过程工程学报

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过程工程学报. 2026, 26(4): 0.

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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

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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。

基于经济效益评价的火电机组节能降耗技术综述

荆涛李全杰杜宪南杨乃木杨珍帅佟思政李兵范烨师进文

过程工程学报. 2026, 26(4): 344-360. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225184

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火力发电由于成本低廉、供电平稳等优势，在我国能源结构中长期占据主导地位，但在全球能源低碳转型背景下，伴随火电产生的“三废”使其面临日益严峻的节能减排压力。对火电机组进行节能改造或优化在近年来广受关注，然而目前缺乏对相关技术最新进展和研究空白的全面解析。为此，本工作系统综述了几种主流的火电机组节能技术，包括锅炉和汽轮机的提效改造、余热回收与梯级利用以及冷端系统优化，从煤耗率为主的经济效益指标角度出发，结合典型案例分析了不同节能技术的最新进展及优缺点。火电机组的节能技术在提升能源利用效率和降低环境污染方面取得了显著成效。在多目标优化模型的完善、智能化诊断与预测性维护、先进材料的应用方面仍需进一步研究和优化，以推动热电机组节能技术的持续发展。

六氟化硫热催化降解反应器CFD模拟与结构优化

马京香夏忠林刘志强刘宏宇杨富朱洪涛马双忱

过程工程学报. 2026, 26(4): 361-371. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225185

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通过模型建立、网格划分和求解设置（包括边界条件、化学反应机理、多孔介质及其传热模型、湍流模型、求解方法等）对热催化反应器内SF6热催化降解进行数值模拟，得到反应器内的压力分布、速度分布、温度分布和各物质的浓度分布情况，并以此为基础进行反应器的优化设计，研究了流速和反应管内径大小对反应器内传热和传质的影响。研究发现，反应器内的温度场径向分布不均导致SF6降解效率降低。基于模拟结果，提出减小反应器管径、装填导热性良好的惰性多孔介质组分等措施，可以强化传热，优化温度场分布以提高SF6降解效率。通过研究入口速度对反应器性能的影响，得出最佳流速控制在0.4~0.8 m/s，可以平衡催化剂的利用、能耗及降解效率。本研究为SF6催化降解反应器的设计、优化及实际应用提供了数据支持和理论指导。

多孔直管式进气气-液搅拌槽内气液分散特性

孙睿彧谢萍蔡子琦刘新卫高正明包雨云

过程工程学报. 2026, 26(4): 372-380. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225213

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气-液搅拌槽在氧化、加氢等化工过程中具有广泛应用，其气体分散状态直接影响生产效率，而搅拌桨型、桨叶安装高度及进气结构是气液分散的重要影响因素。本工作在具有多孔直管进气结构的气液搅拌槽中考察了宽叶翼型搅拌(WH)桨和半椭圆管涡轮(HEDT)桨的桨叶安装位置和转速等条件对气液分散特性的影响规律。结果表明，多孔直管进气结构可实现较好的气泡分散均匀性，HEDT桨适用于较高转速下的气液分散操作，而WH桨在相对较低的转速下即表现出较好的气液分散效果。对于两种搅拌桨，L/D=0.75均为较优的安装高度。本研究结果可为气-液搅拌槽性能优化和设计提供方法参考，具有显著的实际应用价值。

多旋臂旋流器分级性能的实验研究

袁炳昊张家旭鄂承林卢春喜

过程工程学报. 2026, 26(4): 381-389. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225246

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针对催化裂化与催化裂解耦合工艺对不同粒度分布催化剂的分级需求，设计并搭建了多旋臂旋流分级大型冷模实验平台，系统考察了喷出气速与入口颗粒浓度对分级性能的影响。结果表明，喷出气速是影响分级锐度的关键因素，适度提高喷出气速可减少中细组分(≤40 μm)颗粒的夹带并改善分级清晰度；入口颗粒浓度为20 g/m3时，喷出气速由12 m/s增至16 m/s时，粗组分中细颗粒占比由14%降低至12%。入口颗粒浓度在较大范围内对分级性能表现出显著的调控效应。随着入口颗粒浓度升高，颗粒间更易发生团聚，同时湍流强度有所减弱，有助于增强细颗粒的捕集能力。然而，过高的入口颗粒浓度也会导致粗组分中细颗粒夹带比例增加，从而削弱分级选择性。多旋臂旋流器在不同床层线速度下均表现出压降波动小、运行稳定的特征，其中床层线速度为0.25 m/s时的压降较0.15 m/s时最大增加约15%。综合分析表明，喷出气速与入口颗粒浓度对分级性能具有协同作用，合理匹配操作参数可实现分级效率与分级选择性的优化。

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

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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。

发泡剂对磷石膏基轻质陶粒性能的影响研究

吴光超陈开选王瑞营胡海洋李家茂徐韦洪李灿华

过程工程学报. 2026, 26(4): 397-405. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225200

