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2018年 第37卷 第S1期 刊出日期:2018-11-30
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本期封面、中英文目次表
化工进展. 2018, 37(S1): 0-0.
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化工进展. 2018, 37(S1): 0-0.
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化工过程与装备
液-液喷射混合装置微观混合特性的研究进展
黄正梁, 聂元清, 杨遥, 孙婧元, 王靖岱, 蒋斌波, 阳永荣
化工进展. 2018, 37(S1): 1-11. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0518
摘要
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液-液喷射混合装置具有优异的微观混合特性,特别适用于液-液快反应体系。在研究不同液-液喷射混合装置的微观混合特性时,选取合适的研究方法和定量指标非常关键。本文对比分析了液-液喷射混合装置中常用的微观混合特性研究方法(化学探针法、激光诱导荧光技术和计算流体力学方法),包括其优缺点、适用范围、选用原则和应用要点,并总结了表征微观混合特性的定量指标。其次,对液-液喷射混合装置进行了系统性的分类,分别介绍了不同液-液喷射混合装置中微观混合特性的影响因素和研究进展,后者主要包括3种研究方法在研究微观混合机理、微观混合特性时间、微观混合过程强化和装置结构优化等方面的进展。最后总结了罐中喷射混合装置和管状喷射混合装置微观混合特性研究存在的不足和后续研究方向。
精馏-膜分离技术集成过程研究进展
王晓红, 张远鹏, 于新帅, 李明高
化工进展. 2018, 37(S1): 12-18. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0505
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精馏-膜分离集成过程与传统精馏工艺相比,因其具有明显节能降耗的经济性优势,故工业应用日渐增多,所以对其进行全面研究更有理论和实际意义。本文介绍了膜分离的机理模型,根据膜的亲水性和亲有机性对膜材料进行分类,总结了精馏-膜分离集成过程的理论研究方法,并分别从脱水和脱有机物两方面介绍了精馏-膜分离集成过程的主要实验研究及工业应用研究进展。通过对现有研究分析发现,目前该集成过程在膜材料和集成优化理论研究方面存在一定局限性,使其未能在工业上得以广泛推广应用。基于上述全面分析,提出了一定改进思路。
多种类型液滴蒸发综述
柴琳, 杨文哲, 刘斌, 陈爱强
化工进展. 2018, 37(S1): 19-28. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1476
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液滴蒸发过程是伴随着复杂变化但又没有统一且充分认知的的过程,是目前一个重要的研究热点,在许多科学应用中起到关键作用。本文介绍了液滴蒸发的历史研究过程,综述了3种不同类型液滴,即纯液滴、二元混合溶液液滴和聚合物溶液液滴蒸发过程的研究成果,分析了液滴蒸发过程中和蒸发结束后沉积物的影响因素,简述了液滴的研究成果在实际生活中的应用。现有研究表明,不同类型液滴的蒸发过程受到多种因素的影响,比如溶液中的纳米粒子、环境温度和压力等。这些因素还会影响到沉积物的图案和大小。目前,研究人员已经研究出典型的液滴蒸发过程(接触线固定和接触角固定模式),讨论出液滴蒸发基本理论。对一些常见的二元及多元溶液,研究人员已经发现它们与纯溶液蒸发过程的不同之处,并且已经在科学界进行了大量的研究及讨论,建立出数学模型。最后重点介绍了液滴蒸发在医学领域的研究成果、应用和未来发展的方向,比如通过生物液滴蒸发后的沉积物的纳米层,跟正常沉积物对比结果来检测疾病等。最后对液滴蒸发理论的现状、潜力和未来发展需求进行了总结和展望。
中空纤维膜分离器调节氢碳比的HYSYS模拟
李俊宏, 吴路平, 汪涛, 陈文
化工进展. 2018, 37(S1): 29-34. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0953
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以膜渗透理论为基础,建立了中空纤维膜的渗透微分方程,之后以HYSYS为计算平台,结合其Spreadsheet功能,对中空纤维膜分离器调节氢碳比进行了模拟。研究中首先以富甲烷含氢气为原料气,采用建立的数学模型及模拟方法进行膜计算,通过与美国APCI公司(美国气体化工产品公司)提供的普利森(PRISM)膜的分离数据比较,验证了建立的数学模型和模拟方法的正确性。然后考察了原料侧压力、膜面积、渗透侧压力对中空纤维膜分离过程的影响。最后探讨了中空纤维膜分离器调节氢碳比的过程。结果表明,模拟结果与膜组件供应商提供的实际数据具有较好的一致性,原料侧压力、膜面积及渗透侧压力对膜分离过程具有重要影响,且可作为调节气体氢碳比的手段,为工业生产中调氢碳比的工艺设计提供理论指导。
