2017年, 第44卷, 第6期　刊出日期：2017-11-20

  

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综述
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  缓释微球制剂的研究进展

  李勋, 韦祎, 马光辉, 胡琳琳

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 1-11. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.001

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  由于具有广阔的应用前景和市场价值，近年来高分子微球作为新型的药物输送系统得到了广泛研究。本文从可生物降解微球材料的选择、制备方法以及质量评价的角度展开，综述了缓释微球制剂的研究应用进展。最后回顾了临床应用中的商品化缓释微球制剂应用现状，并对未来的发展方向提出了展望。
化学与化学工程
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  基于[EMIM][Ac]离子液体萃取剂的正丙醇与乙酸甲酯酯交换反应精馏设计

  冯加双, 彭璇

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 12-17. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.002

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  基于年度总成本最小化的分析方法，计算优化了正丙醇与乙酸甲酯酯交换反应生成乙酸正丙酯的反应精馏过程。提出一种离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐）作为萃取剂用于乙酸甲酯与甲醇产物分离的新工艺，以代替无萃取剂的常规精馏塔。考察了反应精馏塔的提馏段、精馏段，反应段的塔板数、回流比以及萃取塔进料位置和萃取剂量对新工艺能耗和费用的影响。与传统工艺比较结果表明，新工艺节省再沸器的能耗和操作费用约30%。
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  硫酸铁改性活性氧化铝除氟性能及机理探究

  徐雷, 马培根, 丁文明

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 18-24. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.003

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  采用浸渍法制备质量分数为1.0%、2.5%的硫酸铁溶液改性活性氧化铝（1.0% Fe₂（SO₄）₃-MGAA、2.5% Fe₂（SO₄）₃-MGAA），根据吸附等温实验和吸附动力学实验研究其对氟的吸附性能，从BET表征、零质子电荷点（pH_zpc）和pH缓冲强度等角度探讨吸附剂除氟机理。实验结果表明：活性氧化铝GAA、1.0% Fe₂（SO₄）₃-MGAA、2.5% Fe₂（SO₄）₃-MGAA 3种吸附剂除氟的吸附等温线均更好地符合Langmuir吸附，最大吸附量分别为8.78、14.08、16.78 mg/g，对20 mg/L高氟水去除率分别为34.5%、54.5%、66.5%；3种吸附剂对水中氟的吸附动力学符合准二级吸附速率方程；改性活性氧化铝表面存在的SO₄^2-和OH^-与F^-发生离子交换作用，SOFe²⁺与F^-产生配位作用，并存在一定的静电作用。改性后活性氧化铝pH缓冲强度均显著增强，数据分析发现pH缓冲强度与吸附性能呈正相关，因此可以从pH缓冲强度的角度初步预测改性效果。
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  特优级糠醛生产过程的计算机模拟及工业应用

  李家兴, 张保勇, 杨佳宁, 李群生

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 25-30. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.004

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  针对我国糠醛产品纯度不高的现状，设计出适合于特优级糠醛产品生产分离的工艺流程，运用化工流程模拟软件Aspen Plus对糠醛精制过程进行计算机模拟优化。通过灵敏度分析得出最佳的操作参数为：一级分离塔理论板数20，进料位置第6~8块板，回流比5~6，二级分离塔理论板数25，进料位置第19~21块板，回流比1.4。同时，通过实验室小试装置对糠醛原料进行分离提纯，实验结果与模拟结果基本吻合，证实了非随机（局部）双液体模型（NRTL）可适用于糠醛物系。经济效益分析的结果表明，年产1万吨特优级产品的企业每年可以获得1181万元的经济效益，显著提高了企业的竞争力。
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  TPI型规整填料的流体力学及传质性能研究

  田馨, 魏宏大, 郭鑫宇, 汤效飞, 舒亚胜, 李群生

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 31-36. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.005

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  设计开发了一种新型波纹脉冲型填料，该填料结合直线结构和脉冲结构的优点，有效地降低了塔压降，并且显著提高了传质性能。实验采用氧解吸的方法对三折线脉冲（TPI）填料进行冷膜实验，测定了3种不同比表面积的TPI型填料的流体力学以及传质性能，并与传统的CY型填料进行了对比。相对于CY700型填料，TPI700型填料的流体力学和传质性能均有较为显著的提高。以流量L=22.49 m³/（m²·h）的情况为例，TPI700型填料的塔压降比CY700型平均降低了约39.4%，等板高度平均降低了约16.6%，液泛气速提高了约16.4%。结果表明，TPI型填料的性能较为优良，可以应用于高分离要求的行业。
材料科学与工程
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  氧化硅基底负载TiO₂薄膜的制备及其光催化应用研究

