生物基化学品是以可再生的生物质为原料,以生物细胞或酶蛋白为催化剂合成的产品。由于摆脱了对化石原料的依赖,同时避免了石油基产品制备过程的高能耗高污染,为了资源和环境的绿色、可持续发展,以可再生的生物质资源为原料,以生物转化技术制备化学品是未来发展的主要趋势。本文对目前国内外生物基化学品研发及生产概况进行综述,预测生物基化学品制造业将朝着为原料多元化、生物转化过程高效化、产品高值化的方向发展,针对生物转化过程高效化的关键科学问题进行深入探讨,提出生物学科与其他学科交叉融合是生物基化学品制造技术未来的发展方向,包括生物技术自身融合、生物与化工技术融合及生物与过程控制技术融合。

有机溶剂纳滤(organic solvent nanofiltration,OSN)是近年来快速发展起来的一项新型纳滤膜分离技术,具有广阔的应用前景。耐溶剂纳滤(solvent-resistant NF,SRNF)膜的制备是OSN技术发展的关键,也是目前的研究热点之一。本文侧重阐述了SRNF膜在制备及应用方面的进展,着重介绍了相转化法、界面聚合法、自组装法及有机-无机杂化法等SRNF膜制备方法。相转化法是目前国内外SRNF膜制备研究常用的方法,但该法所制备的膜皮层较厚,通量明显偏小;界面聚合法SRNF膜制备的相关研究目前较少,但由于其皮层非常薄,因此是SRNF膜制备发展的一大趋势;自组装膜有较好的耐溶剂性能;加入无机物可以提高耐有机溶剂性,有机-无机杂化法的膜制备是SRNF膜制备的趋势之一。同时简单介绍了SRNF膜的应用,并对未来SRNF膜研究的方向提出了建议。

为实现煤炭资源化分级利用,对东北某热电厂循环流化床锅炉灰渣进行提铝研究。用硫酸在不同的反应条件下酸浸,以获得较高的铝浸出率和合适的酸浸条件,产品为富含硫酸铝的酸浸液和高硅提铝残渣。酸浸实验结果表明,较为合适的酸浸条件为:5mol/L的硫酸、105～110℃的酸浸温度、2h的反应时间和1:3的固液比,此时铝浸出率为91.5%,提铝残渣中SiO₂含量高达87.6%。X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,原始煤灰渣中的铝元素主要以非晶态的化合物形式存在,而非晶态物质具有较高的化学反应活性,促成了较高的铝浸出率。因此,这种循环流化床锅炉的灰渣酸浸提铝提硅较为合适。

脉动热管是一种结构简单、传热性能突出的新型传热元件,由于运行过程涉及沸腾与冷凝及两相流动,传热及流动机理复杂,因此目前对其运行过程的相关数值模拟尚不成熟。本文采用VOF(volume of fluid)模型,考虑表面张力和壁面接触角的影响,采用数值模拟软件对单环路脉动热管的流动及传热特性进行了研究。数值模拟中,单环路脉动热管的充液率为40%～60%,热端加热功率为10～40W,探讨了热管蒸发段与冷凝段长度比对热管启动及换热性能的影响,并分析了脉动热管运行时流型特征。结果表明:随蒸发段和冷凝段长度比值增大,脉动热管启动时间缩短,且换热性能有一定提高;但在低充液率时,容易出现“干烧”现象。在低加热功率时,脉动热管的启动方式为温度突变式;而在高加热功率时,其启动方式为温度渐变式。此外,通过蒸发段的温度振荡特征可以确定脉动热管的启动时间。

研究了蒸发压力对卡琳娜循环系统性能的影响。以基液氨浓度分别为65%、75%和85%的氨水工质为研究对象,建立一个数学模型进行模拟分析。在其他变量一定的情况下,通过改变蒸发压力,从热力学第一定律、第二定律和经济性3个角度,分析其对卡琳娜循环系统热力学过程的影响。结果表明:在基液氨浓度和热源一定的条件下,蒸发压力越高,基液氨和富氨蒸气质量流量越小,蒸发器和冷凝器换热量越小,系统热效率和(火用)效率越高;存在一个最佳的蒸发压力使系统净输出功达到最大,且最佳的蒸发压力会随基液氨浓度升高而增大;蒸发器和冷凝器所占系统总(火用)损比例随蒸发压力增大而增大,而汽轮机和回热器则正好相反;从经济性角度分析还得出:当蒸发压力大于2.5MPa时,换热器的投资相对有利,对汽轮机尺寸参数的优化设计则要综合考虑其成本和发电量。

