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“Grafting from”法制备高载量大孔弱阳离子交换层析介质

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高等学校化学学报 2024年第3期45卷 64-72页

作者：郭旺姜泽平马磊乔娟莫文清靳海波何广湘黄永东张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

针对大孔聚合物层析介质孔径大、比表面积低而导致的蛋白结合容量低的问题,采用“graftingfrom”策略,以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,通过氧化还原引发甲基丙烯酸在微球表面接枝聚合,制备了高载量弱阳离子交换层析介质.研究了单体浓度、... 详细信息

针对大孔聚合物层析介质孔径大、比表面积低而导致的蛋白结合容量低的问题,采用“graftingfrom”策略,以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,通过氧化还原引发甲基丙烯酸在微球表面接枝聚合,制备了高载量弱阳离子交换层析介质.研究了单体浓度、过硫酸钾浓度及反应温度等因素对蛋白结合容量的影响.所得介质的蛋白静态结合容量和动态结合容量分别达到252.21和157.25mg/mL;同时发现具有一定离子交换容量的该类介质能够在0.2 mol/L NaCl缓冲液中保持100 mg/mL的蛋白结合容量.将该层析介质用于鸡卵清中溶菌酶的纯化,获得了较高的纯化效率.

关键词：弱阳离子交换层析介质大孔聚合物蛋白结合容量 Grafting from法分离纯化

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席夫碱法制备大孔聚合物肝素亲和层析介质

过程工程学报 2024年第4期24卷 480-488页

作者：古嘉如王楠马磊乔娟靳海波何广湘赵岚黄永东张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院/燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 中国科学院过程工程研究所国家生化工程国家重点实验室北京100190

肝素亲和层析介质因其专一性好、操作条件温和等特点,广泛应用于蛋白分离纯化,本工作以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,肝素为配基,利用席夫碱法制备了肝素亲和层析介质。配基偶联经过三步完成,首先将大孔聚丙烯酸酯微球表面环氧基团通过0.5 ... 详细信息

肝素亲和层析介质因其专一性好、操作条件温和等特点,广泛应用于蛋白分离纯化,本工作以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,肝素为配基,利用席夫碱法制备了肝素亲和层析介质。配基偶联经过三步完成,首先将大孔聚丙烯酸酯微球表面环氧基团通过0.5 mol/L H_(2)SO_(4)水解为邻羟基,然后将邻羟基氧化为醛基,最后利用醛基与肝素分子的胺基反应将肝素分子固定于微球表面。以溶菌酶为模型蛋白,主要考察了肝素偶联反应的各因素对蛋白结合容量的影响规律,包括肝素浓度、缓冲液pH及浓度、反应时间等,建立了最优偶联肝素配基的方法。所得亲和介质静态结合容量可达40.3 mg/mL,比商品GP-肝素介质高约36%,经1.0 mol/L的氯化钠洗脱,其蛋白回收率达到95%。通过扫描电子显微镜表征微球表面形貌,观察到偶联肝素后的微球仍能保持其大孔结构。考察了该类亲和介质在不同操作流速(31.8~318 cm/h)下的动态结合容量,发现操作流速提高10倍后介质结合容量仅下降12%。经10次重复使用后,动态结合容量仍可保持初始容量的81%。用于混合蛋白模型中分离乳铁蛋白,结果表明具有良好的分离效果。

关键词：亲和层析肝素大孔层析介质偶联方法席夫碱法

人工智能助力Fenton法降解间甲酚废水的过程优化研究

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现代化工 2024年第7期44卷 103-108页

作者：张婧张橙卫皇瞾靳海波何广湘刘一楠马磊北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023

采用Fenton氧化法进行人工智能芬顿氧化处理间甲酚废水实验,考察了Fe^(2+)质量浓度、H2O2体积分数、初始pH、反应时间和间甲酚初始质量分数对降解间甲酚反应的影响,利用响应面法(RSM)和人工神经网络(ANN)分别确定降解间甲酚的最佳方案,... 详细信息

采用Fenton氧化法进行人工智能芬顿氧化处理间甲酚废水实验,考察了Fe^(2+)质量浓度、H2O2体积分数、初始pH、反应时间和间甲酚初始质量分数对降解间甲酚反应的影响,利用响应面法(RSM)和人工神经网络(ANN)分别确定降解间甲酚的最佳方案,同时对TOC去除率的关系进行拟合优化对比。结果表明,利用ANN模型并采用枚举法获取的最佳优化条件:Fe^(2+)质量浓度为0.66 g/L、H_(2)O_(2)体积分数为6.00 mL/L、初始pH为3、反应时间为23.37 min、间甲酚初始质量分数为50μg/g,此时,TOC去除率为48.14%,优于响应面法的32.16%。

关键词：人工智能人工神经网络(ANN) 芬顿间甲酚响应面

β-甲基萘合成2-甲基-1,4-萘醌绿色氧化反应工艺

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过程工程学报 2022年第12期22卷 1702-1709页