  贺育敢, 朱美英, 龙昊, 杨俊佼

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 37-44. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.006

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  以钛酸丁酯为钛源，乙酰丙酮和冰醋酸为水解抑制剂，聚乙二醇为致孔剂，制备了一种稳定的TiO₂水溶胶。采用浸渍提拉法将TiO₂溶胶负载到活化的载玻片上，再经180℃水热或500℃煅烧得到TiO₂薄膜催化剂。采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线晶体衍射（XRD）和Raman光谱等分析手段对样品进行了表征，结果表明：TiO₂薄膜是由粒径为8~12 nm的球形颗粒组成的多孔结构，其晶型为结晶度良好的锐钛矿。以甲基橙为光降解物，在紫外灯下测试薄膜的光催化性能，结果显示煅烧处理的TiO₂薄膜催化剂的光催化活性优于水热处理，对低浓度甲基橙的降解效率达90%以上，并且多次重复使用后光催化活性基本保持不变。
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  超声波-双氧水联合氧化处理连续碳纤维表面的研究

  董广雨, 丁玉梅, 杨卫民, 谢鹏程

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 45-49. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.007

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  使用超声波联合双氧水的方法对连续碳纤维（CCF）进行不同时间的表面氧化处理，再以聚酰胺（PA）为基体，热压制备连续碳纤维增强聚酰胺树脂复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）和X-射线衍射仪（XRD）对联合氧化后的连续碳纤维表面进行分析表征，利用万能实验机对复合材料进行力学性能测试，结果表明：不同时间的超声波-双氧水联合氧化处理都能增加连续碳纤维表面的粗糙程度和活性官能团数量，其中联合氧化20 min后表面刻蚀效果比较显著，羟基、羰基等含氧官能团质量分数比未处理时提高79%和82%；连续碳纤维增强聚酰胺树脂复合材料的层间剪切强度比未经表面联合氧化处理提高36.8%。综合各项表征结果，20 min联合氧化后的碳纤维综合性能最优。
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  环氧基低聚物改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的流变性能和发泡性能

  杨兆平, 信春玲, 何亚东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 50-55. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.008

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  为了提高聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的流变性能和发泡性能，采用环氧基扩链剂（ADR）对PET进行反应挤出改性，并利用动态旋转流变仪和单轴拉伸黏度仪对PET的流变性能进行系统表征，同时通过快速降压法研究了改性PET的发泡性能。流变测试结果表明：与未改性PET相比，ADR改性PET具有更高的复数黏度和低频区储能模量、更低的损耗角正切，呈现出明显的应变硬化现象；当ADR质量分数超过0.5%时，改性PET表现出凝胶结构的流变特性。采用间歇发泡工艺得到了发泡倍率为30倍、泡孔均匀细密的PET发泡材料，说明改性PET具有优异的可发泡性能。
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  正丁醇/水混合溶剂中一步合成NO₃-LDH的研究

  黄改玲, 孙迎迎, 陈凤华, 马淑兰

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 56-62. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.009

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  以尿素为沉淀剂，正丁醇/水混合液为溶剂，采用水热法直接合成层状双金属氢氧化物ZnAl-NO₃-LDHs。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和元素分析（CHN）等对所得样品进行表征，证明在尿素存在条件下，NO₃^-进入LDHs层间；XRD、SEM结果和丁达尔现象显示所得NO₃-LDHs可在甲酰胺溶液中剥离。对尿素存在条件下形成NO₃-LDH而非CO₃-LDH的机理进行了探讨。以氯化盐和硫酸盐为原料，采用本文方法成功合成了Cl-LDH和SO₄-LDH，此研究结果可为制备不同阴离子插层的LDHs提供一种简单直接的方法。
机电工程和信息科学
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  厌氧反应器人因失误风险计算

  张芮博, 王一鹏, 石磊, 王峰

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 63-69. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.010

