过程工程学报

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过程工程学报. 2026, 26(3): 0.

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自由基介导的碘代X射线造影剂降解研究进展

刘慧刘晨曦殷国霞王育来

过程工程学报. 2026, 26(3): 223-232. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225186

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碘代X射线造影剂(Iodinated X-ray Contrast Media, ICM)是全球使用最为广泛的医学显影药剂，在水环境中频繁被检出。ICM极性强且生物化学稳定性高，传统污水处理技术难以有效去除。此外，ICM是水环境中碘代污染物的关键前驱体，严重威胁生态环境和人体健康。基于ICM的研究热点，本工作系统梳理了ICM的污染现状、环境归趋与转化过程，以及ICM降解技术和降解机理。在此过程中，本工作聚焦于各类自由基，尤其是活性氧物种在ICM降解中的作用及其作用位点和机理。此外，本文深入剖析活性氧物种降解ICM过程中碘元素的转化路径，并总结了碘代消毒副产物等碘代有毒物质产生的关键步骤。这些探讨将有助于深化对ICM降解的认识，为ICM高效低毒降解技术的研究提供理论依据和实践参考。

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

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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。

液滴撞击圆柱曲面的动力学及其传热特性分析

张心雨周相君楚化强

过程工程学报. 2026, 26(3): 245-256. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225182

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在过去的大部分研究中，液滴撞击表面大多集中在平面，且所用工质大多为纯水，这无法满足一些实际应用的需求。探究乙醇液滴撞击圆柱曲面对于优化喷雾冷却和表面涂覆等工业应用具有重要意义，也可为多相流界面相互作用的基础研究提供新见解。本工作采用实验方法研究了纯乙醇液滴和添加了一定量甘油的乙醇-甘油混合液滴撞击过热曲面的动力学及传热机理。动力学研究表明，纯乙醇液滴撞击时，表面形状造成的行为差异主要发生在高韦伯数(We)阶段；添加甘油后，在凹表面上，最大铺展因子随着液滴中甘油浓度的升高而增大，而在凸表面上则不再呈线性规律。在传热方面，乙醇液滴连续撞击过热表面时，低壁面温度与高壁面温度下的传热机理并不相同，且甘油浓度与表面形状对传热特性的影响存在耦合机制。对于液滴撞击凹表面，低壁面温度下甘油的添加能够提高传热性能；而高壁面温度下，当温度升高到一定程度时，添加甘油无显著影响。对于液滴撞击凸表面，只有在高壁面温度下，添加甘油才有助于提高传热性能。

气波制冷机高压端口泄漏损失特性与结构优化

胡大鹏刘熙浩李万佳赵一鸣

过程工程学报. 2026, 26(3): 257-269. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225196

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本工作研究了双开口气波制冷机高压端口与波转子流道之间的泄漏损失，分析了泄漏损失的流动特性和机理。同时，提出利用带有密封结构的喷嘴挡板来抑制高压气体的泄漏，提升波转子的制冷效率。结果表明，挡板与转子的间隙宽度对泄漏损失有较大影响，迷宫密封结构能显著抑制高压气体向低温腔泄漏，进而提升制冷效率。密封结构的密封性能随膨胀比与转速增大而减弱。设备的等熵效率随膨胀比和转速增加呈先增大后减小的变化趋势，密封结构可使气波机制冷效率最大提升2.4%；在最佳设计转速2500 r/min时，密封结构对制冷效率最大可提升约2.3%。综上，在喷嘴挡板上设计合理的密封结构对提升波转子的制冷性能具有指导意义。

人工浮岛用轻质地聚物基填充材料的制备与性能表征

姜尧陈双李奕学李家茂冯伟强樊传刚

过程工程学报. 2026, 26(3): 270-279. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225193

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本研究以硅灰为分散剂对铝粉发泡剂进行分散处理，制备不同分散剂掺量(Ⅰ 0wt%；Ⅱ 80wt%；Ⅲ 90wt%；Ⅳ 95wt%)的轻质地聚物基填充材料，考察发泡剂的分散程度对其流动性、凝结时间、抗压强度、渗透系数以及耐久性能的影响，并利用体视显微镜对试样的宏观孔结构进行表征。结果表明，适宜的分散处理有助于改善试样的物理和力学性能。Ⅱ号为最优的分散比例，28 d抗压强度为3.359 MPa。高的闭气孔率(88.69%)有效降低了试样的渗透系数(1.18×10-6 cm/s)，经14天浸泡处理后的试样，其孔结构未出现明显破坏，渗透系数仍维持在10-6数量级。同时，发泡剂的分散处理能有效解决孔径大小问题，并优化气孔分布。

