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高校化学工程学报

高校化学工程学报

2025年02期

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综述 | 室内气态污染物吸附机理与技术研究进展

综述 | 室内气态污染物吸附机理与技术研究进展

摘，要：室内空气污染是影响人体健康的重要源头，也是“面向人民生命健康”的重点研究方向。为实现室内空气被动式快速长效净化并根据不同场景选择净化方案，需要厘清室内气态污染物的微/介观吸附机理并开发相应的技术体系。通过文献调研，对室内常见气态污染物的2类吸附机理进行了总结分析，并归纳对比了3种相应的吸附净化技术：1）吸附机理。“物理/化学吸附”机理可适用的污染物种类较多，能实现长效净化，但捕集能力有限且吸附产物易再释放。“催化氧化/还原吸附"机理的优点在于定向净化效率高且催化转化产物无毒，但其适用条件苛刻且无法长效净化;2)吸附技术。“负压过滤吸附技术"基于“物理/化学吸附”机理，其优势在于捕集速率较高、适用场景多元，但其净化空间范围有限且可能产生二次污染物。“催化吸附净化技术”以“催化氧化/还原吸附”机理为核心,在特定场景下可快速、高效和无害化催化转化污染物，但当前商用光催化空气净化装置效率极低。“生物修复净化技术”建立于植物/微生物对室内气态污染物的生物吸收/代谢作用，其优势为长效绿色持久净化、基本无有害产物,但净化速率极低并且培育成本较高。通过分析比较不同吸附机理和技术的特点，最后提出多机理/技术组合使用的思路，以强化捕集各种室内场景下的常见气态污染物。
综述 | 添加剂促进堆肥过程氨气和温室气体减排研究进展

综述 | 添加剂促进堆肥过程氨气和温室气体减排研究进展

摘要：好氧堆肥能够将有机物降解转化为稳定腐殖质,实现有机废弃物的绿色、高效处理，是农业废弃物处理利用的有效途径之一。然而，堆体孔隙度低、碳氮比失衡会导致大量的碳和氮以甲烷( CH₄ ）氧化亚氮（ ?[N₂0] 氨气（ NH₃ )等形式释放到大气中，不仅污染环境，还导致堆肥产品质量下降。在好氧堆肥过程中使用添加剂是促进堆肥进程、改善堆肥质量和减少碳氮损失的有效方法。基于此，探讨了有机添加剂、无机添加剂和生物添加剂对农业废弃物好氧堆肥过程的作用机制与影响因素，并重点综述了不同添加剂在促进堆肥过程 NH₃ 和温室气体减排方面的优缺点，旨在为好氧堆肥添加剂的研究和应用提供有益参考。
综述 | 钞改性锰基催化剂的低温脱硝性能和反应机理研究进展

综述 | 钞改性锰基催化剂的低温脱硝性能和反应机理研究进展

摘要：改性锰（ Sm-Mn )催化剂因低温活性和抗硫性能优越，在非电行业烟气脱硝中展现出独特的优势和重要的研究价值，但水硫杂质共存会大幅降低催化活性，元素掺杂、制备方法、载体选择是提高该催化剂低温脱硝性能的关键技术。首先介绍了 Sm-Mn 催化剂的低温脱硝性能优势和 s_m 作用机制，然后阐述了催化剂的脱硝反应路径和抗水抗硫机理，重点围绕催化剂的设计与开发，分别论述了上述3种关键技术对提高 Sm-Mn 催化剂的低温脱硝性能影响规律及特征，最后对Sm-Mn 催化剂未来研究方向提出展望。
传递现象与单元操作 | 筛板萃取塔液滴行为及其影响因素

