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基于化工机理与工业数据孪生建模的甲醇精馏过程优化

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化工进展 2024年第1期43卷 310-319页

作者：王雄杨振宁李越申威峰重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆长风化学工业有限公司重庆400021

在化学工业生产中,分布式控制系统(distributedcontrolsystem,DCS)数据作为反映过程生产状况的关键信息,通常由于测量误差影响而不能满足过程精准建模与优化的要求。常规过程建模与优化研究一般无法充分考虑工业实际生产与设计数据产生... 详细信息

在化学工业生产中,分布式控制系统(distributedcontrolsystem,DCS)数据作为反映过程生产状况的关键信息,通常由于测量误差影响而不能满足过程精准建模与优化的要求。常规过程建模与优化研究一般无法充分考虑工业实际生产与设计数据产生的偏差。为此,本工作在结合化工机理、DCS工业数据及工业经验的基础上,从底层逻辑出发,提出一种基于甲醇精馏工业生产数据与化工机理孪生建模框架来指导工业过程更精准的优化。将仪表的测量范围作为权重赋予测量变量,使用非线性规划算法基于化工机理约束对测量变量进行校正并求解校正值。结合校正值和工业经验提出过程变量的置信分数模型,实现对测量变量的置信评价。基于校正后的测量变量构建更贴近工业实际的甲醇双效精馏过程模型并实现对其更精准的过程工艺优化。该工作提出的化工机理与工业数据孪生建模思想,对构建数字化工孪生系统和智能化工厂的数据甄别、工艺优化等过程具有重要的科学意义和实际应用价值。

关键词：数据驱动置信分析数据协同过程优化甲醇精馏数字孪生

C/N对HN-AD菌藻颗粒污泥体系处理农村污水的影响

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1296-1306页

作者：刘欢杨晨曦秦树敏龙昆赵婷婷张千重庆理工大学化学化工学院重庆400054

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统... 详细信息

通过在传统菌-藻共生好氧颗粒污泥体系(ABGS)中引入异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌构建H-ABGS体系,以合成农村污水为研究对象,考察碳氮比(C/N=1,2,4,6,8,10)对H-ABGS系统中污染物去除性能和微生物特性影响.结果表明,C/N为4时,H-ABGS系统的总氮去除率高于ABGS系统(12.05%)和好氧颗粒污泥(AGS)系统(44.86%).微生物群落分析显示,适应低碳环境的Thauera菌属和脱氨关键菌属norank_f__A4b可能是确保H-ABGS系统在低碳环境下具备高脱氮性能的关键.微生物群落的共生模式和相关性分析表明,引入HN-AD菌有助于最小化生态位,与藻共同形成稳定的共生体系,从而确保系统的稳定性.此外, C/N为4时,高表达的硝酸还原酶可能有助于确保H-ABGS系统在低碳环境下具备卓越的脱氮性能.

关键词：菌藻共生 HN-AD菌微生物群落脱氮

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微波焙烧赤泥-稻壳压块回收铁

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1702-1711页

作者：曾一钧曾奎全学军姜启彬闫春宇蒋孟芝重庆理工大学化学化工学院重庆400054

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下... 详细信息

本文提出了一种利用微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块并从中回收铁的新方法,研究了进料方式、生物质用量、焙烧温度和时间等主要工艺参数对铁回收的影响。结果表明:在稻壳赤泥比为3、焙烧温度为1000℃、焙烧时间为20 min的优化条件下,得到铁品位为60.1%、回收率为86.3%的铁精矿。利用X射线衍射和X射线荧光光谱分析研究了赤泥中铁氧化物还原过程的机理,赤泥中的含铁矿物被还原成Fe和FeO等磁性物质。

关键词：微波体相加热还原焙烧赤泥−稻壳压块铁回收

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锂硫电池中的硫正极电催化认识

物理化学学报 2024年第2期40卷 45-57页

作者：汪涛董琴李存璞魏子栋重庆大学化学化工学院重庆400044 重庆大学锂电及新材料遂宁研究院四川遂宁629000

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^(-1)),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li_(2)S_(n),4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用... 详细信息