气流分级机二次风量是影响分级机性能的重要因素。通过实验探究二次风量变化对同种物料、不同粒度段及同种粒度段、不同物料分级效果的影响,并提出一种可以直接从粗、细粉粒度分布中得到的分级评价指标——相对分级精度δ,以此来评价分级效果好坏。实验结果表明,不同粒度段的粉煤灰和水泥熟料在相同二次风量的情况下,粒径较小的粉煤灰,其相对分级精度大于粒径较大的粉煤灰;粒径较小的水泥熟料,其相对分级精度大于粒径较大的水泥熟料;同种粒度段的粉煤灰和水泥熟料,在相同二次风量的情况下,相对密度较小的粉煤灰,其相对分级精度大于密度较大的水泥熟料;利用LNJ-36A气流分级机分级粉煤灰和水泥熟料,二次风流量保持在150m³/h、与主气流流量比例保持在0.168时,分级效果最好。

水力喷射空气旋流器(water-sparged aerocyclone,WSA)是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备,可广泛用于废水、废气处理等环境工程中。为了改进水力喷射空气旋流器结构,提高其气液传质性能,本文通过废水氨氮吹脱实验研究了进气口轴向位置以及底部挡板的设置对气液传质性能的影响。实验结果表明,进气位置与底部挡板对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下,气相进口沿轴向下移对WSA内气液传质性能作用较小,但能够使其气相压降降低约为10%。在WSA主筒体底部液封区域设置挡板,能够强化WSA底部气液两相的混合,进而提高低液相循环流量下WSA内的气液传质性能,且随进气速度的增加,其效果越显著,研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。

提出了一种新型的拟循环边界条件,并采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)中VOF(volume of fluid)多相流模型对液相在两相邻规整填料特征单元上的分布进行三维仿真模拟,数值模拟结果与已有经验公式具有较好的吻合性。从介尺度的角度出发,系统地研究了规整填料的宏观结构和微观结构对液相在规整填料片上分布的影响。结果表明:规整填料的波纹倾角和表面微观结构对液相特别是低表面张力物系在规整填料内的流动形态有很大的影响,而比表面积对液相在规整填料内的流型几乎无影响。相同液相流率下,液相在高比表面积、填料表面有波纹的Y型规整填料片上的分布较好,具有较好的流体力学性能。

对同轴式内部热耦合精馏塔的操作性能和节能效果进行了研究,考察了全回流操作条件下,压缩比对回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷的影响。结果表明,随着压缩比的增大,回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷均降低。通过实验数据计算得到了该塔的理论板数和两塔间的传热量,精馏段为9块理论板,提馏段为4块理论板,当压缩比为2.2:1时,两塔间传热量为9.98kW。连续操作条件下,对内部热耦合精馏塔的节能效果进行了分析,通过与常规精馏塔的比较,内部热耦合精馏塔可节约52.3%的冷量,输入的再沸器和压缩机总负荷可节约20.34%。另外,基于实验数据,对该内部热耦合精馏塔进行了动态模拟,经连续操作下的实验验证,该内部热耦合精馏塔可在2h后达到稳定操作。

采用高速摄像仪对T型不等宽微通道分岔口的气泡完全阻塞破裂动力学行为进行了研究。实验以N₂作为分散相,含0.5%十二烷基硫酸钠(SDS)的蒸馏水与甘油混合液作为连续相。结果表明:气泡完全阻塞破裂过程可以分为两个阶段:挤压阶段和快速夹断阶段。挤压阶段又可分为快速挤压阶段和慢速挤压阶段,快速挤压阶段尚未发现普遍的变化规律,慢速挤压阶段量纲为1气泡颈部最小宽度与时间存在指数关系:(1-w_m/w₀)∝t^0.62。表观流速和液相黏度的增加可使颈部变细速率加快,而气泡初始长度对气泡颈部变化的影响可以忽略。在快速夹断阶段,量纲为1气泡颈部最小宽度与剩余时间存在指数关系:w_m/w₀∝(T-t)^0.32。

将玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中液化反应产物划分为残渣(RE)、轻油(WSO)、重油(HO)、挥发分(VO)和气体(GAS)5个集总。根据液化过程及其产物分布,建立集总反应路径,并以此建立了5集总反应网络。对反应网络建立了动力学模型,采用遗传算法结合非线性规划的求解策略简化和优化动力学模型,求取了动力学参数包括指前因子(A)、活化能(E_a)和反应级数(n),并用所建立的动力学模型对液化过程进行了模拟计算,模拟结果表明WSO和VO收率随停留时间增加而减少,而HO和GAS则随停留时间增加而增加,这一规律与实验数据变化一致。以实验数据对动力学模型进行验证,各集总模拟计算值与实验值相关系数在0.9345～0.9995之间,吻合较好,表明所建立的动力学模型是可信的,所采取的遗传算法结合非线性规划求解策略是可行的。

