2019年, 第46卷, 第2期　刊出日期：2019-03-20

  

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化学与化学工程
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  异丁醇-乙醇废水体系分离回收工艺的模拟与优化

  亓军, 李群生, 汤金龙, 安永胜, 任钟旗, 金君素, 尹建平

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 1-6. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.001

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  以乙二醇作为萃取剂，选用UNIQUAC热力学模型，基于Aspen plus流程模拟软件对含异丁醇、乙醇工业废水的分离回收工艺进行设计和模拟研究。通过分析萃取剂对乙醇/水相对挥发度的影响，确定了最佳溶剂比；基于全年总费用（TAC）最低原则，确定了各塔的最优工艺操作条件；并在此条件下，得到了纯度为99.9%的异丁醇和99.8%的乙醇，废水达标排放。最后，对全流程工艺进行了模拟和经济核算，得到的TAC最低为325.88×10³美元/a，为异丁醇/水/乙醇分离工艺工业化提供了指导性依据。
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  甘氨酸-甘氨酸钾体系循环吸收-解吸CO₂性能研究

  胡一雯, 丁忠伟, 刘丽英

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 7-11. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.002

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  在传统的热再生工艺基础上，提出了一种通过添加一定量的甘氨酸来提高甘氨酸钾再生性能的方法。采用醇析结晶的方法实现了甘氨酸的回收，回收率高达97.24%，且结晶甘氨酸的实验效果与商业甘氨酸无明显差别。甘氨酸钾多次循环吸收-解吸CO₂的性能与新鲜甘氨酸钾溶液基本一致，实验系统运行稳定。同时考察了操作条件对CO₂再生率和解吸能耗的影响，实验结果表明：对比不加酸的空白实验，加入一定量的甘氨酸后CO₂的再生率明显提高，解吸单位摩尔CO₂的能耗显著降低；随着酸量的不断增加，CO₂再生率呈现出先增长后趋于稳定的趋势；在一定范围内提高解吸温度，CO₂再生率增加，解吸单位摩尔CO₂的能耗减小。
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  吡嗪酰胺在两种混合溶剂中的溶解度测定、关联与共溶剂现象

  隰硕硕, 王水, 卢广伟, 王际东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 12-21. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.003

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  通过激光动态法测定了常压下吡嗪酰胺在甲醇+水和丙酮+正丙醇两种混合溶剂中、温度范围为283.15~323.15 K间的溶解度，并使用修正的Apelblat方程、λh方程、一般共存模型和修正后的Jouyban-Acree方程对实验数据进行了关联，其中Apelblat方程的关联效果最好。吡嗪酰胺在两种混合溶剂中的溶解度都随着温度的升高而增大，并且都出现了共溶剂现象，即当甲醇或丙酮的初始摩尔分数为0.6时，吡嗪酰胺的溶解度最大。另外使用van't Hoff方程计算了溶解过程的热力学性质，包括Gibbs自由能、焓变和熵变，证明了该溶解过程为吸热过程。通过得到的非线性焓-熵补偿图可知，溶解过程机理与共溶剂混合物的组成有关。
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  低浓度多相流管道冲蚀磨损数值模拟

  王博, 康凯, 郐楚婷, 徐鑫, 王璐

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 22-30. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.004

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  液固多相流冲蚀磨损会严重影响管道的使用寿命。以某输油管线设计为研究对象，运用Fluent软件中的Mixture-DPM双向耦合模型研究低浓度颗粒的油水多相流管道流场变化，分析集输管线整体冲蚀速率分布，得到了不同管件冲蚀磨损较严重的区域。为了进一步研究冲蚀磨损的影响因素，选取3种不同的入口流速及原油含水率进行综合对比分析，结果表明：不同管件的冲蚀磨损区域各不相同；90°弯管磨损区域主要集中在外拱壁面，三通管磨损区域主要位于下支管右壁面，渐缩管磨损区域主要位于喉部区域及出口处，盲三通在盲端1/3处形成小型旋涡，且磨损区域主要位于盲端与下支管相贯线区域以及下支管右壁面处；冲蚀速率随入口流速的增加呈指数型增长，指数系数为1.89；随原油含水率增加，冲蚀速率呈倒"U"形变化，当含水率为20%时，冲蚀速率达到最大值。
材料科学与工程
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  沉淀法白炭黑的制备及其填充SSBR/BR的研究

