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2023年 第23卷 第10期    刊出日期：2023-10-28

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过程工程学报. 2023, 23(10):  0. 

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综述

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

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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。

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

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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。

研究论文

狭缝孔锥形分布板对流态化反应器内部流动特性的影响

王天成 陈功 王德喜 邵立新

过程工程学报. 2023, 23(10):  1390-1400.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222472

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针对目前污水处理流态化反应器存在液相返混、液固混合不均的问题，设计了一种开有狭缝孔的锥形分布板，该分布板上单孔的开孔面积由反应器中心向反应器外侧逐渐增加，并采用欧拉-欧拉多相流模型、RNG k-ε湍流模型对狭缝孔锥形分布板进行数值仿真计算。结果表明，狭缝孔锥形分布板能够使反应器内部形成多个环核流流动，强化液固两相之间的混合。此外，狭缝孔锥形分布板能够使反应器内部的颗粒均布，避免颗粒在反应器壁面附近聚集，且颗粒能够获得较高的循环速度。综合评估颗粒体积分数、流速和床层密度标准差等参数，狭缝孔锥形分布板的狭缝孔的最佳开孔方式为垂直于中心轴线方向，最佳锥角为120°。

旋流器结构对主吸收塔内流动特性的影响

杨展玉 尹琦岭 王团亮 李玉阁 宋文明 张玉福 闫渊 魏利平

过程工程学报. 2023, 23(10):  1401-1410.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222384

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高含硫天然气净化主吸收塔需要定期堆焊修复腐蚀部位，修复前后各需采用内燃法整体热处理技术进行消氢、消应处理。旋流器布置对空气分布及热处理过程中火焰调控具有重要影响，本工作分别对双级旋流器、单级旋流器I和II在吸收塔内的流动特性进行了模拟。结果表明，双级旋流器上方未产生明显回流区且速度分布均匀，内外两侧旋流叶片上方均产生较大的切向速度，空气入口速度为9.8 m/s的工况下产生的最大切向速度为8.33 m/s，其次为单级旋流器II的4.5 m/s和单级旋流器I的3.12 m/s。双级旋流器对应的塔内压降变化最小，证明其可有效产生低阻旋流场，且对应的塔底流线占比随气体质量流量变化可保持平稳，约为14%，与塔底壁面占塔体总表面积的百分比一致，能保证足够的气体介质回流塔底，促进气体对流。双级旋流器对应的90%塔内停留时间随气体质量流量增大而线性增长。总体上，双级旋流器的旋流效果优于其他两种旋流器，本研究可为内燃法整体热处理工艺旋流装置的优化设计提供参考。

自吸射流搅拌桨液-液非均相混合特性分析

张静 袁佳新 李宏业 张成松 龚斌

过程工程学报. 2023, 23(10):  1411-1420.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223040

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自吸射流搅拌槽作为新型搅拌装置在非均相强化混合过程中具有潜在的工程应用前景。以水为连续相，油为分散相，运用数值模拟和实验研究了自吸射流搅拌槽内液-液非均相混合过程及强化非均相混合过程的影响因素。结果表明，搅拌转速及分散相相含率对液-液非均相自吸射流轴线上无量纲速度影响较小。自吸射流管倾角β对搅拌槽内流场和分散相分布的影响显著，β<0°时，不利于油水非均相在搅拌槽内径向混合；β=0°时，搅拌槽内无自吸和射流现象，不利于轴向混合；β>0°时，搅拌桨上部产生自吸流，下部产生射流，高油相相含率流体被自吸射流管吸入，向下以射流方式进入低油相相含率流体，有效提高了搅拌槽底部湍流动能，强化了油水非均相混合过程。

基于分布活化能模型法的重油热解动力学对比研究

熊青安 张玉明 李家州 张炜 陈哲文

过程工程学报. 2023, 23(10):  1421-1434.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222469

