2017年, 第44卷, 第4期　刊出日期：2017-07-20

  

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化学与化学工程
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  十八烷基三甲基氯化铵/双十八烷基二甲基氯化铵修饰ATP的制备及其吸附重金属的性能

  漆佳, 焦文涛, 焦振寰, 林爱军

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 1-7. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.001

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  使用12 mol/L的盐酸对天然凹凸棒石晶体（ATP）进行粗提处理，再用十八烷基三甲基氯化铵（DOTAC）和双十八烷基二甲基氯化铵（DODMAC）分别对ATP进行接枝改性，得到十八烷基三甲基氯化铵改性凹土（1831-ATP）和双十八烷基二甲基氯化铵改性凹土（D1821-ATP）。通过红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和比表面积（BET）等表征手段对改性前后凹土的晶体结构变化进行分析比较，并利用扫描电镜（SEM）观察了ATP、1831-ATP和D1821-ATP的形貌变化。对比研究了ATP、1831-ATP和D1821-ATP对常见重金属Pb²⁺的吸附性能，吸附实验结果表明：吸附平衡时间为4 h；在pH 9时，Pb²⁺在ATP、1831-ATP和D1821-ATP上的吸附量达到最高，去除率均达到99%以上，去除效果好。动力学和热力学模型拟合结果表明，吸附数据符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附方程。
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  一类新型6-烷氨基-2-烷硫基嘌呤核苷衍生物抗血小板凝集的3D-QSAR研究

  李顺来, 陆成虎, 杜洪光

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 8-13. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.002

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  通过自组织分子场分析（SOMFA）方法，对20个具有测试活性的2-烷硫基-6-烷氨基嘌呤核苷衍生物进行三维定量构效关系（3D-QSAR）研究，得到预测能力最佳的SOMFA模型，其中交叉验证系数r_cv²=0.801，非交叉验证系数r²=0.807，统计方差比F=75.281，标准方差s=0.130。同时，通过对该模型的立体场和静电场三维网格图进行分析，能够较清晰直观地为设计新型的高活性抗血小板药物分子提供理论指导。
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  二氧化硅介质对其表面水合笼稳定性的影响

  刘胶, 余雨田, 杨作银

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 14-19. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.003

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  采用量子化学中的密度泛函理论探究了不同笼型结构（CH₄@5¹²6²和CH₄@4³5⁶6³）的不同环面（四元环面、五元环面、六元环面）以不同方式（单面平行和双面插嵌）与介质SiO₂作用对水合笼稳定性的影响，计算了水合笼与SiO₂表面间的相互作用能、水合笼的变形能、水合笼中甲烷分子与笼子之间的相互作用能和水合笼中水分子间的结合能。结果表明：单面平行构型中的SH-6和双面插嵌构型中的SI-（5+6）、SH-（4+6）最有利于水合笼的分解；SiO₂介质与水合笼通过结构匹配的方式形成氢键，降低了水合笼的稳定性，弱化了水合笼对甲烷的束缚。
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  环氧乙烷工艺流程模拟及系统分析

  陈琳, 刘辉, 邹润, 葛臣

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 20-26. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.004

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  通过采集并处理实际生产的工业数据，基于Aspen模拟软件构建了某厂12万t环氧乙烷装置的全流程模拟，验证模拟结果与实际操作值吻合良好，证明所建立模型的可靠性。基于模拟得到了系统的物料衡算、能量衡算与算和碳排放数据：利用产品系统评价方法，计算得到系统的综合能耗为591.83 kg/t（生产1t产品消耗标准煤量），其中蒸汽热负荷造成的能耗最大，占综合能耗的80.81%；系统总损失为37.77 MW，内部损失为27.41 MW；总碳排放量为88401.0 kg/h（当量二氧化碳），其中，间接碳排放为84937.45 kg/h，直接碳排放为3463.55 kg/h。
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  HSX型规整填料流体力学的CFD研究

  于丹, 石殷, 吴子毅, 吴胜利, 郭鑫宇, 李群生

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 27-32. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.005

