近年创新生物医药在生物产业中的比重逐渐增大,也给生物产业带来了巨大的经济效益,靶点筛选及分子构建等上游技术的进步是促进生物医药进步的主要原因.随着目前细胞培养技术在生物医药生产中的广泛应用,对细胞培养技术的要求也不断提高,同时细胞培养技术的实现载体——生物反应器的技术改进和创新也越发凸显其重要性.本文介绍了生物反应器在创新生物医药产业中的应用种类、发展趋势及发展驱动力,回顾了全球范围内新型生物反应器的发展成果,包括新型反应器技术及过程分析技术在生物医药中的应用,最后,分析了中国生物反应器的发展现状与问题,指出了生物反应器的发展与进步应以提高生物培养过程的稳定性最终提高产品的质量而不是以提高产量为主要目标.本文详细阐述现代生物反应器技术及基于"质量源于设计"的质量控制理念在其中所起到的关键作用,以及生物反应器的技术发展的现状和未来走向.

膜蒸馏作为一种新型的膜分离技术,具有脱盐率高、可处理高浓度原料液等技术优势,近年来引起学术界及工业界的广泛关注.膜蒸馏技术可被应用于海水淡化,工业废水/苦盐水脱盐及糖、盐、果汁、有机/无机酸、碱液等的浓缩过程.但由于当前膜蒸馏能耗及成本较高,一定程度上限制了该技术的工业化.本文重点介绍了可用于强化膜蒸馏过程和优化该过程能量利用的方法及研究进展,主要包括膜材料和膜制备方法/工艺的进展、膜蒸馏过程操作条件的优化、改进膜组件和辅助装置的应用、太阳能和低品位热源的使用、蒸发冷凝潜热的回收以及耦合其他分离过程的复合膜蒸馏系统,同时分析了膜蒸馏技术处理高盐工业废水的应用前景,最后探讨和总结了膜蒸馏过程强化及优化的研究方向,为该技术的进一步发展提供了科学性指导.

加氢裂化是炼油与石化行业的关键技术,借助反应动力学建模以及软件模拟技术来深入认识加氢裂化反应机理并指导生产,优化装置操作条件,可以给企业带来显著的经济效益.本文主要对利用集总法来模拟加氢裂化反应过程动力学的相关研究进行了综述,包括基于生产方案划分的集总、离散集总以及连续集总建立的反应动力学模型[微软用户1],重点介绍了这三类集总模型的建模思路及发展现状,对不同模型的优缺点和反应网络进行了详细的对比分析,其中连续集总模型能够充分考虑混合物性质、反应途径以及切割方案变化的影响,进而实现对加氢裂化这一复杂体系反应器的模拟,准确预测其产品分布和产品性质.同时,本文还指出未来加氢裂化反应动力学建模深入研究的方向,将集总法建模和分子法建模有效结合,开发出一个全面的混合动力学模型,将是未来加氢裂化反应器模拟中一项很有意义并且具有挑战的工作.

炼化企业是耗能用水大户,随着国家对节能减排要求的逐渐严格,炼化企业节能节水工作面临较大的压力.过程系统集成优化技术把炼化生产过程作为统一整体考虑,可最大化实现节能节水效果.过程系统作为一个有机的整体,系统中必然有一些单元过程构成系统节能节水的瓶颈,辨识这样的系统瓶颈,并研究相应的解瓶颈策略,可使节能节水取得事半功倍的效果.本文在对炼化企业能量系统和用水网络常用的优化技术和方法进行介绍的基础上,重点分析了炼化企业节能节水瓶颈辨识的研究进展,主要涉及节能瓶颈、节水瓶颈以及装置扩能改造瓶颈的辨识等方面的研究进展.当前的研究主要集中在单一网络的瓶颈辨识,下一步的研究方向应从单功能网络逐步推进到耦合网络.

国内智慧工厂尚未形成合理的理论体系和操作模式,如何高效、直观、迅速地整合企业所有信息资源,进行辅助智能决策是管理者面临的主要问题.本文从虚拟现实这一建立智慧工厂的关键技术手段出发,分析了其在化工行业各类工厂建模中的难点和问题,运用三维地理信息建模、激光点云扫描、360度全景影像等方法,结合可视化程序设计技术,设计开发了主要应用于工业企业的智慧工厂综合管理信息系统.该系统具备交互浏览、可视化信息查询统计、实时安防监控和预警预报、环境排污实时监测、生产流程和设备实时监测、地下管网管理和安全防护等功能,在企业取得了良好的应用效果,为国内智慧工厂如何建立提供了一种全新的解决思路.

探究了固体酸烷基化反应机理和转化规律,对其进行动力学研究具有重要的理论和现实意义.概述了固体酸烷基化反应体系具有代表性的动力学研究成果,总结了不同尺度动力学模型的建立规则和对改善催化剂失活所提供的建议,指出建立固体酸烷基化分子水平机理层面动力学模型,对本征动力学性质进行描述,反映动力学参数与原料性质、操作变量、催化剂之间存在的内在联系,可以更好地为新型催化剂研发、反应器设计和工艺流程优化提供理论支持.

