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2022年 第41卷 第8期 刊出日期:2022-08-25
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    本期封面、中英文目次表、版权页
    化工进展. 2022, 41(8):  0. 
    摘要 ( 46 )   PDF (5393KB) ( 41 )  
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    化工进展. 2022, 41(8):  1-1. 
    摘要 ( 10 )   PDF (443110KB) ( 11 )  
    相关文章 | 多维度评价
    特约评述
    广 告 索 引
    化工进展. 2022, 41(8):  2-2. 
    摘要 ( 16 )   HTML ( 4 )   PDF (225KB) ( 8 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    中国过程系统工程30年:回顾与展望
    杨友麒, 陈丙珍
    化工进展. 2022, 41(8):  3991-4008.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0401
    摘要 ( 152 )   HTML ( 14 )   PDF (5870KB) ( 159 )  
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    中国系统工程学会过程系统工程专业委员会至今已成立了30年,本文是一篇纪念文章,全文分为四个部分。首先就过程系统工程(process systems engineering, PSE)作为一个学科在中国的缘起做一个简要回顾;其次,介绍了30年来PSE的发展贡献和问题,简要回顾30年来(特别是近10年来)PSE领域的重要成果及其对于过程工业的贡献,并对当前工作中存在的问题提出一些看法;再次,介绍了PSE面临的挑战和机遇,主要从全球和我国角度简要评述今后发展面临的问题,针对发展形势的要求,进一步指出了PSE学科将会有哪一些发挥作用的机会;最后展望未来,主要是对PSE今后工作提出了一些建议。

    化工过程与装备
    化工过程本质安全评估方法研究进展与展望
    朱佳兴, 郝琳, 刘国钊, 卫宏远
    化工进展. 2022, 41(8):  4009-4024.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2004
    摘要 ( 229 )   HTML ( 43 )   PDF (1472KB) ( 252 )  
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    可持续性发展已经成为社会、生态和经济发展的关键。可持续制造的发展道路需要平衡环境、社会和经济各方面。本质安全设计是减少风险、实现化学工业可持续发展的最有效的方法之一,本质安全设计可以永久性地消除或减少化工过程中涉及的危害。本文综述了本质安全的历史发展、本质安全四大原则的概念、本质安全四大原则应用的使用潜力、本质安全设计评估工具,并系统介绍了本质安全设计评估方法的研究进展和存在的问题,包括基于参数的得分索引本质安全方法、基于参数的数值索引本质安全方法、基于图示的本质安全方法、基于风险分析的本质安全方法和基于多目标评价的本质安全方法,分析比较了各种方法的优缺点,并对本质安全评估方法的未来发展和完善提出了一些见解。

    局部磨损对α型旋风分离器内流场及分离性能的影响
    范军领, 何昊, 张攀, 陈光辉
    化工进展. 2022, 41(8):  4025-4034.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2031
    摘要 ( 76 )   HTML ( 6 )   PDF (6818KB) ( 202 )  
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    以α型旋风分离器为研究对象,基于欧拉-拉格朗日方法,采用雷诺应力模型(RSM)、颗粒离散相模型(DPM)、E/CRC磨损方程对分离器内流场与磨损特性进行数值模拟。通过分析速度矢量、切向速度、颗粒运动轨迹等参数的分布规律,研究了局部磨损对设备内流场及分离性能的影响。结果表明,α型旋风分离器入口正对壁面磨损最为严重,最大磨损率约为1.4×10-5kg/(m2·s)。磨损引起壁面几何结构的改变,导致气流方向发生偏转,不利于主流的稳定与固体颗粒的分离。随局部磨损的加剧,排气管下口短路流急剧增大,从而导致排气管下口以下区域流体流量减少,外涡切向速度降低;细颗粒的逃逸现象更加明显,粗颗粒运动轨迹趋于重合,更易形成高浓度灰环加剧壁面磨损。与未磨损时相比,局部磨损厚度50mm时,3μm粒径颗粒的分离效率由74.38%降低至54.97%,分割粒径d50由0.73μm增大至2.36μm;设备压降降低了约15.41%。

    低温省煤器飞灰沉积阻塞机理分析及结构优化
    付双成, 曹港, 陈强飞, 孙肖润, 偶国富, 周发戚, 李芦雨
    化工进展. 2022, 41(8):  4035-4046.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1944
    摘要 ( 56 )   HTML ( 6 )   PDF (14197KB) ( 255 )  
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    针对热电厂低温省煤器发生飞灰沉积阻塞炉管间隙的情况,本文采用剪切力传递(SST)k-ω湍流模型和离散粒子模型(DPM)分析飞灰颗粒沉积行为,预测省煤器中支撑梁附近的沉积动态,进而对支撑梁上方翅片布置结构进行优化和流场分析。结果表明:省煤器中由于支撑梁和上方翅片的存在,飞灰颗粒会在支撑梁上表面进行沉积。在脱硝条件下,硫酸氢铵增加了飞灰间的黏结力,加剧了黏附沉积,进而积灰不断地向上累积增长并造成堵塞。通过改变支撑梁上方的翅片布置结构,可改变支撑板附近的烟气流动规律。对于烟气中的绝大部分飞灰颗粒(dp>40μm),其所受到的惯性作用占据主导地位,与壁面有着较大的撞击率。通过改变炉管上翅片的布置方式,增加飞灰颗粒横向移动的能力,对支撑梁上的沉积堵塞有着较好的改善作用。

    煤气化细渣陶瓷膜真空脱水试验与数值模拟
    郭凡辉, 武建军, 张海军, 郭旸, 刘虎, 张一昕
    化工进展. 2022, 41(8):  4047-4056.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2152
    摘要 ( 57 )   HTML ( 2 )   PDF (2738KB) ( 37 )  
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    气化细渣是煤炭气化过程的废弃物,高效脱水是其资源化利用、减量化处置的必要前提。本文采用陶瓷膜真空过滤系统开展了脱水实验并对脱水过程进行了数值模拟。气化细渣料浆浓度和液下吸附时间影响滤饼厚度且滤饼厚度增加导致水分运移路径增长,使得有效脱水时间增加;滤饼脱水过程的脱水速率值呈现非线性降低趋势且滤饼水分极限值为40%,这与气化细渣物化性质有关;真空度>0.08MPa时气化细渣滤饼中“通道水”能够在约24s有效脱除。Fluent数值模拟过程选用了欧拉模型并确定了陶瓷膜滤板和气化细渣滤饼的阻力系数,脱水过程的实验值与模拟结果误差小于5%,证实了模型可靠性。模拟过程分析了气化细渣脱水过程中压力场和水分含量分布云图的演变规律,结果表明,增加脱水系统真空度、降低滤饼厚度、提高“通道水”比例以及增大气化细渣颗粒等效当量直径能够提高气化细渣脱水效率。此外,陶瓷膜真空脱水过程所得滤液洁净度高且部分指标达到了工业用水的标准。

    油页岩原位开采对部分地下水指标影响的分析
    纪冬丽, 叶际亮, 何少林, 苑宏英, 徐龙谭, 李若琳, 王帅, 宋阳, 齐志斌, 葛雁冰
    化工进展. 2022, 41(8):  4057-4064.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2136
    摘要 ( 51 )   HTML ( 6 )   PDF (1055KB) ( 61 )  
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    目前,油页岩原位开采主要集中于开采技术和工艺研究,针对开采导致的地下水环境风险影响的研究鲜有报道,该方面的研究可为建立油页岩原位开采地下水环境风险水平定量化评价模型奠定基础。本文首先对在不同热解温度、空气气氛和0.1MPa压力条件下产生的粒径≤2mm的油页岩及热解残渣进行了失重率、比表面积、元素及矿物成分分析;其次,在不同热解温度和浸取时间的条件下,通过浸取实验探究了油页岩原位开采后对地下水质量指标pH、色度、硫酸盐、氨氮和化学耗氧量(CODMn)的影响。结果表明:油页岩失重率与比表面积的变化规律呈现负相关性;浸取液中各项地下水质量指标主要受有机质含量、岩石组分及各元素占比变化的影响;pH和色度受热解温度及浸取时间共同影响,热解温度对硫酸盐、氨氮和CODMn会产生较大影响。油页岩原位开采对地下水质量存在一定的影响,在开采时需采取适当的风险防范措施。

    变压精馏分离乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯体系的设计与控制
    向晟, 王超, 庄钰, 顾偲雯, 张磊, 都健
    化工进展. 2022, 41(8):  4065-4076.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2059
    摘要 ( 76 )   HTML ( 4 )   PDF (4971KB) ( 101 )  
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    聚丙烯醇的生产过程会产生乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯共沸混合物,如果不及时处理,必然会造成环境污染和资源浪费。本文采用变压精馏的方式,针对乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯体系设计了两种产品顺序不同的变压精馏分离序列,并采用遗传算法以年度总费用最小为目标,对两种分离序列进行优化设计以获得最优的设计参数。优化结果表明,两种变压精馏分离方案的设备投资费用分别为5.6×105 USD/a和5.7×105 USD/a,能耗费用分别为8.8×105USD/a和1.0×106USD/a。此外,对具有经济优势的变压精馏分离方案进行了控制结构的构建,使该过程在面对进料流量扰动和进料组分扰动时仍能维持稳定,稳定之后的三种产品纯度仍能维持在设定值附近。

