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高校化学工程学报

高校化学工程学报

2025年01期

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综述 | 水环境中G蛋白偶联受体药物的污染及生态毒性研究进展

综述 | 水环境中G蛋白偶联受体药物的污染及生态毒性研究进展

摘要：随着化学分析技术的进步，药物等微量污染物中潜在的环境风险逐渐被人们关注。G蛋白偶联受体(GPCR)药物约有700种，是 40% 药物的靶点，使用量巨大。污水中的GPCR药物由于无法被污水厂完全去除，最终流入水环境造成污染,对水生生物产生潜在危害。但目前仅有少数GPCR药物被检测，且其对水生生物产生的生态风险研究有限。文中对近年来GPCR药物相关研究进行了分析，总结了其主要来源及迁移转化、环境中GPCR药物分析检测方法、污染现状和生态毒性，并对今后的研究进行了展望。
综述 | 超临界水氧化放射性废树脂的研究进展

综述 | 超临界水氧化放射性废树脂的研究进展

摘要：放射性废树脂处理是放射性废物管理的重要挑战之一，目前尚缺乏有效解决方案。传统方法如直接水泥固化、热态超级压缩、焚烧等,存在明显的局限性。超临界水氧化技术因其对有机物处理迅速彻底且能高效减容而备受关注。首先,从超临界水的基本特性出发,综述了温度、压力、氧化系数、停留时间及物料浓度等反应条件对放射性废树脂有机物去除效率影响的研究进展;其次，分析了超临界水氧化技术的优缺点；最后，从实际应用的角度，展望了超临界水氧化技术在处理放射性废树脂过程中仍面临的问题,以期为超临界水氧化处理放射性废物的工业应用提供参考和指导。
综述 | CO₂ 氧化乙烷脱氢制乙烯催化剂应用进展

综述 | CO₂ 氧化乙烷脱氢制乙烯催化剂应用进展

摘要：二氧化碳氧化乙烷脱氢( CO₂?ODH )制乙烯具有重要的基础研究意义和应用价值。文中阐述了 CO₂?ODH 反应的反应机理和关键科学问题( C-C/C-H 键选择性断裂)，分析了催化剂活性中心的电子性质和几何性质、界面位点效应、金属-载体相互作用、催化剂表面酸碱性质、杂原子掺杂作用以及催化剂的失活和再生问题对 CO₂ -ODH反应性能和催化剂构效关系的影响，介绍了贵金属催化剂和非贵金属催化剂在 CO₂ -ODH反应中的应用，结合反应机理和关键问题提出了构筑高效乙烷氧化脱氢催化剂可能的方法，最后对适用于 CO₂ -ODH反应的催化剂研究进展进行了总结和展望。研究结论为研发得到具有较好活性、产物选择性和稳定性的 CO₂ -ODH催化剂提供了借鉴和理论指导，为其进一步商业化应用提供了有益的支撑。
化工热力学与基础数据 | 乙二醇-1，2-丁二醇-5-壬酮体系液液平衡数据的测定

化工热力学与基础数据 | 乙二醇-1，2-丁二醇-5-壬酮体系液液平衡数据的测定

摘要：针对乙二醇与1,2-丁二醇性质相近且存在共沸物导致分离难度大、成本高的问题,选择了5-壬酮为萃取剂分离乙二醇和1,2-丁二醇混合物。在常压下测定了 40,60,78°C 时乙二醇-1,2-丁二醇-5-壬酮三元体系的液液平衡数据，使用Hand 方程和Othmer-Tobias方程验证了数据的可靠性。采用NRTL和UNIQUAC模型方程对液液平衡数据进行关联,分别得到了三元体系的模型参数，同时计算了1,2-丁二醇的分离因数和萃取率。结果表明，模型方程在实验范围内均具有良好的适用性，5-壬酮在 78‰ 下对1,2-丁二醇表现出良好的萃取选择性和较高的萃取率。研究结果为相关计算模拟及工业装置设计提供理论依据及数据支持。
化工热力学与基础数据 | 条纹状化学异质表面上的液滴润湿特性

