危险化学物质的微流控合成与制备技术

 含能化合物属于一类易燃易爆的危险化学物质，极易受到机械、热和静电等刺激而发生爆炸。传统的含能化合物合成、分离、提纯、细化和包覆等工艺采用本质安全性低的间断式反应釜工艺，缺点是安全性低和线上爆炸物留存量大。微流控反应器具有大面积/体积比和小尺寸微通道，能够在爆轰临界直径下合成，而且线上留存爆炸物很少，为本质安全型。本文对比了连续相微流控、嵌段流微流控技术在化学合成上的技术优势，得出嵌段流微流控解决了晶体产物堵塞微反应通道的难题，提高了反应物的混合效率，是高敏感性含能化合物合成和制备最有前景的创新技术。     

低成本PCR微反应器阵列的温度测量与控制技术

设计了一种用于聚合酶链式反应的低成本微反应器,其内部无微加热器、微传感器。针对这种低成本的微反应器,提出了一种温度测量与控制方案,其特点是将各反应器温度的集中控制与分散控制有机结合,能够同时完成上百只微反应器快速、准确的温度循环。重点阐述了温度传感器负荷效应的提取与补偿、动态误差补偿、微反应器温度间接测量误差评定、微反应器温度串级控制策略。     

微反应器在绿色液体燃料中的应用

在中国能源产业深化改革,以及加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的战略需求大背景下,能源的绿色化利用和新型绿色能源的开发得到了较高的关注。由于化石燃料的不可再生性以及对生态环境的威胁,急需寻找替代传统化石燃料的绿色液体燃料。然而,在利用传统技术或反应器生产液体燃料时,其生产过程经常伴随着传质和传热效率低、反应时间长以及反应条件苛刻等问题。为了克服以上限制,微反应器以其独有的特征尺度优势,已经逐步得到开发并应用于能源领域。事实证明,相较于传统反应器,微反应器的应用可以提高产量、减少停留时间、提高产品选择性。本文从微反应器的材料、制作方法和特点出发,综述了微反应器在绿色液体燃料生产过程中所优化的技术和工艺。     

准脆性材料的细观损伤演化模型

针对以缺陷密度为参量的细观损伤演化模型的局限性 ,着重研究了微裂纹尺寸对损伤演化的影响。提出了含三相正交分布等尺寸微裂纹的准脆性材料稳定扩展的细观损伤演化模型。给出了微裂纹特征尺寸随应力变化的显式表达式 ,并由此得到了含微裂纹的准脆性材料损伤本构关系。通过实例 ,对初始含有相同密度、不同尺寸和数量的微裂纹的两种混凝土材料在单向拉伸载荷下的损伤演化进行了数值计算和比较。结果证实 :含大尺寸微裂纹的材料损伤发展较快 ,相应地 ,加载到同一应力水平时 ,具有较大的应变     

活性炭微反应器法制备纳米氧化铝粉体

基于ZnC12活化后获得的活性炭具有孔隙丰富、结构有序、高温下易于除去的特性,构建了用于制备纳米氧化铝粉体的活性炭微反应器,研究了微反应器内前驱颗粒的形成与生长过程,探讨了微反应器在粉体制备中所起的作用.研究发现:微反应器内可生成大量均匀分布在反应器壁上的球形前驱颗粒,这些颗粒被孔壁牢固吸附;粉体的煅烧转相温度与微反应器脱除同步,微反应器在煅烧过程中一直起到了限域的作用,有效防止了粉体的团聚,从而获得了颗粒尺寸分布均匀且分散性好的α-Al2O3粉体.     

电化学氧化技术治理含苯胺工业有机污水研究

研究了含苯胺工业有机污水的治理情况,重点探讨了供电方式、反应器结构、电极材料对其影响,结果表明,这些因素的使用和改变对含苯胺工业有机污水中苯胺的治理起到很好的治理效果.     

高速厌氧反应器的现状与发展

对厌氧反应器的研究进展和技术现状进行了全面总结,着重对比UASB反应器、EGSB反应器及微氧EGSB反应器的特点、结构特征及应用现状,结果表明：微氧EGSB反应器具有污泥产量少、出水COD低、高产甲烷活性及强抗冲击负荷能力的优点,是厌氧反应器的发展趋势.     