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磷石膏是湿法磷酸生产过程中的副产物，年排放量巨大，其大量堆存不仅占用大量土地资源，更易引发重金属溶出、土壤盐碱化及堆场坍塌等环境与安全问题，亟需实现资源化利用。目前，磷石膏虽已在农业、工业和建筑行业等领域得到应用，但因杂质成分复杂、预处理成本高，导致利用难度较大。基于废弃材料的合理利用理念，本研究以磷石膏为主要原料，添加高炉矿渣粉、粉煤灰和II型无水石膏，选用碳酸氢钠和铝粉两种发泡剂调控孔隙结构，对比分析发泡剂种类对陶粒性能的影响。针对筒压强度最优的陶粒样品，进一步开展XRD, SEM和BET分析，深入研究其微观机理。研究表明，发泡剂种类对陶粒的孔隙率、堆积密度及筒压强度具有显著影响。相同工艺条件下，铝粉制备陶粒的7 d早期筒压强度优于碳酸氢钠制备的陶粒。当原料配比与发泡剂种类适合的情况下，制备的免烧陶粒筒压强度最高可达6.5 MPa，基本满足轻集料混凝土用骨料的强度要求。该工艺不仅为磷石膏的规模化利用提供了新途径，还实现了免烧陶粒的绿色制备，兼具环境效益与经济效益

Ce/La共掺杂与预烧温度对M型锶铁氧体微观结构及磁性能的协同优化机制

单慧琳张鹏杰王继全斯佳佳宋奎奎徐光青

过程工程学报. 2026, 26(4): 406-417. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225188

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在绿色低碳技术的迫切需求推动下，开发高性能、低成本的无稀土永磁材料已成为可持续能源与先进电子领域的重要研究方向。作为候选材料之一，M型锶铁氧体因其优异的热稳定性、高磁晶各向异性及丰富的原料储量而备受关注。本研究以Sr0.41La0.36Ca0.23Fe11.8Co0.2O19为基础体系，采用固相反应结合球磨工艺合成了一系列样品，系统探究了不同CeO2/La2O3质量比(0∶10~10∶0)与预烧温度(1150~1200℃)对材料微观结构与磁性能的协同调控作用。微观结构分析表明，适量Ce取代可诱导晶格发生可控畸变并促进致密化，进而抑制异常晶粒长大、优化晶界特性。这种结构调控增强了畴壁钉扎效应并提升了磁晶各向异性，从而显著提高矫顽力。磁性能测试结果显示，当CeO2/La2O3质量比为2∶8且预烧温度为1180℃时，材料表现出最优的综合磁性能，具有更高的矫顽力、适宜的剩磁及稳定的饱和磁化强度。本研究揭示了稀土掺杂比例与热处理参数之间的协同优化机制，阐明了晶格缺陷、晶界特性及微结构演化对M型锶铁氧体磁性能的影响规律，为无稀土永磁铁氧体的可规模化制备提供了优化策略与工艺窗口，并为绿色高性能永磁材料的设计与应用提供了新思路。

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

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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。

动态工况下电动汽车直冷电池热管理系统均温性改善

朱喜娇马肖娜严华夏陈奕

过程工程学报. 2026, 26(4): 427-436. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225159

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锂离子电池因其高能量密度、长寿命和高稳定性而广泛应用于电动汽车。但其在动态工况下因功率波动导致的发热激增，对电池安全性和寿命构成挑战，尤其是在连续变速中可能导致电池老化，甚至引发热失控。现有研究多聚焦于固定环境温度或单一放电倍率下的热行为评估，难以反映实际复杂情况。本研究测试了三种典型动态工况(匀速运行、交替变载运行和连续加速工况)下的温控效能。结果表明，在35℃环境下，直冷电池热管理系统能够满足匀速运行和交替变载工况下电池组的温控要求；但连续加速工况下电池组表面的最高温度高达49.8℃，温差达16.5℃。增设翅片后电池组最高温度和温差分别降至40.9和5.0℃，纵向温差从11.2℃减小至4.6℃，横向温差由5.9℃降低至1.2℃。翅片不仅利于解决纵向导热不佳问题，而且一定程度缓解了电池组的横向温度不均问题。本研究可为开发直冷热管理系统提供实验依据。

Co@Si-A活化过一硫酸盐降解四环素的性能与机理

张诗华黄桥刘璧铭刘轶鋆吴文飞武相澄张德伟

过程工程学报. 2026, 26(4): 437-452. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225204

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本研究采用一步溶胶-凝胶法制备钴掺杂硅气凝胶催化剂(Co@Si-A)，并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水中四环素(TC)。结果表明，25Co@Si-A表现出最佳的催化活性，对TC的降解率达98.97%。BET分析显示，25Co@Si-A具有高比表面积和丰富的纳米限域空间结构；同时，25Co@Si-A/PMS体系展现出较宽的pH适用范围(5~9)和较强的抗SO_4^(2-)和NO_3^-干扰能力。电子顺磁共振(EPR)、猝灭试验及探针转化试验共同揭示，25Co@Si-A/PMS高效降解TC归因于体系中存在以SO_4^(?-)为主的自由基(SO_4^(?-)和?OH)及非自由基(1O2)的共同作用。该体系降解TC机理与纳米限域效应密切相关，此效应可有效促进反应物富集、增加活性位点暴露量以及提高电子转移效率。本研究为硅气凝胶材料活化PMS降解TC提供了新思路，并为开发基于硅气凝胶材料的新型钴基催化材料提供了重要的理论与技术支撑。

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