过程工程学报

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1. 封面和目录

过程工程学报 2024, 24 (1): 0-.

摘要（89）

PDF （3123KB）（63）

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2. 城镇污水处理过程的多角度综合评价研究进展

崔晗王玉亭李华杰张笛吕龙义任芝军孙峙王鹏飞刘晓阳孙丽张光明高文芳

过程工程学报 2024, 24 (1): 1-16. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223037

摘要（236）

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PDF （4095KB）（192）

污水处理行业快速发展，各种治理技术层出不穷，在很大程度上解决了环境污染问题，但也不可避免地会造成环境影响。在“双碳”背景下，为选择更高效的污水处理技术，各种评价方法相继在污水处理行业中应用。本综述总结了城镇污水处理过程中应用较为广泛的评价研究现状，主要关注基于生命周期评价的环境影响评价，其中重点关注环境富营养化、全球变暖潜力等方面的影响；经济评价中通过对成本分析可发现在处理过程中能源成本很重要，由利润分析可发现回收利用沼气可以提高利润；此外，碳足迹和有机物毒性计算也逐渐成为研究重点。基于以上内容提出了“5E”评价系统，可切实解决城镇污水处理过程多角度综合评价问题，为行业可持续发展、“双碳”目标的实现提供支撑。

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3. 基于CPFD方法的甲烷无氧芳构化流化床反应器数值模拟

司金凤龚明冀晓姣刘星马晓迅

过程工程学报 2024, 24 (1): 17-26. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223144

摘要（240）

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PDF （1924KB）（171）

基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法对甲烷无氧芳构化催化反应/催化剂再生系统中的流化床反应器进行了数值模拟，并将模拟结果与实验结果进行比较，验证了CPFD模拟的可行性。通过模拟得到了反应器内整体气固流动状态、气相各组分浓度分布及催化剂积碳含量分布等，考察了不同操作条件如甲烷进料流量及反应器内催化剂存留量对气固两相流动及甲烷无氧芳构化反应性能的影响。结果表明，甲烷进料流量增加会降低甲烷转化率，提高芳烃选择性；反应器内催化剂存留量增加会加剧床内气固两相的返混程度，提高甲烷转化率，降低芳烃选择性。

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4. 矿焦耦合反应对焦炭溶损行为的影响

韩嘉伟孙洋窦明辉郭瑞孙章

过程工程学报 2024, 24 (1): 27-35. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223117

摘要（289）

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“双碳”目标对高炉低碳冶炼提出了更高的要求，从矿焦耦合反应入手评价焦炭质量对理解焦炭在高炉内反应行为、降低高炉碳排放具有重要意义。为了探究矿焦耦合反应过程中焦炭的溶损行为，利用自制支撑式大型热重检测装置对两种具有不同热态性能的焦炭与烧结矿、焦炭与球团矿进行矿焦耦合实验，分析矿焦耦合反应过程中矿石还原度及焦炭碳素溶损率，并对反应前后焦炭的尺寸、光学组织结构、气孔结构进行检测。结果表明，焦炭与球团矿耦合反应的总失重率大于焦炭与烧结矿耦合反应的总失重率，而且焦炭的碳素溶损率和矿石还原度呈正线性相关，提炼拟合方程斜率k值为耦合反应参数以表征矿焦共同反应的耦合程度；焦炭与球团矿耦合反应的k值是焦炭与烧结矿耦合反应的k值的1.94~2.69倍，提高矿石还原性可以增加矿焦反应耦合程度，加剧焦炭表面孔壁溶蚀，导致焦炭溶损缩核程度增加，但可以减弱矿焦耦合反应对焦炭内部光学组织的侵蚀；而提高焦炭反应性则降低了矿焦耦合反应的k值，矿焦反应耦合程度减弱，能够缓解矿焦耦合反应对焦炭气孔溶损行为的影响，减小焦炭的溶损缩核程度，但是会加剧对焦炭内部光学组织的侵蚀。因此焦炭与矿石的性能相匹配才能表现出较高的耦合程度，减缓焦炭强度降级，从而提高高炉效率。

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5. 六苄基六氮杂异伍兹烷氢解反应机理及工艺优化

郭子杰张彬陈杰冯鑫王桂龙张伟鹏杨超金万勤

过程工程学报 2024, 24 (1): 36-46. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223070

摘要（287）

HTML （11）

PDF （3080KB）（198）

六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)配合钯基催化剂在氢气环境中进行氢解脱苄反应，生成四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(TADBIW)，是制备六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的关键步骤。本研究新建立一种HPLC分析方法，同时检测到原料与中间体的浓度变化情况。并以此为基础，研究了助溶剂和PhBr含量对氢解反应的影响，不仅将初始温度提升至65℃，同时反应时间也缩短至1 h以内，收率也达到78.90%。在优选反应条件基础上，对18~45℃反应温度下的氢解脱苄过程进行动力学研究，通过定量分析，得到反应过程中各中间体和反应产物的浓度变化规律，并以此推断后期主要是乙酰化反应。氢解脱苄中原料转化中间体，遵循一级反应动力学；中间体生成产品，遵循零级反应动力学，表观活化能分别为Ea1=62.43 kJ/mol, Ea2=52.80 kJ/mol；指前因子分别为A1=6.81×109 min-1, A2=5.91×108 mmoL/min；线性相关系数R12=0.99181, R22=0.98897。并进一步开发了连续合成方法，在反应温度70℃，停留时间4 min以内，TADBIW可达到95.89%的收率。

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6. 煤气化渣改性工艺及吸附Cd²⁺性能

徐颖姚鑫毅宋永红孙一平邹晶晶郭春彬

过程工程学报 2024, 24 (1): 47-57. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222479

摘要（222）

HTML （6）

PDF （5035KB）（90）

以固体废弃物煤气化渣(CGS)为材料，通过水热法制备改性煤气化渣(MCGS)吸附材料，并用于吸附Cd2+。由于CGS吸附Cd2+能力较低，利用Box-Behnken响应面模型方法优化改性条件，X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等表征CGS及制备的MCGS的物理化学性质。改性结果表明，MCGS最佳反应条件为碱度6.20%~8.10%、温度102~108℃和时间138~192 min，温度对MCGS吸附Cd2+性能影响最大。改性后Si-O-Si键断裂，MCGS表面含有丰富的孔隙结构，比表面积、孔容和孔径分别为255.08 m2/g, 0.24 cm3/g和3.72 nm；吸附结果表明，当Cd2+浓度50 mg/L、MCGS投加量为0.10 g时，Cd2+饱和吸附量为13.96 mg/g；当Cd2+浓度40 mg/L、MCGS投加量为0.20 g时，Cd2+去除率98.08%；MCGS对重金属Cd2+的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。本研究可为CGS处理含Cd2+废水提供理论依据。