    换热壁面碳酸钙吸附与脱水行为的分子动力学
    肖毅, 王兵兵, 于旭亮, 王鑫, 蔡汉友
    化工进展. 2022, 41(8):  4077-4085.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1943
    摘要 ( 53 )   HTML ( 5 )   PDF (3829KB) ( 35 )  
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    碳酸钙污垢具有较高的热阻,换热壁面碳酸钙的沉积会导致换热器效率显著下降,因此,换热壁面碳酸钙的形成机理与抑制是换热器设计研究的重点。本文采用分子动力学方法模拟分析过饱和溶液中碳酸钙在高温铜金属壁面上的吸附与脱水行为。模拟结果表明,在碳酸钙向壁面吸附过程中Ca—C配位数先增加后趋近于定值,离子的水合数先减少后趋近于定值。吸附在金属壁面的碳酸钙内部结构未发生明显变化,碳酸钙为具有一定水合数的非晶体结构。壁面温度越高,吸附的碳酸钙脱水越完全,Ca—C和Ca—O的配位数越高,高温壁面吸附的碳酸钙从水合结构向无水晶体转化。当壁面温度提高到800K,离子水合数接近于0,Ca—O配位数约为6,与宏观尺度下无水碳酸钙晶体的Ca—O配位数相接近。

    能源加工与技术
    非水溶剂预处理木质纤维原料研究进展
    韩明阳, 乔慧, 付佳铭, 马泽雯, 王妍, 欧阳嘉
    化工进展. 2022, 41(8):  4086-4097.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1969
    摘要 ( 76 )   HTML ( 8 )   PDF (512KB) ( 203 )  
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    木质纤维素是目前中国最丰富的可再生资源,但由于其交织的复杂结构阻碍了内部纤维素和半纤维素的后续转化,这促使研究者们去寻求有效的预处理方法以解决目前的困境。近年来,随着预处理溶剂不断被发现和新型溶剂的快速涌现,非水溶剂预处理作为一种新兴的预处理方式在木质纤维素生物炼制中展现出良好的效果和应用前景。本文在系统介绍了各种非水溶剂理化性质和特点的基础上,综述了各种非水溶剂对木质纤维素预处理的作用原理、半纤维素和木质素的去除效果以及对纤维素酶解性能的影响,同时总结归纳了不同非水溶剂预处理的主要优缺点,并对非水溶剂预处理面临的挑战和未来的发展方向进行了展望,以期对未来绿色、低廉、高效的预处理方法提供借鉴和指导。

    利用不同氢源及氮源电化学合成氨研究进展与挑战
    关浩然, 朱丽娜, 朱凌岳, 苑丹丹, 张雨晴, 王宝辉
    化工进展. 2022, 41(8):  4098-4110.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2178
    摘要 ( 99 )   HTML ( 8 )   PDF (2015KB) ( 649 )  
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    氨是基本有机化学工业及化肥生产的主要原料。工业上利用哈伯法合成氨,该工艺不仅耗能大且转化率仅有10%~15%。相比传统合成氨工艺,电化学合成氨有着清洁环保、反应条件温和等优点。本文综述了氮气、硝酸盐及一氧化氮作为氮源时电化学合成氨的特点与优势,并依据不同氮源的特点,剖析了电化学合成氨的反应机制。文中针对不同的氮源,分析总结了多种氢源方案与氢化机理,系统地概述了反应催化剂的研究进展。分别讨论了氮气在水中溶解度较差、硝酸盐在反应过程中元素价态跨度大而生成诸多中间产物、氮氧化物体系不稳定、电解体系中存在析氢竞争反应等问题,提出了通过改变氢源的组成或结构抑制析氢反应、开发新型高活性位点及氧空位的催化剂体系强化反应选择性、研制非水电解质体系提高反应速率及合成效率等解决思路。

    三维中试装置内水合物降压分解动力学规律
    王云飞, 孙长宇, 喻西崇, 李清平, 陈光进
    化工进展. 2022, 41(8):  4111-4119.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2010
    摘要 ( 49 )   HTML ( 0 )   PDF (1501KB) ( 185 )  
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    利用196L三维装置研究了含下伏气层水合物藏的降压分解规律。对比研究了单竖直井实验和竖直井-水平井双井开采的实验,实验结果表明,过大的降压幅度可能会导致开采井被雾沫夹带的水堵塞,对于含下伏气层的水合物藏,反应釜底部和近井区域由于局部气流速度过快导致更严重的温降。建立了经典格式的分解动力学模型,结果表明,对于三维装置,单独利用推动力和分解速率并不能准确反映水合物实际分解状况。利用水合物剩余分解比例校正后,推动力和分解速率呈线性关系,单井实验所拟合参数k=0.284mol/(min·MPa)与双井降压实验 k=0.279mol/(min·MPa)可以互相验证。

    第一类水合物藏降压开采实验模拟
    黄婷, 李清平, 李锐, 庞维新, 陈光进
    化工进展. 2022, 41(8):  4120-4128.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2124
    摘要 ( 35 )   HTML ( 1 )   PDF (1893KB) ( 104 )  
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    我国南海含下伏游离气的水合物储层具有实现下伏游离气和水合物分解气“两气合采”的地质条件,开采该类型水合物藏能够增加产气量,提高经济性。但目前该类型储层的开采模拟室内实验研究较少,开采规律认识不足。本文采用实验室自行搭建的三维水合物模拟装置,建立了一套含有游离气层的第一类水合物储层制备新方法,研究了水合物藏降压开采过程的产气产水特性。结果表明,采用甲烷水合物四相点以下的生产压力能有力地加快水合物分解进程,提高开采效率,当开采压力从2.95MPa降低到2.14MPa,快速产气阶段气体采收率增加10%,总开采时间缩短约38%,总采收率从73%提高到81%。当开采井井孔位于水合物层时,可能会在井孔附近出现水合物二次生成现象,从而导致开采产气速率显著降低,相比于开采井井孔位于气层,相同累积产气量的情况下生产时间延长30%左右。对比第一、三类水合物藏发现,第一类水合物藏的快速产气阶段持续20min以上,比第三类水合物藏延长一倍多,但总的气体采收率稍低。本文塑造的是气饱和的第一类水合物藏,对实际海洋水合物藏的模拟具有一定局限性,今后研究还需从实验装置尺度、分区控温方法、实验介质筛选、储层重塑稳定性等方面着手,解决储层重塑关键技术问题,为我国含下伏游离气的泥质粉砂型天然气水合物藏开采提供基础数据参考。

    定热流边界下重力作用PCM熔化过程规律
    张春伟, 李山峰, 郭永朝, 张学军, 江龙
    化工进展. 2022, 41(8):  4129-4139.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2086
    摘要 ( 44 )   HTML ( 1 )   PDF (3432KB) ( 144 )  
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    为提升相变储热单元的相变材料(PCM)熔化速率,本文定义基于热源输入方向与重力方向的通用坐标,建立可视化实验装置与数学模型,探究定热流边界下夹角γ对方腔内PCM熔化的作用规律。结果表明,当夹角γ从0°增加到180°时,PCM熔化时间先增加后减少,最后轻微上升。当夹角γ为0°时,PCM以纯导热完成熔化;夹角为15°时,对应的熔化时间最长,相对纯导热过程增加了40.32%;夹角为120°时,对应的熔化时间最短,相对纯导热过程减少了63.11%。当夹角较小时,自然对流对PCM的整体熔化过程有抑制作用,只有在夹角大于一定数值时,自然对流才能促进PCM的熔化过程。此外,多工况下获取的最优夹角γ均在90°~180°,且相对更趋近90°。所以在实际工程应用中,规整相变储热单元的热源端最低点应该低于PCM端最低点。

    硅钙摩尔比对准东煤燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性的影响
    王光绪, 金晶, 张云鹏, 刘薄鉴治, 梁诗雨, 翟中媛
    化工进展. 2022, 41(8):  4140-4146.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1960
    摘要 ( 30 )   HTML ( 2 )   PDF (1410KB) ( 14 )  
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    选择准东高钙五彩湾(WCW)煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比(M)研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明:在WCW原煤灰中,矿物CaSO4演变生成低熔点矿物Ca2MgSi2O7,使得原煤灰借助灰熔融温度(AFTs)预测其结渣、玷污时出现较大偏差。对于混煤灰,当M升高至3时,相比原煤灰,其中矿物CaSO4的分解提前,SiO2优先与CaO反应生成熔点较低的矿物CaMgSi2O6,进而引起混煤灰的熔点降低;当混煤灰中M升高至5时,充足的SiO2会与MgO发生反应,生成高熔点矿物Mg2SiO4,使得此时混煤灰的AFTs显著提升,改善了煤灰熔融特性。热力学计算矿物平衡结果与X射线衍射分析(XRD)结果吻合较好,吉布斯自由能结果验证了矿物演变过程的合理性。