氧化方式对碳阴极产过氧化氢性能增强作用

针对目前电化学产过氧化氢多采用粉末碳电极的问题，通过碳化天然松木得到微通道碳块，然后分别进行过氧化氢氧化、空气氧化、草酸氧化和混合溶液氧化4种处理方式．在双池反应器中，分别将未处理微通道碳块和4种方式处理的微通道碳块材料分别做阴极，Pt做阳极，研究了处理前后材料产过氧化氢能力，探究了氧化处理与材料亲水性、氧含量、电流密度以及过氧化氢产量之间的关系．结果显示，未处理和4种方式处理材料产过氧化氢的浓度分别为1 340、3 520、1 651、2 293、1 619 μmol/L．可见4种处理方式均能提高过氧化氢产量．过氧化氢氧化提高的量最多，提高了1.63倍．过氧化氢氧化处理不仅提高材料的亲水性，促进氧气扩散，而且增加的CO和COOH基团可以提高电流密度，利于过氧化氢产生．     

基于多孔洞体胞模型的韧性材料损伤机制

分别采用含100、50和25个随机分布微孔洞体胞模型,对体胞内应力分布和孔洞长大规律进行统计分析,在此基础上讨论采用含25个随机分布微孔洞体胞模型作为宏观材料代表性单元(RVE)来研究材料损伤机制的合理性,并对变形过程中体胞内各微孔洞演化过程进行了研究.结果表明:由于体胞内微孔洞的随机分布,造成孔洞周围基体材料最大三轴应力参数增加,从而导致该孔洞的快速增长,并带动周围微孔洞快速增长,这种孔洞的快速长大链式反应导致在很短的时间材料内出现大量微孔洞,并聚合形成微裂纹,直至试样最后失效,该结果较清楚解释了韧性材料圆棒试样只在颈缩阶段才会产生大量的微孔洞的试验现象的原因.含随机分布多微孔洞体胞模型能够用于分析周期分布微孔洞体胞模型无法反映的体胞内微孔洞非均匀发展的过程,因此更适合于研究韧性材料的损伤破坏机制.     

悬浮床渣油加氢中型连续装置反应器中气含率的冷模实验

在辽河减压渣油悬浮床加氢中型连续装置工艺试验的基础上 ,采用气、液替代物及参数换算的方法对中试反应器中的流动形态进行了冷态模拟 ,测定了反应器中的气含率 ,考察了反应器操作条件、反应器入口分布器类型及原料物性等因素对气含率的影响。实验结果表明 ,反应器入口分布器类型对气含率的影响较为显著 ,随着反应器入口分布器孔径的增大 ,气含率呈下降趋势。在体积空速为 0 5～ 2 0h-1及氢油体积比为 5 0 0～ 10 0 0的操作条件下 ,气含率随着反应器中表观气速的增大而增加 ,两者呈幂函数关系。表观液速对气含率的影响很小 ,基本可以忽略。液相粘度对气含率的影响与分布器类型密切相关。当使用单孔和筛孔分布器时 ,气含率随液相粘度的增大而减小 ;当使用烧结分布器时 ,气含率随液相粘度的增大而增加     

硫改性硅酸盐吸附剂脱汞性能的实验研究

利用不同含S改性剂对天然硅酸盐矿物材料进行改性,制备了不同种类的有机、无机S改性吸附剂.用固定床反应器在模拟烟气条件下研究了几种改性吸附剂对单质汞的脱除能力.结果表明：单质S改性膨润土在70℃能脱除70%以上的汞,温度升高有利于汞脱除率的提高,但会减少吸附剂有效脱汞的持续时间;半胱氨酸改性凹凸棒石能脱除60%的单质汞,...     

微通道反应器中快速合成巯基乙酸甲酯

采用微通道反应器合成巯基乙酸甲酯,考察通道管径、催化剂用量、停留时间、反应温度和醇酸初始摩尔比对酯合成反应的影响。结果表明:通道尺寸对产品收率影响较大,减小微通道的管径能显著提高酯的收率;使用内径0.6 mm的不锈钢毛细管反应器,在适宜的工艺条件下,仅需14.3 min的反应时间,巯基乙酸甲酯收率达94%以上,与常规间歇釜式反应器相比,反应时间大大缩短,酯收率明显提高。     

pH冲击对磁性微氧活性污泥理化特性的影响

研究了pH冲击对处理低负荷葡萄糖废水的磁性微氧活性污泥理化特性的影响.在pH=6.0和9.0的条件下对添加磁粉和无磁粉反应器微氧活性污泥进行15 d的冲击,而后调整pH=7.5进行5d的恢复实验.对pH冲击下污泥理化指标SVI（污泥指数）、MLSS（污泥浓度）以及絮凝性能的变化情况进行考察,结果表明有磁粉反应器的各项指标均优于无磁粉反应器.经过5d的恢复实验,添加磁粉反应器污泥的理化指标均能恢复到接近初始值,而无磁粉反应器性能难以恢复到接近初始值.     

