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2014年, 第41卷, 第4期 刊出日期:2014-07-20
  

  • 全选
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    专题综述
  • 杨卫民;李好义;吴卫逢;丁玉梅*
    . 2014, 41(4): 1-13.
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    熔体静电纺丝技术作为一种不使用溶剂的超细纤维绿色制备工艺,在高性能无纺布、生物医药和高效过滤等方面有着广泛的应用。本文简单回顾了熔体静电纺丝研究历史,阐述了熔体静电纺丝工艺特点,综述了近年来熔体静电纺丝工艺、材料、装置及应用新进展,介绍了笔者团队熔体微分静电纺丝技术,并在最后提出几点对未来熔体静电纺丝研究重点的看法。通过本文,以期增进对超细纤维绿色制造新理论、新方法和新装备的认识。
  • 化学与化学工程
  • 王振刚;蒋小川*
    . 2014, 41(4): 14-19.
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    为探寻可替代粮食发酵制乙醇的新工艺,本文对实验室合成的某铜系催化剂进行了表征,并采用管式积分反应器研究了乙酸乙酯催化加氢合成乙醇的性能,系统研究了反应温度、压力、乙酸乙酯质量液时空速(LHSV)、氢酯比(以物质的量计)对乙酸乙酯转化率和乙醇选择性的影响。结果显示催化剂的主要金属元素组成为Cu、Al、Ir、Bi、Zn、Na等;催化剂的BET比表面积约为87m2/g,孔径主要集中在2~10nm;合适的还原温度区间为221~305℃。最佳催化加氢反应条件为温度210℃、压力3.0MPa、LHSV 1.0g/(g·h)、氢酯比30。在此条件下,乙酸乙酯的转化率达到97.3%,乙醇选择性达到99.4%。正交实验结果表明,各因素对乙酸乙酯转化率的影响顺序为:温度>压力>质量液时空速>氢酯比。
  • 侯伟1,2;任晓光2*;谢超然1;赵映璐2;徐连华3
    . 2014, 41(4): 20-25.
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    以2-巯基苯并咪唑(MBI)为缓蚀剂,MBI与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为复配缓蚀剂,考察其在模拟油田情况下对20#钢的缓蚀性能的影响。采用SEM和AES考察缓蚀剂使用前后碳钢的表面形貌和各元素含量,利用腐蚀速率快速评定仪对20#钢材料的腐蚀速率进行测定,由电化学工作站测试20#钢的极化曲线和交流阻抗曲线。实验结果表明,当测试温度为30℃时,单独使用MBI对20#钢有一定缓蚀效果, MBI质量浓度为1.98g/L时缓蚀效率最高,为86.04%;当采用MBI+CTAB复配缓蚀剂时,缓蚀效果优于单独使用MBI时的缓蚀效果, CTAB质量浓度为0.3g/L时缓蚀效率达到95.87%。
  • 李云;黄维佳;郑丹星*;糜玥
    . 2014, 41(4): 26-31.
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    本文针对整体煤气化联合循环碳捕集原料气的特性,采用COSMO-RS软件,计算了温度为298.15K,150种不含N原子的常用有机溶剂与CO2体系的亨利系数。结果发现溶剂分子含羟基数目越多,CO2的溶解量越低;醚、酮、酯类溶剂溶解CO2性能较好;酸、醇、烷烃溶解CO2能力较差。采用等温合成法测定了温度为298.15K,压力范围为0~1.3MPa,CO2在4种富含醚基酯基吸收剂中的溶解度,计算了体系的亨利系数。结果发现实验数据与预测值一致性较好,其中卡必醇醋酸酯表现最为优异,是适合整体煤气化联合循环碳捕集、并具有进一步研究价值的物理吸收剂。
  • 陈娟;郑丹星*
    . 2014, 41(4): 32-37.
