欢迎访问北京化工大学学报(自然科学版),今天是
Email Alert  RSS

2014年, 第41卷, 第5期 刊出日期:2014-09-20
  

  • 全选
    |
    专题综述
  • 陈必强;崔彩霞;谢荣;谭天伟
    . 2014, 41(5): 1-8.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    在生物催化中,很多的复杂反应都需要2个或者多个酶的级联反应催化得到,近几年多酶生物催化开始逐渐取代单酶和细胞发酵,成为酶工程发展的一个热点研究方向。本文对多酶催化剂的制备形式和原理及超分子酶在级联催化中的应用进行了综述。其中超分子酶的制备技术主要包括非定向的固定化技术和定向的基因融合技术、纤维小体支架技术和DNA支架技术等。
  • 化学与化学工程
  • 葛立海;宋彦磊;黄崇品;王新承;李英霞;李顺杰
    . 2014, 41(5): 9-13.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    以咪唑和环氧氯丙烷为单体制备了聚合离子液体,通过阴离子交换得到了聚咪唑-环氧氯丙烷四氟硼酸盐离子液体,并通过核磁、红外分析和凝胶过滤色谱法确定了其结构和分子量分布。在二甲基亚砜(DMSO)溶剂中,该催化剂催化蔗糖和麦芽糖制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)表现出了较好的催化活性。以蔗糖为原料(以1.0g计),温度为180℃,催化剂的用量为0.4g,5-HMF收率为71.4%。以麦芽糖为原料(以10g计),温度为180℃,催化剂的用量为0.4g,5-HMF收率为39.8%。催化剂经循环利用8次仍能保持较高的催化活性。

  • 李群生;章慧芳;李;通;王;韬;任钟旗
    . 2014, 41(5): 14-19.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    研究开发了一种新型SY丝网波纹填料。常温常压下,以空气-水-氧气为介质,在塔径500mm的有机玻璃塔内,对4种不同比表面积的SY型填料进行冷模实验,研究其流体力学和传质性能,并在相同实验条件下与丝网波纹填料CY700进行对比。实验结果表明,SY型填料的塔压降低于CY型填料,液泛气速和传质效率均优于CY型填料。当L=2249m3/(m2·h)时,SY700填料的湿塔压降比CY700降低了32%;L=1687m3/(m2·h)时,等板高度平均降低了12%;实验范围内,液泛气速平均增大了22%。上述结果表明SY型填料优化的波纹几何结构,改善了气液相通道,强化了气液两相接触传质,并增大了填料通量,具有较宽的操作范围和较好的分离效率。

  • 韩浩思;崔丽云;丁忠伟;刘丽英
    . 2014, 41(5): 20-24.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    分别将疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜以及PVDF平板膜浸泡到二乙醇胺(DEA)水溶液中,直接观测膜质量随时间的变化,研究膜浸润过程;考察了吸收剂温度、浓度、与膜的接触方式等因素对浸润过程的影响。实验结果表明:膜浸润速度并非一成不变,而是呈现先快后慢的明显差异;提高吸收剂的温度和浓度均会促进微孔膜的润湿;当膜孔与大气连通时,膜增重比在快速上升前还会出现短暂的下降,且由于气相阻力较低而导致浸润速度较快。

  • 曾剑桥;黄迪;刘辉
    . 2014, 41(5): 25-30.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    根据氧热法电石生产复合床反应器的需要,设计制作了扇形开口与矩形开口两种不同开口形状结构的布料器冷模实验装置,考察了不同布料器转速、床层高度以及开口大小下,颗粒的径向分布特征和平均质量通量。实验结果表明:扇形开口布料器的颗粒分布在径向上呈“M”型分布,而矩形开口布料器在径向上均匀分布,布料器转速、床层高度以及开口大小均对颗粒的上述分布特征基本无影响;颗粒平均质量主要受布料器开口大小控制,随开口角度增加而增加,随布料器转速、床层高度的变化不敏感。

