过程工程学报

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1. 钠离子电池电解液添加剂研究进展

郭玉玥翟笑影张宁博

过程工程学报 2023, 23 (8): 1089-1101. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223104

摘要（1389）

HTML （75）

PDF （3494KB）（1399）

随着能源革命的高涨，二次电池作为新型储能方式受到人们的广泛关注。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，且在资源储备、成本低廉、低温、倍率及安全性能方面具有极大优势。钠离子电池体系中，电解液作为衔接正负极材料体系的中间桥梁，发挥着至关重要的作用，而添加少量的功能性分子可以使电池整体性能实现显著提升。本工作围绕电解液添加剂进行介绍，综述了近年来不饱和碳酸酯、含硫化合物、含磷化合物、含硅化合物、无机钠盐及其他类型组分在钠离子电池电解液中的研究进展和相关机理。最后从科学理念和实际应用的角度出发，对电解液添加剂的未来研究进行展望。

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2. 锂离子电池热管理技术研究进展

李嘉鑫李鹏钊王苗陈纯闫良玉高月杨生宸陈满满赵财毛景

过程工程学报 2023, 23 (8): 1102-1117. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223094

摘要（1017）

HTML （44）

PDF （13593KB）（428）

高效的电池热管理技术对于锂离子电池的安全运行、长循环使用寿命以及整体成本的降低至关重要，且对推动锂离子电池的大规模应用具有重要意义。本综述详细讨论了几种主流的电池热管理技术，即空气冷却、液体冷却、新型的相变材料冷却和热电冷却技术，并对电池产热模型进行了简要阐述，最后对电池冷却技术的发展方向进行了展望。空气冷却技术结构简单，但难以保证电池组内电芯温度的一致性，不适用于大型锂离子电池组的冷却，更多应用于小型飞行电动设备和低端车型中。冷却板液冷技术的冷却效果较好，但存在冷却液泄漏风险且需要进一步提高均温性。浸没式液冷技术的冷却和均温效果显著，但价格昂贵，未来可能会更多地应用到冷却要求较高的储能电站中，而对于大多数锂离子电动汽车而言，成本更低的冷却板液冷技术是更好的选择。相变材料冷却和热电冷却技术无移动部件，在电子设备和小型动力设备领域实现了初步商业化应用，但冷却效率较低，还需要进一步优化。值得注意的是，根据用户的需求来选择合适的冷却技术是十分关键的，虽然目前没有完美的冷却方案，但可以通过复合使用多种冷却技术的方式来满足更多应用场景的热管理需求。

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3. 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（776）

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PDF （47402KB）（553）

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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4. 生物合成尼龙新材料核心单体二元胺研究进展

蔺琨李壮王坤毕莹纪秀玲张志刚黄玉红

过程工程学报 2023, 23 (7): 958-971. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223147

摘要（761）

HTML （25）

PDF （1140KB）（598）

二元胺是聚酰胺、聚氨酯和聚脲等高分子材料合成的核心单体，生产需求巨大。在碳中和大背景下，合成生物基二元胺是实现低碳生产和可持续发展的有效途径，借助合成生物学、代谢工程、蛋白质工程等策略能够设计和开发高效的二元胺生物合成关键酶和途径。本工作简述了1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺的天然或人工合成路径，围绕微生物从头合成发酵和全细胞催化两种合成策略综述了二元胺的合成进展，丁二胺的生物合成主要包括鸟氨酸脱羧与赖氨酸脱羧路径，目前主要以发酵法生产丁二胺，但丁二胺的产率较低，不能达到工业生产的需求；戊二胺的生物合成路径为赖氨酸脱羧，主要采用发酵法和全细胞催化法，其中全细胞催化合成戊二胺更为高效，技术趋于成熟，已被广泛应用于规模化生产；己二胺目前主要是通过构建人工途径进行生物合成。另外，针对二元胺生物合成过程遇到的副产物多、菌株活性差、产率低、分离纯化困难等问题与挑战，提出了结合代谢工程和蛋白质工程优化关键酶催化、探索二元胺积累造成细胞损伤的影响机制、增强酶催化专一性和活性以提高生产强度、优化发酵体系、简化后续分离纯化步骤等提高生物合成二元胺的方法，同时指明了未来生物基二元胺工作的重要方向并展望了生物基二元胺的发展前景。

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5. 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（513）

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PDF （1474KB）（321）

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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6. 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（504）

HTML （42）

PDF （1013KB）（404）

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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7. CO₂微气泡强化纳米碳酸钙的制备及传递-反应分析

王立恒管小平杨宁牟祖泽

过程工程学报 2023, 23 (9): 1313-1324. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222450

