来源:Processes 发布时间:2022/3/11 18:22:05
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Processes:主编推荐文章系列 (五) | MDPI 编辑荐读

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本期编辑荐读,Processes 编辑部荟萃了六篇“主编推荐文章”,主题涉及微流控网络模拟、聚异丁烯生产、分布式能源网络、生物修复、废水处理及废料回收等,希望为相关领域的学者提供新的思路和参考。

01 Microfluidic Network Simulations Enable On-Demand Prediction of Control Parameters for Operating Lab-on-a-Chip-Devices

微流控网络模拟可使操作芯片上实验室设备的控制参数实现按需预测

Julia Sophie Böke, Daniel Kraus and Thomas Henkel

https://doi.org/10.3390/pr9081320

图为求解器概念及其用途的示意图。

芯片上实验室系统的可靠运行依赖于流体管理,这是为微流体处理协议的特定子任务及其所需样品流体量身定制的。压力驱动流体控制使流体管理更简化。可实现的流量取决于由芯片和互连管组成的完整微流控系统的压力设置、流体特性和压力-流量特性。预测实现给定流量所需的压力设置简化了控制任务,并为自动化提供了机会。在这项工作中,作者利用一个快速运行的、基于 kirchhoff 的微流控网络仿真,解决了完整的微流控系统在200毫秒内在线预测所需压力设置的问题。这种方法的适用性和益处是可作为创建多组分层流共流的示例展示,以及创建成分可变的液滴。将基于图像的方法与化学计量学方法相结合,可用于读取和关联所创建的多组分流模式与求解器获得的预测结果。

02 A Bibliometric Survey on Polyisobutylene Manufacture

关于聚异丁烯制造的文献计量学综述

Jessica B. Alves et al.

https://doi.org/10.3390/pr9081315

图为1960年至2020年关于 PIB 生产的科学论文分布。

聚异丁烯 (Polyisobutylenes, PIB) 是一种用途广泛的高分子材料,主要用作燃料和润滑油添加剂。目前,对高反应性聚异丁烯 (Highly Reactive Polyisobutylene, HR-PIB) 产品的商业需求推动了新工艺和流程的开发,以生产高聚合物产量、窄摩尔质量分布和高乙烯基含量的聚异丁烯。为此,本文通过文献计量学的研究,对异丁烯溶液阳离子聚合领域的重要技术方面和发展趋势进行了分析和探讨。研究表明,对这一领域的调查主要集中在发达国家,工业倡议表明在这一领域有很高的商业利益和投资价值。此外,以 AlCl3 和醚作为催化剂的催化剂体系对 PIB 和 HR-PIB 的生产非常有利。研究人员正在寻找成本更低、环境友好的催化剂和溶剂,使这些催化剂和溶剂可以在中等温度下使用,特别是在生产 HR-PIB 方面。

03 Effects of Dynamic Pricing on the Design and Operation of Distributed Energy Resource Networks

动态定价对分布式能源网络设计和运行的影响

Tim Sidnell et al.

https://doi.org/10.3390/pr9081306

图为基线场景网络的设计。

本文提出了一个利用可变电价控制固定和非固定住宅分布式能源 (Distributed Energy Resource) 网络输入/输出电力的框架。该框架显示,网络利用自己的大部分能源,从国家电网进口很少,几乎不受动态进口定价的影响,但会受到动态出口定价的影响而增加销售量。与使用恒定定价的基线配置相比,可观察到动态进出口的每千瓦时能源产生的二氧化碳排放量增加,这是由于电价补贴政策鼓励热电联产发电而不是低碳技术。此外,在从电价和电网出口获得收入的系统中,电池被证明是比较昂贵的,但对于使用动态定价向电网出售/从电网购买的情况,它们在网络中的使用是更加经济实惠的。

04 Evaluation of the PGPR Capacity of Four Bacterial Strains and Their Mixtures, Tested on Lupinus albus var. Dorado Seedlings, for the Bioremediation of Mercury-Polluted Soils

4株细菌及其混合物的PGPR能力评价,用于汞污染土壤的生物修复

Daniel González et al.

