过程工程学报

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1. 退役晶硅光伏组件回收研究进展

郭月月胡玉龙刘艺安赵蕾冉松林金星

过程工程学报 2026, 26 (2): 109-124. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225170

摘要（583）

HTML （30）

PDF （6946KB）（349）

随着全球能源结构向可再生能源加速转型，光伏组件装机量激增导致退役晶硅组件的环境治理压力日益凸显。本文系统论述了退役晶硅光伏组件的资源化回收技术体系及政策路径，重点聚焦有价金属的高效回收与循环经济模式构建。通过分析机械处理、热处理及化学处理三类主流技术的能效特征，揭示了其技术经济性边界：机械处理(如高压脉冲破碎技术)可实现金属定向富集，但受限于材料解离效率；热处理(400~600℃)虽能实现高纯度材料回收(玻璃纯度>98.5%)，却面临能耗高与含氟废气治理难题；化学处理(如甲苯溶剂体系)在硅片回收纯度(>99%)方面优势显著，但存在二次污染风险与成本问题。此外，本工作还对退役晶硅光伏组件中的有价金属回收技术进行了分析，指出回收退役晶硅光伏组件的研究前景和所面临的挑战。

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2. 过渡金属基催化剂应用于海水电解的研究进展

严茜陈炳旭胡中慧李思达喻嘉王元庆

过程工程学报 2025, 25 (11): 1113-1129. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225067

摘要（482）

HTML （26）

PDF （4515KB）（341）

在可持续能源技术研究中，电解水制氢被认为是电化学能源转化的关键技术之一，其技术突破对实现“双碳”目标具有重要意义。电解水过程包括两个半反应：析氢反应(HER)与析氧反应(OER)。相比于HER，OER涉及四电子转移过程(4OH-→O2+2H2O+4e-)，具有较高的反应能垒，其缓慢的动力学导致了电解水的整体效率降低，因此成为研究的重点。近年来，研究人员逐渐将目光转移至海水电解的技术开发，因为相较于有限的淡水资源，海水储量丰富，约占地球总水量的96.5%，这使得海水电解在未来具有广阔的应用前景。然而，直接海水电解面临着多重技术挑战：高浓度氯离子导致的氯离子氧化竞争反应不仅会降低海水电解的效率，还会导致电极和催化剂的腐蚀；电极表面产生的气泡会覆盖活性位点并增加界面阻抗；海水中的Mg2+, Ca2+等离子会在电极表面形成沉淀，堵塞活性位点。这些问题会导致催化剂在海水电解中的活性、选择性和稳定性受限。本文综述了海水电解阳极催化剂所面临的关键挑战，并重点总结了近年来针对过渡金属基催化剂的多种设计策略，包括组分调控、几何结构优化、选择性透过层设计、复合材料设计等。最后，探讨了未来实现高活性、高选择性及优异稳定性的过渡金属基催化剂的发展方向，应该将理论计算与实验相结合，借助原位表征技术与人工智能技术，深入探究过渡金属基催化剂中活性位点的演化机制，为设计更高效的催化剂提供理论依据。

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3. 钒泥-钒渣协同富氧碱浸强化提钒

陈畅张振全王宝华杜浩祁健王少娜李昊男王明华刘彪

过程工程学报 2025, 25 (9): 933-942. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224369

摘要（461）

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PDF （6729KB）（78）

钒泥是钒浸出液在除杂净化过程中产生的一种固体废弃物，具有极高的回收价值。针对钒泥难以高效利用的问题，采用碱浸提钒法进行钒泥中钒的提取，研究了浸出温度、浸出时间和NaOH浓度对提钒效果的影响规律，筛选出最优条件：在反应温度90℃、反应时间2 h、NaOH浓度20wt%、液固比2∶1的条件下，钒浸出率可达99.23%，此时尾渣中V2O5含量仅为0.48wt%。在此基础上，利用现有的富氧碱浸提钒工艺流程，进行钒泥协同钒渣强化提钒研究。在优化条件下，混合尾渣中钒含量为0.68wt%，钒浸出率为92.40%，钒渣提钒效率提高了约6个百分点。此时最佳的协同浸出工艺反应条件为：在反应温度150℃、氧气压力0.5 MPa的富氧碱浸后的浆料稀释至NaOH浓度为25wt%，添加初始钒渣质量10wt%的钒泥，浸出温度90℃，浸出时间1 h。通过对协同提钒过程进行表征，明确钒泥的加入可改变硅相，促进钒渣中钒的高效提取。该工艺可实现钒泥和钒渣中钒的高效协同提取。

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4. 混合基质膜在膜法碳捕集技术中的应用分析

秦宇海玉琰熊日华

过程工程学报 2025, 25 (10): 1008-1020. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224358

摘要（459）

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PDF （2481KB）（158）

在“双碳”战略背景下，碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术的重要性日益凸显。作为CCUS技术中的关键环节，CO2分离已成为当前的研究热点。在众多分离法中，膜分离技术凭借低能耗、可连续操作的优势脱颖而出。本工作全面综述了国内外各类CO2分离膜在膜法碳捕集领域的研究现状，重点介绍了混合基质膜的CO2气体渗透分离性能及制备方法的优化。目前，绝大多数混合基质膜的CO2渗透速率介于0~1000 Barrer之间，CO2/N2的分离系数在20~120范围内。研究表明，通过使用修饰改性的晶态多孔填料或直接使用非晶态多孔填料，可有效提升聚合物基底与多孔填料的兼容性，是优化混合基质膜制备方法的可行途径。从后续工业应用的实际需求出发，本工作剖析了不同CO2分离膜组件的优势与不足，明确螺旋卷式是当前最适用于膜法碳捕集领域的组件形式。混合基质膜具备优异的机械与热稳定性、杰出的抗塑化能力及卓越的CO2渗透分离性能，因此在利用螺旋卷式膜组件实现膜法碳捕集应用中展现最大潜力。此外，在添加吹扫气等合适的捕集工艺条件下，基于当前混合基质膜的性能，CO2捕集成本可控制在23 USD/t CO2以内。充分证明了混合基质膜在膜法碳捕集技术中应用的可行性，本工作旨在为CO2膜分离在CCUS技术中的广泛应用提供有力指导。

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5. 阴离子掺杂诱导高熵氧化物多缺陷调控：结构稳定性与储锂性能增强

鲍梦凡韦正兵徐世彪程怡陈诗洁檀杰郑翠红林娜冒爱琴

过程工程学报 2025, 25 (12): 1334-1348. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225175

摘要（456）

HTML （6）

PDF （11413KB）（136）

为了进一步提升高熵氧化物负极材料的结构稳定性及电子/离子传输动力学，本研究以尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4高熵氧化物为研究基础，采用溶液燃烧法，通过S2-阴离子掺杂策略调控其本征缺陷与微观结构，成功制备了具有可控氧空位和晶格畸变及介孔网状结构的尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4-xSx (x=0, 0.15, 0.3, 0.6, 0.9)高熵氧化物锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明，(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O3.7S0.3 (S0.3)电极展示了优异的循环稳定性和倍率性能，在200 mA/g下循环150圈后可保持1513 mAh/g的可逆放电比容量，在1000 mA/g下循环350圈后仍具有310 mAh/g的放电比容量。其优异的电化学性能主要归因于：一方面，适量S2-掺杂不仅增加构型熵，还能缓解晶格畸变并降低氧空位浓度，从而显著提升电极材料的循环稳定性；另一方面，晶格畸变、氧空位与晶粒尺寸的协同优化显著改善电子/离子传输(S0.3的电导率高达22.4 S/m，且DLi?较大)并有效提升赝电容贡献率。本研究为兼具结构稳定性、高能量密度与长循环寿命的锂离子电池负极材料设计提供了新思路与实验基础。

