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2008年 第8卷 第4期 刊出日期:2008-08-20
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综述
过程工程研究
郭慕孙 杨纪珂
. 2008, 8(4): 625-635.
摘要
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计量指标
本文是作者49年前写的内部材料. 当时回国不久,中文写作不顺,且带有时代的政治色彩. 本刊编辑作为纪念中国科学院过程工程所建所50周年的历史资料刊出版本文.
浅论过程工程的科学基础
李洪钟
. 2008, 8(4): 635-644.
摘要
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计量指标
化学工程的原理和知识已经应用于冶金、材料、能源、环境、生物等过程加工领域,因此化学工程可以更名为过程工程. 化学工程现有的三传(动量传递、质量传递和热量传递)一反(化学反应)理论仍然是过程工程的主要基础理论,但必将在此基础上产生新的过程工程基础理论. 随着计算机技术和测试技术的迅速发展,过程工程的研究范围将向下深入到观测和预测微观与介观尺度的结构和界面,向上扩展到宏观尺度的设备和工厂的系统集成,必将涉及结构、界面与多尺度问题. 传统的平均方法忽视不均匀结构与界面的影响,造成对结果预测的偏差和放大困难,应当用考虑不均匀结构和界面影响的多尺度方法取代. 此外,当前人类正面临能源和资源短缺、环境污染问题的挑战,过程工程的绿色化和集约化已成为各国科技界关注的焦点. 在过程工程的研究中获得的有关结构、界面、多尺度、绿色化和集约化的重要原理和方法将成为过程工程基础理论的新内容.
颗粒群研究:多相流多尺度数值模拟的基础
毛在砂
. 2008, 8(4): 645-659.
摘要
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计量指标
用两流体模型及颗粒轨道模型数值模拟过程工程设备中的多相流,都需要表达浓度较高的分散相和连续相间的作用力的本构方程. 本工作综述了多相流中颗粒受力研究的现状和尚待解决的问题. 对单个颗粒(包括流体颗粒)在静止和运动流体中的受力情况的研究结果比较丰富,但对颗粒群的研究则很不充分. 对颗粒受的曳力研究较多,但还缺乏可信的计算升力、非稳态力等的公式. 因此颗粒群的研究成为多相流准确多尺度数值模拟的关键. 开发能处理整体和局部均存在非均匀性的多相流的高效算法也是有待克服的困难.
化工过程纳微结构界面预测与调控展望
刘会洲 郭晨 常志东 杨超 李洪钟 陈家镛
. 2008, 8(4): 660-666.
摘要
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计量指标
对国内外化学化工过程中纳微结构界面的研究进行了综述. 通过对一些典型实例的分析和讨论,指出纳微结构界面不仅是目前化学化工研究的热点,也是对化工过程传递规律新认识的基础. 提出从分子结构出发,建立多种数学模型,从而有可能实现对化工过程中纳微结构界面的预测与调控. 随着结构、界面与"三传一反"关系的理论与计算模型的确立,有可能建立过程工业装置设计、放大和调控的科学理论,化学工程科学将会进入一个新的里程.
生化法制备生物能源中的过程调控
王玉春 曾建立
. 2008, 8(4): 667-675.
摘要
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计量指标
对生物化学法制备生物能源过程中的过程调控进行了综述. 生物化学法制备生物柴油、乙醇、氢气等生物能源易受底物、抑制物、反应条件等影响. 为提高反应效率,在生物化学法制备生物能源过程中广泛采用底物预处理、反应物流加、固定化酶及细胞、减少抑制物及共培养等多种措施,对制备过程进行调控. 在对现有调控总结的基础上指出,过程调控应该在全面理解分子、细胞、菌群多层次反应机理及相互关系的基础上进行全过程、多尺度的调控.
生物基产品制备关键过程及其生态产业链集成的研究进展--生物基产品过程工程的提出
陈洪章 王岚
. 2008, 8(4): 676-681.