摘要（500）

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PDF （2491KB）（330）

控制碳酸钙的粒径大小和粒径分布是碳化法制备高质量纳米碳酸钙的关键。采用间歇鼓泡碳化法制备纳米碳酸钙，考察了操作参数(气体流量、初始浆料浓度)、气泡类型(普通气泡、微气泡)对碳酸化反应速率和沉淀碳酸钙的粒径大小及分布的影响规律，同时深入分析了反应过程中稳定区和突变区随气泡类型的变化规律。结果表明，在使用普通气泡时，增加二氧化碳气体流量有利于二氧化碳的吸收和碳酸钙粒径的减小；在小塔中使用普通气泡，随着初始浆料浓度增加，在低浓度下，减小碳酸钙粒径，当浓度升高到一定程度后，对反应时长和物质混合的影响会促进晶体增长，使碳酸钙粒径增加。采用微气泡后会显著减小沉淀碳酸钙的粒径，同时，二氧化碳气体流量不再影响碳酸钙的粒径分布，表明气液传质过程不再是控制步骤。

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8. “双碳”背景下新能源固态电池材料理论设计与电池技术开发进展

徐红杰汪光辉苏钰杰张志高李海通杨中正王雨晨胡林悦曹国钦

过程工程学报 2023, 23 (7): 943-957. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223113

摘要（477）

HTML （14）

PDF （4779KB）（342）

由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度，在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性，被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景的电池技术。然而，LMBs在实际实施过程中仍面临许多挑战，如库仑效率低、循环性能差和界面反应复杂等。深入分析ASSBs的物理基础和化学科学问题对电池开发具有重要意义。为了证实和补充实验研究机理，理论计算为探索电池材料及其界面的热力学和动力学行为提供了一种强有力的支撑，为设计综合性能更好的电池奠定了理论基础。本工作论述了理论计算方法在电池关键材料计算中的应用和研究意义；综述了硫化物固态电解质中Li10GeP2S12 (LGPS)及银硫锗矿体系的理论和结构设计思路，包括锂离子的输运机理和扩散路径。分析了新型反钙钛矿Li3OCl和双反钙钛矿Li6OSI2电解质体系的理论设计思路。综述了氧化物固态电解质体系在缺陷调控下锂离子的输运机理。此外，本工作针对新型卤化物电解质体系的理论设计也进行了介绍。介绍了计算材料学在电池材料性能研究中的作用：借助理论手段分析离子传输机制、相稳定性、电压平台、化学和电化学稳定性、界面缓冲层和电极/电解质界面等关键问题；理解原子尺度下的充放电机制，并为电极材料和电解质提供合理的设计策略。总结了固态电解质和ASSBs电极与电解质间界面的理论计算的最新进展。最后，对ASSBs理论计算的不足、挑战和机遇进行了展望。

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9. 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（467）

HTML （16）

PDF （2032KB）（259）

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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10. 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（449）

HTML （13）

PDF （3821KB）（264）

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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11. Cu基催化剂表面改性及其催化二氧化碳加氢制甲醇性能研究

杨强王刚李春山

过程工程学报 2024, 24 (10): 1166-1176. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224059

摘要（449）

HTML （17）

PDF （3618KB）（254）

开发CO2加氢制甲醇高效Cu基催化剂对循环利用该温室气体具有重要意义。工作通过共沉淀、后浸渍法制备了系列助剂(Mn, In, Mo, Mg, Zr)改性的Cu/ZnO/Al2O3 (CZA)催化剂，并用固定床反应器评价了其CO2加氢制甲醇催化性能。采用CO2-TPD、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H2-TPR研究了金属改性助剂对CZA物理化学性质的影响。此外，通过原位红外漫反射光谱表征揭示了CO2加氢制甲醇反应机理。结果表明，Mn改性CZA催化剂具有良好的还原性能、优异的CO2吸附能力和适宜的Cu+/Cu0比，恰当的Cu+/Cu0比例可促进甲氧基的稳定与转化，从而产生更多的甲醇。金属改性有助于增强铜与载体的相互作用，促进催化剂还原，抑制活性铜组分聚集。与未经处理的CZA催化剂相比，Mn改性催化剂表面具有更多中强碱性位点，有助于吸附更多的CO2，进一步加氢形成甲酸盐、甲氧基等中间体。CZA和改性CZA上CO2加氢生成甲醇反应机理遵循甲酸盐途径，甲氧基是关键中间体。Mn改性CZA催化剂由于较强的金属-载体相互作用，催化剂表面Cu纳米颗粒解离H2能力得到提高，载体中存在的间隙H有助于甲酸盐物种的产生，消耗的间隙H由表面Cu纳米颗粒解离出的H原子补充。改性催化剂中的间隙H存在和解离H2能力提升加速了中间物种的形成与转化，促进甲醇的生成。

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12. 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（431）

