Frontiers in Chemical Engineering

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化学工程前沿研究

贯通理论、计算与工程实践的多维度探索

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化学工程开放获取期刊 Frontiers in Chemical Engineering,聚焦从分子尺度到工业装置尺度的化工研究,涵盖催化工程、化学反应工程、电化学工程、环境化学工程、分离过程、可持续过程工程、化工计算方法等投稿方向,关注理论、计算与工程实践的结合,欢迎相关领域研究投稿。

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Osmotic Power Systems
OPEN Led by Associate Editor
Osmotic Power Systems

盐差能发电(渗透能 / 蓝色能源)利用咸水与淡水之间的化学势差产生电力或氢能,可依托河口、海水淡化浓盐水与废水等资源。本专刊聚焦渗透能系统的最新研究,涵盖电极与电解质设计、膜材料、传输现象建模、系统集成与经济性评估等方向,关注系统效率、材料耐久性、成本与规模化可行性。

Graph-Guided Neural Networks: Revolutionizing Anomaly Detection in Chemical Engineering
OPEN Led by Associate Editor
Graph-Guided Neural Networks: Revolutionizing Anomaly Detection in Chemical Engineering

化工过程异常检测正从传统模型与统计方法转向图神经网络:图引导神经网络结合图论与深度学习,可建模时空依赖关系、提升可解释性并识别早期与细微异常。本专刊聚焦图引导神经网络在化学工程中的方法与应用,涵盖图表示学习、图神经网络架构、故障诊断与安全监测、预测性维护、可解释性与领域知识融合等方向。

Thought Leaders in Chemical Engineering
HOT Led by Chief Editors
Thought Leaders in Chemical Engineering

化学工程学科正持续拓展至可持续能源、先进材料、生物技术、过程强化与 AI 驱动的过程系统工程。本专刊邀请国际领域专家与新兴研究者分享对学科基础挑战、未开发机遇与颠覆性进展的前瞻观点,为化学工程的未来方向提供开放获取的讨论平台。

Carbon-Neutral Engineering Solutions for Water Treatment and Soil Remediation
OPEN
Carbon-Neutral Engineering Solutions for Water Treatment and Soil Remediation

碳中和目标下,传统水处理与土壤修复工艺能耗高、碳排放大。本专刊聚焦低碳水处理与污染土壤修复的工程解决方案,涵盖生物炭等新型材料、节能工艺与循环技术、污染物去除机理、工程设计与优化、中试与现场应用及全生命周期与技术经济评价等方向。

High-Throughput Precision Biomanufacturing of High-Value, Low-Volume Specialty Biochemicals
OPEN
High-Throughput Precision Biomanufacturing of High-Value, Low-Volume Specialty Biochemicals

生物制造正推动产业由石油基体系向可再生生物经济转型,重组生物治疗药物、高纯抗氧化剂、化妆品原料等高价值低产量特种生化品需求持续上升。本专刊聚焦精准生物制造与高通量技术、数字化过程控制及循环生物经济的结合,涵盖代谢工程、连续发酵与下游纯化、废弃物资源化、AI 辅助过程优化与技术经济评价等方向。

Advanced Functional Membranes and Membrane Processes for Efficient and Sustainable Separation
OPEN
Advanced Functional Membranes and Membrane Processes for Efficient and Sustainable Separation

膜分离技术是水处理、废水处理、气体分离与资源回收的关键手段,而膜污染仍是制约长期稳定运行的主要瓶颈。本专刊聚焦先进功能膜材料的设计与制备、膜传递与分离机理、膜污染监测与控制、膜生物反应器与膜反应器设计,以及节能膜技术的放大与工业应用。

AI-Enabled Decision-Making and Optimization for Sustainable Chemical and Process Engineering
OPEN
AI-Enabled Decision-Making and Optimization for Sustainable Chemical and Process Engineering