  缪烨, 孔令汉, 黄溪岱, 王中英, 朱红

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 31-37. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.005

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  以水玻璃为原料，采用柠檬酸和硫酸，在沉淀反应前和陈化阶段前添加乙醇制备白炭黑并应用于绿色轮胎橡胶中。通过透射电子显微镜（TEM）、比表面积分析法（BET）和动态光散射（DLS）等手段对白炭黑样品进行表征，结果显示：白炭黑的DBP吸油值为2.1 mL/g，BET比表面积达239 m²/g，平均孔径为34.7 nm；白炭黑初始颗粒直径分布范围较窄，在10~19 nm之间呈正态分布，平均粒径15 nm，初级聚集体峰值150 nm左右，没有出现更大的聚集体尺寸。与商业化白炭黑Zeosil^®1165MP对比，制备的白炭黑填充SSBR/BR复合材料（silica-SSBR/BR）的正硫化时间t₉₀明显缩短，硫化速率变快；silica-SSBR/BR的拉伸强度和增强比均高于Zeosil^®1165MP-SSBR/BR；silica-SSBR/BR抗湿滑性能更优异，滚动阻力更低；silica-SSBR/BR和Zeosil^®1165MP-SSBR/BR的压缩生热相差不大。
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  甲酰胺插层改性高岭土对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)阻燃性能的改善

  彭晓华, 陈寿, 唐武飞, 张胜, 谷晓昱, 王鑫, 孙耀明

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 38-43. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.006

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  将甲酰胺（FA）通过插层改性引入高岭土（Kaol）分子层间，制备得到FA-Kaol改性高岭土材料，产物的插层率达到92.1%；通过红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）对FA-Kaol结构进行表征。然后通过熔融共混将FA-Kaol添加到乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）/膨胀阻燃剂（IFR）中，利用极限氧指数（LOI）、垂直水平燃烧（UL-94）、锥形量热（Cone）和万能试验机测试材料的阻燃性能和力学性能。结果表明当FA-Kaol的添加量（质量分数）达到1.5%时，EVA复合材料的阻燃性能、热稳定性能和力学性能得到有效改善。
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  含刚性环结构的光固化水性有机硅聚氨酯丙烯酸酯的性能研究

  马浩钦, 操越, 孙芳

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 44-49. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.007

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  将丙烯酸异冰片酯（IBOA）和二乙醇胺（DEA）反应，合成了一种新颖的带有刚性环结构的单体3-（N，N-二羟乙基氨基）丙酸异冰片酯（DEAIBOA），然后将DEAIBOA引入水性有机硅聚氨酯丙烯酸酯分子中，合成了一系列具有不同刚性环含量的有机硅聚氨酯丙烯酸酯水性低聚物（IBOA-WSPUA）。系统研究了低聚物中刚性环含量对乳液稳定性、光聚合性能及其固化膜的物理力学性能、玻璃化转变温度和附着力的影响，结果表明：所合成的5种低聚物的分子量均接近单分散，粒径分布均匀，具有良好的乳液稳定性及光聚合性能，双键的最终转化率均在85%以上；随刚性环含量的增加，低聚物固化膜的拉伸强度、玻璃化转变温度和铅笔硬度逐渐增大；低聚物固化膜的附着力得到明显改善，在聚碳酸酯（PC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）及玻璃基材上均达到5B。
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  光引发接枝聚合调控水凝胶表面疏水性能

  张家旋, 朱晓群

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 50-56. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.008

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  利用光引发表面聚合的方法在水凝胶表面接枝疏水基团，赋予水凝胶表面疏水性能，其原理是基于TypeⅡ型光引发剂的夺氢光引发机理，夺取水凝胶高分子链中叔胺邻位碳原子上的氢原子，使得该碳原子成为自由基，引发丙烯酸十八酯增长聚合，从而在水凝胶表面以化学键铆接上一层疏水的高分子层。通过红外（FT-IR）、接触角和水滴渗入时间测试，探讨了光引发接枝条件对水凝胶表面疏水性能的影响，结果表明：在水凝胶中加入含有叔胺基团的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作为TypeⅡ型光引发的助引发剂和接枝位点，与疏水单体丙烯酸十八酯发生聚合反应可以形成稳固的疏水层，有效增强水凝胶的疏水性；采用N，N'-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）交联剂能使疏水层形成交联网络结构，提高接枝层的致密性和疏水性，对水滴的渗入起到更好的阻碍作用。
生物技术与环境工程
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  甲酸法绿色分离缅甸黄花梨中木质素和纤维素的研究