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6. 还原拜耳法高铁赤泥中钛转型与选择性配位溶出研究

刘龙锴蔡涛涛郑诗礼王一霖周秋生曲鹏程俞小花张盈

过程工程学报 2025, 25 (10): 1049-1063. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225024

摘要（416）

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PDF （17256KB）（70）

还原拜耳法为铝铁协同冶炼创造了有利条件，但该方法产生的高铁赤泥中，普遍存在不利于铁冶炼的Al, Si和Ti等杂质元素。其中Ti4+和Fe3+之间易发生类质同象置换，导致钛铁分离困难，是影响高铁赤泥用作炼铁原料的重大难题。针对上述难题，本研究以某冶炼厂还原拜耳法工艺产出的高铁赤泥为研究对象，根据铝、硅和钛等杂质的赋存形态与分布特征，开展了高铁赤泥中钠硅渣弱酸选择性溶解脱除及含钛赤铁矿还原转型-配位溶钛的技术研究。研究结果表明，在优化的弱酸溶出条件下，高铁赤泥中Al和Si杂质实现了大幅脱除，其中Si的溶出率约为80%，Al的溶出率约为70%~80%。当酸溶赤泥被钛转型剂钠碱和铁粉共同还原转型后，Ti配位溶出率达到36.7%；而利用酸溶赤泥被钛转型剂钠碱和氢气共同还原转型后，Ti配位溶出率显著提升至70%~80%。此外，酸溶赤泥经还原转型后形成的方铁矿相与金属铁相，在钛配位溶出所用的碳酸氢钾溶液中，可进一步转化为菱铁矿相。综上，本研究成果为解决钛铁类质同象赋存而难以分离的难题提供了新思路。

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7. 水泥回转窑四通道煤粉燃烧器操作条件优化模拟

王蓝欣关晶田于杰刘银杰李飞叶家元许成文申峻卢春喜王维

过程工程学报 2025, 25 (12): 1238-1247. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225075

摘要（416）

HTML （10）

PDF （2748KB）（119）

水泥回转窑燃烧器作为水泥烧成系统的核心装备，其性能对水泥生产效率和质量具有重要影响。由于回转窑内部的高温复杂反应过程难以全面测量，燃烧器性能的评估往往依赖于经验，缺乏理论指导。为此，本研究通过计算流体力学(CFD)对煤粉燃烧过程进行模拟，以实现水泥回转窑燃烧器的优化。模拟结果表明，随着轴流风速在合理范围内增加，气相温度显著升高，高温区域扩大，氧气消耗速率增大，二氧化碳生成速率增大，一氧化碳质量分数降低，燃烧效率提高。旋流风速增加对温度场影响相对较小，但能显著改善煤粉与空气的混合效果，促进燃烧。以此为基础，通过增大轴流风速和旋流风速对燃烧器性能进行优化，优化结果改善了窑内的温度场和组分场，影响了熟料矿物成分，其中C3S和C4AF含量增加，C2S和C3A含量减少，对水泥性能产生积极影响。本工作通过数值模拟方法深入分析了轴流风速、旋流风速对水泥回转窑燃烧器性能的影响，为燃烧器的优化设计提供了理论支持，提出的燃烧器优化方案有效改善了窑内温度场和组分场的分布，提高了燃料的燃烧效率和熟料质量。

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8. 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐规模化绿色制备工艺

李志勇方金法王林明刘敏

过程工程学报 2026, 26 (4): 390-396. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225227

摘要（406）

HTML （16）

PDF （1656KB）（109）

咪唑类离子液体因其低挥发性、高热稳定性及可设计性强等特点，已成为绿色化学与过程强化领域的关键材料。本研究针对1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)的规模化绿色制备工艺展开系统研究。以N-甲基咪唑和1-氯丁烷为原料，通过反应条件优化与过程强化设计，显著提升产物收率与过程可持续性。实验结果表明，在反应温度76℃、配料比(N-甲基咪唑∶1-氯丁烷)1∶1.3、反应时间36 h条件下，产物单程收率达95.6%。反应动力学研究表明，反应体系的温度、配比与转化率之间存在显著相关性；活化能计算结果(Ea≈135.7 kJ/mol)进一步揭示了规模化制备反应速率对温度变化的敏感性。同时，本研究建立了完善的物料循环利用体系，对原辅材料充分回收利用，1-氯丁烷和乙酸乙酯回收率分别达99.5%和98.1%，制备过程近零排放。通过绿色化工程措施和经济技术分析论证，实现了规模制备过程的绿色化和高效化。该绿色合成路线为离子液体的大规模工业制备提供了可行范式，具有良好的工业放大潜力和经济效益。

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9. 含氟废水中氟化钙颗粒结晶行为研究

黄鸶云钱玉鹏张雨茜解蕾李军霄

过程工程学报 2025, 25 (11): 1195-1203. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224386

摘要（382）

HTML （10）

PDF （24295KB）（90）

为解决工业排放含氟废水所带来的环境危害问题，通过模拟含氟废水钙盐沉淀反应过程，考察钙氟比、pH值、反应温度和反应时间对除氟效果的影响，运用粒数衡算模型分析各因素下氟化钙晶核粒数密度与生长速率的关系，得出各条件下氟化钙成核相对生长动力学方程及其对应敏感系数，并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)表征结晶产物特征，明确NaF与CaCl2化学沉淀反应生成氟化钙的结晶行为。研究结果表明，初始F-浓度5000.00 mg/L含氟废水，以CaCl2为钙盐沉淀剂，当钙氟比为2、pH值为7、反应温度为60℃、反应时间为60 min时，沉淀除氟效果较好，处理后废水中F-浓度降至8.82 mg/L，除氟率达99.82%，该条件下，氟化钙沉淀结晶成核速率为0.19470 */(mL?min)、生长速率为2.952×10-3 μm/min。各因素敏感系数大小关系为：ipH<iT<0<it<iCa/F，适当增大钙氟比和时间有利于氟化钙晶体成核，适中的pH和温度有利于氟化钙晶体生长。最终沉淀产物为氟化钙，其表面微观形貌为球状团聚体组成的堆积结构。

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10. 基于热电制冷的18650电池组热特性研究

于惠敏马肖娜严华夏

过程工程学报 2025, 25 (12): 1308-1318. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225082

摘要（375）

HTML （7）

PDF （1438KB）（191）

热电制冷器可以利用电能直接实现热能传递，借助PID (比例-积分-微分)温度控制器，热电制冷器能够实现精准控温，有效满足电池热管理需求。现有研究多聚焦于热电制冷与其他热管理技术耦合系统的结构优化，而针对各类影响因素的定量分析相对匮乏。本研究搭建了热电装置-电池组实验平台，利用Fluent软件建立了基于热电制冷的电池热管理仿真模型，并通过实验验证了模型的准确性。在此基础上，系统探究了电池初始温度、冷板表面温度及放电倍率对电池组热特性的影响。结果表明，在模拟参数范围内，电池初始温度升高会加大放电过程中的最高温度和最大温差，但对放电结束时的最高温度和最大温差影响较小，二者分别稳定在28.5~28.6和3.0℃。因此，在高温工况时，可预先给电池降温以满足热管理需求。降低冷板表面温度虽能减小电池放电过程中的最高温度，但会导致最大温差增大，当冷板表面温度为5℃时，电池放电过程最高温度降至17.5℃，而最大温差为5.4℃，故冷板表面温度不宜过低。电池放电倍率越高，电池的最高温度和最大温差也越大。敏感度分析表明，电池放电结束的最高温度对冷板表面温度的平均敏感度为0.527，表明通过调节冷板温度可提高热电制冷电池热管理系统的性能。

