果与模拟结果的匹配程度越高.
2018 Vol. 18 (4): 697-703 [摘要] ( 395 ) HTML (1 KB)  PDF (983 KB)  ( 162 )
704 化学吸收法测定新型复合转子旋转床气液有效比表面积及液相传质系数
耿康生 李育敏 陆佳冬 刘鹏真 汪军 计建炳
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217401
用不同浓度的NaOH溶液吸收CO2,分别测定新型复合转子旋转床的气液有效比表面积和液相传质系数,考察了液量、气量和转速的影响. 结果表明,新型复合转子旋转床的有效比表面积和液相传质系数均随液量、气量和转速增大而增大. 在相同操作条件下,与折流式旋转床相比,新型复合转子旋转床转子的有效比表面积增大7%~159%,液相传质系数降低7.7%~18.2%,最终液相体积传质系数增大4%~132%.
2018 Vol. 18 (4): 704-709 [摘要] ( 381 ) HTML (1 KB)  PDF (322 KB)  ( 83 )
       反应与分离
710 NaHCO3溶液浸出硼精矿中硼的工艺
李玉花 况盛阳 张亦飞 薄婧 刘鹏飞 邓立聪
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217353
研究了NaHCO3溶液提取硼精矿熟料中硼的工艺,考察了液固比、NaHCO3用量、浸出温度、浸出时间和搅拌速率对硼提取率的影响. 结果表明,最佳提取工艺条件为液固质量比2.1:1,NaHCO3用量为理论用量的150%,反应温度100℃,反应时间1 h,搅拌速率400 r/min,该条件下硼浸出率达92.88%. 硼精矿熟料的晶形大多是柱状和扁平状,并有微小颗粒附着其表面;终硼泥为很多小晶体堆叠在一起,与硼精矿熟料相比,终硼泥颗粒变小,因此可用收缩核模型描述硼精矿熟料中硼在NaHCO3溶液中的浸出过程. 金云母、遂安石、利蛇纹石和橄榄石是硼精矿熟料的主要物相,而终硼泥出现了MgCO3和Na2Mg(CO3)2物相,遂安石消失.
2018 Vol. 18 (4): 710-715 [摘要] ( 442 ) HTML (1 KB)  PDF (446 KB)  ( 96 )
716 硝酸脱除褐煤粉煤灰中的砷
韩大捷 马淑花 王晓辉 丁健 郑诗礼 罗扬 郭奋
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217365
基于砷在褐煤粉煤灰中的赋存状态,建立了酸法脱除粉煤灰中部分砷的新方法,考察了反应温度、时间、pH值等对脱砷率的影响. 结果表明,褐煤灰中的砷大多富集在煤灰表面并以砷酸钙等砷酸盐形式存在,脱砷率与pH值和反应温度成反比. 综合考虑脱砷率、溶损率等因素,确定酸法最优脱砷条件为pH=1、反应温度20℃、反应时间1 h,此时脱砷率为66.34%.
2018 Vol. 18 (4): 716-721 [摘要] ( 370 ) HTML (1 KB)  PDF (839 KB)  ( 122 )
722 酸性溶液中阴阳极协同氧化强化铜的溶出
王云婷 薛玉冬 郑诗礼 张春晖 金伟
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217336
提出了一种阳极直接电化学溶解与阴极间接溶出耦合溶出铜的新方法,阴极间接氧化是基于氧气还原反应和类芬顿反应产生H2O2和?OH. 结果表明,在最佳电压0.25 V或电流密度6 mA/cm2下,电化学体系能产生大量活性物种,铜溶出率在直接阳极溶出的基础上大幅提升.
