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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
 
2016年 16卷 2期
刊出日期:2016-04-20

过程与工艺
材料工程专栏
流动与传递
生化工程专栏
反应与分离
 
       流动与传递
181 基于四参数流变模式的旋流分离流场特性分析
刘洪斌 肖慧娜 李萍瑛 穆伟涛
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215324
利用四参数流变模式描述钻井液的非牛顿流动特性,结合雷诺应力模型(RSM),研究钻井液非牛顿性对旋流分离流场的影响. 得到3种流体介质的速度场和压力场分布规律. 结果表明,流场模拟结果与实验结果吻合,模拟结果可靠. 虽然3种流体流场分布趋势相同,但同一位置非牛顿流体的静压力(4.02和3.77 MPa)和轴向速度(11.9和12.4 m/s)大于牛顿流体(3.22 MPa和11.7 m/s),切向速度(42.5和39.7 m/s)小于牛顿流体(47.5 m/s);四参数流体的静压力(3.77 MPa)和压力降(4.51 MPa)小于幂律流体(4.02和4.79 MPa),能量损失降低0.28 MPa,四参数流体的切向速度比幂律流体小2.8 m/s,且其零轴速包络面更靠近器壁,不利于流体介质分离.
2016 Vol. 16 (2): 181-188 [摘要] ( 709 ) HTML (1 KB)  PDF (383 KB)  ( 235 )
189 炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系粘度的影响
佟志芳 乔家龙 陈涛
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216021
针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773 K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度. 利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度[w(CaO)/w(SiO2)], MgO, TiO2, Al2O3及Na2O对炉渣粘度的影响. 结果表明,回归方程拟合的关联系数RC2为0.9945,方程可很好地预测该渣系的粘度. 在实验范围内,炉渣粘度随碱度的增加而增加. 碱度一定时,炉渣粘度随MgO, Al2O3, Na2O含量的增加而逐渐降低,随着TiO2的增加先降低后增加. 当炉渣碱度小于3.1、MgO质量含量大于4%、Al2O3大于20%、TiO2在3.1%~6.1%、Na2O大于0.75%时,1773 K温度下炉渣粘度均小于2 Pa×s,此时渣系粘度完全满足实际冶炼要求.
2016 Vol. 16 (2): 189-196 [摘要] ( 852 ) HTML (1 KB)  PDF (345 KB)  ( 219 )
197 橡胶沥青搅拌罐内混合过程的数值模拟
安海超 杨人凤 王中彩 杨波
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215305
针对橡胶粉与基质沥青混合过程中出现的漂浮、沉底、粘壁及挂料现象,建立了橡胶沥青搅拌罐的几何模型,基于计算流体力学软件对罐内混合过程进行非定常固液两相流数值模拟,分析了影响混合均匀性的因素,如桨叶直径、桨叶位置、挡板及搅拌速度等. 结果表明,尺寸适宜的桨叶直径与合适的桨叶位置有利于形成循环的轴向流,并减少定常流现象,安装挡板有效减少了切向流,搅拌器转速不影响内部流场的基本形态,但适宜的搅拌转速提高了混合均匀性. 混合均匀度与模拟结果印证,且当搅拌器直径800 mm、桨叶距离罐底680 mm、桨叶宽100 mm、搅拌速度280 r/min时,优化后橡胶粉的分布较均匀,混合均匀度为0.24,处于完全离底悬浮状态,模拟结果与实验结果较吻合.
2016 Vol. 16 (2): 197-203 [摘要] ( 895 ) HTML (1 KB)  PDF (5311 KB)  ( 218 )
204 相间传质对气泡聚并过程影响的实验研究
沈鉴彪 王立
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215404
设计了一套双气泡聚并实验系统,考察了相间传质对气泡聚并过程的影响,气相采用非相变的N2,液相为挥发性的丙酮和乙醇水溶液. 利用该系统测定了25~50℃温度下,不同组分浓度、鼓泡频率和气泡直径时气泡的聚并特性. 结果表明,相间传质诱导的Marangoni效应使聚并时间随温度升高呈先减小后增大的趋势,聚并时间的分散性在较高温度下显著增大,采用聚并效率描述气泡聚并特性更合适;聚并效率在温度升高到一定程度后开始降低并趋于最小值,该值随溶液浓度增加而减小,稳定因子可定量描述Marangoni效应;鼓泡速率和气泡直径增加1倍,最小聚并效率分别减小50%和67%.
