悬浮床加氢脱硫尾气水蒸气转化制氢热力学

以悬浮床加氢脱硫尾气为水蒸气转化制氢原料,采用改进的原子序数矩阵法构建了包含6个独立反应的化学反应体系。分别考察各个独立反应在不同反应温度下,标准摩尔反应焓、吉布斯自由能变及平衡常数的变化规律;借助HYSYS流程模拟软件中的GIBBS反应器,研究反应器出口温度、反应压力及水碳物质的量之比对产物平衡组成的影响。热力学研究结果表明：烷烃碳数越高,水蒸气转化反应的平衡常数、吉布斯自由能变和标准摩尔焓对温度的敏感性越高,达到相同转化效果所需的反应温度越低。HYSYS模拟确定该体系下最适宜的反应条件为反应器出口温度700℃、反应压力100kPa、水碳物质的量之比4。     

气体在混合溶液中溶解度的分子热力学计算

开发出一个分子热力学模型来预测低压下难溶于溶剂且不与溶剂发生反应的气体在二元混合溶液的溶解度,混合物中含有缔合作用成分及溶剂化作用成分,即形成配位化合物。在该模型中,Gibbs能为三个等温混合过程的和。溶质的偏摩尔过量Gibbs能由两部分组成,即化学和物理贡献。为了验证该模型的准确性,将该模型用于计算氮气在丙酮和氯仿混合物的溶解度。考虑实验的不确定度,氮气在二元混合溶液中的溶解度与实验数据吻合良好。     

碳酸锂在碳酸钠溶液中的溶解度与热力学

采用等温溶解平衡法开展碳酸锂在碳酸钠溶液中(278.15～358.15 K)的溶解平衡实验研究,测定平衡体系碳酸锂溶解度和平衡溶液密度,利用E-DH方程对碳酸锂溶解度实验数据进行关联,标准偏差小于0.01;利用Connaughton方程对液相密度数据进行关联,标准偏差小于2×10^-3。实验和计算研究结果表明：在同离子和盐效应协同影响下,碳酸锂在Na₂CO₃-H₂O体系中溶解度随碳酸钠浓度增加先降低后降低趋势变缓,在278.15～358.15 K温度范围内,溶解度转变折点为碳酸钠浓度约为0.1 mol·kg^-1;通过溶解热力学计算,得到碳酸锂在碳酸钠中的溶解焓变(ΔH_d)、熵变(ΔS_d)和Gibbs自由能变(ΔG_d),结果表明溶解过程为放热、熵减的非自发过程,溶解焓变和熵变随着碳酸钠浓度增加而增加,Gibbs自由能变在0.6 mol·kg^-1出现最大值,且溶解过程为熵控制过程。研究结果将为卤水提锂碳化沉锂过程设计提供基础数据。     

基于数值计算方法计算最大反应速率到达时间

最大反应速率到达时间(TMR_ad)是化工工艺热风险评估中一个十分重要的参数。一般计算TMR_ad的方法是基于N级模型的分析。但对于复杂的反应过程统一采用N级模型分析计算可能会引起较大偏差甚至得到错误的评估。因此,提出运用基于反应类型的数值计算方法进行TMR_ad和T_D24的评估,通过分别代表N级反应和自催化反应的20% DTBP甲苯溶液和CHP的ARC测试分析表明：对于N级反应,该方法能可靠地用于TMR_ad和T_D24的求取;而对于自催化反应,尽管拟合效果很好,原有方法计算偏差很大,原因是不同模型下动力学参数不同,还进行偏差大小分析。由此可知该数值计算方法有广泛的适用性,对于放热曲线,需在了解其反应类型的基础上利用该方法进行TMR_ad和T_D24的评估,由此评估的结果更为可靠准确。     

