2014年, 第41卷, 第1期　刊出日期：2014-01-20

  

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专题综述
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  高导热炭纤维的研究进展

  马兆昆;宁淑丽;宋怀河^*

  . 2014, 41(1): 1-13.

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  高导热炭材料尤其是高导热炭纤维长丝的研制在我国仍属空白。本文综述了高导热炭纤维的研究进展。在首先介绍高导热炭纤维导热机理的基础上，重点介绍了高导热中间相沥青基炭纤维的发展历程、影响导热性能的材料的结构和制备工艺，最后简介了长径比较大的纳米炭纤维和复合型炭纤维长丝的导热研究进展。通过本文，以期对我国高导热炭纤维的研制发展产生一定的指导意义。
化学与化学工程
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  甲醇-甲乙酮-1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐物系等压汽液平衡数据的测定

  李群生;孙雪婷;曹玲;张羽昕;刘盼盼;王睿博

  . 2014, 41(1): 14-18.

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  在101.3kPa下，用改进的Othmer釜测定了含摩尔分数分别为5%、8%、10%和20%离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[OMIM]PF₆）的甲醇-甲乙酮-[OMIM]PF₆汽液平衡数据，并采用NRTL方程进行关联。实验结果表明，当离子液体[OMIM]PF₆的摩尔分数为5%时，甲醇-甲乙酮二组分物系汽液平衡线发生偏离，当离子液体[OMIM]PF₆摩尔分数达到8%时，就可以消除甲醇-甲乙酮物系的共沸点；离子液体[OMIM]PF₆摩尔分数越大，盐效应越明显，离子液体[OMIM]PF₆可以作为甲醇-甲乙酮的萃取剂。
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  Cu₃(BTC)₂提高聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺复合膜气体分离性能成因的研究

  宇王茜;刘丽英^*;丁忠伟;马润

  . 2014, 41(1): 19-23.

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  将金属有机骨架化合物Cu₃(BTC)₂填充到聚二甲基硅氧烷中，制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺改性复合膜，用于气体分离的研究。考察了操作温度和压力对CO₂、CH₄、O₂和N₂在改性复合膜中的渗透系数、扩散系数、溶解度系数和分离系数的影响。结果表明，填充Cu₃(BTC)₂可降低气体的渗透活化能、扩散活化能和膜的压缩效应，进而提高气体的扩散性能和渗透性能；Cu₃(BTC)₂改性复合膜在低温条件下可得到较高的渗透性能和分离性能，较高压力可在不降低膜分离性能的基础上提高其渗透性能。
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  氧热法电石生产复合床反应器预热区的设计计算

  李文涛;于洋;窦雅玲;刘辉

  . 2014, 41(1): 24-28.

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  针对氧热法电石生产工艺中复合床反应器预热区高温CO和原料层进行热交换的体系，建立了计及原料颗粒内热阻的移动床气固两相换热模型。重点考察了反应器预热区气固两相温度的分布，计算了不同原料粒径和不同预热区直径条件下，达到反应器换热要求所需要的换热高度，并得到了气固两相温度分布的解析解。结果表明：（1）颗粒粒径较大时（ε的值小于33），颗粒内热阻成为气固两相换热过程的控制步骤，综合考虑床层透气性和床层压降等制约条件，在可选范围之内应优先选用直径为1cm的原料；（2）移动床气固换热过程主要受控于ε、β和γ这3个无因次参量，并且主要受控于ε；（3）气固两相温度分布的解析解，能为此类颗粒移动床换热过程提供初步设计依据。
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  环己酮肟二段重排工艺的动态模拟

  钱库;吴慧雄^*

  . 2014, 41(1): 29-33.

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  通过对环己酮肟二段重排工艺的分析，对其进行了合理的假设，结合物料衡算、能量衡算和反应动力学，建立了两个全混流反应器串联的动态数学模型，并使用序贯模块法求解。模拟计算结果与工厂实测数据的比较证明了动态模拟符合实际过程，所建立的反应器模型可以很好的模拟工艺流程。
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  旋转填充床中柠檬酸钠法烟气脱硫的实验研究

  刘昭;邹海魁^*;初广文;李崇;向阳;王伟;冯姣;陈建峰

  . 2014, 41(1): 34-38.