  朱盛伟, 展旺, 于鸿飞, 刘云

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 57-63. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.009

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  采用甲酸法处理缅甸黄花梨生物质，分离木质素和纤维素，探究了甲酸浓度、反应温度和时间对木质素分离效果的影响，结果表明最佳工艺参数为：甲酸质量分数88%，反应温度110 ℃，反应时间2 h。在此条件下的纤维素得率为89.56%，木质素含量（质量分数）为90%。傅里叶转换红外光谱（FT-IR）和高效液相色谱（HPLC）的分析表明，经过甲酸处理得到的纤维素和木质素都发生了不同程度的甲酰化修饰改性。X射线衍射（XRD）结果显示，经甲酸法处理后，纤维素的结晶度增大。以上结果可为生物质组分分离及其功能性材料制备提供技术支撑。
机电工程和信息科学
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  MTO联合装置急冷塔管道及其大型拉杆补偿器黏滞性阻尼减振技术研究

  张力豪, 何立东, 冯浩然

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 64-71. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.010

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  新疆某大型煤化工企业的68万t/a煤制烯烃项目于2016年建成，其中甲醇制烯烃（MTO）联合装置中甲醇-反应气进急冷塔的DN1800管道及大型拉杆横向补偿器存在剧烈振动问题，由于振动过大无法开车，安装普通液压阻尼器等设备后，问题依然存在。通过对管线结构特点、介质参数、拉杆补偿器特性等的分析，运用有限元软件对该管线进行模态、热位移计算及阻尼减振模拟计算，提出了进塔管线振动抑制控制的解决方案。在不更改管线结构的情况下，在管线的适当位置安装适当数量的黏滞阻尼器，有效降低了DN1800大型管线的振动，保障了生产安全并成功开车，为特大型管线减振提供了工程经验。
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  轮胎硫化异步胀缩内模具的设计

  李尚帅, 谭晶, 张金云, 安瑛, 杨卫民

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 72-76. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.011

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  提出一种基于轮胎直压硫化工艺技术的轮胎硫化异步胀缩内模具设计方案。首先针对斜楔式内模具的局限性，设计了一种适用于尺寸较小、扁平比较大的异步胀缩伸缩方式轮胎硫化内模具，以205/40R17规格轮胎进行新内模设计，并结合不干涉条件和几何特性分析建立约束方程，确定了异步胀缩内模具的尺寸参数；在此基础上，为确保异步胀缩内模具的可靠性，对硫化压力状态下内模具的关键部件进行了强度校核。
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  基于PARAFAC2的多时段间歇过程时段划分

  曹雪, 王建林, 邱科鹏, 刘伟旻, 韩锐

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 77-82. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.012

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  针对间歇过程多时段特性，提出一种基于平行因子分解2（PARAFAC2）的多时段间歇过程时段划分方法。首先对每一个时间片矩阵进行平行因子分解2（PARAFAC2）建模，得到时间片矩阵的模型控制限，然后从间歇过程初始时刻开始，按照时序依次将每个时间片添加到时间块并进行PARAFAC2建模，得到时间块矩阵的模型控制限后，通过评估时间片和时间块模型控制限的差异性来确定初始时段划分点，最后利用时段评价划分指标（PPCI）获取最佳的时段划分结果。通过青霉素发酵过程仿真实验验证了本文方法的有效性。
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  基于预测差值的医学图像可逆信息隐藏

  范鑫惠, 李辉

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 83-89. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.013

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  针对目前医学图像需要对图像中特殊区域进行划分以及在应用于医学图像时效果不稳定、嵌入容量小等问题，结合医学图像的特点，提出一种基于预测差值的可逆信息隐藏算法。首先采用中值边缘预测算法计算预测差值，再根据预测差值的分类进行信息嵌入和像素平移；在形成载密图像的过程中，为防止像素值溢出，对原始图像进行多次预嵌入来标记所有可能发生溢出的像素点位置，且标记过的像素点不再修改。实验结果表明，本文算法能在保证图像质量的同时获得较高的嵌入量。
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  基于干扰观测器的Smith补偿控制方法

