综述

• 天然胶黏剂的研究进展

  郭鑫珠¹;李泽珩¹;万正威¹;韦迪¹;吴谷¹;吴卓颖¹;黄华炜¹;李晖²;凌敏¹

  天然胶黏剂具有来源广泛、无毒、粘接速度快及制备简单等优点，但粘结力差、提取成本高及使用周期短等问题一直限制着该类胶黏剂的发展。综述了几种重要的天然胶黏剂如单宁胶黏剂、淀粉基胶黏剂、木质素基胶黏剂、植物蛋白胶黏剂等在多个领域的改性研究及应用现状，列举了几种简单的工艺配方，指出了各种天然胶黏剂的发展瓶颈，提出了改进建议和发展方向，并展望了应用前景。

  2021年04期 579-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
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• 微等离子体合成纳米材料的研究进展

  李煊赫¹;林良良^1;2;汪盛²;许虎君¹

  基于微等离子技术的合成方法有望实现简单高效、环境友好、连续可控地制备特定性能的纳米材料，逐渐发展成一种有效的过程强化手段。现综述讨论近年有关微等离子体技术合成纳米材料的研究进展。首先，根据电极结构特征对不同的微等离子体反应器进行归纳梳理；其次，列举了几种有代表性的纳米材料合成过程，并阐释了可能的反应机理；最后，立足研究现状展望了该技术的发展趋势和应用前景。

  2021年04期 589-600页 [查看摘要][在线阅读][下载 916K]
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传递现象与单元操作

• 搅拌筛板萃取塔液泛特性研究

  袁慎峰;李志鹏;尹红;陈志荣

  为明确萃取塔对不同体系、不同操作条件下的性能，在内径为50 mm的三级搅拌筛板萃取塔中，针对7个不同物性特点的体系进行了液泛特性研究，液泛点采用观察法判断。实验结果表明，穿流式筛板的过孔阻力和过度搅拌是液泛产生的两个原因；萃取塔的两相总空塔流速与搅拌转速关系曲线将塔的操作区域分为搅拌不足液泛区、正常操作区、搅拌过度液泛区和流速过高液泛区等区域；增大分散相流速比增大连续相流速更容易造成液泛。通过比较不同界面张力、两相密度差、连续相黏度体系的液泛特性可知，该萃取塔适合中、低界面张力体系在低流速下操作。

  2021年04期 601-607页 [查看摘要][在线阅读][下载 404K]
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• 磷酸二氢钙在硝酸钙-磷酸-水溶液体系中溶析结晶工艺

  李朝荣;苏殊;许德华;杨秀山;张志业;王辛龙

  针对硝酸法湿法磷酸工艺中酸解液钙磷比调节的问题，提出采用溶析结晶的方法对酸解液中的钙磷比进行调节。分别以甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、异丙醇、四氢呋喃这6种溶剂为溶析剂，以磷析出率、粒度分布等为指标进行比较分析，优选出丙酮作为较优溶析剂。考察温度、P₂O₅质量分数、溶析剂加入比、溶析时间这4个因素对磷析出率的影响，并进行响应曲面实验设计，得出各工艺参数与磷析出率关联的数学模型，预测最优工艺条件下的磷析出率。结果表明，在溶析剂质量加入比为4.0，P₂O₅质量分数为35%，温度为15.9℃时磷析出率最高，此时预测值为66.31%，实验值为66.10%。

  2021年04期 608-615页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K]
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• 基于模式识别的小管道沸腾在线监测新方法

  胡建建;李亚南;陈涛;张红武;李普瑞

  为了对小管道中的沸腾进行更好地在线监测，基于模式识别理论提出一种适用于小管道沸腾的在线监测新方法。首先利用电容耦合式非接触电导测量传感器，实时获得能够反映小管道内沸腾液体等效电导信息的电压信号，其次对电压信号进行数据采集与特征提取，最后选取2种模式识别算法（感知器算法和K-means聚类算法）训练分类器，对比2种分类器对小管道沸腾过程阶段辨识效果。研究结果表明，所提出的小管道沸腾过程在线监测新方法是可行、有效的，新方法将小管道沸腾过程在线辨识分为4个阶段，辨识准确率可达90%以上。