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7. 铅锌冶炼污酸渣中重金属溶出研究

钱凯郑诗礼张盈周宏明焦芬陈世民乔珊邹兴

过程工程学报 2024, 24 (1): 58-70. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222439

摘要（190）

HTML （9）

PDF （10827KB）（62）

铅锌冶炼行业产生的重金属污酸渣对环境风险大，但同时也是一种可利用资源，硫酸钙基体净化是其资源化利用的第一步。本工作对污酸渣开展了全面的矿相解析，获得了污酸渣中重金属与硫酸钙的嵌布规律，并系统研究了加热时间、加热温度及硫酸浓度对污酸渣中Fe, Zn, As, Pb, Cd, Sb等关键元素浸出率的影响，系统探究了这些元素在酸性介质中的溶出规律，且基于硫酸钙晶相与介质水活度、温度的一般规律，开展了硫酸介质中常压下水活度调控致相转和高温水热致相转对元素溶出的影响。结果表明，加热时间为2 h、加热温度为80℃及硫酸浓度为.01 mol/L时效果较为理想，且在此优化溶出条件下，污酸渣中As, Zn, Sb, Cd, Fe的浸出率均可达95%以上，浸出残渣为表面光滑的薄片状和棒状的二水硫酸钙晶相；降低介质中水的活度和水热条件能够促进硫酸钙的相转，借助硫酸钙形态或晶型的转化，可进一步强化硫酸钙晶格内或晶间重金属的溶出。基于硫酸钙转晶的金属强化溶出技术是硫酸钙渣基体深度净化的有效手段。

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8. 铁水降温过程中片状石墨的析出行为实验研究

顾宇公旭中兰茜郭磊郭占成

过程工程学报 2024, 24 (1): 71-78. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223116

摘要（194）

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PDF （4540KB）（71）

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源，由于我国生铁产量巨大，因此从铁水中回收石墨具有广阔的应用前景。本工作通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等手段，研究了向铁水中吹氩、铁水初始温度和冷却速度等条件对片状石墨析出行为的影响。结果表明，向铁水中吹氩可以有效促进铁水中片状石墨的上浮与分离。铁水初始温度对石墨析出量和尺寸有显著影响，主要表现在初始温度越高，石墨表面越平整光滑、尺寸越大、析出量越多。此外冷却速度越大，石墨析出量越少，石墨尺寸越小，较慢的冷却速度可获取更大尺寸的石墨。析出的片状石墨作为锂离子电池负极材料表现出良好的循环稳定性和高比容量。综上，通过控制工艺条件可获得不同表面结构和尺寸的石墨，证明通过铁水降温获取石墨具有一定的可行性，据此提出了两种新的石墨生产工艺，可为铁水析出石墨的工业化提供理论参考。

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9. 表面改性PET网状纤维支架材料制备及其生物安全性评价

李阳高建萍张扬彭青高毅张贵锋

过程工程学报 2024, 24 (1): 79-86. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222462

摘要（185）

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PDF （1240KB）（53）

以氨气作为等离子体气体，对合成高分子聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)支架材料表面进行低温等离子体处理，获得了一种亲水性和生物相容性得到改善的网状纤维支架材料PET-LTPT。通过XPS光电子能谱仪、水接触角、电镜、BET比表面积测定对材料进行物理化学表征，同时培养肝细胞测定其生物相容性，并对其开展体外细胞毒性、皮内反应试验以及皮肤致敏试验以评估其生物安全性。结果表明，低温等离子体处理后，PET材料引入了N元素，含量为2.38wt%，亲水性得到了显著改善(P<0.001)，比表面积为0.37 m2/g。PET-LTPT生物安全性良好，人肝癌细胞C3A细胞在处理后的PET-LTPT材料上实现黏附和增殖，证明了表面改性PET网状纤维支架材料用于生物人工肝用肝组织化三维培养具有可行性。

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10. 下吸式气化炉高含水生物质气化过程模拟与机器学习研究

祁风雷王振陆国庆刘小好党琪马培勇

过程工程学报 2024, 24 (1): 87-96. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223114

摘要（266）

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PDF （4384KB）（160）

采用机器学习方法和Aspen过程建模分析方法系统研究了含水率对生物质气化过程的影响规律。研究结果表明生物质含水率对气化气低位热值影响较大，含水率升高，热值降低，生物质含水率对碳转化率影响较小；随着空气当量比升高，气化气低位热值降低，而气化过程碳转化率提高。气化过程能量平衡分析表明，随着生物质含水率升高，气化过程维持能量平衡所需的空气当量比升高。生物质干燥预处理可保证气化气品质，但需消耗部分气化气为干燥供能，并且随着生物质含水率升高，干燥供热消耗的气化气比例提高，消耗比例在含水率20wt%~60wt%阶段近似线性增加，但是当含水率大于60wt%时呈指数升高。

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11. 基于化学润湿作用的雾化除尘实验研究

王烁鑫李海英张军亚刘绍谦

过程工程学报 2024, 24 (1): 97-106. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223086

摘要（169）

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PDF （4354KB）（61）

针对传统的湿法雾化除尘过程存在喷嘴易堵塞、耗水流量大、雾滴粒度不均匀、能耗较高等问题，采用基于化学润湿作用的雾化除尘方法，考察了润湿剂种类、喷嘴出口结构、气液压力比等因素对钢铁生产过程转炉烟气中微细颗粒去除效率的影响。结果表明，在水中加入阴离子型润湿剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和非离子型润湿剂曲拉通(TX-100)、吐温20 (TW-20)都可降低溶液的表面张力，其中SDS溶液的润湿性最好。通过实验研究，与锥形、扇形喷嘴相比，多孔形结构喷嘴的雾滴粒径更小且分布更均匀，气液压力比为1.25时，0.05wt% SDS溶液的雾化雾滴索特尔平均直径可达到64.53 μm，PM2.5和PM10的去除效率可达74.28%和76.41%。研究结果可为钢铁、电力、建材等传统重工业微细粉尘的预处理及高效除尘工艺技术提供基础支撑，对PM2.5和PM10的高效去除具有重要意义。