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  通过多尺度方法，对HSX填料进行计算流体力学（CFD）模拟，得到了局部平均液膜厚度、气液有效润湿面积及全塔压降等数据。其中，通过建立二维和三维流体体积（VOF）两相流模型，分别计算了不同气液速度对液膜厚度及有效接触面积的影响。最终模拟压降结果与实验结果吻合性较高，表明CFD可以作为设计、改良填料的有效工具。
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  隔壁精馏塔分离氯乙烯高沸物的模拟研究

  李家兴, 李群生, 李曼曼, 谢磊, 杨婧, 乔瑞琪, 李丹, 黄凤娇

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 33-39. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.006

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  隔壁精馏塔可以用于分离三组分混合物，本文将其运用至氯乙烯高沸物的回收分离中。通过对氯乙烯高沸物进行Aspen模拟计算，优化隔壁精馏塔的压力、进料板位置、侧线采出位置、回流比以及分气比、分液比等操作参数，得出最优操作参数为：压力0.7 MPa，进料位置第7块塔板，侧线采出位置第10块塔板，回流比35，分液比0.239，分气比0.342。在上述参数下，隔壁塔有效地改善了产品的分离效果，并对高沸物中的氯乙烯、二氯乙烷以及三氯乙烷进行回收，以达到节能减排的目的。最后，将隔壁精馏塔与常规双塔流程进行比较，在相同产品分离要求的情况下，隔壁精馏塔全年总费用节省20.2%，节能效果明显。
材料科学与工程
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  环保固沙抑尘剂黄原胶接枝共聚物的制备与性能研究

  程忻荃, 张丽丹, 齐干, 赵浩

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 40-47. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.007

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  采用种子乳液聚合法，制备以黄原胶（XG）为接枝底物，丙烯酸甲酯（MA）和乙酸乙烯酯（VAc）为共聚单体的新型环保固沙抑尘剂。综合考察单体配比、乳化剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）用量、引发剂过硫酸铵（APS）用量、聚合温度以及接枝底物黄原胶用量等因素对聚合物乳液产品质量的影响。工艺优化结果表明，当单体质量配比（m_MA：m_VAc）为3：5，乳化剂、引发剂、接枝底物质量分数分别为5.0%、1.2%、4.0%，且聚合温度65 ℃时，固沙抑尘剂乳液的黏度、抗压强度、产品外观、流动性以及静置稳定性达到最佳。随后采用FT-IR、TG-DTA对产品进行表征，证明接枝底物与单体接枝成功，且产物具有优异的保水性。最后对环保固沙抑尘剂的应用性能及其对植物出芽率的影响进行了研究，表征测试结果表明，该环保固沙抑尘剂具备良好的耐水性和抗水蚀性，抗压强度能满足实际治沙需要，且具备一定的降解性。
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  可见光活性Ag/g-C₃N₄复合光催化剂的光还原制备及其光催化性能研究

  秦海玉, 刘建军, 左胜利, 于迎春

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 48-54. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.008

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  以硝酸银与三聚氰胺为原料，采用简单的热解和光还原法制备出纳米银负载的复合可见光催化剂Ag/g-C₃N₄，并通过XRD、TEM、EDX、FT-IR、UV-vis、PL、XPS对样品进行表征，结果表明在所制备的Ag/g-C₃N₄复合光催化剂中纳米Ag粒径为5~15 nm，在g-C₃N₄载体上均匀分散。对不同质量分数的Ag/g-C₃N₄复合光催化剂的光催化评价结果表明：当Ag/g-C₃N₄的质量分数为25%时，样品25-PACN有较强的光吸收以及较低的电子空穴复合率而表现出最高的光催化活性，对罗丹明B的降解率达75%；5次循环实验后，25-PACN的活性仍在60%左右，稳定性较好。
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  TiO₂毛细管整体柱的制备及其光催化性能的研究

  朱美英, 杨怀涛, 贺育敢, 杨俊佼

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 55-61. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.009

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  以钛酸四丁酯为钛源，乙醇和水分别为溶剂和反应物，醋酸为催化剂控制反应速度，聚乙二醇作为分散剂，通过溶胶-凝胶法制备出二氧化钛毛细管整体柱，在毛细管内壁上通过化学键的作用键合了一层二氧化钛薄膜，用于光催化降解水中的有机污染物。通过改变钛源的量控制二氧化钛薄膜的厚度，加入不同分子量的聚乙二醇提高薄膜的比表面积，并探究了煅烧温度对二氧化钛晶型的影响。将15 mg/L的有机大分子罗丹明B水溶液注入制备好的毛细管整体柱内，在紫外光照射下进行光催化降解实验，30 min内降解率为98.5%。循环使用多次后，薄膜脱落较少，具有良好的催化效果，避免了对环境的二次污染。
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  钴掺杂纳米TiO₂的光电催化活性研究