HTML （13）

PDF （2738KB）（195）

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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13. 基于OpenFOAM的精馏塔内气液两相流传热传质模拟

焦云鹏周晓庆陈建华

过程工程学报 2024, 24 (4): 391-402. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223180

摘要（430）

HTML （12）

PDF （4117KB）（240）

对于精馏塔内的多相传质过程，计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)不仅可用于模拟流动现象，而且可以用于研究传热传质过程及其与流动的相互作用规律。基于之前精馏塔板气液流动模拟的研究工作，本研究应用OpenFOAM平台的多相流求解器，考虑了能量方程与组分输运方程，构建了精馏体系的传热传质模型，分别对环己烷-正庚烷理想体系与乙醇-水非理想体系进行了模拟，并分析了塔板上气液两相流动、组分浓度及温度等参数的分布规律。对于理想体系，理想溶液传质模型能够较准确地预测多层塔板上的温度及浓度场；对于非理想体系，需要在理想溶液传质模型的基础上引入活度系数模型，为此对比了UNIQUAC与NRTL两种活度系数模型的效果。在当前模拟框架下，引入活度系数模型有助于提升非理想体系温度场与浓度场的模拟精度，两种活度系数模型预测的整体趋势与文献结果基本一致，但在数值上UNIQUAC模型与文献结果吻合更好。此外，气液两相流场与浓度场分布的对比分析表明，液相的循环流动能够提升塔板的局部传质效率，导致液相入口与塔板堰处的效率高于塔板中心，但是循环区域内气液两相无法及时更新，将导致塔板整体传质效率下降。以上研究有望用于精馏塔板的设计与优化，为提高精馏塔传质效率、降低精馏能耗提供指导，对于其他气液两相流的CFD传热传质模拟也具有参考价值。

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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（429）

HTML （18）

PDF （1011KB）（235）

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. 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（420）

HTML （1075）

PDF （3837KB）（189）

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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16. 新能源电池领域导电剂技术的研究与产业化

袁佩玲丁星星郭鹏张彩丽胡锐

过程工程学报 2023, 23 (8): 1118-1130. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223115

摘要（420）

HTML （4）

PDF （2082KB）（165）

二次电池已经被广泛开发并应用于各种领域，如大规模储能、便携式电子设备和电动汽车。作为锂离子电池的重要组成部分，主要通过构建导电网络来增加和保持电极的电子导电性，从而有效改善电池的电化学性能。导电剂虽然在锂离子电池成本的占比较小(2%左右)，但相比于数十万亿级别的锂离子电池产业，导电剂也随之成为了千亿级别的产业。目前，主流导电剂为炭黑类、导电石墨类、气相生长碳纤维(VGCF)、碳纳米管和石墨烯。其中，炭黑类、导电石墨类和VGCF作为传统导电剂，其在活性物质间可形成点、线接触式导电网络；碳纳米管和石墨烯属于新型导电剂材料，其可分别形成线、面接触式导电网络。相对于单一导电剂，复合导电剂可使不同导电剂之间产生协同效应，从而表现出更优异的性能，因此新型导电剂与传统导电剂是高度统一的关系，在成本及性能的综合考量下，未来导电剂体系将逐步从单一化走向多元复合化。此外，我国导电剂长期依赖进口，近年来一些优秀企业在制备方法和分散技术方面逐步打破工艺壁垒，加速国产化进程。本工作将讨论碳纳米材料作为导电剂用于电池领域并改善电池电化学性能的相关工作，并进一步讨论导电剂的产业化现状前景。

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17. 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（415）

HTML （26）

PDF （6063KB）（386）

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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18. 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（409）

HTML （16）

PDF （4290KB）（442）

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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19. 正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

李坤吴利芸陈平韩焱

过程工程学报 2024, 24 (4): 381-390. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223266

摘要（400）

HTML （17）

PDF （2513KB）（226）

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要，但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解，在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法，利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点，使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而，小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理；然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展，并指出其中存在的问题和潜在的发展方向；最后，对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

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20. 基于OpenFOAM模拟精馏塔板的气液流动

周晓庆焦云鹏范天博何险峰陈建华

过程工程学报 2023, 23 (6): 858-869. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222258

摘要（398）

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PDF （8891KB）（424）

本研究对筛孔型精馏塔板上的空气-水两相流进行了模拟，模拟方法采用基于开源软件平台OpenFOAM的双流体模型框架。模拟体系选用Solari-Bell经典实验体系，研究了不同操作条件下的气液两相流动参数，包括清液层高度、气相速度、液相速度和塔板压降等，模拟结果与实验结果的变化趋势基本一致。基于CFD模拟结果，分析了不同工况下塔内气液两相速度场与气含率分布等流动参数，结果表明本工作可以较好地捕捉塔板上的气液流动特征。进一步地，讨论了应用OpenFOAM模拟精馏塔内气液两相流动的若干影响因素，在此基础上分析了气液错流体系相间曳力对模拟结果的影响，实现了与使用商业软件模拟结果相接近的预测效果，验证了使用OpenFOAM模拟精馏塔体系的可行性。