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12. 耐磨球形Ni/A_l2O₃催化剂催化CO甲烷化反应的本征动力学

张烁关宇尤园江岳君容裴世红崔彦斌刘姣许光文

过程工程学报 2024, 24 (1): 107-116. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223080

摘要（286）

HTML （14）

PDF （1827KB）（172）

一氧化碳和氢气在催化剂作用下合成甲烷，常应用于煤制合成天然气、焦炉煤气制液化天然气和生物质合成气等领域，有利于我国能源结构优化。针对CO甲烷化的快速表面反应、强放热特性，相比固定床，采用微球型催化剂的流化床甲烷化技术在移热和催化性能方面具有明显的技术优势。在前期开发的耐磨球形Ni/Al2O3催化剂的基础上，采用常压微分固定床反应器对其催化CO甲烷化反应本征动力学进行了研究，以揭示反应机理和路径。在消除内外扩散的前提下，通过控制催化剂装填量和反应气体的量，将出口CO转化率控制在15%以下，从而获得不同CO/H2比和不同反应温度下的CH4生成速率，采用幂指数型动力学模型和双曲线型动力学模型分别进行数据拟合。基于幂指数型动力学模型计算的动力学参数结果表明，随着反应温度从260℃升高至350℃，CO甲烷化反应活化能从145.99 kJ/mol逐渐降至123.54 kJ/mol，CO的反应级数由-1.22增加至0.34，H2的反应级数由0.31增加至2.28。为了进一步分析反应机理，根据不同温度下CO和H2浓度对反应速率影响程度不同，基于双曲线型动力学模型假设不同温度区间内的速控步骤并根据实验结果推导出相应的双曲线型反应速率方程，发现260~280℃下H2的解离、280~310℃下CO的加氢解离、310~350℃下碳中间体的进一步加氢分别为速控步骤时，R2大于0.99，表明甲烷化反应速度控制步骤随温度变化而发生改变。

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13. CeO₂/Bi₂WO₆ Z型异质结构建及高效催化降解盐酸四环素

吴平平孟冠华杜宇刘宝河施绪周瑞江用彬章慧娟

过程工程学报 2024, 24 (1): 117-126. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223053

摘要（192）

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PDF （4390KB）（114）

盐酸四环素(TC)作为一种广谱抗生素，广泛应用于临床医学、畜牧业和水产养殖业，致使大量TC废水排放到水生环境中，并通过食物链危害人类健康。光催化作为一种先进的氧化技术，在处理难降解废水方面具有显著优势。本工作在水热法制备Bi2WO6的基础上，以共沉淀法掺杂适量的CeO2合成复合催化剂CeO2/Bi2WO6，并对其晶体结构、形貌特征和光吸收性能等进行表征。结果表明，CeO2/Bi2WO6摩尔比、催化剂投加量、TC初始浓度和溶液初始pH值对可见光催化降解TC有显著的影响，其中，CeO2/Bi2WO6异质结的形成能够有效提高光生电子空穴的分离效率，进而增强光催化效率。当CeO2/Bi2WO6的摩尔比为1:3、溶液初始pH为5、TC浓度为8 mg/L、CeO2/Bi2WO6投加量为0.4 g/L时，TC和溶液总有机碳(TOC)的去除率可分别达90.7%和64.3%。根据自由基捕获实验和催化剂的价带、导带位置，提出CeO2/Bi2WO6异质结光催化降解TC的机理。经过6次循环实验，CeO2/Bi2WO6催化剂对TC去除率仍为86.4%。

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14. 封面和目录

过程工程学报 2024, 24 (10): 0-.

摘要（94）

PDF （33607KB）（48）

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15. 基于药物-辅料相互作用的药物释放机制研究进展

宋坤旺丁叶薇沈忱吴昊旻吉远辉

过程工程学报 2024, 24 (10): 1127-1136. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224021

摘要（236）

HTML （20）

PDF （840KB）（63）

药用辅料称为“非活性成分”，是药物制剂中除药物活性成分以外的其他组分，药用辅料是药物制剂中不可或缺的重要组成部分，其会通过形成药物-辅料相互作用等方式显著影响药物制剂的释放性能，对于药物制剂的有效性和安全性影响至关重要，高端制剂的发展也对辅料提出更高要求，因此需要剖析高端制剂中辅料对药物制剂质量影响的机制。辅料的加入可以增强药物活性成分的释放度和生物利用度、提高并维持药物的稳定性、实现药物的可控靶向释放以及充当掩味剂和甜味剂，提高药物的生物利用度和患者的服药依从性，但愈来愈多的研究表明辅料会产生生理活性而影响药物药代动力学，引起过敏或不耐受等不良反应，大量摄入辅料也可能通过与药物形成相互作用从而抑制药物释放。本工作从药物-辅料相互作用角度，简述了常用的辅料对药物释放的影响机制，如聚合物、介孔二氧化硅，同时归纳了基于药物-辅料相互作用的数学模型、分子模拟及机器学习等手段深入揭示辅料调控药物释放机制的研究进展，并提出未来药用辅料数据库建立的发展方向，为高通量筛选合适的药用辅料、确定最佳载药量和辅料添加量以及选择合适生产工艺提供数据支撑和理论指导。

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16. 轻烃和二氧化碳水合物生成动力学促进剂研究进展

杨晓梅肖朋孙长宇陈光进

过程工程学报 2024, 24 (10): 1137-1148. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223332