    工业催化
    过渡金属单原子催化剂活化H2O2/PMS/PDS降解有机污染物的研究进展
    段毅, 邹烨, 周书葵, 杨柳
    化工进展. 2022, 41(8):  4147-4158.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2140
    摘要 ( 92 )   HTML ( 11 )   PDF (1493KB) ( 62 )  
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    单原子催化剂(SACs)是一种将金属以原子态负载于载体上的新型材料,具有原子利用率高、催化活性强和易回收等优点,使其在催化降解有机污染物方面备受关注。本文介绍了SACs的催化影响因素,总结了SACs催化降解有机污染物在环境领域中的应用。此外,着重综述了不同过渡金属(Fe、Co、Mn、Cu等)单原子催化剂在基于双氧水或过硫酸盐的高级氧化技术中的催化机理,单原子金属(M)一般与N键合形成活性位点M—N x,活化氧化剂生成自由基或单线态氧,高效降解有机污染物。最后,提出未来SACs在催化降解有机污染物的研究方向是合成金属负载量高、稳定性高、pH适用范围更广的SACs,以及根据SACs的结构-性能关系和催化机理,对目标污染物设计特定催化剂。

    金属氧化物在OX-ZEO催化剂中催化CO x 加氢制低碳烯烃研究进展
    张鹏, 孟凡会, 杨贵楠, 李忠
    化工进展. 2022, 41(8):  4159-4172.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0422
    摘要 ( 95 )   HTML ( 17 )   PDF (5301KB) ( 214 )  
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    金属氧化物-分子筛(OX-ZEO)双功能催化剂可实现CO x 加氢制低碳烯烃的高选择性转化。本文概述了OX-ZEO催化CO x 加氢制低碳烯烃反应中金属氧化物的研究进展,通过对CO x 加氢制甲醇/乙烯反应热力学分析指出了“接力催化”的优势,重点讨论了金属氧化物的种类和组成、制备方法及金属氧化物和分子筛的“亲密度”对催化性能的影响,探讨了催化反应机理、氧空位的作用及抑制副反应的策略。分析了OX-ZEO催化反应面临的问题和挑战,展望了OX-ZEO催化体系的发展趋势,认为通过元素掺杂、助剂修饰、优化制备条件等可提高金属氧化物的氧空位含量,进而可提高催化活性,也可通过对金属氧化物进行表面疏水改性抑制副产物CO2,提高C原子利用率。

    活化液助溶剂对再生脱硝催化剂性能的影响
    马静, 马子然, 林德海, 马少丹, 王宝冬
    化工进展. 2022, 41(8):  4173-4180.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2559
    摘要 ( 45 )   HTML ( 2 )   PDF (1370KB) ( 17 )  
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    为了考察助溶剂对活化液的催化剂再生性能的影响,将某燃煤电厂失活退役的脱硝催化剂在相同清洗工艺下处理,随后分别浸入以草酸、乙醇胺作为助溶剂配制的活化液中,得到两个再生催化剂。采用XRF、氮气物理吸附法、原位吡啶吸附、NH3-TPD、Raman、XPS、H2-TPR以及固定床脱硝反应器等表征手段对新鲜样品、失活样品以及再生样品进行表面理化性质、脱硝性能测试评价。结果显示,脱硝催化剂失活的主要原因是飞灰中的碱金属K、Na造成催化剂的比表面积和孔容下降、表面Lewis酸性位数量减少、V5+比例下降、活性VO x 减少及氧化还原性能下降。同时发现,两个再生催化剂在等量活性组分钒条件下,脱硝性能却表现出较大差异,乙醇胺助溶活化液再生的样品Ethanol-cat性能恢复至新鲜催化剂的97%以上,而草酸助溶活化液再生的样品Oxalic-cat却几乎无再生效果,这是因为两种活化液中的活性组分钒状态不同,乙醇胺助溶活化液中钒离子可有效恢复失活催化剂的酸性位数量、V5+比例、活性物种VO x 数量以及氧化还原性能,而草酸助溶活化液对失活催化剂的这些理化性质作用较小。

    水热法制备3D花球状Bi2SiO5及其光催化油酸酯化反应
    常耀萍, 官修帅, 郑谦, 靳山彪, 张长明, 张小超
    化工进展. 2022, 41(8):  4181-4191.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2161
    摘要 ( 56 )   HTML ( 5 )   PDF (3234KB) ( 44 )  
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    化石燃料资源的枯竭和环境污染等问题,使寻找生物燃料等可持续、可再生能源成为世界关注的焦点。本文通过简单水热法制备3D花球状Bi2SiO5,并用于在模拟太阳光照射下油酸与甲醇的光催化酯化反应。为了解Bi2SiO5催化剂的物理、化学和光学性质,采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、氨-程序升温脱附(NH3-TPD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)对其进行表征,且通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析反应产物成分组成。酯化反应产物油酸甲酯的产率通过1H NMR进行定量分析,计算过程简单、结果精确可靠。在模拟太阳光照射下,最优反应条件为:醇油比为12∶1、催化剂用量为5%(质量分数)、反应温度为70℃、光照反应时间为6h,油酸甲酯产率为28.8%。核磁共振氢谱(1H NMR)分析结果显示油酸甲酯选择性高达100%,且催化剂循环3次后油酸甲酯产率仍可达26.8%,稳定性强。电子自旋共振(ESR)测试表明,Bi2SiO5光催化酯化反应过程中存在羟基自由基(·OH)和超氧基自由基(·O2-)。基于Bi2SiO5首次用于光催化酯化反应,为解释其具有催化活性的原因,提出了其光催化酯化反应机理。

    杂原子掺杂beta分子筛的烯烃环氧化催化性能
    吴玉帅, 尤晴, 董旭杰, 朱子麒, 王旭, 陈汇勇, 马晓迅
    化工进展. 2022, 41(8):  4192-4203.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2097
    摘要 ( 51 )   HTML ( 3 )   PDF (2120KB) ( 32 )  
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    采用液-固相同晶取代法分别制备了W、Mo、V和Ti掺杂的四种杂原子beta分子筛,并以环己烯和环辛烯为探针底物分子,系统性评价了W-beta、Mo-beta、V-beta和Ti-beta催化烯烃环氧化反应性能。结果表明,所制备的四种杂原子beta分子筛均具有较高的结晶度,且完好继承了母体Al-beta分子筛的微孔结构与纳米颗粒形貌;由于离子半径和M—O键长的差异,W和Mo的骨架掺入量相对较低,V和Ti的掺入量相对较高;催化烯烃环氧化反应中,有限的活性金属含量导致W-beta和Mo-beta催化环烯烃的转化率低于V-beta和Ti-beta,但W-beta、Mo-beta、V-beta的反应转换频率(TOF)较高,说明W、Mo、V金属位点的活性更高;催化环己烯环氧化反应中,V-beta催化剂易引发烯丙基氧化副反应,环氧化物选择性低于其他三种催化剂,且V活性组分氧化物形态含量较高,反应过程中易脱落,导致V-beta催化剂循环再生性能较差;Ti掺杂beta催化剂表现出最佳的烯烃环氧化反应性能,提高Ti含量可有效提高反应转化率,但骨架Ti掺入量存在极值,过多的Ti物种趋向于氧化物形态,降低反应活性(TOF值),因此适宜的骨架Ti掺杂有利于Ti-beta分子筛催化烯烃环氧化反应。

    氮硫掺杂生物炭/过一硫酸盐体系降解水中磺胺异
    潘杰, 王明新, 高生旺, 夏训峰, 韩雪
    化工进展. 2022, 41(8):  4204-4212.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2197
    摘要 ( 46 )   HTML ( 0 )   PDF (2627KB) ( 20 )  
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    利用高温热解的方式制备由氮、硫元素掺杂改性的生物碳质纤维材料,并借用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等多种技术对材料性质进行分析。实验以制备材料为催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的磺胺异唑(SSX),研究其降解效果,探讨材料活化PMS的机理。结果表明:N、S的掺杂显著提升了材料活化PMS降解SSX的性能,其中NSC-5的催化性能最佳,当NSC-5投加量为0.4g/L、PMS浓度为0.25mmol/L、SSX浓度为10mg/L时,反应90min后可去除80%以上,反应速率是生物碳质材料(BC)参与进行反应的2.7倍,这与其表面增加的官能团相关。电子顺磁共振(EPR)结果表明,SSX降解过程中起主要作用的组分是单线态氧(1O2)、硫酸根自由基(·SO4-)和羟基自由基(·OH),氮硫的掺杂加快了电子转移速率,进而提高材料的催化活性。

    CeO2的形貌对CuO/CeO2催化剂CO2加氢制甲醇性能的影响
    张嘉琪, 林丽娜, 高文桂, 祝星
    化工进展. 2022, 41(8):  4213-4223.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1977
    摘要 ( 48 )   HTML ( 3 )   PDF (4295KB) ( 271 )  
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    采用水热法制备CeO2纳米颗粒(W-CeO2)、CeO2纳米片(S-CeO2)、CeO2纳米棒(B-CeO2)及CeO2纳米八面体(O-CeO2),用浸渍法负载相同质量分数的铜形成CuO/CeO2催化剂。通过扫描电镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、自动吸附分析仪(BET)、H2程序升温还原(H2-TPR)、N2O滴定等表征技术对催化剂进行表征,并在可控温控压的固定床石英管反应器中对催化剂的催化性能进行评价。研究了不同形貌CuO/CeO2催化剂对CO2加氢制备甲醇的影响;结果表明,CuO/CeO2催化剂的催化活性存在明显的形貌依赖性,催化剂的暴露晶面、比表面积、表面碱性位点、表面氧缺陷的差异均会对CO2转化率、甲醇选择性和产率产生影响。其中,不同形貌CeO2优先暴露晶面的活性顺序为S-CeO2({100}+{110})>W-CeO2{100}>B-CeO2{111}≈O-CeO2{111},暴露晶面活性越高,催化剂表面氧缺陷越多,CuO-CeO2间相互作用越强,则催化活性越好。当为CuO/S-CeO2时,催化剂表面中碱性位点最多,催化剂比表面积为88.8m2/g,铜分散度为19.2%,CO2转化率为6.56%,甲醇选择性和收率为96.3%和0.063g/(gcat·h),催化活性最好,由活性评价试验得转化率由高到低依次为S-CeO2>B-CeO2>W-CeO2>O-CeO2,可知CeO2形貌差异会决定CuO/CeO2催化剂的物化性能和催化活性,从而提升对不同形貌CuO/CeO2催化剂催化CO2加氢制甲醇的基础认识。