  • 廖阳畅;刘丽英;丁忠伟
    . 2014, 41(5): 31-35.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    以乙醇-水体系的精馏分离为研究对象,选用不同装填分率的中空纤维膜组件,研究了中空纤维膜接触器的气液传质性能。结果表明:不同装填分率的中空纤维膜接触器,随着装填分率的减小,壳程膜丝分布更加均匀、传质阻力减小、传质性能提高;乙醇-水体系的精馏传质过程为液膜控制,可通过控制液相传质来改善总传质效果;当装填分率一定时,随着气相速度的增加,总传质系数增大、传质性能增强,且其实际值与理论值存在差异。

  • 刘阁;陈彬;沈顺祥
    . 2014, 41(5): 36-40.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    根据乳化油液滴的形成过程和其运动状态的特点,选择和控制适宜的破乳条件促进乳化液滴的积聚,可以实现乳化油液的有效破乳。通过对W/O型乳化油液滴在水击谐波场力作用下的过程进行分析,发现在水击谐波波节的±λ/4范围内,分散相液滴经过一定的时间发生了积聚,但影响分散相液滴相互聚集的因素多且又复杂。通过由理论分析和试验结果初步确定了乳化油液滴积聚过程的主要影响因素,其中随着水击谐波频率、油液速度的增大,积聚过程加快,控制在水击谐波频率为10Hz条件下,液滴积聚效果较佳。而随着连续物相的黏度系数增大,液滴积聚的时间增加,积聚过程反而降低,控制连续相的黏度系数在1.0×10-3 Pa·s左右,液滴积聚效果较为理想;同时发现乳化油液滴粒径的大小对积聚过程也产生一定的影响,因此积聚过程不能忽略乳化油液滴惯性力的作用。控制好合适的物性参数可以实现分散相液滴的积聚和聚结,为深入研究乳化油液的水击谐波破乳脱水奠定基础。

  • 赵亚梅;张豆豆;郑长征;郭丽
    . 2014, 41(5): 41-46.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

    以具有直链或支链结构的溴代正丁烷、溴代异丁烷为烷基化试剂,设计合成了互为异构体的N-正丁基吡啶六氟磷酸盐([n-C4pyr][PF6])和N-异丁基吡啶六氟磷酸盐([i-C4pyr][PF6])离子液体,在配比为V甲醇:V甲苯=1∶3和V乙醇∶V甲苯= 1∶3的混合溶剂体系中,培养出了晶型完整的异构体单晶体,并通过单晶X衍射技术,确定了异构体单晶体的晶体结构。[n-C4pyr][PF6]属于单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶胞参数为a=2.62(3)nm, b=0.68(7)nm,c=0.72(7)nm,α=90.00(4)°,β=90.00(5)°,γ=90.00(4)°,Z=4.00,V=1.27(2)nm3,Dc=1.47mg/m3,μ=0.27mm-1,F(000)=576.00;[i-C4pyr][PF6]属于单斜晶系,空间群为P2(1)/c,晶胞参数为a=1.06(19)nm,b=0.97(18)nm,c=1.33(3)nm,α =90.00(4)°,β=113.00(3)°,γ=90.00°(4)°,Z=4.00,V=126.33(4)nm3,Dc=1.48mg/m3,μ=0.27mm-1,F(000=576.00。晶体结构分析表明:N-丁基吡啶六氟磷酸盐离子液体异构体的空间群存在一定的联系,P2(1)/n属于P2(1)/c的变型,异构化影响了阴阳离子之间的相互作用以及晶体堆积的空间网络形成,异构化对N-丁基吡啶六氟磷酸盐离子液体异构体的晶格能的影响显著,对热分解温度的影响较小;异构体的熔点相差29.10℃而凝固点相差为14.57℃,在冷却结晶过程中均出现过冷现象,进一步有效验证了其晶体学的研究结果。

