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当期目录

    2005年 第5卷 第4期    刊出日期:2005-08-20
    流动与传递
    薄膜蒸发器内流体流动特性的数值模拟
    贺小华;唐平;李佳;陆小华
    . 2005, 5(4):  357-363. 
    摘要 ( )   PDF (295KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    建立了薄膜蒸发器的计算模型,采用大型计算流体力学(CFD)分析软件CFX4.4模拟了薄膜蒸发器内水及粘性料液的流动过程,得到了各种速度分布. 结果表明,刮板转速、进料量对流体流动状态影响显著. 提高刮板转速,可明显促进液膜和圈形波内流体的物质交换. 在任一转速下,各料液均存在同一最佳进料量,此时其圈形波截面内平均速度达到最大值. 对纯物质水,最佳进料量对应的流动边界层厚度与膜厚之比最小. 粘性料液和水的轴向速度分布存在差异,且在液膜厚度内未形成明显的流动边界层.
    薄膜蒸发器温度场及膜内给热系数的数值模拟
    贺小华;李佳;陆小华
    . 2005, 5(4):  364-369. 
    摘要 ( )   PDF (218KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    应用CFD软件CFX4.4建立了薄膜蒸发器内水及粘性料液的传热计算模型,获得了沿轴向及膜厚方向的液膜平均温度分布,计算了各参数下加热段液膜内给热系数a. 结果表明,进料量及搅拌转速对各料液液膜温度分布及膜内给热系数影响显著. 不同粘度料液在不同操作条件下均存在同一最佳进料量,此时圈形波内截面平均速度 达到最大值, 相应的膜内给热系数a也达到最大值. 高转速或最佳进料量下,纯物质水流动边界层与膜厚之比及温度边界层与膜厚之比均最小,流动边界层与温度边界层存在内在联系. 传递边界层厚度严重影响液膜内温度分布及给热系数. 本研究各工况下,粘性料液尚未形成明显的温度边界层.
    铁水连续预处理涡流反应器内液固两相流动特征的数值模拟
    刘向军;石洪志;温治;冯俊小;刘双科;尹小东;王妍
    . 2005, 5(4):  370-374. 
    摘要 ( )   PDF (476KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    铁水预处理技术中反应器的设计至关重要. 采用k-e湍流模型与颗粒随机轨道模型相结合的两相流动模型,数值模拟了涡流反应器内铁水、反应剂的两相流动特征. 计算结果表明,选取本研究所用的反应器几何参数和运行参数,反应剂颗粒能有效地加入铁水中,与铁水较好混合,可达到设想的加料、混合、进而进行化学反应的效果.
    蒸馏过程中旋转填料床的传质和流体力学特性
    栗秀萍;刘有智;杨明
    . 2005, 5(4):  375-378. 
    摘要 ( )   PDF (183KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    建立了一套完整的精馏实验装置,以甲醇-水溶液为物系,在常压、全回流操作条件下,研究了旋转填料床的传质和流体力学性能. 结果表明,旋转填料床的理论塔板数随超重力因子和气相动能因子的增大出现峰值,理论塔板高度最小为0.0109 m;气相压降随气相动能因子、超重力因子的增大而增大. 在实验基础上应用最小二乘法建立了旋转填料床的传质、压降实验关联式.
    反应与分离
    分级处理秸秆的热解过程
    杨昌炎;杨学民;吕雪松;姚建中;林伟刚
    . 2005, 5(4):  379-383. 
    摘要 ( )   PDF (236KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    利用热重-傅立叶红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了麦秸、汽爆麦秸、发酵麦秸的热失重特性及其气体析出行为. 实验表明,热失重过程主要分4个阶段:干燥阶段(30~150℃)、过渡阶段(150~200℃)、热解阶段(200~600℃)、炭化阶段(600~900℃);析出挥发分的机理过程分为2步:热解初始阶段发生脱羟基、脱羧基、脱烷基和解聚反应,析出含C?O?C基团、醇、醛、酸、酮和CO2, CO, H2O, CH4等气体化合物,炭化阶段发生脱烷基、羰基等反应,先后依次析出CH4, CO2, CO等气体. 汽爆、固态发酵分级处理麦秸不仅使热解干气的产率降低约20%~30%,热解液的产率增加,而且热解液中羧酸类产量分别减少了30%和50%左右.