传递现象与单元操作 | 筛板萃取塔液滴行为及其影响因素

摘要：为研究筛板萃取塔中的液滴行为,采用实验和模拟相结合的方法对液滴通过筛板的形态和筛板对液滴的聚并-破碎特性进行研究，定义筛板聚并-破碎指数。结果表明，液滴在不同实验条件下以不同的方式通过筛孔，主要可分为直接通过筛孔、破碎后通过筛孔和在筛板上聚并后通过筛孔。体系界面张力较低时，筛板对液滴主要起破碎作用，筛板聚并-破碎指数随着孔径的增大而减小;体系界面张力较高时，筛板对液滴主要起聚并作用,筛板聚并-破碎指数随着孔径的增大而增大。同时，筛板聚并-破碎指数随着筛板浸润性变差而增大。基于实验数据提出估算筛板聚并-破碎指数的关联式，关联式平均偏差为0.1144，偏差较小，表明关联式可用于评估筛板对液滴的聚并-破碎特性。
传递现象与单元操作 | 提高PEMFC阴极性能的类波结构流道设计

传递现象与单元操作 | 提高PEMFC阴极性能的类波结构流道设计

摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能与流场中反应物的输运和水管理密切相关。通过绘制对称的波形函数曲线设计了4种类波结构流道用来提高PEMFC的传质和除水能力，并且运用数值模拟的方法分析了不同波形结构的水气分布、净功率密度。结果表明,与传统直流道相比，类波结构流道通过频繁的气流扰动使其性能得到了提高。波形为 y= |流道的传质能力最大提高了 16.2% ，而波形为 y=10.4sin(x) |流道的除水能力最大提高了 33.78% 。在净功率密度方面，4种不同波形的流道相比直流道分别最大提高了 0.81%3.38%5.64%8.12%
反应工程 | 醚对有机胺BHEP水溶液相变吸收 SO₂ 的影响

反应工程 | 醚对有机胺BHEP水溶液相变吸收 SO₂ 的影响

摘要：为降低有机胺吸收 SO₂ 的再生能耗，提出了新型的相变吸收剂 N,N^′ -双(2-羟乙基)哌嗪(BHEP)-醚水溶液，探究了12种具有不同碳链长度、C原子与O原子个数比( (ζ/0) 和分子结构的醚对相变吸收 SO₂ 的影响。结果表明，醚的碳链长度对分相影响不大，醚的C/O和 logP 越大，疏水性越强，则越容易相变。另外，醚的结构对醚的分配选择性影响也较大。二乙二醇单丁醚(DEGBE)的浓度越高,分相时间越短、下相体积越少,下相中 DEGBE 和 H₂O 的分配率越小，而 SO₂ 、H₂SO₄ 和BHEP的分配率几乎不受DEGBE浓度的影响。随着DEGBE浓度的增大,吸收容量和解吸率均先增大后减小，循环吸收容量略有减小，再生能耗先减小后增大；当DEGBE质量分数为 20% 时，能耗比无相变时降低了 22.91%_o¹³C NMR和1HNMR表明，溶液中分相剂醚与胺及胺盐的极性差是引起分相的主要原因。研究结果可为水系 S0₂ 相变吸收剂的开发提供参考。
生物化学 | 拉曼光谱在线监测蛋白A亲和层析过程中抗体浓度变化

生物化学 | 拉曼光谱在线监测蛋白A亲和层析过程中抗体浓度变化

摘要：针对蛋白A亲和层析过程,利用拉曼光谱分析技术,建立细胞培养液中抗体浓度的拉曼光谱模型,实现复杂料液中抗体浓度的在线测量。针对不同上样条件的拉曼光谱数据，分别使用偏最小二乘法（PLS）和岭回归建模。结果显示，PLS模型的最小交叉验证均方根误差（RMSECV）为 0.088g?L^-1 ，预测均方根误差（RMSEP）为 0.112g?L^-1 ；岭回归模型的RMSECV为 0.097g?L^-1 ,RMSEP为 0.055g?L^-1 。对比两个拉曼模型，发现岭回归模型可以平衡模型复杂性和精度，降低模型过拟合的风险，提高模型的预测能力。此外，对于不同数据集划分，均发现岭回归法的拟合和预测性能优于 PLS 结果表明,基于岭回归方法建立的拉曼光谱模型能够准确预测亲和层析过程中复杂料液的抗体浓度，有望为连续抗体捕获过程的在线监测提供技术支撑。
生物化学 | 壳聚糖阳离子纳晶胶介质的制备及对乳铁蛋白的分离特性

