整体固定化酶反应器的研制

制作了微型整体柱型的固定化酶反应器。在500μm内径毛细管内,以乙烯基三甲氧基硅烷处理形成端基烯键,采用原位合成法,以甲基丙烯酸2-羟乙酯为功能单体,以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂制备了整体柱。整体柱表面的羟基经NaIO4氧化形成醛基后与胰蛋白酶的氨基进一步反应,实现胰蛋白酶的固定。在24s内,该酶反应器实现了肌红蛋白和细胞色素c的酶解,经MALDI-TOF MS鉴定,序列覆盖率分别达到65%和79%。     

柠檬酸凝胶法合成Ni-ZrO_2催化剂及其低温浆态床甲烷化性能研究

采用柠檬酸凝胶法制备不同温度焙烧的Ni-ZrO_2催化剂,考察了催化剂的表面性质和结构对低温浆态床CO甲烷化性能的影响.结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积和孔容逐渐减小,金属Ni分散度先增加后减小,Ni晶粒先减小后增大.450℃焙烧的Ni-ZrO_2催化剂金属Ni分散度最高、Ni物种与载体ZrO_2的相互作用最强、对反应物CO分子的吸附作用适中且脱附量大,在260℃、1.0 MPa和H_2/CO摩尔比为3的条件下,CO转化率达到61.6%,且催化活性稳定,750℃焙烧的催化剂反应后金属Ni团聚且晶粒长大,导致催化剂失活.     

基于微生物膜反应器的在线BOD测量仪及应用

以待检测水样为微生物源及有机物源,在优化的条件下,连续流经流通式管状反应器制备得到原位培养的微生物膜反应器;以此为生物降解有机物传感器,研制在线生化需氧量( BOD)监测仪,并开展了一系列现场测试应用。结果表明,在优化条件下,微生物膜反应器的培养时间为14 h,生物降解效率为18.5%,检出限为0.5 mg/L,检测上限可达20 mg/L。在线监测仪检测标样的准确度与长期稳定性的相对误差( RE)与相对标准偏差(RSD)分别为-0.8%和±3.2%,多组水样测量值与国标法(BOD5)的平均相对误差为＋5.6%。微生物膜反应器在近3个月的测试过程中,性能稳定,准确度可靠,线性范围宽,可满足对地表水的在线监测需求。     

氧气对胜利褐煤水蒸气气化半焦结构及反应性的影响

为了研究氧气对半焦的结构变化和反应性的影响,采用不锈钢模拟气流床反应器,在8种不同气氛,800和900 ℃条件下,进行了胜利褐煤水蒸气气化实验。利用拉曼光谱和热重分析仪分别表征了半焦的结构和本征反应性。结果表明,在800和900 ℃条件下,添加的氧气对半焦结构变化的影响方式不同;半焦结构的变化是影响碱金属和碱土金属(AAEM)挥发的主要因素。在不同温度下,添加的氧气对Na挥发的影响和对结构的作用类似,H₂O/O₂混合气氛促使气化所得半焦的反应性进一步降低。半焦的反应活性指数与拉曼光谱谱带比值 I (G_R+V_L+V_R)/I_D具有很好的相关性。     

溶液燃烧法制备的Ni基催化剂及其浆态床甲烷化催化性能

分别以硝酸铝、硝酸氧锆、硝酸镧和硝酸铈为载体前驱体,与硝酸镍和尿素配制水溶液,采用溶液燃烧法制备了Ni-Al2O3、Ni-Zr O2、Ni-La2O3和Ni-Ce O2催化剂,研究了浆态床CO甲烷化催化性能,并进行了低温N2吸附-脱附、XRD、SEM、TEM、H2-TPR和H2化学吸附等表征分析。结果表明,以硝酸铝为前驱体制备Ni-Al2O3催化剂时燃烧火焰稳定且持续时间长,达23 s,样品比表面积(468 m2·g-1)和金属Ni表面积(10 m2·g-1)均较大、Ni粒径小(3~5 nm)且分散度高,CO甲烷化催化活性和稳定性好,CO转化率和CH4选择性分别达到94%和95%,在100 h的甲烷化反应中未出现明显失活;以硝酸氧锆和硝酸镧为前驱体制备样品时未出现明显的燃烧火焰,持续时间仅为12 s和5 s,催化剂比表面积、金属表面积及催化活性均较低;以硝酸铈为前驱体制备样品时燃烧过程迅速而剧烈,样品比表面积(22 m2·g-1)和金属Ni表面积(5 m2·g-1)小、Ni粒径大且分散性差,甲烷化催化性能最差,CO转化率仅为41%,CH4选择性仅为89%。     