    氧化亚铁硫杆菌与中度嗜热铁氧化菌浸出铁闪锌矿的比较
    石绍渊;方兆珩
    . 2005, 5(4):  384-388. 
    摘要 ( )   PDF (385KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    考察了采用氧化亚铁硫杆菌和中度嗜热铁氧化菌浸出铁闪锌矿浮选精矿的浸出效果. 结果表明,两种细菌的驯化菌株都可以显著提高铁闪锌矿的溶解速率,且接种中度嗜热铁氧化菌时浸出效果更好. 扫描电镜、X射线粉晶衍射和能谱分析等表明,接种不同菌种浸出铁闪锌矿时所产浸渣具有类似的表面形貌特征和矿物组成. 可以证明,采用中度嗜热铁氧化菌浸出铁闪锌矿浮选精矿可以在较高的温度和酸度下进行且具有更好的浸出效果,比氧化亚铁硫杆菌具有更好的工业应用前景.
    超声强化电氧化法湿法分解辉钼矿
    符剑刚;钟宏;彭斌
    . 2005, 5(4):  389-393. 
    摘要 ( )   PDF (452KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对电氧化法湿法分解辉钼精矿电流效率不高、能耗较大的缺点,引入超声波强化浸出过程. 超声场可显著减少电极表面的覆盖物,提高电解电流,促进MoS2分解. 电解时超声波作用方式为每隔15 min发射3 min,在电解电压3.5 V、矿浆液固比10、阳极电流密度700 A/m2、矿浆初始pH 10、电极间距13 mm的条件下,电解电流效率大于100%.
    合成方法对b沸石结构、酸性和催化性能的影响
    马 骏;王海彦;田彦文
    . 2005, 5(4):  394-398. 
    摘要 ( )   PDF (271KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    以粗孔硅胶为硅源,偏铝酸钠为铝源,四乙基氢氧化铵为模板剂,分别采用微波辐射法和水热法合成了b沸石. 采用IR,NH3-TPD和XRD对b沸石样品进行表征,研究了不同制备条件对b沸石样品的相对结晶度和表面酸性质的影响. 在固定床反应装置上考察了b沸石样品催化裂化轻汽油的醚化活性. 结果表明,与传统方法相比,微波辐射法合成b沸石,模板剂用量减少25%,晶化时间缩短36 h,脱模时间缩短3.5 h. 微波合成样品经微波辐射脱除模板剂所得b沸石总酸量高,B酸分布好,醚化反应活性高.
    高炉铝酸钙炉渣浸出过程动力学
    佟志芳;毕诗文;李慧莉;杨毅宏
    . 2005, 5(4):  399-402. 
    摘要 ( )   PDF (184KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    研究了高炉铝酸钙炉渣的浸出动力学,考察了搅拌强度、浸出反应温度、浸出剂初始浓度及炉渣粒度对浸出速率的影响. 结果表明,浸出过程符合一级反应的收缩未反应核模型,宏观动力学方程为1+2(1-xB)-3(1-xB)2/3= 1.108exp(-1906/T)t,表观活化能为15.84 kJ/mol,过程速率为固膜内扩散速率控制. 通过实验数据验证,表明所得模型能较好地描述炉渣的浸出过程.
    过程与工艺
    小晶粒NaX沸石膜的制备与表征
    韩玲;王金渠
    . 2005, 5(4):  403-406. 
    摘要 ( )   PDF (450KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    分别以硅溶胶和异丙醇铝为硅源和铝源,采用预涂晶种的方式,用水热合成法在氧化铝载体上合成出小晶粒NaX分子筛膜. 各组分配比为:SiO2:Al2O3=3.85~4.2, Na2O:SiO2=1.2~1.5, H2O:Na2O=40~60,用扫描电镜、X射线衍射等手段对沸石膜进行了表征,可以看到分子筛膜生长的晶粒细小,沸石晶体的大小在500~800 nm,生长致密良好,覆盖完全,膜厚约为10 mm. 小晶粒NaX沸石膜的H2渗透率为 2.45′10-6 mol×m2/(s×Pa),H2/N2的理想分离系数达到4.21,H2/C3H8的理想分离系数达到7.56,超过对应的努森扩散值3.74和4.69.
    含钛高炉熔渣氧化过程温度变化匡算
    王明玉;张力;张林楠;隋智通;涂赣峰
    . 2005, 5(4):  407-410. 