基于pH测量的CO
2
吸收到钠基溶液动态实验及模型
刘敦禹, 程潜, 金晶
化工进展. 2018, 37(S1): 35-42. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0869
摘要
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采用基于pH测量的CO
2
吸收速率研究方法。将pH与溶液中的成分相关联,采用分段拟合获得CO
2
吸收速率,获得溶液成分对吸收速率的影响规律。对于低浓度的NaOH来说,吸收速率一直保持不变直到CO
2
物理吸收到NaHCO
3
溶液中。对于高浓度的NaOH,NaOH完全转化成Na
2
CO
3
时,吸收速率降低。但在两个吸收阶段中,吸收速率不变,CO
2
物理吸收到NaHCO
3
中时,吸收速率随CO
2
饱和度的增加而降低。对CO
2
吸收到NaOH中,CO
2
和钠离子浓度都促进吸收,钠离子浓度影响更大;对于CO
2
吸收到Na
2
CO
3
中,当Na
2
CO
3
浓度大于0.05mol/L,吸收速率不随浓度增加;对于CO
2
吸收到NaHCO
3
中,低浓度的钠可以促进CO
2
吸收,而高浓度的钠抑制CO
2
吸收,这主要由于析盐的作用。为避免CO
2
大量吸收,优先选择0.5mol/L以上浓度的NaHCO
3
。
能源加工与技术
渣油胶体稳定性研究进展
郭鑫, 申海平, 侯焕娣, 李吉广, 黄汤舜
化工进展. 2018, 37(S1): 43-48. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0699
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由于环境、物质变化常破坏渣油原有的稳定状态,在不同阶段对渣油的高效加工利用带来不利影响。本文综述了近年来渣油稳定性现有研究进展,介绍了国内外学者对渣油胶体理论和胶体模型的认识。简述了结合渣油胶体稳定性理论而提出的CI、CⅡ、S、NCSI等稳定性预测参数,并对稳定性分析方法进行了归纳和总结,包括直接观察法、基于溶剂滴定的参数法、指数评价方法等,做了详细的阐述和说明,并就各个方法的优缺点进行了讨论。就渣油胶体体系稳定性研究来说,经典的四组分理论模型和基于溶剂效应来表征稳定性的分析方法在今后一段时间将会一直是研究重点,然而展望渣油稳定性研究,基于分子水平理论研究以及更便捷准确快速的稳定性分析方法会是今后研究的重点。
煤基液体燃料-电多联产系统元素利用与节能性分析
杨小丽, 于戈文, 王延铭, 吴刚强
化工进展. 2018, 37(S1): 49-56. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2502
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煤基液体燃料与电力生产的集成是实现煤炭利用与洁净化生产的可行方案之一。本文通过计算两种不同集成特征的煤基液体燃料-电多联产系统的碳、氢元素利用率以及节能率,分析了多联产系统的元素利用和能量转换规律。结果表明,元素利用率和节能率均随循环比
r
的增加而增大。未反应气体循环可以有效提高元素利用率,同时使节能性增强。采用水煤气变换的循环串联多联产系统具有最佳的节能效率和元素利用率,最大节能率达19.45%,比无水煤气变换过程的循环串联多联产系统最大节能率高5.62%。且在化动比
λ
为3.89时,碳、氢利用率分别达到峰值,为29.08%以及37.89%。但当0.52≤
λ
≤1.94时,两种多联产系统具有相近的碳利用率,此时无变换多联产系统能达到最优的氢利用率为32.97%,比相同条件下有变换多联产系统高3.50%。
煤油共炼残渣与榆林煤共热解特性及半焦性质
黄传峰, 韩磊, 霍鹏举, 刘树伟, 程秋香
化工进展. 2018, 37(S1): 57-62. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1481
摘要
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以煤油共炼残渣与榆林煤为原料,基于热重分析仪和格金干馏仪,开展共炼残渣与煤共热解过程的协同效应及半焦性质研究。实验结果表明:共炼残渣添加比例为0~40%时,煤与共炼残渣之间具有正的协同效应;添加量为20%时,焦油产率高出理论值6.2%,是煤单独热解焦油产率的139.7%,半焦产物为A型且黏结性增加;半焦性质分析结果显示,共炼残渣能够提高半焦在CO
2
气化过程中的最大失重速率,有利于气化反应的进行,但会使半焦的燃烧性能变差且在添加量高于20%的情况下更为明显。