CO₂脱钙后海水与标准海水相比,具有更少的Ca²⁺和更多的HCO₃^-,理论上HCO₃^-可与SO₂溶于水后产生的亚硫酸氢根反应,促进SO₂的溶解.为此本文以N₂为惰性载气,研究了1atm下,温度变化范围为34.0~63.9℃,SO₂在标准海水、NaHCO₃含量增多的海水以及钙离子减少的海水中的溶解性能,以期实现海水CO₂脱钙与烟道气脱硫的耦合.结果表明SO₂在标准海水中的溶解度随着温度的升高显著降低,且SO₂溶解度的数值与温度呈近似线性关系;海水中HCO₃^-含量的增加会提高SO₂在此水体系中的溶解度;而海水中钙离子的减少对SO₂在此水体系中的溶解性能并无显著影响.因此与标准海水体系相比,CO₂脱钙后海水体系对SO₂具有更好的溶解性能,为利用CO₂脱钙后海水进行烟气脱硫,从而实现海水脱钙与烟气脱硫的耦合提供了理论支持及基础数据.

呼吸阀是减少油气排放量、保证储油罐使用安全性的必要措施之一.由于储油罐所处环境条件的不同,罐内物性参数随时间而发生变化,增加了呼吸阀设计条件的不确定性.影响呼吸阀气通量的各种物理量是多种多样的,其中温度变化是影响呼吸阀气量的主要因素之一.本文以温度变化作为研究呼吸阀气通量的出发点,提出了新的呼吸阀气通量计算方法——峰值守恒法.即将气相与液相的质量变化过程视为一个独立的质量守恒体,把该守恒体的气相介质分量变化过程作为研究对象,并设定其饱和蒸气压状态下的峰值变化过程为呼吸阀气通量,利用质量守恒原则,推导出了呼吸阀气通量计算方法.该方法与目前常用的公式方法相比,其计算气通量更接近实际情况,提高了呼吸阀的设计与选用的准确性.

折流式旋转床是一种新型的同心圈式超重力设备,电机功率消耗是折流式旋转床设计时需要考虑的重要因素.本文对折流式旋转床的有效功耗进行了初步的实验研究,并提出了一种新的有效功耗计算方法,为旋转设备功耗研究和折流式旋转床工业应用提供了一定基础.折流式旋转床有效功耗可以分成两部分,即分散液体功耗和加速液体功耗.通过理论分析,得到了折流式旋转床有效功耗的计算模型.实验以水为介质,在不同液量和转速下测得有效功耗.结果表明,转速一定时,有效功耗随着液量的增加近似呈线性增加,且转速越大,有效功耗随液量增加越快.通过对实验数据的回归,得到单个同心圈转子有效功耗的计算模型,实验值与回归计算值相对偏差基本在20%以内.通过对包含4个同心圈转子的折流式旋转床有效功耗的验证结果可知,4个动圈有效功耗计算值的总和比实验测量值高20%左右,对折流式旋转床的工程放大有一定意义.

对小型有机朗肯循环系统中工质泵的性能进行了实验研究,建立了应用R245fa工质的小型工质泵性能研究试验台,针对容积型工质泵的效率展开实验研究,对工质泵出口压力、进出口压差和系统质量流量分别进行控制,获得了工质泵等熵效率随上述3个变量的变化曲线.实验结果表明,在蒸发温度75℃、冷凝温度11℃条件下,有机朗肯循环系统中工质泵的等熵效率范围为15%~47%,随着系统质量流量的增大和工质泵进出口压差的增加,工质泵等熵效率升高,且受到系统质量流量的影响较大.实验证实了有机朗肯循环系统中工质泵的实际运行效率比以往模拟、理论计算研究中应用的工程经验值低.依据本研究实验结果,工质泵等熵效率宜取平均值30%;基于理论循环等熵过程的分析,泵功占膨胀机输出功的比例约为8%,而实际过程中,综合考虑泵的效率、电机效率、膨胀机机械效率,其比值可达到12%以上.

对某焦化厂的供水网络进行了详细的分析,在用水供需平衡满足生产要求的前提下,以新鲜水供给量最小以及新鲜水供给成本与循环水及除盐水的浪费成本之和最小作为两个优化目标,建立了多目标混合整数非线性规划(MINLP)的数学模型.利用文献提出的Pareto规则下的多目标改进文化差分进化算法对模型进行了求解.所得的计算结果与现场实时操作数据相比,模型及算法实现的优化操作减少了新鲜水消耗量,降低了新鲜水供给成本与循环水及除盐水的浪费成本,达到了很好的优化效果.

采用实验和数值模拟相结合的方法,研究了高低双螺旋片对套管换热器壳侧的强化换热效果.以仅带有高螺旋片的换热器结构为基础,研究了曲率ε分别为0.44、0.321和0.131时,Reynolds数在4000~20000范围内,低、高螺旋片高度之比l/W对壳侧换热平均Nusselt数Nu_m和流动阻力系数f的影响,考察了等泵功条件下换热器的综合传热性能.对ε=0.44的换热器研究结果表明:当l/W>1/2时双螺旋片强化传热效果显著,且研究工况中l/W=3/4时最优,此时与单一高螺旋片相比,Nu_m值平均提高了10.8%;研究范围内,综合强化传热因子PEC数在1.044~1.204.对不同曲率换热器的研究结果表明,同一l/W值下,PEC数随着曲率ε值的增大而增大,说明双螺旋片结构更适合强化曲率较大的套管换热器壳侧换热.

