环境化工

• 垃圾填埋气部分氧化重整制合成气的热力学分析

  王红民;陈方;

  采用吉布斯自由能最小法对垃圾填埋气(简化为甲烷与二氧化碳混合物)部分氧化重整制合成气进行了热力学分析,得出了生成适于费托反应的合成气组分的最适反应条件。结果显示:当反应温度大于1 073 K时,CH_4转化率大于99%,反应生成的气体中CH_4的含量小于0.25%。分别提高反应温度和O_2/CH_4摩尔比均有助于抑制积炭的生成。反应生成的气体中,H_2和CO分别达到最大值时,所对应的反应条件的范围不同,但在特定条件下它们有所重叠。填埋气组分CO_2/CH_4摩尔比分别为0.5,0.7,0.9时,通过等高线法得到了生成适于费托反应的合成气组分所需的最适反应条件,而CO_2/CH_4摩尔比为1.1时,无法获得相应的最适反应条件。

  2017年02期 v.45;No.336 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 2673K]
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• 活性矿浆湿法脱硫技术工程应用研究

  孙治忠;唐照勇;瞿尚君;邵志超;何春文;贺少方;贾小军;

  以活性矿浆为烟气脱硫剂,采用湿法脱硫技术,对冶炼过程产生的低浓度SO_2烟气进行脱硫工程化应用研究。由结果可知:活性矿浆平均硫容可达到3.78 kg/m~3,当入口烟气量在80 000—100 000 m~3/h,SO_2质量浓度在3 000—5 000 mg/m~3时,液汽比控制在6—9 L/m~3,平均脱硫效率能够达到94%,最高可达到99%,随着吸收时间的增加,活性矿浆pH值逐渐降低,当pH值在7.0—7.5时,循环液形成缓冲体系,吸收过程达到动态平衡,pH值下降趋势减缓,此时尾气能够稳定达标;当pH值<7.0时,pH值急剧下降,此时尾气会存在超标现象。此外,由于活性矿浆高含固、易沉降的特性,在工程化应用中塔型结构选用空塔,并在塔底设置相应的防沉降装置。

  2017年02期 v.45;No.336 7-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1097K]
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材料科学

• 孔间距和孔径连续可调的PAA模板的制备

  刘皓;朱丽丽;徐艳芳;李晓久;王玉秀;

  在磷酸溶液中以二次阳极氧化制备的多孔阳极氧化铝(PAA)模板存在孔的规整低的缺点,文中提出了在磷酸/草酸混合溶液中采用二次阳极氧化法制备高规整(PAA)模板,利用图像处理软件(Image-Pro plus)对PAA膜的扫描电镜图进行分析处理,定量研究了阳极氧化电压、草酸含量和扩孔时间对PAA模板的孔径和孔间距的影响。由实验结果可知,在质量分数1%磷酸溶液中加入0.03 mol/L草酸溶液作为阳极氧化电解液,阳极氧化电压可以达到200 V。通过调节草酸添加量和阳极氧化电压可以得到孔间距在345—498 nm范围内高规整PAA模板。通过改变扩孔时间可以获得孔径在140-400 nm范围内高规整PAA模板,并且孔径与扩孔时间呈正线性相关关系,相关系数为0.99。这种高规整孔径、孔间距连续可调的PAA模板能够被用于制备规整金属纳米线阵列、纳米管阵列和高分子纳米柱等材料。

  2017年02期 v.45;No.336 12-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 4716K]
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传质过程及设备

• 4-甲基-2-(α-甲苄基)酚铷钾萃取分离工艺研究

  邓琴;安莲英;黄正根;

  世界上92%以上的铷资源存在于盐湖卤水及地下卤水中,但卤水中铷与大量的物理化学性质极为相近的钾共存,致使铷的提取技术难度极大。文中以新型铷萃取剂4-甲基-2-(α-甲苄基)酚为研究对象,探讨新型萃取剂对铷钾萃取分离的工艺条件。实验通过单因素控制法得到铷钾分离最佳工艺条件:有机相组成为1.0 mol/L萃取剂和D60溶剂油,水相中碱度为0.5 mol/L的氢氧化钠,萃取时间3 min,相比(体积比)O/A=2.5/1(相比皆为体积比);水洗相比O/A=4/1,水洗时间2 min;反萃剂为2 mol/L的HCl,反萃相比O/A=5/1,反萃时间2 min。铷单级萃取率可达到75%以上,一级萃取后铷钾分离系数可达到25以上,铷的反萃率可以达到88.5%以上。4-甲基-2-(α-甲苄基)酚具有高效的铷钾萃取分离性能,为建立高钾卤水中铷的萃取分离技术提供了一条新的途径。

  2017年02期 v.45;No.336 17-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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• 磁性N位-壳聚糖对Cu(Ⅱ)的负载性能及其机理

  秦润华;郝凌云;李凤生;姜炜;