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11. 基于碳酸氢钠活化的铁氮共掺杂生物炭制备及其高效吸附去除水中双酚A

秦子琛秦源施园丁章昊李燕朱云涛丁磊

过程工程学报 2025, 25 (10): 1096-1112. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225059

摘要（368）

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PDF （12012KB）（48）

本工作以丝瓜络为碳源，碳酸氢钠为活化剂，高铁酸钾和尿素作为铁源和氮源，采用一步热解法制备了铁氮共掺杂生物炭(K2FeO4@NSBC)，并研究了其对水中双酚A (BPA)的吸附去除性能与作用机制。在K2FeO4∶NaHCO3∶CH4N2O∶丝瓜络为0.1∶0.5∶0.5∶1 (质量比)、热解温度为800℃条件下，制备的K2FeO4@NSBC具有较大的比表面积(864.83 m2/g)和孔隙体积(0.54 cm3/g)。在298 K条件下，其对BPA的吸附平衡容量(312.58 mg/g)远高于原始生物炭(7.00 mg/g)。溶液pH与外源有机物腐殖酸对K2FeO4@NSBC吸附去除BPA的影响较小，外源离子CO_3^(2-)对BPA的去除有明显抑制作用。K2FeO4@NSBC对BPA的吸附过程遵循拟二级动力学模型，Sips模型能很好地描述其吸附平衡，且该吸附是一种自发、吸热且无序性增强的过程。K2FeO4@NSBC具有良好的再生和回用性能。孔隙填充、疏水作用和π-π相互作用是K2FeO4@NSBC去除BPA的主要机制，同时Fe和N元素的引入在吸附过程也起到了重要作用。本研究为生物炭去除水中BPA提供了兼具环境友好性与经济可行性的解决方案。

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12. 二维材料优化水系锌离子电池锌负极的研究进展

李富宇张笑盈李永佳

过程工程学报 2026, 26 (2): 125-138. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225192

摘要（349）

HTML （22）

PDF （6094KB）（229）

水系锌离子电池(AZIBs)因其高安全性、低成本、环境友好且具有较高的能量密度，是大规模储能的理想选择。但锌负极在循环过程中易出现枝晶生长、腐蚀及析氢反应，严重影响电池寿命并限制其实际应用。针对这些问题，基于二维(2D)材料的锌负极改性策略受到广泛关注。二维材料具备原子级厚度、大比表面积和优异的机械性能，被视为极具潜力的负极材料。本文结合AZIBs的基本工作原理与最新研究进展，系统综述了石墨烯、二维金属碳化物/氮化物(MXene)等典型二维材料在锌负极中的应用进展，重点介绍了通过保护层构建、基底材料设计、电解质添加及隔膜改性等途径实现高可逆性锌负极的策略，并对二维材料在锌负极领域的发展前景进行了展望。

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13. 超螺旋质粒DNA在超滤膜分离过程中的稳定性及稳定剂研究

李梦晓姜凯璇赵静养张松平苏志国李正军贾艳菊

过程工程学报 2025, 25 (9): 975-986. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225048

摘要（343）

HTML （8）

PDF （2902KB）（99）

超螺旋质粒DNA (sc DNA)的稳定性是核酸疫苗研发中的核心问题，直接决定了疫苗的功效性和安全性。本研究探讨了不同截留分子量的超滤膜包对质粒DNA浓缩纯化的影响，并评估了不同稳定剂在质粒DNA纯化及储存过程中对其稳定性的作用机制。结果表明，随着超滤膜包截留分子量增大，sc DNA的收率显著降低，超螺旋结构损伤加剧；通过差示扫描量热法(DSC)检测发现，其解链温度(Tm)下降，且在储存过程中降解速度加快。在超滤过程中添加柠檬酸三钠可显著增强sc DNA的稳定性，有效减少其在超滤纯化和后续储存过程中的损失。分子动力学模拟进一步揭示，柠檬酸三钠通过氢键在DNA分子周围形成保护层，从而有效缓解sc DNA在纯化和后续储存过程中的结构损伤。此外，添加柠檬酸三钠还可显著提高体外转录后mRNA的产量，但对副产物双链RNA (dsRNA)的含量无明显影响。因此，采用较小截留分子量的膜包(如30 kDa)并结合柠檬酸三钠作为稳定剂，可显著提升sc DNA的纯化效率和稳定性。本研究结果为优化质粒DNA的纯化和储存条件提供了理论支持，也为开发更稳定、高效的DNA和mRNA疫苗奠定了重要基础。

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14. 间接式熔盐电加热炉流动及传热特性研究

任永苍柳楠孙凤枝贾春桦郭新勇黄春建赵卫东王冠达张瑞王娟

过程工程学报 2025, 25 (12): 1227-1237. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225066

摘要（342）

HTML （21）

PDF （6105KB）（152）

为满足绿色环保的节能减排需求，充分利用熔盐耐热稳定性好的优势，提出了一种熔盐间接加热的管壳式电加热炉。基于自然对流模型和Boussinesq假设，采用数值模拟方法对加热炉封闭空间内的熔盐及导热油的流动与传热特性进行了研究，并分析电加热管的不同表面热强度对电加热炉内流动及传热特性的影响。研究结果表明：炉内熔盐受热后膨胀产生的密度差和温度差，形成密闭空间内的自然对流换热，表面热强度为设计值时熔盐平均流速为0.00613m/s，平均温度为409.3℃，在电加热管横截面上形成从底部高温加热管区域至上部导热油管的对称环形循环流动，强化了炉内的自然对流和传热效果；炉内整体流场和温度分布呈现稳定和均匀性；电加热管释放的热量，经过中间介质熔盐的间接加热使导热油进出口温度增加13.1℃，可以满足工艺需求。电加热管热强度超过设计值时，炉内熔盐自然对流循环流动明显增强，湍动程度增加，电加热管上方熔盐与周围存在明显速度边界，正向影响炉内流动及传热特性。

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15. 工业余热回收的高温蒸汽热泵工质筛选及系统模拟

李建辉韦俊赵贯甲

过程工程学报 2025, 25 (11): 1156-1167. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225058

摘要（341）

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PDF （2057KB）（110）

工业领域排放了大量低品位余热，采用热泵技术将其提质后再利用是降低碳排放的有效手段。针对热泵回收工业余热时在热源和热汇端均存在较大温度变化，从而造成不可逆损失的问题，本工作结合非共沸混合工质在相变过程中具有一定滑移温度，可实现蒸发器和冷凝器中换热温度匹配的特点，筛选了一种适用于余热回收系统的非共沸混合工质，建立了针对大容量工业余热回收的离心式高温蒸汽热泵模拟模型，研究了选定非共沸工质与传统工质R245fa在不同工况下的系统特性。结果表明，选定非共沸混合工质R600a/R1234ze(Z)/R1336mzz(Z)以30%/20%/50%摩尔分数进行混合时，较R245fa具有更为优良的热力学性能。相同热源条件下，R245fa与非共沸混合工质的最佳冷凝温度分别为107.5和110℃，在最佳冷凝温度下两者系统能效比(COPh)分别为3.36和3.94；冷凝温度为110℃时，COPh提高了20.45%；在热源条件发生变化时，混合工质压比相较于R245fa降低了18%以上，COPh提升了19.31%，采用非共沸混合工质节能效果明显。