    材料科学与技术
    苯并𫫇嗪树脂研究进展
    祖立武, 毕莹, 赵缤慧, 李纪东, 杨晴, 丛姗姗
    化工进展. 2022, 41(8):  4224-4240.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1947
    摘要 ( 51 )   HTML ( 12 )   PDF (3313KB) ( 336 )  
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    聚苯并嗪树脂(PBZ)是一类杂环聚合物材料,具有优异的热稳定性、高的抗拉强度和良好的耐化学性,在航空复合材料、共混物和电子电路板等许多领域得到了应用。本文概述了制备苯并嗪(BZ)单体的三种路线及合成方法,总结了在无催化剂条件下BZ单体的阳离子开环聚合(ROP)机理;详细阐述了含可固化基团的功能化BZ单体的种类以及可固化基团对PBZ树脂性能的影响,同样也详细论述了不含可固化基团的功能化BZ单体的结构性能以及研究现状。通过分子设计,科研人员已制备出了单官能团取代、双官能团取代、可聚合官能团取代的BZ单体,以及高分子量主链的BZ和主链含有BZ单元的化合物材料;简述了PBZ复合材料的研究进展,指出了PBZ树脂存在加工温度高、经典的PBZ脆性大的缺点以及产生的原因,最后指出苯并嗪树脂的发展方向为制备绿色生物基BZ、PBZ复合材料的改性以及合成新结构的功能性BZ。

    分子模拟技术在壳聚糖功能材料开发和应用中的研究进展
    冯颖, 赵孟杰, 崔倩, 解玉鞠, 张建伟, 董鑫
    化工进展. 2022, 41(8):  4241-4253.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2176
    摘要 ( 55 )   HTML ( 3 )   PDF (3512KB) ( 35 )  
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    壳聚糖因其优良的生物相容性、可再生性、生物降解性以及絮凝、吸附性而被广泛应用于医药、能源、环保等领域。随着统计力学和计算机科学的快速发展,应用分子模拟研究壳聚糖材料的开发和应用已成为热点。本文综述了近年来分子模拟技术在该领域的研究进展,归纳了分子模拟的基本方法及特点,详述了以量子化学为基础的分子模拟软件Materials Studio在壳聚糖研究中的常用模块以及应用。在此基础上,介绍了利用分子模拟对壳聚糖分子结构、微观反应机理、相容性的分析与预测,以及壳聚糖在生物医用材料、燃料电池、缓蚀剂、水处理应用领域的分子模拟研究进展,总结分析了分子模拟方法在壳聚糖功能材料开发和应用中的优势以及在微观机理探索方面的不足,提出了采用多尺度模拟、与机器学习相结合等提高模拟结果准确性和计算速度的研究方法,为未来设计开发新型壳聚糖材料提供新的思路。

    金属有机框架材料的水稳定性及吸水应用进展
    祖梅, 许海涛, 谢炜, 程海峰
    化工进展. 2022, 41(8):  4254-4267.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2040
    摘要 ( 67 )   HTML ( 8 )   PDF (3927KB) ( 410 )  
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    水蒸气广泛存在于空气和工业气体中,收集利用或去除水蒸气都需要利用高吸水储水的吸附剂。金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种具有高孔隙率、高比表面积的新型多孔材料,同时具备网状结构和孔径可控调节的特性,被广泛应用于吸附、分离、催化、过滤等多个领域。将MOFs应用于水吸附领域不仅要求MOFs具备较高的水稳定性,还需要具备亲水和吸附-脱附循环能力。本文综述了水稳定性MOFs的基本组成,基于皮尔森软硬酸碱理论的设计原则,水吸附行为的影响因素以及空气集水、气体除湿等应用领域的进展,以饱和吸湿量为参考罗列了13种水吸附MOFs及其衍生物的物理参数。最后总结了水吸附MOFs在合成机理、批量制备和应用领域存在的问题,并对应提出了解决思路,期望为MOFs在水吸附应用的研究方向提供有价值的参考。

    聚丁二炔气敏传感应用的研究现状及展望
    戈明亮, 何梓宇
    化工进展. 2022, 41(8):  4268-4276.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2094
    摘要 ( 34 )   HTML ( 1 )   PDF (1625KB) ( 172 )  
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    分析了聚丁二炔作为气敏传感材料的机理,总结了不同结构聚丁二炔衍生物作为气敏传感材料的研究现状。本文以聚氨酯、石墨烯、二硫化钼、纤维素纳米晶等增强材料为例,阐述了聚丁二炔复合材料的气敏增强原理、优点及存在的问题,介绍了如食物腐败的检测、便携腕式传感器等新型传感场合的应用研究。目前,聚丁二炔作为气敏传感材料还处于起步阶段,光学转变机理不明确、侧基改性工艺烦琐、官能团种类有限、易受环境影响失效等问题都亟待解决;未来应拓宽对增强材料的选择,调控复合材料的结构以实现对待测气体的高选择性和高灵敏度响应,更要发挥聚丁二炔复合材料成型工艺简单、与环境相容性好的优点,制备更具功能化的气敏材料。

    高镍正极材料微裂纹诱导容量衰减的应对策略研究进展
    李想, 葛武杰, 马先果, 彭工厂
    化工进展. 2022, 41(8):  4277-4287.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2138
    摘要 ( 36 )   HTML ( 2 )   PDF (3990KB) ( 15 )  
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    随着锂离子电池在电动汽车、储能等领域的广泛应用,其正极材料尤其是钴酸锂、镍钴锰酸锂及镍钴铝酸锂三元正极材料的需求量也随之剧增。然而由于钴资源稀缺,“高镍低钴化”成为近年来锂离子电池行业的重要关注点和发展方向。高镍正极材料(Ni的摩尔分数大于60%)凭借着容量高、成本低廉等优势获得了广泛的关注和研发,其产业化步伐逐渐加快。然而其仍然面临着诸多限制其大规模应用的问题,其中微裂纹的产生诱发的快速容量衰减问题被越来越多的研究证明是常规球状高镍正极材料容量衰减的首要因素。本文综述了近年来针对这一问题的几种典型应对策略的研究进展,包括填隙包覆处理、径向有序设计以及采用高镍单晶正极材料。本文对以上典型应对策略的技术手段、工艺参数和电化学性能进行了总结和归纳。最后对于进一步的研究方向进行了展望。

    基于MOFs材料的低碳烃(C1~C3)分离研究进展
    张雨珂, 刘倩, 段媛媛, 赵英杰, 崔阳, 史利娟, 李向远, 李剑川, 范海明, 易群
    化工进展. 2022, 41(8):  4288-4302.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2037
    摘要 ( 48 )   HTML ( 0 )   PDF (2841KB) ( 26 )  
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    低碳烃(C1~C3)混合物的分离和纯化是化工过程中最重要且耗能最大的过程单元之一,开发温和条件下低能耗高选择性吸附分离C1~C3分子的固体吸附材料迫在眉睫。金属有机框架材料(MOFs)作为一类相对新颖的多孔有机-无机杂化材料,因其可控的拓扑结构和多样的化学微环境,在低碳烃分离和纯化领域受到广泛关注。本文概述了MOFs作为分离和纯化低碳烃气体吸附剂的特性,重点关注了MOFs材料在C1(CO2/CH4)、C2、C3烯/烷烃以及烯/炔烃分离领域的应用进展。首先归纳了MOFs材料在C1~C3烃类物质分离过程中的三种常见分离机制,并据此回顾了近年来MOFs材料对常见C1~C3烃类分子的吸附及分离性能;分析了MOFs材料在C1~C3烃类物质分离过程中的构效关系,总结了MOFs材料的孔道尺寸/形状、骨架柔性和表面功能的调控理念与方法,并提出MOFs材料成本高、水热稳定性差、主客体关系难以精准探测等制约其应用发展的现状。文章指出未来研究重点为开发低成本多样化专一性的新型配体,构造复合型吸附剂,并明确吸附分离过程中分离体系主客体性质,为MOFs材料用于低碳烃分离的定向设计提供了探索方向。