FeCl₂浓度对AlCl₃-BMIC离子液体电化学行为与合金共沉积的影响

宋安安田通江闫秀玲苟宇坤徐存英华一新李艳

过程工程学报. 2026, 26(3): 280-288. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225109

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本研究系统探究了FeCl2浓度对AlCl3-BMIC离子液体体系电化学行为的影响，旨在通过优化电解液组分，实现高铁含量Fe-Al合金的可控电沉积。通过电导率测试和循环伏安法(CV)分析了离子电导率及电化学还原动力学的变化规律。结果表明，随FeCl2浓度增加，离子液体的电导率呈线性下降趋势，这一现象源于FeCl2与[Al2Cl7]-反应生成大体积的[Fe(AlCl4)4]2-络合物，导致载流子迁移率降低，且电导率随温度的变化符合Kohlrausch经验公式。当FeCl2浓度从10 mmol/L增至90 mmol/L时，离子迁移活化能由9.18 kJ/mol升至9.95 kJ/mol，这源于生成的大体积[Fe(AlCl4)4]2-络合离子对离子传输的阻碍作用。循环伏安测试表明，Fe(II)对Al(III)的还原具有显著抑制作用，随着FeCl2浓度增加，铝沉积电位向负方向偏移，还原峰电流密度降低，这与电活性物质[Al2Cl7]-浓度的降低直接相关；而Al(III)还原峰电流密度与Fe(II)浓度的线性关系揭示了Fe(II)对铝电沉积的抑制作用。此外，Fe(II)与Al(III)还原电位差随FeCl2浓度增加逐渐减小，促进了Fe-Al合金的共沉积。基于上述影响规律，本研究通过调节FeCl2浓度，成功制备出Fe含量为13.5wt%~68.1wt%的Fe-Al合金，其微观结构呈现从结节状聚集体、微球状排列到花状结构的逐步演变特征。

氨基己内酰胺在不同溶剂中的溶解度测定及关联

郭晓杰石鹏任强王春璐丁素萍郑博

过程工程学报. 2026, 26(3): 289-302. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225086

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氨基己内酰胺作为一种重要的有机化工中间体，其溶解度的测定是溶液结晶纯化技术开发和产品质量控制的热力学基础。本工作采用静态平衡法测定了氨基己内酰胺在N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、1,4-二氧六环、磷酸三辛酯、甲苯、对二甲苯、1,3,5-三甲苯、甲基叔丁基醚、环己烷和正己烷等有机溶剂中的溶解度。结果表明，在278.15~323.15 K温度范围内，氨基己内酰胺在不同溶剂中的溶解度随温度升高而增大，且在不同溶剂中的溶解度基本符合随溶剂极性增大而增大的规律。但该规律存在个别例外，甲基叔丁基醚虽具有一定极性，理论上可与氨基己内酰胺形成静电相互作用，但其分子结构带来的空间位阻显著阻碍了溶质与溶剂间的有效相互作用，导致氨基己内酰胺在该溶剂中的溶解度偏低；而甲苯等芳香烃溶剂可通过离域π电子云与氨基己内酰胺的共轭区域形成电子云重叠，从而增强溶解性。这表明除极性外，溶质-溶剂电子云重叠等因素也会影响溶解行为。采用Apelblat、λh、二次多项式和Van't Hoff模型对溶解度数据进行拟合，所有模型的相关系数(R2)均大于0.95。其中二次多项式模型的拟合效果最佳，平均相对偏差ARD为0~1.8403%，均方根偏差RMSD为0~0.3190%。通过Van't Hoff方程分析溶解过程的热力学参数，显示在正己烷和环己烷两种非极性溶剂中氨基己内酰胺的ΔdisH, ΔdisS和ΔdisG均为正值，表明其溶解过程是非自发的吸热熵增过程。计算得出焓相对贡献ζH小于熵相对贡献ζTS，表明其在这10种溶剂的溶解过程中，ΔdisH对ΔdisG的贡献小于ΔdisS。

