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2015年 第15卷 第3期 刊出日期:2015-06-20
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流动与传递
矩形错流移动床稠密气固两相流的实验和模拟
王若瑾 徐军 龙文宇 范怡平 卢春喜
过程工程学报. 2015, 15(3): 361-367. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215136
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计量指标
在实验基础上,采用欧拉双流体模型对矩形错流移动床中稠密气固两相流动进行了模拟,分析了矩形错流移动床的空腔、贴壁、两相速度、气相停留时间、压降等. 结果表明,气固两相流动受端部效应影响. 随表观气速增大,贴壁(约0.19 m/s)和空腔(约0.31 m/s)现象出现. 空腔随时间发生变化,而贴壁为渐进型,气速与空腔和贴壁的形状有关. 气速分布、空腔和贴壁使压降沿轴向呈反C形分布. 进料影响区、主体流动区和下料影响区压降比约为6:10:9. 随表观气速增大,气相停留时间减小,空腔尺寸增大,贴壁厚度先增大后不变,压降增大;而颗粒循环强度的影响不大
输气站场多管旋风分离器流场分析
韩传军 杨雪 李琦
过程工程学报. 2015, 15(3): 368-374. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215157
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计量指标
为了系统评价输气站场用多管导叶式旋风分离器的分离性能,模拟计算了入口速度7~27 m/s、颗粒密度1000~5000 kg/m3、颗粒浓度2.5~2500 g/m3、操作压力1~5 MPa条件下21管旋风分离器的分离效率和压降. 结果表明,多管旋风分离器的压降主要来自单管压降,约占整个压降的80%~90%,旋风子单独使用和并联使用时其流场分布规律相同,沿轴向对称分布,中心涡核处压力最低;分离效率和压降均随入口速度增大而增加,粒径为1~10 mm的固体颗粒分离效率从30.57%增加到63.86%,压降从9053 Pa增加到116864 Pa,在入口速度7~27 m/s范围内基本能除尽粒径大于6 mm的颗粒;随颗粒密度增加,分离效率增大,压降几乎不变;操作压力增大分离效率降低,而压降略增加. 各单管间进气量波动均不超过5%.
细颗粒气固流化床内斜片挡板受力特性的实验研究
王若艺 刘对平 李智 张永民
过程工程学报. 2015, 15(3): 375-380. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215155
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计量指标
在一套方形有机玻璃冷模流化床实验装置中安装一片旋臂斜片挡板内构件,在改变流化床的表观气速、挡板距气体分布板的距离和挡板的倾斜角度的条件下,采用典型的FCC催化剂,通过动态应力仪和压力传感器分别对挡板所受应力和床层的压力脉动进行测量. 结果表明,挡板所受动态应力的主要频率范围在0~50 Hz,挡板所受平均正压力的均方根在表观气速为0.5~0.6 m/s(接近临界湍动气速)时存在一个最大值,靠近气体分布板和床层表面挡板的受力大于床层中部的挡板受力,挡板与水平面夹角为15o, 45o和60o时挡板受力较小.
筛孔型润德塔盘的流体力学性能
曹婉婉 郭建全 樊轩 褚雅志 马晓迅-
过程工程学报. 2015, 15(3): 381-385. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215129
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计量指标
以空气和水为介质,对筛孔型润德塔盘的流体力学性能进行实验研究,通过冷模实验考察其固阀开孔率、F因子、喷淋密度对干板压降、总板压降、清液层高度、平均泡沫层高度、操作弹性的影响,并与传统筛孔穿流塔盘进行比较. 结果表明,在操作范围内,筛孔型润德塔盘的操作弹性比传统穿流筛孔塔盘平均提升34.15%,固阀开孔率为33.3%的筛孔型润德塔盘总板压降比传统筛孔穿流塔盘平均低72.38%,比固阀开孔率为50.0%和66.7%的塔盘的干板压降平均低88.8%和206.3%,最佳固阀开孔率为33.3%. 得到筛孔型润德塔盘干板压降关联式为pd=49.98F1.785.