  2021年04期 616-623页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
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• 电渗析盐水浓缩过程中有机酸及其盐迁移规律研究

  梁杰^1;2;刘杰^1;2;3;袁俊生^1;2;3;纪志永^1;2;3;赵颖颖^1;2;3;郭小甫^1;2;3;李非^1;2;3;王士钊^1;2;3

  针对电渗析法含盐水浓缩过程中有机物迁移对高浓度盐水纯度及后续蒸发结晶过程的影响，开展了有机物电解质在电渗析过程中的迁移规律的研究。选择苯甲酸、苯甲酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠4种典型有机物，研究了电流、NaCl浓度、有机物浓度、淡室溶液pH等因素对上述有机物迁移通量的影响。实验结果表明，有机酸及其盐的迁移通量随着电流、有机物初始浓度、淡室pH的增加而增加，随着氯化钠初始浓度的增加而降低。有机酸及其盐的电迁移受离子化程度、分子尺寸及结构共同影响，不同条件下上述作用对有机物迁移过程影响程度不同。而在恒定电流下，NaCl浓度、有机物浓度、淡室溶液pH和有机物种类对NaCl和水的迁移均无明显影响。

  2021年04期 624-631页 [查看摘要][在线阅读][下载 366K]
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• 基于流型的矩形小通道内冷凝传热模型研究

  严彦¹;董继先²;高秀峰³

  为研究蒸气在矩形小通道内的冷凝传热特性，建立一种基于两相流型的矩形小通道内冷凝传热模型。新模型较以往引入较少的经验参数以降低误差，可较为准确的预测流型处于环状流、环波状流、波状流、弹状流、塞状流及分层流时的传热特性。新模型适用于蒸气质量流速35~55 kg·（m²·s）^-1，蒸气干度0.1~0.9，饱和压力0.1~0.4 MPa。结果表明：新模型预测精度在±20%内。平均冷凝传热系数随蒸气饱和温度的降低及蒸气质量流速的增大而增加。不同流型对上下壁面处的温度及冷凝传热系数的影响也不同：环状流时，上下壁面间的差值很小；随着流型由环状流变为波状流最后发展到分层流，差值逐渐增大；到分层流后期，由于液池增速变缓，差值增加的速度也随之减小。

  2021年04期 632-639页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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反应工程

• PACMO-b-PVC-b-PACMO共聚物的合成和表征

  韩剑鹏^1;2;包永忠^1;2

  为拓展聚氯乙烯（PVC）嵌段共聚改性，以由单电子转移-蜕化链转移（SET-DT）活性自由基聚合制备的含活性碘末端的PVC （I-PVC-I）为大分子引发剂、Na₂S₂O₄/NaHCO₃为催化体系，进行丙烯酰吗啉SET-DT活性自由基溶液聚合，合成聚丙烯酰吗啉-<i>b</i>-聚氯乙烯-<i>b</i>-聚丙烯酰吗啉（PACMO-<i>b</i>-PVC-<i>b</i>-PACMO）共聚物，研究了丙烯酰吗啉聚合动力学、共聚物结构和表面特性。结果表明，在浓度相同的情况下，I-PVC-I分子量越大，嵌段共聚反应速率越大；PACMO-<i>b</i>-PVC-<i>b</i>-PACMO共聚物存在2个玻璃化转变区，随着PACMO质量分数的增加，对应2个转变区的玻璃化温度<i>t</i>_g1和<i>t</i>_g2均增加；聚合物溶度参数计算表明PVC和PACMO不相容，原子力显微镜观察旋涂膜发现PACMO-<i>b</i>-PVC-<i>b</i>-PACMO共聚物自组装形成“海-岛”结构，随着PVC质量分数的增加，“岛相”PVC逐渐增加直至聚并；随着PACMO质量分数增加，PACMO-<i>b</i>-PVC-<i>b</i>-PACMO共聚物薄膜与水的接触角变小，共聚物具有更好的亲水性。