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采用热重质谱联用技术，考察大港油浆(DG-SO)、青岛减压渣油(QD-VR)和加拿大油砂沥青(CA-OB)等三种重油的热解反应特性，分别采用Friedman法、FWO法和分布活化能模型(DAEM)求取重油热解反应的动力学参数。结果表明，饱和分和芳香分含量相对较高的DG-SO热解反应活性最高，胶质和沥青质含量相对较高的QD-VR热解反应活性最低。H2, CH4, CO和CO2等热解气体的释放曲线与重油热解的反应温度区间相对应，释放曲线的形状、强度和温度区间的差异主要归因于重油组成及其相应的热解反应活性。等转化率法中Friedman法的分析结果更准确，DG-SO, QD-VR和CA-OB在转化率0.1~0.9的平均反应活化能分别为80.15, 177.00和174.56 kJ/mol。单组分高斯型DAEM能够准确描述QD-VR的SARA(饱和分、芳香分、胶质和沥青质)转化率0~1区间的活化能，且计算得到它们的活化能分别为107.78, 210.88, 268.75和285.44 kJ/mol，而四组分高斯型DAEM法能够准确描述重油转化率0~1区间的活化能，且计算得到DG-SO, QD-VR和CA-OB的加权平均活化能分别为148.92, 205.92和190.37 kJ/mol。通过对比QD-VR的平均活化能及其SARA组分的平均活化能，发现重油热解过程中SARA各组分之间的相互作用导致其平均活化能与重油中芳香分的平均活化能相近。与此同时，通过对比QD-VR的虚拟四组分和其SARA组分的平均活化能，发现重油热解过程中胶质和沥青质的存在提高了饱和分和芳香分的平均活化能，而饱和分和芳香分的存在降低了胶质和沥青质的平均活化能。

毫米级菱镁矿颗粒流态化热分解反应行为及其动力学特性研究

高峰 付亮亮 白丁荣 许光文

过程工程学报. 2023, 23(10):  1435-1445.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222470

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流态化热分解毫米级菱镁矿颗粒是提高和促进小颗粒菱镁矿资源利用的有效途径，但有关基础研究尚处于空白阶段。对此，本工作选取粒径范围为0.3~3 mm的四种颗粒样品，利用直径为30 mm的实验室流化床反应器结合在线质谱分析仪，研究了不同温度下菱镁矿颗粒流态化热分解行为。结果表明，菱镁矿颗粒热分解速度随床层温度升高和粒径减小而加快。随着颗粒粒径增大，反应界面缩小，活化分子减少，表观活化能减小。随着反应程度加深，热分解反应控制机理逐渐由化学反应控制向颗粒内扩散和传热控制转变。本研究揭示了毫米级菱镁矿颗粒流态化热分解行为，对开发新型流态化制备菱镁矿颗粒热分解产品提供基础数据支持，对高温流态化制备毫米级尺寸高密度重烧镁砂技术也具有重要的参考价值。

钙基复合吸收剂的制备及烟气同时脱硫脱硝性能

李洋 刘洋 李长明 付亮亮 余剑

过程工程学报. 2023, 23(10):  1446-1457.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222344

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针对干法超低温(<120℃)烟气同时脱硫脱硝技术难题，本工作将强氧化剂与高比表面积消石灰耦合制备钙基复合吸收剂，实现了超低温(<120℃)烟气干法高效同时脱除硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。不同氧化剂种类和负载量的钙基复合吸收剂烟气脱硫脱硝性能评价结果表明，强氧化剂的加入不仅提升了消石灰脱硫性能，还能与消石灰协同实现同时脱硝；氧化剂种类、添加量对烟气同时脱硫脱硝影响显著，而且烟气具有适当的水分含量和氧含量有利于提升脱硫脱硝效率。根据钙基复合吸收剂烟气净化反应前后的晶相结构、热分解、微观形貌、比表面积等表征结果可发现，SO2和NO首先被强氧化剂氧化，然后与消石灰反应生成相应的硫酸盐和硝酸盐，提高了脱硫和脱硝效率。本研究有望为烟气超低排放升级改造或小型工业锅炉烟气净化提供一种新的净化材料与工艺。

钛精矿碳热硫化制备含硫MAX相Ti₂SC

张振乾 庞昇 丛良伟 许有芃 李来时 吴玉胜 王志

过程工程学报. 2023, 23(10):  1458-1468.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223041

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含硫MAX相Ti2SC被认为是很有潜力的高温结构材料及熔盐电解提钛前驱体。但现有制备方法均涉及高值Ti粉、TiC粉及TiS粉的使用，难以实现其规模化应用。本工作以钛精矿为钛源，黄铁矿为硫源，石墨球形尾料为碳源，探索了碳热硫化钛精矿低成本制备高纯Ti2SC的可行性。研究了FeTiO3/FeS2/C体系中Ti2SC的形成机理；石墨添加量、烧结温度与烧结时间对产物纯度与形貌的影响规律；高温原位物理分离副产物Fe对提纯过程酸用量减少的实际占比。结果表明，Ti2SC生成的关键反应是FeTiO3碳热还原中间产物Ti3O5在熔融FeS中直接脱氧重构为Ti2SC；石墨添加量27.4wt%的试样经1400℃下烧结4 h及后续酸洗处理，可以得到纯度大于96wt%的Ti2SC；1700℃下的高温烧结可以实现部分副产物Fe与Ti2SC的分离，酸洗提纯过程酸用量减少72.7%。该方法有望实现高纯Ti2SC的规模化制备。