    摘要 ( )   PDF (234KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    含钛高炉渣为还原性渣. 基于"选择性析出技术"利用渣中钛资源,需要氧化炉渣,提高氧位. 熔渣中的还原态物质在氧化过程中会放出热量从而引起熔渣的温度变化. 本研究建立了模拟熔渣氧化过程温度变化的一个简易模型,并通过实验测量了含钛熔渣氧化过程中实际的温度变化. 结果表明,模型计算的温度变化趋势与实测一致.
    微波强化膨润土的改性及其作用机理
    韦藤幼;曹玉红;童张法
    . 2005, 5(4):  411-413. 
    摘要 ( )   PDF (162KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在半干条件下采用微波辐射,制备了钠基及有机膨润土. 实验方法为先用溶解有改性剂的少量乙醇溶液与原料膨润土混合,然后把所得到的半干物料置于微波场中进行加热反应,最后通过洗涤、过滤及干燥得到产品. 与传统的湿法改性相比较,微波半干法不但钠化和有机化反应时间分别缩短60倍和90倍,而且由于反应后洗涤及过滤容易,产率分别提高11.5%和16%. 通过对影响反应的因素进行分析,探讨了微波的作用机理,认为微波辐射加快了传质速度,当膨润土颗粒粒径小于355 mm及微波辐射强度大于50 W/g时,传质速度已超过反应速度,过程受反应控制.
    生化工程专栏
    杂色云芝产木质纤维素酶及对稻草秸秆的降解
    宋安东;张百良;吴坤;黄保
    . 2005, 5(4):  414-419. 
    摘要 ( )   PDF (411KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在外加碳源和氮源的固态稻草秸秆基质上,对杂色云芝生长过程中产酶活性、主要化学成分及结构进行了分析. 结果表明,不同的碳源、氮源浓度对所产酶活性有较大影响,除产半纤维素酶的最佳条件是低碳低氮外(0.15%的葡萄糖和0.03%氯化铵),其他如纤维素酶、木质素过氧化物酶、锰依赖过氧化物酶和漆酶产生的最佳条件都是高碳低氮(2%的葡萄糖和0.03%氯化铵). 各种酶在稻草秸秆的降解中起着关键作用,酶活性直接影响主要化学成分的降解率. 纤维素和半纤维素的降解对木质素的降解有明显的促进作用. 经过32 d的培养,稻草秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为65.39%, 45.11%和39.16%. 经过降解,秸秆结构发生了明显的变化.
    金属离子对面包酵母合成ATP的影响机制初探
    廖鲜艳;王蓓;堵国成;李寅;陈坚
    . 2005, 5(4):  420-424. 
    摘要 ( )   PDF (189KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    对Mg2+, K+和Na+在面包酵母酶系合成ATP过程中的影响机制进行了初步研究. 发现Mg2+对ATP的合成影响很大,当Mg2+浓度为40 mmol/L时,ATP合成量达到最大值,为6.07 mmol/L;高浓度磷酸钾缓冲液会抑制ATP的合成,进一步研究发现高浓度K+对ATP合成具有明显抑制作用,但K+完全缺乏时,也不利于腺苷的转化;Na+可通过激活腺苷酸激酶的活性来促进ATP合成,同时激活腺苷脱氨酶的活性,其存在会使底物腺苷向肌苷转化.
    1,3-丙二醇分批发酵动力学模型
    程可可;林日辉;刘宏娟;刘德华
    . 2005, 5(4):  425-429. 
    摘要 ( )   PDF (208KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在分批发酵中,研究了Klebsiella pneumoniae的生长、底物甘油消耗及1,3-丙二醇的产生特性. 基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程,得到了描述1,3-丙二醇分批发酵过程的动力学模型及模型参数,该组模型能很好地拟合发酵过程,并在初始甘油浓度变化较大的范围内表现出很好的适用性. 同时,所建立的模型也基本反映了Klebsiella pneumoniae分批发酵过程的动力学特征. 基于分批发酵动力学模型,提出了以甘油为单一碳源时的底物流加策略,通过与其他流加策略条件下的发酵对比实验表明,通过基于动力学模型的流加策略可获得更高的1,3-丙二醇浓度及生产强度.
    西索米星分批发酵的动力学特性
    陈剑锋;张元兴;郭养浩;孟 春;石贤爱;陈 凡
    . 2005, 5(4):  430-433. 