https://doi.org/10.3390/pr9081293

图为低汞环境下植物生物计量参数 LSD (Least Significant Difference) 分析结果,处理后差异显著。

汞是最具毒性的重金属之一,会污染土壤,进而对环境和健康构成威胁。西班牙雷亚尔城的 Almadén 矿区是世界上污染最严重的矿区之一,当地土壤无法使用。本研究的目的是评估4株植物促生细菌 (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) 菌株 (及其混合物) 的植物促生能力,它们是从 Almadén 矿区自然生长植物的土壤和根际中分离出来的。在高浓度汞的条件下,将它们接种在羽扇豆 (Lupinus albus, var. Dorado) 种子中。经过20天的培育和幼苗收获后,在根系和空中水平进行生物计量测量。结果表明,用 PGPR 菌株处理种子可以改善汞存在下的植物生物特征。具体而言,菌株 B2 (Pseudomonas baetica) 和 B1 (Pseudomonas moraviensis) 是对植物生长贡献最大的菌株,无论是单独的还是作为混合物的一部分。因此,这些可作为对受汞污染的土壤进行进一步原位植物根际修复测试的良好选择。

05 Fluctuation and Re-Establishment of Aerobic Granules Properties during the Long-Term Operation Period with Low-Strength and Low C/N Ratio Wastewater

低强度、低碳氮比废水长期运行期间好氧颗粒性能的波动与重建

Lijuan Cha et al.

https://doi.org/10.3390/pr9081290

图为不同操作天数的好氧颗粒形态。

好氧颗粒的长期结构稳定性对维持稳定的废水处理性能至关重要。本文对低化学需氧量/氮比 (COD/N) 为4:1、COD 浓度为400 mg/L的合成废水在缺氧-好氧条件下进行了300天以上的颗粒化和长期稳定性研究。在无外界干预的情况下,好氧颗粒从第140天开始分解,SVI (Sludge Volume Index) 增加,生物量浓度下降;第210天,平均污泥粒径减小到243 µm;第210天后,颗粒污泥开始重新造粒;第302天,平均粒径增加到500 µm。在此过程中,COD 的去除和硝化作用没有明显差异,但重新造粒后微生物种类更加多样化,食物与微生物的比值 (F/M) 发生了显著变化。本研究将 F/M 比控制在0.3-1.0 gCOD/gSS•d,以保持颗粒结构的稳定,最大限度地减少污泥性质的波动。研究结果深化了对低强度、低 COD 废水颗粒稳定性的认识,为保持颗粒的长期稳定性提供了指导意义。

06 An Imperfect Production–Inventory Model with Mixed Materials Containing Scrap Returns Based on a Circular Economy

基于循环经济的含废料混料的不完善生产-库存模型

Rung-Hung Su et al.

https://doi.org/10.3390/pr9081275

图为循环经济和线型经济简介图。

废料回收活动的实施已被证明可改善许多公司的财务业绩,这种循环经济 (Circular Economy, CE) 在绿色制造 (Green Manufacturing, GM) 行业中尤为明显。本文中,作者讨论了一个不完美的多级生产系统,该系统由含有回收废品的混合材料制造成对的产品,其中,回收的废料是从有缺陷的产品转化而来。两种产品的废料回收量进给率不同,为避免废料回收量的无限积累,将进给量较高的产品置于工序的第二级。本文提出了以成本最小化为目标的联合经济订货数量 (Economic Order Quantity, EOQ) 和经济生产数量 (Economic Production Quantity, EPQ) 模型。所提出模型的决策变量包括两种产品的生产运行时间、新材料的订购量和改造设备的投资程度,证明了最优解的唯一性,并给出了计算最优解的一种算法。最后,作者以制浆造纸行业为例,对求解过程进行了说明,并给出了敏感性分析的结果。

Processes 期刊介绍

主编:Giancarlo Cravotto,University of Turin,Italy

期刊涵盖化学、生物、材料、能源、食品、制药、制造、自动化、可持续以及相关的过程系统工程领域,鼓励领域内研究人士发表相关实验、理论、建模、模拟等方面研究成果。目前已被Scopus、SCIE等数据库收录。

2020 Impact Factor:2.847

2020 CiteScore:2.4

Time to First Decision:14 days

Time to Publication:39.5 days

 
 
 
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