合成气完全甲烷化技术是煤制天然气特有的技术,按照反应器类型,合成气甲烷化工艺可以分为绝热固定床、等温固定床、流化床和浆态床等工艺,其中绝热固定床甲烷化工艺成熟并广泛应用于煤制天然气项目。本文介绍了多种绝热固定床甲烷化工艺,并比较了5种高温绝热固定床甲烷化工艺的流程、技术特点和应用情况。随着研究工作的不断深入,国内绝热固定床甲烷化技术达到了国际技术同类水平,具备了工业化应用条件,但还需在节能降耗、提高催化剂寿命方面加大研究力度。还概述了等温固定床、流化床和浆态床甲烷化工艺,分析了等温固定床、流化床和浆态床甲烷化工艺存在的问题,并指出了后续研究重点,等温固定床工艺应在反应温度控制和反应器开发方面深入研究,流化床甲烷化工艺研究重点放在开发高强度催化剂和工程化放大方面,浆态床甲烷化工艺需要重点研究解决CO转化率较低和催化剂损耗严重的问题。

烷烃异构化是提高汽油辛烷值的重要方法。本文阐述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的表面特征及其酸中心的形成机理与调控方法。综述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂轻质烷烃异构化碳正离子机理、单分子反应机理、双分子反应机理和金属/酸性双功能催化剂催化机理。介绍了在SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂上异构化反应机理的不同观点。今后,需进一步深入开展轻质烷烃异构化反应机理、活性位形成及催化剂失活原因等方面的研究,探究固体超强酸催化剂的改性方法和制备方法,制备出高催化剂活性和稳定性的异构化催化剂。

回顾了近年来不同形貌Cu₂O纳米晶体、Cu₂O纳米笼和纳米骨架的合成及最新研究进展,着重介绍了一维Cu₂O纳米材料的合成过程,比较了不同形貌Cu₂O的制备方法并指出了合成的关键步骤。比较了不同形貌Cu₂O晶体的光催化性能,总结指出具有更多高活性{110}晶面或高指数晶面的Cu₂O晶体有显著的光催化性能。最后总结了不同形貌Cu₂O的控制合成方法,指出Cu₂O的可控合成机理研究、非传统多晶面的Cu₂O及具有完整晶面Cu₂O纳米笼的合成是未来的研究重点;提出Cu₂O在光催化领域的主要问题是稳定性较差且光催化效率不高。

锂/空气电池理论能量密度高、体积小、质量轻、价格低、无污染,是极具应用前景的二次电池。本文首先简要介绍了锂/空气电池的基本结构、原理和种类,随后重点讨论了近年来用于锂/空气电池的非贵金属催化剂的研究进展。这些催化剂主要包括过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、碳材料以及过渡金属大环化合物等。最后认为,材料化学、纳米技术等学科的发展以及催化机理的阐明对发展高性能的锂/空气电池非贵金属催化剂起至关重要的作用。

氮掺杂是一种对碳材料结构和性质进行修饰的重要方法。本文主要介绍了碳基材料掺氮的主要方法(即直接合成法和后处理法)及所得掺氮碳基材料的性质。重点综述了近年来掺氮碳基材料在制备费托合成钴基和铁基催化剂领域中的应用,进一步阐述了掺氮碳基材料作为新型费托合成催化剂载体所具有的主要优点:载体表面含氮基团具有锚定作用可提高金属活性组分分散度,同时,氮的掺杂不仅能够有效地提高催化剂还原度,而且富电子的氮物种可促进CO解离,从而有利于提高催化剂费托合成反应性能。在此基础上,本文也分析了掺氮碳基材料的合成和催化应用方面所存在的问题。

以无水四氯化锆ZrCl₄和不同的有机配体,如苯二甲酸、2-硝基苯二甲酸和1,2,4-苯三甲酸为原料,DMF为溶剂,通过溶剂热法合成了一系列UiO-66(Zr)的金属有机骨架MOFs,并用于催化转化二羟基丙酮至乳酸乙酯的反应。UiO-66(Zr)的催化活性和乳酸乙酯的选择性可以通过在制备过程中采用含有不同吸电子基团的无机配体来调节。而且当使用反应中间产物丙酮醛作为起始反应物时,MOFs的活性有了显著的提高。材料表征结果显示,UiO-66(Zr)系列MOFs材料中Brønsted酸的含量低但强度较大,而Lewis酸的含量则较高。本文对二羟基丙酮转化为乳酸乙酯的反应机理进行了详细分析,并实现了100%的二羟基丙酮转化率和乳酸乙酯选择率。

