环境化工

• 聚乙烯亚胺-铁共改性膨润土对水中微塑料的吸附

  马俐琪;沈俊杰;韩枫;刘思雨;李政;常可心;杨佳猛;

  以膨润土作为原料，采用FeCl_2·4H_2O和FeCl_3·6H_2O作为磁改性剂，聚乙烯亚胺作为有机改性剂制备一种新型吸附剂PMB(有机磁改性膨润土),用于吸附水中纳米塑料。结果表明：SEM(扫描电镜)分析、FT-IR(傅里叶红外)光谱、XRD(X射线衍射仪)、Zeta电位、XPS(X射线能谱)表征显示，PMB与PS-NPs(聚苯乙烯纳米塑料)之间存在明显静电吸引和表面络合作用。磁性分析表明该吸附剂具有优良的超顺磁性，满足磁分离要求。PS-NPs在PMB上的吸附过程符合拟二级动力学方程和Sips等温吸附模型，化学吸附主导吸附过程。为吸附水体中纳米塑料提供了一种新方法。

  2025年11期 v.53;No.441 1-6+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K]
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• 黑药脱除废水中共存重金属Cu、Zn和Cd机理研究

  韩敬瑞;王彦军;张旗;

  以黑药为重金属捕集剂，深入探究酸性工业废水中共存重金属Cu、Zn、Cd的脱除机理。通过对捕集剂及其螯合物进行FT-IR(傅里叶变换红外光谱)和XPS(X射线光电子能谱)结构表征，阐明了黑药活性基团二硫代磷酸根—■—与重金属离子间的配位机制。构建共存重金属体系，经实验测定获得重金属沉积顺序：Cu~(2+)>Cd~(2+)>Zn~(2+),进一步结合价键理论和Lewis软硬酸碱理论，从配合物轨道类型、电子接受能力及软硬酸碱方面进行沉积顺序机理解释。此外，负电螯合物对重金属离子的吸附电中和及多金属螯合物絮体增大，综合提升了药剂的沉淀性能，使共存重金属较单金属体系脱除效果更好。机理研究揭示了黑药捕集剂与废水中共存重金属间的作用规律，为进一步实际应用提供重要的理论依据。

  2025年11期 v.53;No.441 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1261K]
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节能减排

• 生物丁醇精馏分离仿真的节能优化研究综述

  杨文凯;黄秀辉;金旖;李泽秋;田颖;

  生物丁醇作为重要的化工中间产物和生物乙醇的替代燃料，通过ABE(丙酮-丁醇-乙醇)发酵，而由于丙酮产能过剩及其对发动机系统的潜在风险，通过溶剂源梭菌改造的IBE(异丙醇-丁醇-乙醇)发酵应运而生。但生物丁醇发酵由于产物组分众多、共沸组分复杂、水浓度较高等因素，造成下游分离能耗高的问题。文中主要综述生物丁醇分离纯化过程中精馏分离及节能控制优化的研究进展，包括隔壁塔、共沸精馏、反应精馏、液液萃取-萃取精馏在ABE和IBE中的应用，讨论精馏分离生物丁醇技术的发展和不足，对目前生物丁醇分离纯化技术的发展和亟待解决的问题进行总结和展望，以期对生物丁醇的节能优化提供有益的参考和帮助。

  2025年11期 v.53;No.441 13-19+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1389K]
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生物化工

• 雨生红球藻与细菌TD18混合培养降解木质素

  田佳慧;邢向英;董庆霖;高达阳;周璇;

  生物法降解木质素环境友好，但效率低。雨生红球藻能够快速吸收废水中小分子有机物进行异养代谢，但降解大分子有机物的能力差，而Gordonia属细菌降解大分子有机物的能力强，且能够分泌胞外产物促进植物的生长。因此为提高木质素的生物降解效率在含木质素的废水中混合培养雨生红球藻与细菌TD18(Gordonia terra)。实验结果表明：雨生红球藻和细菌TD18单独培养能完全降解低质量浓度木质素(300 mg/L),而混合培养在最佳接种比例10∶4时完全降解高质量浓度木质素(500 mg/L)。与二者单独培养相比，混合培养过程中木质素的降解速率分别提高了3.49倍和1.02倍，并且雨生红球藻(0.765 g/L)和细菌TD18(0.119 g/L)的生物量分别提高了57.73%和801%。因此雨生红球藻与细菌TD18混合培养为降解木质素提供了一种经济高效的模式。

  2025年11期 v.53;No.441 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1108K]
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• 一株瘤胃嗜热厌氧产纤维乙醇菌的定向分离与发酵

