2017年, 第44卷, 第5期　刊出日期：2017-09-20

  

• 全选
  |

• Select
  生物质能专栏特约主编寄语

  张栩

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 1-1.

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏
生物质能专栏
• Select
  微生物转化合成气制取生物燃料和化学品的研究进展

  刘超, 罗刚, 王雯, 刘广青

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 2-12. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  对近年来利用微生物将合成气转化为氢气、甲烷以及有机酸和醇的相关研究进展进行了总结，重点介绍了合成气生物转化为氢气、甲烷以及有机酸和醇的原理，微生物种类及其主要的代谢过程，并对合成气的生物利用研究进行了展望。
• Select
  生物质热解气力进料光敏在线监测技术研究

  吴煜, 司慧

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 13-20. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  为实现对热解用气力输送进料情况实时监测，以落叶松锯末颗粒为原料，采用遮光管内红外激光头与光敏传感器联用的方法，在自主研发的在线监测实验台上，考察了气体流量对进料率、固气比等的影响，分析了电平均值与进料率、固气比、颗粒速率的关系，并对管路各层的颗粒浓度进行了灰度图像重建。结果表明：该方法能有效实现在线监测；电平均值与进料率的变化关系和幂函数在第一象限的规律相似；电平均值与颗粒速率负相关；流体颗粒速率由管路下层到上层依次递增；距离喷嘴越远，电平均值越大，流体颗粒速率越小，颗粒分布更加分散，管路各层浓度更加均匀；圆管（DN 20 mm）流体颗粒平均速率约为0.2~0.6 m/s。
• Select
  塑化淀粉分子结构变化对生物质复合材料力学性能的影响

  张传伟, 李方义, 李剑峰, 谢麒, 徐婕, 陈帅

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 21-26. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  植物纤维与淀粉结合制得用于包装领域的新型植物纤维淀粉基生物质复合材料，淀粉塑化改善了植物纤维淀粉基生物质复合材料制品性能。为揭示塑化过程促使淀粉理化性能发生变化的深层机制，对塑化后淀粉的分子结构变化展开研究。利用红外光谱分析（FT-IR）和X射线衍射分析（XRD）对热塑性淀粉内部分子之间的氢键变化和结晶度进行分析表征，以研究塑化过程中淀粉分子官能团以及结晶结构的变化，结果表明：塑化过程中淀粉结晶结构发生变化，结晶区A型结晶遭到破坏；塑化剂与淀粉分子中的羟基之间形成了新的氢键，淀粉分子羟基官能团被削弱。力学性能测试表明，塑化使淀粉分子结构发生变化后，由其制备的植物纤维淀粉基生物质复合材料的抗拉、抗压强度得到明显提升，防水性得到改善。淀粉结晶区被打破，无定形区增多，淀粉更加紧密地附着在植物纤维表面，因此复合材料的抗拉等力学性能得到了明显提升。防水性得到提高的原因在于塑化后淀粉链中亲水的羟基被削弱，淀粉的红外光谱分析中塑化淀粉的羟基伸缩振动峰减弱验证了此结论。
• Select
  含氧气氛下的稻杆低温烘焙研究

  张岚清, 沈德魁

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 27-32. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  以稻杆为原料考察了不同温度和含氧量下生物质的低温烘焙过程，研究了有氧烘焙的机理。对含氧气氛下不同停留温度时的质量残留率和微分热重分析（DTG）曲线进行分析发现，停留温度对质量残留率影响较大，是烘焙过程的主导因素。对6个不同含氧量下的质量残留率和DTG曲线分析可知，氧气加快了反应的进行，且随着含氧量上升发生分解的组分有所增加。建立了6个含氧量下稻杆低温烘焙的动力学模型并计算了动力学参数，发现稻杆表观活化能在1.33 kJ/mol到2.01 kJ/mol之间，且氧浓度与活化能的线性拟合度较好。
化学与化学工程
• Select
  微通道反应器制备白藜芦醇纳米分散体