  2021年04期 640-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K]
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• NaA分子筛膜反应器内乙基叔丁基醚的合成

  曹悦^1;2;李宇璇¹;马晓华¹;许振良¹

  针对乙醇和叔丁醇反应制备乙基叔丁基醚（ETBE）时产物水的阻碍效应所造成的ETBE收率不高的问题，提出以中空纤维NaA分子筛膜为核心元件，构建渗透汽化膜反应器（PVMR），使反应生成的水能够通过渗透汽化作用高效地在线脱除。通过与普通反应器的对比实验发现，料液初始醇比的升高可以抑制副反应的进行，提高ETBE的最终收率，但同时乙醇的稀释作用会导致PVMR脱水效率的下降。此外，无论是增加初始料液中乙醇的用量，还是采用具有过程强化作用的PVMR，对该醚化反应过程的促进作用均体现在主反应选择性的提高，而对叔丁醇转化率的影响则相对较小。结果表明，通过反应条件的优化，ETBE的收率由最低时的9%提高到25%。

  2021年04期 649-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
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• 三维单旋导向挡板鼓泡流化床内气固流动的CPFD模拟

  曲悦^1;2;潘腾^1;2;杨越林^1;2;成有为^1;2;王丽军^1;2;李希¹

  单旋导向挡板是一种广泛应用于流化床反应器中的横向内构件，研究其对鼓泡流化床内气固流动的影响具有重要意义。采用计算颗粒流体力学（CPFD）方法耦合Igci曳力模型研究带有两层单旋导向挡板的鼓泡流化床内的三维气固流动，并与空筒鼓泡流化床作对比。首先将轴向和径向时均固含率分布的模拟结果和实验数据进行对比，验证了该计算方法的可靠性；随后考察了单旋导向挡板对鼓泡流化床内气泡平均当量直径沿床高的分布以及气体停留时间分布的影响，计算结果表明，单旋导向挡板对大气泡具有一定的破碎作用，在挡板影响区域内气泡平均当量直径变小。同时，有、无挡板流化床内的气体停留时间分布曲线与其数学特征基本一致，表明单旋导向挡板的存在对鼓泡流化床内的气体返混没有明显影响。

  2021年04期 657-664页 [查看摘要][在线阅读][下载 280K]
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• 铵盐浸取风化壳淋积型稀土矿中稀土和铝的动力学研究

  何正艳¹;周洁¹;左琴¹;沙傲阳¹;常丽嘉¹;徐志高¹;池汝安²;吴明¹

  为了探究铵盐浸取剂的使用，揭示稀土和杂质的浸出规律，以硫酸铵、氯化铵和硝酸铵分别作为浸取剂，考察温度、铵根离子浓度和流速对风化壳淋积型稀土矿中稀土和铝浸出动力学的影响，并采用收缩未反应芯模型对浸出过程进行拟合。结果表明，在一定范围内提高温度、铵根离子浓度或流速均可提高稀土和铝的浸出速率。硫酸铵浸出速率最慢、氯化铵次之，硝酸铵最快，且铝的浸出速率均略慢于稀土。稀土和铝的浸出过程受内扩散控制，浸取反应活化能大小依次为硫酸铵>氯化铵>硝酸铵，稀土<铝。浸取反应活化能越大，表观速率常数越低，反应级数越高。该结果可为风化壳淋积型稀土矿的高效开采提供理论指导。

  2021年04期 665-674页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
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• 纳米微晶纤维素辅助合成加氢脱芳催化剂

  李剑;何思达;楚爽;刘近;吴冰峰;佟岩;杨丽娜;白金

  以纳米纤维素（NCC）为辅助模板剂制备了介孔分子筛（SBA-16-NCC），负载金属镍后制备了Ni/SBA-16-NCC介孔加氢脱芳催化剂。利用X射线粉末衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、程序升温还原（H₂-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等对催化剂进行了表征，并评价了催化性能。结果表明，与Ni/SBA-16相比，Ni/SBA-16-NCC的介孔有序度和比表面积更高，介孔孔径更大，且表面有残留的有机官能团，这些有利于反应分子的扩散以及活性组分的分散和还原。相同反应条件下催化剂活性提高约40%，十氢萘选择性提高约50%，在硫化物存在的条件下，Ni/SBA-16-NCC的活性和选择性也明显高于Ni/SBA-16，萘转化率可达76%，十氢萘选择性接近70%。