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  以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液作为吸收液，在旋转填充床中进行模拟烟气中SO₂（体积分数约为0.4%）的吸收实验，考察了各操作条件对脱硫率的影响。实验结果表明：脱硫率随转子转速、液气比的增大而逐渐增大，但均是达到某一值以后基本不再增加；吸收液的初始pH值越大、温度越高、柠檬酸钠浓度越大，则脱硫效果越好。旋转床中柠檬酸钠法烟气脱硫的适宜工艺条件为：旋转填充床转速1200r/min，液气比8~12L/m^₃，吸收液的初始pH值4.5～5.0，柠檬酸钠浓度0.6mol/L。
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  超标偷排污水溯源的物证分析技术研究

  王燕;李彩鹦;莫恒亮;孙艳芝;陈咏梅;杨晓进;万平玉

  . 2014, 41(1): 39-45.

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  利用电感耦合等离子-质谱（ICP-MS）、离子色谱（IC）、气-质联用(GC-MS)、三维荧光光谱(3D-EEMS)等仪器联用分析手段，分别从涉污企业外排污废水水样中测取具有广泛代表性的无机元素及金属离子、阴离子、有机小分子与有机大分子等信息，从中选出对于污染源溯源有价值的化学指纹。对多种模拟水样进行污染源溯源的实验结果表明，借助上述仪器联用分析技术得到的污废水化学指纹具有一定的普适性及良好的稳定性和可加和线性，其高灵敏度足以满足超排指纹检出的要求；通过超排指纹与涉企指纹比对排查能够顺利锁定污染源，实现对超排者的溯源追责。
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  吡嘧磺隆分子印迹聚合物的合成及吸附性能研究

  . 2014, 41(1): 46-51.

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  以吡嘧磺隆为模板分子，α-甲基丙烯酸为功能单体，偶氮二异丁腈为引发剂，三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂，合成了吡嘧磺隆分子印迹聚合物；并比较了3种不同致孔剂和致孔剂体积对所合成的聚合物吸附量和颗粒度的影响。结果表明，采用二氯甲烷为致孔剂制备的吡嘧磺隆印迹聚合物的吸附量均高于采用正己烷和正己烷/二氯甲烷（体积比为1∶1）为致孔剂的，致孔剂的用量对聚合物吸附量的影响不明显，但对聚合物的粒径影响比较明显；以36mL二氯甲烷为致孔剂制备的聚合物的颗粒度最大，D₅₀为5.36μm
材料科学与工程
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  氟原子对光伏聚合物性能的影响

  王海侨;余顺铨;江;培;杲;辰;王晓晨;李效玉

  . 2014, 41(1): 52-57.

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  以二（2-辛基十二烷氧基）苯并二噻吩（ODBDT）为供体单元，分别与受体单元二噻吩苯并噻二唑（DTBT）和二氟代二噻吩苯并噻二唑（DTffBT）共聚，合成了两种具有给-受体（D-A）结构的共轭聚合物PODBDT-DTBT和PODBDT-DTffBT。利用紫外-可见吸收光谱、循环伏安法研究了聚合物的光物理与电化学性能，并通过光伏性能测试研究了氟原子对聚合物太阳能电池的影响规律。结果表明，氟原子的引入使得聚合物的光学带隙变窄，溶解性变差；基于PODBDT-DTBT或PODBDT-DTffBT与PC₇₁BM共混制备的本体异质结太阳能电池，光电转化效率分别为3.01%和2.00%。
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  苯丙乳液制备及其电纺微纳米纤维结构的研究

  杨丽霞;曹鼎;石艳;付志峰

  . 2014, 41(1): 58-62.

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  通过乳液聚合的方法制备了水相苯丙乳液(PSBA)，并将其应用于静电纺丝制备出微纳米纤维结构。采用红外光谱、差示扫描量热仪（DSC）和动态光散射仪分析并表征了聚合物的化学组成、热稳定性，并得到了均一稳定的苯丙乳液。通过扫描电镜（SEM）研究了纺丝电压及纺丝液中苯丙乳液与聚乙烯醇（PVA）质量比对苯丙乳液电纺微纳米纤维结构的影响，结果表明，改变纺丝液PSBA、PVA质量比能够得到可控性的纤维结构；纺丝电压对纤维中串珠状结构形成有一定影响，且电压越高，纤维直径越小。
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  两次动电位极化中316L不锈钢孔蚀参数的变化

  王燕燕;唐聿明;左禹^*

  . 2014, 41(1): 63-67.