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  为了准确辨识和预防人因误操作导致沼气泄漏，提出了厌氧反应器人因失误风险计算方法，包括概率计算、后果严重度计算和风险等级判定3部分。首先，基于对人为因素分析与分类系统（HFACS）的细化，构建了厌氧反应器人因失误风险评估安全检查表，归类总结出4大类11小类140条安全检查信息，并将其纳入通用人因失误安全检查表中；通过层次分析法确定安全检查表各项权重值，筛去重要度低的条目；依据精简后得到的人因失误原因构建事故树，获得人因失误导致泄漏事故出现的概率值；然后通过模拟实验回归拟合出泄漏事故后果定量计算预测模型，计算得到后果值；依据后果严重度指标分级和事故出现概率分级建立人因失误风险矩阵，最后依据概率值和后果值分析确定厌氧反应器人因失误的风险等级，重点预防高风险人因失误因素。
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  基于瞬时转速信号的柴油机角域转换方法

  范正天, 尚彦龙, 张译丹, 茆志伟, 江志农

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 70-75. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.011

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  针对往复机械故障分析诊断中通过平均转速等间隔划分角度的方法诊断效果不精确的问题，提出了一种利用瞬时转速对柴油机时域信号进行角域转换的方法。分析了转速波动较大工况下平均转速等角度划分方法中影响相位偏差产生的主要因素，根据转速波动量的大小以及预期的角域精度范围设定阈值参数，再通过该阈值实现角域转换方法的自动选择。研究结果表明，在转速波动工况下采用瞬时转速对时域信号进行角域转换能够有效避免相位偏差，为基于角域的柴油机故障诊断奠定基础。
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  锯齿引导型无针熔体微分电纺工艺

  秦永新, 安瑛, 杨涛, 张艳萍, 李轶, 杨卫民, 李好义

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 76-80. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.012

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  提出一种锯齿引导型无针熔体微分静电纺丝工艺方法，用来改进熔体静电纺丝纤维直径不均匀问题。首先将其与无锯齿引导型无针熔体微分静电纺丝进行对比，然后在自制的设备上进行正交试验，以探究其最佳纺丝工艺参数。试验结果表明：锯齿引导提高了纤维的均匀性，在聚丙烯（PP）进料流速一定的条件下，最佳纺丝工艺参数为纺丝温度240℃、纺丝电压65 kV以及纺丝距离105 mm；在此条件下测得最小的纤维平均直径为820 nm。
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  透平机械转子系统不对中故障定量诊断监测方法研究

  马波, 杨灵, 沈伟

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 81-86. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.013

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  针对透平机械转子系统不对中故障程度难以定量诊断的问题，提出一种基于转子的状态监测数据建立转子平行不对中量与节点振动通频幅值的关系曲线来定量诊断转子平行不对中故障的方法。对平行不对中状态下的转子进行受力分析得到转子不对中激励力，通过建立的转子试验台有限元数值分析模型计算得到不同不对中激励力下的转子节点振动通频幅值，进而通过分析转子节点振动通频幅值与不对中量的对应关系曲线及转子运行正常数据对关系曲线进行修正；根据监测得到的转子节点振动通频幅值反推出转子平行不对中量，达到对平行不对中故障定量诊断的目的。最后试验验证了定量诊断方法的可行性。
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  大型格子式球磨机物料动力学分析

  张巍, 任翀, 刘宇男, 宋玉国

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 87-94. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.014

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  由于进口大型球磨机资料的缺失，工程上对该型号球磨机的最佳填充率和最佳球磨转速缺乏足够的认识，以至于球磨机故障频发。为了研究球磨机转速与填充率对滚筒作用力的变化规律，并延长球磨机寿命和提高球磨效率，以球磨机滚筒内物料的运动为基础对球磨机受物料作用力进行分析，通过分析不同的填充率、不同的转速下物料对滚筒的作用载荷和分布，推导出脱离角和下落角的关系及其与滚筒受力面积的关系，并计算了不同转速、不同填充率下物料对滚筒内壁的摩擦力的分布情况。分别建立了不同转速下的下落角和脱离角模型、受载荷面积模型和滚筒受摩擦力模型。最后针对选矿厂大型格子式球磨机进行分析，并结合实际工况对各模型进行仿真分析。
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  基于SolidWorks的一阶椭圆齿轮参数化建模研究

