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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2020年46卷3期

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研究论文
扭曲片强化裂解炉管多尺度混合特性分析
柏德鸿, 宗原, 赵玲
2020, 46(3) :301-309. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190315003
摘要:
通过耦合丙烷裂解自由基动力学,对装有扭曲片的裂解炉管中的反应流体进行模拟计算,深入分析了流体多尺度混合特性与结焦速率及产物分布之间的相互关系。计算结果表明,相比于空炉管,扭曲片强化炉管虽然压力损失增加5.31%,但在扭曲片下游轴向长度与炉管总长度之比为0.228截面处湍动能提高39.6%,全管特征微观混合时间仅为空炉管时对应值的1.72%,表明扭曲片对裂解过程有较好的介观和微观混合强化作用,该作用提高了管内场分布协同性,使得努赛尔准数(Nu)和史伍德准数(Sh)分别提高7.50%和2.34%,烯烃收率提高5.88%,管壁平均温度下降24.01 K。旋流产生的径向分速度提高了近壁区湍动程度,使得扭曲片强化炉管径向距离(r)与炉管半径(R)之比(r/R)为0.993处的流体停留时间比空管时的对应值降低53.01%,缓解了近壁高温区流体的过度裂解结焦。此外,扭曲片强化炉管微观尺度上的混合强化促使管内达到均匀分子尺度的反应区域比空炉管增大了5.29%,解释了烯烃收率提高的原因。
低品位锂辉石矿碱浸脱硅过程研究
赵凌, 刘程琳, 宋兴福, 于建国
2020, 46(3) :310-318. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190313002
摘要:
以江西低品位锂辉石原矿为原料,以氢氧化钠溶液为反应介质,研究了锂辉石矿脱硅浸出过程中Si、Li、Al元素的浸出行为,系统考察了浸出时间、搅拌速率、浸出温度、碱矿比(碱与锂辉石质量比)和碱质量分数对Si、Li、Al元素浸出率的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对锂辉石矿和浸出固相的矿物组成和微观形貌进行表征,并分析了浸出过程。采用中心复合设计(CCD)响应曲面法优化反应因素,当浸出时间为3.7 h、浸出温度为215 ℃、碱矿比为1.15、碱质量分数为16%时,Si、Li元素的浸取率预测值分别为74.55%和3.31%,相应的试验值分别为73.41%和3.33%,预测值与试验值接近,误差较小。
基于双色法油浆火焰温度场和碳烟浓度场分析
代正华, 孟凯, 郭庆华, 许建良, 王辅臣
2020, 46(3) :319-325. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190226005
摘要:
基于双色法原理,以质量分数分别为0、10%、30%的催化油浆和柴油的混合油浆为燃料,构建了不同油浆在氧碳比(物质的量之比,下同)分别为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2时的非预混合火焰温度场和碳烟浓度场,同时基于喷嘴火焰截面为圆形的假设,求取火焰体积浓度场。结果表明火焰分为焰心富氧燃烧区域、内焰贫氧燃烧区域和外焰接触空气的燃烧区域;焰心和外焰的温度较高,内焰温度较低;碳烟在内焰和外焰中较多,且在内焰中最多;在焰心至内焰过渡区域,温度下降,碳烟浓度上升;在内焰至外焰过渡区域,氧气浓度升高,温度上升,碳烟浓度降低;油浆中催化油浆含量越多,混合油浆在相同的氧碳比时产生碳烟量越多;混合油浆燃烧氧碳比升高时,火焰温度升高,碳烟浓度下降。
Cu/ZnO/Al2O3改性催化剂上CO2加氢制甲醇的本征动力学
车轶菲, 李涛, 张海涛
2020, 46(3) :326-333. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190227001
摘要:
在等温积分反应器中探讨了操作条件对CO2加氢制甲醇反应的影响。采用80~100目(150~180 μm)Cu/ZnO/Al2O3改性催化剂,在温度240.0~280.0 ℃、压力4.00~8.00 MPa、原料气H2和CO2的物质的量之比为3.0~3.4条件下探讨了CO2加氢制甲醇的本征动力学,并以甲酸盐加氢为反应速率控制步骤推导出了以各组分逸度表示的双速率本征动力学模型,同时用最大继承法对动力学模型参数进行估值。模型检验和残差分析结果表明,两种动力学模型均适用,相比于文献中以CO2直接解离吸附生成CO的模型,双速率本征动力学模型相对误差更小。
基于瞬时纳米沉淀法的球形纳米粒子电荷及粒径调控