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16. 酸性溶液中冰晶石的合成调控及磷酸铁锂废粉酸性浸出液中低锂损除铝应用

罗枫张盈郑诗礼张洋王晓健乔珊

过程工程学报 2025, 25 (11): 1183-1194. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224349

摘要（338）

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PDF （3886KB）（279）

从LiFePO4 (简称LFP)废粉中回收有价元素已成为当下重要的研究方向之一。在此过程中，高效回收该废粉中的有价元素面临一个关键挑战，即如何在含铁、铝、磷的酸性溶液中深度去除Al3+，以便于后续制备电池级磷酸铁。本研究参考LFP废粉硫酸全浸液的成分，配置了Na2SO4-Li2SO4-Al2(SO4)3溶液，并利用冰晶石沉淀法脱除Al3+。在对冰晶石沉淀除铝条件进行优化的基础上，深入阐明了多种类型冰晶石(如Na1.5Li1.5AlF6, Na2LiAlF6和Na3AlF6)的形成规律，尤其明确了溶液初始Na/Li摩尔比和初始Al3+浓度对冰晶石形成的影响机制，进而确定了各类冰晶石纯相的生成条件，为冰晶石沉淀法除铝提供了理论依据。将该方法应用于LFP废粉酸浸液中的Al3+深度脱除研究，结果表明，冰晶石沉淀除铝的最佳条件为：F/Al摩尔比为6.6、初始pH值为2.5、反应温度为50℃、反应时间为2 h。在上述条件下，当初始Na/Li摩尔比为1.50或2.00时，沉铝产物为Na1.5Li1.5AlF6冰晶石；当Na/Li摩尔比为3.00时，则形成Na3AlF6冰晶石。同时发现溶液中铁和磷的存在会抑制Na2LiAlF6的生成。利用冰晶石沉淀法，Al3+质量浓度可从0.50 g/L降至20 mg/L以下，并能在低锂损的同时生成Na3AlF6冰晶石。本研究为LFP废粉湿法回收过程中Al3+的低锂损深度选择性脱除提供了有效方法。

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17. 熔盐热解法制备α相氮化硅粉体

杨帆韩召刘鹏飞李杰

过程工程学报 2025, 25 (10): 1064-1074. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225050

摘要（338）

HTML （9）

PDF （7142KB）（49）

随着氮化硅(Si3N4)陶瓷在航空航天、电子器件和高温结构材料等应用领域的不断扩展，对高质量Si3N4粉体的需求日益增加。然而，传统硅亚胺热解法普遍存在结晶温度较高与晶须易形成的问题，严重影响Si3N4粉体质量与应用性能。本研究的创新点在于引入熔盐环境，通过降低硅亚胺[Si(NH)2]的结晶与相变温度，实现了对Si3N4粉体粒径的控制，并避免了不规则晶须的生成。研究以Si(NH)2为原料、氯化钠(NaCl)为熔盐介质，采用熔盐热解法制备了形貌规则的α-Si3N4粉体，并探究了热解温度和硅盐比对粉体物相组成、粒径分布及微观形貌的影响。结果表明，NaCl熔盐可显著降低Si(NH)2结晶与相变温度，在1400℃保温2 h的条件下，Si(NH)2可完全转化为结晶度高、形貌规则的Si3N4粉体，其中α-Si3N4含量达75.52wt%，平均粒径为905.40 nm。此外，随NaCl熔盐含量增加，粉体中α-Si3N4含量呈先降低后增加的变化趋势，但粉体粒径逐渐减小。该方法有效抑制Si(NH)2热解过程中晶须的形成，降低α-Si3N4粉体的结晶温度。机理分析显示，在熔盐提供的液相环境中，Si(NH)2通过溶解-析出机制促进α-Si3N4颗粒生长。此方法为制备高质量、形貌规则的Si3N4粉体提供了新思路，具有广泛的应用潜力。

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18. 脱铜阳极泥还原熔炼富集稀贵金属过程行为研究

马勇齐徐娟张福元田勇攀胡雨欣任仰瑞

过程工程学报 2025, 25 (12): 1274-1284. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225137

摘要（324）

HTML （7）

PDF （13065KB）（96）

卡尔多炉熔炼技术是综合处理铜阳极泥的典型工艺，但目前对其关键组分的还原顺序及物相变化规律仍缺乏明确认知。本工作通过熔炼渣型模拟计算、还原过程热力学分析，结合熔渣与贵铅的微观表征，系统研究了脱铜阳极泥还原熔炼过程中稀贵金属捕集的物相演变规律。结果表明，脱铜阳极泥还原熔炼过程中，主要形成以PbSiO3和Na2Si2O5物相的PbO-Na2O-SiO2三元渣系；各元素的还原优先级顺序为Ag>Se>Te>Bi>Pb，主要成分PbSO4的物相演变历程为PbSO4→PbO?PbSO4→PbS→Pb；贵铅物相为PbSe, BiSe和AgTe，未出现元素单质的衍射峰；形貌分析显示，Pb和Se的分布区域高度重合，Ag和Bi呈互补分布特征，Te在整体区域内均匀分布，且Ag, Bi, Pb均有集中分布区域，存在偏聚现象及衬度差异；贵铅中Pb, Ag, Bi和Te元素均存在0价和正价，0价占比分别为64%, 88%, 52%和47%，Se以0价(38%)和负价(62%，主要为Se2-)存在。结合XRD和SEM表征结果可知，铜阳极泥在还原熔炼过程中，主要通过形成稳定的金属间化合物实现稀贵金属的捕集。

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19. 发泡温度对自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的影响

张鹏轩白慧娟丁成成乔宇王朵徐俊波杨超

过程工程学报 2025, 25 (12): 1285-1291. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225064

摘要（313）

HTML （5）

PDF （1494KB）（164）

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是一种具有优异热力学性能的硬质泡沫，广泛应用于航空航天、体育器械及医疗器械等领域。其性能受发泡剂影响，发泡剂在加热过程中分解产生气体的种类及总量均对PMI泡沫的泡孔大小、形貌、性能有显著影响。自发泡PMI泡沫的热力学性能受可共聚发泡单体的直接影响。本工作以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸(MAA)为聚合单体，丙烯酰胺(AM)为交联剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)为可共聚发泡单体，通过自由基聚合和自由热发泡工艺制备了轻质高强的PMI泡沫。tBMA分子中的叔丁酯基在发泡阶段受热分解成羧基和异丁烯，其中异丁烯的析出速率决定了PMI的物理结构，进而影响其性能。基于此，系统考察了不同发泡温度对PMI泡沫微观结构及宏观热力性能的影响。通过傅立叶转变红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)及万能试验机对PMI泡沫塑料的物理化学结构和性能进行分析。结果表明，随着发泡温度升高，PMI亚胺化程度升高，提升了泡沫的热稳定性；同时高的发泡温度也增大了泡孔尺寸，致使泡沫的密度和力学性能呈下降趋势。在200℃下进行发泡，泡沫具有较低的密度，为63 kg/m3，同时表现出优异的热稳定性和机械性能，玻璃化转变温度(Tg)为216.1℃，压缩强度达1.08 MPa。