摘要（170）

HTML （5）

PDF （1331KB）（94）

深海水合物法碳封存是一种极具应用前景的碳封存方法。二氧化碳水合物的生成是水合物法碳封存的基础，然而自然条件下气体水合物的生成速率极低。在强化气体水合物生成的各种方法中，使用动力学促进剂已被证实最为高效。尽管大量轻烃水合物动力学促进剂已被广泛而深入地研究，但它们并不一定适用于二氧化碳水合物。为了找出适合二氧化碳水合物生成的动力学促进剂，有必要对二氧化碳水合物促进剂和轻烃水合物促进剂加以区分。本工作针对轻烃水合物和二氧化碳水合物分别综述了动力学促进剂的发展历程及研究现状，对比分析了不同动力学促进剂对同种水合物、同种促进剂对上述两类水合物的作用效果，揭示了动力学促进剂对轻烃水合物和二氧化碳水合物强化效果的差别。基于动力学促进剂研究进展及存在的问题，对动力学促进剂强化不同水合物生成的机理研究、促进剂评价标准建立、水合物生成热移除强化、水合物生成强化效果的进一步提升进行了展望，以期为水合物法碳封存的实施提供新的思路。

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17. Kenics型静态混合器强化NaOH溶液吸收CO₂的实验分析

禹言芳于恒磊孟辉波张埔瑜

过程工程学报 2024, 24 (10): 1149-1157. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224110

摘要（193）

HTML （7）

PDF （2644KB）（99）

碳达峰和碳中和的“双碳”目标一直备受关注，目前二氧化碳排放过多导致的全球变暖问题十分严重。为了缓解全球生态问题，需要对CO2捕集技术进行研究与开发。为丰富静态混合器在CO2吸收领域的应用，将Kenics型静态混合器(KSM)作为强化反应设备。基于氢氧化钠溶液与二氧化碳(NaOH-CO2)体系，对KSM和空管两种结构下不同采样位置及气液流率的CO2吸收效率进行分析对比。使用自动电位滴定法对CO2吸收效率进行测量。结果表明，在气相流率(QG)为6 L/min，液相流率(QL)为17 L/min，采用KSM的CO2最大吸收效率比空管结构提高了72.3%。一定QG下，空管结构的CO2的吸收效率随QL增加而下降，而管道内装有KSM元件时，CO2的吸收效率随QL增大而上升。对KSM结构的体积能量耗散率(ε)进行分析，管道装备KSM元件时，CO2吸收效率达90%以上，最小ε=4.85 m2/s3。在管道Z1到Z2段，当QG=6 L/min时，气液混合总流率(QT)从20 L/min增至22 L/min，ε增大了14.7%。当QL=14 L/min时，QT从20 L/min增至22 L/min，ε增大了7.83%。ε受QL影响大于QG，在管道Z1到Z2段，系统能量消耗及反应较为剧烈。达西摩擦系数(f)随液相表观流速(UL)和气相表观流速(UG)增加均出现下降趋势。基于实验数据拟合得到UG, UL和f之间的经验关联式，R2=0.999，关联式偏差为-0.88%~0.82%。

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18. 分界面高度对重力式油水分离器分离效果的影响

丁鰲榜王宗勇徐占华王丁马立勋孙铭

过程工程学报 2024, 24 (10): 1158-1165. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224011

摘要（152）

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重力式油水分离器内分界面高度决定了油水两相的体积占比，影响分离器内油水两相的上浮或沉降的高度，对分离效果具有直接影响。为探究分界面高度对重力式油水分离器分离效果的影响，采用Fluent软件对不同进口流速、不同水相出口流量占比下的分离效果进行了数值模拟研究。结果表明，分界面高度随水相出口流量占比增加而降低，入口含油率越低，分界面高度降低速度越快；随着分界面高度降低油相出口含油率逐渐增加，当分界面处于分离器轴线附近时分离效果最佳，不同入口流速下油相出口含油率可达97%~98%；随着分界面高度降低，分离器整流板后方的高速区域逐渐下移且速度梯度逐渐减小，提高了聚结构件内的速度均匀度，降低了径向速度对油相出口的影响，进而提高了分离效果。

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19. 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）

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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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20. 不同高度下电线燃烧滴落对典型保温材料引燃燃烧影响

徐鹏黄新杰张萌丁海龙王帅帅张朋远唐刚

过程工程学报 2024, 24 (10): 1177-1185. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224005

摘要（121）

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PDF （3707KB）（33）

泡沫由于具有保温性能好、防水性好、节约能源等优良性能而常被用于建筑物外墙保温材料，但由于其具有易燃性，存在火灾隐患。本工作通过实验的方法研究了不同高度下电线燃烧产生的液滴对三种泡沫保温材料的引燃影响。结果表明，液滴在不同高度下的滴落过程存在不同的滴落现象，普通的聚苯乙烯泡沫(EPS)会被液滴滴穿；而硬质聚氨酯泡沫(RPUF)及其加入石墨(EG)的泡沫则会被点燃，被点燃的RPUF还会反过来影响聚乙烯(PE)管的火焰；但RPUF+EG10泡沫上的火焰较小，对PE管上的火焰影响较小。在RPUF泡沫燃烧结束时，PE管滴落的火焰仍可以在碳层上附着，使RPUF泡沫在燃烧过程中存在两个温度峰值，但RPUF+EG10泡沫会形成小型池火，使温度稳定在一个区间内。RPUF在燃烧过程中产生的热量可分为三个区域，而RPUF+EG10泡沫燃烧时，热量较小且会一直增加。

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21. 沉淀-焙烧法制备高振实密度四氧化三锰的研究

杨永斌张晓萱廖烺董寅瑞李骞张雁姜涛

过程工程学报 2024, 24 (10): 1186-1195. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224083

摘要（157）

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PDF （8360KB）（69）

过渡金属氧化物四氧化三锰因其独特的结构特征和物理化学性质，在储能领域尤其是电池行业有着广泛的应用。近年来，电池行业对四氧化三锰的产品质量提出更高的要求，其中产品振实密度是影响电池材料性能的关键因素之一。因此，为提高四氧化三锰的振实密度，本研究以高纯硫酸锰为原料，以氨水为沉淀剂，采用硫酸锰溶液沉淀-焙烧法制备高振实密度四氧化三锰，探究沉淀反应参数及热工制度对四氧化三锰振实密度的影响，并对四氧化三锰产物形貌、结构和组成方面进行表征。实验结果表明，最优工艺条件为氨锰比3:1、硫酸锰浓度2.0 mol/L、焙烧温度1150℃、焙烧时间4 h、焙烧气氛强制通风，该条件下获得的四氧化三锰锰含量为71.91wt%，D50为10.723 μm，比表面积为1.786 m2/g，形貌为类球形，微量元素含量符合要求且振实密度达到2.85 g/cm3，满足高纯四氧化三锰的行业标准。