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    为研究褐煤提质过程中的现象和规律,本文测定了流动气氛中,锡林浩特褐煤提质过程的非等温热重分析-差示扫描量热法(TG-DSC)同步热分析数据。将无模型法(Friedman法)与多重扫描速率法(升温速率分别为5、10、15、20、25和30K/min)结合,得出不同粒径(74~104μm、104~124μm和124~178μm)下测试样品提质过程的质量动力学模型与热动力学模型。综合两种模型可以发现,粒径越小,质量行为与热行为越一致,并且机理函数模型E1:α、B1:α(1-α)和D1:1/2α适合描述锡林浩特褐煤的提质过程。
  • 任超;彭璇*
    . 2014, 41(4): 38-42.
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    基于年总成本(TAC)分析方法,对离子液体萃取催化乙酸甲酯和丁醇转酯反应的工艺流程进行了模拟。以年总成本最低为目标,探索了经济最优时的精馏塔压力、精馏塔塔板数和进料位置。结果表明,当反应精馏塔的压力为80.8kPa、塔板数为37、丁醇和乙酸甲酯分别从第10块和第35块塔板进料时,年总成本最低。采用新设计工艺可节约成本24.4%,而甲醇和乙酸丁酯的产品纯度仍然保持在97.4%和99.6%以上,为实际反应工艺的节能优化提供了有价值的理论依据。
  • 史天柱;韩春英;张丽丹*;李增和;董兆龙
    . 2014, 41(4): 43-47.
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    以SmCl3·6H2 O、2,2忆鄄联吡啶鄄3,3忆鄄二羧酸(H2 bpdc)、对苯二甲酸(H2 bdc)、H2O 为原料,采用水热法合成了一种新的双核吡啶羧酸类配位聚合物[Sm2 (bpdc)(bdc)2 (H2O)2 ]n ,该配合物晶体呈透明片状。讨论了反应物单体配比、溶剂量、不同温度以及体系pH 对配合物合成的影响,确定最佳合成条件为:反应物配比SmCl3·6H2 O、H2bpdc 和H2 bdc 物质的量之比为2颐2颐1,溶剂为5 mL 去离子水,pH =5,160 益恒温72 h,降温速度2 益/ h。X鄄射线单晶衍射、TGA 及荧光性能测试结果表明:该晶体属于单斜晶系,C2/ c 空间群;热稳定性较好,骨架在418 益以下可以稳定存在;具有良好的荧光特性,Sm3 + 离子发生高效辐射跃迁。
  • 黄雨杰1;朱秋劲1*;赵晓联2
    . 2014, 41(4): 48-54.
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    采用紫外分光光度计研究了亚精胺(SPD)分别与3种功能单体(甲基丙烯酸MAA、丙烯酰胺AM、丙烯酸AA)的分子印迹预组装体系。由紫外扫描数据可知,随着单体的不断加入,整个混合物体系产生红移,其趋势为MAA>AM>AA,SPD与3种单体主要都是形成1:3型复合物。采用计算化学中密度泛函数理论计算SPD与3种功能单体的最优构型、相互间的结合能以及NBO电荷转移情况,结果发现,1个SPD分子与MAA和AA单体在印迹比为1:1的情况下均形成2个氢键,与AM只形成1个氢键;SPD与3种功能单体均是在印迹比例为1:4时获得最低能量,即模板-功能单体二者比例为1:4时能获得最好稳定性以及吸附效果,其中又以SPD-MAA体系效果最佳。
  • 材料科学与工程
  • 乔志龙;王立伟;邓建元*;杨万泰
    . 2014, 41(4): 55-60.
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    采用沉淀聚合法制备了低分子量苯乙烯-马来酸酐交替共聚物(SMA),并用正丁醇对其进行双酯化改性,探讨了带水剂用量、催化剂用量、酸醇物质的量比、反应温度及反应时间对SMA双酯化反应的影响。结果表明,温度为150℃,以二甲苯作为带水剂(质量分数40%)、对甲苯磺酸(p-TSA)为催化剂,通过调节催化剂用量和酸醇物质的量之比,反应5h,可制备出酯化度达72%的SMA酯化物(SME)。对SME进行热失重分析(TGA)的测试结果显示,其失重温度较SMA提前,耐热性降低。然后,将SME作为增塑剂应用于PVC螺杆挤出加工实验中,考察了不同用量SME对PVC增塑样条的力学性能及耐抽出性性能的影响并与DOP增塑剂进行了对比,结果表明SME有效改善了PVC制品的脆性,增加了其抗冲击强度,并且在化学溶剂和高温环境中均表现出良好的耐抽出性能。