  林建邦, 赵罘, 邓琨

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 95-100. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.015

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  针对椭圆齿轮在设计方面存在的计算复杂、效率低等缺点进行椭圆齿轮的参数化设计及自动建模的研究。根据椭圆齿轮节曲线和齿廓的基本理论建立数学模型，在理论分析的基础上以一阶椭圆齿轮为例，利用MATLAB程序设计语言编程求解椭圆齿轮的节曲线、齿轮齿廓曲线和齿形图。借助SolidWorks的宏录制功能进行二次开发，实现椭圆齿轮的参数化设计及自动建模；随后使用SolidWorks的VBA界面设计功能设计出一个界面，用户只需要在此界面的输入框里输入齿轮的参数并运行，便可由SolidWorks自动创建一个椭圆齿轮。
管理与数理科学
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  一种有效求解厌恶设施选址问题的混合启发式算法

  袁文燕, 闫白鹭, 吴军, 李健

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 101-105. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.016

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  由于1-maximin模型的目标函数在每条边上是分段线性的凹函数，基于1-maximin模型的这一特点，将粒子群算法和黄金分割法有机结合起来，提出了一种求解1-maximin模型的混合粒子群-黄金分割（PSO-GS）算法。数值实验表明，PSO-GS算法求解1-maximin模型和1-maxisum模型较UnCenter和Newalgorithm算法效率高。
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  带有反比佣金率和保留价的拍卖模型研究

  杨卫星

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 106-110. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.017

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  研究了带有反比佣金率和保留价的密闭式拍卖模型。给出了一般分布下的一级价格密封式拍卖和二级价格密封式拍卖的均衡投标策略；分别求出了在两种拍卖模式中投标人、卖方和拍卖行的预期收益；进一步考察了反比佣金率的系数以及保留价分别对均衡投标策略以及对卖方、投标人和拍卖行三方预期收益的影响。研究结果表明，卖者的预期收益与k及保留价r均成正相关；投标者的预期收益和k成正比，和r成反比。
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  河北省工业主导产业优化研究

  刘学之, 孙鑫, 朱乾坤, 尚玥佟

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 111-117. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.018

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  以2016年中国统计年鉴和河北省经济年鉴为数据主要获取来源，根据国家目前政策和河北省工业的发展现状，建立了河北省工业的主导产业评价指标体系，采用因子分析法和主成分分析法对其分别进行了定性评价和定量评价，确定了工业中39个产业的综合得分和排名，提出了优化河北省主导产业发展的建议。
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  余氯在线检测系统的设计及单片机编程优化

  陈冲, 李哲, 祁欣, 耿志浩

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 118-123. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.019

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  研究了余氯传感器的工作原理及结构并设计了一系列信号处理电路，将余氯传感器的输出电流信号经过电流转电压模块、差分放大模块、二级放大模块、A/D转换模块输入到单片机（MCU）电路进行处理计算，在计算结果实时显示在LED显示屏的同时，完成水中余氯值的在线测量。利用N，N-二乙基对苯二胺（DPD）光度法绘制了标定曲线，并基于STC89c52单片机优化。与美国哈希SC9184在线余氯仪进行比较，结果表明所设计的系统具有较好的稳定性与可靠性，相对误差小于5%，能较好地完成饮用水的在线测量。
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  对正弦交流电路中无功功率几个疑问的探讨

  梁征, 王云, 张滢, 周玉宏, 贾辉, 卜建东

  北京化工大学学报(自然科学版). 2017, 44(6): 124-128. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2017.06.020

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  在理想化的线性时不变集总参数正弦稳态电路中探讨无功功率，梳理出了无功功率定义的两种等价方法；从阻抗的瞬时功率入手，将瞬时功率分解为有功分量和无功分量，给出阻抗串联模型、并联模型时有功分量和无功分量的准确表达式。通过计算分析典型电路的无功分量表明：理想线性电容电感元件的串联或并联、电阻电感电容串联（RLC）或三者并联以及阻抗串联的单口网络中感性负载与容性负载的无功能量吞吐反相，而感性阻抗和容性阻抗并联，三相电路的无功能量吞吐不可能反相；无功能量既可能在电源与负载之间流动，也可能在各负载之间流动；负载侧网络的总吞吐幅度不一定等于网络中各负载无功功率的代数和。