化工热力学与基础数据 | 条纹状化学异质表面上的液滴润湿特性

摘要：表面上的非均匀润湿行为无处不在，为了研究条纹状化学异质表面上的润湿特性，利用涂层技术及机械加工方法制得相对疏水性不同的7种毫米级条纹状可溶性聚四氟乙烯（PFA)-Cu表面。搭建三维可视化实验台，以速度为0的状态放置液滴，探究液滴体积和放置位置的影响。结果表明，随液滴体积增大，液滴经历均匀—非均匀—均匀润湿的过程。其中，亲水区宽度起决定作用：液滴直径与亲水区的宽度之比小于8时，呈各向异性润湿；大于8时，呈各向同性润湿，基本符合Cassie模型。研究结果丰富了条纹状表面的润湿数据，为相关领域内功能表面的设计提供依据。
化工热力学与基础数据 | α -酮戊二酸在3种溶剂及其丙酮酸混合溶液中的溶解度测定及关联

化工热力学与基础数据 | α -酮戊二酸在3种溶剂及其丙酮酸混合溶液中的溶解度测定及关联

摘要：采用静态法测定了常压下 α -酮戊二酸在水、乙酸乙酯、乙酸正丁酯和丙酮酸中的溶解度，并研究了丙酮酸对 α 酮戊二酸在水、乙酸乙酯、乙酸正丁酯3种溶剂中溶解度的影响。实验结果表明： α? 酮戊二酸在水-丙酮酸、乙酸乙酯-丙酮酸、乙酸正丁酯-丙酮酸3种混合溶剂中的溶解度总体与温度呈正相关;在水-丙酮酸混合溶剂中，丙酮酸摩尔比 (y₁) 增大会使 α 酮戊二酸的溶解度减小；在乙酸乙酯-丙酮酸、乙酸正丁酯-丙酮酸混合体系中，丙酮酸摩尔比增加会使 α -酮戊二酸的溶解度先减小后增大，两体系极小值分别位于乙酸乙酯-丙酮酸摩尔比 y₂=0.60 和乙酸正丁酯-丙酮酸摩尔比 y₃=0.47 附近。Apelblat方程、Yaws方程和(CNIBS)/Redlich-Kister方程对 α -酮戊二酸在以上3种混合溶剂中的溶解度数据关联良好；采用修正的van’tHoff方程计算了 α -酮戊二酸在水-丙酮酸、乙酸乙酯-丙酮酸、乙酸正丁酯-丙酮酸3种混合体系的溶解焓、溶解熵和吉布斯自由能。研究结果为建立 α -酮戊二酸的生产工艺提供基础数据。
传递现象与单元操作 | 搅拌釜内高固含率搅拌功率的实验测量及模拟预测

传递现象与单元操作 | 搅拌釜内高固含率搅拌功率的实验测量及模拟预测

摘要：为了提高搅拌釜中高固含率工况下固-液两相搅拌功率的数值模拟预测精度，通过流变仪探究了固含率及剪切速率对甘油-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固-液两相体系黏度的影响,基于实验结果提出了考虑固含率与剪切速率影响的固-液两相体系黏度计算模型，并与计算流体力学（CFD)方法结合，对搅拌釜内固含率为0.1\~0.4的固-液搅拌功率进行预测。结果表明,随着固含率的增大，尤其是当固含率大于0.2时，甘油-PMMA固-液两相体系呈现出明显的非牛顿流体特征。目前广泛使用的基于颗粒动力学理论的固-液两相体系黏度模型，会使CFD预测的搅拌功率随固含率增加而减小。与提出的固-液两相体系黏度模型结合后的CFD模拟，明显提高了搅拌釜内高固含率下对固-液搅拌功率的预测精度，且固相分布的模拟与实验结果具有较好的一致性。
反应工程 | 基于超声强化和气体扰动的微反应器混合性能研究