刘靖康, 李猛, 王铭纬, 徐益升
2020, 46(3) :334-340. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190227003
摘要:
合成了阳离子型嵌段共聚物聚甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯-b-聚己内酯(PDMAEMA-b-PCL),并以此嵌段共聚物与生物相容的嵌段共聚物聚氧乙烯-b-聚己内酯(PEG-b-PCL)的混合物为稳定剂,通过瞬时纳米沉淀法(FNP)制备包载疏水药物β-胡萝卜素的球形载药纳米粒子。实验结果表明,通过调节嵌段共聚物质量比和进料流速可以对纳米粒子的表面电荷和粒径进行调节,所制备的载药纳米粒子具有一定的pH响应性,并且在癌症诊断和治疗方面具有潜在的应用价值。
新型聚丙烯腈包覆硒化钴/碳复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用
陈筱, 于海宁, 郑楠, 许传鹏, 姜广宇, 李永生
2020, 46(3) :341-348. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190307001
摘要:
硒化钴因具有良好的脱嵌锂能力而被认为是理想的锂离子电池负极材料,但由于充放电过程中体积膨胀严重和导电性较差,限制了其电池性能。以钴基沸石咪唑骨架(ZIF)材料ZIF-67为前驱体,经过碳化和硒化处理得到硒化钴-碳复合物(CoSe2-C),再经过聚丙烯腈(PAN)包覆和热处理得到环化聚丙烯腈(c-PAN)包覆的硒化钴/碳复合材料(CoSe2-C/c-PAN)。该复合材料作为锂离子电池负极材料表现出了优异的比容量和循环稳定性,0.2 A/g条件下首次放电比容量达到1 440 mA·h/g,1.0 A/g条件下经过200次循环依然表现出高可逆比容量(653 mA·h/g)。这主要归因于环化聚丙烯腈链中的π键对材料中电子电导率和离子传输速率的提升效果,以及柔性高分子链的包覆有效缓解了材料充放电过程中的体积膨胀。
卟啉半遥爪聚合物的制备及其在光动力疗法中的应用探讨
陈帅, 庞瑞淇, 刘思奕, 洪晨雨, 马绍花, 杲云, 田佳
2020, 46(3) :349-359. doi: 10.14135/j-cnki.1006-3080.20190309001
摘要:
通过“点击化学”偶联反应将不同分子量(Mn=1 000,2 000,5 000)的亲水性高分子聚乙二醇(PEG)与卟啉光敏剂(TPP)键合在一起,成功合成了一系列水溶性很好的卟啉半遥爪聚合物光敏剂(TPP-PEG),并探讨了高分子链长对TPP-PEG的单线态氧(1O2)产率和细胞毒性的影响。相比于自由的卟啉小分子,这类亲水高分子光敏剂在水溶液中以单个分子存在,有效地减少了卟啉分子之间的π-π堆积,提高了光敏剂的1O2产率,同时改善了生物相容性。以1,3-二苯基异苯并呋喃(DPBF)为捕获剂检测1O2,结果表明,接枝分子量分别为1 000、2 000、5 000 的TPP-PEG光敏剂的1O2产率比卟啉小分子如四苯基卟啉的1O2产率有显著提高,而且1O2产率随着PEG链长的增加而降低。HeLa细胞的毒性实验证明TPP-PEG几乎没有暗毒性,并且在655 nm光照下表现出很好的光毒性,证明TPP-PEG可以作为潜在的大分子光敏剂用于光动力疗法。
HCPs基/棕榈酸复合相变材料的制备及其储热性能
刘志红, 吴唯, 张雪薇
2020, 46(3) :360-367. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190308001
摘要:
以回收聚苯乙烯泡沫塑料(PS)为原料,三氯化铝为催化剂,通过Scholl偶联法合成了超交联微孔聚合物(HCfoams),然后以HCfoams为载体,采用真空浸渍法吸附棕榈酸(PA)得到定形复合相变材料PA@HCfoams。通过氮气吸附脱附曲线得到HCfoams比表面积和孔径分布,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)和差示扫描量热仪(DSC)对PA@HCfoams的形貌、结构、热性能进行表征。结果表明:HCfoams具有丰富的孔体积(1.25 cm3/g),合适的孔径(5.68 nm)和较大的比表面积(1 078 m2/g);PA通过物理结合成功吸附到HCfoams的孔隙中;复合相变材料表现出较高的负载率和潜热,PA@HCfoam2负载率可达77.53 %(质量分数),熔融和结晶潜热值分别为148.50、141.62 J/g;通过100次冷-热循环后负载率损失仅为1.42%,展现出良好的热循环效果。
含氟硅芳炔树脂的合成与性能研究
陈元俊, 郭康康, 王帆, 朱亚平, 齐会民
2020, 46(3) :368-375. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190225005