  傅慧逃, 金鑫

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 62-68. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.010

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  通过水热法制备Co掺杂纳米TiO₂，采用SEM、粒径分布仪、XRD、XPS、BET等对钴掺杂纳米TiO₂样品进行了表征。在电化学工作站上，以压片法制备的光催化剂为阳极，石墨片为阴极，在低功率的紫外灯和可见光灯下通以1.5 V恒电压光电降解罗丹明B 90 min，研究了不同物质的量比的Co-TiO₂的光电催化活性。通过实验研究发现：样品0.5% Co-TiO₂在紫外灯照射下的降解率最高，为77.25%，比纯TiO₂的降解率高12.53%；样品0.5% Co-TiO₂在可见光照射下的降解率达52.22%，比无光照时的降解率高17.15%。以上研究结果表明以压片法制备的催化剂阳极可较大程度地提高光催化降解效率，且稳定性较高，具有很好的发展前景。
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  共沉淀法制备Ag₃PO₄/MWCNTs复合光催化材料及其表征与降解染料废水

  邵淑文, 王楚璇, 张涛, 蔡漪, 张中杰, 关卫省

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 69-75. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.011

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  通过简单的共沉淀法制备掺杂不同碳管含量的Ag₃PO₄/MWCNTs复合光催化材料，并对样品进行XRD、SEM、FT-IR、UV-vis等表征。以300 W氙灯模拟太阳光，通过光催化材料对甲基橙的降解来评价光催化材料对印染废水的催化效果。结果表明：PVP的存在使得制备的Ag₃PO₄颗粒表面光滑、结晶性好、尺寸较小（200~300 nm）；经过混酸改性后增加了大量的带有羧基基团的碳管，均匀地分布在Ag₃PO₄颗粒表面，与其形成了很好的复合；合成的复合材料较纯Ag₃PO₄具有更加优异的光催化活性，当碳管质量分数为3.6%时催化效果最好。最后，对所制备材料的光催化机理进行了分析。
机电工程和信息科学
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  四跨转子应用调谐质量吸振器抑制临界转速振动实验研究

  冯浩然, 何立东, 夏雪然, 胡航领

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 76-81. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.012

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  为解决多跨串联转子在升速降速过程中经过转子的临界转速区域会产生严重振动的问题，设计了一种新型质量调谐吸振器，搭建了四跨转子实验台并进行了实验研究。根据转速信号对四跨转子轴系进行有开关控制吸振器的振动控制研究，在转子过临界时吸合相应转子上吸振器的电磁铁，使吸振器的固有频率与转子临界转速对应的频率一致。结果表明，新型调谐质量吸振器能够有效抑制四跨转子过临界时的振动，同时避免了由吸振器产生的新共振对转子的影响，使四跨转子轴系在全转速范围内保持较低的振动幅值。
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  旋转模塑成型不饱和聚酯树脂的表面质量及工艺探究

  邵明贤, 张有忱, 杨卫民, 奥古拉, 谭晶

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 82-89. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.013

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  为了解决旋转模塑成型中，不饱和聚酯树脂因其相对较高的初始黏度和反应热而难以操作的问题，利用实验室小型单轴旋转成型机加工成型不饱和聚酯树脂模制品；通过三维显微镜、厚度均匀性分析和热重量分析等方法确定其最佳加工条件。实验结果表明：在体积填充分数0.049~0.065、模具转速15~20 r/min、模具温度30~50 ℃条件下，可得到内外表面质量较好的模制品。
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  随动式动态混合器固液混合的实验研究

  杨优生, 丁玉梅, 何立臣, 阎华, 贾雨川, 杨卫民

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 90-94. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.014