变温变压下煤层气吸附量的预测
张学梅, 李东
化工进展. 2018, 37(S1): 63-66. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0685
摘要
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等温吸附虽然被大量学者进行研究并用于煤层气储量的预测,由于其实验条件不符合实际开采过程中的地温与地压,故很多专家提出用变温变压的实验条件来预测煤层气的吸附量,但是到目前为止鲜有很好的方程来处理变温变压实验数据。本文基于煤炭科学研究总院西安研究院张庆玲对4种不同煤级煤样在变温变压吸附实验的研究,提出了温度-压力-吸附量方程(TPAE方程)用于煤层气在温度和压力共同影响下吸附量的预测。通过TPAE方程,对4种不同煤级在变温变压下吸附量进行回归预测。结果表明:TPAE方程可以非常好地处理变温变压吸附实验数据,4种煤样的回归计算值与实测值最大平均相对误差为2.64%,最小为1.63%,同时实现温度和压力及吸附量三维视图的可视化,从图中可知任意温度和压力下煤层气的吸附量。
基于全寿命周期成本的压缩空气储能系统储气装置经济性分析
何青, 罗宁, 刘文毅
化工进展. 2018, 37(S1): 67-74. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1116
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综合考虑压缩空气储能系统经济性对于储能系统的设计和大规模应用具有重要意义。本文基于全寿命周期成本模型分析的方法,建立了不同类型的储气装置成本模型。通过计算储气装置的理论金属消耗量、储气装置的数量,同时在考虑制造难易程度的基础上来确定不同类型储气装置的最佳参数。通过对不同类型的储气装置进行全寿命周期成本分析和比较,可作为设计压缩空气储能系统及其经济性分析的参考。储气装置的全寿命周期成本(LCC)包括早期和后期成本。早期成本主要由原材料和设备成本构成,后期成本主要是运行维护成本。根据分析结果,储气管道的投资成本最低,且没有压力限制。地面储气装置的设备成本一般在2USD/kW·h左右。在确保安全的前提下,降低地面储气装置的LCC有利于压缩空气储能系统的推广实施和工程应用,大规模、有效地提高可再生能源的利用率,降低可再生能源的间歇性对电网运行的影响。
新能源汽车锂离子电池模组的一致性影响分析
阳楚雄, 杨承昭, 吕又付
化工进展. 2018, 37(S1): 75-79. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1186
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锂离子电池作为纯电动和混合动力汽车的动力存储和供给系统,其安全性、可靠性和稳定性严重地制约了电动汽车的发展。此外,锂离子电池的性能对温度非常敏感,温度过高和不一致都会导致电池性能的急剧下降。本文通过制备石蜡/膨胀石墨/低密度聚乙烯相变复合材料用作电池模组的散热组件,实验测试电池模组在有无相变材料条件下的散热能力。通过数据采集器在线实时采集电池的温度、电压和内阻等状态参数,定性地对比分析各参数的一致性变化趋势。研究结果表明,PA/EG/LDPE复合相变材料具有优越的控温能力以及均温能力,最大温度和最大温度差分别控制在55℃和5℃以内。
工业催化
甲烷催化裂解制氢和碳纳米材料研究进展
王迪, 胡燕, 高卫民, 崔彦斌
化工进展. 2018, 37(S1): 80-93. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0183
摘要
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甲烷通过催化裂解反应可生成不含碳氧化合物(CO
x
)的高纯氢和碳纳米材料(如碳纤维或碳纳米管等),对我国能源结构的调整及新材料的应用具有重要意义。与其他制氢工艺相比,甲烷催化裂解制氢工艺具有反应过程简单、产物清洁无污染、反应成本低等优点,因此该工艺具有重要的工业应用前景。本文重点阐述了催化剂(活性组分、催化剂载体、制备方法等)以及反应条件(催化剂还原条件、空速、反应温度等)对甲烷转化率、氢气产率和碳纳米材料(形貌和产量)的影响并对甲烷催化裂解反应机理、催化剂的失活与再生进行了概述。甲烷催化裂解反应目前仍处于实验室研究阶段,高效催化剂的研制以及流化床反应器的优化是该反应实现工业化应用的必要前提。
甲醇合成中CO
2
作用的研究进展
杨盼盼, 孙琦, 张玉龙, 韩一帆
化工进展. 2018, 37(S1): 94-101. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0889
摘要
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在合成气(CO/H
2