  刘孟涛, 尚尔康, 樊蓉蓉, 乐园

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 33-38. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  对微通道反溶剂沉淀法制备白藜芦醇（RES）纳米药物分散体进行了研究。采用T型微通道反应器优化操作参数制备RES纳米分散体，当RES溶液与反溶剂水溶液进料流量比为1：20（分别为3 mL/min和60 mL/min），RES溶液水平进料时，制得的RES纳米分散体尺寸最小，平均粒径为132 nm；此时RES纳米分散体接触角为19°，水润湿性较原料药得到大幅度提高；在拟肠液（pH 7.4）环境下，RES纳米分散体在120 min内累积释放率可达到95%。在上述优化工艺的基础上利用套管式微通道反应器进行放大实验，得到套管式微通道反应器制备的RES纳米分散体颗粒尺寸更小，平均粒径为82 nm；在拟肠液环境下，所得RES纳米分散体在120 min内累积释放率可达到97%，略高于T型微通道反应器所得产品的溶出量。计算结果表明，套管式微通道反应器可显著提高处理量，约为T型微通道反应器处理量的10倍。
• Select
  含吡啶羧酸与丁二酸的钕配合物的合成及性能研究

  李彦丽, 张丽丹, 韩春英, 孙然

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 39-44. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  采用水热合成法，以Nd₂O₃、2，2'-联吡啶-3，3'-二羧酸（H₂bpdc）、丁二酸（H₂suc）为原料，合成了一种新型双核配体并含稀土金属钕的金属-有机骨架化合物（MOFs）材料[Nd（bpdc）（Hsuc）]_n，该配合物晶体呈紫色片状。讨论了两种配体与中心金属离子的配比、溶剂的用量、反应体系温度以及降温速率对MOFs材料合成的影响，确定最佳的合成条件为：反应物配比n（Nd³⁺）：n（bpdc^2-）：n（suc^2-）=2：3：3，溶剂去离子水，溶剂量5 mL，140℃恒温96 h，以1℃/h速度降温。采用红外光谱、X-射线衍射、线性伏安扫描（LSV）测定了材料的配位方式、单晶结构及电催化性能，测试结果表明：该晶体为正交晶系，Pbca空间群；材料具有电催化的ORR活性，在电催化方面展现出良好的应用潜能。
• Select
  HDI/癸二酸二辛酯二元体系气液平衡数据的测定及关联

  池亚芳, 贺鹏, MUHAMMAD Ammar, 王利国, 曹妍, 刘辉, 李会泉

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 45-51. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  采用准静态方法测定了368.75~423.00 K温度范围内1，6-己二异氰酸酯（HDI）单组分的饱和蒸汽压，以及HDI与癸二酸二辛酯（DOS）在369.81~424.55 K温度范围内的气液相平衡数据。借助Aspen Plus软件对实验数据进行回归，得到了溶液理论中非随即（局部）双液体（NRTL）模型方程、Wilson模型参数及关联偏差，结果表明，两种模型拟合得到的温度平均绝对偏差均小于1.55 K。进而计算了二元组分相对挥发度，发现HDI与DOS在0.300~0.900 kPa范围内存在最高共沸现象，共沸物中HDI的摩尔分数为0.105~0.112。因此，在HDI精制分离时，循环溶剂中会携带10%左右的HDI。
• Select
  基于UPLC/Q-TOF MS对故宫纺织品文物中红色染料成分的分析鉴定

  张林玉, 田可心, 王允丽, 杜振霞

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 52-57. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  对清代红色纺织品的染料进行提取，通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术（UPLC/Q-TOF MS）对纺织品染料提取液进行分离检测，将其提取液和中国古代常用于染红的植物提取液的指纹图谱进行对比分析，发现该红色纺织品由苏木经过铝盐媒染而成。随后利用该方法对古代常用红色植物染料（红花、苏木、茜草）中的主要色素成分进行分析鉴定，从中分离出红花红色素、氧化苏木素、茜素等多种色素成分，为古代红色纺织品染料来源的判断提供科学依据。
材料科学与工程
• Select
  长城居庸关云台病害现状与原因研究