摘要
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计量指标
生物质原料可以转化为能源、材料和化工产品,是国内外研究的热点. 目前生物基产品制备过程中存在原料组分利用和转化技术单一、缺乏系统技术集成等问题. 本工作从生物质的原料特点、转化过程和产品工程关键问题入手,综合多学科知识,提出了生物基产品过程工程这一理念. 从全新的面向原料、过程、产品的角度,建立生物质分层多级转化技术体系,并以无污染汽爆及其组分分离技术、节水节能固态纯种发酵技术、秸秆固相酶解-液体发酵乙醇耦合技术和汽爆秸秆膜循环酶解耦合发酵技术4个关键技术为平台,形成生物基产品生态产业新模式,为实现生物质资源高值化利用和生物基产品生态产业化提供研发思路和技术平台.
重质石油烃利用技术-重质烃气化-裂解集成工艺的模拟研究
温浩 许志宏 王韶锋 赵月红
. 2008, 8(4): 682-689.
摘要
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计量指标
我国是一个石油资源紧缺的发展中国家,石油供给高度依赖于世界石油市场. 世界原油资源的重质化和对轻质产品需求的增加,使重质石油烃利用技术成为我国能源和石化工业的一个重要课题. 现有的重质石油烃利用技术中,减粘裂化、焦化、催化裂化和加氢转化仍然是最主要的技术手段. 同时,气化和裂解制烯烃也显示出良好的技术潜力. 本工作提出的重质石油烃气化-裂解集成工艺利用燃烧裂解结焦为气化和裂解过程提供热量,同时产出合成气和部分低碳烯烃. 模拟研究显示,通过调整O2和水蒸汽流量可实现对气化-裂解温度的控制,在近零焦炭添加量的情况下可同时获得合成气和低碳烯烃,可在控制反应停留时间的条件下获得产物中烯烃的最大组成.
能源战略与过程工程
许志宏 温浩 赵月红
. 2008, 8(4): 690-694.
摘要
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计量指标
从上世纪开始,人类逐渐进入了以煤、石油、天然气等化石能源为主的年代. 进入21世纪,石油、天然气价格很不稳定,事实上已经把人们推进到3种能源共存,即化石能源、可再生能源和核裂变能源共存的年代. 在这个时代中,各个国家需要针对本国具体情况,开展能源的过程工程研究,解决石油和天然气价格飞涨的迫切问题. 到本世纪后期或下世纪初期,人类将会逐步进入到核裂变能源的时代.
生物柴油副产物甘油的高附加值利用
许赟珍 欧先金 郭妮妮 刘德华
. 2008, 8(4): 695-702.
摘要
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计量指标
生物柴油的生产过程中都会产生副产物甘油,随着生物柴油的规模化发展,副产物甘油的合理利用成为生物柴油产业发展的关键问题之一. 粗甘油的有效再利用有利于降低生物柴油的生产成本和解决环境污染问题. 粗甘油可以通过各种工艺路线转化为1,3-丙二醇、环氧氯丙烷、乳酸、聚羟基脂肪酸酯、氢、二羟基丙酮和1,2-丙二醇等具有市场前景的高附加值产品. 目前技术比较成熟并进入产业化阶段的粗甘油利用工艺路线是生物法生产1,3-丙二醇和化学法生产环氧氯丙烷,其他工艺路线多数还处在实验室研究阶段. 本文以粗甘油综合利用为中心对目前研究进展和产业现状进行了综述.
流动与传递
旋涡式低NOX煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟
汪小憨 祝波 赵黛青 蒋利桥 杨卫斌
. 2008, 8(4): 703-708.
摘要
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计量指标
在冷态实验和数值研究的基础上,采用STAR-CD软件对旋涡式低NOx煤粉燃烧器进行了热态模拟,分别得出了燃烧器内还原区和燃尽区的燃烧特性. 还原区流场呈涡旋状,颗粒处在高速旋转、燃烧、破碎的状态,其内严重缺氧,温度较低且分布均匀. 燃尽区内氧气浓度相对较高,温度较高,有利于颗粒的燃尽. 对于0.5 mm以下颗粒,本燃烧器能够稳定地燃烧,并得到较低的氮氧化物排放. 对燃烧器优化设计的计算结果表明,将一次风单管进风改为多口进风能够较好地将大颗粒压制在下部的旋流区内,在保证低氮氧化物排放的同时,有利于阻止颗粒逃逸、提高燃烧效率. 在优化的计算工况下,其NOx的排放量仅为118 mg/Nm3,远低于固态排渣炉650 mg/Nm3的国家排放标准.
