2020年, 第47卷, 第1期　刊出日期：2020-01-20

  

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化学与化学工程
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  碱性过氧化氢预处理对醋渣厌氧消化性能的影响

  师杨蕾, 蔡凡凡, 宁志芳, 朱哲, 刘广青, 陈畅

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 1-7. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.001

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  利用单因素法研究了碱性过氧化氢预处理过程中的H₂O₂浓度、预处理温度以及预处理时间3个因素对醋渣厌氧消化性能的影响，结果表明，H₂O₂浓度、预处理温度和预处理时间的最优条件分别为4%、40℃和12 h。经实验验证，在最佳联合预处理条件下醋渣厌氧消化累积甲烷产量（基于挥发性固体含量）达302.0 mL/g，生物降解率为70.0%，较未预处理醋渣提升了54.4%。
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  再生水除磷工艺中聚合氯化铝投放的控制研究

  潘萌, 姚大伟, 江梅, 陈畅

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 8-12. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.002

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  对某再生水厂再生水处理工艺除磷过程中化学药剂聚合氯化铝（PAC）的投放量进行了优化计算与控制。通过对两年再生水相关指标的统计分析，采用最小二乘法拟合出了PAC投放体积与进、出水总磷和水处理量之间的关系方程。稳定运行一年的结果表明按照拟合方程精准投放药剂后，出水的总磷符合标准要求，而且波动范围明显减小。本文所建立的方程为再生水厂的一线操作提供了参考，在不影响再生水处理效率的基础上节约了经济成本。
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  萃取精馏分离异丁醇与环己烷的模拟研究

  郑明石, 李群生, 薛嘉星, 彭翠, 张来勇, 宋晓玲, 李润超, 王爱军

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 13-19. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.003

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  异丁醇与环己烷是二元共沸物系，经过萃取剂的筛选，采用以苯胺为萃取剂的萃取精馏工艺分离异丁醇与环己烷，基于全年总费用（TAC）最小的原则，利用Aspen plus对工艺流程进行模拟与优化，得到优化后的工艺参数：萃取精馏塔理论板数38块，进料位置第31块板，萃取剂用量39 kmol/h，萃取剂进料位置第9块板，回流比0.517；溶剂回收塔理论板数20块，进料位置第13块板，回流比0.246。结果表明，全年总费用比变压精馏更经济，TAC降低了31.15%。本方法可为异丁醇与环己烷的工业分离提供理论依据。
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  正、反向萃取精馏分离丙酮-甲醇体系的模拟研究

  王永光, 李群生, 李润超, 亓军, 张来勇, 宋晓玲, 彭翠

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 20-24. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.004

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  选择水、氯苯作为正、反向萃取剂来分离丙酮-甲醇共沸物系，规定原料液进料流率为540 kmol/h，进料温度为320 K，各塔的操作压力均为101.325 kPa，通过Aspen Plus进行流程模拟，得到摩尔分数为99.5%的产品。以最小全年总费用（TAC）为目标、序贯迭代搜索法为优化方法对不同萃取剂下的各塔进行灵敏度分析，规定塔顶轻组分摩尔分数为99.5%、摩尔回收率为99.99%，得到的优化结果显示：正向萃取中萃取精馏塔的理论塔板数、原料进料位置和萃取剂进料位置分别为76块、64块和45块，萃取剂回收塔的理论塔板数、进料位置分别为25块、14块；反向萃取中萃取精馏塔的理论塔板数、原料进料位置和萃取剂进料位置分别为52块、40块和24块，萃取剂回收塔的理论塔板数、进料位置分别为25块、7块。通过TAC计算表算出两种萃取剂下工艺流程所需的经济费用，结果为正向萃取流程费用26 658 942.69元/a，反向萃取流程费用25 466 172.02元/a。
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  旋转填充床中臭氧高级氧化法处理PVA废水

  高圣炜, 刘知邦, 邵磊

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 25-31. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.005