作者：潘瑾雯杨索和何广湘郭晓燕靳海波马磊北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617

2-甲基-1,4-萘醌(2-MNQ)是K族维生素的重要中间体,广泛应用于医药、农药、饲料添加剂等领域。本工作以2-甲基萘(2-MN)为原料,(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)为引发剂,用30%H_(2)O_(2)与冰醋酸在硫酸催化下制备过氧乙酸并滴加至反应液中,氧化合... 详细信息

2-甲基-1,4-萘醌(2-MNQ)是K族维生素的重要中间体,广泛应用于医药、农药、饲料添加剂等领域。本工作以2-甲基萘(2-MN)为原料,(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)为引发剂,用30%H_(2)O_(2)与冰醋酸在硫酸催化下制备过氧乙酸并滴加至反应液中,氧化合成2-甲基-1,4-萘醌(2-MNQ),通过ICIR,GC-MS,LCMS对其结构进行表征,并验证氧化反应机理及中间产物。考察了催化剂、反应温度、反应时间、氧化剂与引发剂用量对产品2-MNQ收率、转化率的影响,采用HPLC (外标法)测定产品2-MNQ的转化率和收率,得到最佳工艺条件为反应温度65℃、反应时间5 h、n(H_(2)O_(2)):n(2-MN)=26:1,此时,2-甲基萘的转化率为99%,产品收率为34%。本工作的创新点是使用原位红外技术验证反应机理和中间过程,即原料2-甲基萘经过氧乙酸氧化,发生环氧化反应生成中间体,之后重排生成2-甲基羟醌,继续氧化生成目标产物2-甲基-1,4-萘醌。该工艺具有简单环保、操作条件温和、原料易得等特点。

关键词： 2-甲基萘 2-甲基-1,4-萘醌氧化反应绿色合成

鼓泡塔内空气-醋酸体系流体力学参数的CFD-PBM耦合模型数值模拟

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化工学报 2022年第6期73卷 2589-2602页

作者：张文龙宁尚雷靳海波马磊何广湘杨索和郭晓燕张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院北京102617 燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617

通过二维和三维CFD-PBM耦合模型对空气-醋酸体系中流体力学参数进行数值模拟,采用表面张力修正曳力模型与聚并模型,考察了醋酸浓度对鼓泡塔内气含率、气泡大小分布及轴向液速等参数的影响,与差压法、光纤探针和电阻层析成像技术(ERT)测... 详细信息

通过二维和三维CFD-PBM耦合模型对空气-醋酸体系中流体力学参数进行数值模拟,采用表面张力修正曳力模型与聚并模型,考察了醋酸浓度对鼓泡塔内气含率、气泡大小分布及轴向液速等参数的影响,与差压法、光纤探针和电阻层析成像技术(ERT)测量的实验数据进行了对比,并讨论分析了气含率和气泡直径等流体力学参数的模拟结果。结果表明,醋酸浓度在70%~80%(质量分数)范围内平均气含率存在最大值,且平均气含率的预测值在±10%误差内,三维模拟结果和ERT实验值吻合较好,说明修正后的模型在不同浓度醋酸体系中具有较好的预测性。

关键词：空气-醋酸体系鼓泡塔计算流体力学两相流气含率

改性ZSM-5分子筛催化臭氧氧化含硅间甲酚

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工业水处理 2022年第2期42卷 155-162,182页

作者：陈晓飞王蕊何广湘马磊祁浩杰陈平天俱时工程科技集团有限公司陈平实验室河北石家庄050000 北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617

在高效催化臭氧氧化煤化工废水过程中,水中的硅酸盐会使催化剂失活。本研究以ZSM-5分子筛为载体,使用等体积浸渍的方法成功制备了一系列抗硅催化剂,考察了活性组分种类、前驱体盐溶液种类、焙烧温度和活性组分负载量等相关工艺参数对催... 详细信息

在高效催化臭氧氧化煤化工废水过程中,水中的硅酸盐会使催化剂失活。本研究以ZSM-5分子筛为载体,使用等体积浸渍的方法成功制备了一系列抗硅催化剂,考察了活性组分种类、前驱体盐溶液种类、焙烧温度和活性组分负载量等相关工艺参数对催化剂抗硅性能和催化臭氧氧化降解含硅间甲酚模型废水效果的影响,并对抗硅催化剂进行了表征分析。结果表明,ZSM-5分子筛以Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O作为前驱体盐浸渍,500℃焙烧,活性组分Fe负载量为3%(质量分数)时的抗硅催化剂呈现出优异的空间结构、最佳的抗硅性能和最高的催化臭氧氧化TOC去除率,此时间甲酚转化率为100%,TOC去除率为36.35%。同时,该催化剂在进行了240 h寿命实验后仍保持优异的催化活性和抗硅稳定性。

关键词：抗硅催化剂催化臭氧氧化 TOC去除率 ZSM-5分子筛

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席夫碱法制备大孔聚合物肝素亲和层析介质

过程工程学报 2023年

作者：古嘉如王楠马磊乔娟靳海波何广湘赵岚黄永东张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院/燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室中国科学院过程工程研究所国家生化工程国家重点实验室