侧伸式气液搅拌槽内的搅拌功率与传质性能
都荣礼 黄雄斌 王昕 陈智胜
. 2008, 8(4): 709-713.
摘要
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计量指标
采用f2000 mm′4200 mm侧伸式搅拌槽,研究了搅拌器的功率曲线、搅拌器数量及通气对搅拌功率的影响,结果表明,侧伸式搅拌槽内雷诺数Re在3′105时功率准数才能稳定,比立式搅拌槽内Re(104左右)高;侧伸式搅拌槽通气使搅拌器功率减小的幅度只相当于立式搅拌槽减小幅度的28%. 对侧伸式搅拌槽内喷枪式和管网式两种气体分布器的容积传质系数KLa研究结果显示,在相同搅拌功率下喷枪式分布器的传质效果是管网式分布器的近3倍;回归出了侧伸式搅拌槽内喷枪式分布器的容积传质系数KLa的关系式KLaμ(P/VL)0.161VG1.125和管网式分布器传质系数KLa的关系式KLaμVG1.778,可供工业设计参考.
流量对SK型静态混合器湍流性能影响的实验研究
吴剑华 张春梅 金丹 孙东 龚斌
. 2008, 8(4): 714-718.
摘要
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计量指标
以SK型静态混合器为研究对象,运用激光多普勒测速仪对管内流体的三维脉动速度进行测量并对测量数据进行分析处理. 结果表明,进口流量变化对截面上时均速度分布规律、脉动均方根分布规律及雷诺应力分布规律的影响不大;进口流量增加使径向、轴向及周向上的速度脉动均增加,对径向上的速度脉动强化作用最显著,特别当雷诺数超过6400后,径向上的速度脉动均方根及湍流强度随流量增加而增加的幅度都迅速提高,此时湍动能也迅速提高;雷诺应力随流量的增加而增加,其分量txy和txz增加的幅度高于tyz,特别当雷诺数超过6400后,txy增加的速度迅速提高.
反应与分离
由辣椒粉浸出液萃取辣椒碱
邓雄 常志东 雷超 刘会洲
. 2008, 8(4): 719-724.
摘要
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计量指标
以市售干辣椒为原料、95%乙醇为浸出剂,实验研究了溶剂萃取法由辣椒粉浸出液中萃取纯化辣椒碱的工艺条件. 在模拟体系和实际体系中均以正己烷和乙酸丁酯为萃取剂,考察了pH值和有机相/水相体积比对辣椒碱收率的影响. 结果表明酸化萃取步骤为工艺控制步骤. 模拟体系中pH值为11、体积比为7:1时乙酸丁酯对辣椒碱的萃取收率均大于90%,表明以乙酸丁酯为萃取剂,可以提高辣椒碱的浓缩度. 实际体系萃取结果与模拟体系趋同,但约20%的辣椒碱不能被萃取. 实际体系优化的工艺条件为辣椒粉用量50 g,250 mL 95%乙醇2次浸出,辣椒碱收率为97.0%;浸出液浓缩为浸膏并溶解于NaOH溶液中,在pH值13, O/W体积比1:1时萃取,再用盐酸调节水相pH<11,O/W体积比为1:5时用乙酸丁酯萃取,辣椒碱的收率为浸出量的80%左右.
Leaching of Silver from Boorchi Ag-Pb Ore in Mongolia with
Nyamdelger Shirchinnamjil 方兆珩 杨超
. 2008, 8(4): 725-730.
摘要
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计量指标
A hydrometallurgical process to extract silver from the silver-lead ore in Boorchi, Mongolia by using thiourea leaching solution is studied in this work. Through the observation of optical and scanning electron microscopes, and energy spectral analysis, it is determined that 5 kinds of silver minerals exist in the ore, including argentite, Ag-tetrahedrite, Ag-Zn-Sb-tetrahedrite, freibergite and acanthite. The experimental results of direct thiourea leaching of the ore show that 56%~60% of silver is leached. The main reason for the low leaching rate is due to silver minerals enveloped in galena and other minerals, even though the ore is ground to the particle size of 75 mm. When the ore is pretreated with ammonium carbonate solution under oxidation, the experimental results of thiourea leaching show that the leaching rate of silver increases to near 75% with the pretreatment. Based on the leaching experiments, a principle hydrometallurgical technological route to extract silver from the Ag-Pb ore is proposed.