反应工程 | 基于超声强化和气体扰动的微反应器混合性能研究

摘要：为给某含能材料制备中微反应器的混合强化提供技术依据，在惰性气体扰动和超声作用下，通过实验测定了微反应器内基于Vilermaux-Dushman反应的离集指数，比较了不同气液入口速度、气液比与超声功率下微反应器的混合性能。此外，通过计算流体力学方法,耦合流体流动、化学反应、两相流-相场、压力声学等物理场，模拟研究了气液比、超声功率等工艺条件对 Villermaux-Dushman 反应离集指数的影响,讨论了气液两相反应体系的强化机理和流型转变点。研究结果可为气液两相流微反应器的优化设计提供参考。
反应工程 | 二氧化钛包覆二氧化硅担载镍催化剂用于二氧化碳甲烷化

反应工程 | 二氧化钛包覆二氧化硅担载镍催化剂用于二氧化碳甲烷化

摘要：针对 SiO₂ 作为 CO₂ 甲烷化催化剂载体比表面积小、不利于活性组分高分散的问题，采用醇分散水解法将 TiO₂ 均匀包覆于 SiO₂ 纳米颗粒表面，制备了具有大比表面积的 TiO₂?SiO₂ 载体。采用络合浸渍法将活性组分Ni担载于该载体表面得到 Ni/TiO₂?SiO₂ 催化剂，并考察了Ni负载量和煅烧温度对催化性能及微观结构的影响。研究发现，载体比表面积大，Ni分散度较高，并且金属-载体相互作用起到了固定活性组分的作用，使其不容易在还原过程中烧结，所制得质量分数为12% 的 Ni/TiO₂?SiO₂ 催化剂具有优良的活性、选择性和稳定性。实验结果显示， CO₂ 转化率随Ni的表面积线性增大，说明Ni分散度是活性高低的决定性因素。
反应工程 | 无掺杂 g-C₃N₄ 促进光催化甲苯氧化

反应工程 | 无掺杂 g-C₃N₄ 促进光催化甲苯氧化

摘要：以 0₂ 选择性氧化甲苯转化为高附加值氧化物意义重大且具有挑战。为解决甲苯 C(sp³) -H难以活化问题，成功将无掺杂的 g-C₃N₄ 应用于甲苯氧化反应，展现出优异的光催化氧化活性。经二次热剥离处理的 g-C₃N₄ ，比表面积显著增大，可以提供更多的活性位点，同时促进了光生电子-空穴的有效分离与迁移，大的比表面积也有利于对甲苯和 0₂ 的吸附。经优化后的光催化剂在 400～410nm 光照条件下，以 0₂ 为氧化剂，室温条件反应，甲苯转化率为 65.8% ，苯甲醛和苯甲酸总选择性为 86.2% ，甲苯转化速率可达 2056μmol?(μ?h)^-1 。
反应工程 | 蒸汽辅助低成本合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化裂解性能

反应工程 | 蒸汽辅助低成本合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化裂解性能

摘要：针对 ZSM-5分子筛合成成本高、微孔结构易引起扩散限制的问题,文中以六亚甲基亚胺(HMI)为主模板剂,聚氧乙烯聚氧丙烯醚(F68)为介孔模板剂，采用蒸汽辅助晶化法合成多级孔ZSM-5分子筛（SFZ），探究 ΔNaOH 添加量、晶化时间以及F68添加量对分子筛结晶度的影响。此外，采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM) ?N₂ 吸附-脱附及氨程序升温脱附 ΔNH₃-TPD )等手段对催化剂的物理化学性能进行了表征，对低密度聚乙烯（LDPE)进行了催化裂解，并且评价了分子筛的催化性能。结果表明，SFZ-15（F68添加量为HMI质量的 15% )获得了最高的液体产率( 21.42% ）和苯系物（BTEX，如苯、甲苯、乙苯、二甲苯)选择性( 86.34% ），同时表现出优异的抗积碳能力和催化稳定性。
反应工程 | NiPd/SiO₂ 双金属催化剂上糠醛还原胺化制糠胺