  徐凯;崔金娜;魏国光;刘占英;

  利用CBP(一体化生物加工技术)中的自然微生物菌群驯化策略，成功构建一套菌种筛选方法，以定向筛选可降解木质纤维素并产纤维乙醇的嗜热厌氧芽孢杆菌。通过形态学观察、生理生化特征及16S rDNA序列分析鉴定，确认该菌株XK1-1为Caldibacillus thermoamylovoran(嗜热淀粉芽孢杆菌)。结果显示：在55℃、180 r/min的厌氧条件下，使用葡萄糖和木糖(质量体积比为2∶1 g/L)混合碳源连续培养12 h,菌株XK1-1的最大乙醇产量达到(1.03±0.046) g/L,且对葡萄糖的代谢利用更为敏感。此外，在以沙柳为唯一碳源的培养基中，连续发酵48 h,该菌株的纤维素降解率稳定在35%±0.21%,半纤维素的降解率稳定在53%±0.85%,相应的乙醇产量为(0.27±0.05) g/L(显著度p>0.05)。因此，此研究为非粮生物燃料的开发提供了优质菌种和理论依据。

  2025年11期 v.53;No.441 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1053K]
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材料科学

• 邻二醇羟基氧化对纤维素基保水材料的性能影响及应用

  杨晨;贾睿;马欢;刘娅莉;WILBERFORCE Agbley;邢建宇;

  邻二醇羟基是多糖类生物质中的常见结构，其氧化改性可增加官能团种类，提升多糖类生物质材料的性能。使用过硫酸铵氧化CMC(羧甲基纤维素)中的邻二醇羟基，得到OCMC(氧化羧甲基纤维素),使之与PAA(聚丙烯酸)复合，制备出OCMC/PAA复合凝胶。通过SEM、FT-IR等表征手段对制备的OCMC/PAA复合凝胶进行表征，并对其进行多种条件下的吸水、保水及黏附性实验。结果表明：邻二醇羟基氧化形成更多的醛基及羧基官能团，使OCMC/PAA复合凝胶具有优良的保水性能，相较于纯PAA凝胶及CMC/PAA复合凝胶，保水性能分别提高了31.86%和21.98%。另外，邻二醇羟基氧化使OCMC/PAA复合凝胶同时具备良好的黏附性能，在土壤中使用，可将黄土的土壤流失率从37.32%降低到14.79%。研究结果可进一步提升纤维素衍生化的应用，并对生物质材料的改性及新型保水材料的研发提供思路。

  2025年11期 v.53;No.441 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1087K]
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• 焦磷酸钠辅助液相剥离石墨烯的制备及测试

  邹伟;孙婉茹;江浩庆;陈鹏;张孟良;黄河;李豪;

  以石墨粉为原料，在NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)/焦磷酸钠溶液中，采用超声处理法对石墨进行剥离，制备GN(石墨烯)分散液。简要研究了焦磷酸钠浓度和超声时间对GN分散液浓度的影响。利用UV-Vis(紫外可见光谱)、SEM(扫描电镜)、Raman(拉曼)光谱等对不同条件下所得GN的形貌和结构进行了分析。再将所得GN引入PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基体中，通过熔融挤出注塑成型的方法获得GN/PET复合材料，探讨GN对于PET的增强效果。结果表明：焦磷酸钠的添加有利于GN的剥离，且随着超声时间的增加，GN分散液的质量浓度不断增大。当焦磷酸钠与石墨粉质量比为2∶1,经过超声处理4 h后，所得GN分散液质量浓度可达0.080 mg/mL。所得GN的片径较为均匀，尺寸为0.5—1.5μm,其缺陷较低，I_D/I_G为0.38。当GN添加量为0.3%时，GN/PET复合材料的断裂强度最高，较纯PET提高了12.5%。

  2025年11期 v.53;No.441 38-42+79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1144K]
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• 改性纳米CaCO₃对多孔轻质混凝土保温性能与力学性能的影响

  于娇娇;穆卫军;王有朋;

  为适应建筑领域对材料保温和良好受力方面的要求，对多孔轻质混凝土的探究得到广泛关注。针对纳米CaCO_3改变多孔轻质混凝土性能效果的问题，利用钛酸酯、无水乙醇对纳米CaCO_3进行表面改性，探究其对多孔轻质混凝土保温性能与力学性能的影响。结果表明：改性纳米CaCO_3可有效填充多孔轻质混凝土孔隙，细化多孔轻质混凝土的孔结构，提高多孔轻质混凝土复合材料的保温性能与力学性能。在标准养护龄期为28 d、改性纳米CaCO_3掺入量(质量分数)为1.0%时，多孔轻质混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、脆性均达到最高；改性纳米CaCO_3掺入量为2.0%时，多孔轻质混凝土的导热系数最小、导热速率最慢、干密度最高；其余改性纳米CaCO_3掺入量样本的各项指标均适中。随着标准养护龄期增加，掺杂改性纳米CaCO_3的多孔轻质混凝土孔结构更细、导热系数更小、导热速率更慢、抗压强度更强、劈裂抗拉强度更高、脆性更大、干密度更好。由此可见，掺杂改性纳米CaCO_3的多孔轻质混凝土具备更优质的保温性能与力学性能。