2018 Vol. 18 (4): 722-727 [摘要] ( 382 ) HTML (1 KB)  PDF (556 KB)  ( 104 )
728 超重力环境下O3/Fenton法处理含硝基苯废水
杨鹏飞 刘瑛 焦纬洲 刘有智
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217344
在旋转填充床(RPB)中超重力环境下采用O3/Fenton法处理含硝基苯废水,考察了Fenton试剂投加次数、超重力因子β、液体流量、初始pH值、Fe2+投加量、H2O2与Fe2+摩尔比对硝基苯去除率的影响. 结果表明,在硝基苯浓度175 mg/L、反应温度25℃、气体流量75 L/h、臭氧浓度40 mg/L、分3次投加Fenton试剂、溶液初始pH值4.5、超重力因子β=80、液体流量140 L/h和Fe2+总投加量1 mmol/L、摩尔比H2O2:Fe2+=5、循环处理40 min的条件下,硝基苯去除率和化学需氧量(COD)去除率分别为99.6%和87.6%. 相近条件下,与RPB-Fenton法相比,硝基苯去除率和COD去除率分别提高了36.3%和4.5%,与RPB-O3法相比分别提高了7.2%和47.1%,与BR(鼓泡反应器)-O3/Fenton法相比分别提高了11.3%和47.8%.
2018 Vol. 18 (4): 728-734 [摘要] ( 407 ) HTML (1 KB)  PDF (370 KB)  ( 104 )
       过程与工艺
735 基于镜像热源原理测定固体材料热物性的方法及应用
陈清华 苏国用 马杨斌 姜阔胜
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.218109
基于平行热线法结合镜像热源原理,提出了一种新的固体材料热物性参数测算模型,在热线法测试原理的基础上,以试样绝热边界为界线,设与真实热源对称位置处存在虚拟镜像热源,以此消除绝热边界造成的热积聚效应影响,测试时可不需再限制实验时间和试样厚度. 当相邻时刻材料的热物性参数计算结果大于判别准则时,引入镜像热源对计算温度进行修正. 为防止修正过程所用热物性参数对实验初期计算值的依赖,模型对实测温度进行两次修正. 以石棉板为研究对象,理论分析结合计算结果表明,两次修正结果不同,但差异不大,且第二次修正后各组热物性参数计算结果更稳定. 对石棉板、大理石、硼硅玻璃、硅砖等4种材料的薄板和厚板进行了热物性测定,结果与文献值较吻合,最大误差均小于5%,验证了本测定方法适用于薄板和厚板试样,有效提升了热线法测定精度,扩大了应用范围.
2018 Vol. 18 (4): 735-742 [摘要] ( 409 ) HTML (1 KB)  PDF (417 KB)  ( 106 )
743 碱金属对焦炭与CO2或水蒸汽气化反应的影响
王平 吴雨 龙红明 狄瞻霞 魏汝飞 俞书才
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217373
采用自制的气?固相反应装置研究了K/Na对焦炭与CO2和水蒸汽气化反应的影响. 结果表明,K/Na对焦炭与CO2气化反应的催化作用强于对焦炭与水蒸汽反应的催化作用,焦炭中Na含量由0.045wt%增加到0.727wt%,焦炭与CO2和水蒸汽气化反应的反应性指数分别增加23.17%和14.35%,反应后焦炭强度分别降低27.55%和18.31%. 焦炭中K/Na含量增加,焦炭与CO2和水蒸汽气化反应明显开始温度、激烈反应温度和反应表观活化能均降低,焦炭中Na含量由0.045wt%增加到0.727wt%,焦炭与CO2和水蒸汽气化反应明显开始温度分别降低170和20℃,激烈反应温度分别降低165和80℃, Na含量由0.045wt%增加到0.326wt%,表观活化能分别降低22.56和9.26 kJ/mol.
2018 Vol. 18 (4): 743-749 [摘要] ( 414 ) HTML (1 KB)  PDF (321 KB)  ( 80 )
750 反应压力对Ni基与Cu-Fe基混合装填载氧体还原性能的影响
田强 车立新 丁斌 石书强 苏庆泉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217404
提出将CH4重整融入载氧体还原反应过程的固定床化学链燃烧新工艺,将Ni基载氧体与Cu?Fe基载氧体混合作为装填载氧体,考察了反应压力对其低温反应活性的影响. 结果表明,固相载氧体转化率和气相CH4转化率均随压力升高而增大,工作温度下限从0.1 MPa下的600℃降至0.9 MPa下的525℃, 900℃下20次循环的压力损失在0.9 MPa下较0.1 MPa下增加快,但载氧体性能未劣化,也未出现明显的积碳和烧结.