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  在旋转填充床（RPB）中进行了O₃/FeSO₄·7H₂O（用Fe（Ⅱ）表示）和O₃/Fenton两种高级氧化工艺处理模拟聚乙烯醇（PVA）废水的研究，考察了Fe²⁺浓度、初始pH、RPB转速、反应温度以及气相O₃浓度对PVA降解率的影响，结果表明O₃/Fenton工艺比O₃/Fe（Ⅱ）工艺表现出更好的PVA降解性能。在O₃/Fenton工艺中，在初始PVA浓度200 mg/L、pH=2、反应温度25 ℃、RPB转速1 000 r/min、O₃浓度30 mg/L、气体流量90 L/h、液体流量30 L/h、Fe²⁺浓度0.8 mmol/L、H₂O₂浓度35 mg/L的条件下，PVA的降解率可以达到99.4%。此外，还对O₃/Fe（Ⅱ）和O₃/Fenton工艺降解PVA的反应动力学进行了研究，发现这两种工艺中PVA降解反应均为一级反应。
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  气田采出水乳化规律及其与界面张力的关系研究

  张海涛, 马培根, 刘凯文, 程雁, 李向伟, 丁文明

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 32-37. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.006

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  为了得到不同影响因素对气田采出水乳化的作用规律，以及乳化规律与界面张力的关系，首先研究了气田采出水的矿化度和主要无机盐（CaCl₂、NaCl）浓度对其乳化规律和界面张力的影响。研究发现：静置初始乳化程度、乳化稳定性和界面张力均随矿化度或无机盐浓度的增加而逐渐降低；增加相同质量浓度的CaCl₂或NaCl时，CaCl₂对乳化程度和界面张力的影响更大。其次，通过研究不同泡排剂含量下的乳化规律，发现增加微量泡排剂就可大幅提升静置初始乳化程度和乳化稳定性：泡排剂质量分数从0仅提升至1‰，静置初始浊度即提高1倍，静置48 h后浊度的降低幅度从94%降至43%。此外，增加矿化度和泡排剂含量均会使油/水界面张力降低，不过二者对静置初始乳化程度的变化趋势影响相反，说明仅凭界面张力的变化无法判断初始乳化程度上升或下降的变化趋势。但对比不同影响因素下界面张力的变化幅度和静置初始乳化程度的变化幅度发现，在单因素实验中，当界面张力的变化幅度越大时，气田采出水静置初始乳化程度的变化幅度也越大。
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  基于模糊集和改进DS证据理论的危化品道路运输体系贝叶斯网络风险分析

  贾进章, 陈怡诺, 柯丁琳

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 38-45. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.007

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  针对危化品道路运输体系中影响因素信息的不确定性和专家知识推断贝叶斯网络中条件概率表时存在的主观性，提出了一种将模糊集和改进Dempster/Shafer证据理论（DS证据理论）、贝叶斯网络结合在一起的危化品道路运输体系的风险评价方法。根据危化品道路运输体系的影响因素建立了相应的风险评价体系，确定各层级的评价指标。将专家对各评价指标的评价意见代入高斯型隶属度函数构造隶属度矩阵，进行改进DS证据理论数据融合，得到多位专家评价意见融合后的概率值分布。利用贝叶斯网络的推理功能，得出危化品道路运输体系的风险等级和其中各评价指标的概率值分布，找出体系薄弱环节并进行分析。以沈阳某危险货物托运有限公司为例进行研究，结果表明该公司中危化品道路运输体系的风险值为0.611 8，风险等级为较危险（V₂），其中人员因素概率（60%）和管理因素概率（52%）所占权重较大，需要公司重点关注并加强管理。
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  气固混合流对集输管道弯管的冲蚀模拟

  王博, 郭海莹, 耿孝恒, 杜胜男, 张海娟, 王卫强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 46-52. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.008