反应与分离
双组分混合有机胺溶液吸收沼气中CO2的传质性能
李虎 刘应书 张辉 郑新港 杨雄
过程工程学报. 2015, 15(3): 386-392. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215121
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计量指标
在填料塔中,对以二乙醇胺(DEA)为基础溶剂,以N-甲基二乙醇胺(MDEA)、(N-2-羟乙基)乙二胺(AEE)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)为添加剂的二元混合胺溶液吸收沼气中高浓度CO2的传质性能进行了实验研究,考察了添加剂浓度及种类对吸收过程中CO2脱除率h、总体积传质系数KGae、气液相传质阻力的影响. 结果表明,双组分混合有机胺溶液中,以AEE, DETA和TETA为添加剂时,KGae和h随添加剂浓度增加而增大,气相传质系数kG及气相阻力占总阻力的分率减小,液相阻力占总阻力的分率增大;以MDEA为添加剂时趋势相反. h和KGae沿塔高方向增大,其在4种溶液中的大小为DEA-TETA>DEA-DETA>DEA-AEE>DEA-MDEA.
复合熔析精炼去除工业硅中的非金属杂质硼
杜冰 王志 孙丽媛 马文会 葛治 陈杭
过程工程学报. 2015, 15(3): 393-399. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215175
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计量指标
在1550℃下将CaO-SiO2-Al2O3三元渣与Sn-Si合金混合精炼,降温熔析去除工业硅中的杂质B,考察了渣系光学碱度及合金组成对B去除的影响及作用机理. 结果表明,渣系光学碱度增大,BO1.5的活度系数降低明显,增加了B的分配系数,即增强了精炼效果. Sn-Si合金中Sn比例从0增至70%时,B在渣相与合金相间的分配系数从3.16提高至13.8,硅中B含量最低为0.89′10-6,最高除硼率为93.3%;当Sn比例大于30%时,合金粘度大幅降低,B的分配系数提高;当Sn比例为70%、合金粘度为0.61 mPa×s时,渣系CaO-SiO2-20%Al2O3与CaO-SiO2-40%Al2O3精炼工业硅所得最大B分配系数分别为10.1和12.3.
钒铬还原渣碱浸提钒工艺及其动力学
郭超 张洋 乔珊 郑诗礼 谢华
过程工程学报. 2015, 15(3): 400-405. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215156
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计量指标
采用常压下空气氧化-碱浸工艺,对钒冶炼的钒铬还原渣进行提钒. 通过正交实验考察了碱浓度、浸出温度、液固比对钒浸出率的影响,研究了钒的浸出动力学. 结果表明,最佳条件为碱浓度100 g/L、浸出温度100℃、液固比4 mL/g、浸出时间1 h. 该条件下钒浸出率最高达98%. 钒的浸出过程符合核收缩模型,受扩散步骤控制,表观活化能为11.04 kJ/mol.
镍基含铼废合金氧化酸浸工艺
邬建辉 苏涛 刘刚 张文宏 魏涛 罗妹妹
过程工程学报. 2015, 15(3): 406-411. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215144
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计量指标
在硫酸体系中,采用熔融雾化制粉、硫酸体系双氧水氧化酸浸工艺浸出铼,钨钽等稀有金属富集在渣中,研究了酸度、双氧水用量、温度、粒度、液固体积/质量比、时间对浸出的影响. 结果表明,最佳浸出条件为:在硫酸体系中,废合金雾化粉20 g,粉末粒度71~100 mm,温度75℃,液固比8 mL/g,硫酸浓度3.5 mol/L,滴加30%双氧水65 mL,反应6 h. 该条件下铼、镍和钴的浸出率均超过99%,钨钽浸出率均低于1%,钼浸出率为28%,实现了铼浸出与稀有金属在渣中富集.
制备方法对臭葱石浸出稳定性的影响
刘志宏 杨校锋 刘智勇 李玉虎 李启厚
过程工程学报. 2015, 15(3): 412-417. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215153
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计量指标
采用常压法、水热法和改进常压法,分别在添加和不加晶种的情况下制备臭葱石,对其物相、结晶度、形貌、粒度、比表面积、Fe/As摩尔比、浸出稳定性进行表征,揭示制备方法与臭葱石组成、结构性能及浸出稳定性之间的关系. 结果表明,制备方法对臭葱石组成与结构性能有显著影响,结晶度高、比表面积小和Fe/As摩尔比低的臭葱石浸出稳定性高. 3种方法制备的臭葱石浸出稳定性顺序为:常压法<水热法<改进常压法. 改进常压法在不加晶种条件下制备的臭葱石形貌呈由{111}晶面族包围的角锥状大颗粒晶体,结晶度为84.56%,粒度(D50)为28.2 mm,比表面积为3.72 m2/g,Fe/As摩尔比为1.05;参照HJ/T300方案对其浸出稳定性进行评价,浸出10 d后,浸出液中总砷浓度仅为1.14 mg/L.