针对罚函数法处理有约束问题时存在的不足,采用Lagrange乘子法优化换热网络.为求解Lagrange函数方程组,根据确定性方法,提出最速下降法求解策略以及Powell法求解策略.通过极小值判断机制,保证Lagrange函数方程组的解是原换热网络目标函数值的极小值.根据实际工况,提出结构进化策略,与Lagrange乘子法相结合,实现了换热网络全局最优化.通过经典算例验证了两种求解策略的有效性、准确性以及结构进化策略的通用性.与文献结果进行对比,结果表明本算法具有较强的局部搜索能力以及全局搜索能力,能够找到更优的换热网络结构,有利于在工业生产中节约成本.

造水机是重要的船舶辅机之一,使用蒸汽或内燃机缸套冷却液余热作为驱动热源,为船舶提供淡水.目前国际市场上船用蒸馏造水机已由管壳式换热器向板片式换热器过渡,国内相关设计产品和技术研究比较缺乏.本文为了研究板式蒸馏造水机换热及流动特性,以内燃机冷却液余热作为驱动力,选取实际运行工况,从热力学和流体力学角度分析研究板式蒸馏造水装置的设计要点,通过对造水机的板式蒸馏器进行热力计算和换热计算,对引射器进行结构改进设计以及对造水机的整体工艺流程设计,得到船用板式蒸馏造水机各部分的结构和详细尺寸参数.计算得到额定工况下的理论产水量并进行低负荷实验.结果表明,造水机产水品质和运行特性符合设计要求,为板式造水机制造和研发提供参考.

精馏是化工过程中重要的耗能设备,其产品温度的改变将影响换热网络的集成.针对二甲苯分离吸附的实际生产过程,利用复合曲线系统分析精馏塔DA604塔压增大至170kPa及230kPa后塔顶和塔底产品流股温度改变对换热网络的集成和公用工程消耗量的影响,可实现精馏塔操作与换热网络的同步集成,相较与之前只考虑流股温位对换热网络的影响更加全面.结果表明,该精馏塔的塔压由110kPa增至170kPa时,系统的冷却公用工程用量增大1765.0kW,加热公用工程量减少1948.5kW,无需消耗加热公用工程;压力由110kPa增加至230kPa时,系统冷却公用工程用量增大4964.1kW,加热公用工程用量节省共计8172.4kW,此时加热公用工程用量减小为0且可在高温段向外界供给6223.9kW热量.该分析结果与夹点法的计算结果相同,由该结果可得普适性结论,当精馏塔塔顶塔底出口物流均为源时,增大塔压,系统加热公用工程减小,冷却公用工程增加,整体上有利于系统的节能.

锂电池在使用时会持续产热,作为电动汽车电源使用时若不采取有效的热管理措施,可能导致其温度过高、电池单体间温差过大,从而影响其性能和寿命.目前电池热管理系统多采用强制风冷、循环液冷、相变冷却、热管冷却等方法,结构复杂且成本较高.本文采用纯铜翅片式电池热管理系统并进行了实验研究,通过改变放电倍率和翅片厚度,研究了电池组在不同工况下的热特性.结果表明:自然对流条件下,加装翅片可显著抑制电池组温度过高,并可改善电池组温度分布的均匀性;增加翅片厚度可满足高放电倍率和深度放电时的温度要求.

针对某炼厂酮苯脱蜡装置原料油(减三线)中酸性物质组成特殊(对装置产生严重的腐蚀)的情况,采用碱醇法提取其中的酸性物质,借助负离子电喷雾-傅里叶变换离子回旋共振质谱(negative-ion ESI FT-ICR MS)研究其酸性组分的组成及分布,并与工业级脱脂环酸进行比较,从分子层面上揭示了其特殊之处.Negative-ion ESI FT-ICR MS结果表明,减三线酸性化合物主要的特点为O₂类化合物中脂肪酸(Z=0)占明显优势,缩合度较大的Z=-8和Z=-10的O₂类化合物中有些碳数的物质相对丰度也比较大,碳数分布有两个中心;O₁类杂原子化合物的相对丰度仅次于O₂类化合物,且大大高出其他类杂原子化合物,O₁类化合物中,烷基酚类化合物占绝对优势.减三线酸性化合物的特殊组成将对进一步探究腐蚀机理和寻求解决设备腐蚀的途径有重要的指导意义.