由甘蔗制糖滤泥浸取天然高级烷醇
鞠娜 常志东 黄敏章 肖波 刘会洲
. 2008, 8(4): 731-735.
摘要
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计量指标
采用二次溶剂浸取法,以氨水作为一次浸取溶剂,石油醚作为二次浸取溶剂,从甘蔗制糖滤泥中浸取天然高级烷醇,研究了反应温度、反应时间、溶剂浓度等因素对天然高级烷醇浸出率的影响. 结果表明,以25%~28%的氨水溶液作为一次浸取溶剂,在90℃的条件下浸取滤泥3 h,然后再用石油醚作为二次浸取溶剂,在60℃的条件下浸取上步所得的滤渣2 h,高级烷醇的总浸出率可达90%左右.
聚丙烯酸-聚乙烯醇共混膜分离甲醇-碳酸二甲酯共沸体系
李萍 王璐莹 丑树人 李继定
. 2008, 8(4): 736-740.
摘要
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计量指标
采用涂敷法制备了聚丙烯酸(PAA)-聚乙烯醇(PVA)共混膜,将其用于渗透汽化法分离甲醇(MeOH)-碳酸二甲酯(DMC)共沸物,考察了共混比例、热处理条件对甲醇分离性能的影响. 渗透汽化实验结果表明,随着热处理时间延长或热处理温度提高,分离因子先升高后降低,而渗透通量则逐渐减小;随着共混膜中PAA/PVA比例增加,分离因子先升高后降低,而渗透通量先减小后增大;当PAA/PVA质量比为7/3、热处理时间为60 min、热处理温度为150℃时,选择性最佳,在料液组成为70%(w) MeOH-30%(w) DMC及70℃的操作温度下,甲醇的分离因子为9.5(透过侧MeOH浓度为95.5%, w),渗透通量为360 g/(m2×h).
盐酸胍与溴化十六烷基吡啶从碱性氰化液中萃取Au(I)
潘路 王凤武 张祖德
. 2008, 8(4): 741-745.
摘要
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计量指标
以正戊醇为稀释剂,考察了盐酸胍与溴化十六烷基吡啶总浓度为0.06 mol/L时,体系对Au(I)的协萃效应. 结果表明,在整个浓度组成范围内均有协萃效应(协萃效应系数R>1),且有机相中盐酸胍与溴化十六烷基吡啶的浓度分别为0.05和0.01 mol/L时,Au(I)的协萃系数为13.98. 考察了平衡时间、相比、待萃液pH值及Au(I)浓度对Au(I)协同萃取性能的影响. 对盐酸胍与溴化十六烷基吡啶萃取Au(I)的可能机理进行了分析. 分别用Na2SO3和KSCN为反萃剂反萃Au(I),KSCN的反萃性能明显比Na2SO3好,KSCN浓度为12 g/L、反萃时间30 min、相比A/O=1时,Au(I)的反萃率为98.5%.
过程与工艺
悬垂水滴表面天然气水合物的生长特性
钟栋梁 刘道平 邬志敏 张亮 伍德虎
. 2008, 8(4): 746-750.
摘要
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计量指标
针对天然气水合物的喷雾法制备,设计并搭建了悬垂水滴显微实验装置,研究了不同温度和压力条件下天然气水合物在悬垂水滴表面的生长形态,建立了水滴表面水合物膜的生长模型,并通过实验研究了驱动力、过冷度、水合反应速率、气体扩散速率及十二烷基硫酸钠(SDS)浓度对水合物膜生长的影响. 结果表明,水合物膜的生长速率随过冷度的增加而增加,实验条件下测得水滴表面水合物膜的生长率为0.24~0.39 mm/s. 水滴表面水合物膜的生长为内扩散控制,水合物的活化能为13.01 kJ/mol. 当SDS浓度为550 mg/L时,界面反应速率常数有最大值0.0027 m/s.
Fe-ZSM-5分子筛催化剂催化降解高浓度含酚废水
吕树祥 魏佳 胡炀 郭丽梅 邓宇 武文洁
. 2008, 8(4): 751-755.