反应工程 | NiPd/SiO₂ 双金属催化剂上糠醛还原胺化制糠胺

摘要：为了进一步提高糠醛还原胺化反应中Ni基催化剂活性和稳定性，采用共浸渍法制备 NiPd/SiO₂ 双金属催化剂，在氨水作为氨源、分子氢作为还原剂条件下，催化糠醛还原胺化合成糠胺。研究了Ni/Pd摩尔比、反应温度、氢气压力、催化剂用量等对糠醛转化率和糠胺选择性的影响，同时研究了催化剂的重复使用性和普适性。结果表明，在优化的 NiPd(1:4) Ω^′SiO₂ 催化剂上 130C.2MPa 条件下反应3h，糠醛完全转化，糠胺选择性达到 91.6% ，催化剂重复使用4次后仍具有良好的活性，且该催化剂在其他多种醛类化合物还原胺化制伯胺反应中也表现出较好的催化性能。
生物化工 | 缬沙坦与氢氯噻嗪药物-药物共晶的制备与表征

生物化工 | 缬沙坦与氢氯噻嗪药物-药物共晶的制备与表征

摘要：为改进难溶性药物沙坦与氢氯噻嗪的溶出性能，采用液体辅助研磨法制备了沙坦-氢氯噻嗪共晶产物。通过粉末X-射线衍射法、拉曼光谱法、红外光谱法等对共晶产物、沙坦、氢氯噻嗪粉末及二者物理混合物进行了系列表征，并采用高效液相色谱方法分析了上述4个样品中药物活性成分（APIs)的体外溶出性能。结果表明,沙坦与氢氯噻嗪之间形成了共晶，共晶中APIs的溶出性能较原料药有显著改进,溶出曲线具有协同溶出的趋势。研究结果为沙坦与氢氯噻嗪联合用药提供了一种新的选择。
化学工艺 | 黄铁矿流化床还原磷石膏制备 SO₂ 的实验及机理分析

化学工艺 | 黄铁矿流化床还原磷石膏制备 SO₂ 的实验及机理分析

摘要：为了将黄铁矿和磷石膏(PG)中的元素S尽可能地转化为 SO₂ ，同时明晰该过程的反应机理，通过流化床实验结合热重和热力学计算,系统研究了黄铁矿添加量、反应温度等对PG分解过程的影响。结果表明黄铁矿的加入降低了PG 的分解温度，并且提高了PG的分解率。该过程的最慨然机理函数为 G(α)=1-(1-α)^1/3 ，表明反应受相边界控制。优化的反应条件：温度为 1 100‰ ，黄铁矿添加量为 30% ，反应时间为 20min ，黄铁矿粒径为 0～0.075mm ，在该条件下PG分解率和 SO₂ 收率分别为 99.95% 和 95.95% 。当黄铁矿添加量为 30%～70% ,会产生副产物 CaS 当添加量超过 70% ,会产生固熔体 Ca₃Fe₄S₃O₆_? 按照黄铁矿添加量的不同，该过程主要有两种不同的机理路径。本研究丰富了黄铁矿还原PG制备 SO₂ 的工艺理论。
材料科学与工程 | 氮掺杂碳材料分离烟道气的分子模拟

材料科学与工程 | 氮掺杂碳材料分离烟道气的分子模拟

摘要：针对氮掺杂碳材料的微孔孔径分布和氮含量对 CO₂ 吸附的单一影响难以量化问题，构建碳基吸附剂的狭缝孔模型，使用蒙特卡洛模拟方法，定量研究孔径结构、氮掺杂量、吸附温度对 CO₂ 吸附及烟道气分离性能的影响，并从吸附质的相对浓度分布角度分析吸附机理。结果表明： CO₂ 吸附容量受孔径分布和氮掺杂量的协同作用，但 0.8nm 以下的窄微孔对吸附量影响更大， 1.5×10⁵ Pa 时在模拟孔径范围内 0.8nm 处 CO₂ 吸附量最大为 6.082mol?kg^-1 ，氮掺杂可以提高烟道气分离系数。研究结果可为碳基吸附剂的制备、改性和实际应用提供参考。
材料科学与工程 | 无溶剂纳米 CaCO₃ 流体的制备及其流变性能分析