    纳米纤维素构建超疏水材料研究进展
    詹洵, 陈健, 杨兆哲, 吴国民, 孔振武, 沈葵忠
    化工进展. 2022, 41(8):  4303-4313.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2005
    摘要 ( 48 )   HTML ( 1 )   PDF (1998KB) ( 53 )  
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    纳米纤维素表面富含活性羟基,具有高度的亲水性和吸水性,这在很大程度上成为影响纳米纤维素在工业上大规模应用的主要因素。对纳米纤维素表面的活性羟基进行化学修饰提高其疏水性,日益成为国内外学者研究的热点。本文在简要阐述超疏水材料基本特征和制备方法的基础上,对比了不同超疏水材料制备方法(模板法、喷涂法、沉积法、刻蚀法)的优劣,重点介绍了国内外学者利用纳米纤维素构建超疏水材料(气凝胶、纸张、涂层、薄膜等)在生物医学、造纸工业、油水分离、食品包装、储能材料等不同领域的研究进展,归纳并分析了目前纳米纤维素构建超疏水材料在改性方式和性能提升等方面仍存在的问题,同时指出了纳米纤维素构建超疏水材料未来将朝着过程无污染化、工艺简化、稳定性优化等方向发展。

    金属有机骨架/聚酰胺薄层纳米复合膜的研究进展
    朱晓, 朱军勇, 张亚涛
    化工进展. 2022, 41(8):  4314-4326.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1946
    摘要 ( 38 )   HTML ( 4 )   PDF (2395KB) ( 28 )  
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    相较于传统聚酰胺薄层复合(TFC)膜,金属有机骨架/聚酰胺薄层纳米复合(TFN)膜得益于MOFs材料的高比表面积、有序可控的孔隙结构、良好的聚合物相容性和可定制的化学功能,展现出更高的渗透选择性,在工业应用中显示出巨大的分子和离子分离潜力。本文首先简述了MOFs聚酰胺复合膜的研究背景,然后从MOFs材料的特性和MOFs聚酰胺复合膜的制备策略两个方面出发,总结了MOFs聚酰胺膜研究的最新进展。讨论了MOFs的物化特征在TFN膜的微观结构和分离性能中起的作用;介绍了MOFs聚酰胺复合膜的制备策略,重点对MOFs负载方法及效率进行了分析。最后简述了MOFs聚酰胺复合膜在气、液体系分离中的应用;对MOFs聚酰胺膜在应用过程中的稳定性问题进行了分析,并对未来MOFs聚酰胺复合膜优化MOFs负载和功能性设计的研究进行了展望。

    光子晶体结构色纺织材料的制备及应用研究进展
    陈欢欢, 高伟洪, 陈凯凯, 张之悦, 赵小燕
    化工进展. 2022, 41(8):  4327-4340.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1959
    摘要 ( 33 )   HTML ( 0 )   PDF (5026KB) ( 32 )  
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    为解决当前纺织印染行业大量使用高污染、高能耗且易褪色的传统化学染料和颜料的问题,针对结构生色材料所具有的不含着色剂、颜色鲜艳、不易褪色等特点,本文综述了近年来光子晶体结构色纺织材料的制备及应用研究进展。介绍了光子晶体结构及其结构生色机理,阐述了结构色纺织材料常用的制备方法,着重归纳了光子晶体结构色在纤维、纱线、织物及颜料等方面的应用,并分析了其在应用过程中存在的问题。分析表明,光子晶体结构色纺织材料已经可以达到大面积快速制备,且在织物上构筑结构色较为方便且研究较多,在纱线上构筑结构色的研究较少,在纤维上构筑结构色容易赋予其功能性且相关研究逐渐增多。最后总结了光子晶体结构色应用于纺织领域所存在的问题,并对该研究方向进行了展望。

    静电纺特殊形貌纳米纤维的应用研究进展
    王慧, 刘新懿, 王伟, 万同, 厉宗洁, 王劭妤, 程博闻
    化工进展. 2022, 41(8):  4341-4356.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2016
    摘要 ( 32 )   HTML ( 3 )   PDF (2734KB) ( 26 )  
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    特殊形貌的纳米纤维可以通过控制静电纺丝过程工艺及参数条件来制备。特殊形貌的纳米纤维具有比普通纳米纤维更大的比表面积和更高的孔隙率,以及掺杂各类有机/无机材料后赋予纤维的多功能性,使其应用研究已经深入能源环境、催化过滤、生物工程、食品安全等诸多领域,成为纳米材料研究的热点领域之一。但特殊形貌纳米纤维存在研究体系不完善、量产化难度高、重现性差等问题。本文通过对多种特殊形貌纳米纤维的成形机理进行阐述,介绍了特殊形貌纳米纤维独特的形貌结构与性能优势,对其在粒子透过、粒子拦截与传输等领域的应用研究进行了概述。此外,本文对特殊形貌的纳米纤维从研究制备到应用过程中面临的局限性进行了讨论,提出建立完善的特殊形貌纳米纤维研究体系,针对应用领域开发功能性特殊形貌纳米纤维膜,从环保性、稳定性角度出发,推进特殊形貌纳米纤维的产业化发展进程。

    赤藓糖醇相变储热材料研究进展
    杨瑜锴, 夏永鹏, 徐芬, 孙立贤, 管彦洵, 廖鹿敏, 李亚莹, 周天昊, 劳剑浩, 王瑜, 王颖晶
    化工进展. 2022, 41(8):  4357-4366.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2101
    摘要 ( 43 )   HTML ( 4 )   PDF (3385KB) ( 29 )  
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    赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性,作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是,赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点,导致其热能的利用效率不高,极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等,可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题,还需对其进行功能化,以拓展其应用前景。

    高效空气过滤用PTFE膜材料的结构和性能
    刘朝军, 刘俊杰, 丁伊可, 张建青
    化工进展. 2022, 41(8):  4367-4374.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1955
    摘要 ( 48 )   HTML ( 0 )   PDF (1776KB) ( 31 )  
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    聚四氟乙烯(PTFE)膜高效空气过滤材料以其过滤效率高、初始阻力小和无硼释放等优点,在电子工业洁净室中得到了广泛的应用,然而目前尚缺乏PTFE膜与传统滤材结构及性能的系统对比研究。本文选取了两种商业应用的PTFE膜高效滤材,采用扫描电子显微镜、孔径分析仪、自动滤材测试仪等多种表征手段对材料的微观结构和过滤性能与超细玻璃纤维(简称玻纤)滤材进行了较为全面的对比研究,结果表明,PTFE膜本质上也是一种纤维类滤材,其纤维平均直径为60~85nm,远低于玻纤滤材的668.8nm;高效PTFE膜的过滤效率与玻纤滤材相当,且其初始阻力不及玻纤滤材的50%,但PTFE膜滤材的容尘性能不及玻纤滤材,更适合应用于有再生或预过滤装置的场所。

    硅基电子气去除甲基氯硅烷的分子动力学模拟
    李艳平, 严大洲, 杨涛, 温国胜, 韩治成
    化工进展. 2022, 41(8):  4375-4385.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2154
    摘要 ( 41 )   HTML ( 0 )   PDF (1779KB) ( 28 )  
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    光纤通信技术具有通信容量大、传输损耗低、保密性能好等优点,是一种极有前途的多路通信手段。相关技术中利用硅基电子气SiCl4经化学气相沉积法制备光纤预制棒,但是SiCl4中的含金属杂质和含氢杂质因对光子产生很大的振动吸收而增加光纤传输中光的吸收损耗。光纤用SiCl4对纯度的要求极高,其中含氢杂质甲基氯硅烷的含量需降低到5mg/kg或者更低。通过光氯化法结合精馏工艺提纯SiCl4是目前为止制备光纤用高纯SiCl4最合适的方法。本文针对光氯化法去除甲基氯硅烷杂质的工艺过程进行分子层面的反应分子动力学模拟研究,重点比较分析了Cl2与Cl自由基及反应温度对甲基氯硅烷的去除效果,并探究了不同的模拟体系中形成的主要的中间产物及其主要的转化路径,为光氯化除杂反应提供了基础的化学反应机理及工艺的改进方向。模拟结果表明,在反应体系中引入Cl自由基后对甲基氯硅烷的去除效率能够达到相同模拟条件下Cl2的2倍;体系的反应温度与甲基氯硅烷的去除效率之间的相互关系并不是单调变化的,存在最佳反应温度(373K)使甲基氯硅烷的去除效率达到最大;甲基氯硅烷分子中的C—H键及C—Si键因具有较大的键能而难断裂,只有当体系内反应温度升高到一定值后(423K)才可观察到C—H键的断裂,只有在体系内引入活泼的Cl自由基后才可观察到C—Si键的断裂。

    微孔碳材料修饰的隔膜用于高性能锂硫电池
    金玮
    化工进展. 2022, 41(8):  4386-4396.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2007
    摘要 ( 48 )   HTML ( 5 )   PDF (5199KB) ( 27 )  
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    锂硫电池具有较高的能量密度,是有发展前景的能量存储体系之一。但“穿梭效应”严重制约了锂硫电池的实际应用,为解决该问题,本文通过简单的一步热解法合成了孔径均匀的微孔碳材料,探究了微孔碳材料修饰隔膜后对锂硫电池性能的影响。结果表明,制备的微孔碳材料孔径集中在0.56nm左右,修饰隔膜后不仅能够有效抑制“穿梭效应”的产生,还有利于加快锂离子的传输,确保正极一侧溶解的多硫化物的再次利用。在0.1C的电流密度下,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池首次放电比容量为1359mAh/g,循环100次之后容量能保持在966mAh/g,而修饰之前的传统聚丙烯隔膜,循环100次之后的比容量仅为409mAh/g;在1C的电流密度下循环500圈后,采用微孔碳材料修饰隔膜的电池容量保持率为88%,表现出优异的循环稳定性。