电炉精炼渣中重金属在不同溶液体系的浸出行为
马驰 李会泉 王晨晔 包炜军 许德华 廖丹葵 黄科林
过程工程学报. 2015, 15(3): 418-423. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215125
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计量指标
采用全溶实验、短期与长期浸出实验,对电炉精炼渣中重金属元素的浸出行为进行研究,并通过SEM与XRD分析其机理. 结果表明,电炉精炼渣中Ba元素短期浸出浓度最高值为52.10 mg/L,超出国家污水重金属排放标准;Ni元素短期浸出浓度最高值为0.025 mg/L,V元素长期浸出浓度最高值为0.176 mg/L,超出生活饮用水卫生标准. 重金属元素的浸出主要是由于钢渣中Ca2SiO4×H2O (C-S-H)等结构的破坏.
铜渣氯化烟尘中铜的湿法回收
谢晓峰 李磊 王飞 蔚俊强 邱士伟 张仁杰
过程工程学报. 2015, 15(3): 424-429. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215128
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计量指标
采用盐酸搅拌浸出-N902萃取工艺回收铜渣氯化烟尘中的铜,考察了影响铜渣氯化烟尘浸出的主要因素. 结果表明,在盐酸浓度15%(w)、液固比4 mL/g、60℃的条件下浸出1 h,铜浸出率可达98.95%,铁、锌、镍浸出率分别达91.58%, 95.8%和93.66%,铅浸出率为5.96%. 盐酸浸出可实现铜与铅的有效分离. 萃取剂N902对浸出液中的铜具有较好的萃取选择性,振荡时间120 s、相比为1、N902浓度30%和pH=3.0的条件下,浸出液铜浓度由7.4 g/L降至0.11 g/L,回收率达98.51%,浸出液中Fe, Zn, Ni和Pb萃取率均不高于1.5%.
有机-无机复合介质浸出对钢渣中含铁物相的影响
任云亮 王晨晔 张洪恩 毕雅梅 李会泉 庞杰
过程工程学报. 2015, 15(3): 430-434. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215188
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计量指标
采用SEM、EDS、XPS、FT-IR相结合的分析方法,对乙酸-水-磷酸三丁酯复合溶剂浸出后的钢渣进行了分析,研究了有机-无机复合介质浸出对钢渣中含铁物相存在形式的影响. 结果表明,钢渣中的铁主要以铁单质、铁氧化物、铁酸盐及MgO, FeO和MnO形成的固溶体(RO相)存在,浸出后RO相被破坏,铁元素主要以铁氧化物、铁氢氧化物形式存在,其中Fe3+占88.9%,Fe2+占11.1%,可通过进一步磁选回收浸出钢渣中的铁资源.
过程与工艺
Al-Si合金熔析结晶过程中界面稳定性与硅晶体生长的控制
陈杭 王志 池汝安 靖青秀 孙丽媛 杜冰
过程工程学报. 2015, 15(3): 435-442. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215187
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计量指标
利用交变磁场与温度场耦合作用,通过控制Al-Si合金熔析结晶时硅晶体生长过程中固液界面的稳定性,解决硅熔析精炼过程中硅晶体与合金熔剂分离难的问题,分析了耦合物理场在结晶过程中的作用机理. 结果表明,硅铝合金熔体中硅含量越高,越难发生成分过冷现象,固液界面越稳定,有助于生成致密的块状硅晶体;坩埚内径由3 cm降至1 cm,熔体内温度场分布发生变化,固液界面曲率由16.7变为125,形成的硅晶体更致密,硅晶体与合金熔剂的分离效果增强,硅晶体区域所占比例由0.57减小至0.42;下拉速度越慢,固液界面越稳定,硅晶体与合金熔剂的原位分离效果越好,当其为0.05 mm/min时,样品底部硅晶体比例为99.9%,而样品顶部基本没有硅晶体. 电磁场的电磁搅拌作用可增大熔体流动,强化熔体传质,增大固液界面前沿硅含量,提高固液界面稳定性.