材料科学与工程 | 无溶剂纳米 CaCO₃ 流体的制备及其流变性能分析

摘要：为了解决纳米碳酸钙( CaCO₃ )在贮存和使用过程中易发生团聚的问题，改善其与聚合物材料共混的相容性，通过共价接枝的方法将长链有机物聚醚-硅烷(KHM)接枝到纳米 CaCO₃ 表面，制备出新型的稳定无溶剂纳米流体( CaCO₃ KHM)，并考察其流变学行为。结果表明，所制备的 CaCO₃ -KHM中的 CaCO₃ 呈立方形，有机层均匀包覆在 CaCO₃ 表面形成核壳结构，有机层厚度为 4nm 左右；有机含量超过 70% 后， CaCO₃ -KHM显示出类似液体的性质。差示扫描量热（DSC）分析表明， CaCO₃ -KHM的玻璃化转变温度为，熔融温度为 10‰ 。热分析发现该类流体具有良好的热稳定性，初始分解温度在 260°C 以上。乳液状无溶剂纳米 CaCO₃ 流体能够实现无机纳米粒子与聚合物材料的“液-液”混合，对热固性树脂改性具有重要意义。
材料科学与工程 | Ni₂P/ ppy/rGO复合材料的制备及析氧性能

材料科学与工程 | Ni₂P/ ppy/rGO复合材料的制备及析氧性能

摘要：为了设计和开发一种经济高效的析氧反应(OER)催化剂,采用化学氧化法和水热法等方法,使用聚吡咯（ppy）对还原氧化石墨烯(rGO)进行功能化改性，再结合磷化镍 (Ni₂P) ，制备 Ni₂P/ppy/rG0 催化剂。运用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)和 ΔX 射线光电子能谱仪(XPS)对材料进行结构和形貌表征，再通过电化学测试研究了催化剂的析氧反应性能。结果表明， Ni₂P/ppy/rG0 具有良好的电催化性能,在电流密度为 10mA?cm^-2 时,需要的过电势( 258mV )较小，表现出比ppy/rGO( 319mV ） Ni₂P/ppy （ 323mV )更好的电催化析氧性能。 Ni₂P/ppy/rG0 催化剂相应的塔菲尔斜率中 74.0mV?dec^-1 )也较小，表明其在析氧反应中具有较好的催化动力学性能。
环境化工 | 高炉粒化矿渣协同矿化封存 CO₂ 对充填体强度影响机制分析

环境化工 | 高炉粒化矿渣协同矿化封存 CO₂ 对充填体强度影响机制分析

摘要：钢铁生产过程中会产生大量的 CO₂ 及高炉矿渣等固体废弃物，针对固废堆存及温室气体排放问题，利用矿渣矿化封存 CO₂ 并充填至采空区，可有效控制岩层移动,减少地表塌陷。为了保证封存方法的可行性，文中在常温常压条件下,利用X射线衍射、电子显微镜-X射线光电子能谱和热重分析等方法，研究了矿渣基固废固碳充填材料（SCFM)的力学性能及微观结构和物相组成，并分析了SCFM的 CO₂ 固化和强度强化机理。在制备SCFM过程中，硅酸盐水泥、熟石灰和矿渣粉先发生水化反应，水化产物(水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙)再与 CO₂ 进行碳化反应生成硅胶（gel)和碳酸钙。结果表明，SCFM强度随硅酸盐水泥和熟石灰掺量的增加而提高，水泥和熟石灰掺量分别为 20% 和 7% 时的SCFM试样强度最大，3d和28d强度分别达到 4.41MPa 和 16.47MPa 1g SCFM的 CO₂ 最大封存量为 1.83mg ，与水泥和熟石灰掺量成正比，熟石灰为最大影响因素。SCFM提高了固废利用率和 CO₂ 利用封存率，为实现“双碳”战略目标提供了一定的理论支持。

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