2016 Vol. 16 (2): 204-209 [摘要] ( 856 ) HTML (1 KB)  PDF (290 KB)  ( 195 )
210 环隙下料式流化床-提升管耦合反应器内截面平均固含率的分布
王子健 鄂承林 黄世平 卢春喜
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215341
在环隙下料式流化床-提升管耦合反应器大型冷模实验装置中,研究了提升管和环隙下料管内FCC颗粒截面平均固含率( )的轴向分布. 结果表明,流化床区域内 随操作气速增大而减小,提升管区域可分为充分发展区(3.91~6.81 m)和约束返混区(6.81~8.60 m),提升管区域内 随操作气速增大而增大,操作气速小于0.7 m/s时, 沿轴向分布均匀;其大于0.7 m/s时,约束返混区的 明显增大. 在环隙下料管内,由于受窜气的影响,颗粒沿重力场流动阻力增大. 操作气速小于0.75 m/s时,环隙下料管内 沿轴向分布较均匀;其大于0.75 m/s时,变径段出现脱空现象. 总体上, 沿轴向向下略有增加,颗粒可顺畅通过环隙下料管循环返回流化床内. 确定了提升管区域内 沿轴向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.
2016 Vol. 16 (2): 210-215 [摘要] ( 824 ) HTML (1 KB)  PDF (578 KB)  ( 167 )
       反应与分离
216 高铝粉煤灰碳酸钠焙烧与酸浸提铝的动力学
刘能生 彭金辉 张利波 蔺琎
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215358
以内蒙古高铝粉煤灰(Al2O3/SiO2质量比1.24)为原料,采用Na2CO3焙烧活化-盐酸浸取法提铝,考察了焙烧温度、时间和碳酸钠/粉煤灰质量比的影响,对焙烧活化及酸浸提铝动力学进行研究,分析了提铝机理. 结果表明,高温活化条件下,粉煤灰中的莫来石及SiO2与Na2CO3反应生成NaAlSiO4, Al2O3和Na2SiO3,酸浸后铝浸出率超过94.99%;活化过程符合Crank-Ginstling-Braunshtein模型,表观活化能为117.06 kJ/mol,活化反应受固膜扩散控制.
2016 Vol. 16 (2): 216-221 [摘要] ( 864 ) HTML (1 KB)  PDF (383 KB)  ( 359 )
222 改性活性炭对甲基橙的吸附
刘剑 朱秋香 谭雄文 鄢瑛 张会平
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215334
用盐酸和氨水对活性炭进行改性获得改性活性炭,将其用于处理甲基橙废水,考察了改性条件、振荡速度和温度等因素对甲基橙吸附性能的影响,采用吸附等温模型和吸附动力学模型进行拟合,并分析吸附过程的热力学特征. 结果表明,盐酸改性活性炭对甲基橙的吸附效果优于氨水改性活性炭,在甲基橙初始浓度60 mg/L、溶液体积50 mL、温度20℃、振荡速度100 r/min、盐酸改性活性炭投加量0.2 g时,24 h基本达到吸附平衡,甲基橙去除率为93.7%. 不同温度下,盐酸改性活性炭对甲基橙的吸附符合Langmuir(RC2>0.95)和Freundlich(RC2>0.97)吸附等温模型,饱和吸附量达112.7 mg/g. 热力学参数DG0<0,DH0>0,DS0>0,表明盐酸改性活性炭对甲基橙的吸附是自发吸热反应,其吸附动力学可用准二级动力学方程描述,随振荡速度增加,吸附速率常数增加.