利用单晶Si辅助水热法低温合成了ZnO/CdS复合光催化剂,采用XRD、SEM、Dr-UV-vis等技术对材料结构和形貌进行表征,并对四环素类抗生素进行光催化降解研究。结果表明,当锌源与镉源的物料摩尔比为25:1、反应时间10h条件下,可获得形貌最佳的ZnO/CdS复合物,即尺寸为1μm的具有孔结构的棒状ZnO骨架表面黏附了尺寸在几十纳米的CdS粒子。CdS的复合明显降低ZnO/CdS的带隙能至2.87eV,在日光照射下反应120min,对盐酸四环素(TC)、土霉素(OTC)和强力霉素(DC)3种四环素类抗生素的光催化降解率分别达到81.65%、70.68%和54.61%,降解反应速率很快,符合一级反应动力学方程;在紫外光照射下几乎可以完全降解这3种抗生素,证明了该复合材料的高催化效率。

过渡金属化合物多壳空心球密度低、比表面积大,同时具有较高的光俘获效率,相对于传统的简单中空结构材料在应用中具有更显著的优势,其形状、大小、组成和壳层数可控的中空结构具有独特的性能优势。本文主要介绍了过渡金属化合物多壳空心球的不同制备方法,如硬模板法、软模板法和无模板法;概述了不同反应条件对过渡金属化合物形貌的影响;总结了其应用在锂电池、染料敏化太阳能电池、超级电容器和传感器等领域时表现出的优异性能;并对过渡金属化合物多壳空心球的可控合成进行了前景展望。

类沸石咪唑酯骨架化合物(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)是一种新型的MOFs材料,ZIFs是将咪唑环上的N原子络合到二价过渡金属离子上而形成的一种具有沸石拓扑结构的多孔晶体材料,通过调变配体或配体间的相互作用就可以形成不同结构的ZIFs。ZIFs的合成方法包括溶剂热法、水热法、液相扩散法、胶体化学法、微波合成法和超声法等,本文综述了ZIFs材料的多种优异性能,介绍了近些年来ZIFs材料在选择性气体吸附/分离、催化反应、光学、磁性材料及其他方面的应用。最后对合成新型的ZIFs材料,并将该ZIFs材料应用在电子设备、能源利用以及环境保护等方面进行了展望。

铁氧体吸波材料具有吸收频段宽、吸收率高、匹配厚度薄等优点,但由于存在密度大、频带较窄、高温特性差等问题,难以满足吸波材料“薄、轻、宽”的特性,限制了铁氧体吸波材料的应用。本文介绍了吸波材料的吸波机理及铁氧体吸波材料的研究进展,结合近几年铁氧体吸波材料的的发展现状,概述了改善铁氧体吸波材料吸波性能的方法,进而展望了吸波材料的发展前景。总结得出对铁氧体吸波材料进行纳米化、复合化、掺杂及改变形貌,进一步研究和开发出性能优良的吸波材料并将其应用到工业化生产中,是未来制备高性能吸波材料的发展方向。

秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料是一种用途广泛的新型环保性材料。复合材料的界面相容性会直接影响复合材料的性能,界面改性技术的研究成为近年来研究的热点。本文综述了国内外对秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性技术的研究现状和新进展,叙述了对于秸秆纤维的几种典型表面处理方法的研究进展;重点分析了等离子体处理和生物酶处理这两种新型处理方法在秸秆表面预处理中的应用情况,并着重阐述了以马来酸酐接枝聚烯烃为主的界面相容剂和以硅烷、钛酸酯为主的低分子量偶联剂对复合材料界面改性效果的影响。此外,论文简要分析了秸秆/树脂复合材料界面改性技术的发展趋势,指出深入研究针对秸秆纤维的复合处理方法以及开发高效、环保和高性价比的界面改性剂是未来进一步改善秸秆/树脂复合材料应用性能的关键。

总结了聚乳酸增韧改性方面的最新研究进展,为新型聚乳酸复合材料的研究开发提供理论依据;概述了共混、复合、共聚、交联、增塑以及添加成核剂等几种增韧技术,并比较了不同增韧方法的特点;通过对合成方法的改进以及进行共混、共聚、复合及增塑等改性,可以显著改善聚乳酸材料的力学性能并同时保持耐热性和降解性能不受影响;开发更加高效的增韧改性剂,增加其与聚乳酸分子链间的界面相互作用并提高复合材料的冲击性能已成为研究工作的努力方向。从微观分子尺度上对聚乳酸进行增韧改性以及设计绿色合成路线仍是目前研究工作的重点。