研究了不同磷酸基咪唑离子液体对煤焦油柴油馏分中氮化物的脱除效果.分别以磷酸酯和磷酸二氢根为阴离子合成了烷基碳链长度不同的咪唑磷酸酯和咪唑磷酸二氢盐离子液体,考察了不同条件下离子液体对煤焦油柴油馏分的脱氮效果.结果表明,酸性咪唑磷酸二氢盐离子液体脱氮效果优于咪唑磷酸酯离子液体,1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([BMim]H₂PO₄)离子液体的脱氮效果最佳.在剂油质量比为0.2、反应温度为40℃、反应时间和静置时间均为30min的条件下,[BMim]H₂PO₄对煤焦油柴油馏分的脱氮率为92.3%,循环使用5次后仍具有稳定的脱氮效果.

分别从反应机理、活性位点、助剂和载体4个方面对合成气制低碳醇铑基催化剂体系进行了文献综述,同时对理想催化剂的研究方向做出了预测.通过对不同学者的研究成果的对比,发现对于铑基催化剂催化的反应机理和活性中心等方面的研究仍存在较多争议,更为深入仔细的研究工作仍然需要.应用前景方面,虽然铑基催化剂对该反应具有较高的低碳醇选择性(尤其是乙醇)和较好的稳定性,但较低的反应活性及铑金属自身昂贵的价格很大程度上限制了其应用,具有工业应用价值的高效铑基催化剂仍有待开发.

MnO_x以其良好的低温催化活性成为当前低温NH₃-SCR脱硝催化剂研究的热点,负载型Mn基低温脱硝催化剂较好地解决了非负载型低温N₂选择性差、易中毒等难题,具有良好的工业应用前景.本文综述了负载型Mn基低温脱硝催化剂的研究现状,从活性组分、载体、制备方法、机理和动力学以及抗H₂O、SO₂性能5个方面介绍了负载型Mn基低温脱硝催化剂的研究现状,着重阐述了金属氧化物、分子筛、炭基等人工和天然载体负载MnO_x在制备方法和脱硝活性方面的最新研究成果,简述了Mn基低温脱硝催化剂的催化机理以及动力学研究进展,分析了Mn基低温脱硝催化剂的H₂O和SO₂中毒机理.指出提高负载型Mn基低温脱硝催化剂的抗中毒性能和再生是今后研究的重点.

烟酸作为重要的化工和医药中间体广泛应用于不同领域.相较于传统工艺,3-甲基吡啶气相一步催化氧化合成烟酸的方法具有成本低、污染低、产品质量高等优点,展现出良好的应用前景.目前V₂O₅/TiO₂系列催化剂在3-甲基吡啶的氧化反应中表现出了良好的氧化活性.本文主要分析了催化剂表面的VO_x结构,并概述了载体、制备方法、负载量、焙烧过程和助剂掺杂对结构的影响,探讨催化剂中各组分之间的相互作用,根据相关文献推测3-甲基吡啶氧化的反应机理.但该类催化剂仍然存在反应速率和选择性较低、温度窗口窄、反应过程中放出的热量对催化剂的影响等一些技术问题.文章从催化剂的开发和反应器的设计两方面进行了展望.

采用共沉淀法制备了负载型Mn-Fe/γ-Al₂O₃低温SCR催化剂,运用固定床催化反应器,以氨气为还原剂,考察了负载量、活性组分配比、焙烧温度等制备条件和空速、O₂体积分数、NH₃/NO摩尔比等操作条件对Mn-Fe/γ-Al₂O₃催化剂低温脱硝性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)等手段对催化剂进行表征.结果表明,负载质量分数为20%、n(Mn):n(Fe)=4:1、焙烧温度为600℃、空速为16000h^-1、O₂体积分数为4%、NH₃/NO摩尔比为1.2、反应温度为200℃的条件下,NO转化率达到了96%以上.

以一水合乙酸铜和均苯三酸为原料,采用常温搅拌法合成金属有机框架化合物MOF-199,用XRD、IR、BET对其表征.将MOF-199用水处理后作为催化剂用于苯羟基化反应,考察了催化剂的用量、反应温度、反应时间、双氧水添加量对催化反应的影响.较优反应条件为:MOF-199(140mg,0.23mmol)、乙腈4mL、苯1.1mL、H₂O₂3.3mL,在60℃的水浴中反应30min,所得苯的氧化物的产率为23.3%,苯酚的选择性为53.1%,转化频率(TOF值)为25.0h^-1.水处理显著提高了MOF-199的催化活性,并形成了一种新的氧化模式,在一定程度上保护了MOF-199的框架结构.

水热法制备了以聚乙二醇(PEG-200)为模板剂的稀土元素Eu复合BiVO₄光催化剂,并对材料进行XRD、SEM、UV-vis DRS、BET的表征和分析.以光催化降解甲基蓝(MB)效率作为光催化活性的指标,考察Eu复合对BiVO₄光催化活性的影响.结果表明:Eu复合可使BiVO₄的晶型发生转变,同时又抑制四方相晶体生长,使晶粒尺寸变小,比表面积增大.复合样品中,部分Eu³⁺进入BiVO₄晶格内取代Bi³⁺,使晶形发生畸变,有利于光催化活性的提高.当Eu的复合量为50%时,光催化降解甲基蓝的效率最高,可见光照射120min降解效率可达到90%,较纯BiVO₄的光降解效率明显提高.