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22. 基于界面固相反应的软磁复合铁芯成分定制策略及磁性能优化研究

王锐孔辉王海川周乐君樊希安吴朝阳

过程工程学报 2024, 24 (10): 1196-1207. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223366

摘要（135）

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PDF （8243KB）（24）

因具有高饱和磁化强度、高磁导率和相对较低的磁芯损耗等优异性能，软磁复合铁芯被认为是最具发展潜力的电磁转换器件。但软磁复合铁芯的能量损耗和导磁性作为保证电磁器件有效运行的关键性能参数，却往往呈制约关系。因此，通过调控粉末基体与包覆层分布特征，增加软磁复合铁芯内部的铁磁填充因子，实现绝缘层的原位包覆，有助于达到同时限制能量损耗和提高导磁性的目的。本工作设计了一种新的界面固相反应策略，首先通过水热法将乙酸钙均匀地包覆在Fe-Si-Al软磁合金粉末表面，再利用热压烧结制备Fe-Si-Al基软磁复合铁芯，研究了烧结温度和包覆层相变对制备的软磁复合铁芯形貌、微观结构和磁性能的影响。结果表明，通过水热法乙酸钙被成功包覆在Fe-Si-Al合金粉末表面，形成了以Fe-Si-Al合金粉末为核、乙酸钙为壳的核壳异质结构；烧结温度的提高消除了软磁复合铁芯内部的孔隙，促使绝缘层发生从乙酸钙到碳酸钙再到Al2O3?SiO2?CaSiO3的转变，最终为软磁复合铁芯提供了高质量的复合绝缘层；在850℃下高温烧结制备的软磁复合铁芯绝缘包覆层致密均匀，磁稀释效应被降到最低，在10 mT、100 kHz时拥有最高的磁导率(67.2)、最低的损耗(9.24×10-5 kW/cm3)和相对更高的饱和磁化强度(129.0 emu/g)，综合性能最优，为制约传统软磁材料中导磁性与损耗间的反向关系提供了解决方案。因此，基于有机盐类化合物热分解氧化的绝缘包覆方法有望成为基于界面固相反应工程的软磁复合铁芯性能优化策略的重要补充。

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23. 还原拜耳法高铁赤泥碱水热-络合溶解提质工艺研究

胡志鹏张盈郑诗礼王一霖周秋生曲鹏程邹兴

过程工程学报 2024, 24 (10): 1208-1221. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224013

摘要（133）

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PDF （8746KB）（55）

赤泥的资源化利用是铝冶炼行业在可持续发展道路上必须面对的挑战。还原拜耳法的突破极大提高了赤泥中铁的磁选性能，可获得高铁赤泥，奠定了铁铝协同冶炼的基础。但还原拜耳法高铁赤泥中仍存在不利于铁冶炼的Al, Si, Ti等杂质，且钛与铁易类质同象置换赋存。本研究针对某冶炼厂提供的高铁赤泥，在物化性质系统表征的基础上，基于铝硅酸钠在碱介质中的溶解度，开展了赤泥碱水热脱铝硅的研究，在优化条件下，脱除高铁赤泥中铝硅的效果理想，赤泥中Si含量低于0.1wt%，Al含量约为0.21wt%，铝硅脱除条件的确定与铝硅赋存的难分解物相(如铝硅酸钙、铝针铁矿)等相关。利用钛络合溶解的原理对碱水热处理后的赤泥进行了钛络合溶出研究，结果表明，双氧水、氨水和柠檬酸的混合体系对无定形偏钛酸具有良好的络合溶出效果，用该混合体系可将碱水热处理后高铁赤泥中21%的钛络合溶出。但碱水热处理后赤泥中的钛尚不是有利于络合溶出的赋存形态，后续仍需从钛赋存形态调控、钛络合体系优化上获取突破。

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24. 氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电化学回收废白铜制备高纯铜

李泓达汝娟坚程明强

过程工程学报 2024, 24 (10): 1222-1229. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224041

摘要（180）

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PDF （1783KB）（27）

以摩尔比为1:2的氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂(ChCl-EG DES)为电解液，废白铜为阳极，钛片为阴极，在363 K和0.1~0.5 V槽电压下对废白铜进行电解分离，在阴极获得了高纯铜(Cu)。电化学测试表明，在ChCl-EG DES中金属铜溶解后以Cu(I)形式存在，0.5~2.5 mol/L CuCl浓度范围内Cu(I)的还原是一个准可逆过程。测试了Cu在低共熔溶剂中的动电位极化曲线，计算得出阳极溶解的表观活化能Ea仅为28.361 kJ/mol，表明Cu在ChCl-EG DES中的溶解过程受扩散控制。研究了杂质金属在溶解过程中的阳极极化曲线，结果表明，Sn最先被溶解进入到溶液中，而Ni和Fe的溶解电位均正于Cu，则以阳极泥的形式进行回收。电解实验发现，当槽电压升高时，直流电耗和电流效率均随之增加。当槽电压为0.5 V时，电化学回收废白铜的电流效率高达97.20%，直流电耗为216.94 kWh/t。在较高槽电压下(0.3~0.5 V)，阴极铜的形貌为粒径30~50 μm的不规则块状，在0.4 V时获得的铜纯度高达99.95wt %。

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25. 带热回收的闪蒸级联热泵干燥系统性能分析

杨惠鹏叶楷陈龙祥

过程工程学报 2024, 24 (10): 1230-1240. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224029