2018 Vol. 18 (4): 750-756 [摘要] ( 359 ) HTML (1 KB)  PDF (426 KB)  ( 75 )
757 近红外光谱法测定CTS-GSH中巯基含量
张鹏 王雨露 朱国成 焦昭杰 张伟
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217390
选取56份自制的壳聚糖与谷胱甘肽通过酰胺化反应合成的巯基化壳聚糖(CTS?GSH)样品,对其进行近红外光谱扫描,选取各波段的特征吸收峰作为自变量,以巯基含量为因变量,建立偏最小二乘(PLS)模型预测巯基含量,并将预测值与实测值作比较. 结果表明,预测值与计算值的相关系数大于0.9,表明模型具有良好的预测性能. 预测值和实测值的差异不显著,表明近红外光谱预测CTS-GSH中的巯基含量具有可行性.
2018 Vol. 18 (4): 757-763 [摘要] ( 394 ) HTML (1 KB)  PDF (594 KB)  ( 83 )
764 CaCl2-LiBr-LiNO3-KNO3/H2O工质对的热物性和腐蚀性
李娜 罗春欢 苏庆泉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217382
The new working pair of CaCl2?LiBr?LiNO3?KNO3 (mass ratio 16.2:2:2:1)/H2O was systematically evaluated in terms of the crystallization temperature and the saturated vapor pressure. The corrosion rates of the carbon steel, 316L stainless steel and copper in CaCl2?LiBr?LiNO3?KNO3/H2O were measured with a weight loss method. The results showed that under the same refrigeration conditions, the temperature required for collecting solar energy or the generation temperature of CaCl2?LiBr?LiNO3? KNO3/H2O for a single-stage absorption refrigeration cycle decreases by 6.2℃ comparing with LiBr/H2O. The corrosion rates of 316L and copper are low enough for practical applications.
2018 Vol. 18 (4): 764-768 [摘要] ( 401 ) HTML (1 KB)  PDF (319 KB)  ( 79 )
769 铝/正庚烷基纳米流体燃料的着火特性
韩伟康 孙运兰 朱宝忠
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.218113
采用挂滴法研究了纳米铝粉及表面活性剂(油酸)浓度对正庚烷基纳米流体燃料着火特性的影响,用热电偶测量了管式电阻炉内温度为500℃时液滴及其附近的气相温度随时间的变化. 结果表明,随油酸浓度增加,纳米流体燃料的着火温度显著升高;随纳米铝粉浓度增加,纳米流体着火温度明显降低.
2018 Vol. 18 (4): 769-773 [摘要] ( 394 ) HTML (1 KB)  PDF (362 KB)  ( 98 )
774 基于强磁预选的某氰化尾渣磁化焙烧-磁选工艺
傅平丰 李振宇 边振忠
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217357
以TFe品位为30.71%的河南某焙烧氰化尾渣为原料,采用湿式强磁预选?磁化焙烧?磁选联合工艺制备铁精粉. 结果表明,当强磁预选的磁场强度为1511.54 kA/m时,得到TFe品位44.96%、回收率78.27%的粗精矿;以该粗精矿为磁化焙烧原料,配10wt%焦粉,于750℃下磁化焙烧45 min,焙烧样经二段磨矿、二段弱磁选,当二段磨矿细度小于0.028 mm占63.9%时,可得TFe品位61.71%、回收率68.66%的铁精粉;产率为16.79%的弱磁选尾矿不含氰化物,转化为一般工业固体废物. 焙烧温度低于700℃时,部分赤铁矿未还原;焙烧温度超过800℃时,生成的磁铁矿转化成镁铁矿、铁橄榄石和方铁矿,磁铁矿含量降低,导致铁损失;焙烧温度为750℃时,磁铁矿含量最高.
2018 Vol. 18 (4): 774-778 [摘要] ( 353 ) HTML (1 KB)  PDF (355 KB)  ( 75 )
779 N-异丙基羟胺除氧反应动力学
胡兵飞 马政生 赵培 房禹
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217405
研究了N-异丙基羟胺(IPHA)与去离子水中游离氧反应的动力学. 以15% NaOH水溶液为pH调节剂,通过考察不同pH值、反应温度和IPHA用量下水中游离氧浓度随时间的变化规律,建立了IPHA除氧反应动力学模型,经过数据分析及反应机理研究对所建动力学模型进行简化,推导出IPHA与游离氧反应的动力学方程,该反应为假一级动力学反应,反应的活化能为Ea=71.09052 kJ/mol. 根据化学动力学研究结果得到了在弱碱性条件下IPHA具有与水中游离氧反应速度快、反应所需活化能低等特点,进一步证实了IPHA具有良好的还原性.