  • 材料科学与工程
  • 李亭亭;秦瑜;赵京波;程珏;张军营*
    . 2014, 41(5): 47-52.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用差示扫描量热法(DSC)、红外光谱法(FT-IR)跟踪研究了二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)对二烯丙基双酚A型环氧树脂(DADGEBA)的固化行为,结果表明体系在升温过程中有热量放出,且双键和环氧基团含量均随反应时间增加而减少。随后采用核磁(1H-NMR)和质谱(MS)表征了二烯丙基双酚(DABPA)/TMTD体系受热前后的结构变化,发现有巯基生成,并推测得到多种生成物结构。根据实验结果推测DADGEBA/TMTD体系固化机理为协同固化反应:首先TMTD在高温下裂解生成硫自由基;之后部分硫自由基夺取烯丙基α碳上的氢,形成巯基,同时自由基转移到烯丙基α碳上,部分硫自由基与双键进行加成反应;最后生成的巯基进一步与环氧基团发生开环固化反应,生成烯丙基α碳自由基偶合终止。
  • 樊保民;魏刚;于永申;王宁;魏凯;乔宁*
    . 2014, 41(5): 53-58.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以β-环糊精(β-CD)与环氧丙烷为原料在碱性环境中合成羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)浓浆,并利用无水乙醇对其除盐,常压下(101.3kPa)采用丙烯酰胺类高吸水树脂对浓浆进行循环脱水以取代原有减压除水设备,干燥后得到HP-β-CD固体,产率为65.23%。对HP-β-CD进行1H-NMR、FT-IR、XRD和SEM表征,结果表明,与β-CD相比,常压脱水所得产物的氢化学位移发生了明显移动,出现了甲基氢的化学位移,且在FT-IR谱图上出现甲基反对称振动吸收峰,对比标准FT-IR谱图,可确认产物为HP-β-CD;由于羟烷基的引入,打开了β-CD原有的分子内氢键,分子结构从晶态转变为无定形态,增大了HP-β-CD在水中的溶解度。
  • 尚子扬;张军营;马莎莎;程珏*
    . 2014, 41(5): 59-64.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    合成了双酚F环氧/环硫树脂,采用元素分析、红外光谱分析和核磁共振光谱分析确定了合成树脂的结构,对比研究了环硫基团/环氧基团为0/100、15/85和50/50(质量比)的双酚F环硫/环氧树脂与脂环胺DMDC固化剂体系的固化行为。通过差示扫描量热仪(DSC)、动态力学热分析仪(DMTA)等手段研究了固化剂配比对体系固化程度、固化物的模量和玻璃化转变温度的影响,结果显示:当环硫基团质量分数从0分别增加到15%和50%时,环硫/环氧树脂/胺体系不仅固化速度加快,且固化剂用量相应减少约15%和50%,说明胺基与环硫基团开环反应形成的—SH或—S-可作为固化剂进一步与环氧基团和环硫基团进行开环反应;另一方面,固化物的模量和玻璃化转变温度有所提高,说明环硫树脂固化物交联网络更密集,也证明了环硫/环氧树脂的固化反应行为与环氧树脂存在不同。
  • 张文静;陈广新*;潘维
    . 2014, 41(5): 65-69.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以马来酸酐为亲双烯体,碳纳米管为双烯体,通过Diels-Alder反应实现了马来酸酐对碳纳米管的一步化学修饰,制备出以碳纳米管为核,马来酸酐为壳的“导体-绝缘体”核壳型纳米导电填料。将马来酸酐修饰的碳纳米管与尼龙共混,得到以碳纳米管为填料,尼龙为基体的复合材料。对复合材料进行介电性能和断面形貌表征,发现随着碳管的加入,复合材料介电常数提高,而介电损耗仍然保持在较低水平,且修饰后的碳管在尼龙基体中分散性良好。
  • 陈铖;何剑;邓建元*;杨万泰