  2021年04期 675-682页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
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生物化工

• 磁性搅拌珠制备及在NK-92细胞体外扩增中的应用

  刘洋洋;周乐豪;郝梦洋;蔡海波;谭文松

  悬浮细胞的生长对剪切力较敏感，在搅拌式生物反应器中采用球体搅拌可减少流体剪切力对细胞扩增的影响。为此，研究采用两步法制备海藻酸钠/壳聚糖双组分磁性搅拌珠并将其运用于磁力搅拌瓶，用于NK-92细胞的动态培养。结果显示，当海藻酸钠质量浓度达到25 mg&#183;mL^-1时，磁性搅拌珠的力学性能最佳；用于NK-92细胞扩增时，在保证细胞活性的同时，总细胞扩增倍数以及扩增后的细胞杀伤活性分别可达到（72.63&#177;7.80）倍和（85.57&#177;3.69）%，显著高于T 25培养瓶静态培养时的（22.41&#177;1.46）倍（<i>p</i><0.05）和（70.53&#177;1.72）%（<i>p</i><0.05）。研究结果为悬浮细胞动态培养设备的设计提供了新的思路，为免疫细胞的体外扩增提供了技术支持。

  2021年04期 683-689页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
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化学工艺

• 烯丙基聚氧丙烯醚改性硅油的合成及其应用

  杜叶蓉¹;赵冬友²;钮曹萍¹;蔡振云¹

  为了解决硅油洗发水含硅量较高，对头发和头皮负担较重的问题，制备出一种新的聚氧丙烯醚改性硅油，代替纯硅油用于洗发水中。采用自制的烯丙基聚氧丙烯醚（相对分子质量约6 000，简称DPPG-6000）与含氢硅油加成反应，通过单因素实验法考察了硅氢加成中反应物比例、催化剂用量、反应温度和反应时间等对产物的影响，确定了最佳反应条件。结果表明最优条件下的转化率可以达到90.4%，产物的黏度和外观均适宜。对此条件下合成的聚氧丙烯醚改性硅油的结构用红外光谱（FTIR）和核磁氢谱（¹H-NMR）进行表征，并将其代替纯硅油应用于洗发水中，对此洗发水的起泡能力、泡沫稳定性、梳理性和使用感受等进行检测和评价。结果表明，分子量为6 000的烯丙基聚氧丙烯醚改性硅油的多项评价指标均优于纯硅油，将其用于洗发水中，能够有效降低硅含量，减少硅油的负面影响。

  2021年04期 690-696页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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• 基于六氮杂苯并菲呋喃衍生物的银离子荧光探针

  张翔¹;余小光¹;李崇裔¹;廖红光¹;谈瑛¹;刘海路¹;童孟良¹;李继睿¹;王晓钟²

  为了开发新的银离子（Ag⁺）荧光探针，实现高选择、高灵敏、可重复的银离子检测，通过在六氮杂苯并菲分子骨架外围对称性地引入六个呋喃基团，成功合成了一种结构新颖的化合物<b>1</b>，利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析、核磁滴定和Job’s实验等证实了化合物<b>1</b>能够在氯仿溶液中选择性地与银离子形成络合物（量比<i>n</i>（Ag⁺）：<i>n</i>（化合物<b>1</b>）为3：2）并产生荧光淬灭现象，进而实现对银离子的高灵敏性识别（检测限可达3.35&#183;10^-6 mol&#183;L^-1），结果表明，六氮杂苯并菲呋喃衍生物分子的构筑将有利于新型银离子传感器的开发，并在环境检测等领域具有潜在应用价值。

  2021年04期 697-701页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
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化工系统工程