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21. 空气过滤用静电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

程思敏钱付平朱晨陈路敏董伟仲怀玉

过程工程学报 2024, 24 (5): 599-608. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223252

摘要（386）

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PDF （4750KB）（125）

为了开发高效低阻的空气过滤用纤维膜，采用静电纺丝的方法制备了聚丙烯腈(PAN)静电纺纳米纤维膜。通过改变PAN浓度及静电纺丝时长，得到了不同形貌及过滤性能的静电纺纳米纤维膜。结合场发射扫描电子显微镜等表征方式和过滤性能测试台对静电纺纳米纤维膜形貌及过滤性能进行测试与分析，获得性能最优的PAN静电纺纳米纤维膜的制备参数如下：PAN浓度为9wt%，静电纺丝时长为5.0 h。此条件下制备的静电纺纳米纤维膜厚度为0.0240 mm，平均纤维直径为396 nm，PM2.5过滤效率为99.99%，过滤压降为67 Pa，品质因子最高，为0.137 Pa-1。

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22. 气液两相流体系下微反应器技术研究进展

叶欣然吴赞王海鸥樊建人

过程工程学报 2024, 24 (9): 1001-1015. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224035

摘要（382）

HTML （23）

PDF （3984KB）（221）

微反应器具有传热传质效率高、反应参数控制严格、易于放大、安全性能好等优势。微反应器技术与气液多相催化反应的结合是开发高效且可持续的化工生产技术重要手段。气液多相催化微反应器集成了催化反应和微反应器技术的优点，在化学合成中具有广泛的应用前景。根据非均相催化剂固定方式，气-液-固三相催化微反应器可以分为壁面负载式微反应器和填充床式微反应器。微反应器中多相流的流动和物质传递都会对微反应器性能产生影响，研究微反应器的气液两相流问题有利于指导高性能微反应器的设计和应用。本工作首先回顾了微反应器技术的特点，介绍了微反应器的结构优化方案，简述了微反应器中的气液两相流流型、传质特点和气泡破裂动力学。随后重点讨论了多相催化微反应器的应用实例以及面临的挑战。最后，结合以往的微反应器研究，对于未来气液两相体系下微反应器技术面临的挑战和发展趋势进行了展望。

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23. 超强碱离子液体-有机胺-水复配溶剂高效CO₂捕集

王凯旋李涛李玉白银鸽曾少娟任保增张香平董海峰

过程工程学报 2023, 23 (5): 781-789. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222175

摘要（378）

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PDF （1539KB）（199）

CO2捕集是实现碳减排的重要技术之一。其中，化学吸收法是一种有效的、适用于低CO2分压的CO2捕集技术。开发出一种高效、低能耗、环保的吸收剂是该领域的研究难点和热点。离子液体(ILs)作为一类绿色溶剂，在CO2捕集中具有结构可调节、反应速率快、吸收量高等优势，但存在黏度大、价格昂贵等问题，本工作提出将超强碱离子液体1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯咪唑([HDBU][Im])与单乙醇胺(MEA)复配得到离子液体复配溶剂，来提高吸收剂的CO2吸收量并降低吸收CO2后溶剂的黏度。研究了离子液体浓度、吸收温度、CO2分压等对离子液体复配溶剂捕集CO2性能的影响，测定了离子液体复配溶剂在不同CO2负荷下的密度和黏度等物性。结果表明，30wt% MEA+10wt% [HDBU][Im]具有较好的吸收能力，在40℃下，CO2吸收量达到0.1453 g CO2/g溶剂，且吸收CO2前后溶剂的黏度分别为2.312和4.303 mPa?s，显著低于离子液体吸收剂，是一种具有潜力的CO2捕集溶剂。

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24. 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（376）

HTML （21）

PDF （2257KB）（268）

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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25. 微反应器内Stöber法可控制备SiO₂微球

余杨屏杨梅李明芝陈光文

过程工程学报 2023, 23 (6): 908-917. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222290

摘要（368）

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PDF （41018KB）（143）

采用微反应器与间歇反应器串联策略，实现了反应物料的快速混合及陈化时间的灵活调变，基于St?ber法可控合成了SiO2微球。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)对样品的物相和形貌进行了表征。结果表明，SiO2微球的平均粒径及粒径分布取决于TEOS水解反应及硅酸盐单体缩聚反应间的竞争，同时还受反应前期物料的混合速率的显著影响。当陈化温度从25℃增高至75℃，SiO2微球平均粒径从472 nm减小至200 nm，单分散性变化不大。当氨水浓度从0.8 mol/L增加至5.6 mol/L时，SiO2微球平均粒径从34 nm增大至261 nm，单分散性变好。当水浓度增加至35.6 mol/L或TEOS浓度增加至1.0 mol/L时，溶液中发生多次成核或持续成核现象，使得SiO2微球的单分散性急剧变差。提高雷诺数或缩小通道内径有利于获得单分散SiO2微球。