生物化学 | 壳聚糖阳离子纳晶胶介质的制备及对乳铁蛋白的分离特性

摘要：针对传统乳铁蛋白分离中存在过程复杂、纯度低、成本高且难以工业化的不足,研究制备了一种新型壳聚糖阳离子交换纳晶胶介质，用于从乳清中层析分离乳铁蛋白。以壳聚糖和聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶为复合基材，采用冷冻聚合和结晶致孔法制备内嵌纳凝胶的纳晶胶基质，并接枝2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，得到具有阳离子交换功能的壳聚糖-聚甲基丙烯酸丁酯纳晶胶。将 ΔpH 为5.8的乳清用缓冲液稀释一倍后上样，上样流速为 1cm?min^-1 ，分别采用0.1、0.3、1.0mol?L^-1 的NaCl溶液梯度洗脱。结果表明， 0.3mol?L^-1 的NaCl溶液能洗脱绝大部分的杂质蛋白， 1.0mol?L^-1 的NaCl溶液能洗脱得到高纯度乳铁蛋白，其纯度和回收率分别可达 92.7% 和 87.3% ，说明该纳晶胶介质在乳铁蛋白层析分离方面具有较大的应用潜力。
生物化学 | 离子液体溶解分离提取木质纤维素

生物化学 | 离子液体溶解分离提取木质纤维素

摘要：鉴于全球能源紧张和环境问题的加剧,可再生生物质资源的开发受到了广泛关注。木质纤维素是地球上最丰富的一类再生资源，在生物炼制和生物医药领域展现出巨大的应用潜力。然而其结构复杂，预处理过程难度大，限制了其应用范围。通过探讨离子液体(ILs)溶解木质纤维素的机理,依据提取的木质纤维素组分以及离子液体的溶解特性，划分出两大类分离提取木质纤维素组分的常用方法,总结了分离提取木质纤维素组分的影响因素、离子液体回收利用的方法以及优化手段。为研究者选择合适的离子液体，绿色环保的分离提取及回收方法提供参考。
化学工艺 | 以N-溴代丁二酰亚胺为溴代试剂的2-溴-6-甲酰胺环己酮的合成

化学工艺 | 以N-溴代丁二酰亚胺为溴代试剂的2-溴-6-甲酰胺环己酮的合成

摘要：2-溴-6-甲酰胺环已酮是合成格列齐特的原料,由2-甲酰胺环已酮经溴代反应制得。为提高溴代反应的安全性和选择性，以 N -溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴代剂，探究搅拌速度、反应温度、反应溶剂、NBS用量和投料方式对2-溴-6-甲酰胺环已酮合成的影响。结果表明,NBS 释放溴、中间体吸收溴转化为2-溴-6-甲酰胺环已酮的过程均需要酸的参与,NBS 用量过大、加入过快会快速消耗酸，不利于2-溴-6-甲酰胺环己酮的生成。以乙腈为溶剂,NBS与2-甲酰胺环已酮摩尔比为1.2：1.0，并在反应开始时、反应 20min 和 40min 时分3批加入，回流反应 105min ，可实现2-甲酰胺环己酮完全转化，2-溴-6-甲酰胺环已酮收率达到 98% 。
化学工艺 | SOEC电解水制氢耦合合成氨过程物质能量集成与技术-经济-环境评价

化学工艺 | SOEC电解水制氢耦合合成氨过程物质能量集成与技术-经济-环境评价

摘：要：针对传统合成氨工艺依赖化石能源,导致元素利用率低、碳排放高、经济效益差的现状，提出一种基于固体氧化物电解水制氢的合成氨工艺，旨在提高能源效率并降低碳排放。通过建模模拟、能量集成和性能分析，对比传统工艺，揭示了新工艺的技术、经济和环境优势。研究结果表明,新工艺氢、氮元素利用率分别为 92.59% ） 90.50% ，能量效率为 72.19% ，均高于传统工艺。新工艺生产成本为3442.8CNY·t-1 （以 NH3 计)，在当前市场下不具备经济优势，但随着碳税实施和可再生能源发展，当电价降至 0.1CNY?(kWh)-1 时，成本可降至 2380.5CNY?t-1 ，低于传统工艺。此外，新工艺在生产过程中不直接产生 CO2 ，具有广阔的发展前景。
化工系统工程 | 基于多目标模型预测控制的感应加热碳热还原过程操作策略分析