)制备甲醇的过程中,向原料气中添加一定量CO
2
,可以大幅提高铜基催化剂上甲醇合成的反应速率,而对于这一现象的原因尚未有统一的认识。本文对合成气(CO/H
2
)制甲醇的过程中所添加的CO
2
对催化剂活性中心的影响、对合成过程中所出现的中间产物的影响,以及对合成甲醇的碳源的归属的影响等方面的研究进行了总结,可以看出,CO
2
的加入使得整个反应机理更加复杂。最后在此基础上对未来的研究方向进行了展望,认为相关基础研究应努力缩小和实际工业反应在条件上的差别,并把针对催化剂、反应过程的原位表征技术和理论计算相结合,以期为提高合成气制甲醇的效率提供借鉴。
含氯废气催化燃烧过程中氯物种的迁移与转化
罗邯予, 张婷婷
化工进展. 2018, 37(S1): 102-107. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1529
摘要
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催化燃烧技术是处理含氯挥发性有机化合物(CVOCs)最有效的技术之一,其中过渡金属氧化物因其具有较好的热稳定性和较强的抗中毒性而得到了广泛的应用和关注,但对其抗氯中毒原理尚不明确。本文回顾和总结了近几年来不同过渡金属氧化物在CVOCs催化燃烧中的应用,对其氯中毒机理和抗氯中毒方式进行了综述。已有的研究证实,过渡金属氧化物催化氧化CVOCs的中毒方式包括氯吸附和形成金属氯氧化物两种,基于对氯中毒方式的认识,本文提出催化剂形貌和晶型调控、掺杂改性和酸改性等方式改变催化剂的物理化学性质,进而提高催化剂的催化活性和抗氯中毒能力,为CVOCs催化燃烧催化剂的设计提供了重要的参考。
材料科学与技术
相变蓄冷浆体材料研究进展
李兆宁, 赵彦杰, 范亚茹
化工进展. 2018, 37(S1): 108-116. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0557
摘要
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相变蓄冷浆体材料具有良好的流动性和高蓄冷密度,既可用作蓄冷材料,也可作为载冷剂来输送冷量,应用前景广阔。相变蓄冷浆体材料包含冰浆、笼型水合物浆体、微胶囊乳液、相变乳状液和微乳液等,其中笼型水合物又包含CO
2
水合物、有机制冷剂水合物和季盐类水合物。本文综述了上述相变蓄冷浆体材料的基础物性、制备方法和流动传热特性,并介绍了水合物浆体生成的强化以及浆体流动特性的改善研究,分析比较了几种相变蓄冷材料的优缺点,列举了浆体材料在蓄冷空调系统中的典型应用,并指出了蓄冷技术未来的发展趋势,如尿素–水,乙醇–水和乙二醇–水等自然工质良好的热学性能均为其制备相变蓄冷材料提供了可能。
耐热型热塑性上浆剂研究进展
郝瑞婷, 张学军, 田艳红
化工进展. 2018, 37(S1): 117-124. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1069
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目前,针对热固性上浆剂体系的研究较成熟,但热固性上浆剂的分解温度较低,无法满足碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(CFRTP)对加工温度的要求,所以研发耐热型热塑性上浆剂对提高CFRTP的综合性能意义重大。本文介绍了上浆剂的作用和近年来国内外耐热型热塑性上浆剂常用的主浆料,指出了国外聚氨酯、双马来酰亚胺和尼龙6等热塑性树脂基体的上浆剂已相继取得产业化的现状。重点综述了溶剂型、乳液型和水性上浆剂的制备方法及研究成果,并总结了3类上浆剂的优缺点。最后指出溶剂型上浆剂存在环境污染、资源浪费和安全隐患等缺陷,研发与树脂相容性好、环境友好的乳液型和水性上浆剂以及优化二者的制备工艺将是下一步工作的重点。
锰氧八面体分子筛的制备及应用研究进展
何若南, 徐润, 牛传峰
化工进展. 2018, 37(S1): 125-132. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1012
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锰氧八面体分子筛具有多孔结构、温和的表面酸碱性、混合价态的锰离子和优异的离子交换性,被广泛应用于多相催化、电池材料和吸附材料等领域。本文介绍了锰氧八面体分子筛的化学组成,对其孔结构、氧化还原性能及酸碱性等理化性质予以总结,简述了水热法、回流法、微波法、溶胶-凝胶法和固相法等常用制备方法。锰氧八面体分子筛可应用于CO催化氧化、有机物催化氧化、CO
2
活化利用和费托合成等催化领域,尤其对CO和挥发性有机物有较高的氧化活性,在电池材料和吸附材料等非催化领域也有重要的应用前景。最后指出了当前锰氧八面体分子筛研究中存在的问题,未来工作应探索更高效的合成方法,深入认识其催化作用机理,进一步拓宽该材料的应用范围。