2016 Vol. 16 (2): 222-227 [摘要] ( 946 ) HTML (1 KB)  PDF (247 KB)  ( 507 )
228 Na4Ca3(AlO2)10的合成和浸出行为
田勇攀 潘晓林 于海燕 涂赣峰
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216022
以分析纯CaCO3,Al2O3和Na2CO3为原料,在1100~1250℃合成了Na4Ca3(AlO2)10,研究了浸出时间、浸出温度、液固比及溶液中碳酸钠和氢氧化钠浓度对Na4Ca3(AlO2)10浸出性能的影响. 结果表明,在1200℃烧结30 min,可以合成纯度高于90%的Na4Ca3(AlO2)10. 当碳酸钠浓度为80 g/L、氢氧化钠浓度18 g/L时,Na4Ca3(AlO2)10在40℃浸出10 min的氧化铝浸出率达到90%以上. 当碳酸钠浓度降为30 g/L时,Na4Ca3(AlO2)10在60℃浸出15 min的氧化铝浸出率大于85%. 浸出时添加氢氧化钠有利于氧化铝浸出率的提高,氢氧化钠浓度大于5 g/L时,氧化铝浸出率可提高10%以上. Na4Ca3(AlO2)10的浸出性能优于12CaO·Al2O3和CaO·Al2O3.
2016 Vol. 16 (2): 228-232 [摘要] ( 742 ) HTML (1 KB)  PDF (269 KB)  ( 167 )
233 菱铁矿磁化焙烧与磁选分离制备铁精矿
春铁军 吴雪健 宁超 龙红明
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215256
对国内某地菱铁矿进行无还原剂全粒级磁化焙烧-磁选研究. 结果表明,菱铁矿在无还原剂条件下于800℃焙烧15 min,所得焙烧矿在磨矿粒度小于0.074 mm占90%、磁场强度0.10 T条件下磁选,得到铁品位63.15%、铁回收率92.52%的铁精矿. 磁选精矿中的锰、镁和部分钙与铁元素以类质同像共存.
2016 Vol. 16 (2): 233-237 [摘要] ( 740 ) HTML (1 KB)  PDF (293 KB)  ( 175 )
       过程与工艺
238 微尺度下渗透汽化-酯化反应耦合过程
陈旸 胡佳煜 吴家前 刘君腾 张卫东
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215343
设计加工了新型膜微反应器,分析了该设备对渗透汽化-反应耦合过程的强化作用. 以酯化反应为模型反应,在催化膜微反应器中,考察了有无渗透汽化作用下催化剂负载量和温度对酯化反应性能的影响. 结果表明,在反应停留时间60 min、温度65℃的条件下引入渗透汽化作用,转化率由13.6%提高至54.0%. 由于微反应系统的比表面积大且扩散距离短,过程微型化有利于副产物水的脱除,能强化膜分离与反应耦合过程. 在催化剂含量15%(w)、反应停留时间60 min、温度65℃的条件下,催化膜微反应器和常规尺寸催化膜反应器内的酯化反应转化率分别为54.0%和29.3%. 微反应设备中无需机械搅拌,对催化膜有保护作用.
2016 Vol. 16 (2): 238-244 [摘要] ( 945 ) HTML (1 KB)  PDF (601 KB)  ( 191 )
245 铬铁矿硫酸酸解过程强化研究
王正琛 张洋 聂瑶 郑诗礼 乔珊 陈晓芳 范兵强
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215396
针对铬铁矿硫酸酸解条件苛刻的难题,提出机械活化和氧化剂相结合强化铬铁矿硫酸酸解过程的新方法. 以南非铬铁矿为原料,考察了液固比、硫酸浓度、机械活化、氧化剂加入量、温度等参数对铬浸出过程的影响,对铬铁矿硫酸酸解过程铬的浸出动力学进行了研究. 结果表明,最佳浸出条件为:液固比2.4 mL/g,硫酸浓度80%(w),机械活化时间20 min,氧化剂加入量13%(w),温度120℃,浸出时间5 h,该条件下铬浸出率达92.36%. 浸出过程符合未反应收缩核模型.