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^(-1)),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li_(2)S_(n),4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用前需要解决的关键问题。而电化学催化的引入是解决上述问题行之有效的策略。本文从电化学催化角度出发,重新讨论认识多硫化物的存在形式,并从吸附-催化、活性中间体两个方面,根据不同的反应机理、路径分析多硫化物转化机制,总结定量评价催化性能方法,以期为锂硫电池高效电催化剂的设计提供思路。

关键词：锂硫电池催化转化电催化化学吸附硫自由基

Al改性MgB_(2)材料与金属界面特性及其超导性能研究

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功能材料 2024年第4期55卷 4007-4012页

作者：唐诗雨何佳黎学明杨文静王爱峰倪子惠周善彬重庆大学化学化工学院重庆400000 重庆大学物理学院重庆400000

针对MgB_(2)超导材料用于液氢液位传感器的临界转变温度与液氢液化温度差异大和原始粉末与金属护套界面反应导致测量控制难的问题,研究了降低MgB_(2)临界转变温度的改性技术,以及改性后粉末与金属护套Fe、Monel反应产物及退火温度对其... 详细信息

针对MgB_(2)超导材料用于液氢液位传感器的临界转变温度与液氢液化温度差异大和原始粉末与金属护套界面反应导致测量控制难的问题,研究了降低MgB_(2)临界转变温度的改性技术,以及改性后粉末与金属护套Fe、Monel反应产物及退火温度对其超导转变宽度的影响。结果表明,当掺杂量x=0.15时,Mg_(1-x)Al_xB_(2)多晶样品的临界转变温度为30 K左右,满足液氢液位传感器使用环境。金属护套Fe、Monel与前驱体粉末Mg、Al之间都有不同程度的扩散界面发生,Fe金属护套样品扩散层厚度较小,大约为25μm,更适合于Al掺杂MgB2超导线材的制备护套材料。不同退火温度下的带金属护套的Fe、Monel改性MgB_(2)样品仍具有明显的超导转变,且超导转变温度满足液氢液位计使用环境。

关键词： MgB_(2) Al掺杂扩散层临界转变温度超导性能

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二元包合水合物储氢及促进剂作用的理论研究

高等学校化学学报 2024年第1期45卷 119-128页

作者：张宏淑梁攀薛颖颖韦瑶瑶陕西学前师范学院化学化工学院西安710100 陕西师范大学化学化工学院西安710119 临沂大学化学化工学院临沂276000

尽管包合水合物因其高储能密度和环境友好等优点,可以作为大规模工业化应用的潜在储氢材料,但在理解包合水合物中氢气的结构和扩散方面尚存在较大争议.本文应用密度泛函理论(DFT)探讨了sI型包合水合物的储氢结构和性质.结果表明,纯氢气... 详细信息

尽管包合水合物因其高储能密度和环境友好等优点,可以作为大规模工业化应用的潜在储氢材料,但在理解包合水合物中氢气的结构和扩散方面尚存在较大争议.本文应用密度泛函理论(DFT)探讨了sI型包合水合物的储氢结构和性质.结果表明,纯氢气水合物中512笼中可容纳2个H_(2)分子,CH_(4)和C_(2)H_(6)促进剂对其结构和性质没有明显影响;而在N_(2)和CO_(2)促进剂作用下512笼可容纳的H_(2)分子增加到3个,氢气水合物稳定性得到提高,主客体间的静电和氢键相互作用增强且H—H伸缩振动峰值蓝移.当N_(2)和CO_(2)包合物512笼中氢气的占据达3个H2分子时,1个H_(2)分子通过五边形面的扩散能垒接近于纯氢气水合物中的2倍,有效阻碍了氢气在笼间的扩散.