化工系统工程 | 基于多目标模型预测控制的感应加热碳热还原过程操作策略分析

摘要：针对铝硅酸盐固废感应加热碳热还原除铁过程中的高能耗和残余铁氧化物控制问题,提出一种基于多目标模型预测控制（MPC)的操作策略，以减小过程总能耗和提高除铁率为目标，优化电流和频率。结合不同优化目标的权值分配，分析了操作参数对不同目标的影响程度以及预测控制时操作变量的取值依据。结果表明：对于还原度目标要求较高的反应体系，应在熔炼时长达到最大限度后先增大频率，后增大电流；在达到相同还原目标要求时，相比恒定操作参数的控制策略,MPC操作策略可进一步降低能耗，且熔体还原度要求越高，允许熔炼时长越长，节能效果越好;当目标还原度低于87.0% ，且熔炼时长较短时,MPC操作策略的节能效果不显著，宜采用优化的恒定参数操作策略。研究结果可为感应加热碳热还原过程多目标优化操作策略提供分析和计算依据。
化工系统工程 | 全钒液流电池多孔电极受压后性能变化的数值模拟

化工系统工程 | 全钒液流电池多孔电极受压后性能变化的数值模拟

摘要：全钒液流电池在组装的过程中多孔电极会产生压缩，使得部分电极侵入流道进而影响电池性能。考虑到多孔电极和电解液热物理性质之间的差异，建立了全钒液流电池非均匀压缩多孔电极三维非等温热分析模型。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布、温度分布、反应热特性、过电位分布和电池平均功率的影响。结果表明：压缩比增大时,电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布均匀性增大，电极内部整体温度上升,边缘区域温度存在极值现象，负极处欧姆热、极化热和电化学热会先减少再增加，电池的平均功率峰值下降，正极处过电位上升。
材料科学与工程 | 无溶剂自乳化水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备和胶膜性能

材料科学与工程 | 无溶剂自乳化水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备和胶膜性能

摘要：水性聚氨酯是一种重要的聚合物。采用丙烯酸酯单体作为聚氨酯预聚体降黏的溶剂，扩链、中和并加水乳化后再将丙烯酸酯乳液聚合，制备出互穿网络结构水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。复合乳液制备成胶膜后考察其力学性能，探究丙烯酸酯与聚氨酯不同比例，以及不同种类丙烯酸酯用量对胶膜力学性能的影响。结果表明，采用此方法制备所得胶膜力学性能优异,最佳配方下的胶膜拉伸强度达 45.17MPa 、断裂伸长率达 400.6% 、杨氏模量达 332.70MPa_?
材料科学与工程 | 缺陷铜铋复合氧化物高效电催化二氧化碳还原制备甲酸

材料科学与工程 | 缺陷铜铋复合氧化物高效电催化二氧化碳还原制备甲酸

摘要：为提高电催化还原二氧化碳为甲酸的效率，并有效降低大气中二氧化碳浓度，采用盐模板法制备了一系列含不同铜铋比例的复合材料。通过引入氯化钠，促进了氧缺陷的形成，从而增强了催化剂的电化学性能。特别是 Cu₁Bi_18.20_x 催化剂,在-1.OV(相对于可逆氢电极,即vs.RHE)的电位下,展现出了高达 99.4% 的甲酸法拉第效率。此外， Cu₁Bi_18.20_x 催化剂还表现出较大的电化学活性面积和较低的电荷转移电阻，且在 ^34h 连续运行后，甲酸的法拉第效率仍然能维持在95% 以上。研究结果不仅为盐模板法在电催化剂制备过程提供了新的见解，也为电催化还原二氧化碳提供了一种高效的催化剂。
材料科学与工程 | 基于废FCC催化剂的陶瓷/碳复合材料的制备及其吸波性能