2016 Vol. 16 (2): 245-251 [摘要] ( 934 ) HTML (1 KB)  PDF (568 KB)  ( 190 )
252 COREX用煤高温成焦质量分析及预测模型
徐大安 吴铿 王宁 朱利 门正朝 张黎 巢昌耀
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216023
针对宝钢COREX-C3000所使用的两种块煤展开研究,检测分析了煤A和煤B焙烧过程中成焦的粉化率、冷态强度和热态性能、光学组织结构以及微观形貌. 结果表明,随着焙烧时间的增加,煤焦A的粉化率不断下降,由32%下降到11%,而煤焦B的粉化率不断上升,由12%上升到22%;煤焦A和B的冷态强度及热态性能在6 h左右发生突变,成焦在6 h左右完成;煤焦A中镶嵌结构均高于4%,远高于煤焦B,在COREX内代替焦炭的骨架作用优于煤焦B,而煤焦B中类丝碳结构均在25%以上,使得其在COREX炉内代替焦炭热源及还原剂作用明显;煤焦光学组织结构与热态性能之间的关系可通过多元线性回归得到,从而建立可靠的煤焦质量预测模型.
2016 Vol. 16 (2): 252-258 [摘要] ( 672 ) HTML (1 KB)  PDF (421 KB)  ( 174 )
259 铁矿石低碳烧结的数值模拟
刘廷森 张小辉 卿山 张国雄
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215367
建立了烧结过程传热模型,利用Fluent软件对常规烧结及以10%, 20%, 30%(等能量输出)竹炭和板栗壳炭替代常规燃料进行烧结的温度场进行数值求解,计算值与测定值对比验证模型的可靠性,以料层最高温度和料层冷却速率对各方案进行评价. 结果表明,竹炭和板栗壳炭20%替代方案最高温度高于1573 K时的料层厚度分别为0.49和0.47 m,大于常规烧结及10%和30%替代方案,能有效提高烧结矿成块固结量;竹炭和板栗壳炭30%替代方案料层冷却速率小于120 K/min时的料层厚度分别为0.458和0.480 m,大于常规烧结及10%和20%替代方案,有助于提高烧结矿机械强度;用燃点较高的生物质炭替代常规燃料有利于提高料层最高温度,用燃点较低的生物质炭替代常规燃料有利于加快烧结速率.
2016 Vol. 16 (2): 259-265 [摘要] ( 702 ) HTML (1 KB)  PDF (403 KB)  ( 168 )
266 镍白铜废料中铜的低电流密度电解回收
王飞 李红娟 李磊 谢晓峰 邱世伟 蔚俊强
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215359
对镍白铜合金废料进行直接低电流密度电解回收,考察了电解液温度、电流密度、明胶浓度对阴极铜纯度和表面质量的影响. 结果表明,一定范围内电解液温度升高阴极过电势降低,铜离子扩散速度加快,阴极表面铜离子缺乏程度缓和,阴极铜结晶细化;在Cu2+浓度45 g/L、H2SO4浓度180 g/L、电流密度100 A/m2的条件下,48 h内电流密度小于极限电流密度的0.1倍,电解区域处于塔费尔控制区,阴极铜产品平整光滑;控制明胶浓度40 mg/L、电解液温度60℃和电流密度100 A/m2时,镍白铜废料直接电解所得阴极铜纯度达99.98%,表面平整韧性良好,阳极残极率为17%~19%,铜回收率达98.6%.
