专业学位研究生化工装备与控制课程案例库建设探讨

案例教学是提升工程类专业学位研究生工程实践和创新能力的重要方法。通过对课程案例库建设背景和意义的分析,构建了包含10个典型案例的化工自动化案例库,并将其应用于专业学位研究生课堂教学实践,提出了案例库需要改进的建议,为专业学位研究生工程案例教学提供实践经验。     

金属离子与模拟造纸白水溶解性有机物共混对超滤膜污染的影响

采用聚丙烯酸钠作为造纸白水中溶解性有机模拟物,通过恒压过滤的方式研究了金属离子与造纸白水中溶解性有机物共混时,溶液pH值、Na~+浓度、高价金属离子浓度对有机物粒径以及超滤膜通量的影响,并通过Hermia线性方程拟合、超滤膜阻力分布、滤饼比阻分析膜污染类型。实验结果表明:有机物粒径随着溶液pH值升高而增大,此时,超滤膜通量衰减变得缓慢;而溶液Na~+浓度以及高价金属离子浓度的增加则加重了膜污染程度。对膜阻力构成分析结果表明,随着高价金属离子浓度的增加,超滤膜固有阻力以及膜孔堵塞阻力所占比例逐渐减小,表面滤饼阻力逐渐提高。模型拟合分析发现,未添加高价金属离子的模拟溶液膜污染以膜孔堵塞为主,而金属离子浓度较高时,由于络合作用的存在,大粒径有机物对超滤膜主要形成滤饼层污染,滤饼比阻随着金属离子浓度的提高而增大,此时形成的滤饼层导水性差,且相同浓度的Fe~(3+)的加入比Ca~(2+)危害更大。     

造纸湿部系统DCS与Ca2+形成干扰物的历程及机理

将松香酸钠和硬脂酸钠以质量比1∶1均匀混合制得胶体物质(CS)模拟物,将松香酸钠、硬脂酸钠及聚丙烯酸钠以质量比1∶1∶1均匀混合制得溶解和胶体物质(DCS)模拟物。通过测定模拟物与Ca²⁺反应前后溶液的浊度及Zeta电位、干扰物尺寸及形态,系统研究了造纸湿部系统中CS和DCS在Ca²⁺作用下形成干扰物的历程及机理。结果表明,CS在白水中积累形成的以亲水基向外的胶束可与Ca²⁺发生离子交换,然后碰撞聚集或继续结合CS的亲水端而构成憎水基朝外的胶束聚集体,并依据相似相溶原理继续吸附CS的憎水基而逐步增长成大胶黏物;聚丙烯酸钠可与Ca²⁺反应形成沉积物,但其能以空间位阻机理稳定胶黏物。降低白水系统中DCS含量并控制Ca²⁺浓度小于5 mmol/L有望减少干扰物生成量。     

天然纤维素均相接枝聚N-异丙基丙烯酰胺及其温敏性研究

利用基于电子转移再生活性种的原子转移自由基聚合(AGET ATRP)将单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAM)接枝到天然纤维素上制得纤维素接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(cell-PNIPAAM)。FT-IR、1H-NMR和13C-NMR分析表明,成功合成了cell-PNIPAAM;凝胶渗透色谱分析表明,接枝率随反应体系中N,N-二甲基甲酰胺（DMF）体积比的减小而增大,该聚合物分子质量的多分散性在2.0左右,表明聚合反应在一定程度上是可控的;热重分析显示,聚合物的热稳定性相比于天然纤维素略为提高;TEM图片显示,聚合物在高于其最低临界相转变温度(约为34℃)时,聚合物与水相分离并呈球形结构,平均直径约为40 nm。     

纳晶纤维素的研究进展

纳晶纤维素是由储量丰富、价廉、可降解再生的生物质原料制得的一种新型棒状纳米材料,目前已成为材料科学和高分子科学的研究热点。文章概述了包括物理机械法、化学法和生物法在内的纳晶纤维素的主要制备方法;详细介绍了纳晶纤维素优良的强度性能、独特的尺寸结构和理化性质及其在增强复合、生物医学、光电材料和催化等领域的重要应用,并对纳晶纤维素的未来发展进行了展望。     

水性环氧树脂表面施胶剂基本性能的研究

采用Kissinger方程并结合不同升温速率下的水性环氧树脂固化DSC曲线,研究了水性环氧树脂的固化行为,并测试环氧树脂固化物的基本性能,从而筛选出适合造纸表面施胶用水性环氧树脂的固化工艺条件.     

纤维素纳米晶荧光探针的制备及其对Fe3+荧光传感检测

将纤维素纳米晶(CNC)与N-(4-氨基苯基)-4-(N,N-二甲基乙二胺基)-1,8-萘酰亚胺(EADANI)进行共价键结合,制备得到纤维素纳米晶荧光探针(FCNC),并应用于Fe³⁺的荧光传感检测。结果表明,由于表面羧基和羟基的存在,FCNC具有较好的水分散性,在水溶液中呈现良好的黄色荧光发射性能;Fe³⁺对FCNC具有荧光增强效果,荧光增强因子达9.5,同时在竞争性离子存在情况下,FCNC表现出良好的选择性。     

六方氮化硼/纳米纤维素气凝胶孔结构调控及其复合膜导热性能研究

为解决微型化电子电器设备内部的散热问题,本研究设计、制备了具有不同孔结构的六方氮化硼（h-BN）/TEMPO氧化纳米纤维素（TOCNF）气凝胶,后复合TOCNF,制备了h-BN/TOCNF复合膜。结果表明,当h-BN与TOCNF固含量比为3∶1时,在气凝胶内部,h-BN可以沿着TOCNF骨架形成三维网络状导热通道,此时TOCNF对h-BN间产生的热阻最小,且能够对h-BN起到良好的分散作用,导热通道的构建效率最高,制备的复合膜导热系数高达1.355 W/（m·K）,相比于纯TOCNF膜提高了228%;体积电阻率为4.53×10¹⁴ Ω·cm,具有良好的绝缘性能。此外,通过热重（TG）分析发现,h-BN/TOCNF复合膜的初始分解温度约为210℃,具有良好的热稳定性;且h-BN/TOCNF复合膜具有优异的力学性能,其中h-BN和TOCNF固含量比为1∶1时,复合膜的强度最好,断裂伸长率约为13%,拉伸强度为24.8 MPa,随着h-BN含量的增加,复合膜的断裂伸长率变低,拉伸强度变化不大。     

硅灰石超声波处理及化学改性对纸张性能的影响

研究矿物纤维硅灰石在超声波处理和化学无机改性后加添对纸张性能的影响。研究结果表明:硅灰石超声波处理后,平均粒径在超声处理1 h后减小明显,抄片时在纸张中的留着率降低,纸张强度提高;硅灰石经无机改性后,Zeta电位为0.0226 mV,在纸张中的留着率提高,纸张强度提高;硅灰石超声波处理再进行无机改性后,在纸张中的留着率是超声未改性的2倍多,各项指标均优于单独的超声波处理和化学改性。     

新型硅铝微粒的助留助滤性能

研究了自制硅铝微粒与阳离子淀粉(CS)、CPAM组成的微粒系统、湿部剪切力及其pH值对纸料助留助滤性能的影响。研究结果表明硅铝微粒是一种性能优异的微粒助留助滤剂，与阳离子淀粉-CPAM构成的微粒系统有更好的助留和助滤性能，有更强的抗剪切能力和更宽的pH值适应范围。