  以水溶液中的Cu(Ⅱ)离子作为研究对象,对磁性N位-壳聚糖的负载性能进行研究,并对其负载机理进行了初步探讨。研究了各因素如p H值、初始溶液浓度及反应时间等对其负载性能的影响,并将其负载效果与传统以戊二醛为交联剂制备的磁性交联壳聚糖进行对比。结果表明:尽管磁性N位-壳聚糖和磁性交联壳聚糖对Cu(Ⅱ)的吸附等温线均符合Langmuir模型,但其负载效果要远远优于磁性交联壳聚糖。综合FTIR、XPS和BET比表面积分析,可知磁性N位-壳聚糖对Cu(Ⅱ)的吸附不是简单的物理吸附,而是通过螯合作用结合在一起,参与螯合的功能基团和负载机理被提出,该负载性质类似于N·O型螯合剂。

  2017年02期 v.45;No.336 21-25+32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K]
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传热过程及设备

• 油页岩微波干燥过程分析及模拟

  柏静儒;孙灿辉;张亮;王擎;

  以柳树河油页岩为原料,分别在100℃热风温度和不同的微波功率的干燥条件下进行试验;用Weibull分布函数对油页岩的干燥曲线进行拟合分析,结合尺度参数估算水分有效扩散系数。结果表明:加速干燥阶段脱除的是油页岩颗粒的表面水;前期存在预热过程,温度升高,水分析出很少;随后干燥速率显著增大。恒速阶段析出的也是表面水,受物理脱附作用的影响;功率越大,恒速段时间越短。降速第一阶段主要是大孔隙中水分的脱除,降速第二阶段主要是中孔和微孔中水分的汽化。临界水分比随功率的增加而升高。Weibull分布函数准确模拟了油页岩微波干燥曲线;尺度参数α值随功率增加而减小,功率大于550 W后减小幅度降低;微波干燥的形状参数β>1,即升速段出现在干燥前期;估算的水分有效扩散系数随功率增加而增大。微波干燥和热风干燥时相比,油页岩颗粒形态并没有发生显著变化。

  2017年02期 v.45;No.336 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K]
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化工流体力学

• 立体旋流筛板空间气相流场的CFD模拟

  王娜;张少峰;王德武;唐猛;张伟;刘燕;

  应用STAR-CCM+软件,采用Realizable k-ε模型,对立体旋流筛板空间气相流场特性进行了数值模拟研究。结果表明:立体旋流筛板空间主要存在贴近筛板壁面的穿孔流动与两筛板间的旋流流动2种方式,气体经立体旋流筛板的流动过程分起旋阶段与旋流发展阶段。在贴近筛板壁面的区域,由内筒外壁至外筒内壁方向,穿孔流动速度在各流动阶段均呈增加的趋势;在两筛板间区域,起旋阶段,由内筒外壁至外筒内壁方向旋流流动速度值变化较小,沿旋流方向靠近下一块筛板区域的速度值较大;旋流发展阶段,由内筒外壁至外筒内壁方向旋流流动速度值呈先降低再增加的趋势,沿旋流方向靠近上一块筛板区域的速度值较大。在轴向不同高度区域,贴近筛板壁面的穿孔速度为中部最大、上部次之、下部最小;两筛板间的旋流流动速度为上部较小,中、下部较大。各区域速度值随着气相动能因子的增加而增加。

  2017年02期 v.45;No.336 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 3158K]
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• 水击计算在优化设计中的应用

  任世明;

  介绍了水击理论的发展与现状,使用儒可夫斯基公式(Joukowski Equation)、阿列维图表(Allievi Chart)等计算方法对水击事故进行了分析。通过计算,得出事故的直接原因是错误操作导致的数百吨力的瞬时冲击;同时反推出该阀门安全关闭时间的下限,并对于全装置开关阀进行了水击核算,优化了设计方案,提升了装置整体安全水平。文中定量分析了阀门动作时间、上游管线长度和管道内液体流速等因素对于水击冲击力的影响,为水击的预防提供了支持。

  2017年02期 v.45;No.336 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 5943K]
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反应工程

• UV辐照强化NaClO₂溶液脱硝实验研究

  郑德康;韩志涛;杨少龙;宋永惠;夏鹏飞;于景奇;严志军;潘新祥;

  NaClO_2具有非常强的氧化性,在湿法脱硝方面具有良好的应用前景,但该方法存在氧化剂成本较高、利用率偏低等不足。针对该问题,文中采用UV对NaClO_2溶液进行辐照预处理,分别研究了NaClO_2浓度、UV辐照预处理时间、溶液初始pH值对NO脱除效果的影响。结果表明:UV辐照可以明显增强NaClO_2溶液的NO脱除率。当UV辐照预处理时间为1 min时,NaClO_2浓度越低,NO脱除强化效果越明显。当NaClO_2浓度为2 mmol/L时,随UV辐照预处理时间的增加,NO脱除率不断提高,且与无UV辐照预处理时相比,NO脱除强化率最高可达87.5%。当UV辐照预处理时间大于5 min时,NO脱除率可达94%以上。UV辐照预处理前溶液pH值对NO脱除率也会有影响,当NaClO_2溶液初始pH值在5—9范围内时,NO脱除率在60%左右,而当pH值降为3时,NO脱除率可迅速提高至75.3%。利用分光光度法测定了NaClO_2光解后主要产物ClO_2的质量浓度。