• 液化天然气冷能利用的联合动力循环

  潘本艺¹;杨帆¹;周莉²;商丽艳³;李萍³

  针对梯级利用液化天然气（LNG）在气化过程中释放冷能的同时回收烟气中的二氧化碳（CO₂）问题，提出一套氮气回热布雷顿（Brayton）循环与乙烯-丙烷二级有机朗肯循环（ORC）联合的冷热电三联供系统。采用数值模拟软件对系统进行模拟计算。分析蒸发压力、蒸发温度、氮气质量流量对系统性能的影响。模拟结果表明，在氮气质量流量为45 000 kg&#183;h^-1时，系统的净输出功可达到2 834.1 kW，热效率为42.7%，&#15794;效率为35.1%。经济分析结果表明，系统的年度净资产（NE）为4 209 633.277$，折旧回收期（DPP）为4.23 a。研究成果对环境保护具有重要意义。

  2021年04期 702-710页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
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材料科学与工程

• 基于离子传导增强的多孔催化剂及其直接硼氢化钠燃料电池的研究

  陈玥晗;李洲鹏

  多孔碳材料具有比传统碳载体更大的比表面积，具备担载更多电催化活性位点的能力。但多孔催化剂的孔内传质阻力较大，特别是孔内离子难以有效传导，导致电极反应的活性位利用率低下，电极过电位增大。直接硼氢化钠燃料电池（DBFC）是一种电动势高，无需贵金属作为催化剂的高能量密度碱性燃料电池，但较大的阴极极化导致电池能量密度难以提高。强化阴极催化剂的离子传导能力是降低阴极极化的有效手段之一。将阳离子交换树脂（Nafion）真空灌注于多孔催化剂孔道内可强化阳离子传导，以此提高催化位点利用率。得到的产物通过球磨粉碎得到外表面无树脂覆盖的催化剂粒子，以此避免树脂对粒子外表面覆盖对电子导电性的影响，从而降低电极极化提高催化性能。研究表明，以葡萄糖为碳源、吡咯为氮源、硝酸钴为过渡金属源制备的阴极催化剂，通过电子、离子传导强化处理，催化性能显著提高。使用了强化处理的催化剂的DBFC，室温下最大功率密度达到了280 mW&#183;cm^-2，其性能超过了铂的质量分数为28.6%的碳载铂催化剂。

  2021年04期 711-719页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K]
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• 高顺式HTPB对不饱和树脂的改性

  赵亚静;李伯耿;介素云;徐力

  针对不饱和聚酯脆性大的问题，以高顺式端羟基聚丁二烯（HTPB）为改性剂，采用溶液共缩聚法制得一系列不同HTPB质量分数的不饱和聚酯树脂（UPR），考察它们交联固化产物的力学性能和热性能。结果表明，无论常温或低温下，改性UPR的断裂伸长率、拉伸强度和冲击强度均高于纯UPR的对应值。当HTPB质量分数为5%时，改性UPR的断裂伸长率、拉伸强度、冲击强度分别比纯UPR相应性能增大了124%、94%和132%；低温（-20℃）下，改性UPR的3项性能分别比纯UPR相应性能增大了220%、186%和167%，表明改性效果在低温下更为明显。动态力学性能（DMA）测得，当HTPB质量分数为5%时，改性UPR的玻璃化转变温度比纯UPR降低了19℃。此外，改性UPR具有更好的热稳定性。冲击断面的形貌分析表明，HTPB在不饱和聚酯预聚物链中的插入并参与交联反应，有效地阻止了弹性体在固化过程中的团块化聚集和大颗粒橡胶的形成，增多了可显著吸收能量的微相分离区，因而同时具有增韧和增强作用。

  2021年04期 720-728页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K]
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• BaCe_0.8Al_0.2O₃掺杂的SPEEK复合质子交换膜制备与性能