  屈松, 张涛, 赵丙倩, 王菊琳

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 58-65. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  通过现场调查对云台石质文物的主要病害类型进行了总结，利用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）、离子色谱测试仪（IC）分别得到石质样品的矿物成分、表面形貌、元素种类及含量、可溶盐的种类及含量，综合这几种表征方法深入分析石质文物病害产生的原因。现场调查发现云台主要存在的病害类型为表面泛盐、片状脱落、裂缝等；白色盐害主要是由于可溶盐离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、SO₄^2-含量较大，结晶析出CaSO₄·2H₂O、K₂SO₄、Na₂SO₄·10H₂O等盐而覆盖在岩石表面所致，片状脱落、裂缝的产生也与可溶盐的晶涨、温差、冻融等作用有关。
• Select
  咪唑啉类缓蚀剂在不同条件下的水解研究

  铁志伟, 魏振禄, 赵景茂

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 66-71. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  合成了一种油酸基咪唑啉类缓蚀剂，用紫外-可见分光光度法测定其最佳吸收波长为232 nm。根据咪唑啉在水解过程中最佳吸收波长处的吸光度值会发生变化的现象，研究咪唑啉类缓蚀剂在不同温度、不同pH和不同浓度条件下随时间的水解过程变化。实验结果表明：随着温度升高，咪唑啉水解速率加快，水解程度增大；酸性环境抑制咪唑啉的水解，而碱性环境则加速咪唑啉的水解；低浓度时咪唑啉水解速率较快，浓度对水解程度的影响不大。红外分析得到的结果证实了在高温碱性环境中8 h后咪唑啉已经完全水解为酰胺。
• Select
  316L和316LN不锈钢在高温高盐溶液中钝化膜的性能研究

  王育武, 姜瑞景, 赵景茂

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 72-79. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  利用电化学及扫描电子显微镜（SEM）对316L与316LN两种不锈钢在高温高盐环境中的耐蚀性能进行了对比研究，利用Mott-Schottky曲线研究了两种材料的钝化膜半导体特征，借助X射线光电子能谱（XPS）研究了316LN不锈钢的钝化膜结构以及N元素在钝化膜中的分布状态。结果表明：在高温高盐环境中，两种材料形成的钝化膜都为n型半导体；316LN不锈钢形成的钝化膜耐点蚀性能更好，其钝化膜内缺陷浓度更低，N元素会在钝化膜中富集。最后利用点缺陷原理对316LN钝化膜的耐蚀机理进行了研究。
机电工程和信息科学
• Select
  低温甲醇洗工艺管线振动分析及阻尼减振研究

  冯浩然, 何立东, 胡航领

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 80-84. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  针对某煤化工企业甲醇车间低温甲醇洗工艺管线的振动问题，首先利用ANSYS有限元分析软件对管道进行模态分析，通过比较分析结果和现场振动数据确定管道振动的主要原因；然后利用SAP2000软件对设置阻尼器前后管道的振动位移进行计算，探讨阻尼器对管道的减振效果；最后根据模态分析和振动位移分析并结合现场情况拟定最终减振方案，在不停机的情况下安装粘滞性管道阻尼器，有效降低了该管线的振幅，保证了相关设备的安全运行。
• Select
  基于信号空间压缩感知算法的机械故障诊断

  杜佳兵, 唐刚, 王华庆

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 85-89. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  为了解决压缩感知（CS）重构算法通过重构稀疏系数求解原始信号的重构精度不高的问题，提出一种基于信号空间的压缩采样匹配追踪算法。首先在冗余字典中求解原始信号的最优表示空间，然后在最优表示空间中利用迭代算法直接求解原始信号，最后以轴承故障振动信号为例进行实验验证。结果证明本文算法提高了信号的重构精度，可以为增强机械振动信号的故障检测能力提供依据。
• Select
  微流控芯片光固化模塑成型的快捷加工技术

  罗锡丹, 贺建芸, 康维嘉, 胡凌骁, 杨卫民, 谢鹏程

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 90-93. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  采用光固化模塑法代替传统的芯片加工方法，用液体光固化材料代替传统的热塑性高分子材料以及玻璃和硅等无机材料，研究了一种微流控芯片的快捷、低成本制作方法；同时研制出了适用于光固化材料芯片的键合方法。对键合后的芯片进行检验，实验结果表明，光固化模塑成型的微流控芯片流道精度高、完整性好、通畅度佳；芯片透光性良好，红外光及紫外光透过率分别达94%和24%；在芯片的混合流道内能形成水包油的液滴。整个制造过程能够满足微流控芯片批量化生产的要求，且相应的生产设备造价不高，降低了微流控芯片的制作成本。
• Select
  基于距离的相似最近邻搜索算法研究