  2017年02期 v.45;No.336 45-49+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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• 生物柴油生产过程撞击反应器的停留时间分布研究

  杨秀娜;姜阳;阮宗琳;李欣;齐慧敏;

  以水为工作介质,0.1 mm催化剂为示踪剂,采用脉冲示踪法,研究了撞击流反应器内物料的停留时间分布;考察了反应器进料循环比、导流筒结构、出料位置对反应器停留时间分布的影响。结果表明:反应器进料循环比≥98%、进料流速≥7.07 m/s,采用特殊管式导流筒结构,以及将反应器出料口位置设置在循环罐上,可明显改善反应器内微观混合效果,反应器内物料流型及停留时间分布十分接近全混流反应器;利用前短路Γ混合模型和组合模型分别对实验数据进行了验证,显示组合模型的计算结果与实验值更接近些,即考虑了死区影响的组合模型更接近于反应器内的实际流动状况。

  2017年02期 v.45;No.336 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1261K]
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• 纳米Ni-Mo复合氧化物催化剂加氢脱氧性能研究

  段艳;史兵方;赵金和;侯凯湖;

  用溶胶-凝胶法制备了非负载Ni-Mo复合氧化物催化剂,用X-射线能谱、N_2吸附-脱附、SEM等手段对催化剂进行了表征。以苯酚和乙酸为探针分子考察了在制备过程中添加硝酸铝和乙醇对催化加氢脱氧性能的影响。由结果可知:溶胶-凝胶法可制备纳米结构的Ni-Mo复合氧化物催化剂,颗粒尺寸达70 nm;溶胶凝胶溶液中不添加硝酸铝可提高催化剂中活性组分Mo和Ni的利用率;溶剂中乙醇的体积分数为50%所制备的催化剂具有较高加氢脱氧活性,在0.3 MPa,270℃,液时空速2 h~(-1)的条件下,催化剂催化苯酚加氢脱氧的脱氧率达到98.4%。

  2017年02期 v.45;No.336 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1382K]
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煤化工

• 生物质型煤热解半焦的燃烧特性研究

  贺新福;吴红菊;杨蕾;魏建国;周安宁;

  为开拓低阶粉煤资源高效分质利用途径,在前期制备的能满足直立炉热解要求的生物质型煤的基础上,利用同步热分析仪研究了生物质型煤热解半焦的燃烧性能,并与原煤、原煤半焦及型煤的燃烧性能进行了对比,考察了热解温度对半焦燃烧性能的影响规律。由结果可知,生物质型煤热解半焦的燃烧特征温度低于原煤半焦;随热解温度的升高,原煤半焦的燃烧特征温度呈线性增加,而型煤半焦燃烧特征温度的增加幅度较小;在热解温度较高时,型煤半焦的燃尽性能较好;型煤半焦的综合燃烧特性略差于相同热解温度的原煤半焦,但差别很小。热解温度为650℃的型煤半焦具有最好的燃尽性能和综合燃烧特性。

  2017年02期 v.45;No.336 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 845K]
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过程模拟

• 新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟

  刘慧军;袁志国;刘有智;

  目前鲜有关于错流旋转填料床结构改进研究方面的报道。以自主研发的错流旋转填料床为计算模型,建立了三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质模型,运用CFD方法对其内部气相流场进行了模拟,研究了转速和气量对速度场和干床压降的影响规律,并通过实验进行了验证。由结果可知:干床压降几乎不受转速的影响,模拟值与实验值相对误差在11.2%以内;旋转填料层内气相流场主要以旋流场为主,切向速度与填料线速度大小相当,且不受气量的影响。轴向速度值受气量的影响,其径向分布受转速的影响。与切向速度和轴向速度相比,径向速度小1—2个数量级,说明气体在径向的偏移量很小;中间静止填料层能够有效减小气旋,强化气相流场扰动,表明新型错流旋转填料床能够强化气相传质。

  2017年02期 v.45;No.336 68-73+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 3423K]
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化工工艺

• 新型双氧水工作液的开发与应用

  曹立;杨克俭;史文涛;吕睿;王志文;

  从双氧水的行业现状、工作液中工作载体、工作溶剂体系三方面阐述了新型工作液的研究进展及其应用方向。首先讨论了国内蒽醌法生产装置较低的生产能力与双氧水日益增长的需求之间存在的矛盾;基于这一现状指出新型工作液具有如下优势:能够大幅提高双氧水的产能并有效解决上述矛盾。随后,详细总结了常用的工作载体和工作溶剂,分析了生产过程对双氧水工作液的要求,并讨论了新型双氧水工作液在现有装置和新建装置上的应用方向。最后,结合从蒽醌法出现以来双氧水工作液的演变历程,指出新型双氧水工作液将朝着生产能力更高、能耗更低、耗时更短、设备负荷更小且毒性更低、废水更易处理的方向发展,并展望了新型工作液广阔的发展空间和应用前景。

  2017年02期 v.45;No.336 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 118K]
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