甲醇重整微槽道反应器的性能

为了解决燃料电池系统的稳定氢源问题,研制了一种新型的甲醇重整微槽道反应器加工工艺方法。通过电火花加工技术在合金片上加工出平行的槽道,然后通过扩散焊将十多层的合金片焊接在一起,再通过溶胶-凝胶方法将催化剂涂层负载到微槽道反应器的内壁上。微槽道反应器的整体尺寸为40 mm×40 mm×8 mm。考察了催化剂涂层的配比、反应温度、水醇比、进料速度、反应时间对甲醇重整微槽道反应器性能的影响。结果表明:当反应温度、进料速度、水醇摩尔比分别为282°C、6 cm3/h、1.3时,该微槽道反应器的氢气产率可满足11W燃料电池的需要。     

悬浮生物载体空问结构的数值评价

为了评价及优化移动床生物膜反应器的重要材料--悬浮生物载体的空间结构,采用动网格模型与两相流模型耦合的动态数值模拟方法对装有悬浮生物载体的移动床反应器的内部流体力学特性进行分析.计算结果表明,动网格技术与两相流技术耦合的数值方法能够很详细地模拟悬浮生物载体在移动床生物反应器中的运动,以及其中每个瞬时的计算域内压力、速度、气含率等流体参数的定量分布.文中还讨论了采用气含率和载体表面剪切力两个流体力学参数来评价生物载体空间结构的可行性.     

卫敏：无处不在的超分子

卫敏北京化工大学教授,主要研究方向为：超分子层状结构材料的微容器及微反应器性能研究。作为主要参加者获2004年度国家技术发明二等奖1项。2004年入选北京科技新星计划,2005年入选教育部新世纪优秀人才计划。     

活性材料冲击压缩及反应行为模拟方法研究进展

近年来，以含能结构材料、含能非晶合金、含能高熵合金等为代表的活性材料受到广泛关注.由于兼具结构强度特性和冲击反应释能特性，活性材料在高效毁伤和防护领域有十分重要的应用前景.其中，活性材料的冲击压缩响应行为及反应释能特性是该类材料设计和应用中关注的重点，研究人员在考虑其冲击反应行为的数值模拟方法上开展了大量的研究工作.本文基于活性材料宏观反应行为受微/细观结构特性控制的特点，从不同时空尺度对活性材料的冲击压缩及反应行为数值模拟方法的研究现状进行了综述，系统梳理了分子动力学模拟、冲击压缩特性细观模拟、冲击反应行为跨尺度模拟、冲击压缩及反应行为宏观尺度模拟方法等4个方面的研究进展.总结认为，活性材料的冲击压缩动力学响应特性数值模拟及冲击反应特性宏-细观尺度关联机制的研究已取得了较大进展，考虑反应弛豫时间和非自持反应特性的点火模型在宏观尺度数值模拟中得到发展与应用.但是，目前数值模拟中关于反应诱发后活性材料动力学行为的描述主要基于火/炸药等典型含能材料的本构模型，仅能实现对活性材料冲击反应行为的表观呈现，而对活性毁伤元作用过程关键参数的精确预测仍存在一定差距.因此，建立准确描述活性材料撞击点火...     

微反应器辅助合成磷酸锰铁锂正极材料

采用微反应器法制备前驱体Fe_3(PO_4)_2·8H_2O和Mn_3(PO_4)2·3H_2O磷酸盐材料,并通过固相法制备含C的磷酸铁锂LiFePO_4/C(LFP/C)、磷酸锰锂LiMnPO_4/C(LMP/C)和磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4/C(LFMP/C)以及不含C的磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4(LFMP)4种正极材料。分别采用X线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试系统进行样品结构、形貌和电化学性能的表征。结果表明:通过微反应器法控制p H可获得颗粒细小、均匀的纳米磷酸盐前驱体,LFMP/C拥有最高的首次放电比能量526.12W·h/kg,且放电比容量达146.82 mA·h/g,50次循环后容量保持率达94%,电化学性能优异。     

环流反应器的研究(Ⅰ)——喷射式环流反应器的性能与流动模型

本文实验测定了喷射式环流反应器全塔、导流管和环隙部分的平均气含率、液体循环速度和体积传质系数。基于总动量衡算,推出了反应器的流动模型。并根据实验数据回归出模型参数。通过模型计算值与实验值比较表明,该流动模型能较好地拟合实验数据。     

微通道反应器中1-甲氧基-2-丙醇的连续合成

在微通道反应器中,以甲醇和环氧丙烷为原料合成1-甲氧基-2-丙醇。考察尺度效应(管径和微反应器类型)对反应的影响并对反应条件(催化剂用量、反应物摩尔比、停留时间和反应温度)进行优化。结果表明:内径为0.5 mm、体积为10 mL的聚四氟乙烯毛细管及T形混合器能有效促进物料间混合;甲醇与环氧丙烷在微通道反应器中的最优反应条件为催化剂用量0.5%、甲醇与环氧丙烷摩尔比3∶1、120℃下反应7 min、压力2 MPa。在最优反应条件下,环氧丙烷转化率为99.4%,产率可高达99.1%。