    摘要 ( )   PDF (177KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    伊尼奥小单孢菌F003的发酵特性研究表明,西索米星发酵过程具有典型的非生长耦联特征. 当以淀粉为主要碳源时,对数生长期最大菌体比生长速率为0.058 h-1,产物合成期最大产物比合成速率0.0018 g/(g×h). HPLC和酶法测定结果显示发酵液中主要的可发酵糖为麦芽糖,适合菌体生长的麦芽糖浓度或葡萄糖浓度分别为10.0~25.0和7.5~15.0 g/L,可发酵糖浓度低于10.2 g/L将限制西索米星合成. 西索米星发酵过程淀粉水解酶表观活性的动力学特性表明,在对数生长期淀粉水解酶表观活性较高,最大值为0.84 g/(L×h),在发酵中后期淀粉水解酶表观活性仅为最大值的1/4~1/20,导致可发酵糖浓度降低,限制西索米星的合成. 西索米星浓度大于0.50 g/L将明显抑制产物合成.
    添加羟胺诱导Streptomyces hygroscopicus产谷氨酰胺转胺酶
    张程杰;堵国成;李寅;陈坚
    . 2005, 5(4):  434-437. 
    摘要 ( )   PDF (238KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    研究了添加羟胺对Streptomyces hygroscopicus合成谷氨酰胺转胺酶的影响. 结果表明,添加羟胺可诱导谷氨酰胺转胺酶的合成. 摇瓶培养过程中,羟胺的最适添加量和最适添加时间分别为0.5 mmol/L和38 h,发酵结束时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达到5.3 U/mL,比对照提高了32.5%. 添加羟胺可诱导Streptomyces hygroscopicus产酶,羟胺与谷氨酰胺转胺酶反应的结果是产生了L-谷氨酸-g-单羟肟酸,实验证明它对Streptomyces hygroscopicus产酶有抑制作用. 诱导产酶过程是羟胺的促进作用和L-谷氨酸-g-单羟肟酸的抑制作用逐步达到平衡、最后酶活趋于稳定的过程.
    通过氮浓度调节塔玛亚历山大藻毒素产量的初步研究
    胡晗华;石岩峻;丛威
    . 2005, 5(4):  438-441. 
    摘要 ( )   PDF (178KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    初步研究了培养基中氮浓度及补加氮对塔玛亚历山大藻毒素产量的影响. 低氮(88.2 mmol/L)条件下藻细胞具有较高的比生长速率(0.60 d-1),是高氮(882 mmol/L)下的约1.2倍. 低氮下在藻细胞对数生长的末期(第10天)补加氮(至高氮水平)导致塔玛亚历山大藻的最大细胞密度(48.5′103 mL-1)明显增加,分别是低氮(6.28′103 mL-1)和高氮(21′103 mL-1)下的7.7和2.3倍;最大单位细胞毒素含量(1.26 pg/cell)和产量(43.51 mg/L)分别是低氮(1.09 pg/cell和6.49 mg/L)和高氮(0.88 pg/cell和13.18 mg/L)下的1.2, 1.4倍和6.7, 3.3倍. 结果显示,在培养基中低水平氮、磷条件下塔玛亚历山大藻细胞的毒素合成增加,其中特别是磷限制条件下,藻细胞的毒素含量增加更为显著. 通过低氮下补加氮源以维持培养基中的低氮水平,可以显著促进塔玛亚历山大藻细胞的毒素产量.
    羧酸型离子交换纤维对卡那霉素的吸附
    李夏兰;翁连进;陈培钦;蔡婀娜
    . 2005, 5(4):  442-445. 
    摘要 ( )   PDF (163KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    测定了羧酸型离子交换纤维吸附卡那霉素的动力学曲线和吸附等温线,并研究了温度、pH值、盐浓度对吸附卡那霉素的影响. 研究结果表明,羧酸型离子交换纤维吸附卡那霉素在10 min达到平衡,其吸附平衡行为可用Langmuir方程描述;在pH 7时,羧酸型离子交换纤维吸附卡那霉素的静态交换容量为最大,可达5.6′104 U/g;羧酸型离子交换纤维吸附卡那霉素随温度变化很小;NaCl的存在使羧酸型离子交换纤维对卡那霉素的交换容量减小;对发酵液中卡那霉素的动态交换容量为5.16′104 U/g,洗脱率为88.1%.