肝素亲和层析介质因其专一性好、操作条件温和等特点，而广泛应用于蛋白分离纯化中，本文以大孔聚丙烯酸酯微球为基质，肝素为配基，利用席夫碱法制备了肝素亲和层析介质。其配基偶联经过三步完成，首先将大孔聚丙烯酸酯微球表面环氧基... 详细信息

肝素亲和层析介质因其专一性好、操作条件温和等特点，而广泛应用于蛋白分离纯化中，本文以大孔聚丙烯酸酯微球为基质，肝素为配基，利用席夫碱法制备了肝素亲和层析介质。其配基偶联经过三步完成，首先将大孔聚丙烯酸酯微球表面环氧基团通过0.5 mol/L H2SO4水解为邻羟基，然后将邻羟基进行氧化为醛基，最后利用醛基与肝素分子的胺基反应将肝素分子固定于微球表面。以溶菌酶为模型蛋白，主要考察了肝素偶联反应的各因素对蛋白吸附容量的影响规律，包括肝素浓度、缓冲液pH及浓度、反应时间等，建立了最优偶联肝素配基的方法。所得亲和介质静态吸附容量可达40.3 mg/mL，比商品GP-肝素介质高约36%，经1.0 mol/L的氯化钠洗脱，其蛋白回收率达到95%。通过扫描电子显微镜表征微球表面形貌，观察到偶联肝素后的微球仍能保持其大孔结构。考察了该类亲和介质在不同操作流速(31.8～318 cm/h)下的动态吸附容量，发现操作流速提高10倍后介质吸附容量仅下降12%。经10次重复使用后，动态吸附容量仍可保持初始容量的81%。用于混合蛋白模型中分离乳铁蛋白，结果表明具有良好的分离效果。

关键词：亲和层析肝素大孔层析介质偶联方法席夫碱法

超强碱催化剂载体结构对丙烯二聚生成4-甲基-1-戊烯反应性能影响的研究

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过程工程学报 2023年第6期23卷 918-924页

作者：柴婧靳海波杨索和何广湘马磊郭晓燕北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617

负载碱金属K固体超强碱为催化丙烯二聚生成4-甲基-1-戊烯(4MP1)过程的催化剂,该反应过程中催化剂载体发挥着不可忽视的作用,本工作系统地研究了4MP1生成过程中催化剂载体的作用及不同载体性能的影响规律。采用压汞仪、扫描电子显微镜(S... 详细信息

负载碱金属K固体超强碱为催化丙烯二聚生成4-甲基-1-戊烯(4MP1)过程的催化剂,该反应过程中催化剂载体发挥着不可忽视的作用,本工作系统地研究了4MP1生成过程中催化剂载体的作用及不同载体性能的影响规律。采用压汞仪、扫描电子显微镜(SEM)等手段对载体物质的比表面积、孔径分布等孔道结构进行表征。结果表明,当二聚反应的目标产物是4MP1时,以K_(2)CO_(3)为载体负载碱金属K所制备的催化剂具有较好的4MP1选择性,达87.38%;各载体表现出的催化性能差异主要是因为不同载体的孔道结构会产生内扩散阻力,影响丙烯二聚反应的产物分布;针对丙烯二聚反应路径及4MP1异构化反应,丙烯二聚高选择性生成4MP1应首选具有低比表面积、较大孔径、孔径分布窄的物质作为载体。

关键词：固体超强碱催化剂选择性 4-甲基-1-戊烯丙烯二聚

气液鼓泡床反应器中气泡行为光纤探针测量方法

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北京航空航天大学学报 2017年第2期43卷 253-259页

作者：何广湘郭晓燕杨索和靳海波北京石油化工学院化学工程学院北京102617

本文分别采用电导探针和光纤探针测量气液鼓泡床反应器中的气含率、气泡速率和气泡弦长等气泡行为,结果表明光纤探针对气泡具有响应迅速、阶跃显著的特点。将光纤探针信号进行方波化处理,探针在气相中的采样点数与总采样点数之比即为局... 详细信息

本文分别采用电导探针和光纤探针测量气液鼓泡床反应器中的气含率、气泡速率和气泡弦长等气泡行为,结果表明光纤探针对气泡具有响应迅速、阶跃显著的特点。将光纤探针信号进行方波化处理,探针在气相中的采样点数与总采样点数之比即为局部气含率,再沿径向积分可得平均气含率,以压差法测得的平均气含率为基准,光纤探针比电导探针准确性更高。将改造后的光纤探针应用于高温、高压、液相为有机体系的气液鼓泡床反应器,测得该反应器的气含率呈中心及边壁低、0.4倍半径处最大的抛物形分布。因此,开发的光纤探针可用于高温、高压、液相有机体系中气泡行为的测量。

关键词：光纤探针信号识别气含率气泡速率气泡弦长