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缩口T型微通道内纳米流体吸收CO_(2)的流动与传质研究

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化工学报 2024年第1期75卷 221-230页

作者：赵若晗黄蒙蒙朱春英付涛涛高习群马友光天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300072 辽阳石油化纤公司亿方工业公司辽宁辽阳111003

构建了一种气相缩口的T型微通道,研究了二氧化硅(SiO_(2))纳米流体吸收CO_(2)过程的气液两相流动与传质性能。在实验范围内,观察到了泡状流、串珠流、紧密弹状流和弹状-环状流。随着气相流速的增加,泡状流的气泡生成频率f和比表面积a快... 详细信息

构建了一种气相缩口的T型微通道,研究了二氧化硅(SiO_(2))纳米流体吸收CO_(2)过程的气液两相流动与传质性能。在实验范围内,观察到了泡状流、串珠流、紧密弹状流和弹状-环状流。随着气相流速的增加,泡状流的气泡生成频率f和比表面积a快速增大,串珠流的f和a变化很小,紧密弹状流的f和a逐渐减小。随着连续相和分散相流速的增大以及纳米颗粒浓度的升高,液侧体积传质系数均表现出增大的趋势。与等宽T型通道相比,缩口T型微通道的最大比表面积增幅达29.6%。结果表明气相入口的缩径效应可有效提高气液两相流的传质面积,有利于气液传质性能的改善和提高。

关键词：二氧化碳捕集纳米流体微通道传质过程强化

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锂金属负极界面及体相稳定化策略研究进展

材料工程 2024年第6期52卷 1-14页

作者：关旭泽李杨刘兴江天津大学化工学院天津300350 中国电子科技集团第十八研究所化学与物理电源重点实验室天津300384

随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极... 详细信息

随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极具有极高的理论容量(3860 mAh·g^(-1))和最低的氧化还原电势(-3.04 V vs SHE),被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料。然而在几十年的发展过程中,锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化。本文从锂金属电池的发展历程出发,分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理,并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略,包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极,最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望。

关键词：锂金属负极二次电池界面设计体相设计

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溶液结晶过程强化

化工进展 2024年第1期43卷 87-99页

作者：冯瑶光陈奎赵佳伟王娜王霆黄欣周丽娜郝红勋天津大学化工学院国家工业结晶工程技术研究中心天津300072 天津化学化工协同创新中心天津300072

溶液结晶是化学工业中最重要的产品分离、纯化和功能化技术之一,广泛应用于医药、食品、精细化工等领域。溶液结晶中晶体的成核和生长过程将决定最终晶体产品的晶型、晶习、粒度、纯度等关键质量指标。因此,对溶液结晶过程,尤其是晶体... 详细信息

溶液结晶是化学工业中最重要的产品分离、纯化和功能化技术之一,广泛应用于医药、食品、精细化工等领域。溶液结晶中晶体的成核和生长过程将决定最终晶体产品的晶型、晶习、粒度、纯度等关键质量指标。因此,对溶液结晶过程,尤其是晶体成核和生长过程进行强化既有利于提高过程效率,也有助于满足晶体产品不同的性能需求。本文围绕晶体成核和生长强化这一关键问题,从受限空间、物理场、添加剂和模板剂等方面系统综述了溶液结晶中的过程强化策略。探讨了各种过程强化策略的优点和局限性,并总结了溶液结晶过程强化策略的主要研究重点和发展前景。

关键词：结晶成核生长粒度分布过程强化

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超声辅助脱除水中的微气泡

化学工业与工程 2024年第4期41卷 131-137页

作者：马永丽沈世龙陈纪雷徐云龙王童欣魏心宇王倩倩刘明言天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室(天津大学)

利用气泡发生仪产生微气泡水，模拟含气泡的回灌地热水。通过浊度、电导率、溶氧量等参数测量和表征自来水、微气泡水和超声处理水的微气泡含量。通过对模拟微气泡水等样品中微气泡在超声消泡前后的含量等表征和分析，研究了超声处理对... 详细信息