    甘蔗渣基磷掺杂活性炭的制备及其电化学性能
    熊永志, 刘艳艳, 陈晓荭, 卢贝丽, 黄彪, 林冠烽
    化工进展. 2022, 41(8):  4397-4405.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2056
    摘要 ( 38 )   HTML ( 0 )   PDF (2061KB) ( 18 )  
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    以甘蔗渣为生物质碳源,植酸为磷源和活化剂,制备磷掺杂活性炭,并将其应用于超级电容器领域。本文分析了活化温度和浸渍比对活性炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值以及电化学性能的影响,并通过孔隙结构、含磷官能团中P结合形态以及亲水性等探究磷掺杂提高活性炭电化学性能的机理。结果表明,植酸的活化作用促进了活性炭吸附能力和比表面积的提高,形成微孔/介孔复合的结构;植酸作为磷源,实现了活性炭的磷掺杂,其结合类型为C—P、C—P?????O、C—P—O和C—O—P;含磷官能团的引入改善了活性炭的亲水性,为赝电容反应提供了活性位点,从而提升了电化学性能。电容贡献理论分析表明,扩散行为不是限制其电容行为的主要因素,电容行为主要受电极表面的双电层和赝电容反应的影响。在较佳工艺条件下,活化温度为900℃,浸渍比为1.5时,磷掺杂活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和比电容分别为1321mg/g、255mg/g和222F/g(电流密度为1A/g)。循环9000次后,其电容保持率仍为高达98.77 %, 说明磷掺杂活性炭具有作为超级电容器电极的潜力。

    双重动态共价键交联纳米纤维素导电水凝胶及其柔性传感器
    邱艺娟, 林佳伟, 秦济锐, 吴嘉茵, 林凤采, 卢贝丽, 唐丽荣, 黄彪
    化工进展. 2022, 41(8):  4406-4416.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2052
    摘要 ( 31 )   HTML ( 1 )   PDF (4051KB) ( 12 )  
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    自愈合导电水凝胶因其良好的自愈合性能与导电性能,在柔性可穿戴设备中具有巨大的应用前景。以4-甲酰基苯硼酸(Bn)交联聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯亚胺(PEI)构建基于硼酸酯键和亚胺键的双重动态交联水凝胶网络,引入聚吡咯修饰的纤维素纳米纤维(PPy@CNF)构建了具有良好自愈合和导电性的PBP-PPy@CNF纳米复合水凝胶。结果表明,当PPy@CNF的质量分数为0.8%时,水凝胶的力学性能最佳,其最大应力可达6.65kPa,断裂拉伸应变可达2080%,电导率为2174μS/m。基于该水凝胶的电阻式传感器具有良好的稳定性和重复性,在应变检测范围0~800%内,灵敏因子GF可分为三个线性响应区域,分别是0~200%(GF1=2.82)、200%~600%(GF2=7.15)和600%~800%(GF3=12.85),该传感器能有效检测人体不同部位的运动,可应用于可穿戴传感设备。

    水热氧化预处理对棉秆成型颗粒理化性质的影响
    杨济凡, 张守玉, 曹忠耀, 郎森, 刘思梦, 周义, 胡南, 吴玉新
    化工进展. 2022, 41(8):  4417-4424.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1935
    摘要 ( 35 )   HTML ( 1 )   PDF (1373KB) ( 15 )  
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    以棉秆为研究对象,经180~280℃水热氧化预处理后热压制备成型颗粒。利用热重分析、X射线衍射(XRD)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析手段,考察了水热氧化预处理温度对棉秆成型颗粒理化性能及燃烧性能的影响。结果表明:随着水热氧化温度的升高,棉秆的固相产物产率降低,半纤维素于180℃之前完全分解,无定形纤维素于200℃完全分解,结晶纤维素于260℃完全分解,水热氧化固相产物的纤维素结晶度呈现逐渐减小的趋势,而木质素相对含量增加;棉秆成型颗粒的固定碳含量、热值和能量密度增加,但燃烧性能变差。水热氧化预处理后棉秆成型颗粒的表观密度保持在1300kg/m3左右,抗压强度则随着水热氧化温度的增加而下降,其中180℃水热氧化预处理后棉秆成型颗粒的抗压强度相比原料成型燃料增加了183.33%。本研究范围内,经180℃水热氧化预处理后获得的棉杆成型颗粒的燃烧性能和物理性能最佳,其热值为17.76MJ/kg,能量密度为23.44GJ/m3,抗压强度达11.90MPa,可作为优质生物质成型燃料使用。

    氯化锰/氨热化学吸附储热的特性
    王震, 闫霆, 霍英杰
    化工进展. 2022, 41(8):  4425-4431.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2164
    摘要 ( 36 )   HTML ( 1 )   PDF (1468KB) ( 21 )  
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    热化学吸附储热具有储热损失小、储热密度高、可实现冷热复合储存等优点,近年来得到了广泛的关注。本文以MnCl2/NH3作为吸附储热工质对,基于热化学吸附技术构建了热化学吸附储热实验平台,对MnCl2/NH3热化学吸附系统的储热性能进行了理论分析和实验研究。结果表明:在解吸充热温度、吸附放热温度、冷凝/蒸发温度分别为162℃、45℃和25℃的运行条件下,试验获得的吸附储热密度最大,其值为1296.36kJ/kg MnCl2或1101.90kJ/kg固化复合吸附剂。当放热温度从45℃增大到85℃时,热化学吸附储热系统的吸附储热效率从38.98%降低至24.08%。由于传热传质、化学反应动力学等因素的影响,相同运行工况下吸附储热系统实际所获得的储热性能要低于理论值。

    界面聚合聚脲/聚氨酯复合壳体香精微胶囊的制备及性能
    王乔逸, 陆少锋, 师文钊, 洪勋, 姚东霞, 张领
    化工进展. 2022, 41(8):  4432-4440.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0202
    摘要 ( 26 )   HTML ( 0 )   PDF (2001KB) ( 26 )  
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    以茉莉香精为芯材,以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)分别与二乙烯三胺(DETA)、β-环糊精(β-CD)及β-CD/DETA反应物为壁材,采用界面聚合法制备了聚脲、聚氨酯、聚脲/聚氨酯3种不同结构壳体的香精微胶囊。探究了不同微胶囊壳体对微胶囊表观形貌、热稳定性、香精微胶囊缓释性的影响并通过动力学模型分析了香精扩散方式。结果表明,以β-CD/DETA制备的聚脲/聚氨酯复合壳体微胶囊成囊性优异,壳体致密完整,热稳定性和缓释性能最好,经其整理的纺织品可保持较浓香味90多天。3种香精微胶囊在100℃、120℃高温缓释数据均符合零级、一级、Ritger-Peppas及Higuchi动力学模型。聚脲/聚氨酯复合壳体Ritger-Peppas方程拟合后n值更加接近0.45,更符合Fick扩散,缓释性能更好。

    癸酸-石蜡/石墨烯气凝胶定形相变材料的制备及热物性分析
    白金刚, 苑正己, 刘雨, 张义师, 吕喜风
    化工进展. 2022, 41(8):  4441-4448.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2102
    摘要 ( 38 )   HTML ( 1 )   PDF (2693KB) ( 25 )  
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    随着碳中和理念的逐步推进,调整能源供应政策,倡导低碳生活,可推动全社会的绿色发展,采用相变材料(PCMs)储存和释放热量,能够有效地利用可再生能源,可减少化石燃料带来的CO2释放问题。本文利用石墨烯气凝胶作为相变材料的载体,分别采用不同比例的癸酸/石蜡进行有机相耦合,制备了一系列高封装率、低渗漏率的石墨烯定形相变材料。研究发现当石墨烯气凝胶定形相变材料中癸酸/石蜡为7∶3时,相变焓达到202.91J/g。经过200次循环后复合材料的相变潜热变化量在4.25%以内,渗漏率仅为3.20%。采用DSC、TG、XRD、SEM对材料进行微观结构分析说明,石墨烯气凝胶改善了相变介质的形状稳定性,有效地阻止了相变过程中耦合的有机相泄漏,使材料储放热稳定,增强了导热作用,具有良好的应用前景。

