摘要：为实现重油的高质化利用,该文分别从重油临氢热改质与重油碳化制备功能性碳素材料两个角度出发,设计了重油热转化与功能性应用综合实验。重油临氢热改质过程包含临氢降黏裂化和临氢延迟焦化,而重油基碳素材料制备包含对原料进行溶剂脱固以制备优质针状焦,以及利用劣质石油焦制备多孔活性炭吸附材料、超级电容器和铁碳微电解填料。该实验设计具有一定整体性和连贯性,有利于加深学生对重油转化和高质化利用过程的认识,提高动手能力,培养科研思维。

摘要：重金属离子广泛存在于自然环境中,虽然有些重金属离子是人体所必需的元素,但是过量的金属离子对人类健康和环境会产生危害.因此,实时检测和监测环境和生物系统中的痕量重金属离子对人类身体健康和环境保护具有十分重要的意义.在众多金属离子检测方法中,荧光分析法具有高灵敏性、高选择性以及操作简便等特点,被广泛应用于生物、化学、环境等领域.由于其大的π共轭结构,优异的光化学稳定性,较大的斯托克斯位移以及易于修饰等特点,1,8-萘酰亚胺衍生物非常适合于设计红光或近红外荧光传感器.本综述涵盖了基于1,8-萘酰亚胺的荧光探针的设计,合成和应用方面的最新进展以及未来展望.

摘要：结合教师科研项目,设计了“磁性复合水凝胶制备及其吸附性能研究”综合实验及相应的考核体系。实验涵盖了包括文献查阅、产品制备、结构表征、性能测定、拓展实验等环节的典型精细化工产品开发全过程,综合性较强。所采用的“五位一体”实验考核体系,更加注重学生科研思维及综合能力的培养。

摘要：依托微流控芯片高效、低耗、微尺度等优势,在微通道体系中设计演示酸碱中和、配位、氧化还原等经典实验。通过微尺度下的多相层流、界面反应和径向扩散等效应,建立以界面扩散为主导的演示实验,全过程以慢镜头的谱带方式展现出来,令反应直观易懂,该实验操作简单,并兼具多学科知识交叉。在本设计教学应用中,针对高中生、本科生和专科生知识背景差异,可在普通实验条件下分级进行,对不同层次的学生进行针对性训练,实验操作难度低、试剂用量少(数毫升)、时间短(数分钟)、场地小,兼顾绿色与安全,适合在各本专科院校及中学的实验教学中普及开展。

摘要：厌氧消化是自然界有机物质分解代谢的重要途径,对实现环境和经济的可持续发展具有重要意义。消化中产甲烷过程涉及众多生化反应,其规律很难准确描述。教师在生物化学课程中引入厌氧消化产甲烷动力学教学,设计了5个紧密衔接的教学模块,介绍了3种常见产甲烷动力学模型的推导过程、适用范围、参数特点,教授学生利用软件完成数据拟合的方法,并训练其对拟合结果进行分析。本教学改革通过将产甲烷动力学引入课堂,使学生在更好地理解复杂的厌氧消化反应过程基础知识的同时,构建了理论与实践应用间的桥梁,不仅掌握了精准定量描述厌氧消化过程中产甲烷规律的模型,还学到利用比较动力学参数来评价不同原料发酵规律差异的方法,为未来其参与实际生产和工程实践奠定了基础,获得了良好的教学效果。本文介绍了教学改革的具体内容,对完善生物化学的教学框架和改善教学质量具有重要意义,同时为环境工程、化学工程、新能源工程、生物工程等相关专业课程及实验教学的改革和探索提供了有益参考。