概述了静电纺丝技术的原理及其在生物性纳米复合材料制备过程中的作用.该技术可将多种材料以不同的方式复合到同一根纤维中,使得纤维又增添了多种新的功能,因此其在多功能复合材料制备方面的应用广受关注.同时由于海藻酸钠纳米材料具有良好的理化性质、功能特性、生物相容性及特殊的纳米效应,利用静电纺丝技术将高效抗菌剂均匀分布到海藻酸钠材料中制备成抗菌复合薄膜,使其在食品包装、创伤敷料、药物载体及组织工程支架等方面体现出了重要的应用价值.此外,本文还在该技术的基础上,提出了关于静电纺丝制备海藻酸钠抗菌复合薄膜过程中改性剂的优化、抗菌剂的选择等方面的问题,并展望了基于静电纺丝技术的海藻酸钠抗菌复合薄膜的应用前景.

以Zn²⁺-阿魏酸-咖啡酸配合物为模板制备了双分子印迹聚合物,优化了制备条件,用傅里叶红外光谱和扫描电镜对分子印迹聚合物进行结构表征,测试了分子印迹聚合物的吸附特性,探讨了分子印迹聚合物固相萃取应用效能并对萃取条件进行了优化.结果表明,当预反应混合液中金属离子、模板总量(阿魏酸-咖啡酸摩尔比为2:3)、功能单体及交联剂用量比为1:1:3:30(摩尔比)时,所得印迹聚合物对两种模板(阿魏酸和咖啡酸)均具有最好的吸附性能,吸附量分别达51.12mg/g和70.26mg/g.吸附动力学测试表明吸附3h,分子印迹聚合物可达到吸附平衡.用分子印迹聚合物进行固相萃取时,优化的淋洗过程为1.00mL H₂O、1.00mL甲醇-H₂O (3/7,体积比)及1.00mL甲醇-H₂O-ACN (4/4/2,体积比),洗脱溶剂为2.00mL甲醇.在优化条件下,分子印迹聚合物可同时选择富集升麻初提液中的阿魏酸和咖啡酸,二者回收率分别为92.67%和95.42%,而且产品中杂质少于用硅胶萃取所得产品.

锂离子动力电池是电动飞行器的核心部件,电池能否在飞行中保持正常工作状态直接决定驾乘人员和飞行器的安全,因此研究锂离子动力电池的安全性对于电动飞机和其他清洁能源项目的推广具有十分重要的意义.目前的工作主要针对锂离子动力电池电解液的热稳定性进行实验研究.首先使用TDB-6A型电脑闭口闪点测定仪对6种不同锂离子动力电池电解液进行闪点测定,然后,使用ARSST反应测试系统研究电解液在加热过程中的热失控反应.通过对所得实验数据的分析能够确定这6种锂离子动力电池电解液热稳定性的排序由高到低为:YH-51-7、YH-11-15、YH-61-7、YH-65-6、YH-51-6、YH-51-8.目前的实验结果可以为轻型电动飞机锂离子动力电池安全性研究提供有益的参考.

采用异氰酸酯封端且不含游离异氰酸酯单体的聚氨酯预聚体作为酚醛泡沫的增韧改性剂,并在后期混合发泡工艺中减少酸性固化剂的用量,制备了不粉化、韧性高的改性酚醛泡沫体,并考察了异氰酸酯基含量对酚醛泡沫体的表观密度、压缩强度、吸水率、阻燃性和导热性能等的影响.结果表明:随着聚氨酯预聚体用量以及异氰酸酯基含量的增加,改性酚醛泡沫体的表观密度、压缩强度增大;当异氰酸酯基含量为8.6%时,抗粉化程度最好;随着聚氨酯预聚体用量的增加,吸水率和热导率变化不大,当聚氨酯用量不超过6%时,临界氧指数仍大于40.

以六水氯化镁为原料,氢氧化钠为沉淀剂,分别采用正向沉淀法、反向沉淀法、双向沉淀法和超重力沉淀法制备了纳米氢氧化镁,以沉降速度为评价指标,考察了制备方法对氢氧化镁料浆沉降性能的影响.利用透射电子显微镜(TEM)、纳米激光粒度分布仪、X射线衍射仪(XRD)对产物的形貌、粒径、粒径分布和晶型进行表征.结果表明,采用超重力沉淀法,氢氧化镁料浆的沉降速度明显加快,分别是正向沉淀法、反向沉淀法、双向沉淀法的4.7倍、12.4倍、2.1倍;所得氢氧化镁的分散性好,纯度高,粒度分布均匀并呈六方片状晶体.