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20. 耐氧一氧化碳脱氢酶研究进展

张智文王国胜彭小伟

过程工程学报 2025, 25 (10): 995-1007. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224389

摘要（308）

HTML （13）

PDF （3247KB）（70）

耐氧一氧化碳脱氢酶(Carbon Monoxide Dehydrogenases, CODHs)包括好氧一氧化碳(CO)代谢菌中的CODHs及厌氧CO代谢菌中经改造后具备耐氧能力的CODHs。好氧CO代谢菌中的CODHs含有钼(Mo)和铜(Cu)金属辅助因子，缩写为Mo/Cu-CODHs。该酶可专一性催化CO氧化为二氧化碳(CO2)，同时产生2个质子(H+)和2个电子(e-)，且对O2不敏感。厌氧CO代谢菌中的CODHs含有镍(Ni)和铁(Fe)金属辅助因子，缩写为Ni/Fe-CODHs。大多数Ni/Fe-CODHs对O2敏感，虽有少数种类可轻微耐受O2，但其酶活较对O2敏感的Ni/Fe-CODHs更低。通过工程手段可提高高酶活Ni/Fe-CODHs的耐氧性，使其成为耐氧CODHs。耐氧CODHs不受环境O2浓度限制，在生物制造和电化学领域展现出重要的应用价值。本工作首先综述了Mo/Cu-CODHs的结构、功能及催化机制。Mo/Cu-CODHs由3个亚基(coxL, coxS, coxM)组成，CO氧化反应主要发生在L亚基的活性位点上。目前，该酶催化CO氧化机制已基本明确：CO首先与Cu相结合，随后受到Mo=O的O配体亲核攻击，进而形成五元环中间体，再通过硫代碳酸酯等一系列中间体的转化，最终释放CO2完成催化循环。此外，本工作还介绍了影响Ni/Fe-CODHs耐氧性的因素及提高耐氧性的改造方法，总结了耐氧CODHs异源表达与纯化的研究进展，梳理了该酶在生物转化合成化学品及体外催化应用方面的进展，并对其未来发展趋势进行了展望，为耐氧CODHs的进一步研究与开发提供参考。

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21. 变径快速流化床内气固流动特性的双流体模拟研究

巩向阳杨雷首时赵翔宇龚剑洪杨超

过程工程学报 2025, 25 (11): 1130-1142. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225052

摘要（305）

HTML （8）

PDF （6691KB）（110）

催化裂解反应器是重油深度利用生产轻质烯烃的重要工具，而反应器内部气固两相流动和混合特性对反应效果具有重要影响。为了获得变径快速流化床催化裂解反应器中复杂的相间、相内相互作用及流动行为，采用双流体模拟方法对流化床内气固流动行为进行模拟，以探究其内部气固流动特性。通过与现有实验数据进行对比，验证了模拟方法的可行性/准确性。并进一步研究了喷嘴气体流量和床层结构参数对颗粒流动的影响。结果表明，增加气体流量在一定程度上可以缓解颗粒在突扩段的聚集，使颗粒在反应器内分布更加均匀。而气体流量对上部区域的颗粒浓度分布影响不大。反应器结构参数优化的结果显示，流化床整体结构中渐扩段上部直径和底部直径呈现一定倾角更有利于颗粒在反应器内的均匀分布，使气固混合得到改善，有利于催化裂化过程的进行。

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22. 管壳式电加热炉结构设计对温度分布的影响研究

贾春桦王玮丁续王冠达魏丽燕王娟

过程工程学报 2025, 25 (9): 895-904. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225006

摘要（305）

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PDF （5424KB）（115）

导热油电加热炉的开发对工业导热油炉实现绿色低碳排放，甚至零碳排放具有深远影响。参照管壳式换热器的设计方法和流程，提出了一种管壳式导热油电加热炉，采用RNG k-ε模型、二阶迎风格式、半隐式压力速度耦合方法，分析了不同布管方式和加热管间距、不同支撑板形式和支撑板间距条件下的电加热炉内导热油流动和温度分布的影响规律。结果表明，25 mm管间距三角形布管方式优于35 mm管间距三角形布管及正方形布管方式，500 mm板间距梅花形支撑板相较于其他布管方式的温度分布更均匀，最高温度满足工艺及安全运行需求。新型管壳式导热油电加热炉的结构设计可以满足导热油的升温需求，研究结果对于指导现有导热油炉的绿色零碳排放的改造升级具有重要意义。

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23. 常规和串联变温吸附碳捕集工艺的设计与评估

邓硕丘东亮张留淦陈龙祥

过程工程学报 2025, 25 (10): 1039-1048. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225021

摘要（304）

HTML （19）

PDF （3634KB）（140）

近年来，新型吸附剂的饱和吸附量不断增加，但其在循环过程中的实际吸附量因工艺流程设计局限而显著低于饱和值。为构建精准的吸附床模型，深入探究吸附工艺中复杂的传热与传质机理，本研究选用13X分子筛对CO2/N2进行吸附实验。通过静态吸附与动态穿透实验，确定了竞争吸附等温线及吸附过程的传质传热系数，并基于该数据完成了变温吸附(Temperature Swing Adsorption, TSA)系统模型的搭建。对吸附床负载情况分析表明，常规TSA工艺的吸附剂利用率(AUR)仅为58.13%，大量吸附剂未实现充分利用，存在明显优化空间。为此，本研究设计了多床串联式新型TSA吸附工艺，通过使不同吸附床在上游床和下游床之间切换，使吸附剂利用率提升至85.50%，产品纯度从常规TSA工艺的90.74%提升至94.21%，能耗从6.48 MJ/kg CO2降至4.79 MJ/kg CO2。然而，串联工艺在吸附阶段存在少量CO2泄露问题，导致气体回收率降至87.92%。此外，常规TSA工艺虽可通过延长吸附时间达到与串联工艺相近的AUR，但此时气体回收率仅为71.80%，较串联工艺低16.12个百分点。

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24. CuAlCl₄络合-熔融结晶法分离混合二甲苯中的对二甲苯

刘晗殷梦凡崔家馨郑涛孟祥海张睿刘海燕刘植昌徐春明

过程工程学报 2025, 25 (9): 943-952. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225015

摘要（297）

HTML （6）

PDF （2808KB）（249）

对二甲苯(PX)是一种基础的化工原料，通常与间二甲苯(MX)和邻二甲苯(OX)以混合物的形式存在，将其从二甲苯混合物中分离是生产高价值精细化学品的前提。络合-熔融结晶法通过生成新的络合物，可显著提升待分离体系的熔点。本研究使用双金属卤化物CuAlCl4作为络合剂与二甲苯进行络合。研究发现，所得络合物的混合体系与纯物质混合体系均为低共熔体系，但络合物的熔点和低共熔温度均高于纯物质，使得结晶操作所需温度更趋于常温。实验以PX含量为74.60%的混合二甲苯为原料，考察了络合-熔融结晶过程中的各项操作条件。通过二级熔融结晶工艺，成功将PX的纯度提升至99.50%以上，收率达到43.12%。与纯物质体系相比，在相近收率的情况下，本方法的操作温度可提高20℃。本研究结果表明，CuAlCl4能够成功分离混合二甲苯中的对二甲苯，同时在结晶过程中可大幅降低制冷能耗。