摘要:
通过长链含氟烷基三氯硅烷和二乙炔基苯格氏试剂的缩合反应合成了耐高温低介电的含氟硅芳炔树脂(PSAFs),该树脂在室温下为黏稠液体。通过平板流变仪研究了树脂的流变性能,采用差示扫描量热法研究了树脂的固化行为,采用热失重分析和介电仪研究了树脂的耐热性能、介电性能等。结果表明:PSAFs具有良好的工艺性能,其加工窗口为40~150 ℃,固化温度为150~300 ℃;氟元素的引入改善了含硅芳炔树脂浇铸体的介电性能,在频率为1 MHz下,介电常数为2.43~2.62,介电损耗为0.003 0~0.005 8;同时随着氟含量增加,介电常数降低,而介电损耗变化不大;树脂固化物PSAF1和PSAF2在N2气氛下失重5%温度(Td5)分别为430、416 ℃,1 000 ℃的残留率分别为42.3%、34.7%,具有良好的热稳定性能。
炔丙氧基苯基对酚醛型氰酸酯固化反应和性能的影响
徐茜, 袁荞龙, 黄发荣
2020, 46(3) :376-384. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190321004
摘要:
通过重氮偶合反应在酚醛型氰酸酯(NCE)树脂的一侧接入了炔丙氧基苯基制备了含炔丙氧基苯基的酚醛型氰酸酯(PPANC)树脂,采用1H-NMR、FT-IR和UV-Vis等分析手段对该新型树脂进行了表征,并用热压法制备了石英纤维布增强PPANC树脂复合材料,研究了该树脂体系的固化特性和热稳定性以及复合材料的力学性能和介电性能。结果表明:接入的炔丙氧基苯基对NCE树脂的固化反应有促进作用,固化温度随炔丙氧基苯基接入比例的增加而降低;接入适当比例炔丙氧基苯基的PPANC树脂的力学性能和介电性能均优于NCE树脂,弯曲强度和层间剪切强度分别可达612.2、52.2 MPa左右,玻璃化转变温度高于350 ℃,在1~106 Hz范围内介电常数和介电损耗稳定且低于NCE树脂的相应值,介电常数低于3.6,介电损耗因子低于0.004。
炭黑填充热塑性聚氨酯导电复合材料的制备及性能研究
宗孟静子, 吴唯, 张雪薇, 刘江
2020, 46(3) :385-392. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190302001
摘要:
以聚醚型热塑性聚氨酯(TPU)为基体、导电炭黑(CB)作为填料,通过熔融共混法制备了CB/TPU导电复合材料。探究了CB含量对材料的电性能、力学性能、微观形貌和热稳定性的影响。结果表明:电阻率随CB质量分数变化的反S曲线符合导电通路理论,在CB质量分数为10%~14%范围内电阻率下降了9个数量级,同时介电性能也发生了显著变化;适量的CB能够增强材料的力学性能,当CB质量分数为4%时拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值53.8 MPa 和 1 066.7%,并且拉伸模量随着CB质量分数的增加而增大;CB的加入对材料的热稳定性无明显影响。
茂金属催化剂催化丙烯聚合的β-Me消除选择性研究
肖凌云, 马海燕
2020, 46(3) :393-403. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190329005
摘要:
合成及表征了一系列亚乙基桥联取代茚-芴锆、铪络合物{C2H4(5,6-cyclopenta-Ind)(Flu)}ZrCl2C1),{C2H4(5,6-cyclopenta-Ind)(2,7-tBu2-Flu)}ZrCl2C2),{C2H4(3-Bn-5,6-cyclopenta-Ind)(2,7-tBu2-Flu)}ZrCl2C3),{C2H4(3-Bn-5,6-cyclopenta-Ind)(2,7-tBu2-Flu)}HfCl2C4),并研究了其与甲基铝氧烷(MAO)组成催化体系催化丙烯聚合的行为。结果表明,在MAO活化下络合物C1~C4均以中等至高等的催化活性催化丙烯聚合,得到以亚乙烯基端基或烯丙基端基为主的丙烯齐聚物或高聚物。在40~100 ℃,茚环3-位苄基取代的C3具有较高的β-巯基乙醇(β-Me)消除选择性(80%~83%),显著高于茚环3-位没有苄基取代的锆络合物C1C2,且所得聚合物分子量Mn(800~13 600)也明显低于其他锆络合物催化所得聚合物分子量,说明以β-Me消除为主要链转移方式时有利于降低聚合产物分子量。铪络合物C4具有最高的β-Me消除选择性(87%),但催化活性很低。
人体肝脏靶向性新型AAV血清型载体的研发
宁秦洁, 陈颖, 闫梦迪, 胡泽岚, 吴侠, 杜增民, 郑静, 肖啸
2020, 46(3) :404-410. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190312002
摘要:
通过DNA shuffling技术选择8种AAV(AAV1~AAV4,AAV6~AAV9)cap基因序列进行cap基因的DNA改组,获得AAV突变体基因库。将突变体基因库插入到含有AAV2 Rep基因和ITR序列的质粒中,最终获得了大于107的独立克隆(具有全套AAV基因组序列)。通过转化实验获得随机感染质粒文库(pIRC)。将所得质粒经过共转染HEK293细胞,72 h后收集纯化病毒,获得感染性AAV文库。利用野生型5型腺病毒(Wild Type Ad5,wt Ad5)辅助感染人肝癌Hep G2细胞,进行筛选后,最终在肝细胞中富集获得1种新型AAV血清载体AAVXL12。通过将携带GFP基因的不同AAV血清型载体感染Hep G2细胞,观察到不同程度的绿色荧光的表达,最终显示筛选到的AAV血清型载体AAVXL12介导的GFP基因表达效果最好,荧光强度最强。
基于VAE的编码DNA载体阻断事件聚类分析与研究
魏梓轩, 周家乐
2020, 46(3) :411-418. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190424001
摘要:
纳米孔道检测技术是单分子检测领域一个重要的研究方向。对纳米孔道阻断电流信号进行特征提取和转换,是对阻断事件进行分类以确定分析物种类的关键。由于有监督学习只能对已知种类的阻断事件进行预测,难以实现对信号本质特征的区分,因此本文基于编码DNA载体的阻断事件,利用卷积神经网络的特征提取特性,提出了一种应用于纳米孔道信号的无监督聚类方法。结合深度嵌入聚类和变分自编码器(Variational Autoencoder, VAE),实现了对阻断事件的特征转换和聚类的整体性训练。实验结果表明,该聚类方法能对编码DNA载体阻断事件提供较好的聚类结果,与其他聚类算法相比,最高提升了29%的聚类精度,具有更高的聚类准确度。
一种结合主题模型与段落向量的短文本聚类方法
饶毓和, 凌志浩
2020, 46(3) :419-427. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190430001
摘要:
为了克服短文本的稀疏性和高维度性,同时提升文本聚类质量,提出了一种结合词对主题模型(Biterm Topic Model, BTM)与段落向量(Paragraph Vector, PV)的短文本聚类方法。该方法主要包括两个重要步骤:一是利用由词对主题模型所求出的词-文档-主题概率分布,并结合局部离群因子与JS散度对整个文本集合中的词语进行语义拆分;二是将经过词语语义拆分后的文本输入至向量化模型PV-DBOW(Distributed Bag of Words Version of Paragraph Vector)得到段落向量,并将其与对应的文档-主题概率分布拼接起来构成文本特征向量。实验结果表明,本文方法得到的特征向量对短文本具有较强的区分能力,能有效改善短文本的聚类效果,同时也能避免受到短文本的稀疏性影响。
基于小样本深度学习的通风柜橱窗状态识别方法
马振伟, 何高奇, 袁玉波
2020, 46(3) :428-435. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190412004
摘要:
当实验人员离开化学实验室时,未及时关闭通风柜橱窗会造成严重的安全隐患以及能源浪费,且目前缺乏有效的信息化管理手段。本文利用计算机视觉技术非接触性、可扩展性强的优势,提出了基于小样本深度学习的通风柜橱窗状态识别方法。首先对监控视频进行预处理,基于运动特征和几何先验提取出通风柜橱窗区域;然后对改进的多尺度空洞原型网络进行训练,准确识别出通风柜橱窗的状态。在实际应用中,结合改进的人员检测算法有效减少了识别次数。经实验验证,该方法的准确率较卷积神经网络提升了10.95%,并且对光照变化的鲁棒程度较高,可有效满足化学实验室的日常安全管理要求。
内外圈装配过盈量对圆柱滚子轴承力学性能的影响
粟爽格, 安琦
2020, 46(3) :436-444. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190121002
摘要:
通过力学分析,结合厚壁圆筒理论,提出了一种在考虑内外圈装配过盈量情况下滚动体与滚道间接触应力以及轴心轨迹的计算模型,并且构建了一种在不同的游隙数值条件下对此模型进行数值计算的算法,实现了对圆柱滚子轴承每一个滚子受力的精确计算。利用所建立的算法,以圆柱滚子轴承NU306E为算例,研究了内外圈装配过盈量对接触应力与轴心轨迹的影响规律,绘制了最大接触应力以及轴心轨迹的变化曲线。研究表明:当初始游隙保持不变时,随着过盈量的增大,滚子接触应力的范围逐渐增大,滚子接触应力的最大值逐渐减小,当过盈量增大到一定程度时,滚子在整个圆周上都受力,滚子接触应力的最大值显著增大;当保持轴承装配过盈量不变时,随着初始游隙的增大,滚子接触应力的范围逐渐减小,接触应力的最大值逐渐增大。