  • 赵民;刘小辰;刘力*
    . 2014, 41(4): 61-65.
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    以双环戊二烯为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备了脲醛树脂微胶囊。通过扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析(TGA)、光学显微镜(OM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对微胶囊进行了测试和表征。结果表明,所制备的微胶囊平均粒径为150μm,脲醛树脂囊壁的厚度为10μm,微胶囊分解温度为150℃,囊芯质量分数可达65%左右,且囊壁有良好的密封性。

  • 王海涛;王宇;雷帅;徐樑华*
    . 2014, 41(4): 66-70.
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    利用拉曼光谱对不同取向度的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行截面和表面区域石墨结构表征,通过对测试机理的分析以及取向与模量相关性的研究,建立了采用拉曼光谱表征纤维皮部石墨结构取向的方法。研究发现,拉曼表征的纤维皮部石墨结构取向因子g*与X射线衍射表征的纤维整体石墨结构取向度π变化趋势相同,说明拉曼光谱表征结构取向的方法是有效的;与π相比,g*和纤维拉伸模量存在更好的线性关系,表明皮部石墨结构取向对纤维整体模量的贡献更大、更直接。

  • 吴卫逢;丁玉梅;李好义;陈宏波;曾良滨;刘晓凤;杨卫民*
    . 2014, 41(4): 71-75.
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    利用熔体静电纺丝制备聚乳酸(PLA)超细纤维,并添加蔗糖脂肪酸酯(SE)细化电纺纤维减少降解率。对纤维进行扫描电子显微镜、接触角、吸油倍率和油水选择性等表征测试,结果表明,PLA/SE纤维平均直径最细达到173μm,对水接触角在135°~140°;纯PLA纤维对机油、原油、柴油、花生油的吸附倍率分别为99、72、56和66g/g,而PLA/SE纤维对这些油品的吸油倍率分别为129、98、63和87g/g,明显高于纯PLA纤维;PLA/SE纤维的油水吸附选择性高达1000倍,同时具有良好的浮力和一定的可重复使用性;另外,温度对纤维的吸油倍率也有一定影响。
  • 张翠红;王东瑞;胡国华;党智敏*
    . 2014, 41(4): 76-82.
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    采用原子转移自由基聚合(ATRP)制备了一系列ABA型液晶三嵌段共聚物P11CBMAm-b-PDMSn-b-P11CBMAm,并研究其微观形态和介电性能。首先分别合成液晶前驱体11CBMA和大分子引发剂Br-PDMS-Br,然后以甲苯为溶剂、CuBr/HMTETA为催化剂,由Br-PDMS-Br引发11CBMA进行ATRP聚合。通过控制投料比,制备出一系列具有相同长度PDMS段(n=356)和不同长度液晶P11CBMA段(m=49,79,115)的样品。通过1H-NMR、GPC和DSC对样品进行表征,并利用热退火的方法促进其微观结构的形成。TEM结果显示,样品在经过退火后PDMS段聚集成球状结构;随着液晶段含量的增加,PDMS球状相的尺寸逐渐减少。嵌段共聚物的微观形态对材料的介电性能有很大的影响。退火后样品的介电常数明显高于均聚物PDMS和P11CBMA,这说明控制材料的微结构是提高材料介电常数的有效途径。