利用气泡发生仪产生微气泡水，模拟含气泡的回灌地热水。通过浊度、电导率、溶氧量等参数测量和表征自来水、微气泡水和超声处理水的微气泡含量。通过对模拟微气泡水等样品中微气泡在超声消泡前后的含量等表征和分析，研究了超声处理对样本水体中微气泡含量的影响。结果表明，超声处理时由于超声空化作用，有助于加快微气泡成长、聚并；超声作用过程也是能量传递过程，通过提供能量降低水中气体含量，促进了微气泡的脱除。研究对于超声微气泡脱除技术用于地热水高效回灌奠定了基础。

关键词：微气泡超声波空化作用脱除地热水

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甲酰胺法合成鸟嘌呤工艺研发

化工进展 2024年

作者：李彬刘飞张天永姜爽天津大学化工学院天津市应用催化科学与工程重点实验室天津市功能精细化学品技术工程中心

由2， 4-二氨基-5-亚硝基-6-羟基嘧啶(DAHNP)还原为2， 4， 5-三氨基-6-羟基嘧啶(TAHP)并形成TAHP硫酸盐步骤繁琐，且会带入大量无机盐，对鸟嘌呤(GA)粗品纯化造成困难，直接从DAHNP出发合成GA不仅能够解决这一问题，而且还能缩短反应... 详细信息

由2， 4-二氨基-5-亚硝基-6-羟基嘧啶(DAHNP)还原为2， 4， 5-三氨基-6-羟基嘧啶(TAHP)并形成TAHP硫酸盐步骤繁琐，且会带入大量无机盐，对鸟嘌呤(GA)粗品纯化造成困难，直接从DAHNP出发合成GA不仅能够解决这一问题，而且还能缩短反应流程，提高反应效能，为此本文设计了一种甲酰胺法合成GA的绿色路线。本研究以氰乙酸甲酯(MC)和盐酸胍(GH)为原料，经环合、亚硝化一锅法得到DAHNP，分离得到的DAHNP经亚硫酸氢钠还原，与甲酰胺脱水闭环一锅反应得到GA。系统考察了反应原料的摩尔比、亚硝酸钠投料量、甲醇钠甲醇溶液质量分数等对DAHNP收率的影响；研究了不同还原剂种类、投料量以及甲酰胺溶液的质量分数等因素对GA收率的影响。以亚硫酸氢钠为还原剂，n(MC) : n(GH) : n(甲醇钠):n(NaNO2)=1 : 1.14 : 1.6 : 1.2，m(NaHSO3)为3.5g，80.0%甲酰胺溶液，20.0%甲醇钠甲醇溶液，GA收率可达81.0%，纯度≥99.0%。本合成工艺操作简便，流程简单，实现了甲酰胺溶剂的回收利用，适于工业化生产。

关键词：鸟嘌呤甲酰胺氰乙酸甲酯盐酸胍一锅法

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液液两相同轴流液桥断裂过程研究

化学工业与工程 2024年第4期41卷 160-168页

作者：焦博亚郭凯刘辉刘春江郑龙云张雅楠天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室(天津大学)

液液两相流中分散相在形成主液滴时会产生液桥，液桥断裂后在表面张力的作用下收缩为卫星液滴。卫星液滴的体积通常为主液滴体积的几千分之一，因此卫星液滴的出现会导致液滴的单一分散性变差。通过高速相机记录液桥形成及断裂过程，采... 详细信息

液液两相流中分散相在形成主液滴时会产生液桥，液桥断裂后在表面张力的作用下收缩为卫星液滴。卫星液滴的体积通常为主液滴体积的几千分之一，因此卫星液滴的出现会导致液滴的单一分散性变差。通过高速相机记录液桥形成及断裂过程，采用CFD方法计算液滴形成过程中速度场的变化。结果发现当两相黏度比越大时，液桥受到的剪切力越大，液桥的最大长度越小；分散相流量增大也会导致液桥受到的剪切力增大，液桥的最大长度减小。