碳含量对高硅高铝钢组织及石墨粒子析出行为的影响

万勇 马冬 田莉杰 刘东旭 刘明启 温永红

过程工程学报. 2023, 23(10):  1469-1477.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222456

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石墨易切削钢因具有低成本、环保及优良可切削性等优点，近年来引起了国内外冶金和材料学者的广泛关注。本工作采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等方法，系统研究了两种碳含量(0.20wt%和0.52wt%)对1.9wt%Si-1.1wt%Al高硅高铝钢热轧-淬火-回火过程组织变化及回火后石墨粒子析出行为的影响。结果表明，0.20wt% C的实验钢热轧→920℃淬火→回火后的组织演变为铁素体+珠光体→铁素体+“小岛”状贝氏体→铁素体+石墨粒子+少量渗碳体，而0.52wt% C的实验钢热轧→920℃淬火→回火后的组织演变为铁素体+珠光体→马氏体→铁素体+石墨粒子+少量渗碳体。在相同回火温度下，相比0.20wt% C的实验钢，0.52wt% C的实验钢中石墨粒子的数量更多、尺寸更大且更多以晶界形核方式析出。当回火温度从680℃提高至710℃，0.20wt% C的实验钢晶界上析出的石墨粒子密度从2337个/mm2降至1710个/mm2，其平均尺寸从1.50 μm增大至2.27 μm；0.52wt% C的实验钢晶界上析出的石墨粒子密度从5244个/mm2降至1938个/mm2，其平均尺寸从2.36 μm增大至3.45 μm。钢中碳含量从0.20wt%增加至0.52wt%，可有效促进实验钢回火过程石墨粒子的形核和长大。相比710℃回火，680℃回火后的实验钢中石墨粒子数量更多且分布更为均匀，更有利于其整体切削性能的提高。

含氮杂环两性树脂的制备及其对丁二酸的分离性能

张军伟 董泽霄 袁苗新

过程工程学报. 2023, 23(10):  1478-1487.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222373

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为了探讨带有羟基及含氮杂环两性树脂绿色分离丁二酸(SA)的性能，设计制备了4-乙烯基吡啶、丙烯酸甲酯及乙酸乙烯酯共聚的弱酸弱碱型4-VMVH树脂，研究了树脂的理化性质、分离丁二酸的性能及其作用机制。结果表明，4-VMVH型树脂内有较多的介孔和微孔，大孔较少；树脂吸附SA为放热反应，符合Freundlich模型；树脂表面能量为非均匀性，且随着SA负载量的增加，树脂表面的?H值减小；部分4-VMVH树脂骨架上酸碱的总交换容量和羟基含量高于2-VMVH树脂。以热水为洗脱剂，4-VMVH01树脂层高径比为15/1时，SA和乙酸(AcOH)的分离度为0.92，SA回收率达到了84.67%，树脂的复用性能稳定。含氮杂环上N与SA羧基上H的作用能大于其与AcOH羧基上H的作用能，羟基上O与SA和AcOH羧基上H的作用能分别为-26.531和-25.094 kJ/mol，属于氢键吸附范畴，4-VMVH型树脂对SA的吸附作用力强于AcOH。

秸秆汽爆分级长短纤维酶解性能差异性的研究

姚长洪 王岚 陈洪章

过程工程学报. 2023, 23(10):  1488-1496.  DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222452

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降低酶解过程中纤维素酶用量是克服木质纤维素资源炼制过程经济关的关键因素。本研究探索了秸秆汽爆分级后长短纤维酶解性质的差异及其来源，以及利用汽爆分级降低用酶量的可能性。结果表明，分级后的短纤维酶解难度较长纤维显著降低，其酶解率在用酶量仅5 FPU/g DM的情况下即可超过长纤维在20 FPU/g DM时的酶解率，将用酶量降低75%，这主要是由于长短纤维的组织来源不同。由于力学强度的差别，汽爆后秸秆不同组织粒径各异，为分级提供了基础。短纤维主要由来自髓芯的薄壁细胞组成，纤维素结晶度较低，较长纤维具有更低的酶解难度。此外在短纤维酶解过程中束缚水释放更加充分，提高了传质效率，有利于降低产物抑制对酶活性的影响。本研究为提高木质纤维素原料均一性提供了一种有效的方法，对木质纤维素资源的开发具有重要意义。