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26. 钙钛矿型La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物的制备及电化学性能

邵霞贾洋刚程婕方道来冒爱琴檀杰

过程工程学报 2023, 23 (5): 771-780. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222242

摘要（364）

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PDF （11914KB）（129）

钙钛矿型ABO3氧化物由于良好的导电性和电化学活性，成为能源存储材料领域的研究热点之一。本研究采用固相反应法制备了钙钛矿型La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3高熵氧化物锂离子电池(LIBs)负极材料，并将其与二元钙钛矿型LaCoO3进行了比较。结果表明，随着反应温度由750℃升高到950℃，反应时间由30 min增加到4 h，钙钛矿结构中的杂相逐渐消失，结晶度逐渐增加。所制备的粉体为球形，且各组成元素分布均匀。研究其电化学性能表明，La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3由于具有熵稳定的晶体结构和多主元协同效应，展示了更高的比容量、更优异的倍率性能和循环稳定性。La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3在200 mA/g电流密度下循环100圈的可逆比容量接近理论比容量，高达331 mAh/g，而LaCoO3仅有185 mAh/g；且在1000 mA/g电流密度下La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3和LaCoO3容量保持率分别为72.5%和61.6%。该研究结果为高性能电极材料以及电极材料的低钴化或无钴化方向提供新的设计理念和借鉴作用。

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27. 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（358）

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PDF （1493KB）（189）

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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28. 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（357）

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PDF （3784KB）（241）

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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29. 电石渣湿法脱硫过程亚硫酸钙强制氧化及杂质影响规律

郑跃武孟子衡练领先韩吉亮赵立文王兴国邢岗朱干宇李会泉

过程工程学报 2023, 23 (12): 1725-1738. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223048

摘要（346）

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PDF （9117KB）（296）

电石渣主要成分为氢氧化钙，可以代替石灰石进行湿法烟气脱硫，但是电石渣的碱性较强，脱硫产物亚硫酸钙颗粒细小，可能会影响其氧化结晶过程。系统考察了不同工艺条件对亚硫酸钙氧化及硫酸钙结晶过程中粒径、氧化速度、含水率及微观形貌的影响规律，并得到优化的工艺条件：亚硫酸钙浓度为5 g/L，曝气量为400 mL/min，初始pH为5.5，反应温度为40℃，反应时间为4 h；在最优条件下得到了粒度大、含水率低、纯度高和形貌均匀的脱硫石膏(主要为二水硫酸钙)产品，有利于其后续的资源化利用。电石渣在酸性条件下各元素浸出的先后顺序为Na>Ca>Mg>Si>Fe>Al；在上述最佳反应条件下考察了Na, Mg, Si, Fe, Al等杂质对亚硫酸钙的氧化过程及硫酸钙结晶的影响，结果表明，Mg, Si, Fe对亚硫酸钙氧化速率有明显促进作用，而Al, Na抑制亚硫酸钙氧化；同时添加杂质Si对硫酸钙结晶几乎无影响，添加杂质Mg, Fe, Na对硫酸钙结晶影响较小，而添加杂质Al对硫酸钙结晶有明显不利影响。本研究以电石渣基亚硫酸钙为原料，开展了亚硫酸钙氧化与二水硫酸钙结晶研究，为工业实际电石渣脱硫的强制氧化过程提供理论指导。

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30. 氧化镱掺杂氧化铪陶瓷的高温相稳定性与热膨胀性能

周菲兰昊孙小明张会丰孙勇辉杜令忠张伟刚

过程工程学报 2024, 24 (5): 580-588. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223074