以溴代十二烷、吗啉和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步法合成新型氢氧型N-十二烷基双核吗啉离子液体([Nbmd]OH),分别用红外光谱(FTIR)、氢核磁分析(¹H NMR)对合成的离子液体进行结构分析;采用热重(TGA)测试离子液体的热稳定性,同时测定了离子液体的溶解性和碱性.此外,以季铵化壳聚糖(QCS)为制膜原料,碱性离子液体[Nbmd]OH为掺杂物,通过溶液浇铸法制备了一系列掺杂碱性离子液体([Nbmd]OH)的交联复合膜(QCS/[Nbmd]OH).并采用FTIR、TGA、SEM对复合膜的结构、热稳定性和微观形貌进行分析,同时考察离子液体加入量对QCS/[Nbmd]OH复合膜的含水率、机械强度及导电性能等指标的影响.结果表明:随着离子液体含量的增加,QCS/[Nbmd]OH复合膜的含水率、溶胀度、电导率增加,力学性能下降.当离子液体掺杂质量分数为30%时,复合膜在70℃下的电导率为1.17×10^-2S/cm,拉伸强度为11.8 MPa,含水率和溶胀度分别为320%和236%.

以γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)为硅胶表面改性剂,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,罗红霉素(ROX)为模板分子,制备得到罗红霉素分子印迹硅胶材料(ROX-MIP-PMAA/SiO₂),采用红外、扫描电镜和粒径测定等方法对其进行了表征.通过静态和动态吸附实验研究了ROX-MIP-PMAA/SiO₂对罗红霉素的吸附性能,并以红霉素为竞争底物,研究其选择吸附性能.结果显示,ROX-MIP-PMAA/SiO₂对罗红霉素的吸附能力明显大于非印迹硅胶(NIP-PMAA/SiO₂),其对罗红霉素和红霉素的分离因子为1.21,说明其对罗红霉素具有较好的选择吸附性能.

酒精发酵是一个非常复杂的微生物反应过程.在这个过程中,除了生产菌外,还会从原料、空气、水等带入相当数量的杂菌,从而降低酒精得率,影响酒精的正常生产.因此如何有效控制杂菌的感染,对整个酒精生产至关重要.本文综述了酒精发酵中杀菌剂的研究进展,主要介绍了酒精发酵过程中染菌的原因、危害、检测方法以及常见的污染杂菌,重点介绍了漂白粉、青霉素、克菌灵、酒花及植物提取物等杀菌剂的使用.指出减少酒精发酵中的杂菌污染,加强细菌抗药性的研究,寻找安全天然杀菌剂替代品是未来研究的关键.

利用产油微生物合成含量丰富的油脂,对于解决石化能源日益紧缺问题,改善人类生活水平具有重要意义.金属离子能影响产油微生物生长形态、细胞内外渗透压和油脂合成关键酶活力等,对产油微生物油脂合成有重要的调控作用.本文首先介绍了产油微生物的产油机制,随后重点阐述了金属离子对产油微生物油脂积累的影响及其分子机理,最后对进一步探讨金属离子在产油微生物发酵过程中的作用研究提出一些建议.文章指出由于产油微生物油脂合成途径不尽相同,在工业上利用产油微生物生产油脂时,应从该微生物油脂合成的主要途径入手,找出该途径中的关键酶,随后充分考虑不同微生物对金属离子的耐受性、不同金属离子对微生物形态和胞内关键酶活力的影响,以及不同金属离子之间对同种关键酶的活性中心是否存在竞争或协同的关系等,从而制定可行的金属离子添加控制策略.

磷脂酶D(PLD)催化大豆磷脂合成磷脂酰丝氨酸(PS)反应是在油-水两相体系中进行的,大豆磷脂(PC)溶于有机相中,L-丝氨酸溶于水相中,但反应过程中产生副产物——胆碱,抑制酶的催化反应速率,需及时移除胆碱.本文主要采用反复分批式反应来解决这一问题.并考察了增大底物PC的浓度,PS的收率大大降低.低底物PC浓度下,添加不同浓度胆碱,转酯速率及PS收率都降低;高底物PC浓度下,采用反复分批式反应去除胆碱,转酯反应速率提高38%,PS收率达67%.研究表明反复分批式操作是一种生产磷脂的新型工艺,其中PS的生产能力明显提高,而且重复10次反应后,固定化酶活力仍保持58%,纳米SiO₂固定化磷脂酶D较好地适用于反复分批式反应.

为了获得高性能的产氢菌,从碱处理后活性污泥中分离纯化得到两株产氢菌(H-1和H-2),生物学鉴定表明两株菌均为Enterobacter种属,H-1菌为Enterobacter cancerogeous HG6 2A种属,而H-2与Enterobacter homaechei83的关系最亲近.发酵实验结果表明,将H-1和H-2菌液进行1:1混合时发酵性能最佳,对应的发酵时间和产氢量分别为33h和861mL/L,混合发酵克服了H-1菌单独发酵氢产量低和H-2菌发酵时间长的缺陷.发酵液中主要挥发性脂肪酸(VFA)为乙酸和丁酸,表明两株菌的发酵类型均为丁酸型发酵.由于两株菌的协同作用,混合发酵初期VFA的累积速率降低,提高了发酵体系的稳定性.

近年来我国丙酮产量持续增长,丙酮产能逐渐过剩,与此同时,丙酮的高附加值利用相对较少;丙酮缩合制异佛尔酮,随后生产异佛尔酮二胺、异佛尔酮异氰酸酯等能够大大提高丙酮利用的附加值.本文对目前丙酮缩合制异佛尔酮的生产路线及催化剂研究进展进行了总结,重点介绍了有工业化应用的代表性工艺及催化剂,如以碱性氢氧化物为催化剂的丙酮液相缩合法以及以镁铝水滑石为催化剂的气相缩合法;在此基础上,进一步介绍了镁铝固体碱催化剂催化效果的影响因素,并对现有异佛尔酮合成工艺方法进行了分析、比较.最后对异佛尔酮的发展前景进行了展望.