人工智能正在改变化工过程优化与决策方式:面对经济、资源效率与环境责任的多重目标,单目标优化工具已难以适用。本专刊聚焦 AI、多目标优化与多准则决策在可持续过程系统工程中的融合,涵盖机器学习代理模型、不确定性优化、数字孪生实时决策支持,以及大语言模型在过程工程中的应用。

Particle Formation Using Supercritical Fluids: Advances, Challenges, and Future Directions
OPEN
Particle Formation Using Supercritical Fluids: Advances, Challenges, and Future Directions

超临界流体(特别是超临界二氧化碳 scCO₂)密度可调、黏度低、扩散性强,可精确调控溶解、沉淀与颗粒形貌,是环境友好的颗粒制备介质。本专刊聚焦超临界流体制粒的新策略、技术进展与基础机理,涵盖粒径与晶型调控、过程建模与放大、设备设计创新,以及在制药、纳米技术与可持续材料中的应用。

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Generative artificial intelligence in chemical engineering spans multiple scales

Benjamin Decardi-Nelson, Abdulelah S. Alshehri, Fengqi You*

本文探讨了生成式人工智能在多尺度化学工程中的应用,包括从量子和分子层面的新产品发现与机理理解,到宏观层面的过程设计、放大和优化。

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The role of solid-state fermentation to transform existing waste treatment plants based on composting and anaerobic digestion into modern organic waste-based biorefineries, in the framework of circular bioeconomy

Adriana Artola, Xavier Font, Javier Moral-Vico, Antoni Sánchez*

本文综述了厌氧消化和固态发酵在有机废弃物生物炼制厂中的作用,重点讨论其在可再生能源和高价值生物产品回收中的优势与挑战。

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Performance of removing aqueous contaminant by zirconium based adsorbents: a critical review

Dandan Zhao, Yi Yang, J. Paul Chen*

本文综述了五类锆基吸附剂去除水中重金属、砷、氟和磷酸盐等污染物的性能、吸附模型和主要去除机制。

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Harnessing visible light: enhancing TiO2 photocatalysis with photosensitizers for sustainable and efficient environmental solutions

Nyiko M. Chauke*, Reagan L. Mohlala, Siphelo Ngqoloda, Mpfunzeni C. Raphulu

本文综述了噻嗪染料与 TiO2 结合提升可见光响应和光催化性能的研究,重点关注其在染料去除、水处理、太阳能转换和环境修复中的应用及潜在问题。

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Removal of heavy metals from wastewater using reverse osmosis

Vercus Lumami Kapepula*, Patricia Luis

本文概述了反渗透膜过程去除废水中带电金属离子的进展,并讨论了纳米材料、膜改性、膜再生、浓缩液管理及工业放大的经济可行性。

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Navigating industry 4.0 and 5.0: the role of hybrid modelling in (bio)chemical engineering’s digital transition

Carina L. Gargalo*, Alina A. Malanca, Adem R. N. Aouichaoui, Jakob K. Huusom, Krist V. Gernaey

本文评估了混合建模在化学和生化工业数字化中的潜力,说明其如何结合机理知识和数据驱动模型来支持智能制造、数字孪生和工业4.0/5.0转型。

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Enhancing catalytic pyrolysis of polypropylene using mesopore-modified HZSM-5 catalysts: insights and strategies for improved performance

Qing He, Oguzhan Akin, Yannick Ureel, Parviz Yazdani, Lingfeng Li, Robin John Varghese, Kevin M. Van Geem*

本研究比较了 NaOH 和 NaOH/CTAB 介孔改性方法对 HZSM-5 沸石催化剂的影响,并发现优化后的 CBV80-ZM 在聚丙烯热解中实现了较高的丙烯、轻质烯烃和 MA 产率。

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Phosphorus availability and speciation in soils amended with upcycled dairy-waste nutrients

Maggi Laan, Daniel G. Strawn*, Zachary E. Kayler, Barbara J. Cade-Menun, Gregory Möller

本研究通过温室实验评估奶业废弃物处理生物炭和发酵粪肥改良土壤后的磷形态与大麦生长,结果表明这些乳源生物产品可供给养分并限制淋失。

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