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智慧化工背景下基于学科前沿视角的化工安全技术课程教学改革探析

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化工高等教育 2024年第1期41卷 29-36页

作者：刘作华李安琪王璐瑶姚远张骞陶长元重庆大学化学化工学院重庆401331 河南科技大学马克思主义学院河南洛阳471023

化工安全技术课程是化工专业的核心课程,具有综合性和实践性强的特点。但当前该课程教学仍存在教学内容陈旧、教学模式单一及安全操作训练不足等问题。对此,重庆大学绿色化学化工研究中心的课程教学团队基于学科前沿视角,实施了学术报... 详细信息

化工安全技术课程是化工专业的核心课程,具有综合性和实践性强的特点。但当前该课程教学仍存在教学内容陈旧、教学模式单一及安全操作训练不足等问题。对此,重庆大学绿色化学化工研究中心的课程教学团队基于学科前沿视角,实施了学术报告式前沿讨论、立体交叉实践式教学法、虚拟实景式智慧化工厂构建等教学改革举措,为培养既具备扎实化工基础又具有多学科交叉能力的复合型人才提供路径启示。

关键词：智慧化工化工安全技术学科前沿复合型人才

逆流桨强化搅拌槽内流体混沌混合及流场结构失稳研究

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化工学报 2022年第1期73卷 222-231页

作者：刘作华周毅林熊黠陶长元王运东重庆大学化学化工学院重庆400044 化学工程联合国家重点实验室清华大学北京100084 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学重庆400044

在传统三斜叶桨的基础上,结合逆流桨结构,提出三斜叶逆流桨,以破坏或者消除搅拌槽内稳定的对称性流场结构,提高流体传递效率及混沌混合程度。结合实验和模拟两种方法,主要研究了上推式三斜叶桨(PBTU)、外推内压式三斜叶逆流桨(PBTC-U)... 详细信息

在传统三斜叶桨的基础上,结合逆流桨结构,提出三斜叶逆流桨,以破坏或者消除搅拌槽内稳定的对称性流场结构,提高流体传递效率及混沌混合程度。结合实验和模拟两种方法,主要研究了上推式三斜叶桨(PBTU)、外推内压式三斜叶逆流桨(PBTC-U)、外压内推式三斜叶逆流桨(PBTC-D)三种桨叶体系以及不同外层桨叶长度的PBTC-U桨体系内搅拌功耗、混合时间、混沌特性参数、流场结构以及流体速度分布。实验结果表明,N=130 r/min时,PBTC-U桨相对于PBTU桨和PBTC-D桨,体系混合时间分别从22.0、37.5 s缩短到16.5 s,功耗分别降低了5.6%和12.8%,LLE值分别提高了13.69%和37.01%。在确定PBTC-U桨适宜外层桨叶长度的研究中发现当外层桨叶长度D_(2)=0.375D时,搅拌功耗最低且混合时间最短。PBTC-U型逆流桨通过内外层桨叶的逆流作用,强化体系内流体的随机运动,使得流场的不稳定性得到增强,对称性被破坏,进而流场结构失稳,流体混合效率得到提高。另外,PBTC-U桨可以增强流体轴、径向速度分布的波动性,有利于提高体系的混合效率。

关键词：逆流桨最大Lyapunov指数搅拌功耗数值模拟

双金属ZIF衍生的ZnCo/N-C催化剂及其高效电催化还原CO制CO的性能研究

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低碳化学与化工 2023年

作者：张爱红杨勇何安帮杨名杜军陶长元重庆大学化学化工学院

电催化CO2还原是实现CO2资源化利用的重要方法,其关键在于高效催化剂的合成。以双金属有机骨架化合物(ZnxCoyZIF)为前驱体,经高温热解得到ZnxCoy/N-C催化剂,研究了前驱体中双金属的物质的量之比及热解过程对ZnxCoy/N-C催化剂的碳载体形... 详细信息

电催化CO2还原是实现CO2资源化利用的重要方法,其关键在于高效催化剂的合成。以双金属有机骨架化合物(ZnxCoyZIF)为前驱体,经高温热解得到ZnxCoy/N-C催化剂,研究了前驱体中双金属的物质的量之比及热解过程对ZnxCoy/N-C催化剂的碳载体形成、N掺杂程度、Co电子结构变化及电催化还原CO2制CO的反应性能的影响。结果表明,前驱体中Zn的存在有利于碳载体活性面积的提高,并且促进Co-Nx活性位点的形成,实现对Co位点电子结构的有效调节。900℃热解获得的ZnxCoy/N-C催化剂具有高活性及高导电性,在电还原CO2制CO反应中,电流密度最高可达135 mA/cm2,且CO分电流密度为59 mA/cm2,CO法拉第效率达56.1%,在40 h的性能测试中,ZnxCoy/N-C催化剂的催化活性未出现下降,在电催化CO2中具有工业化的潜力。