摘要（155）

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PDF （2010KB）（39）

针对传统单级热泵的效率随着温升要求的提高急剧恶化及辅助冷凝器余热直接排出造成巨大能源浪费的问题，本工作结合干燥过程前期较低温度干燥对物料烘干品质的提升具有促进作用的特点，提出了带热回收闪蒸级联热泵干燥系统(HR-FCHP)。本工作建立了热力学模型，采用文献中的数据进行验证，并对系统进行了全面的热力学分析，同时将所提系统与单级热泵干燥系统(SSHP)、基础闪蒸级联热泵干燥系统(FCHP)和并联冷凝器热泵干燥系统(PCHP)在相同的运行工况下依次进行对比。结果表明，较于SSHP, FCHP和PCHP系统，所提出的HR-FCHP系统具有更高的节能效果和干燥效果，其系统能效比(COPh)和单位能耗除湿量(SMER)为5.40与4.31 kg/kWh，与SSHP, FCHP和PCHP系统的COPh和SMER相比分别高出53.85%和65.77%、33.00%和20.73%以及7.14%和9.40%。此外，所提HR-FCHP系统的初始投资成本(CIC)最低，为6.64万元，该系统的生命周期成本(CLCC)分别比SSHP, FCHP和PCHP系统降低了69.86%, 40.92%和8.57 %。

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26. 湿法磷酸中铝铁杂质深度萃取脱除工艺及机理研究

戴友志朱干宇孟子衡李会泉徐成金孙国新李防贺雷张永芳

过程工程学报 2024, 24 (10): 1241-1250. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224056

摘要（225）

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PDF （4480KB）（104）

湿法磷酸工艺生产的磷酸产品杂质种类多、含量高，制约后端应用。湿法磷酸深度净化技术可以实现湿法磷酸短流程直接制备磷系新能源材料，是磷化工领域内的研究热点和前沿。本工作采用溶剂萃取法进行湿法磷酸中铝铁的萃取分离，研究了不同萃取剂、萃取剂含量、萃取时间、萃取温度、萃取O/A比(萃取相与磷酸体积比)和萃取级数对磷酸中铁铝杂质萃取分离效果的影响规律，筛选出最优条件：N,N-N-正辛胺二亚甲基苯基膦酸(OADMPPA)萃取剂、萃取剂含量20wt%、萃取时间3 min、温度25℃、单级O/A比1:1、错流3级萃取，最优萃取条件下，Al, Fe萃取率分别为54.5%和99.6%，磷酸中铝和铁含量分别由0.857wt%和0.175wt%降至0.717wt%和0.015wt%，MER值(磷酸中铝铁镁对应氧化物含量之和与五氧化二磷含量比)由9.037%降至7.227%。随后，针对O/A比1:1单级萃取条件下得到的负载Al, Fe的萃取剂，进行反萃工艺优化，筛选出草酸铵为最优反萃剂，优化的反萃条件：温度25℃、错流5级反萃、单级O/A比2:1、反萃时间15 min、反萃剂浓度0.2 mol/L，在优化反萃条件下，负载萃取剂Al, Fe的反萃效果分别达96.4%和88.3%，基本实现负载萃取剂Al, Fe有效反萃。最后开展了萃取剂铝铁萃取机理研究，通过对萃取过程中化学计量数计算、傅里叶红外分析，明确萃取过程中1分子Al和1分子Fe分别与1.5分子和2分子OADMPPA萃取剂结合，作用官能团为P=O和P-O-H键，同时，Al, Fe的萃取过程存在竞争机制，Fe更易被萃取。

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27. 本期封面和目录

过程工程学报 2024, 24 (11): 0-.

摘要（171）

PDF （2471KB）（24）

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28. 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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29. 平板式陶瓷膜过滤特性数值模拟

卢铮安燕邓洋程燃刘海田蒙奎

过程工程学报 2024, 24 (11): 1263-1273. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224044

摘要（126）

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PDF （4875KB）（40）

平板式陶瓷膜因其耐腐蚀、耐磨蚀、处理能力大等优点，广泛用于铁矿、铜矿、磷矿等金属、非金属料浆过滤分离过程。为深入探究平板式陶瓷膜在磷精矿分离过程内部流场特性，进一步优化工艺参数、膜结构和膜污染防治，建立了平板式陶瓷膜仿真模型，通过实验和计算流体力学分析，先验证多孔介质模型在模拟中的可靠性，然后研究了陶瓷膜过滤纯水时内部压力、流量的变化以及空气进入、工作压力、矿浆浓度对过滤的影响。模拟结果表明，空气进入对工作压力为-0.08 MPa时的真空度影响最大；瞬态仿真揭示了陶瓷膜在过滤时从开始抽气到流量稳定全过程的变化规律，发现开始过滤的前3 s为其高效过滤区间，之后流量下降并稳定，稳定流量大小取决于出口工作压力；-0.06和-0.08 MPa的工作压力在5 s内累积过滤流量差异极小。研究结果可为不同工艺需求选择高效过滤的时间和适用压力，及提高生产效率和降低能源消耗提供理论指导。

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30. 焙烧改性对含锌电炉尘可见光光-芬顿催化性能的影响

周芮黄时雨刘伟明吴照金

过程工程学报 2024, 24 (11): 1274-1283. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224047

摘要（114）

HTML （3）

PDF （1367KB）（40）

对马钢现场采集的含锌电炉尘进行焙烧改性，以酸性橙II (AOII)为模型污染物评估焙烧对其可见光光-芬顿催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电化学工作站等对含锌电炉尘的物相结构、微观形貌和光电化学性能进行表征分析，并讨论了相关机制。结果表明，含锌电炉尘具有良好的可见光催化活性，焙烧对其组织结构、载流子浓度及分离和输运行为影响显著，从而影响其光-芬顿催化性能。260℃焙烧使含锌电炉尘的载流子浓度提高1.66倍，且具有最佳的载流子分离和输运性能，其对AOII的2, 4和6 h降解率较未焙烧样分别增加47.6%, 11.1%和7.4%，6 h降解率高达94.2%。提高焙烧温度至510和650℃，含锌电炉尘中ZnO和部分Fe3O4转为ZnFe2O4，导致颗粒粗化并削弱其光催化性能。温和焙烧的含锌电炉尘可作为低成本、高可见光活性的光-芬顿催化材料，在治理工业废水中有机污染物领域具有应用潜力，对冶金固废高附加值利用和环境可持续发展具有积极意义。

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31. 基于BP神经网络与遗传算法的液烃回收装置参数预测与优化

王梓龙刘桂莲

过程工程学报 2024, 24 (11): 1284-1296. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224072