材料科学与工程 | 基于废FCC催化剂的陶瓷/碳复合材料的制备及其吸波性能

摘要：为了实现对废弃流化催化裂化催化剂（FCC)的高值化再利用,提出采用高能球磨法，将炭黑颗粒均匀负载在废FCC(SFCC)表面,并调控炭黑的负载量，通过高温烧结得到陶瓷/碳复合材料。文中采用X射线衍射、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪等手段对陶瓷/碳复合材料进行表征，考察了炭黑负载量对陶瓷/碳复合材料吸波性能的影响。结果表明，烧结后生成的陶瓷基体使得复合材料阻抗匹配优异，而炭黑颗粒均匀分散在复合材料基体中构成导电网络，为复合材料提供介电损耗。当炭黑负载量为 8% （质量分数）时，在 1300‰ 烧结制备的陶瓷/碳复合材料具有优异的微波吸收性能。当匹配厚度为 3.1mm 时，最小反射损耗值达到 -49.93dB ；当匹配厚度为 2.0mm 时，最大有效吸收带宽可达到 5.2GHz 这主要得益于复合材料内部的极化效应、电导损耗和良好的阻抗匹配。此外，废催化剂中含有的重金属经过烧结后转化为尖晶石得以固定在复合材料中，实现了对SFCC催化剂的无害化处理。
环境化工 | 环保型非离子表面活性剂在苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液聚合中的应用

环境化工 | 环保型非离子表面活性剂在苯乙烯-丙烯酸丁酯乳液聚合中的应用

摘要：针对烷基酚聚氧乙烯醚乳化剂存所在的环境问题，选取两种常用的阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），分别与两种绿色环保型非离子乳化剂腰果酚聚氧乙烯醚和异十三醇聚氧乙烯醚（X-100)进行复配，得到不同的乳化剂复配体系。采用半连续乳液聚合法制备了苯乙烯-丙烯酸丁酯聚合物乳液，探究了复合乳化剂种类、阴/非离子乳化剂比例以及乳化剂用量对水性聚合物乳液的稳定性及乳胶膜疏水性能的影响。结果表明，当AES与X-100的比例为1:2且用量为单体总量的 2% （质量分数)时，所得到的苯丙共聚乳液综合性能最佳。此时乳液聚合的单体转化率96% 以上，凝胶率低于 0.5% ，乳胶粒平均粒径为 123nm ，乳液稳定性良好，尤其是钙离子稳定性优异，乳胶膜的吸水率为2.48% ，水接触角为 76.79^° 。
环境化工 | 油渣气化副产炭黑制备中孔活性炭对亚甲基蓝的吸附性能

环境化工 | 油渣气化副产炭黑制备中孔活性炭对亚甲基蓝的吸附性能

摘要：为了将油渣气流床气化后的副产炭黑进行资源化利用，以油渣气化副产炭黑为原料酸洗降灰后(SCB)掺杂玉米淀粉,经KOH活化法改性成中孔活性炭(SAC)，研究玉米淀粉掺杂量对活性炭样品微观结构的影响机制;借助亚甲基蓝染料废水检测其吸附性能,考察质量、浓度、时间、温度等因素对样品吸附亚甲基蓝染料废水的影响。结果表明;SAC-3样品（ m(SCB) “ m(KOH) 1 m （玉米淀粉） τ=1:4:0.75 )具有较好的孔结构和吸附效果，比表面积达到606.01 m²?g^-1 ，孔容为0.74cm³?g^-1 ，碘吸附值为 951.27mg?g^-1 ，且具有以介孔为主的丰富孔隙结构以及含氧官能团( c=0,c-0.0-H) ；在实验范围内，优选的活性炭用量为 0.04g 亚甲基蓝初始质量浓度为 200mg?L^-1 、吸附时间为 30min 、吸附温度为 25‰ 的条件下,SAC-3对亚甲基蓝溶液的吸附效果最佳,清除率为 94.54% ，吸附量为 472.71mg?g^-1 ,达到市售活性炭的2倍左右。研究结果为油渣气流床气化后副产炭黑的资源化利用提供了理论指导。

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