煤拔头工艺中煤与生物质快速热解的气体产物分布
金会心 吴复忠 王洋 王眉龙
过程工程学报. 2015, 15(3): 443-450. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215105
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计量指标
在模拟煤拔头快速热解条件下,实验研究了煤、生物质及其混合物热解产物的产率、气体组成及气体热值随热解温度的变化规律. 结果表明,褐煤与生物质混合热解遵循单一物质的热解规律,但生物质配入比例对混合热解产物产率有一定影响;其质量配入比例低于50%时,随生物质配入量增加,气体产率增加,800℃时气体产率可从50%以下增加到60%以上;其配入比例增大至50%以上时,气体产率下降5%. 褐煤与生物质混合物热解产物的气体组成与原料单独热解时相似,均以CO2为主,其次为CO, H2,烃类组分中以CH4和C3H6为主,C2H4, C2H6, C3H8次之,C4H8略少,混合物热解气体中CH4含量比褐煤单独热解时高7%以上. 热解温度对气体的热值影响较明显,高温下热解气体热值高,热解温度500~800℃、生物质与褐煤质量配比为1:2时,热解气体的热值从11.38升至16.10 MJ/m3. 拔头条件下,褐煤与生物质混合快速热解的气体产率较高,有利于提高热解气体热值.
纤维素-半纤维素混合物焙烧还原低品位软锰矿的动力学
龙云飞 吕奕菊 苏静 吕小艳 文衍宣
过程工程学报. 2015, 15(3): 451-456. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215162
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计量指标
采用TG-DTG和XRD研究了纤维素、半纤维素及其混合物焙烧还原软锰矿的动力学. 结果表明,与非生物质类还原剂相比,纤维素、半纤维素及其混合物可在低于773 K焙烧还原软锰矿,纤维素和半纤维素单独焙烧还原软锰矿的动力学可采用在JMA方程基础上提出的经验动力学函数a=1-exp{-k0exp(-Ea/RT)[(T-T0)/b]n}描述,表观活化能Ea分别为38.66和30.14 kJ/mol. 混合物还原软锰矿过程的动力学可用单一组分动力学的线性加和表示,即转化率a=Sixiaie(T-T0,i),且Sixi=1, 式中e(T-T0)是单位阶跃函数,用于避免产生无效的转化率数据.
碱度对含铬型钒钛磁铁矿烧结性能的影响
周密 姜涛 王艳军 杨松陶 张立恒 薛向欣
过程工程学报. 2015, 15(3): 457-462. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215140
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计量指标
以承德建龙特殊钢有限公司现场条件为依据,通过烧结杯实验模拟碱度(R)对含铬型钒钛磁铁矿烧结性能的影响,分析了其显微结构. 结果表明,随碱度提高,烧结速度先增大后减小,R=2.5时最大,为19.70 mm/min,烧损增大;R=2.7时转鼓强度最高,为63.53%;碱度提高改善含铬型钒钛烧结矿的低温还原粉化指数(RDI), R=2.7时大于3.15 mm的颗粒的RDI最高,为75.09%;碱度增大生产率先增大后减小,R=2.5时最高,为1.35 t/(m2×h). R=2.1~2.5时燃耗比上升,R=2.1时最低,为43.21 kg/t. 碱度提高有利于提高软化开始和软化终了温度,改善含铬型钒钛烧结矿的软化性能、矿物组成及结构,是其性能改善的内因. 该矿适宜的生产碱度为2.5.
酯交换-吸附脱乙醇联合工艺合成乙酸异辛酯
丁斌 郝凤岭 关昶 李祥 王海东 刘群
过程工程学报. 2015, 15(3): 463-467. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.214310
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计量指标
以乙酸乙酯和异辛醇为原料、阳离子交换树脂NKC-9为催化剂,通过酯交换反应,采用4A分子筛吸附脱乙醇技术合成乙酸异辛酯,考察了原料配比、催化剂用量和反应时间等因素对酯交换反应的影响. 结果表明,较佳的酯交换反应工艺条件为:乙酸乙酯与异辛醇摩尔比3.0:1,NKC-9为初始原料质量的6.0%,反应温度≤98℃,反应时间4.0 h. 在该条件下,反应液中乙酸异辛酯含量为60.51%.