废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法
陈永珍, 黎华玲, 宋文吉, 冯自平
化工进展. 2018, 37(S1): 133-140. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0729
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采用热处理方法将回收的正极片除去黏结剂,同时将LiFePO
4
氧化为Li
3
Fe
2
(PO
4
)
3
及Fe
2
O
3
并作为再生反应原料,分别以葡萄糖、一水合柠檬酸、聚乙二醇为还原剂,650℃高温反应16h、20h、24h碳热还原再生LiFePO
4
。测试结果表明,3个还原剂体系均能获得再生LiFePO
4
材料。以葡萄糖为还原剂,高温反应16h、20h、24h,放电比容量分别为118.49mA·h/g、118.38mA·h/g、123.77mA·h/g;100次循环后,容量保持率分别为88.40%、80.07%、72.56%。还原剂对再生材料性能影响显著,以葡萄糖为还原剂,再生材料的容量特性及循环性能均最优,一水合柠檬酸还原剂体系次之,聚乙二醇还原剂体系电化学性能最差。研究结果为大规模废旧LiFePO
4
材料再生提供一种新的途径。
CoFe
2
O
4
基棕褐色太阳能吸收涂层的制备及性能
陈宝辉, 陆佳政, 马鹏军, 金灵华, 刘刚, 方针
化工进展. 2018, 37(S1): 141-146. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0951
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采用溶液凝胶法在400℃的低温条件下制备出单相CoFe
2
O
4
尖晶石型陶瓷颜料。通过XRD、SEM及颜料的红外反射光谱系统的研究了煅烧温度对陶瓷颜料的晶型结构、晶粒尺寸、晶粒形貌以及热发射值的影响。随后,将合成的CoFe
2
O
4
尖晶石型陶瓷颜料与有机树脂、有机助剂复配,形成吸光涂料。采用操作简单,成本低廉、容易实现大面积制备的涂料喷涂法将所制备的吸光涂料喷涂到高红外反射的金属铝基底上,制备出尖晶石型棕褐色陶瓷太阳能吸光涂层,其太阳能吸收值
α
s
=0.768~0.818,热发射值为
ε
100
=0.315~0.398。棕褐色的涂层也可以满足太阳能户外建筑对色彩的需求。此外,接触角测试表明CoFe
2
O
4
尖晶石型陶瓷涂层平均水的接触角
θ
e
>106°,这使得该涂层具备一定的自清洁性能,能有效地应对户外湿度环境对涂层的侵蚀。
改性聚天冬氨酸复合水凝胶的制备及性能
王菲菲, 于梦, 赵彦生
化工进展. 2018, 37(S1): 147-153. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0537
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以聚琥珀酰亚胺(PSI)、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,KH550和KH570为联合交联剂,采用水溶液聚合法合成了聚天冬氨酸/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)复合水凝胶[KPAsp/P(AA-AM)];探讨了交联剂用量、原料配比对KPAsp/P(AA-AM)复合水凝胶溶胀性能的影响;采用FTIR和TG对水凝胶进行了表征。结果表明当
v
(KH550)∶
v
(KH570)=1∶1和
n
(PSI)∶
n
(AA)∶
n
(AM)=1∶3∶1时,所合成的复合水凝胶溶胀性能最佳,溶胀度达到395。通过吸水动力学研究表明,共聚链的引入改变了水凝胶的吸水行为。研究了复合水凝胶对阿莫西林的控释性能,结果表明,复合水凝胶的载药量可达29.98mg/g;在37℃、pH=1.8的NaCl溶液中,负载了阿莫西林的复合水凝胶在2h对药物的释放率达到57%,24h左右达到85%。
氨基化MIL-101表面印迹聚合物的制备及其吸附行为
黄信慧, 宋俊杰, 张月, 李辉
化工进展. 2018, 37(S1): 154-161. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0866
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研究了金属有机骨架材料MIL-101表面印迹聚合物的制备方法及其吸附行为。以MIL-101为载体,先通过化学修饰氨基制备了ED-MIL-101材料,再以京尼平苷为模板,甲基丙烯酸为功能单体,二乙烯基苯为交联剂,表面接枝京尼平苷分子印迹聚合物制备了MIPs@MIL-101印迹聚合物。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)对聚合物进行结构表征,测试了聚合物的等温吸附及吸附动力学性能,探讨了聚合物的固相萃取性能。红外光谱及XRD衍射分析表明了MIL-101氨基化修饰及表面接枝复合材料的成功制备。吸附动力学研究表明当分子印迹聚合物用于吸附京尼平苷时,可在270min内达到吸附平衡。当温度为298K、308K、318K、328K时,印迹聚合物对模板的吸附量分别为55.94mg/g、46.16mg/g、38.98mg/g、31.47mg/g。吸附热Δ