  • 生物技术与环境工程
  • 申晓林;袁其朋*

    . 2014, 41(4): 83-88.
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    采用便宜易得的甘油为碳源,在大肠杆菌中构建了一条由磷酸二羟基丙酮生产1,2-丙二醇的异源代谢途径,通过敲除竞争支路醋酸的代谢途径,增强上游甘油到磷酸二羟丙酮的代谢通路,增加碳代谢流量及还原力,达到了平衡代谢网络中还原力和能量的目的。所构建的8株工程菌中,敲除菌株ΔtpiA得到了最好的发酵结果,1,2-丙二醇的产量达到1.3g/L,产率为0.21g/g
  • 刘冬;丁忠伟*;刘丽英
    . 2014, 41(4): 89-93.
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    提出了一种采用直接接触式膜蒸馏耦合冷却结晶技术处理碱渣废水的工艺,成功实现了废水处理装置的连续、稳定运行和废水的零排放。在不同操作条件和操作方式下,考察了物料流量、废水浓度、膜的重复使用等因素对系统中蒸馏过程和通量结果的影响。结果表明,进料温度50℃、冷侧循环水温度20℃,冷热两侧流量0.55L/min时,进行边进料边采出的零排放连续操作,稳定通量达9.0kg/(m2×h)左右。该结果证实了膜蒸馏耦合结晶技术处理碱渣废水的可行性。
  • 机电工程和信息科学
  • 曾咏奎;张娅;王维民* 姚剑飞;崔津;尚文
    . 2014, 41(4): 94-99.
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  • 张震;杨卫民;阎华;丁玉梅;关昌峰*
    . 2014, 41(4): 100-105.
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    以有机玻璃管为实验测试段,采用可视化实验手段对比分析光管及内置转子强化管管内苯甲基硅油液滴的流动状态,以及转子在转动过程中与苯甲基硅油液滴的相互作用规律。研究结果表明,光管内的苯甲基硅油液滴基本上悬浮于光管的中心轴线以下前行流动,强化管内由于粘附作用及转子旋转效果的共同影响,使得苯甲基硅油液滴几乎均处于强化管的中上部。在强化管内转子对苯甲基硅油液滴主要有两种作用,分别是苯甲基硅油液滴流经转子叶片时,转子叶片对苯甲基硅油液滴的剪切分割作用,以及转子叶片尾部边缘对苯甲基硅油液滴的螺旋扫掠作用。
  • 朱宇琪;王齐; 温韬;郑硕;陈娟*
    . 2014, 41(4): 106-111.
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    针对直流电机起动反应慢、抗扰性能差、速度控制波动不稳定等问题,构建了直流电机转速、电流双闭环调速系统。在电机控制双闭环比例积分(PI)控制结构的基础上,提出了采用转速调节器和电流调节器的双环内模控制结构,并采用Smith内模设计方法来优化控制器中滤波器的参数,提高控制系统的性能。仿真结果证明,采用双内模控制结构的双闭环系统易整定、起动快、速度相对稳定性好、抗扰能力强,可使电机控制系统获得较好的动、静态性能。
  • 欧阳高强;曹柳林*
    . 2014, 41(4): 112-116.
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    通过主元分析方法进行主元提取时协方差矩阵特征值有时会出现变化“均匀”缺陷,并且该方法运用于故障检测时,通常使用单一的性能指标T2指标或SPE指标作为检测判据,容易遗漏一些重要信息,降低故障的检测效果。针对这一状况,本文研究了相对主元分析方法,并且将T2指标和SPE指标有机融合成综合指标,结合TE过程进行故障检测。通过单一指标SPE—时间图和综合指标—时间图的对比,发现综合指标图比SPE图报警时间早、误报少,说明了将综合指标运用于相对主元分析方法进行故障检测的优越性及有效性。
  • 管理与数理科学
  • 马建业;孙军*

    . 2014, 41(4): 117-120.
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    利用演化博弈的方法分析了网上卖家购买退货运费险策略与买家退货行为问题。研究结果表明卖家经过长时期的学习、经验的基础上,最终会向着都不会购买运费险或都购买运费险两种策略发展,这是卖家的两个演化稳定策略;买家是否会产生退货行为与卖家是否购买运费险、商品效用及机会成本都有关。
  • 杨卫星1;刘树林2
    . 2014, 41(4): 121-124.
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    本文把保留价和佣金率引入CDIPV拍卖模型中,研究了带有保留价和佣金率的CDIPV拍卖模型。从投标者的投标策略入手,重点讨论了卖者和拍卖行的期望收益,并且证明了一级价格密封式拍卖和二级价格密封式拍卖中最优保留价和最优佣金率的存在性,极大地完善了带有保留价和佣金率的CDIPV拍卖模型的结果。
  • 龙跃飞;赵娟;李威*
    . 2014, 41(4): 125-130.
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    研究了一类受到阻尼扰动和外激励扰动的非线性KP-BBM系统,通过行波变换转化为常微分方程,运用Melnikov方法和数值积分法来计算同宿轨稳定流形和不稳定流形间的距离,得到了该系统在一定参数条件下,孤立波将会历经倍周期分岔变化走向混沌之路并且给出对应的混沌阀值曲线,并运用仿真实验验证了结论的正确性。