摘要（345）

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PDF （4295KB）（66）

燃气涡轮发动机推重比的提高依赖于发动机工作温度的提升。目前，寻找比传统YSZ(氧化钇部分稳定的氧化锆)材料耐受温度更高，与镍基基体热膨胀系数匹配的新型热障涂层陶瓷材料是首要任务。采用水热法合成一系列氧化镱掺杂氧化铪(YbSH)纳米粉体，并通过固相烧结制备出YbSH陶瓷，分析了YbSH粉体与陶瓷的微观结构变化规律与相稳定机制，测试立方相结构YbSH陶瓷的高温相结构稳定性与热膨胀系数。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)分析Yb2O3掺杂HfO2粉体与陶瓷的微观结构变化规律与相稳定机制；并借助热重-差热分析仪(DSC-TG)、热膨胀分析仪(TMA)测试立方相结构YbSH陶瓷的高温相结构稳定性与热膨胀系数。结果表明，水热合成粉体的粒径在10 nm以下，分布均一，多数呈正方体形状，结晶状态好，制备的烧结陶瓷致密度可达95%以上；晶体学分析得出，Yb(III)离子通过取代Hf(IV)离子的位置，使氧化铪发生晶格畸变，以置换固溶的方式使HfO2的空间群从单斜相的P21/c畸变到萤石立方相Fmˉ3m。氧化镱掺杂量的增多使氧化铪逐渐失去单斜相结构，12 mol/mol以上的氧化镱的掺杂可使氧化铪成为完全立方相，通过使阳离子网络的膨胀和氧空位的产生，有效缓解氧过度拥挤的情况，使立方萤石结构的HfO2稳定在室温下。通过高温热处理和监测升温过程中YbSH的热量变化，该立方相结构在室温至1500℃表现出良好的稳定性；YbSH陶瓷热膨胀系数随着立方相含量的增多从6.016×10-6℃-1增大至10.14×10-6℃-1 (25~1500℃)，其中20 mol/mol氧化镱掺杂的YbSH陶瓷的热膨胀系数可达10.5×10-6℃-1 (1000~1200℃)，比纯氧化铪热膨胀系数提高67.22%。

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31. 锂云母提锂技术研究进展

杨泓钟巍钟发平赵佳慧李栋张磊郭学益

过程工程学报 2024, 24 (11): 1251-1262. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224019

摘要（338）

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PDF （1677KB）（129）

锂及其化合物是现代工业不可或缺的材料，在电池、陶瓷、润滑剂等领域有着重要应用。尽管我国含有丰富的锂资源，但大部分赋存于盐湖卤水中，受资源禀赋和地理位置气候的限制，其产能无法满足我国新能源产业快速发展的需求，矿石提锂已成为重要的锂产品来源。江西宜春地区拥有我国最大的伴生锂云母资源，开发利用其中锂云母资源对保障我国锂资源的可持续发展具有重要意义。本工作综述了现有锂云母提锂工艺的原理和优缺点，在对现有方法的认识基础上，对酸法、碱法和盐法等典型锂云母提锂工艺进行了总结和评价，其中酸法工艺较为成熟，但存在浸出液除杂困难、提锂效率低和设备腐蚀问题；碱法工艺虽然提锂效率高，但其反应机理尚未明晰，废渣难以利用；盐法工艺虽然对锂的选择性高、工艺简单，但也存在能耗高、渣量大的问题。锂云母提取工艺的发展方向应致力于多种技术协同处理，实现有价元素高效、经济和环保的提取，为此提出了一些工艺改进的措施，旨在为未来工艺的研究、开发、优化和工业应用提供参考。

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32. 多孔PLGA微球作为新型冠状病毒疫苗佐剂的研究

邹龄娇张瑜岳华马光辉

过程工程学报 2024, 24 (3): 360-370. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223218

摘要（337）

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PDF （1841KB）（169）

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制备的纳/微颗粒已被证明具有良好的疫苗佐剂效果。现有研究中，对于PLGA疫苗递送微球的研究主要集中在抗原装载/吸附效率的提升或多佐剂共递送以增强免疫效果上。然而，对于微球结构本身的多样性在免疫效果提升方面的探索仍较为匮乏。通过对微球结构进行合理化设计，制备出多孔微球将抗原“后装载”到微球内部的方法或可实现抗原的无损装载与延长递送，从而开发出高效的新型冠状病毒疫苗递送佐剂。本工作以乳液法制备了PLGA多孔微球与实心微球，二者除了多孔微球具有内部空腔和表面小孔的独特结构外，在微球粒径、表面电势上均无显著区别。由于PLGA多孔微球内孔大、外孔小的特征，抗原投入浓度5.71 mg/mL时，包埋率达到10.81%。在延长抗原体内滞留时间上，相对于游离抗原3天的滞留终点和实心微球混合抗原5天的滞留终点，装载于多孔微球中的抗原的体内滞留时间延长至15天。在体液免疫效果的提升上，与新冠抗原混合实心微球疫苗组相比，装载新冠抗原的多孔微球疫苗组的IgG滴度上升速度最大值Vmax是其1.73倍，响应水平更高；达到Vmax的时间t比其提前了2.8天，起效时间更早；疫苗接种后6~16周期间，IgG抗体滴度均高于实心微球组，具有更优维持抗体滴度的潜力。

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33. 基于串级模糊自适应PID的蒸发器温度控制系统设计

孙军张典黄青山田亮常天奇刘琪

过程工程学报 2023, 23 (9): 1290-1299. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222320