摘要（123）

HTML （3）

PDF （3420KB）（43）

天然气液烃回收装置中，各操作参数间关联密切，混合制冷剂的组成和配比直接影响系统能耗和产品质量。基于某液烃回收装置的实际生产数据建立了该系统的BP神经网络模型，可根据天然气进料和生产要求变化优化预测混合制冷剂配比及其他关键操作参数。该模型整体预测精度较高，大多输出参数的平均绝对百分比误差小于5%，最小误差低至0.118%。用遗传算法对预测效果不理想的输出参数进行优化，制冷剂分离器液相流量误差由9.208%降低至3.321%，塔顶一板压差误差由9.602%减小为4.051%。基于所建立的GA-BP神经网络模型在夏、冬两季不同进料条件下，对制冷剂组分和制冷剂分离器液相流量、压力两项关键操作参数进行优化。优化结果表明，在夏季工况下应适当增加混合制冷剂中甲烷、丙烷和异丁烷的摩尔分率和液相制冷剂流量，并减少制冷剂中乙烯的摩尔分率。在冬季工况中，应适当减少异丁烷摩尔分率，并降低液相制冷剂压力。以夏季进料条件为例，优化混合制冷剂配比和各项操作参数，优化后制冷系统能耗降低518.12 kW。

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32. 基于正交试验的钢渣中钙的萃取研究

王瑞颜峰孔垂元汤长西

过程工程学报 2024, 24 (11): 1297-1307. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224032

摘要（123）

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PDF （7387KB）（27）

钢渣和CO2是钢铁工业排放的两大废弃物。利用钢渣进行间接碳酸化可实现Ca循环和减少碳排放的双重效益，从钢渣中有效浸出Ca是间接碳酸化过程的关键步骤。然而，钢渣中的Ca存在于不同的Ca基相中，不同活性的相导致其浸出效率不同。为探究钢渣Ca基相在浸出过程的溶解规律和反应机理以及浸出工艺对浸出效率的影响，本工作以NH4Cl溶液作为萃取剂浸出钢渣，采用热力学计算方法预测钢渣含钙相的溶解行为，并通过正交试验研究固液比、萃取剂浓度、浸出温度3个主要工艺参数对浸出效率影响大小的关系，使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)和粒度分布等对浸出前后钢渣的矿物组成、表面形貌、元素分布和粒度变化进行表征。结果表明，在常压环境下，影响钢渣Ca浸出效率的因素，按其影响大小依次为固液比、浸出剂浓度和浸出温度，在固液比为1:40、浸出温度为80℃、浸出剂浓度为3 mol/L的条件下，浸出1 h后，溶液中Ca2+浓度为4689.4 mg/L，浸出率达63.1%。热力学计算结果和XRD, SEM-EDS分析都表明，NH4Cl选择性从含钙物相中浸出Ca，而铁则留在渣中形成富集，在此过程中，钢渣颗粒尺寸逐渐减少，其表面产生裂缝和孔洞，有利于增加钢渣与NH4Cl溶液的接触面积。

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33. 铁氧化物对高砷污酸除砷及合成臭葱石的影响规律研究

柴增斌祝星杜勃雨江南

过程工程学报 2024, 24 (11): 1308-1317. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224079

摘要（101）

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PDF （3365KB）（15）

为实现高砷污酸无害化处置及砷高效固化，本工作提出了固体铁源除砷的思路，探究了铁氧化物对高砷污酸除砷及合成臭葱石的影响规律。结果表明，常温下铁氧化物与污酸充分反应可以提供铁离子并降低pH，有利于砷酸根沉淀反应的启动及臭葱石的成核结晶；发现了砷酸根离子促进铁氧化物溶解的现象，揭示了酸性环境下“铁氧化物溶解-砷酸根沉淀”的互促效应是实现高效除砷的重要途径；Fe3O4磁性纳米颗粒(MNPs)在除砷过程中会发生Fenton反应，促进Fe3O4溶解、加速砷酸根沉淀，除砷性能最优；在反应时间为12 h、pH为1.5、Fe/As摩尔比为2、反应温度为90℃时，Fe3O4的污酸除砷效率达到99.93%；提出了一种MNPs高效处置污酸新工艺，在臭葱石除砷基础上利用MNPs吸附性及磁性特征，实现了砷深度脱除及高效固化。

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34. 二胺类药剂对霓石絮凝沉降性能的影响及吸附机理研究

胡义明曹阳黄洋杨诚高翔鹏李明阳

过程工程学报 2024, 24 (11): 1318-1325. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223367

摘要（123）

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霓石是一种常与铁矿石伴生的脉石矿物，由于其自身硬度较低，在磨矿过程中极易泥化，对铁尾矿絮凝造成不利影响。本研究通过絮凝沉降实验探索了6种分子两端均为氨基的二胺类药剂对霓石絮凝性能的影响，并通过对比实验筛选出了絮凝效果最佳的絮凝剂1,8-辛二胺(ODM)。絮凝沉降实验结果表明，在pH=6、ODM质量浓度为0.1wt%时ODM对霓石的絮凝效果最佳，此时霓石可在60 s内沉降完全，絮凝沉降速度约是自由沉降的4倍。此外，通过Zeta电位测量、红外光谱分析(FTIR)和X射线光电子能谱测试(XPS)等表征得出ODM在霓石表面的吸附机理。实验结果表明，ODM主要通过静电吸附和氢键吸附作用于霓石表面，且静电吸附在吸附过程中占据主导作用。

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35. 钒钛磁铁矿钠化冶炼渣与SiC耐火材料间的润湿及界面行为研究

赵斐边志伟赵宏欣陈德胜王丽娜甄玉兰袁章福齐涛

过程工程学报 2024, 24 (11): 1326-1334. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224108