H
为26.997kJ/mol。分子印迹固相萃取杜仲提取物中的京尼平苷时,总回收率达95.0%。
生物与医药化工
基于糖原的可成像基因载体
朱韵, 张东岳
化工进展. 2018, 37(S1): 162-167. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1454
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现有的基因载体由于较高的细胞毒性和单一的功能性在生物医药领域的应用受到限制,糖原是一种动物淀粉,是由葡萄糖结合而成的支链多糖,具有良好的生物相容性和生物可降解性,以糖原为骨架,利用糖原上的羟基引入原子转移自由基聚会(ATRP)引发点,制备得到以聚甲基丙烯酸
N,N
-二甲氨基乙酯为侧链的阳离子基因载体Gly-
co
-PDs,该载体侧链上的氨基可进行后续修饰,进一步被金粒子功能化后得到Gly-co-PD-Au载体,并对该载体的基因络合能力、基因释放能力、细胞毒性和CT成像能力进行研究,研究表明:该载体与目前商业化的基因载体聚乙烯亚胺和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯相比,具有更优异的基因运载能力,更低的细胞毒性和独特的CT成像功能,因此该载体可用于癌细胞基因治疗的实时可成像CT造影,在实现实时成像的基因治疗方面有潜在应用价值。
1,8-孟烷二胺的合成方法及其应用的研究进展
王小淑, 朱守记, 玉澜
化工进展. 2018, 37(S1): 168-172. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0614
摘要
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1,8-孟烷二胺是一种重要的松节油深加工产品,化学性质活泼,在高分子合成方面有着极为广泛的应用。本文简要介绍了1,8-孟烷二胺的一些理化性质,综述了合成1,8-孟烷二胺的几种主要方法(氰化水解法、氰化还原法以及叠氮还原法等),并指出了这些制备方法各自存在的缺陷:氰化水解法所使用的氢氰酸和催化剂硫酸分别具有毒性大和腐蚀性大的特点,易对环境造成严重影响;氰化还原法所使用的硼氢化钾或硼氢化钠属于易爆化合物,具有一定的危险性;叠氮还原法产物分离困难。因此,1,8-孟烷二胺的合成工艺有待进一步优化。同时,也介绍了1,8-孟烷二胺在作为环氧树脂固化剂、交联剂、二氧化碳捕获剂以及合成原料中的应用。最后展望了1,8-孟烷二胺在催化剂和生物活性方面的发展前景。
精细化工
环氧低热油的制备及其增塑性能
李科, 蒋剑春, 聂小安, 陈洁
化工进展. 2018, 37(S1): 173-180. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0278
摘要
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选用常用来合成环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯的大豆油为原料,运用GC-MS联用仪测定了其组成及含量,并通过酯交换、环氧化等工艺合成了具有环氧结构的环氧长短链酰基甘油酯(环氧低热油);并对其作为聚氯乙烯增塑剂的各项性能进行了研究。结果表明,大豆油不饱和脂肪酸含量达88.5%,当其与三乙酸甘油酯在物质的量之比为1∶1的情况下可得到以二脂肪酸单乙酸酯为主要成分的低热油;此外,通过物化性能、动态热机械分析、薄膜拉伸、热重-红外-质谱及热分解动力学等手段分析,结果表明环氧低热油的玻璃化转变温度为–0.77℃,低于环氧大豆油的6.13℃;其断裂伸长率为370.56%,也高于环氧大豆油321.11%;与环氧脂肪酸甲酯相比具有更高的闪点、较少的加热减量和更优良的热稳定性。所以环氧低热油是一种较为优良的增塑剂产品。
不同NaCl浓度下十二烷基硫酸钠的理化参数和热力学行为
贾奇锋, 倪小明, 吴海明, 李志恒
化工进展. 2018, 37(S1): 181-186. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1035
摘要
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为了更好地研究不同NaCl浓度对阴离子表面活性剂胶束理化性质和结构稳定性的影响,以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(C
12
H
25
SO
4