摘要：基于COSMO-RS理论模型,以乙醇的选择性系数和容量为评价指标,研究了离子液体萃取剂在强化分离环己烷-乙醇共沸体系中的应用。首先,通过与实验数据的对比分析,验证了该模型预测环己烷-乙醇体系汽液相平衡行为的可靠性。其次,从由27种阳离子和26种阴离子组合设计出的702种离子液体中筛选出性能优良的萃取剂C5A20,并考察了其对环己烷-乙醇体系汽液相平衡的影响,结果表明,在C5A20的摩尔含量仅为0.03时,即可打破该体系的共沸,用于环己烷-乙醇体系的强化分离。在此基础上,从微观分子相互作用的角度,分析了萃取剂对乙醇选择性作用机理,为进一步设计性能优异的离子液体萃取剂提供了理论依据及数据支撑。

摘要：气体分布器是费托合成浆态床反应器的主要内构件,影响反应器的流体力学状态和反应性能。根据已有的工程实际经验设计了多层结构的管式气体分布器,以充分利用底部封头的空间。在给定的5层气体分布器整体尺寸及基准设计条件下,采用计算流体力学方法 (CFD)对其进行模拟计算和结构优化。首先气体按三维稳态不可压缩流体处理,由于分布器喷嘴出口处于湍流状态,因此选用SST-kω单相湍流模型以匹配分布器存在曲率流动的工况;随后在流体的连续性方程和动量方程等控制方程基础上建模,采用计算流体力学软件STAR-CCM+求解方程组,并对多层气体分布器的三维流场进行数值模拟,发现基准设计条件下的分布器存在偏流和流量分布不均的问题;最后,以各层喷嘴的数量、直径和长度为设计变量,以气体分布均匀性为目标函数,在分布器喷嘴出口气体速度不高于75 m/s的限制条件下,采用SHERPA算法,对15个设计参数进行了120次迭代计算和优化,优化过程覆盖了各参数的取值范围。优化结果为每层喷嘴数量在9~15个、喷嘴半径在9~14 mm、喷嘴长度接近150 mm的上限,调节流体通过的压降,克服分布器各层最大的静压差,使气体在各层环形分布管之间均匀分配;同时喷嘴半径应随层数的增加而增加,喷嘴数量也须与半径和长度相互协调,才能得到最优的气体均布性能。最终优化设计的分布器可以获得均匀合理的流量分配,不存在短路现象,且流线较为光滑,不存在局部漩涡等非理想流场。

摘要：12-钨硅酸制备是大学教材《无机化学实验》中的常规实验。该实验为验证型实验,探究性和综合性不足,实验药品用量大,安全性低。从《化学类专业本科教学质量国家标准》出发,考虑实验设计性、综合性和安全性,对该实验进行了改进,包括无机物的制备、结构表征和性能测定。微型实验和单因素实验探讨Si∶W12配比、温度和时间等对乙醚萃取法制备12-钨硅酸的影响;用紫外和红外光谱表征产品结构;用电化学工作站测定产品的电化学性质。通过实验,引导学生掌握科学系统的研究方法,加深绿色化学理念,进一步理解结构-性能的密切关系,了解杂多酸在科研领域中的应用,培养学生的综合实验能力和创新能力,为后续进行毕业论文和从事科研工作打下基础。

摘要：综述了石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))基异质结光催化剂的设计及其对光生载流子的分离和转移机制的研究。对g-C_(3)N_(4)基异质结催化剂目前存在的部分问题进行归纳总结,并对该方面的研究重点和方向进行了展望。

摘要：针对工程应用中制冷循环会因环境因素的不确定波动而具有变工况的特点,提出以最大化操作柔性为目标研究最优制冷工质设计的面向操作柔性的过程和工质协同优化方法。该方法在物性预测模型层面,针对现有基团贡献法误差大的问题,修正了基团拆分方法和基团参数;在制冷过程模型层面,针对相态不确定性引入了互补约束;在优化求解层面,提出以柔性指数最大化为目标的制冷工质优化方案,建立以柔性指数最大化为目标的混合整数非线性规划问题。将该方法分别应用于单工质和混合工质设计案例,结果表明,面向环境不确定性的最优工质有别于制冷性能系数最大化的工质。