2018 Vol. 18 (4): 779-784 [摘要] ( 440 ) HTML (1 KB)  PDF (393 KB)  ( 87 )
       材料工程
785 金属基有机硅树脂涂层复合材料的导热性能
王赶强 王景甫 张新欣 张涛
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217341
以锌粉为导热填充剂对环氧有机硅树脂进行改性,考察了改性环氧有机硅树脂涂层干膜中锌粉含量对涂层导热系数的影响,分析了涂层厚度对碳钢基材导热性能的影响. 结果表明,环氧有机硅树脂涂层的导热系数约为0.19 W/(m?K),其耐温能力在200℃以上,可保证涂层在中低温烟气余热回收换热器表层长期工作而不发生任何热反应;添加锌粉可改善环氧改性有机硅涂层的导热性能,涂层干膜锌粉25wt%时,涂层材料导热系数达0.35 W/(m?K),较未添加锌粉时增大了84%. 复合材料的导热系数随涂层厚度增加而下降,无涂层的碳钢导热系数为47.59 W/(m?K),涂层厚度为200 ?m时,导热系数降至34.33 W/(m?K).
2018 Vol. 18 (4): 785-791 [摘要] ( 437 ) HTML (1 KB)  PDF (400 KB)  ( 104 )
792 污泥-锯末混合ZnCl2活化制备活性炭
吴东强 马培勇 胡淞 邢献军 张贤文
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217400
以城市污水厂二沉池污泥为主要原料、固体ZnCl2为活化剂,添加一定量锯末,在高温管式炉中采用化学活化法制备污泥活性炭,通过单因素实验考察了锯末添加率、盐料比、活化温度、活化时间对污泥活性炭吸附性能的影响. 结果表明,锯末添加量为20%、盐料质量比为2.0、活化温度为550℃、活化时间为15 min时,所得活性炭碘吸附性能最优,达679.25 mg/g;污泥活性炭具有发达的孔结构,其比表面积达609.68 m2/g,总孔容为0.51 cm3/g,平均孔径为3.51 nm.
2018 Vol. 18 (4): 792-798 [摘要] ( 359 ) HTML (1 KB)  PDF (345 KB)  ( 90 )
799 静电纺丝纤维滤材表征及其气液过滤性能
齐强强 吴小林 陈锋 姬忠礼
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217381
以聚丙烯腈与二甲基甲酰胺为原料配制纺丝溶液,采用静电纺丝技术制备玻璃纤维/聚丙烯腈纤维/玻璃纤维三层复合滤材,研究了纺丝溶液浓度与纺丝电压等参数对纤维形貌及尺寸的影响,分析了复合滤材的过滤性能. 结果表明,控制不同纺丝溶液浓度可得形貌不同的纤维,且溶液浓度越大纤维尺寸越大;纺丝电压对纤维形貌的影响较小,但增加纺丝电压使静电纺纤维层的孔径减小. 相比玻璃纤维滤材,复合滤材过滤效率明显提升,稳态效率最大可提升21%,最易穿透粒径效率最大可提升39%,但复合滤材孔径较小时,过程压降增加了一段跳跃阶段,纳米纤维层表面形成液膜,使复合滤材稳态压降升高.
2018 Vol. 18 (4): 799-808 [摘要] ( 407 ) HTML (1 KB)  PDF (573 KB)  ( 105 )
809 普鲁士蓝钠离子电池正极材料高收率合成过程及性能
孙李琪 严小敏 唐婉 何雨石 马紫峰 廖小珍
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217403
用高氯酸盐前躯体制备普鲁士蓝(PB)材料,考察了合成过程中前驱体成分、溶液温度、钠盐添加量及杂质含量对材料性能的影响. 结果表明,氯化亚铁作铁源时,不清洗的普鲁士蓝产物中含NaCl杂质,电化学性能明显低于经多次清洗的产物;高氯酸亚铁作铁源时,不清洗直接收集的普鲁士蓝产物初始放电容量略低于清洗产物,但长期循环稳定性更好,免清洗工艺可明显提高普鲁士蓝材料的收率,少量高氯酸钠杂质存在提高了材料的循环性能.