燃油锅炉油雾燃烧过程中碳烟的排放特性
何金桥 曹雄 孙志成 赵华庚
过程工程学报. 2015, 15(3): 468-472. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.214349
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计量指标
针对2 t/h卧式锅壳锅炉炉膛结构及换热特点,建立了炉膛换热条件下油雾燃烧的非预混燃烧模型,研究了风速对炉内燃料燃烧及碳烟颗粒物排放特性的影响. 结果表明,炉内燃料浓度在炉膛轴向0.3~0.7 m的范围内快速降低,碳烟颗粒物主要在距炉膛燃料喷口0.3~1.5 m的混合燃烧区内迅速生成,并随风速增大而远离喷口,生成速率在着火点位置最大. 风速过大或过小都会增加碳烟颗粒物的生成,风速7.5 m/s时炉膛碳烟排放浓度最小,出口浓度分布更均匀,约为0.042%(w).
生化工程专栏
快速膜乳化与热固化法制备粒径均一的pH敏感壳聚糖季铵盐凝胶微球
刘艳 王月琦 范清泽 吴有斌 吴颉 马光辉
过程工程学报. 2015, 15(3): 473-481. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215147
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计量指标
以具有升温自固化特性的壳聚糖季铵盐/甘油磷酸钠混合溶液为水相,利用快速膜乳化与热固化法制备了粒径均一、pH敏感的壳聚糖季铵盐凝胶微球,考察了跨膜压力、水油相组成、水油相体积比及微孔膜孔径等对微球粒径、结构和药物包埋率的影响. 结果表明,得到粒径698±57.33, 1145±71.48, 2021±53.63及3984±191.72 nm、粒径分布窄(多分散系数<0.1)、药物包埋率高达75.49%±2.62%的凝胶微球. 所制微球生物相容性好,有明显的pH敏感性,中性和碱性环境下结构稳定,药物缓释,pH=7.4时24 h内药物累计释放率为34.6%;酸性环境下微球崩解,药物快速释放,pH=5.5时1 h内药物累计释放率高达79.6%.
聚二乙烯基苯微球介质制备及其在奥曲肽层析分离中的应用
张晨旭 李强 黄永东 赵岚 张荣月 巩方玲 宋翠 苏志国 袁其朋 马光辉
过程工程学报. 2015, 15(3): 482-488. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215149
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计量指标
以二乙烯基苯为单体,采用微孔膜乳化法制备了尺寸均一的水包油乳液,在75℃下悬浮聚合20 h,制得均一的聚二乙烯基苯微球填料,粒径为14.2 mm,粒径分布系数Rspan=0.71,孔径为65 nm,比表面积为160 m2/g. 通过高压匀浆法将合成的微球介质高效装填不锈钢液相色谱柱(f4.6 mm′250 mm),使柱效达11000塔板数. 利用装填的色谱柱进行多肽药物奥曲肽的分离纯化,奥曲肽从固相合成粗品中快速有效分离,纯度由42.89%提高到99.99%.
pH值对Clostridium beijerinckii发酵联产丁醇与氢气的影响及其动力学模型
陈攀 吴昊 贺爱永 孔祥平 马江锋 姜岷
过程工程学报. 2015, 15(3): 489-494. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215146
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计量指标
实验考察了pH值对拜氏梭菌Clostridium beijerinckii IB4厌氧发酵产丁醇及氢气的影响. 结果表明,氢气与丁醇的发酵均属部分生长偶联型. pH=6.0有利于发酵前期(0~16 h)菌体生长及产氢,但后期代谢受抑制;pH=4.9时会导致菌体生长缓慢及代谢活力下降;pH=5.2时丁醇及氢气产量分别达12.06 g/L和5.76 L/L,比不调控pH值时提高11.87%及15.43%. 在此基础上建立了菌体生长、丁醇积累及氢气生成的分批发酵动力学方程,模型拟合度较高,pH=5.2时菌体停止生长后丁醇生成能力系数比对照增加105.45%,最大产氢速率比对照增加7.45%.