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25. 基于深度类别监督堆栈自编码器的催化裂化故障诊断方法及应用

耿志强祁海瀛倪庆旭李涛马波潘峰谭蕾韩永明

过程工程学报 2025, 25 (9): 987-994. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225004

摘要（295）

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PDF （2215KB）（94）

为了解决催化裂化系统中复合故障识别的挑战，并在数据不平衡和小样本情况下提高故障诊断的准确率，以满足工业实时过程的需求，本研究提出了一种基于深度类别监督堆栈自编码器的故障诊断方法。该方法通过在自编码器中引入类别信息，增强了对类别信息的关注，同时利用混合损失函数协调特征保真度与分类精度，在保持了模型结构的简洁性的同时，有效提升了故障诊断准确率。对催化裂化装置反应-再生系统故障数据集的验证结果表明，与堆栈自编码器、多层感知器、深度信念网络、t分布随机邻域嵌入、主成分分析等方法相比，该方法显著提高了诊断准确率，并缩短了模型的训练时间。

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26. 近壁区域对固定床瞬态传热特性影响的模拟研究

赵海涛郭智超申峻张楠

过程工程学报 2025, 25 (9): 914-922. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225001

摘要（285）

HTML （10）

PDF （5364KB）（122）

固定床中颗粒堆积分布受壁面效应的影响已有广泛研究，但关于其对传热特性的影响则研究较少。本研究旨在深入探讨壁面效应对传热特性的具体作用，通过离散单元法模拟固定床内部的径向空隙率分布、颗粒配位数以及颗粒与壁面间的接触状况，并将这些数据应用于欧拉模拟中，以考察它们对床层传热性能的影响。离散单元法模拟结果表明，壁面效应对固定床内部的径向空隙率分布和颗粒配位数有显著影响。紧邻壁面的颗粒层中，仅有约10%的颗粒与壁面直接接触，这一发现对理解热传递机制极为关键。欧拉模拟研究表明，壁面效应对距离壁面1个颗粒直径范围内的温度上升速率有显著影响。尽管如此，在目前的参数配置下，径向空隙率分布和颗粒配位数对床层升温速率的影响相对较小。通过考虑近壁区域热阻或者调整模型以反映颗粒与壁面的接触比例，可以更准确地预测床层升温情况，从而提高对受壁面效应影响的固定床热传递过程的理解。与热阻模型相比，引入壁面与相邻颗粒之间的接触比不仅保持了计算的精确性，而且还提高了计算效率。这种方法对于工业规模固定床的传热模拟至关重要，可为工业规模反应器的设计和优化提供重要指导。

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27. 自激振荡脉冲射流器液-液非均相混合特性分析

程亚龙张昆明张美琪陆小菊黄永春唐湘毅刘灵惠

过程工程学报 2025, 25 (12): 1248-1261. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225094

摘要（285）

HTML （7）

PDF （7450KB）（58）

自激振荡脉冲射流器因结构简单、可产生无源振荡空化，且易于实现工程化应用而备受关注。但是，目前该射流器的研究对象以均相水介质体系为主，对于多相介质流动与混合特性的研究匮乏，这限制了其在强化液-液非均相介质混合过程中的应用。本工作以油为连续相，水为分散相，采用数值模拟结合实验研究的方法，模拟了油-水非均相介质在射流器内的混合过程及分散相液(水)滴直径分布。结果表明，油-水非均相介质在射流器内能够产生脉冲空化射流及大小周期性变化的空化泡；谐振腔出/入口附近流体受湍流惯性力作用最强，混合效果最好；相较于蓄能状态，释能状态下谐振腔室内非均相流体受黏性剪切力作用更强，更有利于油-水两相间混合；湍流惯性力与黏性剪切力共同作用，促进了分散相液(水)滴破碎，强化了油-水非均相介质间的混合过程；射流器的混合作用可获得液(水)滴尺寸分布窄的分散相。

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28. 高温复合SCR蓄热体的数值模拟与多目标优化

毛汉林游永华吴嘉俊易正明

过程工程学报 2025, 25 (9): 881-894. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224394

摘要（282）

HTML （13）

PDF （8334KB）（67）

分子筛催化剂Ce-Cu-SSZ-13在与工业炉排烟温度一致的条件下具有卓越的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)脱硝性能，将其涂覆于内含扩缩通道的蜂窝陶瓷表面制作高温复合SCR蓄热体，可实现烟气脱硝与余热回收设备一体化。为优化新型SCR蓄热体综合性能，以蓄热体长度(L)、扩张/收缩角(θ)和烟气流速(V)为设计变量，能量回收率(ERR)、脱硝效率(η)和烟气压力损失(?P)为目标函数，开展耦合蓄热式传热的SCR烟气脱硝Fluent数值模拟研究。根据模拟结果，采用响应面方法建立目标函数回归模型。在此基础上，采用多目标优化遗传算法NSGA-II求得帕累托最优解集，使用基于熵权法(Entropy Weight Method, EWM)的熵权TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法计算其与负理想解的相对接进度并以此确定最优解。方差分析验证回归模型的显著性，响应曲面分析则揭示了不同设计变量对目标函数的协同影响规律。结果表明，新型复合SCR蓄热体最佳设计变量为：L=717.57 mm, θ=12.19°和V=4.03 m/s，对应目标函数为ERR=68.13%, η=99.38%和?P=52.57 Pa。此时烟气出口温度约150℃，NO质量浓度为4.3 mg/m3。另外，将烟气速度约束至5和6 m/s后发现最优解减小了扩张/收缩角，以防止蓄热体压力损失大幅增加。

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29. 油水双响应固井水泥环自修复材料制备与评价

朱志平张春梅李锟刘帅程小伟梅开元李心雨

过程工程学报 2025, 25 (9): 963-974. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225007

摘要（274）

HTML （7）

PDF （8630KB）（41）

针对固井水泥环微裂缝破坏其完整性的问题，本工作以硅酸钠为自修复剂、硅藻土为载体、乙基纤维素为表面包覆材料，成功制备了油水双响应型包覆式自修复材料，并系统评价其对水泥石的自修复效果。结果表明，硅藻土的最佳煅烧温度为600℃，此温度下制备的硅藻土具有最大的比表面积和孔体积，且孔洞分布均匀，对硅酸钠的吸附性能最优。乙基纤维素与硅酸钠、硅藻土均无化学反应，其中2wt%乙基纤维素溶液的包覆效果最佳，可在吸附硅酸钠的硅藻土表面形成一层平整光滑且致密的包覆膜。包覆型自修复材料在水泥中的最佳掺量为4wt%。自修复14 d后，水泥石微裂缝完全闭合，渗透率降至0.31 mD，较空白水泥石降低69.31%；同时，其抗压强度达到26.6±1.3 MPa，抗压强度恢复率高达85.3%，为空白水泥石同期恢复率的2.1倍。经数据拟合发现，水泥石抗压强度恢复率随自修复材料掺量的增加呈先上升后下降趋势，4.5wt%掺量时自修复效果最佳。结合X射线衍射和热重分析结果可知，当水泥石中产生微裂缝时，自修复材料表面的乙基纤维素膜遇油溶解，随后自修复剂硅酸钠消耗水泥石中的氢氧化钙和水反应生成水化硅酸钙，进而填充裂缝实现自修复。