摘要（331）

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PDF （1561KB）（179）

蒸发器温度控制存在时变性、非线性和滞后时间长等特性，传统控制方法难以实现温度的精确控制。通过对蒸发器的生产过程进行分析，提出了一种基于串级模糊自适应比例-积分-微分(PID)的蒸发器温度控制方法，将模糊控制理论和串级PID控制理论相结合，建立了主回路和副回路的模糊自适应PID控制连续功能图(CFC)，实现了对蒸发器温度控制的主回路和副回路PID参数的实时修正。采用SMPT-1000仿真设备和西门子PCS7过程控制系统的研究结果表明：PID参数实时修正后，比例参数加快了系统响应速度，积分参数减小了系统的偏差，微分参数起到了超前控制作用；温度响应的调节时间缩短二分之一，最大偏差降低幅度超过五分之四；温度提升负荷的调节时间缩短幅度超过五分之三，最大偏差降低幅度超过五分之四；过热蒸汽干扰的恢复时间缩短幅度超过二分之一，最低和最高温度偏差降低幅度超过十分之一。与传统串级PID控制方法相比，串级模糊自适应PID控制具有调节时间短、超调量小、鲁棒性好等优势，克服了传统串级PID的不足，为解决蒸发器温度精确控制提供了一种有效途径和方法。

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34. 红土镍矿硫酸浸出液中和除铁过程Ni²⁺和Mg²⁺损失机理及强化分离研究

蒋昊滕鑫罗骏莽昌烨李新冉孙文豪

过程工程学报 2023, 23 (11): 1558-1567. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223055

摘要（327）

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PDF （8323KB）（451）

中和沉淀工艺常用于去除红土镍矿酸浸液中的铁、铝、铬等杂质，这一过程中常伴随镍、镁等金属离子的损失。本工作研究了红土镍矿硫酸浸出液中和除铁过程中Ni2+和Mg2+的损失，提出了有价金属离子的损失机制。研究表明，固定模拟浸出液Ni2+和Mg2+浓度条件，随模拟浸出液中Fe3+浓度增大，中和沉淀过程中Ni2+和Mg2+的损失率分别在9.13%~23.23%和9.79%~15.68%左右；固定模拟浸出液Fe3+浓度条件，随着模拟浸出液中Ni2+和Mg2+浓度的提高，二者的损失率逐渐降低。根据溶液化学计算与实验证实，中和沉淀过程中SO42-与Fe(OH)3胶体形成一元和二元配合物，其中一元配合物中SO42-的孤对电子与Ni2+或Mg2+成键而发生吸附，从而导致溶液中Ni2+和Mg2+与SO42-被Fe(OH)3胶体共吸附而损失。在中和沉淀过程中分别加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇(PEG)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等表面活性剂后均能有效限制SO42-与Ni2+或Mg2+的结合，强化Fe3+的选择性沉淀。当三种表面活性剂的浓度均为2×10-5 mol/L时，Ni2+在中和沉铁过程的保留率可达95%左右，Mg2+可达100%。

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35. 基于DA-CycleGAN的化工过程多工况故障诊断方法

陈文静代长春党亚固戴一阳吉旭

过程工程学报 2024, 24 (5): 618-626. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223316

摘要（318）

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化工生产过程中可能会存在着多种运行工况。一方面，当生产工况变化时，故障诊断模型的性能会恶化。另一方面，由于故障是小概率事件，因此在新工况下只能获取到正常运行数据。为解决这些问题，提出一种基于二维循环一致性生成对抗网络(Cycle-Consistent Generative Adversarial Networks, CycleGAN)的多工况故障诊断方法。该方法首先利用二维CycleGAN捕获历史工况下各类故障的时空域特征，并将这些特征添加到新工况的正常数据中，用以构建新工况下的伪故障数据集。其次，使用领域自适应方法减少真实故障数据与生成数据间的分布差异，使故障知识更好地迁移到新工况中。利用田纳西-伊斯曼(TE)过程的十二个变工况故障诊断任务对所提算法进行性能测试，实验结果表明，该算法相比于直接利用历史工况下故障数据建模能提高平均故障诊断率3%以上，能有效提高模型在新工况下的故障诊断性能。

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36. 射频感应热等离子体制备锂离子电池硅基负极材料的研究进展

杨宗献董元江刘畅金化成丁飞李保强白柳杨袁方利

过程工程学报 2024, 24 (5): 501-513. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223230