研究了以4-(甲氧羰基)-2-硝基苯甲酸(β-MNT)与4-氨基-6-硝基间苯二酚盐酸盐(ANR·HCl)为原料经酰氯化、N-酰化、环合、水解和催化加氢还原等一系列反应合成得到中间体4-((2,4-二羟基-5-硝基)氨甲酰基)-3-硝基苯甲酸甲酯(3-NMNC)、4-(5-硝基-6-羟基-2-苯并 唑基)-3-硝基苯甲酸甲酯(3-NMNB)、4-(5-硝基-6-羟基-2-苯并 唑基)-3-硝基苯甲酸(3-NNBA)及单氨基改性PBO的AB型新单体4-(5-氨基-6-羟基-2-苯并 唑基)-3-氨基苯甲酸(3-AABA),并对环合、水解和催化还原加氢的反应条件进行了优化.结果表明:对于环合反应,以二乙二醇二甲醚为溶剂,PPA为环合脱水剂其中P₂O₅含量84%,w(PPA):w(3-NMNC)=9.5:1,反应温度140℃,反应时间8h,3-NMNB收率73.16%,HPLC纯度99.10%;水解反应,以乙醇与水为溶剂,n(K₂CO₃):n(3-NMNB)= 1.8:1,加热水解2h,3-NNBA收率74.19%,HPLC纯度为98.59%;催化加氢还原反应,甲醇为溶剂,w(10%Pd/C):w(3-NNBA)=1:20,1 MPa氢压,80℃反应5h得3-AABA,HPLC纯度99.43%,收率65.08%.中间体和产物结构经FT-IR、¹³C-NMR和ESI-MS表征确认.

以钛酸异丙酯为主催化剂,氯化亚铜为助催化剂,在氮气保护和有机酸的存在下,研究了脱氢芳樟醇经迈耶－舒斯特重排反应合成柠檬醛.优化的反应条件如下:n(钛酸异丙酯):n(氯化亚铜)=4:1,催化剂(钛酸异丙酯+氯化亚铜)和对甲基苯甲酸的用量分别为原料脱氢芳樟醇质量的3.5%和10%,在110℃下反应3h,得到脱氢芳樟醇的转化率为98.8%,生成柠檬醛的收率为88.4%.采用水蒸气蒸馏的方法分离反应液,得到纯度≥97%的柠檬醛,采用FTIR对产物进行表征,确定了产品柠檬醛中所含有的主要杂质.最后,探讨了脱氢芳樟醇合成柠檬醛的反应机理.

含重金属的工业废水对环境的危害是相当巨大的,生物吸附法可有效去除废水中的重金属.本文总结了常见的农林废弃物和化学改性剂在吸附重金属方面的研究现状,指出了生物吸附的影响因素及吸附工艺优化,阐述了生物吸附法的吸附机理及解吸处理,介绍了生物吸附的热力学和动力学模型及相关参数,同时指出了生物吸附法存在的问题,并展望其未来的发展前景.农林废弃物具有来源广、成本低、可再生等优点,用于重金属废水处理时,可实现资源的综合利用,具有良好的工业前景.

微生物燃料电池(MFC)是一种新型污水处理技术,其在处理污水的同时能产生电能,引起众多研究者的关注.将MFC应用于含氮污水的处理中便形成了反硝化或同步硝化反硝化MFC系统.本文回顾了MFC生物脱氮的发展历程,并从MFC实验装置的设计构造(空间构型、电极材料、分隔材料)、影响因素(含氮污染物浓度、水力停留时间、溶解氧、碳源与碳氮比、温度、pH值、外电阻)和反硝化细菌的基因表达与多样性等3个方面进行了综述与分析,提出需要从以下方面进行MFC生物脱氮效能的强化:开发具有强电子传输能力和氨氧化催化功能的廉价高效电极材料,优化MFC脱氮的运行条件和探索不同环境下的脱氮机理,通过研究MFC阴极微生物种群构成筛选培育优势反硝化功能菌.

挥发性有机化合物(VOCs)是一类重要的大气污染物,其所带来的环境污染问题已经引起全世界的关注.活性炭吸附法是治理VOCs污染的有效手段.本文从介绍VOCs治理技术出发,简述了活性炭吸附法在VOCs治理中的使用现状,概括了活性炭吸附法治理VOCs的工艺技术和存在问题,指出变温-变压吸附、变电吸附以其高效节能环保的优点,在VOCs治理中具有较好的发展前景.分析了活性炭表面化学性质、吸附质的物性、操作条件对活性炭吸附法治理VOCs的影响,为VOCs治理专用活性炭的改进和新产品的开发,提供了理论依据.在总结现有研究进展的基础上,预测了活性炭吸附法治理VOCs技术的发展趋势,提出对工艺的改进以及与其他VOCs废气处理技术的耦合使用,针对不同VOCs排放场所开发不同活性炭品种和VOCs回收装置将是以后研究的重要方向.