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30. 基于铝热还原焙烧-石灰浸出的失效锂电池选择性提锂技术

张喃喃王琼杨成张王兵丁振华姚永林田勇攀徐亮赵卓

过程工程学报 2026, 26 (1): 56-64. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225144

摘要（271）

HTML （13）

PDF （4675KB）（117）

失效锂离子电池的高效循环利用对生态环境保护与新能源产业的可持续发展具有重要意义。针对现有联合回收工艺存在成本高、易产出废气等问题，本研究提出钴酸锂正极材料铝热还原焙烧-石灰浸出的选择性提锂新方法。采用HSC Chemistry软件对钴酸锂的铝热还原过程进行热力学分析，确定了可行的反应路径。随后，系统考察了焙烧温度和还原剂用量对选择性提锂及产物物相组成的影响规律，同时研究了浸出温度、时间和氧化钙用量对选择性提锂效果的影响，并通过XRD, SEM-EDS, XPS等技术对焙烧产物和浸出渣进行表征。结果表明，钴酸锂铝热还原反应在热力学上具有可行性；在焙烧温度650℃、铝粉用量25wt%的最优焙烧条件下，LiCoO2高效解离并转化为LiAlO2和CoO；后续在浸出温度70℃、浸出时间1.0 h、氧化钙用量为理论用量2倍的最优浸出条件下，94.7%的Li实现选择性高效浸出。与传统方法相比，该方法具有热处理过程无废气产生、回收流程短、成本低、有价金属回收率高等明显优势。该方法可为失效锂电池中锂元素的短流程、低碳回收提供一种环保且经济可行的解决方案，为二次资源的可持续利用提供新思路。

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31. p型Mg₃Sb₂基热电材料的热输运性能优化策略

张娣查佳伟刘志愿

过程工程学报 2026, 26 (4): 333-343. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225191

摘要（269）

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PDF （1212KB）（133）

Mg3Sb2基材料因其独特的层状晶体结构，具备低热导率和高塞贝克系数及载流子迁移率，是目前发展前景较好的中温热电材料之一。然而，与n型Mg3Sb2基热电材料相比，p型Mg3Sb2基材料热电优值(zT)较低。因此提升p型Mg3Sb2基材料的zT值对于开发Mg3Sb2基高效热电器件具有重要意义。本工作讨论了影响热输运性能的相关因素，总结了近年来通过点缺陷工程、结构纳米或低维化、筛选先进制备工艺等策略优化p型Mg3Sb2基材料热输运性能的研究进展。通过这些调控策略可显著提升p型Mg3Sb2基材料的热电性能，为热电器件的应用提供科学和技术支撑。

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32. 润湿性对聚结滤材过滤性能影响研究

张丽尹琦岭黄雪松李楹丁一航谢宇辰常程

过程工程学报 2025, 25 (12): 1262-1273. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225078

摘要（266）

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PDF （4724KB）（193）

天然气开采与输运过程中，夹带的油雾等杂质会直接影响管线中计量仪表、压缩机组等设备的可靠运行，由滤材制成的聚结过滤器是目前去除油雾等杂质的可靠设备。润湿性是影响滤材油雾过滤性能的重要因素，但其具体影响规律尚不明确。针对目前工业中使用的亲油滤材过滤效率低、过滤阻力高的问题，本研究系统性地研究了润湿性对滤材油雾过滤性能的影响。结果表明，滤材的油雾过滤性能随滤材疏油性的增强而提升，主要表现为油雾过滤效率增加及稳态压降降低。尤其是针对精度较低的滤材时，改性后的超疏油滤材相较未改性亲油滤材的过滤效率提高13.62%，稳态压降降低20.46%。在多层滤材搭配实验中发现，疏油性较高的滤材具有较高的过滤效率和较低的稳态压降，结合“跳跃-通道”模型分析，疏油性越高的滤材可减少液膜形成及夹带现象，从而降低通道压降。本研究的实验结果可为天然气管道输送工业中聚结过滤器滤材的优化提供可靠的选择。

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33. 电子束选区熔化成形纯钨的微观组织与力学性能

尹孝辉朱涛马建国刘志宏汪志勇

过程工程学报 2026, 26 (2): 161-169. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225104

摘要（264）

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PDF （10946KB）（74）

为探索聚变堆装置偏滤器等部件面向等离子体材料纯钨制备的新途径，本工作研究了电子束选区熔化(Selective Electron Beam Melting, SEBM)技术制备纯钨的微观组织与力学性能之间的关系。利用SEBM技术制备高致密度的纯钨成形件，研究微裂纹产生的机制，并对成形件的水平面(X?Y面)和垂直面(X?Z面)进行微观组织观察及力学性能测试。结果表明，纯钨成形件的致密度达99.3%，纯钨样件维氏硬度可达430.44 HV0.3，抗压强度可达1790 MPa，在水平面上，组织主要为多边形状的胞状晶，在垂直面上主要为长条状的柱状晶，断口形貌表现为“河流状”，即典型的脆性断裂，组织的各向异性导致性能有所差异。微裂纹的产生主要是由于在成形过程中多次热循环导致产生热梯度应力，亚晶界处的位错进行运动和重排，导致晶界局部应力积累，微裂纹更易在亚晶界处产生。

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34. 薄板式静态混合器耳板最佳折弯角度研究

宋泽润姬宜朋陈家庆王秀军华朝陈翔宇王春尧

过程工程学报 2025, 25 (10): 1021-1029. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224391

摘要（262）

HTML （5）

PDF （4282KB）（69）

薄板式静态混合器采用1个耳状薄板结构的混合元件完成两种介质的混合，其结构比常规静态混合器更简单、压降更低；尤为重要的是分散相注入口设置在耳板后，处理混合后产生的高黏度介质时，可以避免管路堵塞。带折弯耳板的薄板是薄板式静态混合器内唯一混合元件，耳板折弯角度直接影响混合水力环境。本工作构建保持过流面积不变而只改变耳板折弯角的模型，通过数值模拟和可视化实验分析薄板式静态混合器耳板出口处流场特性，考察流体混合的不均匀系数(CoV)和压降(ΔP)随耳板折弯角度的变化规律。结果表明，耳板后流体向一侧偏移的康达效应与其折弯角密切相关，在折弯角为10°时，康达效应最弱，流体的分布对称性能最佳。康达效应对混合效果有负面影响，折弯角为10°时的对称流状态下混合效果最佳，CoV降低到0.05所需的完全混合距离仅3.4D，压力损失仅4.26 kPa。

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35. 基于SHTT研究石灰在CaO-Al₂O₃-SiO₂(-MgO)渣中的溶解行为

夏云进宋建徽李心雨李杰范鼎东

过程工程学报 2025, 25 (9): 923-932. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225029