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硅负极凭借其高理论比容量被认为是最具有应用前景的负极材料之一，但脱嵌锂过程中较大的体积变化严重限制了其实际应用。通过将硅负极纳米化，能够显著缓解体积效应、改善导电性及提高稳定性。射频感应热等离子体具有高温、瞬冷、可控、连续等优点，是制备高纯纳米硅基负极的重要手段。本工作综述了射频感应热等离子体制备锂离子电池硅基负极材料的研究进展。首先对热等离子体技术进行简要介绍，其次重点讨论了硅纳米球(Si NSs)、硅纳米线(Si NWs)、氧化亚硅纳米线(SiO NWs)、氧化亚硅纳米网(SiO NNs)、高硅含量氧化亚硅纳米线(SiOx NWs)、硅基硅铁合金纳米球(Si/FeSi2 NPs)等几种关键材料的热等离子体法制备及其在锂离子电池负极的应用，最后对热等离子体技术的发展进行了展望。

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37. 基于粒子图像测速技术的快速流态化颗粒速度分布函数分析

肖冬胡善伟刘新华张丽

过程工程学报 2024, 24 (2): 193-206. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223133

摘要（309）

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量化非均匀气固流动特征对流化床反应器的设计和优化具有重要意义。反应器内颗粒团聚物的形成和演化使得系统远离平衡状态，从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。本工作利用自适应粒子图像测速(PIV)、粒子追踪测速技术(PTV)及数字图像处理(DIA)相结合的实验研究方法，对快速流化床中的颗粒运动特性和速度分布函数进行统计分析。研究发现，无论在沿重力方向还是水平方向，颗粒速度分布函数均明显偏离麦克斯韦分布，而呈现偏峰长拖尾或双峰分布特征。使用双峰分布函数可以较好地拟合不同实验条件下的颗粒速度分布。进一步探讨了颗粒速度分布函数的各向异性和非麦克斯韦分布的影响因素，发现颗粒速度分布函数偏离理想分布的程度与颗粒团聚程度、局域颗粒速度脉动量及颗粒浓度脉动量大小正相关。这说明颗粒团聚物的形成和演化使气固流化系统远离平衡态，从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。最后结合能量最小多尺度(EMMS)模型对稀密相结构进行解析，并与实验获得的速度分布函数进行了对比，发现实验结果符合EMMS模型的稀密相共存假设，证明了采用双峰分布对颗粒速度分布函数进行近似在理论上可行。

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38. 管式旋流气液分离器流场特性与分离性能研究

张明孙欢王强强陈家庆尚超李想王春升孔令真

过程工程学报 2024, 24 (7): 772-782. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223312

摘要（306）

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管式旋流气液分离器因具有分离效率高、结构紧凑等优点而受到广泛关注，但能否适应入口气含率大范围变化是制约其实用性的关键。本工作考察了能够适应气含率大范围变化的管式旋流气液分离器，采用计算流体力学(CFD)，结合空气-水介质体系下的实验测试，对其流场特性和分离性能进行研究。CFD数值模拟结果显示，入口气含率在10%~90%范围内变化时，气相分离效率均大于80%且变化幅值小于9.9%，液相分离效率均大于97%且变化幅值小于2.2%。实验测试结果显示，入口气含率在9.4%~89.2%范围内变化时，随入口气含率增加，气相出口的含液率逐渐减小而液相出口的气含率逐渐增加，气相出口的含液率均小于4%，除液体流量为12 m3/h的工况外，其他工况下液相出口气含率始终小于10%。对比不同液体流量下的气相分离效率和液相分离效率，液体流量为8 m3/h时分离性能最佳。CFD数值模拟结果与实验测试结果略有差异，但整体变化趋势一致，可作为结构放大设计的有效手段。研究结果表明，管式旋流气液分离器整体采用“强旋流+弱旋流+重力”的作用形式，具有较高的分离效率和良好的抗工况波动性能。

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39. 耦合电化学和多相流模型的强制循环水电解槽性能研究

段旭东王斯民文键

过程工程学报 2023, 23 (6): 880-888. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222318

摘要（305）

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碱性电解槽中气泡行为所带来的浓度极化对电解槽的性能影响较大，增大了电解水制氢能耗，但大多数研究未考虑电化学过程中气相产物流动行为的影响。本工作将电化学模型与气液两相流模型耦合，在描述气相体积力的方程中引入了曳力、升力和气泡弥散力，考虑了浓度极化的影响，模拟了强制循环碱性电解槽的产气过程，并进一步研究了操作工况对于电解槽性能的影响。随着电解液温度从60℃升高至80℃，平均电流密度提高了3.84%，电流密度分布均匀度恶化。当电解液入口流速从0.10 m/s增大至0.30 m/s，可以同时提高平均电流密度及其分布均匀度，平均电流密度提高了0.64%。电解液中氢氧化钾浓度对电解性能的影响最大，随着氢氧化钾浓度从2 mol/L提高至6 mol/L，电流密度提高了40.21%，但电流密度分布均匀度会恶化。

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40. 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（302）

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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。

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