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  为了更精确地描述固体颗粒在随动式动态混合器中的分布，在研究管内颗粒分布情况时引入电荷耦合元件（CCD）图像测量系统。采用内置低流阻螺旋转子探讨有无内置低流阻螺旋转子、不同固体颗粒密度、不同连续相流体流速对管路固液混合效果的影响。结果表明：管内加入低流阻螺旋转子后，密度与水接近的固态颗粒的混合效果较光管得到了明显的改善；连续相流体速度为1 m/s时，管内加入低流阻螺旋转子后，密度与水接近的固态颗粒混合效果最好。
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  基于线性自抗扰的AGV轨迹跟踪控制器设计及参数优化

  朱时杰, 郭青

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 95-100. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.015

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  针对自动导引车（AGV）的轨迹跟踪问题，通过将多入多出的非线性运动学系统解耦为多个单入单出的线性系统，在此基础上设计了基于线性自抗扰控制（LADRC）的轨迹跟踪控制器；引入混沌搜索对量子粒子群算法（QPSO）进行改进以解决其易于陷入局部最优的问题，然后利用混沌量子粒子群算法（CQPSO）对LADRC控制器的参数进行整定；最后分别就参考轨迹为直线和参考轨迹突变情况下的轨迹跟踪情况进行了仿真实验，实验结果证明了本文设计的轨迹跟踪控制器的有效性。
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  基于动态负荷特性的离散动态测试信号建模

  王学伟, 陈碧希, 王琳, 姜振宇

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 101-106. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.016

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  通过分析电弧炉和电气化铁路两类典型动态负荷的计量影响特性，建立了能够反映动态负荷特性并符合IEC61850协议的m序列离散动态测试信号模型，在此基础上提出了Hadamand点积非交叠加权累积电能测量算法，以克服测试信号动态变化对电能测量误差的影响；通过仿真实验得出IEC61850协议量化误差导致的动态电能测量误差，结果表明，在长度为255、511和1023工频周期的m序列离散动态测试信号下测量误差可忽略不计。
管理与数理科学
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  带有Yager熵约束的方差-混合熵投资组合优化模型

  李静怡, 周荣喜, 王迪, 张强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 107-112. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.017

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  通过引入可信性方法和Yager熵约束，建立以方差-混合熵（VHE）为风险度量的投资组合优化模型，通过上海证券交易所数据对均值-方差-混合熵模型（MVHEM）、均值-方差模型（MVM）和均值-混合熵（MHEM）模型进行实证比较分析。结果表明，本文所构建的模型可以较好地均衡方差和混合熵在风险控制方面的作用，Yager熵约束的引入可以进一步增强模型的稳定性，在控制风险水平的条件下实现了相对更高的累计收益。
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  基于半参数部分线性混合效应模型的房地产上市公司盈利能力影响因素研究

  袁超杰, 孙煜, 李志强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 113-118. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.018

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  基于沪深两市的50家房地产上市公司2006年至2015年期间的纵向数据，从资产结构、负债结构、公司规模、公司风险、发展潜力5个方面分析了影响房地产上市公司盈利能力的因素。通过建立净资产收益率、流动资产率、资产负债率、总资产的对数、主营业务收入的对数5个观测变量的半参数部分线性混合效应模型进行实证分析，并根据贝叶斯推断给出了模型参数的估计值，最后通过将实证模拟结果与房地产行业上市公司的实际情况进行对比分析，证明了所建模型的有效性。
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  逆向阴燃问题-维定态解的数学性质

  高梦, 许兰喜

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 119-123. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.019

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  利用数学分析的方法研究了非绝热逆向阴燃波的一维定常解的数学性质，并对富燃情况下逆向阴燃的定常解进行数值模拟。理论推导与数值模拟的结果表明：温度、固体质量浓度和氧气质量浓度在x趋于正无穷时趋于定常数，且温度在无穷远处的极限为环境温度θ₀，而固体质量浓度和氧气质量浓度在无穷远处的极限的乘积为零。
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  非线性时滞系统的随机稳定化

  夏方, 兰光强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(4): 124-128. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.04.020

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  本文讨论非线性时滞系统的随机稳定化问题。对于给定的非线性时滞系统，通过引入一个随机噪音项，可得到一个新的非线性随机时滞系统。在给定条件下，对于任意给定初值，可保证该非线性随机时滞系统具有唯一整体解，且该精确解以一般衰减速度几乎处处稳定。