  杜星瀚, 蔡鋈, 靳其兵

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 90-96. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.014

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  针对Smith补偿器控制效果易受外部干扰或模型不确定性影响的问题，利用干扰观测器（disturbance observer-based，DOB）结构改进传统的Smith补偿控制结构，并在综合考虑鲁棒性和控制性能的情况下给出了DOB滤波器和Smith补偿控制器的设计方法。仿真实例表明，改进后的Smith补偿控制效果优于传统方法。
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  基于双参数最小二乘支持向量机(TPA-LSSVM)的风电时间序列预测模型的优化研究

  刘云, 易松

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 97-102. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.015

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  风电时间序列预测模型的优劣直接影响风功率的应用价值，最小二乘支持向量机（least squares support vector machine，LSSVM）在处理风电预测问题上具有明显优势。提出了一种双参数算法（two-parameter algorithm，TPA），从理论上证明了任意初始值均可线性收敛到全局最优值。调用TPA算法对LSSVM模型的惩罚因子和径向基宽度进行寻优赋值，并将训练好的TPA-LSSVM模型应用于风电预测中。仿真结果表明，与LSSVM模型、粒子群最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）模型、径向基函数神经网络（RBFNN）模型相比，TPA算法可以更好地实现LSSVM的参数寻优，TPA-LSSVM模型能有效提高预测精度。
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  融合群稀疏与排他性稀疏正则项的神经网络压缩情感分析方法

  黄磊, 杜昌顺

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 103-112. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.016

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  文本情感分析是目前网络环境下舆情监控、服务评价及满意度分析等领域的重要任务，一些基于深度神经网络的方法已被用于此类任务。规模庞大的深度神经网络模型结构赋予了深度学习模型强大的非线性拟合的能力，大规模的数据资源为训练这样大规模的模型并保证其泛化能力提供了可能性。然而，在实际应用中，深度模型的时间和空间开销仍然制约着这些方法的落地。针对上述问题，提出一种融合群稀疏与排他性稀疏正则项的神经网络压缩情感分析方法，首先分别构建循环-卷积神经网路与卷积-循环神经网络，通过门控单元融合两种网络组成的分析模型，在模型中引入群稀疏与排他性稀疏正则项，剪除冗余神经元或链接，压缩模型规模。在不同数据集上的实验结果验证了本文方法的有效性。
管理与数理科学
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  中立型时滞随机微分方程数值解的指数稳定性

  王秋实, 兰光强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 113-117. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.017

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  讨论了中立型时滞随机微分方程向后欧拉与前后欧拉数值解的几乎处处渐近指数稳定性，结果表明，在给定条件下，对于任意初值，用向后欧拉方法与前后欧拉方法得到非线性中立型时滞随机微分方程的数值解都是几乎处处渐近指数稳定的。
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  基于凸组合的移动平均线策略应用研究

  刘晓, 丁润莹, 王淑慧

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 118-122. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.018

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  鉴于随着市场有效性的增强，作为量化投资技术分析中重要指标之一的传统移动平均线策略逐渐失效。基于凸组合思路构建改进移动平均线策略，并给出了策略交易规则。对2005年10月17日-2017年12月31日的日收盘价数据进行不同日期参数的均线策略回测检验，结果表明：基于凸组合的移动平均线策略表现优于传统移动平均线策略，日期参数组合5~20的凸组合策略表现最好，基于凸组合的移动平均线策略具有较好的应用价值。
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  径向对称位势下Klein-Gordon-Maxwell方程解的存在性

  郇飞, 赵雷嘎

  北京化工大学学报(自然科学版). 2019, 46(2): 123-127. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2019.02.019

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  研究了非线性Klein-Gordon-Maxwell方程问题
  ，其中参数ω>0，λ>0。当V（x）为径向对称位势并且方程的非线性项f（u）只在零点附近有定义时，可以通过变分法证明该方程解的存在性，并得到方程的解关于参数λ的依赖性。