关键词：液液两相同轴流液桥高速摄像 CFD

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MABR用中空纤维膜制备及性能研究

化学工业与工程 2024年

作者：纪清源解利昕吴怡萱徐世昌天津大学化工学院天津市膜科学与海水淡化重点实验室

探究了制膜条件对热致相分离法制备的聚丙烯中空纤维膜性能的影响，制备出孔径分布窄、泡点压力高的中空纤维膜。用邻苯二酚(CCh)-聚乙烯亚胺(PEI)共沉积法对膜进行了改性，对膜的形貌、性能进行了表征和测试。改性后接触角降低，表面... 详细信息

探究了制膜条件对热致相分离法制备的聚丙烯中空纤维膜性能的影响，制备出孔径分布窄、泡点压力高的中空纤维膜。用邻苯二酚(CCh)-聚乙烯亚胺(PEI)共沉积法对膜进行了改性，对膜的形貌、性能进行了表征和测试。改性后接触角降低，表面电位提高。MABR实验结果表明，改性膜挂膜时间短，氧总传递系数增大约3倍，COD去除率达89.0%，NH4+-N去除率达89.3%。改性膜也表现出良好的抗污染能力，在连续运行20 d后氧总传递系数降幅4.6%，远低于原膜降幅27.9%。

关键词： MABR 表面改性中空纤维膜热致相分离邻苯二酚聚乙烯亚胺

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微液滴的喷墨动力学模拟研究

化学工程 2024年第2期52卷 83-88页

作者：张亚飞田子宁蒲飞霖李瑾谢文昊范文元天津理工大学化学化工学院天津300384

为探究喷墨打印过程中微液滴的生成机理,采用CLSVOF(耦合水平集和流体体积法)对喷墨打印中液滴的生成过程进行数值模拟,分析喷嘴直径、喷射速度、甘油质量分数、异丙醇质量分数对液滴分离直径的影响。结果显示:液滴生成过程包括扩张、... 详细信息

为探究喷墨打印过程中微液滴的生成机理,采用CLSVOF(耦合水平集和流体体积法)对喷墨打印中液滴的生成过程进行数值模拟,分析喷嘴直径、喷射速度、甘油质量分数、异丙醇质量分数对液滴分离直径的影响。结果显示:液滴生成过程包括扩张、拉伸、过渡及快速夹断4个阶段。液滴的分离直径随喷嘴直径和喷射速度的增加显著增加,在高喷射速度下随甘油质量分数的增加而小幅减小,在低喷射速度下随异丙醇质量分数的增加小幅减小。此外,基于白金汉π定理,综合分析上述影响因素,推导出一个喷墨液滴分离直径的预测方程,在研究范围内,其预测结果与模拟数值吻合良好。

关键词：微液滴生成机理流体动力学喷墨打印

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纳米纤维支撑层在正/反渗透膜中的应用研究进展

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精细化工 2024年

作者：陈红李楠林玉双代昭天津工业大学化学工程与技术学院天津工业大学纺织科学与工程学院天津工业大学化学学院天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室

纳米纤维正/反渗透复合膜在膜分离领域备受瞩目，其独特结构和性能为膜技术的发展开辟了新的前景。通过单一或多种聚合物制备纳米纤维支撑层，并结合纳米材料负载、表面改性、中间层引入等方法，有效增强其孔隙率和三维孔隙结构性能，... 详细信息

纳米纤维正/反渗透复合膜在膜分离领域备受瞩目，其独特结构和性能为膜技术的发展开辟了新的前景。通过单一或多种聚合物制备纳米纤维支撑层，并结合纳米材料负载、表面改性、中间层引入等方法，有效增强其孔隙率和三维孔隙结构性能，实现了对溶质的高效截留和增强通量。在水处理领域采用纳米纤维复合膜能够降本增效，符合中国倡导的节能减排政策，顺应水处理领域提高效率、降低能耗等多方面的迫切需求。首先，阐述纳米纤维制备技术，特别是结构设计、功能调控等，并重点探讨了纳米纤维作为支撑层在正/反渗透膜中的研究现状以及对膜性能的影响；然后，总结了纳米纤维正/反渗透复合膜在水处理、农业灌溉和海水淡化等领域应用情况；最后，指出其面临的挑战和改进方向，并对未来的发展前景和应用潜力进行了展望。

关键词：纳米纤维支撑层内浓差极化支撑层的改性正/反渗透