摘要
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计量指标
以不同Si/Al比的H-ZSM-5分子筛制备了Fe-ZSM-5分子筛催化剂,研究了废水pH值、反应温度、催化剂用量、H2O2用量、反应时间、搅拌转速和Si/Al比对Fe-ZSM-5催化H2O2氧化降解高浓度含酚废水的影响,确定了较佳的工艺条件,苯酚的降解率可达99%以上,CODcr去除率达88%. Si/Al比高的催化剂活性较高,催化剂酸强度对反应影响显著,酸强度越高越有利于苯酚降解. Fe-ZSM-5分子筛催化剂经过多次重复使用,催化活性基本没有降低,使用寿命长. Fe-ZSM-5分子筛催化剂与Fenton试剂比较发现,Fe-ZSM-5非均相体系废水中的Fe离子浓度低于1′10-6 g/L,无二次污染,克服了Fenton试剂体系中存在大量Fe离子的缺陷.
粉煤燃烧过程的熔融煤灰在刚玉上的结渣特性
何金桥 时章明 陈冬林 鄢晓忠
. 2008, 8(4): 756-760.
摘要
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计量指标
采用光学显微镜、X射线衍射等方法对煤粉气流燃烧过程中在刚玉质耐火板上结渣的渣样进行了测试,并就渣样的形貌及结晶特性、渣样成分与刚玉之间的高温烧结特性进行了分析研究. 结果表明,煤粉气流焦炭颗粒着火燃烧时释放出的CO使焦炭颗粒处于还原性气氛中,降低了灰渣熔融温度,增强了熔融煤灰与耐火板之间的粘结作用;耐火板中的Cr2O3和煤灰中的Fe2O3, CaO, TiO2等晶核剂在煤粉燃烧过程中对刚玉质耐火板上的灰渣结晶程度的影响明显,Al2O3对刚玉质耐火板上熔融煤灰冷却过程的成核结晶作用不明显;灰渣的结晶度较好地反映了灰渣与刚玉质耐火板的粘结作用,在焦炭颗粒着火燃烧区域,煤样I和II灰渣的结晶度最小,分别为49%和32%左右.
生化工程专栏
以黄铜矿为主的低品位硫化铜矿生物浸出体系中的细菌优势菌群
邹平 张文彬 林连兵 张兰兰 雷霆
. 2008, 8(4): 761-767.
摘要
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计量指标
通过对以黄铜矿为主的低品位硫化铜矿中温硫杆菌生物浸矿体系的细菌优势菌群的研究,探讨了黄铜矿的细菌作用机理. 采用9K培养基从细菌浸出矿浆中分离出了14株中温硫杆菌,其浸矿能力都弱于分离前的自然混菌菌种,在浸矿过程中自然形成的混菌群落中各菌株之间存在着协同效应. 从上述菌株中随机挑选出氧化浸出能力有较大差异的YK8, YK12和YK14进行了16S rDNA克隆测序分析,显示它们与Acidithiobacillus ferrooxidans的同源性均达到99%,为嗜酸氧化亚铁硫杆菌. 由此说明该浸矿体系的优势菌群为嗜酸氧化亚铁硫杆菌,细菌氧化作用机理以直接作用为主. 各纯菌株对Fe2+的氧化率存在较大差异,对菌浸矿浆用不同能源诱导培养后的混菌浸矿能力有显著变化.
Purification and Characterization of Three Alkaline Endopolygalacturonases from a Newly Isolated Bacillus gibsonii
李祖明 金波 张洪勋 白志辉 薛文通 李鸿玉
. 2008, 8(4): 768-773.
摘要
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计量指标
A newly isolated Bacillus gibsonii, designated as S-2 (CGMCC1215), was cultivated for production of alkaline pectinases utilizing sugar beet pulp as growth substrate. Purification of three alkaline endopolygalacturonases (endoPGs) from the crude pectinases extract was carried out by ultra-filtration, ammonium sulphate fractionation and ion-exchange chromatography, and their enzyme activities characterized. The three purified alkaline endoPGs, designated as S-I, S-II, and S-III, had a molecular weight about 38 kDa as determined by SDS-PAGE. The Km value and optimal temperature for optimal enzyme activities of S-I, S-II and S-III were 1.2 mg/mL and 60℃, 0.9 mg/mL and 55℃, 1.1 mg/mL and 60℃, respectively. Their best performances were given at an optimal pH 10.5, and sodium polygalacturonate was found to be the best substrate. The isoelectric points of S-I, S-II and S-III were 5.4, 7.4, and 8.2, respectively. Surfactants of Tween-80 and Tween-20 and metal ions such as Mg2+ and Ca2+ stimulated the activity of S-I, S-II and S-III, whereas S-III was inhibited by Ca2+, and Mn2+ and Zn2+ ions inhibited the activity of the three enzymes.