2016 Vol. 16 (2): 266-271 [摘要] ( 755 ) HTML (1 KB)  PDF (505 KB)  ( 397 )
       生化工程专栏
272 胰蛋白酶分子表面印迹材料的制备及其大分子识别特性
陈涛 史楠 门吉英 高保娇
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215345
以交联聚乙烯醇(CPVA)微球为基质,采用接枝聚合和表面印迹同步技术制备碱性蛋白胰蛋白酶(TRY)分子表面印迹材料,甲基丙烯酰氯与CPVA微球表面的羟基发生快速酯化反应,得到表面含大量可聚合双键甲基丙烯酰基(MAO)的改性微球MAO-CPVA. 按一定摩尔比将TRY和单体阴离子单体对苯乙烯磺酸钠(SSS)溶解在水溶液中,加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA), MAO-CPVA分散于水介质中,过硫酸铵/亚硫酸氢钠引发体系产生自由基,使包围在TRY周围的单体SSS与MBA在MAO-CPVA表面发生接枝交联聚合,制得TRY表面印迹微球MIP-PSSS/CPVA,对其进行表征,考察了其大分子识别性能. 结果表明,MIP-PSSS/CPVA对TRY有优良的亲和性和特异识别选择性,吸附容量达85.9 mg/g,对TRY的选择性系数相对于蛋白溶菌酶LZM达17.52.
2016 Vol. 16 (2): 272-278 [摘要] ( 693 ) HTML (1 KB)  PDF (645 KB)  ( 144 )
279 La3+和Dy3+壳聚糖配合物与牛血清白蛋白相互作用
吴锦绣 李梅 柳召刚 胡艳宏 王觅堂
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216024
在模拟人体生理条件下,利用荧光、紫外-可见吸收和同步荧光光谱法研究了水溶性壳聚糖(CS)及两种壳聚糖稀土配合物(CS-La和CS-Dy)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用. 紫外吸收光谱分析表明,CS, CS-La和CS-Dy相互作用的最大吸收峰强度都增加. 用Stern-Volmer方程分别对荧光光谱的实验数据进行分析,发现CS-La对BSA的荧光猝灭作用属于静态荧光猝灭,反应生成新的复合物. 而CS和CS-Dy对BSA的荧光猝灭作用有静态荧光猝灭和动态猝灭,发生了分子内的非辐射能量转移. 求得三种物质在室温和体温的情况下与BSA相互作用过程的结合常数KA [291 K, CS-BSA: 1.807′104 L/(g·s), CS-La-BSA: 3.065′104 L/(g·s), CS-Dy-BSA: 2.193′104 L/(g·s); 310 K, CS-BSA: 2.665′104 L/(g·s), CS-La-BSA: 2.022′104 L/(g·s), CS-Dy-BSA: 7.246′104 L/(g·s)]和相关热力学参数;确定了CS和CS-Dy与BSA之间的主要作用力是静电和疏水作用力,而CS-La与BSA之间的作用力主要为范德华力和氢键等作用力. 同步荧光光谱表明,CS, CS-La和CS-Dy均对牛血清白蛋白的构象和所处的微环境产生影响.
2016 Vol. 16 (2): 279-285 [摘要] ( 723 ) HTML (1 KB)  PDF (276 KB)  ( 148 )
282 L-谷氨酸氧化酶高密度发酵及催化合成α-酮戊二酸
樊祥臣 陈瑞东 刘佳 徐继嗣 刘立明
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215338
以乳糖代替异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)作为诱导剂,优化补料策略提高菌体密度,优化诱导策略提高蛋白表达,以高密度发酵所得L-谷氨酸氧化酶(LGOX)全细胞转化L-谷氨酸生产a-酮戊二酸(a-KG). 结果表明,摇瓶培养条件下LGOX酶活由IPTG诱导的3.12 U/mL提高到4.78 U/mL;通过指数补料与DO-stat补料相结合的两阶段补料策略,5 L发酵罐中细胞浓度由IPTG诱导的2.49 g/L提高到41.6 g/L, LGOX酶活为59 U/mL. 优化诱导策略后细胞浓度为48.4 g/L, LGOX酶活提高到156.1 U/mL,分别是优化前的19.4和50倍,a-KG产量达5160 g/L,提高48倍.