摘要（114）

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PDF （1590KB）（18）

为了研究SiC耐火材料在钒钛磁铁矿钠化冶炼工艺中的耐腐蚀性能，本工作对钒钛磁铁矿钠化冶炼渣与SiC耐火材料基板间的润湿及界面行为进行了研究。研究过程采用高温润湿实验装置，以钒钛磁铁矿钠化冶炼渣及SiC耐火材料为实验原料，采用静滴法考察了Na2O含量的变化对熔渣与耐火材料之间润湿及界面行为的影响。结果表明，随着熔渣中Na2O含量的增加，熔渣的熔点明显降低，在SiC基板上润湿铺展效果变好。同一时间及温度下，熔渣与SiC耐火材料基板间的接触角随着Na2O含量的增加而减小，熔渣与SiC耐火材料基板之间的界面能也随之降低，使熔渣与SiC耐火材料基板粘接紧密，两相之间更容易润湿；熔渣中生成的大量含钠低熔点化合物降低了熔渣的黏度，提高了其流动性，渣中分子或离子的传质扩散增强，从而加速了SiC耐火材料的氧化。Na2O含量从20.00wt%增加至40.00wt%，熔渣与基板间从分离状态过度到粘连状态，最终出现均匀的反应层。SiC耐火材料对20.00wt% Na2O含量的熔渣具有较好的抗侵蚀效果，随着Na2O含量增加，抗侵蚀性能逐渐下降。研究结果为钒钛磁铁矿钠化冶炼过程中耐火材料的抗渣研究提供了一定的依据。

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36. 二氢杨梅素在黄铜矿与方铅矿浮选分离中的作用机理

秦双方建军何海洋邱芝莲彭礼国董诗钦

过程工程学报 2024, 24 (11): 1335-1343. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224074

摘要（120）

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通过纯矿物浮选试验、接触角测量、紫外分光光度计(UV)和X射线光电子能谱(XPS)分析考察了二氢杨梅素(DMY)对黄铜矿和方铅矿浮选行为的影响，并研究了DMY对方铅矿的抑制作用机理。在人工混合矿浮选试验中，使用1.0×10-4 mol/L的DMY作为抑制剂，获得铜精矿品位和回收率分别为29.28wt%和99.04%，铅精矿品位和回收率分别为86.29wt%和87.55%。接触角测量结果表明，加入DMY后方铅矿接触角降低了13.78°，显著影响了方铅矿表面的润湿性。吸附量测试结果表明，方铅矿对DMY的亲和力大于黄铜矿，同时经DMY处理后，方铅矿表面捕收剂吸附量显著降低，而黄铜矿的变化较小，这种捕收剂吸附量的差异进一步增大了两者的可浮性差异。XPS分析结果表明，DMY的羟基与方铅矿表面氧化的金属氢氧化物通过Bronsted酸碱相互作用形成氢键，并吸附于矿物表面，从而阻碍了捕收剂与矿物的作用。

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37. 实验条件对共沉淀法合成的Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂中杂质含量的影响

韩倩影杨丽王浩亮陈日志程景才杨超

过程工程学报 2024, 24 (11): 1344-1353. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224102

摘要（175）

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在共沉淀法合成三元锂离子电池正极材料的前驱体过程中，铁、铝、镁、铜、硫等杂质的残留会对最终合成的正极材料的电化学性能产生不利影响。现有研究缺少关于共沉淀条件对前驱体颗粒中杂质掺入的影响规律与机理分析。本工作采用多种表征方法分析共沉淀法合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2中的杂质种类、含量及结构，杂质主要为钠、镁、钙、铁、铜、锌、铝、硫，可能分布在前驱体颗粒的晶内、晶间、晶体表面。结果表明，氨水浓度对铁、铜、锌、铝的含量影响较大。在pH值11.7条件下合成的前驱体为胶体，具有较大的比表面积，吸附的钠和硫含量最高，分别为28134.62和12898.50 μg/g。搅拌转速的变化对硫含量的分布有一定影响。优化三元前驱体共沉淀过程工艺条件对控制前驱体中杂质含量、提升最终三元正极材料电化学性能及安全性具有重要意义。

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38. 三维中空多孔Mn₂O₃纳米球设计制备及储锌性能提升研究

韩世昌余水华张韩方章泽恺楚化强

过程工程学报 2024, 24 (11): 1354-1363. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224052

摘要（141）

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PDF （2501KB）（33）

Mn2O3作为水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料，因其卓越的储能潜力受到研究者广泛关注。然而，其应用受到材料体积膨胀和锰溶解造成的可逆性较差等因素的制约。针对这些挑战，本研究通过水热法和热处理工艺，成功制备了具有独特三维中空多孔结构的Mn2O3纳米球。这种独特的三维中空多孔结构赋予了Mn2O3更大的比表面积和更优越的离子扩散通道，从而使其具备出色的储锌性能。研究结果表明，在0.1 A/g的电流密度下，Mn-450-2h电极材料展现出高的比容量，达636 mAh/g，在经历了50次充放电循环后其比容量仍保持在330 mAh/g。同时，在0.5 A/g的电流密度下，Mn-450-2h电极材料经过500次循环后，放电比容量能够稳定在100 mAh/g。此外，对电化学储锌机制的详细分析揭示了材料的物理化学特性与其电化学性能之间的关系，为构建先进的锰基氧化物电极材料提供了新的视角和方向。

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39. 基于压电响应的石墨相氮化碳材料的抗菌性能

马文峻王笑泽张婧坤陈运法

过程工程学报 2024, 24 (11): 1364-1374. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224098

摘要（220）

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PDF （7455KB）（57）

二维石墨相碳氮化物(g-C3N4)因具有规则分布的非中心对称孔，可以产生压电响应而在抗菌领域得到了广泛关注。本研究设计制备了两种含氧官能团包括羟基和羧基化的二维g-C3N4材料。研究表明，含氧官能团改性后g-C3N4的结构保持较好。压电响应力显微镜(PFM)测试证实了这些复合材料具有不均匀的表面电位分布且羟基化和羧基化材料压电性能均有显著提高。活性氧物种测试结果显示羧基化材料表现出了较强的超氧阴离子(?O2-)信号但是羟基化材料并未表现出自由基信号。这可能是由于羧基基团具有比羟基更强的吸电子能力，在压电场下促进了电子-空穴对的分离并增强了材料俘获电子的能力，俘获的电子再还原周围的吸附氧产生了大量?O2-。体外抗菌测试显示，?O2-诱导的氧化应激与物理切割相结合，对大肠杆菌的抗菌率达到了5log (99.999%)，对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到了4log (99.99%)，超过了纯相g-C3N4和羟基化g-C3N4-H。这些发现突出了含氧官能团改性g-C3N4材料的抗菌潜力，可作为光限制环境中有希望的候选抗菌材料。

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40. 封面和目录

过程工程学报 2024, 24 (12): 0-.

摘要（65）

PDF （2263KB）（30）

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