Na)在不同温度下的临界胶束浓度为基础,分别测试并得出了不同NaCl浓度与不同温度作用下溶液的表面张力、泡沫半衰期和黏度变化规律。在此基础上通过分析得出NaCl作用下溶液的黏度活化能、标准熵变、标准焓变等热力学参数及变化规律。结果表明:C
12
H
25
SO
4
Na降低表面张力的效率由温度效应和盐效应共同控制,随着温度的升高,温度效应发挥的作用越来越大;黏度最大值所对应的表面活性剂浓度为该温度和NaCl浓度下的临界胶束浓度;C
12
H
25
SO
4
Na胶束化过程的影响随着温度的升高由熵驱动逐渐转化为焓驱动,这种转化过程随着NaCl浓度的升高越来越提前。掌握温度和NaCl浓度的耦合作用对C
12
H
25
SO
4
Na理化性质的影响,以期为进一步研究其热力学行为奠定基础。
管式反应器液相循环反应制备二甘醇乙烯基醚
黄心权, 黎四芳
化工进展. 2018, 37(S1): 187-192. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0694
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以乙炔和二甘醇为原料,二甘醇钾为催化剂,采用管式反应器液相循环反应制备二甘醇乙烯基醚。研究了催化剂用量、反应温度、反应压力和停留时间等因素对乙炔转化率的影响,得到较为适宜的反应条件为:催化剂二甘醇钾用量为二甘醇质量的4%、反应温度175℃、反应压力6MPa、停留时间175s。在该条件下进行了液相连续循环反应,反应达到稳态时,二甘醇的转化率为76.03%,二甘醇单乙烯基醚收率为59.03%,二甘醇双乙烯基醚的收率为15.10%,合计二甘醇乙烯基醚总收率为74.13%。单位反应体积二甘醇乙烯基醚的产率为143.2g/(h·mL)。二甘醇与乙炔反应符合一级反应动力学方程,反应的指前因子
k
0
=1.20×10
8
s
–1
,反应的活化能
E
=86.86kJ/mol。管式反应器中无气相乙炔,克服了高温高压下气相乙炔易燃易爆的危险。
不同平均分子量及其分布烷基芳基磺酸盐的制备与性能
闫磊, 丁伟
化工进展. 2018, 37(S1): 193-198. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1184
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以直链α烯烃、苯、甲苯、混和二甲苯等为原料,采用原位离子液体催化烷基化反应分别合成出不同碳数的直链烷基苯、烷基甲苯和烷基二甲苯,经降膜式磺化、中和反应、提纯等方法制得不同相对分子质量的烷基芳基磺酸盐,其纯度均大于97.0%,仪器分析证明了其结构与设计相符。不同平均分子量、不同分布形式的磺酸盐体系降低油水界面张力能力不同;平均分子量为432、递增分布和反正态分布体系与碱、聚合物组成的三元复合体系在人造岩心上,室内模拟驱油可在水驱基础上提高采收率22%以上。
资源与环境化工
污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能
朱赫男, 王志朴, 邢文龙, 舒新前
化工进展. 2018, 37(S1): 199-204. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0385
摘要
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通过污泥与秸秆(玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆)慢速共热解的方法,在不同热解温度(300℃、400℃、500℃、600℃)、热解时间(0.5h、1h、1.5h、2h)及配比(污泥与生物质1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶2)条件下制备4种生物质炭,即SCBC(污泥-玉米秸秆生物质炭)、SRBC(污泥-水稻秸秆生物质炭)、SWBC(污泥-小麦生物质炭)、SSBC(污泥-芝麻生物质炭),研究了不同热解条件对生物质炭产率、pH、元素组成、表面特征、吸附性能的影响,并根据吸附性能筛选出各生物质炭的最优制备工艺。结果表明,热解温度为500℃、热解时间为2h、污泥与玉米秸秆、芝麻秸秆配比为1∶1时,污泥与水稻秸秆、小麦秸秆配比为1∶2时,制备的生物质炭吸附性能最优。最优制备工艺条件下,4种生物质炭吸附性能相比:SWBC > SRBC > SCBC > SSBC。
基于中温烟气多污染物控制的烟气脱硫实验
马双忱, 别璇, 黄星, 孙尧, 陈奎续, 朱召平
化工进展. 2018, 37(S1): 205-212. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1152
摘要
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中温(200~400℃)烟气多污染物一体化脱除方法能够实现烟尘、NO
x
、SO
2