聚乳酸纳米颗粒的制备与表征
徐婧 王连艳 杨婷媛 刘艳辉 马光辉
过程工程学报. 2015, 15(3): 495-500. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215132
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采用改良沉淀法制备了聚乳酸(PLA)纳米颗粒,采用响应面分析法建立数学模型对工艺条件进行优化. 结果表明,影响PLA颗粒制备的主要因素有PLA质量、油相中乙醇含量和油相体积,以平均粒径最小为目标,得到最优工艺条件为:聚乳酸质量76.82 mg,油相中乙醇含量40%(j),油相体积19.49 mL. 按最优工艺条件所制PLA颗粒的粒径为109.1 nm,多分散系数PDI值为0.084,与预测值偏差较小. PLA纳米颗粒为球形实心颗粒,分散性良好且粒径均一. PLA纳米颗粒能被巨噬细胞摄取,有望作为免疫佐剂.
SD大鼠II型糖尿病模型的建立与评价
何超群 杨婷媛 王连艳 张贵锋 齐峰 张嵘 马光辉
过程工程学报. 2015, 15(3): 501-505. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215139
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通过高糖高脂饮食诱导,联合小剂量链脲佐菌素部分破坏胰岛b细胞,建立II型糖尿病SD大鼠模型. 结果表明,模型组大鼠饲喂高糖高脂饲料4周后,腹腔注射30 mg/kg链脲佐菌素,1周后86.7%的大鼠空腹血糖高于13.8 mmol/L,在8周观察期内稳定,糖耐量受损. 皮下注射50 mg/kg艾塞那肽降血糖作用明显,3 h时较初始水平下降38.2%,表明糖尿病大鼠对II型糖尿病治疗药物艾塞那肽的反应良好. 第13周处死大鼠,胰脏病理切片检查,模型组大鼠部分胰岛b细胞被破坏. 建立的模型可用于药效学的相关评价研究.
双十二烷基g-双季铵盐杀菌剂的制备及其性能
陈萍 李文昱 姚立荣 程寒飞 张文艺
过程工程学报. 2015, 15(3): 506-510. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215111
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以十二烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为主要原料,通过一步法制备对称型阳离子双十二烷基g-双季铵盐杀生剂(DBAS),考察了药剂投加量、pH值、水温和杀菌时间对异养菌杀菌效率的影响. 结果表明,在投药量10 mg/L、杀菌时间2~10 h、pH值6~9、水温25~45℃的条件下,DBAS对异养菌的杀菌率均能保持在90%以上. DBAS对异养菌的杀菌机理主要是:(1)通过吸附、网捕、架桥等形式将异养菌絮凝包裹,使局部药剂浓度增大而使细菌死亡;(2)DBAS分子结构中2个带正电荷的N+官能团和?OH使其更易吸附到异养菌细胞表面,2个疏水基?C12H25和亲水基分别同时深入到类脂层和蛋白层,使其变性死亡.
材料工程专栏
Electrochemical Behavior of La-doped LiFePO4/C Cathode Materials for Lithium Ion Batteries
王山 杨海涛 张立博 许洪亮 石丽丽
过程工程学报. 2015, 15(3): 511-517. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215179
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Alien atom was used to obtain a series of LiFe1-xLaxPO4/C (x=0, 0.002, 0.005, 0.01, 0.015) cathode materials with the aim of investigating the influence of participation of La on the electrochemical behavior of LiFePO4/C. Combination of X-ray diffractometer, scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectrometer and high resolution transmission electron microscope was applied. The results show that all the La-doped LiFePO4/C samples are olivine type crystals, La ion is sufficiently introduced into the network, and every element is well homogeneously distributed. There are many pore spaces on the surface of particles. The content of carbon in the prepared cathode materials remains 13.6% calculated by TGA/DTA curves, and the particles are wrapped by a uniformly and continuous carbon layer with the thickness of about 2 nm. Similarly, the content of Fe2P also keeps the same basically in all the cathode materials as a result of the similar ratio (2.35) of peak intensity at 36.5o and 37.1o from XRD. The increasing trend is most pronounced at doped 0.005 which presents the highest initial discharge capacity of 163 mA×h/g, lowest charge transfer resistance of 5.52 W, superior diffuse ability of lithium ion (10-11 cm2/s) and the best capacity retention current rate of about 93% after 50 cycles at 0.1 C.
