以旋转填料床(rotating packed bed,RPB)为核心装备的超重力技术是典型的化工过程强化技术之一,由于具有体积小、传质及分离效率高的优点,已被成功应用于海洋平台的化工过程中。介绍了超重力技术的核心装备结构及原理,回顾了针对超重力技术的各项基础实验研究、数学模型化和CFD模拟方面的工作,这些工作为超重力技术的工业应用提供了很好的理论支...
吸收及分离二氧化碳是降低碳排放和应对全球气候变化的主要策略之一,这就必然要求全球科技工作者注重开发具有选择性高效吸收分离二氧化碳的新材料和新路线。作为近20多年来发展的一类代表性的新材料,离子液体(尤其是功能化离子液体)具有独特的物理化学性质,例如几乎没有蒸气压、液态温度范围大、热稳定性和化学稳定性好、电化学窗口宽、不可燃...
离子液体具有蒸气压低、不易挥发、导电能力强、化学性质稳定、可循环利用等特点,具有以下作用:能够替代有机溶剂作为绿色环保的新型溶剂;可以作为催化剂催化化学反应;可以作为电解质溶液参与电化学反应,制作新型电池;可以作为吸附气体的吸附剂等。过去人们认为离子液体不挥发,也不能测量它们的汽化焓,回顾了近年来离子液体的相关研究成果,发现...
CO2捕集与分离是解决当前全球温室效应和发展可再生能源的关键步骤,传统CO2分离及过程强化方法存在速率与效率的博弈。纳微界面强化广泛用于多相传递的化工过程,其对CO2传递过程的影响也比较显著。本综述从纳微界面处CO2传递模型的建立及阻力调控、纳微界面处CO2平衡态化学位的获取(推动力调控)以及界面强化机制的分子模拟分析等三个方面进行阐...
阵列微针作为一种新型透皮给药方式,能够避免皮肤角质层的屏障作用,实现亲水性药物和生物大分子药物的高效透皮吸收,具有无痛、微创、高效等优点。聚合物阵列微针的制备材料和制备方法多种多样,其不仅具有其他阵列微针的优点,还具有生物相容性好、安全性高、载药量精确可控及制备成本低廉等优势,是目前研究最为广泛且最具应用前景的一类阵列微针...
石墨烯作为一种具有单原子层厚度的二维纳米片,凭借石墨烯基独特的物理性质,已成为高性能碳捕集膜的构筑单元。石墨烯基纳米片超薄的厚度有助于制备超薄膜以提升分离膜的通量,此外可调的物理化学性质赋予石墨烯二维通道内多样的微环境。以CO2分离膜内多重传质机理为出发点,重点介绍近年来石墨烯基CO2分离膜二维通道物理化学微环境精密调控的策略...
牙齿、骨骼、贝壳等生物矿物具有多级有序的结构和优异的力学性能,是生物矿化过程调控下的矿化结晶产物。生物矿化中的矿物与生物有机基质之间的界面分子识别和结晶调控策略为深入理解化学工程中的“信息传递和转化”范式提供了良好的学习素材。以生物矿化典型无机矿物磷酸钙和碳酸钙体系为例,从生物矿物-溶液界面结构、生物分子与矿物晶面的分...
离子液体是近年来发展起来的一种绿色介质,在化工反应和分离过程中具有广泛的应用前景。离子液体的溶液热力学性质和相平衡数据是其相关工艺过程设计的基础。本文从如下几个方面综述了离子液体溶液热力学模型的研究进展,即溶液热力学研究方法、溶液热力学模型的构建、离子液体的结构和分子间作用力、离子液体的溶液热力学模型及其在相平衡计算中...
离子液体(ionic liquids,ILs)被视为化工中传统溶剂的优良替代物,使用它们作为溶剂吸收可凝性气体时,具有溶剂损失少、无腐蚀和稳定性强等优点。一些ILs具有很强的吸水性,所以在气体干燥领域ILs受到了广泛关注。本文介绍了用于预测气体在ILs中溶解度的预测型分子热力学模型和气体在ILs中的实验测量方法,具体分析了ILs对CH4、CO2等气体的干燥机理...
绿色且高效的电池和电催化反应是可持续发展的基本要求,其关键因素之一在于选择能提高效率的绿色电解质和合成高效电极材料的绿色溶剂。低共熔溶剂(DESs)是一种新型环境友好的电解质和溶剂。与传统的溶剂和电解质(如离子液体、水、超临界二氧化碳)相比,DESs具有合成简便、价格低廉、可设计等优点,在电池和电催化领域有着广阔的应用前景。这方面...