    重组大肠杆菌高密度发酵中乳糖诱导表达hBLyS
    李兆鹏;张栩;徐斌;宋礼华;谭天伟
    . 2005, 5(4):  446-449. 
    摘要 ( )   PDF (331KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    研究了乳糖代替异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导大肠杆菌表达重组人B淋巴细胞刺激因子(hBLyS). 结果表明,乳糖不仅能够作为诱导剂诱导外源蛋白的合成,而且能作为碳源促进菌体的生长. 通过对诱导条件进行优化,乳糖诱导外源蛋白的表达量约占菌体总蛋白的14.3%,达到IPTG的诱导水平(26%)的55%. 在5 L发酵罐中hBLyS的表达量达到16%,同时生物量OD600=62.
    材料工程专栏
    Characterization of the Mechanical Properties of Urea-Formaldehyde Microcapsules
    刘天中
    . 2005, 5(4):  450-454. 
    摘要 ( )   PDF (157KB) ( )  
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    The mechanical properties of urea-formaldehyde (U-F) microcapsules were determined using a micromanipulation technique and a theoretical model. Loading-unloading, compressing and holding, and compressing to bursting tests at different speeds between two parallel plates for single microcapsules were carried out. It was found that the U-F microcapsules were visco-elastic (mainly elastic) at small compressive deformation, and plastic under large deformation. The transition point from elastic to plastic occurred at about (14±0.2)% compressive deformation. All the microcapsules would disrupt when compressed to about (17±0.2)% deformation, and the burst force increased linearly with their diameter. Compressing speed had no remarkable effect on both burst force and burst deformation. Liquid filled non-permeable and linear elastic spherical membrane model was used to simulate the uniaxial compression of single microcapsule, and its membrane modulus Eh was determined by fitting model prediction to experimental data. The average value of Eh was estimated to be (478±8) N/m.
    改性电极复合材料的导电性和电化学性能
    罗冬梅;许 茜;康晓雪;李彦丹;隋智通
    . 2005, 5(4):  455-459. 
    摘要 ( )   PDF (518KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    采用不同方式在钒电池电极复合材料中加入钛酸酯偶联剂进行改性,研究了改性复合材料的导电性和在钒电池电解液中的电化学性能. 结果表明,煤油作为偶联剂溶剂在一定范围内可使复合材料电阻率有明显下降;加入偶联剂的复合材料电极在钒电池电极反应中可能会伴有少量的电池副反应. 通过SEM分析了复合材料的微观结构.
    新型铜-碳复合受电弓滑板的制备
    杨连威;姚广春;陆 阳
    . 2005, 5(4):  460-463. 
    摘要 ( )   PDF (285KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出了一种新型的受电弓滑板. 该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成. 首先分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,然后对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行检测并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比. 结果表明,该新型滑板的最佳制备工艺条件为铜含量78%,碳纤维含量2%,石墨含量15%,添加剂含量5%,成形压力为200 MPa,烧结温度为880℃. 该滑板不仅电阻率很低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也较当前正在使用的受电弓滑板优越. 与当前正在使用的碳滑板相比,其摩擦系数降低54.5%,磨损量减少41%,冲击韧性提高9.6倍,导电性增强87倍.
    综述
    Multi-scale Approaches toward Sustainable Development
    毕晓涛;金 涌
    . 2005, 5(4):  464-472. 
    摘要 ( )   PDF (241KB) ( )  
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    Approaches toward the sustainable development need integrated considerations of technical, economical, environmental/ecological and social issues. Current approaches from different disciplines can be grouped into at least three levels: micro-scale, meso-scale and macro-scale. At the micro-scale, green chemistry carries out chemical activities such as chemical design and synthesis so that environmentally benign chemicals can be synthesized without using and generating hazardous substances. Green engineering, at the meso-scale, develops green industrial processes or clean technologies via pollution prevention and cleaner production, which will cause minimal damages or dangers to the environment and ecosystems when the product is manufactured and used. Industrial ecology at the industrial complex or community level seeks to optimize energy and materials use and minimize waste generation in industrial systems or communities by promoting planned materials and energy exchanges. Incorporation of ecological principles with the life cycle thinking in the chemical pathway synthesis, product design, process development, and industrial system and community planning appears to be the most promising engineering approach in achieving sustainable industrial development.