采用热分解法,以活性炭(AC)颗粒为基体,利用Sn-Sb固溶特性制备具有催化活性的AC/SnO₂-Sb粒子电极,并通过N₂吸附法、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及电化学测试对其微孔结构、微观形貌、物相组成和电催化活性进行表征.结果表明,SnO₂-Sb活性组分减少了AC介孔但未破坏高孔隙结构,且以固溶体形式广泛分布于AC孔道表面,不仅增强了AC孔隙内部降解有机物的活性,还增加了电催化活性位点,有助于提升催生羟基自由基的能力;同时只有AC/SnO₂-Sb粒子电极的循环伏安曲线(CV)在1.10V存在明显的苯酚氧化峰,说明SnO₂-Sb固溶体在电催化氧化的作用下,可直接参与苯酚的催化降解.以模拟苯酚废水考察粒子电极的电催化活性以及稳定性,结果表明,在电流密度12.0mA/cm² 和反应时间3h条件下,AC/SnO₂-Sb粒子电极的COD和苯酚去除率分别为78.43%和79.52%,均高于AC粒子电极的去除率.此外,AC/SnO₂-Sb在30天连续水处理中表现出较好的电化学稳定性.

以云南省大理白族自治州鹤庆县北衙金矿尾渣为研究对象,采用电动修复技术,研究了不同的阳极工作液、不同的可渗透反应材料(PRB)和不同的可渗透反应材料放置位置对矿渣中铜的去除率的影响,分析了尾矿中铜的形态分布及修复技术对不同形态铜的去除情况.矿渣中水溶态的铜含量占总含铜量的0.7%,弱酸可提取态占5.8%,铁锰氧化物结合态占40.9%,有机物及硫化物结合态占9.7%,残渣态占42.9%.结果表明,阳极工作液为0.1mol/L柠檬酸溶液、PRB为椰壳活性炭并置于距阳极10cm处时,近阳极区矿渣中水溶态的铜去除率为66.5%,弱酸可提取态铜的去除率为51.5%,铁锰氧化物结合态铜的去除率为58.5%,而电动修复对有机物及硫化物结合态和残渣态的铜几乎没有效果.

基于乙醇-氯仿二元共沸体系的压力敏感特性,利用Aspen Plus软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,模拟和优化了变压精馏稳态工艺,所得乙醇和氯仿产品纯度均大于99.9%(质量分数).利用稳态模拟考察了不同热集成变压精馏工艺的经济性.利用Aspen Dynamics软件考察了不同热集成变压精馏工艺的动态特性,建立了不同热集成变压精馏工艺的稳健控制方案.结果表明:完全热集成工艺与无热集成和部分热集成工艺相比,经济性最优;组成-温度串级控制结构可较好地控制无热集成和部分热集成流程,压力-补偿温度控制结构在完全热集成工艺中可实现稳健的控制;虽然完全热集成工艺经济性最优,但部分热集成工艺的可控性优于完全热集成工艺.本文研究对工业分离含低碳醇的二元共沸物热集成变压精馏工艺有一定的参考价值.

随着化工园区挥发性有机物(VOCs)排放问题越来越受关注,化工园区VOCs排放控制技术的选择需要科学合理、客观公正的评价指标体系和评价方法.本文基于层次分析法研究VOCs排放控制技术评价指标体系的构建以及评价的方法,针对石油化工型这类典型化工园区分析了行业分布及VOCs排放特点,阐述筛选备选评价技术的方法以及评价指标权重确定的步骤,最后结合实例验证了方法.典型化工园区VOCs控制技术评价指标体系涉及技术、经济和环境影响三方面共8个指标,普遍适用于典型化工园区内企业;评价指标权重的确定需要构建各层次判断矩阵计算特征根和特征向量,一致性检验等步骤,进行层次间指标总排序得出所有指标因素对目标层的指标权重;以惠州大亚湾石化区某企业为例实施评价,结果表明,沸石转轮浓缩燃烧>活性炭浓缩燃烧>蓄热式燃烧,沸石转轮浓缩燃烧综合评价值较高,为最优控制技术.

对近30年芳香族尼龙合成领域申请的中国专利进行了检索和统计,从化学结构、地区分布和申请单位角度总结了专利申请现状,按合成方法对专利技术进行分类讨论.低温溶液缩聚法反应条件温和,但是需采用有机溶剂,成本较高.界面缩聚法反应温度较低,但溶剂消耗量大,需要采用高反应性能的单体.水相溶液缩聚法原料价廉,缩聚过程的升温程序多样,常采用间歇聚合工艺,应用较为广泛.直接熔融缩聚法不用溶剂,压力较低,但是只适用于较易熔融的单体原料.通过本文分析得出,原料中含对苯二甲酸的芳香族尼龙是得到较为深入研究的芳香族尼龙品种,水相溶液缩聚法是最适合工业化的合成方法,未来有望在这些方面取得一定工业化应用成果.