2016 Vol. 16 (2): 282-297 [摘要] ( 713 ) HTML (1 KB)  PDF (278 KB)  ( 256 )
286 纳米粒子固定化双酶耦合体系连续催化制备(R)-苯基乙二醇
彭益强 张尧
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215361
将活化醇盐水解法制备的SiO2纳米粒子分别与羰基还原酶(CR)和甲酸脱氢酶(FDH)进行共价固定化,固定化CR与FDH耦合,连续催化转化b-羟基苯乙酮制备(R)-苯基乙二醇,考察了NADH的再生与循环利用性. 结果表明,纳米粒子固定化CR和FDH酶载量分别为3.32和5.55 mg/g,催化活性为游离酶的50%~60%,最适反应pH值分别为6.5和8.5,最适反应温度分别为40和45℃. 耦合体系进行12批次反应,产物(R)-苯基乙二醇累积量达35.6 g/L,纳米粒子生产能力达178 g/g. 纳米粒子固定化酶经简单离心收集后可重复利用.
2016 Vol. 16 (2): 286-291 [摘要] ( 658 ) HTML (1 KB)  PDF (298 KB)  ( 186 )
298 细胞膜分离费氏丙酸杆菌离位转化合成维生素B12
徐国霞 杜崴 王自强 王云山 张利平 苏志国
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215431
采用膜分离技术将费氏丙酸杆菌菌体细胞分离,离位合成转化维生素B12,考察了不同类型及孔径的膜对发酵液的处理能力及对菌体细胞活性的损伤情况,分析了不同浓缩条件下维生素B12的转化效果. 结果表明,卷式膜比陶瓷膜更适用于发酵液中菌体细胞的分离,用0.22 mm卷式膜处理时,细胞的生物活性几乎不受损伤,存活率达99.5%,将发酵液浓缩4倍,中间体Abo-cbi转化率达78.8%,维生素B12产量为53.9 mg/L.
2016 Vol. 16 (2): 298-302 [摘要] ( 836 ) HTML (1 KB)  PDF (304 KB)  ( 154 )
       材料工程专栏
303 中间包涂料对钢液洁净度的影响
刘昱 李光强 杨治争 饶江平
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.216025
实验研究了镁质、氧化铝质和镁钙质三种中间包内衬涂料与钢水反应,考察了其对钢中T.O, T.N及Al, Ti, Si, Mn含量、夹杂物组成、数量和尺寸分布的影响,并分析了钢水在钢/涂层界面对涂层的渗透和侵蚀程度. 结果表明,在1550℃下,相比于镁质涂料和氧化铝涂料,镁钙质涂料能对钢液T.O和成分有更好的控制,终点氧含量在8.5′10-5,对钢液的二次氧化很少,并有利于细小夹杂物的形成,其中<1 mm夹杂物占98.13%;钢中首先是Al, Ti被氧化,之后是Si, Mn被氧化;氧化铝涂料被损坏的机理主要是冲刷脱落,镁质和镁钙质涂料的损坏则以渗透侵蚀为主. 镁钙质涂料对钢液的二次污染小,有利于洁净钢的生产.
2016 Vol. 16 (2): 303-309 [摘要] ( 817 ) HTML (1 KB)  PDF (631 KB)  ( 205 )
310 钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄
吴鹏辉 贾定田 许文杰 李艺春 李明玉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215400
以钛白副产物硫酸亚铁为主要原料制备氧化铁黄,考察了NaOH与FeSO4×7H2O摩尔比、初始Fe2+浓度、曝气速率和温度对晶种形成的影响及晶种浓度、pH值和FeSO4×7H2O投加量对产品的影响,优化了工艺参数. 结果表明,在NaOH与FeSO4×7H2O摩尔比0.5、初始Fe2+浓度0.7 mol/L、曝气速率2.5 L/min、35℃的条件下,晶种产量和产率分别为4.00 g和12.01 g/h,呈棕黄色胶体状态;在晶种浓度20%(j)、pH=4.5~5.0及FeSO4×7H2O投加量60 g的条件下,氧化铁黄产量和产率分别为20.97 g和8.99 g/h,含铁量(以Fe2O3计)为86.95%. 所制氧化铁黄呈较均一的棒状颗粒,物相组成为FeOOH,平均粒径860 nm,比表面积21.98 m2/g,各项指标均优于HG/T 2249-91行业一级品标准.