超声强化溴化1-乙基-3-甲基咪唑从黄花蒿中提取青蒿素
夏禹杰 曾建立 赵兵
. 2008, 8(4): 774-778.
摘要
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计量指标
利用超声强化[emim]Br(溴化1-乙基-3-甲基咪唑)-水体系从黄花蒿粉末中提取青蒿素. 正交实验和单因素实验结果表明,影响黄花蒿中青蒿素提取因素的显著性次序为液固比>提取时间>提取温度>超声波功率>占空比. 综合考虑单因素实验结果及成本,得出优化工艺条件为黄花蒿原料粒度0.38 mm,液固比50 mL/g,提取时间30 min,提取温度20℃,超声波功率600 W,占空比1.6 s/0.4 s. 在上述条件下青蒿素提取量为4.37 mg/g,提取率为97%.
2,3-丁二醇发酵液的絮凝除菌与絮凝细胞的循环利用
张江红 孙丽慧 修志龙
. 2008, 8(4): 779-783.
摘要
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计量指标
研究了用壳聚糖/海藻酸钠复合絮凝剂处理2,3-丁二醇发酵液的工艺条件,以絮凝率为指标,考察了壳聚糖分子量、壳聚糖用量、海藻酸钠助凝剂用量、发酵液pH值、搅拌时间等因素对处理效果的影响,确定了适于2,3-丁二醇发酵液体系的絮凝工艺. 结果表明,最佳操作条件为壳聚糖分子量40 kDa,壳聚糖用量0.375 g/L,海藻酸钠助凝剂用量0.250 g/L,发酵液pH 5.0,搅拌时间30 min,静置1 h. 该条件下,絮凝率可达98%以上,2,3-丁二醇保留率约为99%,且絮凝后上清液清澈、透明. 絮凝后的菌体可再次利用,发酵过程中菌体最高浓度(OD值)可达13.5,其转化能力与絮凝前相当.
红平红球菌LSSE8-1中辅因子再生系统的构建
李海波 邢建民 熊小超 刘会洲
. 2008, 8(4): 784-788.
摘要
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计量指标
采用PCR方法从红球菌Rhodococcus sp. RHA1基因组中克隆了编码甲酸脱氢酶的基因(fdh),将该基因片段插入大肠杆菌-红球菌穿梭质粒pBS306,构建了甲酸脱氢酶表达质粒pBS-PFG,转入专一性脱硫菌R. erythropolis LSSE8-1,得到重组菌LSSE8-1-FDH. 2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)显色反应测得重组菌LSSE8-1-FDH的总脱氢酶活(OD496)为0.464,原始菌LSSE8-1的总脱氢酶活(OD496)为0.353,重组菌比原始菌酶活增加了31%. 考察了不同浓度甲酸根对R. erythropolis LSSE8-1与重组菌LSSE8-1-FDH生长的影响,当甲酸根浓度为25 mmol/L时重组菌LSSE8-1-FDH的生长最佳. 油水相静息细胞脱硫实验表明,重组LSSE8-1-FDH菌比宿主菌的脱硫速率增加了12.5%,总脱硫率增加了约20%.
cTnI特殊位点抗原的重复表达、免疫及其抗体效价检测
时丽丽 李强 袁其朋
. 2008, 8(4): 789-793.
摘要
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计量指标
构建了含人cTnI蛋白稳定区段2个特殊抗原决定簇位点的pMAL-Antigen质粒. 利用BamHI/BgLII两限制性内切酶的同尾酶作用进行连接,在pMAL-p2x质粒的MBP(麦芽糖结合蛋白)之后接入了上述5个相同的片段. 此质粒在大肠杆菌E. coli BL21 (DE3)中经1.0 mmol/L IPTG诱导表达出的融合蛋白MBP-Antigen经Amlyose-resin亲和层析柱纯化后免疫BABL/C小鼠,成功获得了能抗人cTnI和抗牛cTnI的抗血清.