  王颖锋;江坤;张琳琳;刘运权;李水荣;王夺;叶跃元

  针对普通磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜质子传导率较低的问题，提出无机掺杂的改善方法。采用共沉淀法制备BaCe_0.8Al_0.2O₃复合氧化物，将其掺杂到SPEEK膜基体中，并通过溶液浇铸法制得了SPEEK/BaCe_0.8Al_0.2O₃复合质子交换膜。对复合膜的尺寸稳定性、氧化稳定性、力学性能、质子传导率及微观形貌等进行了测试与表征。结果表明，BaCe_0.8Al_0.2O₃的掺杂可有效地提高复合膜的质子传导率。其中，SPEEK-BaCe_0.8Al_0.2O₃-9复合膜的质子传导率在80℃下达到0.187 S&#183;cm^-1，拉伸强度达29.43 MPa，单电池最大功率密度达0.82 W&#183;cm^-2，几乎可与普通的Nafion质子交换膜媲美。此外，掺杂还改善了复合膜的化学稳定性。

  2021年04期 729-737页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
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• 混料设计优化烟用胶囊壁材配方

  孙世昌¹;程相林¹;王晨¹;赵建宏¹;周鹏举¹;马珂珂¹;敬永安²;冯剑²

  为了提高工业生产的烟用胶囊质量，以<i>k</i>-卡拉胶和氯化钾溶液形成的凝胶为壁材骨架，阿拉伯胶、氧化淀粉和魔芋胶为辅料，对胶囊进行改性。以胶囊压力值和外观合格率为评价指标，采用Design-Expert软件进行<i>D-</i>最优混料设计和配方优化。结果表明，制备壁材的胶液最优配方为：固含率2.5%，其中<i>k</i>-卡拉胶75.00%、氯化钾5.00%、阿拉伯胶12.42%、氧化淀粉6.68%、魔芋胶0.90%（百分比均为质量分数）。验证实验结果与预测值差异不显著（<i>P</i>>0.05），胶囊的平均压力值为12.35 N （压力值合格率为97.33%），外观合格率为96.88%，在相对湿度30%~70%的环境下具有优异的储存稳定性。

  2021年04期 738-745页 [查看摘要][在线阅读][下载 884K]
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环境化工

• 脱硫废水蒸发过程中HCl释放特性试验

  刘峰均¹;董伟钢²;杨林军¹;赵宁³;冯永新³

  为了探讨脱硫废水蒸发过程中HCl的释放特性，对脱硫废水蒸发过程中析出的3种氯盐MgCl₂&#183;6H₂O、CaCl₂&#183;6H₂O、NaCl的晶体和溶液进行蒸发实验，采用实际脱硫废水探究蒸发温度、总可溶性固体（TDS）浓度、pH值、Cl^-浓度对脱硫废水蒸发过程中HCl释放特性的影响。结果表明，HCl的释放途径主要为溶液中H⁺与Cl^-结合以及氯盐结晶盐热分解。其中，MgCl₂&#183;6H₂O晶体及MgCl₂溶液在蒸发过程中HCl析出占比最多。脱硫废水蒸发过程中降低蒸发温度、增大脱硫废水的TDS浓度、pH值可降低HCl的析出占比，添加的结晶盐种类以及蒸发温度的不同，Cl^-浓度的变化对HCl析出占比的影响也不同。

  2021年04期 746-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 322K]
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• 高岭土负载氧化铜脱除还原态砷的机制研究

  汪宁波;仲兆平;杜浩然

  为了研究高岭土负载氧化铜后对还原态砷的吸附机理，利用密度泛函理论（DFT）分别计算高岭土及高岭土负载氧化铜后对3种还原气氛下典型砷组分的吸附构型，通过比较分析，获得3种砷的化合物（As₂，As₄，AsH₃）与高岭土-氧化铜形成的稳定构型，同时分析各构型的吸附能、Mulliken电荷转移、偏态密度（PDOS）及差分电荷密度。结果表明，高岭土负载氧化铜（CuO/kaolinite）对3种分子的吸附能明显降低，体现较强的化学吸附作用，As₄的吸附效果最好；氧化铜在吸附过程中作为主要活性分子得到大部分转移的电子；在3种稳定的构型中出现强度较高的共价键与氢键。

  2021年04期 753-760页 [查看摘要][在线阅读][下载 773K]
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