    生物与医药化工
    功能菌群DDMZ1共代谢脱色降解不同结构染料差异效应
    范娇, 谢学辉, 秦艳, 陈小光, 方英荣, 杨珊珊, 赵江贵, 莫浩楠, 郑航蜜, 刘娜, 张庆云, 宋新山
    化工进展. 2022, 41(8):  4449-4463.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2070
    摘要 ( 32 )   HTML ( 1 )   PDF (3741KB) ( 14 )  
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    为探究功能菌群DDMZ1在相同共基质条件下脱色降解五类不同结构染料的效能差异情况及微观生物学机制,本文首先测定了功能菌群DDMZ1在酵母提取物(yeast extract, YE)共基质条件下对五类不同结构共12种染料的脱色率,其次通过液相色谱-飞行时间串联质谱联用仪(LC-TOF-MS)进一步鉴定了其中5种典型的不同结构染料在YE共基质体系中的降解产物,推导了各自的降解途径,最后采用Illumina Miseq高通量测序评估了YE共基质条件下由5种典型的不同结构染料引起的微生物群落结构差异以及优势功能菌属的富集情况,进而揭示了YE共基质条件下染料结构、群落结构、优势菌属与染料脱色性能之间的相互作用关系。脱色结果表明:添加YE共基质能够显著促进菌群脱色性能,对浓度为100mg/L的12种不同结构的染料作用72h 后,偶氮类染料脱色率均可达到80%以上,三苯甲烷类染料尤其是孔雀石绿由几乎为0的脱色率提升到了98.3%,蒽醌类染料的脱色率也均提升了20%左右。LC-TOF-MS分析产物表明5种典型的不同结构染料在YE共基质作用下均被生物降解成分子量小且结构简单的代谢产物。高通量测序结果表明,相较于无机物培养基条件,共基质YE的添加能显著增加各种不同结构染料样品中菌群群落结构的多样性。而在相同共基质YE条件下,不同结构染料样品中的优势功能菌属明显不同。如在偶氮类染料样品YEAO7、YERB5、YECBE中,最优势功能菌属为志贺氏菌属(占比依次为32.33%、38.41%、33.96%),在蒽醌类染料样品YERBBR中最优势功能菌属为寡氧单胞菌属(47.40%),而在三苯甲烷类染料样品YEMG中假单胞菌属(92.79%)为绝对优势功能菌属。以上结果表明,类似结构的染料可能富集相似的优势功能菌属,而不同结构的染料则明显富集不同的优势功能菌属。

    原生质体融合制备三效工程菌HL及其溶藻机理
    黄金杰, 毛林强, 张文艺
    化工进展. 2022, 41(8):  4464-4472.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2167
    摘要 ( 30 )   HTML ( 1 )   PDF (2535KB) ( 11 )  
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    为从源头上治理蓝藻问题,对本文作者课题组筛选出的高效溶藻菌R1和脱氮聚磷菌B8进行原生质体融合后得到5株融合菌。以蓝藻优势藻种——铜绿微囊藻为受试对象,以溶藻率、脱氮率、除磷率作为评判标准,优选出其中1株兼备溶藻、脱氮、除磷菌株(命名为HL),运用底物抑制Haldane模型构建菌株降解铜绿微囊藻动力学模型。不同方式处理菌液来判定菌株的溶藻作用组分,并用扫描电镜观察其溶藻效果,辅以三维荧光、傅里叶红外初步探寻其溶藻机理。试验结果表明:菌株HL具有高效溶藻、稳定脱氮除磷能力;在菌藻共生环境中,对不同浓度铜绿微囊藻的降解过程符合Haldane方程,其最大比生长速率μm为1.046d-1,半饱和常数Ks为896.92mg/m3,抑制常数KI为1568.95mg/m3,这表明菌株HL对铜绿微囊藻具有较好的耐受与降解能力;菌株HL通过分泌芳香族氨基酸等活性物质,对藻细胞壁破坏,从而导致藻细胞破碎死亡。

    精细化工
    硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶的合成及性能
    郭睿, 李平安, 赵云飞
    化工进展. 2022, 41(8):  4473-4480.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1945
    摘要 ( 34 )   HTML ( 1 )   PDF (2302KB) ( 252 )  
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    以双酚A多聚甲醛酚醛树脂(BPA-PA酚醛树脂)、二甲基二甲氧基硅烷和环氧氯丙烷为原料,通过酯交换反应和亲核取代反应得到硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)分析进行结构确证。结合非等温DSC、T-β外推直线和FTIR分析研究了最佳固化工艺条件。探讨了不同硅烷添加量对硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂性能的影响。最后以硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂为基体树脂,加以导电填料和助剂,制备出中温型导电胶。对导电胶进行拉伸剪切强度、体积电阻率和热重测试分析,结果显示:自制硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度达到20.18MPa、体积电阻率达到7.44×10-4Ω·cm,残炭量达到68.89%。相对市售E-51环氧树脂所制导电胶,自制硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度提高5.73MPa,体积电阻率降低3.86×10-4Ω·cm,残炭量提高7.49%。

    硅烷化聚琥珀酰亚胺负载阿维菌素的制备与性能
    苏少纯, 林成威, 周新华, 周红军
    化工进展. 2022, 41(8):  4481-4490.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2084
    摘要 ( 29 )   HTML ( 2 )   PDF (3796KB) ( 172 )  
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    为了减少农药的流失和降解,采用纳米材料与技术开发新型纳米剂型具有巨大潜力。本文以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和丁二胺(DBA)为改性单体,采用胺解开环反应制备了硅烷化聚琥珀酰亚胺(PDSi),并通过自组装方式负载阿维菌素(AVM)得到AVM@PDSi纳米体系。结果表明,相较于原药,AVM@PDSi对叶面的黏附性明显提升,叶面滞留量提高了56.50%。PDSi材料具有良好的抗氧化活性,PDSi对1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基的清除率最高可达41.88%。AVM@PDSi具有良好的抗紫外性能,在相同的紫外强度照射下(Emax=365nm),AVM@PDSi半衰期比原药AVM延长了近一半。AVM@PDSi具有良好的缓释性能和pH响应释放性能,在pH=9时释放最快;在pH=7时,AVM@PDSi-3在72h后累积释放量为67%。研究表明,AVM@PDSi具有良好的储存稳定性,并且保留了AVM的杀虫活性。

    聚天冬氨酸凝胶的制备及生物降解性
    岳瑶, 蒲梦凡, 王文瑞, 赵俭波, 曹辉
    化工进展. 2022, 41(8):  4491-4497.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2049
    摘要 ( 32 )   HTML ( 2 )   PDF (2354KB) ( 13 )  
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    以丙三醇三缩水甘油醚为交联剂制备聚天冬氨酸凝胶,考察了凝胶的热性能和黏弹性,并采用平板培养和液体培养法考察了凝胶的生物降解性。结果表明:丙三醇三缩水甘油醚交联凝胶具有良好的吸水保水性,且耐热性和黏弹性更优,平板试验证明凝胶也具有良好的生物降解性,液体培养法证明交联剂的种类和用量对凝胶的降解有较大影响,交联度均为60%的凝胶,交联剂为丙三醇三缩水甘油醚时第9天降解率为49.3%,较交联剂为乙二醇二缩水甘油醚制备的凝胶低9.2%,说明在相同交联度下丙三醇三缩水甘油醚形成的网络结构更致密;交联剂均为丙三醇三缩水甘油醚时,交联度为40%的第9天降解率为59.8%,较交联度为60%的凝胶提高了17.5%,交联度增加,降解速率降低。

    资源与环境化工
    废轮胎热裂解技术研究现状与进展
    季炫宇, 林伟坚, 周雄, 柏继松, 杨宇, 孔杰, 廖重阳
    化工进展. 2022, 41(8):  4498-4512.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2045
    摘要 ( 57 )   HTML ( 0 )   PDF (1541KB) ( 850 )  
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    结合目前废旧轮胎资源化处理现状及研究成果,本文对热解机理、热解技术进行分析、对比,着重介绍了热解温度、升温速率、物料粒径、催化剂等工艺参数对热解产物产率的影响,分析表明Coast-Redfern积分法所得动力学模型较准确,平均反应活化能为129.5kJ/mol;现有的研究表明,热解温度对产物产率影响最大,气相产物与液相产物产率随温度升高而增加,其中液相产物产率相对较高的热解温度在500~550℃范围内,固相产物品质较高的热解温度在500~650℃范围内。其次对其固、液、气三相产物特性及应用和污染物(S、PAHs)的分布与控制方法做了归纳总结,为废旧轮胎热解技术向工业化发展提供技术依据。

    零价铁及其耦合技术强化抗生素废水的处理
    朱婷婷, 苏仲弦, 赵天杭, 刘轶文
    化工进展. 2022, 41(8):  4513-4529.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2026
    摘要 ( 58 )   HTML ( 2 )   PDF (3279KB) ( 38 )  
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    抗生素被广泛应用于治疗疾病、畜牧养殖业及病虫害防治等,然而抗生素大规模的生产及使用,对生态系统造成了持久性破坏。同时,未完全降解的抗生素在环境中逐步积累,导致抗生素抗性基因(ARGs)的富集,对环境造成极大的威胁,因此亟待开发经济、高效且可削减ARGs的抗生素处理方法。零价铁(ZVI)因廉价、易操作、不产生二次污染,被广泛用于含难降解污染物的污水处理过程,并在抗生素废水的处理中进行了广泛研究。本文从ZVI及其耦合技术对抗生素的作用机制与ZVI对厌氧消化的影响等方面,综述ZVI及耦合技术在处理抗生素废水中的应用。文章指出,ZVI主要通过产生羟基自由基(·OH)氧化降解抗生素,此外ZVI被腐蚀后形成的氢氧化物、氧化物也可吸附去除大量抗生素。零价铁-光芬顿与零价铁-电芬顿耦合工艺分别通过光能与电能促进·OH的产生,并实现Fe2+的循环利用。ZVI耦合厌氧生物处理过程中,ZVI可优化微生物群落,提高酶活性,从而促进厌氧消化降解抗生素,并削减部分ARGs。针对以上工艺特点,合成廉价高效的ZVI材料、探索ZVI对厌氧消化过程中ARGs的削减机制将是ZVI及其耦合技术强化抗生素废水处理的研究重点。