摘要（259）

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PDF （5021KB）（85）

本工作采用单丝热电偶技术，系统研究了1550℃下石灰在CaO-Al2O3-SiO2(-MgO)渣中的溶解行为。研究结果表明，在不含MgO的CaO-Al2O3-SiO2渣中溶解时，石灰的表观半径比随溶解时间的延长呈持续减小趋势，且在整个溶解过程中，溶解速率变化较小，完全溶解时间最短；而在含MgO的CaO-Al2O3-SiO2渣中溶解时，石灰的溶解时间随着MgO含量增加逐渐延长，其溶解过程可按溶解速率变化分为三个阶段：第一阶段与第三阶段溶解速率较快，第二阶段由于MgAl2O4固相产物层的形成对溶解产生阻碍，因此导致溶解速率减缓。动力学分析进一步揭示，石灰在不含MgO的CaO-Al2O3-SiO2渣中溶解时，其溶解限制性环节为边界层扩散，而在含MgO的CaO-Al2O3-SiO2渣中溶解时，其溶解限制性环节随溶解时间和MgO含量变化而变化。

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36. 锂电池用铈改性纳米纤维素膜Ce-CNF的制备及其性能研究

娄硕黄勇康鹏

过程工程学报 2026, 26 (1): 30-38. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225121

摘要（258）

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PDF （4723KB）（80）

纳米纤维素具有环保、低成本、热稳定性高以及电解液浸润性好等特点，在锂电池隔膜领域受到广泛关注。本工作以稀土金属离子和纳米纤维素纤维(CNF)为原料，制备了一种具有优异热稳定性和高润湿性的铈改性纳米纤维素膜Ce-CNF。稀土离子通过对纳米纤维素纤维间氢键重构，调控纳米纤维间的氢键强度，显著改善了CNF分散性较差的问题。与常规纳米纤维素膜相比，使用铈改性的纳米纤维素膜组装的电池表现出更好的加工性和电性能。改性后的0.050% Ce-CNF隔膜与电解液接触角(18.7°)，相比于聚丙烯(PP)的42.3°更小，离子电导率更高。3 C倍率下比容量相比于PP隔膜提高13 mAh/g，且3 C倍率充电后再进行0.1 C倍率充电无容量损失。铈离子改性有效改善了纳米纤维素膜对锂电池电解液中的有机溶剂不耐受的问题，有希望成为下一代高安全和高性能电池隔膜的候选方案。

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37. Ag基催化剂催化降解MEA协同产NH₃性能研究

金帅丽王建成刘霄龙朱廷钰

过程工程学报 2025, 25 (9): 953-962. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225003

摘要（257）

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PDF （6655KB）（111）

在“双碳”战略背景下，乙醇胺(MEA)由于其优异的CO2捕集性能，在气体脱碳领域得到广泛应用。然而，MEA在储存和使用过程中不可避免地会发生逃逸现象，即从液相中溢出到气相，进而对生态环境及人体健康构成潜在危害。为降低MEA使用过程中对外界造成的不利影响，实现其绿色资源化降解。本研究以锐钛矿型TiO2、P25型TiO2及金红石型TiO2为载体，通过浸渍法制备出三种晶型的Ag/Ti催化剂(Ag/TiO2-A, Ag/TiO2-P, Ag/TiO2-R)，并将其应用于MEA的催化降解及协同产氨研究。研究发现，以金红石型TiO?为载体制备的Ag/TiO2-R催化剂，其MEA去除率与NH3产率均显著高于另外两种晶型的催化剂。通过X射线电子能谱(XPS)、氧气程序升温脱附(O2-TPD)及氢气程序升温还原(H2-TPR)等表征分析得出，金红石型TiO2载体不仅能促进Ag/TiO2-R催化剂对氧的活化，从而提升降解效率；还能使负载的Ag在催化剂上以氧化态的形式存在。这是因为Ag/TiO2-R催化剂上存在更多的晶格缺陷，这些晶格缺陷增强了催化剂对Ag的锚定作用，使负载的Ag趋近于氧化态；而氧化银的存在可有效促进MEA降解过程中C-N键的断裂，提升NH3的产率。因此，采用金红石型TiO2负载的Ag/TiO2-R催化剂催化降解效果最好，在270℃可实现MEA的完全降解，当反应温度达到300℃时，产物NH3和CO2的产率分别达到80%与97%。

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38. 高炉冲渣水余热驱动的双吸收式热泵系统优化设计与耦合研究

黄志甲胡耀孙凤张样鲁月红王俊

过程工程学报 2025, 25 (11): 1143-1155. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225023

摘要（256）

HTML （6）

PDF （1683KB）（67）

为降低高炉煤气碳捕集系统的再生能耗，同时合理利用冲渣水余热，本工作建立了双吸收式热泵热力学模型，研究了蒸发温度、冷凝温度、吸收蒸发温度、吸收温度对系统性能的影响。利用遗传算法进行模型优化计算，并与高炉煤气碳捕集系统进行耦合研究，分析了冲渣水温度波动对耦合系统的影响。研究结果表明，当蒸发温度为75℃时，系统COP最大值为0.3168；冷凝温度为20℃时，系统COP最大值为0.3032；吸收蒸发温度为103℃时，系统COP最大值为0.3116；吸收温度为130℃时，系统COP最大值为0.3015；优化后系统换热面积减少14.8%，面积性能比提高了16.5%。冲渣水温度从75℃升高至85℃时，热泵制热量提升18.6%，碳捕集能耗降低约10.3%；系统投资回收期为3.48年。此研究拓宽了双吸收式热泵在冶金行业的应用领域，也为双吸收式热泵优化设计提供了方法，对于推动冶金行业的节能减排和可持续发展具有重要意义。

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39. 同心双管水力射流泵气液两相流特征参数优化

朱建军李敖东姬煜晨彭建霖张永学朱海文

过程工程学报 2026, 26 (3): 233-244. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225156

摘要（256）

HTML （12）

PDF （3154KB）（184）

井筒积液问题已成为制约天然气田高效开发的关键技术难题，而射流泵凭借无须机械驱动、运行成本低等优势，成为气井排水采气工艺的重要设备。然而，其运行过程中通常面临效率偏低的技术瓶颈。本工作结合气液两相流数值模拟与机器学习方法，对射流泵内部结构、工况参数进行优化设计。结果表明，采用支持向量机模型及优化算法能够实现效率与排液量协同优化。排液量由42.05 m3/d提升至55.24 m3/d，增幅31.40%；效率从26.50%提升至30.46%，增幅3.96个百分点。该优化策略有效提升了射流泵的输送能力和能量利用效率。

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40. 采用低共熔溶剂从废旧锂电池中高效回收锂和钴

唐丽彬程明强周智鹏汝娟坚徐存英华一新王丁

过程工程学报 2026, 26 (4): 418-426. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225221

摘要（255）

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PDF （5099KB）（175）

本工作提出一种在氯化胆碱-草酸-水低共熔溶剂(ChCl-OA-H2O DES)中清洁高效回收废旧钴酸锂(LiCoO2)正极材料中锂和钴的新策略。该策略首先使钴以草酸钴(CoC2O4?2H2O)的形式优先沉淀实现选择性分离，随后通过调节体系水含量实现锂的直接回收，整个回收过程无需须添加沉淀剂，操作简单。在浸出体系摩尔比为1∶1∶8、固液比为100 g/L的最优条件下，锂浸出率可达99.4%，锂和钴的回收率分别达到88.3%和97.8%，展现出该方法优异的金属分离与回收效果。此外，再生后DES的浸出和回收性能表明，经6次再生循环后，锂、钴回收率仍可维持在78.1%和92.8%，证实该溶剂体系具备良好的循环稳定性。本研究为废旧锂离子电池的金属回收提供了一条环境友好、操作便捷且经济可行的途径，在实际应用中具有可推广性。

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