关键词： Zn Co/N-C Zn 氮掺杂碳电催化还原CO

基于电场与软锰矿联合技术对高硫煤脱硫行为的强化

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煤炭学报 2022年第5期47卷 2078-2087页

作者：刘作华袁海洋郑国灿陶长元刘仁龙谢昭明杜军吴丙山重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学分析测试中心重庆400044 重庆大学经济与工商管理学院重庆400044

中高硫煤利用过程中产生大量的SO_(x)排放到空气中,对环境造成严重的污染,这导致其利用困难。为实现中高硫煤清洁高效利用,基于软锰矿中二氧化锰的强氧化性,采用电场与软锰矿联合的技术促进高硫煤脱硫,重点考察不同反应条件对高硫煤脱... 详细信息

中高硫煤利用过程中产生大量的SO_(x)排放到空气中,对环境造成严重的污染,这导致其利用困难。为实现中高硫煤清洁高效利用,基于软锰矿中二氧化锰的强氧化性,采用电场与软锰矿联合的技术促进高硫煤脱硫,重点考察不同反应条件对高硫煤脱硫率及软锰矿中锰的浸出率的影响,利用XRD,FTIR,XPS等分析测试方法,研究脱硫反应前后煤元素组成、硫含量等主要性质变化,探究其脱硫机理。结果表明,当软锰矿与高硫煤质量比为1/7,煤浆质量浓度为0.05 g/mL,反应时间5 h,反应温度80℃,初始硫酸浓度为1.2 mol/L,电流密度为600 A/m^(2)时,与预处理煤相比,高硫煤脱硫率可达40.56%,锰的浸出率为95.23%。在相同反应条件下,与无电场浸出相比,电场的引入可使高硫煤脱硫率提高19.93%,软锰矿中锰的浸出率提高16.77%。经电场与软锰矿联合脱硫后的煤中的固定碳及热值略微降低,而挥发分和灰分略微增加,小分子增多,另外,煤中的分子结构基本未改变。在电场的作用下,软锰矿中二氧化锰的强氧化作用会促进煤粒表面有机分子键断裂,使高硫煤粒内部无机硫及有机硫充分暴露,并与电解生成的高价铁、锰离子发生反应,最终,无机硫被氧化为单质硫或者硫酸根离子脱除,有机硫则主要被氧化成亚砜及砜后水解,以达脱硫目的。

关键词：高硫煤电场强化软锰矿脱硫机理氧化

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量子混沌在谱涨落统计特征上的表象

高等学校化学学报 1995年第7期16卷 1093-1098页

作者：罗久里鄢国森陶长元四川大学化学系成都610064 重庆大学化工学院

通过对Henon-Heiles模型、Barbanis模型和刚环转球模型这两类三种守恒体系之对应量子体系的研究,具体地剖析了本征值谱涨落统计特征与体系动力学行为的联系,说明了量子混沌现象的两种表现形式。同时,通过将本质上属于经典耗散系范畴的Lo... 详细信息

通过对Henon-Heiles模型、Barbanis模型和刚环转球模型这两类三种守恒体系之对应量子体系的研究,具体地剖析了本征值谱涨落统计特征与体系动力学行为的联系,说明了量子混沌现象的两种表现形式。同时,通过将本质上属于经典耗散系范畴的Lotka-Volterra模型之演化方程哈密顿化,发现其量子对应系本征值谱的涨落统计特征超出了Poisson-GOE(Wigner)或GUE框架。揭示出经典耗散系与经典保守系的量子对应体系之本征值谱可遵从不同的涨落统计规律。

关键词：量子混沌本征值谱谱涨落统计

膜相渗透原位化学聚合法制备PAn/CA复合透膜

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高等学校化学学报 2003年第10期24卷 1892-1895页

作者：杜军郑婵娟陶长元重庆大学化学化工学院重庆400044

采用膜相渗透原位化学聚合法 ,使苯胺 ( An)原位化学聚合于醋酸纤维素 ( CA)基体膜的微孔壁中 ,得到均匀分布的 PAn/CA复合导电透膜 .通过研究聚合反应条件对复合透膜的导电性能和 CO2 /O2 表观分离性能的影响 ,获得了制备性能较优的 PA... 详细信息

采用膜相渗透原位化学聚合法 ,使苯胺 ( An)原位化学聚合于醋酸纤维素 ( CA)基体膜的微孔壁中 ,得到均匀分布的 PAn/CA复合导电透膜 .通过研究聚合反应条件对复合透膜的导电性能和 CO2 /O2 表观分离性能的影响 ,获得了制备性能较优的 PAn/CA复合导电透膜的适宜条件 .结果表明 ,采用膜相渗透化学原位聚合法制备的 PAn/CA复合导电透膜 ,平均孔径明显变小 ,孔径分布变窄 ,具有优于 CA基体膜的微孔结构形态 .