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  针对含砂天然气对长输管道弯头处的冲蚀现象，以90°弯管为例，运用单向耦合冲蚀模型及控制变量法分析颗粒质量流率、流体进口流速、颗粒粒径及重力场对弯管的冲蚀作用，结果表明：在非重力场中，弯管的冲蚀区域主要集中在拐角大弧面区，且呈椭圆形分布；随颗粒质量流率的增加，最大冲蚀速率拟合曲线呈线性正相关；随流体进口流速的增加，最大冲蚀速率拟合曲线呈非线性指数相关，指数系数为0.305 8；随颗粒粒径的增加，最大冲蚀速率呈先减小后增大再减小的变化趋势；相同条件下，在重力场中弯管的冲蚀集中区域与非重力场相同，但最大冲蚀速率明显增大，且冲蚀区域发生变化；当重力为沿出口法向正向时，冲蚀区域由椭圆形变为圆形，并伴有二次冲蚀集中现象，当重力为沿出口法向反向时，冲蚀区域由椭圆形变为三角锥形。
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  叶片宽度比对同心双螺旋静态混合器混合性能的影响

  王宗勇, 由智丹, 丁桂彬, 王智晓

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 53-60. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.009

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  同心双螺旋静态混合器是一种新型的静态混合装置，能够实现流体在混合管内的同心反向螺旋流动。为探究同心双螺旋元件内外叶片宽度比对混合效果的影响规律，利用Fluent中多相流混合模型对低雷诺数状态下该混合器内的混合过程进行了数值模拟，研究结果表明：在较低雷诺数下，同心双螺旋静态混合器与对应尺寸的传统Kenics型混合器相比混合效果明显提升，在叶片宽度比e为0~3/2时混合效果提升6.9%~28%；随着内外叶片宽度比的增大，混合效果呈现先增后减的规律，当e=2/3时混合效果最好；在不同的宽度比下，流体的分离强度沿混合管轴向变化规律相同，即在第一个混合元件内分离强度下降缓慢，第二、三个元件内下降迅速，第四个元件内几乎保持不变而处于维持混合状态，说明本文所研究的混合器使用较少的混合元件即可达到较好的混合效果。
材料科学与工程
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  直线式双组分熔体微分电纺“月牙状”聚丙烯纤维制备

  王紫行, 伍先安, 李好义, 王晓辉, 谢超, 陈明军, 杨卫民

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 61-66. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.010

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  搭建直线式熔体微分电纺设备，制备了聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）双组分纤维，将所制样品放入丙酮水溶液中作浸泡处理，溶解PLA组分获得PP单组分异形纤维；然后对PLA添加增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）进行降黏处理，以达到改变PLA熔体流动速率（MFRs）的目的，探究不同MFRs差异所产生的不同包裹现象。研究结果表明，两种组分的MFRs差异对双组分纤维的包裹现象产生显著影响，且通过实验可知，当ATBC质量分数为6%的PLA与PP共纺时，可得到形貌最佳的PP组分异形纤维。
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  硬脂酸改性处理TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究

  王伟, 赵景茂, 魏世雄, 赵志杰, Muhammad Junaid Anjuma, Vahdat Zahedi Asl

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 67-74. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.011

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  在Ti₆Al₄V合金微弧氧化膜层上采用硬脂酸改性处理实现了陶瓷膜层的疏水化转变，显著提高了钛合金的耐蚀性能。利用接触角测试仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对膜层的润湿性、稳定性、微观结构和化学组成进行了分析，并通过动电位极化曲线和电化学阻抗分析了其腐蚀行为。结果表明，改性处理得到的疏水微弧氧化膜层试样能有效修复微弧氧化膜层缺陷，提高钛合金的耐蚀性能，说明硬脂酸改性处理与微弧氧化技术相结合有助于拓宽微弧氧化技术在钛合金上的应用。
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  环氧树脂固化动力学及促进剂用量对体系的影响

  杨威, 张卓, 颜丙越, 宋禹泉, 张均, 张翀, 姚明, 姜志国

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 75-80. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.012

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  采用差示扫描量热法（DSC）对高压绝缘拉杆用环氧树脂体系进行固化动力学研究，得到了相应的动力学方程。探究了促进剂用量对树脂体系固化动力学参数的影响，结果表明：随着促进剂用量的提高，体系的固化温度整体呈现逐渐降低的趋势，活化能逐渐减小。当促进剂用量（质量分数）为0.5%时，固化后产物T_g达到最高值106.3 ℃。
生物技术与环境工程
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  杨树木屑废弃物酶解液发酵制备富硒酵母的研究