熔渣酸度系数对矿渣棉性能的影响
杜培培 龙跃 李智慧 张良进 张玉柱
过程工程学报. 2015, 15(3): 518-523. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215031
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采用铁尾矿调制不同酸度系数的熔融高炉渣进行离心成纤实验. 结果表明,随着酸度系数的增加,纤维直径、渣球含量和含水率整体呈增长趋势;当酸度系数大于1.4时,纤维直径增长明显且超出国标范围;酸度系数为1.0~1.25时,渣球含量较少,纤维质量较好;酸度系数为1.15~1.3时,纤维含水率变化不大且保持在0.66%左右,抗拉强度和韧性较好. 以不同的酸度系数调制高炉渣粘度,在满足成纤条件的前提下,酸度系数应控制在1.0~1.4为宜.
费托合成蜡USY分子筛基加氢裂化催化剂的制备及其性能
吴建民 孙启文 张宗森 庞利峰 杨军华
过程工程学报. 2015, 15(3): 524-529. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.216163
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以Ni/W为加氢活性组分,USY/SiO2-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了费托合成蜡加氢裂化催化剂,对其进行了表征、活性相研究及活性评价. 结果表明,Ni/W以高分散度形式分散在催化剂载体上,催化剂具有比表面积较大、吸附能力强的中孔结构,在340, 548和870℃上有3个还原峰,分别对应NiO?Ni, W6+?W4+及W4+?W2+或W. 硫化态催化剂表面同时含NiWS, WS2和NiSx等活性相,WS2相片晶堆垛层数决定催化剂的活性. 烯烃具有较高的加氢反应活性,烷烃会裂化异构成小分子的烯烃,其中有的吸附态可能是进一步形成小分子烷烃过程中产生的中间过渡态. 在温度370℃、压力6.4 MPa、氢油体积流量比800、空速2.5 h-1的条件下,石蜡转化率约为50%,柴油的选择性约为90%. Ni/W均匀浸渍在USY/SiO2-Al2O3载体上,可获得相对均衡的加氢-裂解性能匹配,在不降低蜡转化率的同时保证了柴油的高选择性.
SiO2粒径对环氧树脂复合材料介电性能的影响
邬瑞文 张冬海 王好盛 陈赟 李文辉 陈运法
过程工程学报. 2015, 15(3): 530-535. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215176
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将不同粒径的SiO2微球与环氧树脂复合,制备用于直流特高压关键设备的高性能环氧绝缘复合材料,分析了其体积电阻率、介电常数与损耗,考察了SiO2微球对复合材料主要电气性能的影响;通过扫描电镜、动态热分析SiO2微球与环氧树脂的界面作用. 结果表明,不同粒径的SiO2微球均对环氧树脂复合材料性能有改善作用,添加100 nm SiO2的复合材料提升效果最显著,体积电阻率从1.87′1017 W×cm提至3.24′1017 W×cm,介电常数实部从10.99降至4.92,玻璃化转变温度从104.9℃升至106.4℃,这是因为100 nm SiO2微球表面吸附水分少、与树脂作用力强.
软模板法用壳聚糖制备富氮多孔碳材料
冯妙娜 盖健楠 赵国英 高洪苓 张锁江
过程工程学报. 2015, 15(3): 536-540. DOI:
10.12034/j.issn.1009-606X.215148
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以壳聚糖溶液为原料、三嵌段两亲共聚物F127为软模板,采用一步法合成多孔碳氮材料,考察了复配溶液pH值及碳化温度等条件对材料孔结构、比表面积和吸附CO2的影响. 结果表明,材料以介孔为主,比表面积最高达457 cm2/g,氮含量最高达7.60%,表面氮元素含量最高达8.45%,以吡啶类活泼价态形式存在,材料对CO2的吸附量最高达80.8 mg/g,吸附效率达0.274 mg/cm3.