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  以0.01mol/L NaCl溶液中的316L不锈钢为研究对象，采用慢速动电位扫描法研究了第一次极化只发生亚稳态孔蚀、同时发生亚稳态和稳态孔蚀两种条件对再次极化时小孔形核与生长的影响。结果表明，两种极化条件对不锈钢再次极化时的孔蚀行为的影响并不明显；两种极化条件下的第一次极化均导致材料表面活性点显著减少，从而再次极化后亚稳孔形核数目明显减少，同时亚稳态孔蚀电位和稳定孔蚀电位都有所升高；两种极化条件下的第二次极化过程中产生的亚稳态小孔的峰值电流和平均生长速度与初次极化相比有所增大，其原因主要是第二次极化的电位范围更高。
生物技术与环境工程
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  基于改进多目标粒子群优化算法的发酵过程补料优化控制

  张超然;王建林^*;赵利强;于涛

  . 2014, 41(1): 68-73.

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  提出了一种基于改进多目标粒子群优化算法(MOPSO)的发酵过程补料优化控制方法，并将该方法用于工业酵母发酵过程补料速率的优化控制。改进的MOPSO算法利用约束违反程度信息修正种群的学习进化公式，减缓了部分粒子在约束边界附近的飞行速度，提高了算法的全局搜索能力。仿真实验结果表明，改进的MOPSO算法能够获得最优的补料轨迹，有效地实现了工业酵母发酵过程补料速率的多目标优化控制
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  肺炎克雷伯氏菌3-羟基丙酸合成关键酶基因过表达与NAD⁺

  曹宁1;李莎1;葛喜珍2;田平芳1

  . 2014, 41(1): 74-77.

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  在肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）中超表达内源甘油脱水酶基因 dhaB 和醛脱氢酶基因 puuC，同时引入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的3-磷酸甘油脱氢酶基因 GPD1，得到耦合3-羟基丙酸（3-HP）合成与NAD⁺再生的重组菌 K.p (pET-pk-dhaB-puuC-GPD1)。微氧摇瓶发酵结果显示在15h 时3-HP产量达到1.45 g/L，是携带空载体菌的2.39倍。分析是遗传扰动影响了底物甘油的代谢流量分配，从而提高了3-羟基丙酸的产量。
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  絮凝沉淀法和气浮法收集粘红酵母的比较

  杨天喜;张志平;张栩

  . 2014, 41(1): 78-82.

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  为比较粘红酵母发酵液絮凝后的收集工艺，本文首先考察了发酵液组分对聚丙烯酰胺絮凝粘红酵母的影响，确定了菌体分离过程中絮凝沉淀法和絮凝气浮法的最佳复合絮凝剂种类及用量，然后以分离成本为比较对象，分析了两种方法的优劣。结果表明发酵液组分对粘红酵母的分离收集有一定影响作用，两种分离方法的最佳复合絮凝剂均为聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺。沉淀法最佳复合絮凝剂用量分别为聚合硫酸铁500 mg/L和聚丙烯酰胺40 mg/L，菌体沉淀去除率可达95%。气浮法最佳复合絮凝剂用量分别为聚合硫酸铁500 mg/L和聚丙烯酰胺60 mg/L，气浮率可达90%。
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  固体碱强化水葫芦发酵产沼气的研究

  杨晓瑞;梁金花;徐文龙;缪青松;朱建良*

  . 2014, 41(1): 83-89.

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  采用固体碱预处理水葫芦，驯化污泥，并将其添加于水葫芦发酵体系中进行厌氧发酵。考察固体碱对水葫芦微观结构、活性污泥驯化、厌氧发酵产气速率以及甲烷含量的影响。结果表明：发酵初始加入固体碱且添加量为发酵底物的60%时，发酵平均产气速率最高，为16.88mL/(g·d)，此时，甲烷含量也达到最大，为80.06%；与不添加固体碱的发酵体系相比，分别提高了72.77%和64.73%。固体碱不但能驯化污泥，而且能破坏水葫芦的致密纤维结构，同时能调节发酵体系的pH值，防止有机酸对产酸菌的反馈抑制，创造更适宜于产甲烷菌生长的有利环境，提高水葫芦甲烷化的速率和效率。
机电工程和信息科学
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  水环境重金属检测系统的硬件研究

  张雨泽;陈娟*

  . 2014, 41(1): 90-95.