少根根霉利用木糖和葡萄糖分步发酵制备富马酸
刘宁 李霜 何皓 吴华 黄和 嵇松杨
. 2008, 8(4): 794-797.
摘要
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计量指标
将木糖与葡萄糖分别用于少根根霉种子培养及发酵产富马酸2个阶段,少根根霉利用木糖进行种子培养时,最适木糖浓度为30 g/L,摇瓶最适孢子浓度为(4~6)×105 mL-1,最佳种龄32~40 h,最适接种量为8%(j),在含有100 g/L葡萄糖的产酸发酵培养基中发酵72 h后,富马酸最高浓度达53.51 g/L. 研究结果表明,可以利用木糖替代葡萄糖进行少根根霉的种子培养,分步发酵制备富马酸.
微水相中S-2-苯基丙酸的制备
张波 曾虹燕 王亚举 夏葵 曾亮 黄炎
. 2008, 8(4): 798-801.
摘要
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计量指标
以外消旋体2-苯基丙酸为原料,探讨不同醇对2-苯基丙酸酯化反应的影响,确定异丙醇为最佳醇底物. 通过微水相优化拆分制备S-2-苯基丙酸的反应条件,确定了青霉素酰化酶拆分制备S-2-苯基丙酸的最佳工艺参数. 实验结果表明,95%四氢呋喃水溶液中,酶浓度1.5 mg/mL,底物浓度0.3 g/mL,30℃,pH 7为最佳酶拆分反应条件,S-2-苯基丙酸的收率为94.5%,ee值为97.0%.
材料工程专栏
玻璃渗透氧化锆全瓷牙科修复材料的制备与性能表征
靳彤安 朱庆山
. 2008, 8(4): 802-807.
摘要
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计量指标
采用泥浆法和干压法成型多孔氧化锆陶瓷坯体,经玻璃渗透制备了玻璃氧化锆复合材料,研究了陶瓷坯体的成型和渗透,并对渗透复合材料的性能进行了表征. 结果表明,使用泥浆法成型,氧化锆浆料的固相含量可以达到75%(w),预烧结温度降低至1200℃,坯体预烧结过程中坯体的线收缩率小于0.5%,达到"净成型"要求,3 mm的渗透距离可以在15 min内完成,材料弯曲强度为285 MPa. 使用干压法成型,预烧温度1450℃,收缩率较大,2 mm渗透距离需2 h以上,材料弯曲强度达到400 MPa. 两种方法分别适用于泥浆直接成型工艺和CAD/CAM切削加工,所制复合材料可用于牙冠的核心瓷.
锂离子电池正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2的制备与性能
国海鹏 贾梦秋 廖煜炤 翟中楠
. 2008, 8(4): 808-813.
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计量指标
采用Co2+浓度递增的金属离子混合溶液分次共沉淀方法制备Ni1/2Co1/6Mn1/3(OH)2,以其为前驱体,通过高温固相反应得到具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2,探讨了焙烧温度及Co含量梯度对材料的结构和电化学性能的影响. 通过X射线衍射、扫描电镜、热重分析及恒电流充放电测试对合成的样品进行了表征. 结果表明,700℃合成产物即具有类LiNiO2的六方层状结构,800和850℃合成产物阳离子排列有序度高,层状结构显著. 材料结晶度好,粒度均匀,粒径在亚微米级. 合成温度800℃的梯度材料具有最佳的电化学性能, 2.5~4.2 V, 0.1 C倍率充放电50次后,梯度材料的容量仍保持在171.2 mA×h/g. 相同的焙烧温度,梯度材料比均匀材料的电化学性能更加优异.
Conductivities of AlCl3/Ionic Liquid Systems and Their Application in Electrodeposition of Aluminium
岳贵宽 吕兴梅 朱艳丽 王慧 张香平 张锁江
. 2008, 8(4): 814-819.