    废锂离子电池正极材料中锂元素选择性回收的研究进展
    王玥, 郑晓洪, 陶天一, 刘秀庆, 李丽, 孙峙
    化工进展. 2022, 41(8):  4530-4543.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1940
    摘要 ( 84 )   HTML ( 13 )   PDF (1878KB) ( 81 )  
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    随着新能源汽车市场的蓬勃发展,锂离子电池作为新能源汽车的关键部件,面临着关键金属资源尤其是锂资源供给不足的风险,回收废锂离子电池中所含的二次锂资源将成为解决锂资源供需问题、推动行业可持续发展的重要途经。因此为实现废锂离子电池中锂元素的高效提取,分步或优先提取的选择性提锂工艺备受研究者们关注。本文介绍了火法、湿法、机械化学法和电化学法四种当前主流的选择性提锂工艺,在阐述其基础反应机理的基础上,总结归纳了各工艺最新的研究成果,并从提取过程中的工艺能耗、物耗、回收率、选择性、环境影响等多个角度对各工艺的优势和不足进行了深入分析。最后,对废锂离子电池中有价金属资源化回收的发展趋势及前景进行了展望,为未来研发更加清洁高效的回收工艺提供参考。

    基于生物炭强化有机固废好氧堆肥资源化的研究进展
    黄霞, 何莹莹, 张艺蝶, 杨殿海, 戴晓虎, 谢丽
    化工进展. 2022, 41(8):  4544-4554.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2129
    摘要 ( 59 )   HTML ( 2 )   PDF (1304KB) ( 35 )  
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    好氧堆肥是实现有机固体废物无害化、稳定化以及资源化的有效手段。近年来,生物炭作为一种堆肥调理剂在优化堆肥环境参数、加速堆肥进程与提升堆肥品质等方面显示出广阔的前景。生物炭具有丰富的多孔结构和巨大的比表面积以及高效的持水能力、阳离子交换能力和吸附能力,这些性质对促进堆肥进程有巨大优势,比如强化微生物群落活性、促进有机物降解与腐殖质形成、减少臭气和温室气体排放、降低重金属和抗生素以及其他污染物的生物有效性等。本文综述了生物炭在不同类型有机废弃物好氧堆肥过程中的作用,总结了基于生物炭的强化手段在堆肥中的应用,并提出了生物炭未来研究的发展方向,旨在从功能材料方面优化好氧堆肥工艺,并为生物炭在好氧堆肥中的应用提供理论依据和数据支撑。

    AEP-DPA-CuO相变纳米流体吸收CO2稳定性
    陆诗建, 刘玲, 刘滋武, 郭伯文, 俞徐林, 梁艳, 赵东亚, 朱全民
    化工进展. 2022, 41(8):  4555-4561.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0195
    摘要 ( 41 )   HTML ( 1 )   PDF (1205KB) ( 17 )  
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    化学吸收法CO2捕集技术的核心是吸收剂,吸收剂的稳定性是实现CO2捕集装置长周期连续运行的关键。本文针对0.6mol/L AEP-0.4mol/L DPA-0.1mol/L ACT相变有机胺吸收体系高温、含氧等条件下降解会带来腐蚀增强、吸收剂损耗的技术难题,进行了降解组分分析,研究了降解的主要影响因素。研究发现,CO2负载、O2、温度对降解率均有较大影响,其中影响因素排序为CO2>O2>温度,Fe3+对氧化降解影响大于对热降解的影响。通过GC-MS分析可知,热降解热稳定盐主要有3种,氧化降解热稳定盐主要有6种。为抑制热降解与氧化降解,研究选取酒石酸钾钠等6种抗氧化剂进行考察,得到最佳抗氧化剂为丙酮肟,最佳添加量为800mg/L,其中热降解抑制率为97.9%,氧化降解抑制率达到98.3%,实现了AEP-DPA-ACT相变体系的低降解率,为相变纳米流体的稳定运行提供了保障。

    紫外-高铁酸盐体系氧化降解水中的萘普生
    伊学农, 李京梅, 高玉琼
    化工进展. 2022, 41(8):  4562-4570.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0121
    摘要 ( 27 )   HTML ( 1 )   PDF (2132KB) ( 17 )  
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    利用紫外线(UV)活化高铁酸盐[Fe(Ⅵ)]能显著提高萘普生(NPX)的降解率。本文考察了不同体系、 Fe(Ⅵ)投加量、溶液pH、磷酸盐、HCO3-、Cl-以及腐殖酸(HA)对NPX降解的影响,并通过自由基淬灭实验和中间价态铁鉴定实验确定了反应的主要活性物种。通过TOC去除率确定体系降解NPX的矿化程度并利用液相色谱质谱联用仪检测降解的中间产物,提出了可能的降解路径。结果表明,反应60min后,单独Fe(Ⅵ)几乎不能降解NPX,单独UV对NPX的降解率也不到26%,而UV-Fe(Ⅵ)体系对NPX的降解率高达82%,降解过程符合准一级动力学规律(R2>0.95),反应速率常数为0.0306min-1,分别是单独UV和单独Fe(Ⅵ)降解速率的6.2倍和102倍。溶液初始pH对UV-Fe(Ⅵ)体系降解NPX有显著影响,酸性条件下有利于NPX的降解,主要是由于在不同pH下高铁酸盐和NPX的不同形态的双重作用。相同pH下,磷酸盐对NPX的降解有明显的抑制作用,主要是因为磷酸盐与Fe(Ⅵ)分解产物具有络合作用导致·O2-减少。Cl-和HA对NPX降解有不同程度的抑制作用,而HCO3-对降解有促进作用,这是因为HCO3-的加入使得溶液的pH升高从而增强了Fe(Ⅵ)的稳定性。较低的矿化率表明NPX的降解产物与其母体化合物相比难于在UV-Fe(Ⅵ)体系中去除。UV-Fe(Ⅵ)体系中的主要优势活性物种是·O2-,NPX 与·O2-主要通过电子转移机制发生脱羧反应,最终生成酸类、酮类和醚类物质。

    聚合离子液体的合成及其吸附脱硫性能
    单清雯, 张娟, 王亚娟, 刘文强
    化工进展. 2022, 41(8):  4571-4579.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1963
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    N-甲基二烯丙基胺与金属酞菁合成的功能化离子液体为单体、硅胶球为载体,在载体表面聚合制备成硅胶球负载的聚合功能化离子液体吸附材料[(NMDA-Pc/Ni2+)/SiO2]。本研究采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、偏光显微镜对其进行表征。考察了吸附剂在常压室温下对二苯并噻吩(DBT)的吸附脱硫性能。结果表明,(NMDA-Pc/Ni2+)/SiO2的吸附脱硫性能最好。最佳吸附条件为吸附剂用量为1.5g/10mL模型油,吸附时间为20min,DBT的最大吸附量为6.198mg/g。该吸附剂对DBT的吸附行为遵循Freundlich 吸附等温模型和拟二级动力学模型。以甲醇洗涤再生,重复使用5次后,吸附性能没有明显降低。烯烃和芳烃都会影响吸附剂的吸附脱硫效果,但芳烃对DBT选择性吸附的影响小于烯烃。吸附剂对不同的硫化合物也有良好的吸附作用,去除顺序为:二苯并噻吩>苯并噻吩>噻吩。

    胞外多糖含量对碱热水解法溶出污泥蛋白质及水解液固液分离性能的影响
    谢力, 李秀芬
    化工进展. 2022, 41(8):  4580-4586.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2046
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    近年来,随着资源短缺及环境污染问题的凸显,剩余污泥蛋白质的回收利用研究受到了广泛关注。本文重点研究了胞外多糖含量对碱热水解法溶出污泥蛋白质及水解液固液分离性能的影响,并对其影响机制进行了初步分析。结果表明,胞外多糖含量的增加对剩余污泥蛋白质溶出有明显的抑制作用,与此同时,水解液的固液分离性能恶化。当胞外多糖含量为350mg/gTS时,蛋白质的溶出率为29.62%,水解残渣中的DNA含量为233.33mg/gTS,滤液体积为23.60mL,水解液的黏度为545.33mPa·s。三维荧光光谱法和共聚焦扫描显微镜观察发现,随着胞外多糖含量升高,多糖与蛋白质类物质间的美拉德反应加剧,多糖的面积覆盖率升高,这些均不利于污泥蛋白质的溶出。

    观点
    氢能的思考及发展路径判断和实践
    周颖, 周红军, 徐春明
    化工进展. 2022, 41(8):  4587-4592.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0396
    摘要 ( 141 )   HTML ( 14 )   PDF (1278KB) ( 156 )  
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    氢具有化学品、专属燃料和二次能源三种特性,在中国能源革命进程中,政府将以CO2减排为抓手促进 光伏风电的发展。随光伏风电成本的降低,绿氢从化学品定位转向专属燃料和二次能源属性。文中指出:中国 30·60双碳目标将引领再电气化,重构钢铁、炼化、煤化工、油气田、汽车、煤电和水泥产业;西部地区通过光伏原位电解水及绿色气体岛来实现氢的能源转型;东部地区绿氢有可能成为拉动乡村振兴的载体工具和低碳城市创建的重要抓手。文章提出:超前布局、强化创新、持续突破氢能关键核心技术、长期坚持技术迭代和产业示范,是氢能实现产业化发展的根本途径。