2018 Vol. 18 (4): 809-814 [摘要] ( 383 ) HTML (1 KB)  PDF (1090 KB)  ( 171 )
815 Si/F/K/Na杂质对硫酸钙结晶过程的影响
李绪 朱干宇 宫小康 李少鹏 刘兵兵 李会泉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217389
考察了湿法磷酸生产过程中Si, F, K和Na等杂质对CaSO4结晶过程的影响规律. 结果表明,两种碱金属对CaSO4结晶有不同作用,K有利于CaSO4晶体生长,而Na含量增加则会抑制CaSO4团聚;不同形式的K, Si和F对CaSO4结晶的作用不同,SiO2对CaSO4粒径影响不大,但会使其形貌不规则,H2SiF6会造成CaSO4晶体分散,而K2SiF6有利于CaSO4晶体生长.
2018 Vol. 18 (4): 815-820 [摘要] ( 400 ) HTML (1 KB)  PDF (704 KB)  ( 94 )
821 PVC-MnO2的制备及其对锂离子的吸附行为
王宏岩 黄凯 张玉生 郑诗礼 张懿 李平
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217358
MnCO3和Li2CO3经高温煅烧合成Li4Mn5O12,再与聚氯乙烯(PVC)和N,N-二甲基甲酰胺溶液混合,干燥、酸洗后制得粒径3?4 mm的多孔球形PVC?MnO2锂离子筛,用其吸附Li离子. 结果表明,PVC?MnO2吸附Li离子的反应符合Langmuir方程和拟二级动力学方程,吸附焓变为0.358 kJ/mol,吸附反应为吸热反应,Li离子最高吸附量可达23.4 mg/g.
2018 Vol. 18 (4): 821-827 [摘要] ( 308 ) HTML (1 KB)  PDF (1442 KB)  ( 87 )
828 La掺杂ZnO的制备及其光催化降解孔雀石绿
田志茗 王鑫月
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217436
采用溶胶?凝胶法制备了不同La掺杂量的La/ZnO催化剂,分析了其组成和性质,以孔雀石绿溶液为染料模型,研究了催化剂的光催化降解性能. 结果表明,ZnO为六角纤锌矿结构,La3+以小La2O3簇的形式均匀分布在ZnO纳米颗粒上. 摩尔比La:Zn=0.05时La/ZnO具有良好的催化活性,用300 W汞灯照射2 h,孔雀石绿的降解率可达98.8%,300 W氙灯照射2 h降解率达90.4%,比ZnO的降解率提高了51.2%.
2018 Vol. 18 (4): 828-833 [摘要] ( 351 ) HTML (1 KB)  PDF (476 KB)  ( 113 )
834 化学改性脱硫灰取代部分炭黑制备环保型丁苯橡胶及其性能
张浩 张欣雨 刘秀玉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217367
用硅烷偶联剂Si69和KH550对脱硫灰进行化学改性,用改性脱硫灰取代部分炭黑与丁苯橡胶复合,制备环保型丁苯橡胶,对其进行了表征,采用均匀设计结合BP神经网络建立模型优化工艺参数. 结果表明,最优制备工艺参数为Si69和KH550用量分别为4.3wt%和3.8wt%、无水乙醇用量22.1wt%、搅拌速度705 r/min、反应温度82℃,该条件下所制环保型丁苯橡胶的力学性能为拉伸强度19.64 MPa、撕裂强度44.96 kN/m、邵氏A硬度66. 实验结果与模型预测值吻合较好,相对误差为3.03%~2.65%.