    . 2014, 41(5): 70-75.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用自稳定沉淀聚合方法制备了交联(α-甲基苯乙烯-马来酸酐)共聚物(PAMSM)微球,探讨了交联剂种类、交联剂用量对所得交联聚合物粒子形貌、粒径、粒径分布及热力学性能的影响。结果表明,以二乙烯基苯(DVB)为交联剂所制得的聚合物微球的粒径、粒径分布及形貌随二乙烯基苯用量的增加变化不大,而以乙二醇二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂微球的粒径则随交联剂用量的增多而增大,在较高交联剂用量条件下粒径分布变宽。微球的交联程度可以通过交联剂用量的变化进行调控。对交联PAMSM产物的热性能分析发现,交联剂可以提高PAMSM的玻璃化转变温度,且提高的程度与交联剂在分子链中的化学结构有关,而交联剂对PAMSM热稳定性能的影响不明显。
  • 陈清华1;庞立1;孟利民1;关维娟2;刘泽功3
    . 2014, 41(5): 76-82.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    对固体材料热扩散系数测算方法进行了研究。以流动的高温水作为对流换热介质,与平板状固体试样构成第三类边界条件下的非稳态传热模型,进而利用共轭梯度法研究了固体材料热扩散系数估计的反问题。参数灵敏度分析表明对热扩散系数参数估计具有可行性,然后通过数值模拟计算,讨论了待估计参数初始猜测值、对流换热系数条件、测量误差等因素对估计结果的影响。结果表明,本文提出的方法准确性和抗不适定性较好,在初始值设定与真实值差别较大、测量温度存在明显误差时,仍能保证足够的参数反演精度(相对误差<10%),而对流换热系数条件对热扩散系数反演估计结果影响也不明显。
  • 生物技术和环境工程
  • 李瑞端;张建军;陈建峰*;滕巍
    . 2014, 41(5): 83-88.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    采用溶剂-反溶剂重结晶法进行了10-羟基喜树碱纳米化的研究。考察了以水为反溶剂,不同溶剂对10-羟基喜树碱纳米化的影响,以及不同溶剂反溶剂体积比和表面活性剂用量对其颗粒形貌和大小的影响。实验结果表明选择二甲基亚砜为溶剂,水为反溶剂的溶剂反溶剂效果最好,体系重结晶后形成的10-羟基喜树碱颗粒形貌为球形,粒径均一,约为95nm,添加聚乙烯吡咯烷酮增加了纳米化10-羟基喜树碱悬浮液的稳定性。XRD、FT-IR分析测试结果表明,纳米化颗粒为结晶型,结晶度比原料药低,但其化学结构和组分都与原料药相同;纳米化10-羟基喜树碱溶出速率远远大于原料药的溶出速率,在第30min时,纳米化10-羟基喜树碱的溶出累积量已近于100%,而原料药的溶出量仅为11.6%。
  • 机电工程和信息科学
  • 杨雪飞; 楚纪正*
    . 2014, 41(5): 89-95.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对传统粒子群优化算法(CPSO)用于常压塔稳态操作优化时极易陷于局部极值的问题,本文应用局部扰动粒子群算法(PPSO)予以解决,并分析了操作变量按照相关性或敏感性等关系进行分组对优化结果的影响,分别给出了以提高经济效益为目标和以提高拔头油收率为目标的操作优化结果。优化测试实验表明与序贯二次规划(SQP)和CPSO相比,PPSO可以更好地优化常压塔各种工况下的目标函数,使经济收益提高4.84%或者拔头油产率提高9.31%。在此基础上计算该优化点Hessian矩阵条件数的倒数,藉此分析常压塔参数的可辨识性。
  • 崔广伟;许中璞;王学伟*;王琳
    . 2014, 41(5): 96-100.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    根据压缩感知(CS)理论及管道泄漏信号特征,提出管道泄漏信号结构化测量矩阵部分重构(SRMPR)的压缩采样和检测定位方法。该方法以远低于Nyquist采样率对管道泄漏信号同步实现压缩采样,并在部分重构过程中实现泄漏检测定位。与传统相关定位法的仿真实验比较的结果表明,当信号长度为4096时,SRMPR方法比传统相关定位方法精确度提高0.34%;当压缩采样比为5%时,重构信噪比达到30.44dB。本文所提方法能够重构管道泄漏信号重要特征,具有可行性和有效性,可以满足管道泄漏信号实时检测定位的需求。