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  重金属作为极度危险的污染物质，是判断水质优劣的重要指标。本文研究了水环境重金属传感器的检测原理与内部结构，设计了系统的硬件电路部分，包括恒电位仪电路、电流电压转换电路、放大电路、单片机模块、A/D转换模块、D/A转换模块以及显示部分，经过测试表明硬件电路稳定性良好。对传感器系统进行了Zn离子与Cu离子的标定实验，测定了标定曲线，结果验证了系统的稳定性与可靠性，表明所设计的系统可以满足日常生活中水环境重金属检测工作的要求。
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  工艺流程识别及阀门操作合理性的可视化监测

  徐宇童;林伟国*

  . 2014, 41(1): 96-100.

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  为实现工艺流程识别及阀门操作合理性诊断和可视化监测，利用半实物仿真系统采集的温度、流量信息建立了基于支持向量数据描述（SVDD）的工艺流程识别模型。对工艺流程识别进行了半实物仿真实验，对阀门操作进行了可视化监测和合理性判别，提出了基于数字滤波的改进工艺流程识别性能的方法。实验结果表明：无故障样本条件下建立的工艺流程识别模型能够准确地识别出相应的工艺流程，模型输出可以直观地反映阀门开度偏离设定工况的程度，为无故障样本条件下的阀门操作合理性诊断和可视化监测提供了一种新的技术手段。
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  规则约束型数学规划方法及其工程应用

  席永胜;刘振娟;李宏光*

  . 2014, 41(1): 101-105.

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  从历史数据中挖掘模糊规则，建立模糊规则库，从而构造了含模糊规则约束的数学规划模型。采用Sugeno推理方法得到模糊系统，建立变量之间的映射关系，将模糊系统作为数学规划问题的等式约束，并给出一类含有模糊推理的遗传算法进行求解。将规则约束型数学规划模型应用于精馏塔稳态操作优化中，验证了方法的有效性。
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  一种同轴腔微波等离子体反应器的设计及电磁场计算

  牛雁军;邵晓红;*王治强

  . 2014, 41(1): 106-110.

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  设计了一种同轴腔微波等离子体反应器，推导了谐振腔内电磁场分布表达式，对谐振腔中的电磁分布进行了数值计算，得到与理论推导结果相对应的场强分布图。同时采用HFSS软件对本文设计的同轴谐振腔等离子体反应器进行电磁场的模拟仿真，优化出谐振腔的最优尺寸和场强分布图。软件模拟与理论推导结果吻合，说明了本方案设计的可靠性。本文设计的谐振腔固有品质因数可达17800，峰值场强高达9.29×10³V/(m·W)，且分布均匀，微波能量集中，有利于反应气体产生放电。
管理与数理科学
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  基于ARMA模型和VAR模型的中国债券市场

  周荣喜;*王先良;杜思楠;王永超

  . 2014, 41(1): 111-116.

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  选取上海证券交易所企业债和国债月度数据，利用遗传算法对静态利率期限结构NSM参数模型进行求解，进而拟合较为精确的企业债和国债的利率期限结构，据此计算出企业债的信用价差。数据一部分作为样本内拟合区间，另外一部分作为样本外预测区间以检查模型的预测精度。通过建立自ARMA样本外预测模型和VAR样本外预测模型分别对我国债券市场信用价差进行预测，最后比较两种模型的预测精度。结果表明VAR模型对于信用价差短期预测较为准确，而ARMA模型对于较长期预测较为准确。
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  变系数固定效应面板数据模型的估计

  刘梦莹;李志强*

  . 2014, 41(1): 117-121.

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  在面板数据下基于变系数固定效应模型，采用两步估计方法和截面核估计方法来估计模型中的变系数部分及固定效应。模拟结果表明，当样本数据较小且观测次数较多时，两步估计法的估计效率略高于截面核估计的；而当样本数据较大且观测次数较少时，截面核估计方法的估计效率比两步估计的略好。本文通过两组不同样本的模拟数据验证了两种估计方法的有效性，说明变系数固定效应模型是处理面板数据的有效工具。
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  危险化学品运输模式的选择模型研究

  何洋;王健;袁文燕*

  . 2014, 41(1): 122-127.

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  考虑两种常见的危险化学品运输模式公路运输和公路-铁路多模式联合运输，建立了多起点、多终点、多种类危险化学品的公路运输模型和多模式联合运输模型，并运用蚁群算法求解此两类问题。讨论了使用公路运输模式和多模式运输模式的情形并进行了案例分析。结果表明，选择何种运输模式进行运输取决于危险化学品的年运输量,同时，最优运输路径决定了转化场地的选址位置。