2018 Vol. 18 (4): 834-838 [摘要] ( 336 ) HTML (1 KB)  PDF (469 KB)  ( 86 )
839 基于均匀设计优化制备静电纺丝相变储湿纤维
张浩 朱大有 刘秀玉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217364
以醋酸纤维素为包裹材料、聚乙二醇800为相变材料、N,N-二甲基乙酰胺和丙酮为溶剂,采用静电纺丝法制备相变储湿纤维。基于均匀设计和多元非线性回归法研究了各因素对静电纺丝相变储湿纤维综合热-湿性能的影响。结果表明,各因素对性能影响的主次顺序为:聚乙二醇800用量>N,N-二甲基乙酰胺用量>醋酸纤维素用量>反应温度>干燥温度;优化制备方案:N,N-二甲基乙酰胺用量为11.3 g、醋酸纤维素用量为6.96 g、聚乙二醇800用量为8.12 g、反应温度为37.8 ℃、干燥温度为60.4 ℃.
2018 Vol. 18 (4): 839-844 [摘要] ( 352 ) HTML (1 KB)  PDF (393 KB)  ( 68 )
       环境与能源
845 微波辅助玉米油基生物柴油制备及酯化反应动力学
张德谨 谢永 李梦玉 徐开兵 吴晶玲 孙欢欢 童家横
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217363
以玉米油和甲醇为原料、浓硫酸作催化剂,微波辅助制备生物柴油,研究了反应时间、反应温度、催化剂体积及微波功率对玉米油酯化率的影响,在单因素实验基础上优化制备工艺,考察了酯化反应的动力学. 结果表明,微波辅助制备玉米油基生物柴油的最佳条件为反应温度72.0℃、时间17.5 min、催化剂用量为玉米油体积的8.5%和微波功率200 W,该条件下酯化率可达77.6%. 酯化反应级数为1.28,活化能Ea=1.79 J/mol,酯化反应的动力学方程为r=8.214e?1.792/RTC1.28 .
2018 Vol. 18 (4): 845-850 [摘要] ( 410 ) HTML (1 KB)  PDF (334 KB)  ( 94 )
851 玉米芯炭质燃料的理化性能及热解过程分析
杨兴卫 杨茂立 安海 杨兴卫 张少朋 梁志松
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217376
研究了农业生物质废弃物玉米芯热解产物炭质燃料的理化性能与裂解温度的关系及热解机理,用FT-IR, XRD, SEM对玉米芯炭进行表征,分析了化学组成、官能团分布、芳构化程度与温度的关系. 结果表明,随热解温度升高,热解所得焦炭中固定碳和灰分增加,挥发分和水分减小,产率下降,热值先增加后减少,羰基和脂肪族官能团逐渐被破坏,结晶度和芳构化程度不断增强. 500℃时,焦炭热值大于32 MJ/kg, 产率大于24%, 固定碳大于80%, 灰分小于4%,且具有发达的孔洞结构,各项指标接近或优于市售燃料炭;233~533℃下玉米芯挥发最剧烈,具有1.5级反应的特征;热解温度从233~353℃上升至353~533℃时,表观活化能从68.15 kJ/mol降至37.25 kJ/mol.
2018 Vol. 18 (4): 851-857 [摘要] ( 423 ) HTML (1 KB)  PDF (920 KB)  ( 105 )
858 筒状单室不锈钢电极微生物燃料电池回收重金属铅可行性分析
薄涛 季民
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217366
以筒状单室不锈钢电极微生物燃料电池(MFC)为对象,研究了去除其其中铅的可行性. 结果表明,在批式条件下,当初始Pb2+浓度为40 mg/L、pH为4.0时,Pb2+去除速度和效率分别达0.53±0.06 mg/(L?h)和96.71%±1.35%,最终以碱式碳酸铅的形式回收Pb2+. Pb2+去除过程中首先在MFC作用下还原成单质铅,再因暴露在空气中转化为碱式碳酸铅,但该MFC的电化学性能相对较低,输出电压、功率密度和库仑效率只有30.62±1.04 mV, 8.20±0.24 mW/m2和5.92%±0.21%.