  • 刘昇云;郭青*;陈娟;金翠云
    . 2014, 41(5): 101-106.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    柔性生产模式下的多牌号聚合物生产过程,不仅需要稳态生产中的精确质量控制,也需要建立有效的牌号切换过渡过程运行策略。本文针对单反应器多牌号聚合物生产过程,提出一种以经济优化为目标,基于迭代动态规划的分段式牌号切换操作优化策略,将牌号切换过渡过程划分为动态优化阶段和准稳态过渡阶段。以实验室规模的连续搅拌釜式反应器中苯乙烯聚合牌号切换为对象,以原料消耗最少为优化目标,构造了一个包含分子量分布参数、反应温度以及引发剂流量等变量的目标函数,利用迭代动态规划求得切换过程中操作变量和产品性能指标的优化轨迹。仿真研究结果表明,本文提出的优化策略能显著缩短切换时间,减少切换过程中单体和引发剂的消耗量。
  • 崔津;王维民*;陈立芳;尚文;曾咏奎
    . 2014, 41(5): 107-113.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以一台在役的六级整体齿轮增速式离心压缩机为研究对象,基于转子动力学和齿轮动力学理论,建立了全自由度齿轮-轴承-转子耦合系统有限元模型。计算了考虑齿轮啮合接触的转子系统固有频率、模态振型和不平衡响应,得出了这种复杂轴系的模态特征与振动传递特性。在此基础上,研究了不同支撑型式下转子振动响应特性,并探讨了齿轮螺旋角对转子振动的影响。研究结果表明,耦合轴系的固有频率和不平衡响应峰值都有所增大;转子系统在可倾瓦轴承支撑下,无论过临界还是工作转速振动幅值均较低;当齿轮螺旋角为15°时,转子振动幅值最小。
  • 何长江 1;李芳 2;张震 1; 何立臣 1; 阎华 1*; 杨卫民 1
    . 2014, 41(5): 114-118.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    对组合转子在凝汽器中的运行寿命进行了研究,采用长度测量及称重法对转子、钢丝绳和限位件的磨损情况进行了分析,并讨论了转子、钢丝绳和限位件对组合转子寿命的影响。结果显示,经过17个月的运行,转子的最大径向减少量为0.25mm,占转子外径的1.17%;限位件与转子配合的大端面有划痕,划痕的大小跟限位件大端面的平整度有关;限位件大端的平均磨损质量为0.0150g,若按大端面占总质量最低限度的20%计算,限位件大端面的工作时间为94个月;钢丝绳外径尺寸无变化。以上结果说明转子与钢丝绳对组合转子的寿命影响比较小,限位件大端的寿命对装置正常运行的稳定性起决定性作用。
  • 管理与数理科学
  • 郑新民; 黄彬*
    . 2014, 41(5): 119-123.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    研究了当模型中带有误差线性协变量但有辅助信息,且参数部分有附加的线性约束时,变系数部分线性模型的统计推断问题。给出了线性约束条件下参数的profile最小二乘估计,并且证明该估计满足渐近正态性。同时基于profile拉格朗日乘子检验方法检验约束条件的合理性,证明了在原假设成立时,所给出的检验统计量服从渐近标准卡方分布。最后通过数值模拟验证上述参数估计和检验方法的有限样本性质。
  • 冯明飞;胡文韬;姜广峰*
    . 2014, 41(5): 124-128.
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    给出了超平面构形的相交偏序集中元素及其Möbius函数值的有效算法,同时给出了构形的特征多项式的算法。对三维空间中不多于5个平面的构形在L-等价下进行了分类。