在化学气相沉积(CVD)生长半导体薄膜过程中,反应前体的浓度测量对于了解反应机理至关重要。紫外-可见吸收光谱和红外光谱是测量半导体薄膜CVD生长中分子浓度的主要工具,特别是可以实现气体浓度的原位测量。本文介绍了CVD中紫外-可见吸收光谱的测量系统,以及它们在测量Ⅲ～Ⅴ族气体浓度和确定在不同条件下化学反应路径中的应用。包括常见金属有机物等气体的吸收特征,紫外-可见吸收光谱在不同温度和压力下CVD过程中InN、GaN薄膜生长中的应用。本文也介绍了红外光谱分析方法在CVD中的应用,包括不同条件下TMG和NH₃气相反应机理的分析、SiC薄膜的元素成分分析以及GaN薄膜的气相反应速率的确定。

主要研究了硅烷偶联剂(KH-560)改性纳米二氧化钛(TiO₂)制备TiO₂(KH-560)以及TiO₂(KH-560)与丙烯腈(AN)接枝聚合生成TiO₂(KH-560)-g-AN的反应机理。通过傅里叶变换红外(FT-IR)分析确定了TiO₂(KH-560)和TiO₂(KH-560)-g-AN的官能团结构。通过X射线光电子能谱(XPS)分析,由TiO₂(KH-560)中的氧元素和碳元素结合能的微小变化,引起C1s、O1s化学环境的变化,来确定TiO₂(KH-560)的结构;由TiO₂(KH-560)-g-AN的氧元素、碳元素和氮元素的结合能微小变化引起C1s、O1s、N1s化学环境的变化,从而确定了TiO₂(KH-560)-g-AN的结构。结合FTIR和XPS两者的分析,最终确定TiO₂(KH-560)-g-AN的反应机理。

采用3,3',4,4'-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4'-二氨基二苯基甲烷(MDA)和4,4'-二氨基联苯(Bz)按一定比例共聚合成了一类新的共聚型聚酰亚胺(PI-BTDA/MDA/Bz),通过调整MDA和Bz的比例制备了4种具有不同化学结构的聚酰亚胺均质膜,测试了这些聚酰亚胺均质膜对水的接触角和在N,N-二甲基甲酰胺中的溶胀性。实验结果表明:BTDA、MDA、Bz的摩尔比为5:4:1时,所得的聚酰亚胺均质膜亲水性最好,且耐溶剂性能最优。以此比例的聚酰胺酸为铸膜液,0.2mm孔径的Al₂O₃陶瓷膜片为支撑体,制备了聚酰亚胺复合膜,并考察了进料温度和进料浓度对复合膜分离性能的影响。

以阴离子表面活性剂芥酸钾(KEU)与有机反离子三羟乙基苄基氯化铵(BTHEAC)通过自组装形成的蠕虫状胶束为主要研究对象,苯乙烯与N,N-孪尾取代丙烯酰胺(DiC_nAM)为可聚合单体,偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(VA-044)为引发剂,在一定温度下,合成了系列增溶单体并聚合的蠕虫状胶束,通过黏度法研究了该合成条件对蠕虫状胶束表观黏度的影响。结果表明,当单体增溶并聚合后,蠕虫状胶束表观黏度显著增大。当苯乙烯的浓度为0.02mol/L、摩尔比n(KEU):n(BTHEAC)=5:3、n(苯乙烯):n(DiC₈AM)=5:2时,合成的蠕虫状胶束表观黏度最大,为1320mPa·s,明显大于KEU/BTHEAC蠕虫状胶束的表观黏度,且耐温性能良好。

采用“一步法”,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸新戊二醇酯(PNGA)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,用荧光剂7-氨基-4-三氟甲基香豆素(AFC)对预聚体进行封端,在IPDI、PNGA、DMPA、AFC摩尔比为1:0.45:0.30:0.15条件下,制备出一种具有长期贮存稳定性的新型荧光型水性聚氨酯乳液(WPU-AFC)。其结构通过FTIR和UV证实;同时系统地讨论了空间位阻,温度以及AFC含量等因素对乳液荧光性能的影响。结果表明,制备的WPU-AFC的荧光强度主要受“结构荧光猝灭”影响而不是“浓度荧光猝灭”影响;随着温度的升高,WPU-AFC和AFC的荧光强度均降低;相同条件下,WPU-AFC的荧光强度与AFC相比均有明显增强;此外,随着AFC分子中苯并吡喃环刚性结构在聚氨酯主链的引入,胶膜的热稳定性明显提高。

脱氢枞胺是歧化松香胺的主要成分,具有三环菲骨架结构,是松香重要的改性产品之一。本文综述了脱氢枞胺及其衍生物的应用研究进展,包括脱氢枞胺在手性化合物分离方面的应用和脱氢枞胺衍生物在抑菌、防腐、缓蚀、金属离子浮选、催化、抗癌、抗氧化、抗溃疡、可与雄性激素结合等方面的应用。指出目前脱氢枞胺成盐衍生物及脱氢枞胺N—C衍生物的研究较为广泛,脱氢枞胺B环和C环改性衍生物的研究仍需加强,而且对于B环和C环改性衍生物的深入研究,将进一步促进脱氢枞胺衍生物在生物活性方面的应用。最后对脱氢枞胺衍生物在生物医学工程上的应用前景进行了展望。