工艺条件对硫酸盐体系电解铁的影响研究

杨欢雷尔泰杨云桃陈永利唐智鹏杨家俊周雪娇

过程工程学报. 2026, 26(3): 303-313. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225155

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本研究基于硫酸盐电解液体系，采用铁板作为阳极，系统考察了电解时间(5~180 min)、电解温度(20~80℃)、Fe2+质量浓度(20~100 g/L)、电流密度(400~1200 A/m2)及阴极材料(钛、铜、铝、镍、铁)等对电解铁形貌、纯度及电流效率的影响。结果表明，钛阴极可显著抑制杂质引入，在电解温度80℃、Fe2+浓度60 g/L、电流密度1000 A/m2、电解时间30 min的优化条件下，可制得形貌优异、易于剥离的电解铁产品。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)与溶样法分析表明，经多参数协同调控，所得产物主要物相为纯铁，呈现晶界清晰、颗粒排布紧密、孔隙极少的阶状形貌；点扫最高纯度可达99.97wt%，溶样法测得铁纯度为99.94wt%。经计算，优化条件下电流效率高达97%以上，电解直流电耗约为4.35 kWh/kg-Fe。该工艺有望为电解铁工业化生产提供兼具成本效益与性能优势的技术路径。

中药渣与褐煤混磨混燃特性实验研究

周会年徐惠斌王威宇马驰王冬轩杨学含

过程工程学报. 2026, 26(3): 314-322. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225073

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针对中药渣与煤的混磨混燃过程，本工作搭建了滚筒球磨实验系统，研究了中药渣掺混比和含水率对混合物料平均粒径的影响，同时采用热重分析法研究了中药渣、褐煤及其不同掺混比例混合物的燃烧特性，并基于Coats-Redfern模型分析了其燃烧动力学参数。研究结果表明，当中药渣掺混比小于50wt%时，磨后物颗粒粒径随中药渣掺混比增加而减小，且颗粒混合均匀度较高；当中药渣掺混比大于50wt%时，低含水率(5%~10%)中药渣较褐煤更易粉碎，磨后物颗粒的平均粒径随中药渣掺混比增加而减小，高含水率(>10%)中药渣的纤维成分吸收水分，柔韧性增加，研磨难度增加，磨后物颗粒粒径随中药渣掺混比增加而增加。与褐煤相比，中药渣在燃烧过程中的反应活化能更低，具有更好的燃烬特性；中药渣的加入显著改善了混合燃料的着火性能，当掺混比为30wt%时，混合燃料燃烧效果最好。而随着含水率增加，相同中药渣掺混比混合燃料的TG曲线整体向高温区偏移，中药渣对褐煤燃烧的促进作用降低，混合样品的燃烬温度升高。本研究可为中药渣的资源化利用提供理论参考。

基于响应面法优化重组大肠杆菌产胶原蛋白培养基的研究

王晓凡陈凯文张子萌朱慧霞李凤和王淮

过程工程学报. 2026, 26(3): 323-332. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225207

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培养基是重组大肠杆菌(Escherichia coli)发酵的核心基础，其成分和配比直接影响菌体生长、目标蛋白(如胶原蛋白)的表达效率及工业化生产的成本效益。本研究聚焦于重组大肠杆菌发酵产胶原蛋白的培养基优化问题，通过单因素研究初步筛选出关键影响因素，并采用响应面优化策略对培养基组分进行精化调整，旨在提升产量并降低成本。优化后得到的发酵培养基配方为：葡萄糖2.85 g/L、复合氮源53.85 g/L、磷酸缓冲液64.63 mmol/L。基于该配方进行发酵验证研究，结果发现胶原蛋白产量达8.62 mg/50 mL，与商用TB培养基的产能相当，但生产成本显著降低30%。进一步的替代试验中，以秸秆糖化液完全替代葡萄糖组分后，胶原蛋白表达量达到原葡萄糖培养基的93%。这一成果不仅验证了秸秆资源的经济性与可行性，还为推动秸秆综纤维素全面替代淀粉糖在大肠杆菌发酵领域的应用提供了重要依据。5 L发酵罐规模的放大研究证实了优化培养基的良好稳定性和可放大性，菌体生长与产物表达未受显著影响。本研究为以大肠杆菌为宿主的高效、低成本胶原蛋白生物制造提供了坚实的技术支撑。

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