  钱睿创, 王峥, 史旭军, 王瑞

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 81-88. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.013

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  以杨树木屑为原料，考察了固液比、酶添加量、pH和酶解时间对其酶解效果的影响。通过优化酶解条件制得葡萄糖质量浓度为55 g/L的酶解液，将酶解液作为碳源替代传统培养基中的葡萄糖，其他营养成分不变，发酵制备富硒酵母，重点研究了酵母菌在酶解液中的生长情况和富硒能力。结果表明，酵母在酶解液培养基中长势良好，5 L发酵罐发酵36 h后，每L发酵液酵母干重23.9 g，单位酵母硒含量超过3 500 μg/g。
机电工程和信息科学
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  组合转子技术综合性能评价方法的研究

  李鹏飞, 关昌峰, 阎华, 石美浓, 左夏华, 杨卫民

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 89-92. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.014

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  在综合性能评价（PEC）因子的基础上，综合考虑了安装组合转子后换热管水力直径及流通截面积的变化，并引入柏拉修斯公式及迪特斯和贝尔特关联式，建立了适用于组合转子技术的综合性能评价因子η。分别用η和PEC因子对实验数据进行了处理，验证了新评价因子η的可行性及合理性。
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  基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

  封蔚健, 石秀东, 姚晨明, 彭晶鑫

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 93-99. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.015

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  通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性，以换热系数和压降作为评价指标，用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大，管纵向间距对空气侧换热系数影响最大；一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm，另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm；使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。
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  极谱型溶氧仪的振动式改进研究

  梁艳, 潘大为

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 100-106. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.016

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  根据极谱法测定溶解氧的原理，设计了一种具有准确、快速、稳定、高度自动化等特点的振动式极谱型溶氧仪。以0~12 V双振动微型小马达作振动系统，带动溶氧仪传感器在水样中振动，可及时弥补传感器电极中阴极消耗的氧气。系统考察了振动强度、水样盐度等影响因子对振动式极谱型溶氧仪检测的影响，全面探究其工作性能，并与美国YSI Pro Plus手持式检测仪进行了应用比较。实验结果表明该振动式极谱型溶氧仪各项工作性能达到国家溶氧仪的标准，与YSI应用比较的相对误差为0.147 mg/L。目前该溶氧仪已成功应用于实际水样的溶解氧检测。
管理与数理科学
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  纵向数据下基于复合分位数回归的经验似然推断

  刘佳乐, 黄彬

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 107-112. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.017

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  利用复合分位数回归（CQR）研究了纵向数据下回归系数的经验似然（EL）推断。将数据组内相关性纳入估计方程中，得到了参数更加有效和稳健的估计，无需预先估计渐近方差，从理论上证明了所得复合分位数经验似然估计（CQREL）的渐近性质，且提出的经验对数似然比服从渐近卡方分布，从而构造了兴趣参数的置信域。通过数值模拟验证了所得方法有很好的有限样本性质。
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  基于Haar小波的非线性随机Ito-Volterra积分方程的数值解

  默秋叶, 王利

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 113-117. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.018

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  提出一种非线性随机Ito-Volterra积分方程的数值解方法。首先了解Haar小波的构造，然后利用Haar小波的随机积分算子矩阵将目标方程转化为非线性代数方程，从而得到方程的数值解，最后讨论了目标方法的误差分析。
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  带有一种新佣金率的拍卖模型

  杨卫星, 程禹铭

  北京化工大学学报(自然科学版). 2020, 47(1): 118-123. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2020.01.019

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  提出了一种带有保留价及新的反比佣金率c=（1/k）√b（k为佣金率系数，b为成交价）的拍卖模型，这种反比佣金率更加符合实际。首先计算出第一价格拍卖和第二价格拍卖中投标者的均衡投标策略，然后计算出两种拍卖模式中拍卖参与各方的预期收益。结果表明，一级价格密闭式拍卖中投标者的均衡报价关于保留价及佣金率系数均递增，而二级价格密闭式拍卖中投标者的均衡报价关于佣金率系数递增、关于保留价递减。