一体化脱除,在当前环境问题日趋严峻的背景下具有一定的发展前景。氢氧化钙作为该方法的一种潜力脱硫剂,在中温条件下进行烟气中SO
2
脱除的实验研究较少,针对该情况,在自制实验系统上探究了不同因素对SO
2
脱除效果的影响,研究表明,在实验室自制的固定床实验系统下,烟气成分中水蒸气、CO
2
、NO
x
、O
2
等的存在会对脱硫产生抑制,升高温度对SO
2
脱除有一定促进作用。对吸附产物进行了XRD、SEM等表征,验证了化学吸附机理,氢氧化钙在该温度区间会逐渐分解形成氧化钙,促进SO
2
的吸附与内扩散,使得脱硫效果提高。研究结果为进一步提高脱硫效果,提高氢氧化钙活性,并为下一步实现中温下烟气多污染物一体化脱除奠定基础。
燃煤电厂脱硫废水排放指标限值的计算方法研究
赵保华, 范紫瑄, 温佳琪, 张金柱, 马双忱
化工进展. 2018, 37(S1): 213-218. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1440
摘要
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目前我国燃煤电厂脱硫废水标准DL/T997—2006的排放指标与限制内容已不符合社会发展需要,为此,本文提出了燃煤电厂脱硫废水排放指标限值相关计算方法。论文调研了美国和国内的相关规范,对排放指标确定范围的具体数值和算法模型展开深入研究,结合我国行业发展状况和国情给出了具体的修订建议,通过计算模型得出脱硫废水污染物控制参数的直接排放限值,氯化物日最大排放限值≤500mg/L,总溶解固体(TDS)日最大排放限值≤215mg/L,硒≤1.5mg/L,汞≤0.005mg/L等。
CMC-PAC复配絮凝剂的制备及其在含醇污水中的应用
苏碧云, 黄鹤, 黄力, 郝蓉, 刘博, 李便琴, 李谦定
化工进展. 2018, 37(S1): 219-222. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0802
摘要
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壳聚糖作为天然的高分子絮凝剂,其来源广泛、安全环保、可生物降解、环境友好。由于壳聚糖水溶性差,需要溶解于一定的稀酸才能使用,增加了操作程序和应用成本。本文将壳聚糖改性为羧甲基壳聚糖,使其具备水溶性。壳聚糖改性后得到可溶于水的羧甲基壳聚糖(CMC),将其与聚合氯化铝(PAC)进行复配,处理长庆油田某采气厂含醇污水,通过透光率来考察CMC-PAC复配絮凝剂对污水的处理效果。实验表明,羧甲基壳聚糖与聚合氯化铝投加量比为1∶7,反应温度为70℃,反应时间为2.5h,含醇污水透光率可达98.7%。与单独投加PAC和CMC相比,含醇污水透光率分别提高13.6%和12.3%。CMC-PAC复配絮凝剂通过吸附电中和、吸附架桥、双电层压缩、网捕等作用在含醇污水中起到了良好的絮凝效果。
应用技术
三维图像特征点匹配与拼接
陈守文, 马姝婧, 刘春昊, 张淳奕
化工进展. 2018, 37(S1): 223-228. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2437
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随着三维图像在生活中的广泛应用,三维图像处理技术逐渐成为研究的热点。不同的三维图像匹配技术在不同的应用领域具有各自的优点及不足。本文基于对几种主要的三维图像拼接算法如迭代最近点算法(ICP)、穷举搜索算法、标准化匹配算法、Spin Images描述算子及积分卷机描述算子的分析,提出了一些相应的优化方法,可为相关学者提供参考。
富气压缩机管线的阻尼减振应用
丁继超, 何立东, 冀沛尧, 张力豪
化工进展. 2018, 37(S1): 229-234. doi:
10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0398
摘要
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和传统被动减振技术相比,阻尼减振具有高稳定性、优越的可控性,机械设备运行过程中的振动能量可转换为其他形式能量耗散,达到减振的目的。本文针对山东某石化公司富气压缩机出口管线振动过大问题,运用ANSYS模态分析并结合现场振动情况分析得到管线振动原因,通过阻尼减振原理分析阻尼减振的可实施性,并利用SAP2000阻尼减振仿真计算提出解决管线振动的最优方案。运用阻尼减振技术,结合现场管线走向情况,在不改变原有框架结构以及不停机的基础上,安装作者专利产品蜂窝型阻尼器。现场安装阻尼器后,富气压缩机出口管线振动幅值符合美国普渡振动标准,阻尼减振降幅达到60%以上,最大降幅达到94.2%,消除了疲劳振动等安全隐患,实现了整个机组的安全运行。此外,框架平台振动降幅达到60%以上,说明阻尼减振有利于化工设备平台的稳定性。
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