2016 Vol. 16 (2): 310-316 [摘要] ( 821 ) HTML (1 KB)  PDF (347 KB)  ( 202 )
317 铬铁酸浸液除铁过程的草酸亚铁回收及铁黑颜料制备
杨柳 张洋 乔珊 郑诗礼 邹兴
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215365
对铬铁酸浸液除铁所得草酸亚铁进行氧气氧化-氨浸处理,回收除铁剂草酸盐并用其制备氧化铁黑颜料. 考察了氨水用量、反应温度、液固比、反应时间、氧气流量、反应液pH值及晶化温度等对C2O42-浸出率和氧化铁黑质量的影响. 结果表明,反应液经60℃晶化处理后,在反应温度80℃、氨水与草酸亚铁摩尔比为3、液固比5 mL/g、氧气流量0.1 L/min、pH值6.9~7.4、反应时间3 h的条件下,C2O42-的浸出接近100%,得到的氧化铁黑质量与国产722氧化铁黑产品相当.
2016 Vol. 16 (2): 317-322 [摘要] ( 756 ) HTML (1 KB)  PDF (434 KB)  ( 202 )
323 SDBS辅助合成Y2O3/Ag3VO4光催化剂及其催化可见光降解罗丹明B
覃利琴 庞起 陶萍芳 陈渊 唐连东
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215355
以V2O5, AgNO3和Y(NO3)3×6H2O为原料、十二烷基苯磺酸钠为辅助剂,采用直接沉淀法和浸渍法制备单斜晶相Ag3VO4和Y2O3/Ag3VO4复合催化剂,表征了产物的结构和形貌,并分析了其形成机理;在可见光下研究了其催化可见光降解罗丹明B(RhB)的性能. 结果表明,所得Y2O3/Ag3VO4复合催化剂吸收边相对纯相Ag3VO4发生红移,禁带宽度减小至1.83 eV,电子-空穴对复合几率降低,对RhB有较好的可见光催化活性和稳定性,可见光照射15 min后,0.08 g 3% Y2O3/Ag3VO4催化200 mL 8 mg/L RhB溶液的降解率达94.2%.
2016 Vol. 16 (2): 323-329 [摘要] ( 862 ) HTML (1 KB)  PDF (564 KB)  ( 203 )
330 高性能生物质炭还原剂的制备与表征
杨兴卫 马文会 魏奎先 陈正杰 杨玺 董艳奇
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215356
以生物质核桃壳为原料制备生物质炭还原剂,对其进行了表征,分析了焦炭化学成分、官能团分布等与电阻率的关系. 结果表明,热解温度从400℃增加到1450℃时,生物质炭的电阻率从6288.7 mW×m减小至1515.9 mW×m,固定碳含量增加,挥发分含量减小;随热解温度升高,其羰基和脂肪族官能团逐渐被破坏,炭晶面间距d002逐渐减小,结晶度、芳构化程度和有序化程度增强. 在500~700℃的热解温度下所得生物质炭产率≥24%,电阻率≥5800 mW×m,固定碳≥80%,灰分≤4%,且具有发达的孔隙,可用作工业硅生产炭质还原剂.
2016 Vol. 16 (2): 330-335 [摘要] ( 826 ) HTML (1 KB)  PDF (711 KB)  ( 193 )
336 Bi2GeO5纳米棒的制备及其光催化性能
郑文慧 张立新 童自强 张倩 倪昌辉
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215390
以硝酸铋和二氧化锗为原料、甘油和乙醇为溶剂,在不加表面活性剂条件下,通过液相反应和煅烧制备Bi2GeO5纳米棒,对其物相、形貌进行了表征,分析了其形成机理;以其为催化剂光催化降解罗丹明B(RhB). 结果表明,所制为纯Bi2GeO5材料,具有均一的棒状形貌和良好稳定的光催化活性. 随Bi2GeO5浓度增加,其催化降解RhB效果先显著提高后降低,Bi2GeO5浓度为1.5 g/L、光照150 min时光降解率最高,达90.4%. 水热过程中铋离子与乙二醇形成的配合物自组装成纳米棒状结构,与溶液中游离的锗酸根离子发生离子置换反应,形成Bi2GeO5纳米棒材料.