以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为单体,通过芬顿试剂引发反应,在常温下制备了三元聚羧酸型减水剂(PC),探讨了不同反应条件对减水剂分散性能的影响,并通过傅里叶红外(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段对共聚物进行了表征。得到最佳合成条件为:引发剂滴加时间3h,引发剂过氧化氢/硫酸亚铁质量比1.2:1,反应温度30℃,酸醚摩尔比4:1,磺酸盐用量为单体总质量的1.6%,链转移剂用量为总单体质量的1.5% 。当减水剂折固掺量为0.3%时,水泥初始净浆流动度为290 mm,1h后提升到302mm。此常温下合成的减水剂具有良好的分散性和保持性,该方法是一种有应用前景的常温合成方法。

基于绿色化学的基本理念,在不添加任何酸碱的条件下有机复配适当的表面活性剂和乳化剂,成功地研制出配方非常简单、对稠油垢去除效果优异的微碱性水基清洗剂。通过正交试验和配方优化实验,确定较佳的清洗剂配方组成为:8.0%烷基糖苷、3.5%脂肪醇聚氧乙烯醚、3.5%壬基酚聚氧乙烯醚和2.0%椰子油脂肪酸二乙醇酰胺,余量为自来水。该清洗剂的pH≈7.5,去污力高达99.3%,并且其原液、2倍稀释液和4倍稀释液的去污力明显优于相应条件下的市售清洗剂。所制备的微碱性水基清洗剂具有所采用的工业原料廉价、配方简单和去污性能优异等优点,因而具有广阔的应用前景。

室内常用装饰材料大多是由棉、木材等易燃物质制成,易引发火灾、造成人员伤亡和财产损失。因此,对室内常用装饰材料的燃烧性能进行研究是非常必要的。磷酸盐阻燃剂作为一种添加型阻燃剂,采用喷涂或浸渍等方式使棉布、木材等室内常用装饰材料获得较好的阻燃性能。本文采用磷酸氢二铵和磷酸二氢铵作为原料,分别按9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9共9种不同的质量比例混合配制磷酸盐阻燃液,并应用于棉布进行浸泡阻燃处理,然后对样品进行阻燃性能表征。实验结果表明,2:8比例的阻燃处理棉布点燃时间和达到峰值时间最长,阻燃效果最佳,目前的研究对于后续改进磷酸盐阻燃液的阻燃性能并分析影响其性能的因素具有重要意义。

以乙二胺、1-溴代烷、氯乙酰氯和吡啶为原料,经卤代、酰胺化和季铵化反应合成了系列酰胺键为间隔基的吡啶双子表面活性剂。目标产物合成条件:超声波(40kHz,100W)辅助反应,反应温度60℃,反应时间5h。用 FTIR、¹H NMR、¹³C NMR对目标产物进行了结构表征,对目标产物的临界胶束浓度(cmc)、乳化性、泡沫稳定性和杀菌性能进行了考察。实验结果表明,该系列产物的临界胶束浓度cmc 为1.4×10^-2～2.3×10^-5mol/L,具有较好的乳化性和稳泡性。在浓度为100mg/L时,烷基链碳原子数为8的表面活性剂对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌效果最好。

通过三步反应,以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)、环氧氯丙烷(ECH)和3种长链烷基叔胺(十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷基叔胺)为主要原料,合成了3种反应型阳离子Gemini 表面活性剂,即C₁₂-3(OH)-DM、C₁₄-3(OH)-DM和C₁₆-3(OH)-DM。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振仪(¹H NMR)和元素分析仪表征了目标产物结构,通过 DCTA21 表面界面张力仪测定其在水溶液中的表面张力、临界胶束浓度(cmc)以及其热力学常数,并测定了其水溶液的乳化性能和泡沫性能。结果表明:与传统单子季铵盐型表面活性剂相比,Gemini 表面活性剂C_m-3(OH)-DM(m=12,14,16)具有更高的表面活性,其临界胶束浓度(cmc)分别为 0.0265mmol/L、0.0169mmol/L、0.0083mmol/L,对应的表面张力γ_cmc分别为 32.1mN/m、30.1mN/m、27.7mN/m。