不同价态铁离子对膜生物反应器影响研究进展

膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)作为一种新型的污水处理技术,近些年来备受关注。然而,膜污染问题成为了该工艺广泛应用的最大障碍。现已证明,向MBR中投加铁系混凝剂能够减缓膜污染。本文首先综述了不同价态铁离子对MBR污染物去除的影响,然后对铁离子在污泥混合液中分布及迁移转化进行了分析,接着阐明了铁离子对膜污染的影响,最后对该领域的研究进行了展望。     

基于最小熵产率的碘化氢分解膜反应器最优构型

建立了使用高温氦气逆流方式加热的管式活塞流碘化氢(HI)分解膜反应器数学模型,利用有限时间热力学理论和最优控制理论以总熵产率(EGR)最小为目标求解了反应器的最优构型,最优反应器的总熵产率相比参考反应器降低了 15.8%。在改变氦气入口流率的情况下,设计了总熵产率与最优反应器相同的加长反应器。结果表明,两种优化后反应器总熵产率的减少主要是传热过程的不可逆性降低引起的,最优反应器局部熵产率分布更均匀。     

COMSOL软件在枸杞多糖超滤膜生物反应器中膜阻塞模型构建中的应用

基于聚砜中空纤维超滤膜分离技术精制枸杞多糖（Lycium barbarum polysaccharide）,通过COMSOL软件对枸杞多糖膜阻塞逆流提取及超声设备参数进行修正,获得更优的纯化工艺。采用微波-超声法提取枸杞多糖,并利用聚砜中空纤维超滤膜对枸杞多糖进行分离,采用单因素分析及正交实验考察枸杞多糖提取和分离过程中的重要参数,通过COMSOL软件对重要膜阻塞参数进行修正。结果表明,枸杞多糖提取较优工艺条件为：提取温度50~70 ℃之间,超声功率50 W,固液比例1∶8~1∶12（mg∶mL）,提取时间40~60 min;当超滤膜截留相对分子质量为1×10⁴时,膜通量较好;正交实验结果表明,膜通量与料液温度关系最大,其次是膜pH值和分离操作压;COMSOL软件对枸杞多糖连续逆流提取设备进行仿真计算,结果发现与全封闭叶片相比,开孔叶片能够显著降低溶剂短路现象,使得最低流速提升高达65倍。基于COMSOL软件数据修订,枸杞多糖分离效率得到大幅度提升,为枸杞多糖工业化生产提供必要的数据积累。     

苯高压氧化实验和模型研究

利用射流搅拌反应器研究了1.2 MPa、当量比为1、温度范围880～1010 K下苯的氧化反应动力学。利用气相色谱和色谱质谱联用仪检测到了20种产物和中间组分。根据实验结果发展了一个272种组分、1702个反应的动力学模型,合理地模拟了实验结果。与常压实验相比,检测到乙醛、丙烯醛、甲苯、苯乙烯、苯甲醛、萘、茚和二苯并呋喃等新组分;反应的初始温度由1000 K降低为950 K,反应区间由300 K减少至70 K;探明了高压低温下苯通过苯醌消耗的新分解路径。根据敏感性分析,A₁+OH=A₁-+H₂O是促进其消耗最重要的反应,A₁OH+O₂=A₁O+HO₂是抑制苯消耗最重要的反应。本模型合理预测了苯在常压的氧化和不同压力下的层流火焰速度。     

等离子体氯化氧化法太白反应器流场的数值模拟

本文提出了等离子体氯化氧化法钛白反应器流程的物理化学流体动力学模型,用k-ε方程描述湍流运动,用Partankar-spalaing发展的SIMPLER方法对控制方程求解,就三种情况即a)有化学反应,壁面绝热,b)有化学反应,壁面温度T_w=450k,c)无化学反应,壁面绝热,给出了反应器中的速度场,温度场和浓度分布,对钛白生产的物理化学过程作了数值模拟,所得结果可作为有关工程设计的理论依据。