酶反应精馏是将酶催化反应与精馏过程进行耦合,可有效打破反应化学平衡的限制,提高酶反应转化率和选择性,是一种新型化工过程强化技术。本文分别从酶催化剂及其催化反应机制、酶催化剂装填方式、酶催化反应与精馏耦合型式、酶反应精馏耦合技术的应用案例等方面综述了酶反应精馏耦合技术的研究进展,分析表明:目前酶反应精馏耦合技术的开发尚不成...
离子液体(ILs)作为一种新型的绿色溶剂在吸收和分离一氧化碳(CO)方面显示出了独特的优异性和潜在的应用价值。对近年来ILs参与CO吸收分离的研究工作进展进行了综述,主要包括常规ILs、阴离子功能化ILs、ILs/Cu(Ⅰ)盐和ILs支撑液膜。重点论述了CO在ILs中的溶解度及对其他气体的选择性,并与ILs吸收分离二氧化碳(CO2)性能进行了比较;着重讨论了阴阳...
石墨烯是一种由平整的单层碳原子密集堆积成二维蜂窝晶格的碳纳米材料,具有优异的光学、电学、力学等特性,在生物医药、材料学等领域具有重要的应用前景。随着石墨烯在以上研究领域的广泛应用,其生物安全性问题也备受关注。尽管有大量研究表明石墨烯的生物相容性较好,但是部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性。石墨烯粒径小,容易通过皮肤进...
针对催化反应动力学、催化剂颗粒工程设计、反应器分析及工艺系统开发的科学、技术与工程问题,在原化工部科技局制定的开发工作框图基础上,结合高技术研究所研发工作的发展要求,发展了计算机模拟辅助的催化反应工程研究与工艺技术开发方法,该方法更加突出了计算机模拟在多尺度研发工作中的重要性,旨在缩短研发周期,保证项目高效实施。同时对催化...
离子液体因其特殊的内在结构及性能,使得其在纤维素预处理应用过程中展现出良好的效果,其相关体系的物性研究是推进工业化进程的基础必要数据。因此选用甲基咪唑和磷酸三甲酯合成了离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯([Mmim][DMP]),并测定了[Mmim][DMP](1)+DMSO(2)和[Mmim][DMP](1)+乙腈(2)两个二元体系,在293.15~323.15 K时,全组成范围内的密度...
第Ⅲ族元素磷化物是重要的半导体材料,其在有限温度下热力学性质是该类材料设计和应用的基础。在密度泛函理论以及声子模型的基础上,系统研究了第Ⅲ族元素磷化物BP、AlP、GaP和InP的结构性质及其在0~1000 K温度范围内的热膨胀系数和热力学函数。计算结果表明,四种磷化物的晶胞参数计算值与已有的实验值符合得很好。通过非简谐近似计算,发现这四...
热力学模型是研究流体相行为和热力学性质的重要工具。理论模型的有效应用离不开模型参数的确定。为赋予热力学模型的预测功能,目前的策略一是建立基团贡献(GC)状态方程(EOS),二是探索热力学模型参数的理论预测方法。围绕先前开发的变阱宽方阱链流体状态方程(SWCF-VR),采用基团贡献法思路获得了不同基团对模型参数的贡献值,建立了GC-SWCF方程,证...
采用等温溶解平衡法研究了四元体系CaCl2-CaSO4-CaB6O10-H2O在308.15 K下的稳定相平衡。测定了该体系的溶解度及平衡溶液的物化性质(包括折射率、密度和pH)。根据实验数据,分别绘制了该四元体系的干基图、水图以及相应的物化性质–组成图。研究结果表明:该体系在308.15 K时有1个共饱点(CaCl2·4H2O+CaSO4·2H2O+CaB6O10·5H2O),3条单变量溶解度曲线...
工业上利用甲醛水溶液在硫酸催化下的反应精馏工艺生产1,3,5-三聚甲醛,因此,1,3,5-三聚甲醛生产工艺的优化和新型催化剂的开发受到了广泛关注。这需建立反应体系的汽-液相平衡模型,研究1,3,5-三聚甲醛合成过程中催化剂可能发挥的多重作用。为此,测定了(甲醛+1,3,5-三聚甲醛+硫酸+水)体系的汽-液相平衡数据,采用扩展型UNIFAC模型对汽-液相平衡数...
面向离子液体应用于萃取精馏,讨论了离子液体体系汽液平衡测定的液相配制、气相分析方法,提出了改进的气相回流器和沸腾器结构。基本思路来源于韩世钧先生研究团队发展的汽液平衡测定的拟静态法和置换法,以及能够主动提供气化中心的沸腾器结构。提出了液相组成计算方法和误差估计,适用于含多个挥发性组分和多个非挥发性组分体系的任意组分。上述...