L-去氧肾上腺素是一种α₁受体激动药物,具有血管收缩作用,在临床中应用广泛,并呈稳定的增长趋势。国内外对于合成L-去氧肾上腺素的报道较多,但多为专利且年代跨度大,缺乏系统的综述。本文综述了国内外合成L-去氧肾上腺素的各种工艺路线及最新研究成果,按拆分法和不对称合成法归类,对各合成方法的优缺点进行了评述。传统的拆分法随着消旋体合成工艺的革新、动态动力学拆分等新技术的应用,在L-去氧肾上腺素的生产中将继续发挥作用。化学不对称合成经过近三十年的研究,已成为制备L-去氧肾上腺素药物最经济、有效的合成手段,并保持良好的发展态势。生物不对称合成技术将逐步从实验室和基础研究步入到应用阶段,今后在L-去氧肾上腺素的合成中,将占有十分重要的地位。

比较介孔分子筛材料SBA-15、MCM-41、海藻酸钙、改性二氧化硅4种载体固定化融合蛋白CR2-GDH其酶固载量和酶活回收率,选择SBA-15为固定化载体。研究固定化条件对固定化融合酶量的影响以及固定化酶的稳定性,固定化酶在双相体系催化不对称还原反应。结果表明,在pH值为5.5、酶浓度为1.4mg/mL、反应1h条件下,固定化酶量为27.7mg/g。加入25mmol/L的Ca²⁺,固定化酶的酶活回收率由58.6%提高到78.1%。与游离酶相比,固定化酶的热稳定性显著提高,40℃条件下酶活回收率提高19.1%。固定化酶水相中反复使用7批次后,剩余活性仍超过30%,具有较好的操作稳定性。与游离酶相比,固定化酶更耐受烷烃类有机溶剂。在水/有机溶剂双相反应体系中,Ca²⁺/SBA-15固定化酶和游离酶催化相比,产物得率提高23.8%。

以抗癌药物盐酸阿霉素为模型,交联透明质酸为载体,通过溶胀作用吸附药物分子,再冷冻干燥、碾压成形,制备了一系列具有不同载药量和一定缓释效果的载药交联透明质酸膜。通过SEM观测其微结构,利用紫外分光光度法检测其药物体外释放行为,并研究不同释放时间、载药量和透明质酸酶对药物释放行为的影响。结果表明,12h内药物释放较快,随后释放平缓,药物累积释放速度与载药量呈反比;加入透明质酸酶后,由于交联透明质酸的不断降解,药物累积释放速度比无透明质酸酶时快。

以泥水分离机制为分类标准,现有连续流好氧颗粒污泥反应器可分为沉淀区重力沉降分离型、三相分离器型、筛网过滤分离型及膜组件分离型。总结这些研究发现,好氧颗粒污泥的连续化所取得的研究成果还极其有限,且还存在着许多不足,包括:①现有连续流好氧颗粒污泥反应器的泥水分离器形式繁多,但很少有研究对泥水分离器的分离效果进行系统研究,导致难以评价这些分离器的可靠性;②缺乏对反应器内水力学流态的研究,而流态决定了微生物的存在形式及传质效果,进而影响好氧颗粒污泥的稳定性;③缺乏长期稳定运行的数据支撑,因而难以评价反应器的可靠性。对此,立足于序批式活性污泥工艺中所取得的研究成果并积极吸收工程上的成功经验与教训,无疑可大大减小连续流好氧颗粒污泥反应器研发的风险。

目前磁加载絮凝技术已被研究用于处理多种类型的废水,然而关于此技术中磁粉作用机理方向少有报道。为了解决这一问题,本文采用磁加载絮凝法处理模拟微蚀铜废水,研究了磁粉的加入对Cu²⁺和浊度去除率、絮体沉降速率以及絮体粒径的影响,深入分析了磁粉的作用规律和机理,为磁加载絮凝法应用到实际工程中提供了理论依据和技术参数。结果表明,当磁粉投加量和粒径分别取2.0g/L和300～400目时,磁加载絮凝效果最好。此时,Cu²⁺和浊度去除率均达到最高值98.53%和94.72%,比传统絮凝法高出4.11%和0.61%;絮体沉降速率最快,达5cm/min,是传统絮凝沉降速率的3.64倍;絮体粒径D₅₀也达到最大值41.94μm,较传统絮体粒径大20μm。磁粉投加量过多或过少、粒径过大或过小都会相应地减慢磁絮体的生长速率。

利用等温吸附法考察了高炉水淬渣对Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺的单组分吸附和竞争吸附性能。结果表明,单一组分吸附时,金属离子吸附等温线属于“H”形等温线,吸附平衡符合Langmuir吸附等温模型,高炉水淬渣吸附的顺序为Cu²⁺ >Cd²⁺ >Zn²⁺,这与重金属离子电负性、水合离子半径及荷径比等有关。当加入竞争离子后,Cu²⁺的吸附等温线基本维持原来形状,且仍旧与Langmuir吸附等温模型比较相符,而Cd²⁺ 和Zn²⁺的吸附无法与现有等温吸附模型很好地拟合,等温线的形状由于竞争作用也与传统的等温线均不相同,同时各金属离子的吸附量都比单组分的吸附量降低了。吸附动力学过程先是一个快速阶段,然后进入慢速阶段。无论是单组分还是竞争条件下,伪二级动力学方程拟合结果较好,说明高炉水淬渣与Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺之间的吸附过程主要是以化学吸附为主。