2016 Vol. 16 (2): 336-340 [摘要] ( 684 ) HTML (1 KB)  PDF (402 KB)  ( 572 )
341 三维氧化石墨烯-Ag/泡沫镍复合材料的制备及其电化学性能
常建霞 酒红芳 焦红倩 张少梅 武世梅 宋霜
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215386
采用改进的Hummer法制备氧化石墨(GO),以干燥浸泡法制备三维氧化石墨烯(rGO)-Ag/泡沫镍(NF)复合材料,对其物相、形貌和组成进行分析,研究了其电化学性能. 结果表明,复合材料呈疏松多孔结构,Ag颗粒直径为200 nm,电流密度为5 mA/cm2时初次比容量为1.59 F/cm2,循环1000次后为初始容量的70%,循环稳定性良好.
2016 Vol. 16 (2): 341-345 [摘要] ( 939 ) HTML (1 KB)  PDF (387 KB)  ( 205 )
346 液相剥离石墨烯的制备及其电化学性能
郑璐 晋日亚 孙友谊 马骏
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215383
在有机溶剂中超声剥离膨胀石墨制备单层和多层石墨烯,对其微观形貌和结构进行表征,采用四探针表征方法考察了溶剂、时间和还原剂对石墨烯电导率的影响,优化了制备工艺参数,分析了石墨烯的性能. 结果表明,以丙酮为分散剂时石墨烯导电率最高,可达219.09 S/cm,石墨烯具有良好的电化学性能,比电容达18.8 F/g,在pH=7的磷酸盐缓冲溶液中,在0.1 V电压下对Pb2+有灵敏的溶出峰,检出限位达0.05 mmol/L.
2016 Vol. 16 (2): 346-350 [摘要] ( 831 ) HTML (1 KB)  PDF (446 KB)  ( 233 )
351 撞击流-旋转填料床制备纳米Fe3O4颗粒及其对重金属离子的吸附性能
范红蕾 焦纬洲 祁贵生 刘有智
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215382
FeCl2×4H2O和FeCl3×6H2O为原料、NaOH为沉淀剂,采用撞击流-旋转填料床制备Fe3O4纳米颗粒,考察了超重力因子、液体流量和反应物浓度对Fe3O4颗粒粒径的影响及其对Pb(II)和Cd(II)的吸附性能. 结果表明,随超重力因子、液体流量及反应物浓度增加,Fe3O4颗粒的粒径减小,最佳制备条件为超重力因子65.32、液体流量60 L/h及FeCl3×6H2O浓度0.321 mol/L,该条件下所制超顺磁性单分散Fe3O4纳米颗粒的平均粒径约为10 nm,饱和磁化强度为60.5 emu/g. Fe3O4纳米颗粒对Pb(II)和Cd(II)吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,计算的最大吸附容量分别为30.47和13.04 mg/g.
2016 Vol. 16 (2): 351-355 [摘要] ( 705 ) HTML (1 KB)  PDF (633 KB)  ( 282 )
356 混合溶剂制备醋酸纤维素膜及其性能
刘方 李巧玲
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.215327
以醋酸纤维素、丙酮、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和聚乙二醇400(PEG-400)为原料,采用相转化法制备醋酸纤维素膜,对其结构和形貌进行了表征;在室温、操作压力0.1 MPa下,用去离子水和500 mg/L PEG-600溶液分别测定膜的水通量和截留率,考察了混合溶剂中丙酮和NMP含量、反应温度和致孔剂PEG-400含量对醋酸纤维素膜性能的影响. 结果表明,NMP含量60%(w)、丙酮含量22.5%(w)、反应温度60℃及PEG-400含量6%(w)条件下,所制醋酸纤维素膜表面光滑,孔径分布均匀,水通量达212.87 L/(m2×h),截留率达87.67%.
2016 Vol. 16 (2): 356-360 [摘要] ( 851 ) HTML (1 KB)  PDF (595 KB)  ( 886 )
 
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