  姜大光, 孙贺娟, 易军凯

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 94-98. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  为了提高相似最近邻搜索（ANN）算法的精度，提出了一种在度量空间下基于距离的相似最近邻搜索算法-优化的VP森林（OVF）算法。在传统VP树（VT）算法的基础上，首先采用改进的选择优势点的方法，通过从数据集采样优势点候选集，对其进行评估，选取其中区分度大的点作为优势点；然后提出构建多棵VP树的新方法，改进距离优势点远的子树中最近邻不紧凑问题；接着提出使用优先队列与剪枝搜索方法结合的新搜索方法查找最近邻，减少了很多不必要的距离计算。最后通过实验结果表明，本文方法在数据维度、数据集大小、返回不同邻居个数、不同的距离函数及建树个数方面精度有了很大的提高。
• Select
  基于AHP的贝叶斯网络故障诊断方法研究

  耿志强, 张玉婷, 韩永明

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 99-104. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  针对基于专家知识的故障诊断方法依赖经验的局限，提出一种基于层次分析法（AHP）的贝叶斯网络化工过程故障诊断方法。通过基于关联函数的AHP得到所有变量的权值，对22个变量节点的权值进行排序并将该排序作为K2算法的学习输入建立贝叶斯网络模型，同时结合复杂网络分析指标进行化工过程的故障诊断。通过TE过程故障诊断实例证明本文方法不仅避免了K2算法专家知识的主观因素影响，同时能很好地进行故障定位，找到故障源。
• Select
  基于稳定裕度的新型IMC-PID整定方法

  汤赵建, 蒋北艳, 靳其兵

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 105-110. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  提出了一种针对稳定过程的内模proportion integration differentiation（IMC-PID）控制器整定方法。通过在频域内保证系统达到期望的相位裕度和幅值裕度，将内模控制器转化成PID控制器。转化过程中选用欧拉公式替代内模控制器分母中的非线性部分，并应用拟合方法得到了内模控制系统中滤波器参数与稳定裕度之间的解析关系。在整个转化过程中没有应用任何近似方法，所以最终得到的PID控制器与经典内模控制器能够取得相同的控制效果。最后通过仿真实例验证了本方法的有效性。
• Select
  基于策略协同优化的聚苯乙烯牌号切换方法

  郭青, 邬琪磊, 陈娟

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 111-117. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  为优化聚合反应过程中牌号切换的过渡过程，以实验室苯乙烯连续聚合反应过程为对象，从质量和经济的角度构造多个优化目标函数，并引入针对质量指标的终点约束策略，提出一种基于策略协同的多目标优化方法来求解此牌号切换优化问题。最后从优化计算得到的Pareto解集中分别选取质量指标和经济指标均较优的方案与传统单目标优化策略进行仿真比较，仿真结果表明，该优化方法可缩短牌号切换过渡时间，减少原材料的消耗，并为企业提供多种切换方案，对实际生产具有指导意义。
管理与数理科学
• Select
  用区域变换计算单螺杆挤出机流动区域上的三维泊松方程数值解法

  黄硕, 黄晋阳

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 118-122. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  单螺杆挤出机流体流动区域是一个复杂的区域，其截面为双连通区域，且计算求解此流动区域上的泊松方程是用高效的投影算法求解单螺杆挤出机流体流动问题的核心步骤。利用共形映射将此不规则的双连通区域转化为同心圆环，进一步将复杂的求解区域变为规则的圆环柱体区域，可以大大简化问题的计算，并适用于计算包含漏流层的单螺杆挤出机流体流动问题。以截面内边界曲线为椭圆的单螺杆挤出机为例进行了泊松方程的求解计算，将求得的解与精确解进行了对比，结果表明此方法简单有效。
• Select
  一类具有强阻尼和强时滞的拟线性粘弹性波动方程解的衰减估计

  刁林, 常延贞

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(5): 123-128. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.05.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  研究一类具有强阻尼和强时滞作用的拟线性粘弹性波动方程的初边值问题，在满足一定条件下，通过构造合适的Lyapunov泛函得到能量的衰减估计。