2018 Vol. 18 (4): 858-865 [摘要] ( 356 ) HTML (1 KB)  PDF (707 KB)  ( 85 )
866 BAF工艺预处理含微囊藻毒素微污染水源的微生物特征
张文艺 王逸超 蔡庆庆
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217354
以曝气生物滤池载体表面的生物膜为研究对象,通过镜检、磷脂脂肪酸(PLFA)测定、高通量454测序等手段研究了生物膜降解含氮有机物和微囊藻毒素-亮氨酸(MC-LR)的微生物特征. 结果表明,低碳源的微污染水源中水生物膜的微生物群落极为丰富,形成了由好氧细菌组成的微生物群落,运行前2周有6大门类17大种属,3?4周增加到14大门类43大种属,还有线虫、草履虫、水蚤等原生动物;优势菌属有球衣菌属Sphaerotilus (2.41%?24.58%)、气单胞属Aeromonas (4.16%?12.59%)、黄杆菌属Cloacibacterium (1.85%?12.39%)、水杆菌属Aquabacterium (1.53%?6.76%)、噬氢菌属Hydrogenophaga (1.12%?5.9%)、嗜甲基菌属Methyloversatilis (0.53%?1.52%)、红杆菌属Rhodobacter (0.09%?1.39%)等. 此外,投加0.16% T1菌剂芽孢杆菌后其含量增至1.97%,表明投加T1降解菌后芽孢杆菌迅速生长并成为优势种群,可强化降解MC-LR.
2018 Vol. 18 (4): 866-871 [摘要] ( 360 ) HTML (1 KB)  PDF (434 KB)  ( 186 )
872 能源微藻无泡采收新方法及其性能
邹小彤 徐开伟 文豪 任香萤 沈洲 李彦鹏
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217377
采用低密度浮珠颗粒代替气泡的无泡采收方法,高效低成本采收能源微藻. 以常见能源微藻小球藻为例,以硅硼酸钠为浮珠,比较了浮珠浮选工艺与传统气浮法的区别,通过响应面法优化了浮珠浮选工艺. 结果表明,以硅硼酸钠为浮珠的无泡采收效果较理想,浮珠颗粒粒径、浓度和搅拌速率对采收率影响显著,颗粒直径56 ?m、浓度0.546 g/L、搅拌速率133 r/min的条件下采收率最好,达83.7%.
2018 Vol. 18 (4): 872-878 [摘要] ( 400 ) HTML (1 KB)  PDF (578 KB)  ( 119 )
879 耦合酸气提浓的脱硫脱碳工艺
刘慧敏 诸林 郁辰阳 曹文浩 陈建良
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.218136
针对高碳硫比的酸性天然气的净化,提出了一种耦合酸气提浓的脱硫脱碳新工艺. 以某高碳硫比原料气为例,采用PROMAX和AMSIM模拟软件进行工艺模拟和参数分析. 结果表明,二级闪蒸压力为300 kPa、闪蒸温度为118℃时,闪蒸气量和二次吸收塔顶的尾气量均较大,再生后的酸气浓度较高,能耗比常规工艺低. 该工艺在满足产品质量要求的同时能将再生后的酸气浓度由20.65vol%提升至30.16vol%,提高了天然气处理单元操作的稳定性,降低了一次性投资和操作运行成本.
2018 Vol. 18 (4): 879-885 [摘要] ( 372 ) HTML (1 KB)  PDF (474 KB)  ( 88 )
886 微波-载铜活性炭催化氧化降解腐殖酸
刘再亮 孟海玲 周科 刘庭蕾 洪露
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217393
以粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)为载体,采用浸渍焙烧法制备了负载铜氧化物的活性炭催化剂,考察了其表面结构、元素组成及BET参数;以腐殖酸模拟废水为对象,研究了微波?载铜活性炭催化氧化降解腐殖酸的效果和影响因素,探讨了微波?催化氧化协同H2O2降解腐殖酸的机理. 结果表明,载铜活性炭比未负载铜的活性炭对腐殖酸的降解率更高,且Cu/PAC的催化效果远优于Cu/GAC,两种催化剂最佳的微波?催化氧化条件分别为Cu/PAC投加量1 g/L, H2O2投加量0.9 mL/L, pH=3,微波功率400 W,微波时间4 min和Cu/GAC投加量8 g/L, H2O2投加量1.5 mL/L, pH=6,微波功率400 W,微波时间4 min,该条件下腐殖酸的去除率分别为93.91%和91.59%. 微波、H2O2和催化剂协同作用对腐殖酸高效降解有决定性作用.
2018 Vol. 18 (4): 886-892 [摘要] ( 381 ) HTML (1 KB)  PDF (535 KB)  ( 99 )
 
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