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Solubilities and conductivities of anhydrous AlCl3 in six kinds of ionic liquids (ILs) were measured. Among the six kinds of ILs [bmim]Cl, [bmim]Br, [bmim]BF4, [bmim]PF6, [emim][EtSO4] and [bmim][HSO4], anhydrous AlCl3 could be dissolved in the first five kinds but was hardly dissolved in [bmim][HSO4]. The results showed that the nominal solubilities of AlCl3 in ILs increased in the order of [bmim][HSO4] < [bmim]PF6 < [emim][EtSO4] < [bmim]BF4 < [bmim]Cl < [bmim]Br. Conductivities of the AlCl3/ILs systems depended apparently on the nominal molar ratio of AlCl3 to ILs. The conductivities of AlCl3/[bmim]Cl, AlCl3/[bmim]Br and AlCl3/[bmim]PF6 systems had a similar tendency as a function of the nominal molar ratio, that is, as the molar ratio was increased, conductivities increased first and then decreased, with the maximum conductivity obtained at approximately 0.9:1, 1.0:1 and 0.5:1, respectively. Conductivities of the AlCl3/[bmim]BF4 exhibited a dentate change and decreased with the molar ratio of AlCl3 to [bmim]BF4 increasing in general. With the increasing of the anhydrous AlCl3 amount in [emim][EtSO4], conductivity of AlCl3/[emim][EtSO4] monotonically decreased. AlCl3/[bmim]Cl system was chosen as the electrolyte for the electrodeposition of Al. Preliminary experimental results showed that dense, adherent and homogeneous Al coatings could be electrodeposited on stainless steel by means of constant potential technique and the surface coverage was quite satisfactory.
含双噻唑和二茂铁聚席夫碱及Fe2+配合物的合成和性能
曾东海 熊国宣
. 2008, 8(4): 820-824.
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合成了一种新型的含二茂铁和双噻唑结构的聚合席夫碱,采用红外光谱、核磁技术对产物进行了表征,研究了温度、时间和催化剂对产率的影响. 结果表明,在80℃下反应6 h生成的二茂铁席夫碱的产率达到87.2%;采用AlCl3为催化剂时聚合效果最好,聚二茂铁席夫碱的产率达到72.4%. 热重分析表明聚合物具有较好的热稳定性;常温下聚二茂铁夫碱配合亚铁金属离子后的电导率下降,但掺杂I2后的电导率可提高到2.14×10-3 S/cm,同时亚铁金属配合物的磁性测试发现其具有S形特征磁滞回线,磁饱和强度为0.612 emu/g,剩余磁场强度为0.0257 emu/g,矫顽力为130 Oe,表明聚合席夫碱的亚铁配合物是一种有机软铁磁体.
多孔碳化硅陶瓷上镍铁氧体涂层的制备与性能
赵海涛 武小娟 张罡 马瑞廷 李喜坤
. 2008, 8(4): 825-828.
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以Ni(NO3)2和Fe(NO3)3、丙烯酰胺、N,N¢-亚甲基双丙烯酰胺为原料,采用高分子凝胶法在多孔碳化硅陶瓷表面包覆了镍铁氧体涂层. 着重研究了包覆涂层的表面形貌、复合材料的晶相及电磁性能. 结果表明,当煅烧温度为600℃时,在多孔陶瓷表面有立方晶系尖晶石结构的NiFe2O4晶相生成. 随着煅烧温度的升高,多孔陶瓷表面形成的镍铁氧体晶体晶型趋向完整. 涂层完整、致密、均匀. 多孔碳化硅陶瓷为介电损耗材料,孔径为1.3 mm的多孔碳化硅陶瓷基体的电磁性能优于孔径为1.0 mm的多孔碳化硅陶瓷. 包覆镍铁氧体涂层的多孔碳化硅陶瓷表现出较好的磁损耗特性,复磁导率的虚部最大值可达0.4.
纳米SiO2表面改性无团聚氯化钠微粒的制备及其表征
代梦艳 胡碧茹 张学骜 吴文健
. 2008, 8(4): 829-832.
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通过在结晶过程添加纳米SiO2颗粒和表面活性剂F127影响和控制NaCl晶体的生长过程,得到微米级的单分散NaCl微粒. 扫描电子显微镜观察显示纳米SiO2颗粒附着于NaCl粒子表面,粒度分析测试表明微粒的粒度分布范围为0.1~15 mm,体积平均粒径为7.25 mm. 添加纳米SiO2后,微粒的单分散性和流动性变好,流速达到4~6 mL/s,松装密度增大到0.6~0.8 g/cm3,吸湿性下降. SEM和FT-IR、吸湿性测试表明这种制备方式改进了NaCl粒子的表面性能,可以有效降低其吸湿性能和硬团聚现象,改进流动性和分散性.