关键词：包合水合物储氢稳定性扩散促进剂作用

基于二苯基蒽三重态湮灭剂的COF材料制备与上转换发光研究

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中国科学：化学 2024年第6期54卷 916-923页

作者：姚家斌孙煜娇魏玲玲杨成伍晚花重庆大学化学化工学院重庆401331 四川大学化学学院成都610064

湮灭剂作为三重态湮灭(TTA)上转换发光的重要组成部分,其结构和堆积有序度对上转换发光发挥着重要的影响.本文基于常见三重态湮灭剂——二苯基蒽(DPA)构筑了三种共价有机框架(COF)材料并使用X射线光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(PXRD)... 详细信息

湮灭剂作为三重态湮灭(TTA)上转换发光的重要组成部分,其结构和堆积有序度对上转换发光发挥着重要的影响.本文基于常见三重态湮灭剂——二苯基蒽(DPA)构筑了三种共价有机框架(COF)材料并使用X射线光电子能谱(XPS)、粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对材料形貌进行了详细表征,发现随着体系中所使用醋酸浓度的提高,COF材料的堆积有序度逐渐提高.将其应用于固相三重态湮灭剂,发现随着材料有序度的提升,上转换体系的TTA效率由3%提高至69%,提高了23倍.尽管由于材料紧密度的增加导致了三重态能量传递(TTET)效率的降低,但由于TTA效率的提高,使得整体上转换发光效率提高了3倍.本文的结果为设计固相三重态湮灭剂提供了重要参考.

关键词：共价有机框架固相湮灭剂三重态湮灭上转换二苯基蒽(DPA)

S型异质结NiTiO_(3)/CdS光催化页岩气返排废水产氢性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第3期52卷 413-420页

作者：刘雪妍谭文雯王婧茹张茹徐龙君刘成伦重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044 重庆大学化学化工学院重庆400044

本研究通过简单水热法制备出具有S型异质结构的NiTiO_(3)/CdS光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析及紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等手段对光催化剂进... 详细信息

本研究通过简单水热法制备出具有S型异质结构的NiTiO_(3)/CdS光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积分析及紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等手段对光催化剂进行表征,并通过光催化页岩气返排废水产氢实验测试其产氢性能。结果表明,NiTiO_(3)和CdS两者成功复合,15%NiTiO_(3)/CdS表现出最强的产氢性能(1568.9μmol/(g·h))和优异的循环利用潜力。本研究对开发高效稳定的S型异质结光催化剂、废水的多效利用及缓解能源短缺具有重要意义。

关键词：钛酸镍/硫化镉异质结光催化产氢页岩气返排废水

二噁英及其类似物的雄激素干扰效应的虚拟筛选和分子动力学模拟

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环境科学学报 2024年第3期44卷 468-478页

作者：王瑜陈双扣朱万宏徐曦重庆科技大学化学化工学院重庆401331

二噁英作为典型的环境污染物引发的内分泌干扰效应威胁着人类的健康,为了快速发现潜在的对人体雄激素有干扰效应的二噁英类似物(Dioxin-like compounds,DLCs)并研究其干扰机制,采用基于分子对接的虚拟筛选研究方法,建立雄激素受体(AR)的... 详细信息

二噁英作为典型的环境污染物引发的内分泌干扰效应威胁着人类的健康,为了快速发现潜在的对人体雄激素有干扰效应的二噁英类似物(Dioxin-like compounds,DLCs)并研究其干扰机制,采用基于分子对接的虚拟筛选研究方法,建立雄激素受体(AR)的3个靶点蛋白2AX6、1T7T和6ULB的分子对接模型,并通过Autodock Vina程序进行虚拟筛选方法学研究.结果表明,2AX6靶点蛋白模型对引起雄激素干扰效应的二噁英类物质具有较强的富集能力,基于该模型对ZINC数据库进行虚拟筛选发现8个DLCs与靶点蛋白结合能值低于阈值-24.27 kJ·moL^(-1),且与毒性最强的二噁英化合物TCDD的结构高度相似,毒性预测发现其均具有潜在的雄激素干扰效应,其中4个与AR受体有强的相互作用;分子动力学模拟(Molecular Dynamics,MD)研究表明,DLCs与2AX6靶点蛋白主要通过与Arg752和Gln711氨基酸残基形成氢键及其他氨基酸残基的疏水作用稳定结合,形成的复合物体系的均方根偏差(Root mean square deviation, RMSD)值最终稳定在0.11~0.13 nm,与TCDD的雄激素干扰效应作用机制相似.研究对快速筛选潜在的环境内分泌干扰物与毒性评估提供了有益的探索.

关键词：二噁英类二噁英物雄激素干扰效应虚拟筛选分子动力学