用高效液相色谱(HPLC)法测定了两种天然甜味剂甜菊苷和瑞鲍迪苷A在不同纯溶剂中的固液平衡数据,温度范围为288.15~328.15 K。从实验数据知,所有研究的体系的溶解度均随温度的升高而增大。实验数据用三参数方程和NRTL模型拟合,拟合结果显示,两种模型均有好的拟合结果。由得到的溶解度数据,可指导甜菊苷与瑞鲍迪苷A的分离及结晶纯化溶剂的选择。
针对原料油中饱和分与芳香分分离精度低导致糠醛精制工艺抽余油收率低、抽出油质量差的问题,提出基于热力学相图分析的糠醛精制工艺的改进策略。基于虚拟组分法简化润滑油组分为饱和分、芳香分和极性分,采用NRTL模型预测不同温度下的相平衡数据,分析抽提过程液液相平衡关系及操作条件对萃取过程的影响规律,发现温度是影响平衡组成和传质效率的关...
采用动态平衡法,在293.15~332.80 K、常压下,测定了双季戊四醇(DPE)在水+(甲醇、乙醇、异丙醇)三种混合溶剂中的溶解度数据。结果表明:DPE在不同质量分数的水+(甲醇、乙醇、异丙醇)混合溶剂中的溶解度随体系温度升高而增大;同一温度下,其在所选取溶剂体系中的溶解度随着甲醇、乙醇或异丙醇质量分数的增大而先增大后减小。λh方程、两参数方程与Ap...
CO2驱油技术是利用CO2采出被束缚在地层中的剩余油,提高采收率,同时实现CO2掩埋。由于CO2可降低原油的界面张力,CO2-原油系统的界面张力数据是CO2采油技术的重要基础数据。本研究采用悬滴法,选取原油系统中环烷烃和芳香烃典型代表,测定了40~120℃,0.27~14.70 MPa下,CO2-环戊烷/环己烷/环辛烷/甲苯/乙苯/乙基环己烷六个二元体系的界面张力。分析...
采用高速摄像仪对嵌入毛细管的阶梯式T型微通道内液滴和气泡的分散规律进行研究。考察了两相流量、黏度、表面活性剂浓度等因素对分散流型及分散尺寸的影响规律。结果表明,对于液滴分散过程,表面活性剂的浓度和连续相流量决定了分散流型,随二者增大,流型从dripping流向jetting流转变。对于气泡分散过程,实验范围内仅存在squeezing、dripping流型...
气液固三相反应器中复杂的颗粒背景给流动参数的图像检测带来巨大挑战。发展了一种基于深度学习的气液固三相反应器图像分析方法,包括采集图像、制作训练集、建立图像识别模型和提取流动参数四个步骤。采用全卷积神经网络,在学习率为0.005、训练次数为2000次、训练集大小超过400张图像的条件下,图像识别误差小于5%。利用该方法可以获取三相反应...
使用双氧水在一定温度下对钛基金属-有机框架材料NH2-MIL-125进行改性处理,制备得到一系列材料,系统地研究了改性方法及改性条件对材料性能的影响。结果表明,经改性处理后的材料,在可见光催化苯甲醇氧化反应中的催化速率有显著提高;同时,改性过程中的双氧水用量及改性温度对材料的结构、性质和光催化性能都有十分重要的影响。当双氧水为10 ml、...
糖类是生物质的重要组成部分,可经催化转化制得一系列高附加值化学品,具有经济价值高、对环境友好和可持续性强等优点。葡萄糖异构为果糖是该过程的关键步骤。本文合成了四种碱功能性离子液体,用红外光谱、核磁共振谱仪和热重分析进行了表征,并用于催化葡萄糖异构化制备果糖,结果表明碱性离子液体具有较好的催化活性,但易使果糖进一步催化降解,...
采用化学还原法制备亚价负载铁催化剂,通过空气氧化为Fe3+碱性活性中心。考察了该催化剂在碳酸丙烯酯与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯反应中的活性和选择性。采用N2吸附-脱附、TEM、XRD、XPS和CO2-TPD等对所制备的催化剂进行了表征。结果表明:催化剂的表面结构与碱性是影响其活性的重要因素。相对于Fe或Ce单金属催化剂,Fe-Ce/SiO2催化剂的碱量大幅度...
以Pt/SBA-15为催化剂,考察催化剂载体中添加Sm对于苯的完全氧化反应活性和热稳定性影响。采用了一种简便的记录起燃温度曲线和催化剂热稳定性评价方法,即向装载好催化剂的固定床反应器中持续通入恒定流量的反应气,逐步阶段性升高反应温度,同时在线检测出口尾气的浓度变化,得到起燃温度曲线后,继续提高反应温度,然后恒定在某一设定的温度(如550℃...
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