  2025年11期 v.53;No.441 43-48+84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1205K]
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传热过程及设备

• R290小管径管内流动沸腾传热关联式的评价分析

  刘业凤;罗志鹏;钟海辉;丁民淅;李洁;张华;

  R290作为一种主要替代的环保制冷剂，其在管内流动沸腾换热计算方面的需求日益增长。然而，目前关于R290的管内流动沸腾换热计算关联式的适用性尚不明确。现有的实验数据以及对这些关联式的评价存在较大差异，有些结论甚至相互矛盾，这给选择合适的计算关联式带来了极大的困扰。为了解决这一问题，文中广泛搜集现有研究中的531组R290管内流动沸腾换热实验数据，并针对目前研究中准确率较高的4个管内沸腾换热关联式进行了评价和分析。通过对这4个关联式的对比分析，确定了误差最小的换热关联式。在此基础上，对该关联式进行了拟合修正，提高其计算精度。经过修正，该换热关联式的平均绝对误差从原来的34.8%降低到23.3%,显著提高了计算结果的准确性。

  2025年11期 v.53;No.441 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1097K]
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化工热力学

• 298.15 K 下五元体系KBr-MgBr₂-CaBr₂-SrBr₂-H₂O的相平衡及相图

  王亚丽;崔瑞芝;任红保;杨秋叶;聂国亮;李武;

  为综合开发利用柴达木盆地富溴地下卤水资源，开展五元体系KBr-MgBr_2-CaBr_2-SrBr_2-H_2O在298.15 K下的固液稳定相平衡与相图研究。分别测定298.15 K下达到平衡后的液相和固相的组成，由此绘制出该体系的三维立体相图和以4种原始组分(KBr、MgBr_2·6H_2O、CaBr_2·6H_2O、SrBr_2·6H_2O)饱和的干基投影相图、含水量分布图及饱和物质含量变化图。该五元体系在298.15 K下无固溶体生成，4种原始组分也无脱水现象，并且KBr和MgBr_2·6H_2O会形成一种复盐溴代光卤石(KBr·MgBr_2·6H_2O)。其相图中共包括5个固相结晶区，由固相结晶区的大小可以看出其溶解度从大到小依次为CaBr_2·6H_2O>MgBr_2·6H_2O>KBr·MgBr_2·6H_2O>SrBr_2·6H_2O>KBr。

  2025年11期 v.53;No.441 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1202K]
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化工流体力学

• 高压氮气驱动下灭火剂的管内瞬态流动特性

  张沛;任恒英;何佳明;蔡柳溪;弥晓亮;王学辉;

  为了探索服役飞机灭火系统Halon1301灭火剂的释放流动特性，建立包含真实灭火瓶及瓶口滤网几何形状的灭火系统三维仿真模型，采用瞬态气液两相流数值方法模拟高压氮气驱动下Halon1301灭火剂的管内流动行为，分析管径、管长等参数对灭火剂释放流动特性的影响。结果表明：完善的三维瞬态数值模拟方法可以较好地预测Halon1301灭火剂释放流动行为。在不同管路配置下，灭火剂在管路出口大多以液体状态喷出，管内灭火剂气化比例低于18.8%。16 mm管径下可实现灭火剂流动效率和释放时间的良好匹配。当管路长度从700 mm增大至3 000 mm时，灭火剂初始填充管道时间增大了3倍，灭火剂的总释放时间增加了64%,灭火剂最大和平均质量流量则显著降低。

  2025年11期 v.53;No.441 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
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• 航煤储罐收油过程中颗粒沉降规律

  尹鹏博;许昕雨;陆奕嘉;王烟帝;郭兴;余振财;李长燕;滕霖;黄鑫;