复杂流体-固体界面相互作用热力学机制

具有复杂结构的纳微界面往往是界面复杂作用和宏观实验现象的主导因素。要准确描述界面处复杂流体的行为,需要引入能描述复杂流体-固体界面相互作用的分子热力学模型。本综述围绕分子热力学模型化方法拓展至纳微界面传递问题,提出“分子热力学建模+分子模拟+纳微实验”三者有机配合新思路。并针对复杂流体-固体界面相互作用的定量研究,着重综述了作者在热力学建模,分子模拟以及采用原子力显微镜 (atomic force microscopy,AFM) 实验方面的研究进展,创新性地提出将AFM定量化分析作为桥梁,用于构建分子模拟模型,描述复杂界面作用,揭示分子热力学机制,为构建纳微界面传递模型以及分子热力学模型由体相拓展至界面提供了可能。     

颗粒表面金属铁析出规律的热力学研究

从热力学角度出发,揭示了还原条件对高温气基还原过程中颗粒表面铁析出行为的影响规律,提出了通过改变还原气氛调控铁析出形貌的操控方法。研究表明在CO中混入H₂可以加快铁晶粒的生长速率,同时增加还原初期矿粉表面的铁形核数量,导致矿粉表面新生成的金属铁由晶须状转变为致密状。随着CO-CO₂中CO₂含量的升高,矿粉表面新生成的金属铁会由“锋利”的晶须状转变为“仙人掌状”,并且表面铁的分布密度会变小。随着还原温度的降低,矿粉表面铁晶须的强度会变弱。     

柿子单宁对牛血清白蛋白的荧光猝灭作用研究

采用荧光光谱和紫外吸收光谱法研究了柿子单宁对牛血清白蛋白(BSA)的荧光猝灭作用.结果表明,柿子单宁可以有规律地使BSA内源荧光猝灭,其猝灭机理可认为是柿子单宁与BSA形成复合物的静态猝灭,并获得了不同温度下柿子单宁与BSA作用的结合常数和热力学参数.根据所得结果可推断柿子单宁与BSA的作用力为疏水作用力和静电作用力,同时由Forster非辐射能量转移理论计算得出了柿子单宁与BSA结合位置的距离.     

富马酸与三种环糊精在水溶液中包合作用的研究

本实验分别探讨了α-环糊精、β-环糊精、羟丙基-β-环糊精在水溶液中对富马酸的包合作用.实验采用紫外吸收光谱法和相溶解度法研究三种环糊精在水溶液中对富马酸的包合和增溶作用,以及包合过程中热力学参数的变化情况.结果表明,富马酸与三种环糊精在水溶液中均可自发形成了1:1(物质的量比)可溶性包合物,从而增加了其溶解度.同时,富马酸与三种环糊精在包合过程中的吉布斯自由能变化(△G)、焓变(△H)和熵变(△S)均为负值,所有过程均为焓驱动过程,且为放热过程(△H＜0)和熵减过程(△S＜0).     

鱼鳞活性生物炭对孔雀石绿的吸附性能研究

以废弃物鱼鳞为原料、磷酸为活化剂制备了鱼鳞活性生物炭,研究了鱼鳞活性生物炭对孔雀石绿的吸附性能,并对吸附过程进行了动力学和热力学分析。结果表明,鱼鳞活性生物炭对孔雀石绿有较好的吸附效果,在吸附温度为40℃、吸附时间为150 min、孔雀石绿初始浓度为1 500 mg·L~(-1)、孔雀石绿溶液体积为25 mL、鱼鳞活性生物炭投加量为0.1 g时,孔雀石绿去除率可达99.43%。鱼鳞活性生物炭对孔雀石绿的吸附过程符合准二级动力学方程,热力学分析表明鱼鳞活性生物炭对孔雀石绿的吸附是吸热、熵增、自发进行的吸附过程。     

基于损耗的换热网络优化方法研究进展

回顾近20年来对换热网络损耗方面的研究,从换热网络损失求解方法、目标函数的构建2个方面做出了总结,并分析了各方法的优势和尚待改进的地方,指出换热网络的设计应以分析为基础同时考虑与经济学和夹点方法进行结合。最后,展望了该领域今后的研究趋势,并提出了利用ηC-H图法和公式法联合求解换热网络损失的研究思路。