关键词：导电聚合物复合透膜膜相渗透原位化学聚合制备 PAn/CA 苯胺醋酸纤维素

纳米Fe_3O_4/PVDF磁性复合膜的原位制备及表征

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物理化学学报 2004年第6期20卷 598-601页

作者：杜军吴玲陶长元孙才新重庆大学化学化工学院重庆大学电气工程学院重庆400044

通过膜相渗透原位化学沉积法制备了聚合物基Fe3O4/聚偏氟乙烯(PVDF)磁性纳米复合膜,研究了复合膜制备的适宜条件,采用红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)、X射线衍射、扫描电镜(SEM)等手段对复合膜的组成、结构进行了表征和分析,通过气体... 详细信息

通过膜相渗透原位化学沉积法制备了聚合物基Fe3O4/聚偏氟乙烯(PVDF)磁性纳米复合膜,研究了复合膜制备的适宜条件,采用红外光谱(FT-IR)、差热分析(DSC)、X射线衍射、扫描电镜(SEM)等手段对复合膜的组成、结构进行了表征和分析,通过气体渗透法测定了复合膜的孔径随制备条件的变化情况.FT-IR和XRD图谱结果表明,在基膜中原位生成Fe3O4后不影响基膜PVDF的分子结构;复合膜中的Fe3O4粒子尺寸为68 nm左右,复合膜的磁化率达0.044 cm3·g-1;复合膜的磁化率、平均孔径、最大孔径及孔径分布范围随反应条件的改变而有明显变化.

关键词： Fe3O4 PVDF 磁性复合膜原位复合纳米材料

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电解锰节能减排理论与工程应用 1

2018年

作者：陶长元

本书从锰产业的现状出发，分析了矿资源利用技术现状；以电解金属锰为例，从锰矿浸出、溶液除杂净化、电解、三废利用及处理、新装备开发等方面介绍了节能减排；从非平衡态热力学及非线性动力学的角度阐释了电解金属锰能耗与内在非线性... 详细信息

ISBN: (纸本)9787562499930

本书从锰产业的现状出发，分析了矿资源利用技术现状；以电解金属锰为例，从锰矿浸出、溶液除杂净化、电解、三废利用及处理、新装备开发等方面介绍了节能减排；从非平衡态热力学及非线性动力学的角度阐释了电解金属锰能耗与内在非线性机制之间的关系，进而提出了新的节能降耗理论和思路；同时全书结合工程实践应用，深入浅出地介绍了新的减排新工艺、新技术。

关键词：电解锰

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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工业物联网技术在搅拌反应器领域的应用

化工进展 2023年第7期42卷 3331-3339页

作者：王松松刘培乔陶长元王运东陈恩之苗迎彬赵风轩刘作华重庆大学化学与化工学院重庆401331 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 清华大学化学工程系北京100084 重庆华峰化工有限公司重庆408018

传统搅拌反应器运行模式匹配度较差,缺乏对搅拌装备的智能化诊断、控制和匹配能力监测。近年来,工业互联网的兴起引起了各个行业内巨大的研究兴趣,并取得了相对可喜的进展。本文首先概述了工业物联网兴起的背景及其特征优势,然后简述了... 详细信息

传统搅拌反应器运行模式匹配度较差,缺乏对搅拌装备的智能化诊断、控制和匹配能力监测。近年来,工业互联网的兴起引起了各个行业内巨大的研究兴趣,并取得了相对可喜的进展。本文首先概述了工业物联网兴起的背景及其特征优势,然后简述了搅拌反应器智能化需解决的关键技术难题,而后采用工业物联网技术,对表征搅拌反应器内部物料混合状态的时变信号进行数据智能化采集、分析和处理,并预测设备内部物料未来状态的变化趋势。结合流体混沌混合特性、宏观混合行为以及搅拌反应器结构参数和操作参数进行大数据分析,形成了智能监测与混沌同步体系,并建立搅拌反应器智能监测的操作平台,主要包括风险动态管控、在线监测预警和实时反馈控制三大功能模块。最后,总结了该搅拌反应器智能终端在化工领域存在的挑战,并且对未来发展方向及应用前景进行了展望。希望通过本文能吸引化工方面不同研究背景的学者进入这个多学科交叉领域,共同为推动节能减排、发展智能化工装备与安全做出一定贡献。

关键词：搅拌反应器智能工业物联网化工装备