  航煤质量对航空作业的安全至关重要，为确定收油过程中颗粒的最佳沉淀时间和条件，以有效去除悬浮在航煤中的杂质和水分，从而保证储存的航煤质量符合航空标准，有必要对航煤收油过程中颗粒在储罐内的沉降规律进行研究。基于ALE(任意拉格朗日-欧拉)方法、流体控制方程和颗粒运动方程建立航煤储罐中颗粒沉降多相流理论模型，研究进油速度和颗粒粒径对罐内速度场和颗粒沉降特征参数的影响规律。结果表明：当颗粒粒径越大时，颗粒完全沉降时间越短，形成的沉降区域越短；高进油速度导致航煤颗粒沉降时间缩短，并在储罐底部形成更大的沉降区域。航煤储罐收油过程中颗粒粒径和进油速度对颗粒沉降影响显著，该研究可以为航煤后续运输过程中确保油品的质量和安全提供理论指导。

  2025年11期 v.53;No.441 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K]
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• 大高径比搅拌釜内停留时间分布特性

  江尧;王伏;何金学;范娜娜;李艳;白忠祥;

  为明确搅拌雷诺数、搅拌桨形式、釜体高径比对大高径比搅拌釜内停留时间分布特性的影响规律，采用脉冲示踪法对大高径比搅拌釜内搅拌雷诺数、搅拌桨形式、釜体高径比等条件对停留时间分布、当量全混釜数量等的影响规律开展研究。结果表明：搅拌雷诺数的增加使得搅拌釜内流体平均停留时间缩短，当量全混釜数下降；桨型对停留时间分布特性的影响小于桨径带来的影响，而大直径搅拌桨的停留时间分布特性对搅拌釜的高径比变化更为敏感。最后，提出用于计算大高径比搅拌釜当量全混釜数的经验模型，可为大高径比搅拌反应釜的设计和优化提供模型基础和理论支撑。

  2025年11期 v.53;No.441 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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过程模拟

• 低密度颗粒旋风分离器的数值模拟优化

  王松江;孔令胜;李国智;何克轩;

  针对旋风分离器在低密度颗粒分离过程中效率欠佳的问题，采用CFD(计算流体力学)数值模拟方法对传统旋风分离器内部流场开展系统性研究。通过多参数耦合优化设计，提出一种具有渐缩式分流排气管、较优高径比及排尘口结构的新型旋风分离器。数值模拟结果表明：相较于原型设备，新型结构可将低密度颗粒的捕集效率提高7.6%,且压降保持在较低水平。流场分析显示：新型结构内部切向速度提升约5 m/s,同时有效减弱排尘口颗粒返混，从而提高整体分离效率。为处理低密度颗粒的化工装置提供了解决方案，对提升气固分离设备能效具有工程指导价值。

  2025年11期 v.53;No.441 80-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1077K]
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化工系统工程

• 超临界二氧化碳布雷顿循环热电联供系统热经济性能分析

  索思远;弓俊才;杨帅;贺鹏远;薛小军;

  开发基于超临界二氧化碳布雷顿循环的热电联供系统对于满足多样化的能源需求以及提高能源利用效率具有重要意义。首先建立净输出电功率为10 MW的超临界二氧化碳布雷顿循环热电联供系统的热力学模型、(火用)分析模型以及经济性模型，其次分析压缩机、膨胀机进口参数，回热器效能以及分流比对系统综合性能的影响，最后采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法和逼近理想解排序法从能量效率、(火用)效率以及投资回报周期3个角度对热电联供系统综合性能进行多目标优化。结果表明：主压缩机进口参数、回热器效能以及分流比与系统综合性能呈非单调关系，且主压缩机的进口温度、压力对系统综合性能影响程度最大，经多目标优化后系统的能量效率、(火用)效率以及投资回报周期分别为73.43%、35.53%、4.63 a,系统的供热量为9.46 MW。

  2025年11期 v.53;No.441 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K]
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化工工艺

• 分析纯硫酸生产技术研究及其应用

  胡佳;

  精细化发展是硫酸工业发展的一个重要方向，根据市场的需求调整硫酸企业的产品结构，使产品多样化和精细化，可显著增加企业的经济效益。在众多的精细化硫酸产品中，分析纯硫酸市场需求最大，分析纯硫酸的生产企业也最多，但是大部分装置存在能耗高及产品质量指标不稳定等缺点。采用烟气洗涤法生产分析纯硫酸的工艺，与生产工业酸相比，通过湿法净化含SO_3气体显著降低杂质含量，钢衬PTFE(聚四氟乙烯)替代部分金属设备，减少铁离子污染，能耗基本不增加，产品质量稳定，适合大规模、长周期生产。在此基础上，提出SO_2液相脱硝法(脱硝率≥95%),对比化学药剂法具有成本低、无试剂残留、反应温度要求更低(≥70℃)的优势。

  2025年11期 v.53;No.441 91-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 996K]
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