污泥中重金属的潜在危害严重影响其处理处置效果,因此本文研究了各种提取剂对污泥重金属的浸提效果,并依据经济可提取指数与浸提效果进行了经济性分析。结果表明,无机酸提取剂对污泥重金属的浸提效果随其pH值升高而降低,H⁺浓度是影响其浸提率的主要因素。低分子量有机酸提取剂对污泥中重金属的浸提效率随其浓度增加而增大,其对3种重金属的提取效率顺序为Zn> Cr> Cu。Zn是最易被提取的重金属,草酸对污泥重金属的浸提效果优于柠檬酸。污泥重金属浸提率与高分子量有机酸提取剂浓度呈正相关,其对3种重金属的提取效率顺序为Zn> Cu> Cr。污泥重金属的浸提一般应优先选用有机酸提取剂,对污泥重金属Zn的提取宜选用柠檬酸和草酸,对污泥重金属Cr和Cu的提取一般应选用柠檬酸和乙二胺四乙酸。

监测COD、NH₃-N产生的废液量大、剧毒,因此对于控制混合工艺采用以废治废的思路。本文针对原液特性及工艺需求选择控制点,监测COD废液(总银478mg/L,总铬207.5mg/L,总汞411.6mg/L)与NH₃-N废液(总汞464.7mg/L)在控制点(废液体积比1.16、1.2)进行反应,固液分离后,滤液中汞含量降至10.07mg/L、10.12 mg/L,汞去除率为97.7%;银含量降至0.07mg/L,银去除率99.97%,大大减轻后续处理负担。汞和银被富集于污泥,废液体积比为0.3～1.25,固液分离后溶液Ag含量低于0.5mg/L;去除汞的较佳范围为:废液体积比1.11～1.25倍,汞去除率达到96%以上。控制混合法处理1L监测COD废液,同时还可减少约0.86L的监测NH₃-N废液,使废液本身含有的I^-、Cl^-等成为沉淀剂。相比常规工艺,该方法加药量大幅减少,运行费用低,重金属盐纯度较高,污泥量少。

为了研究化学镀Ni-P换热器上黏液形成菌微生物污垢的特性,利用化学镀Ni-P的方式对低碳钢表面进行改性。采用微生物污垢对比实验,对低碳钢片和具有Ni-P镀层低碳钢片拍摄扫描电镜图,利用称重法记录污垢变化情况和光电比浊法记录黏液形成菌的数量变化情况。结果表明,Ni-P镀层表面形貌明显好于低碳钢;Ni-P镀层相比于碳钢具有很好的耐蚀性和抗微生物污垢特性;黏液形成菌生长繁殖旺盛和细菌代谢产物多时,微生物污垢的形成就快。相反,微生物污垢形成就慢。

农作物秸秆作为最具有代表性的木质纤维素资源,预处理是影响其组分分离与应用的关键因素。本文提出了基于SO₃原位微热爆结合碱洗的秸秆预处理新方法,可高效实现秸秆三大主要组分的分离。为实现预处理碱液中的木质素回收,并将分离后的碱液回收套用,借鉴离子交换树脂中金属离子交换的思路,探讨了采用离子交换形成絮凝沉淀的方式对碱液中木质素加以分离。通过金属离子筛选,采用CaCl₂对碱液中木质素进行分离,分别探讨了CaCl₂添加量、絮凝时间、絮凝温度、絮凝转速及碱液pH值对絮凝物中木质素含量的影响。研究表明,原碱液透析后可大大提高CaCl₂对碱液中木质素的絮凝能力,同时对絮凝分离产物中木质素得率进行考察,得出1%的CaCl₂添加量、絮凝6h、50℃以及pH值 11分别为各自的最适条件,在该条件下絮凝分离产物中木质素得率达到61.08%。通过絮凝物的组分质量检测以及红外谱图、XPS的分析,能够确定絮凝物中木质素的存在。在此基础上,初步分析了Ca²⁺絮凝分离碱液中木质素的机理。

为综合利用油浆,提升油浆的经济价值,减少炼油厂的黑色产品率,提高中国石油兰州石化公司的综合经济效益,成立了“综合利用催化裂化油浆的课题攻关小组”, 2013年5月在300万吨/年重油催化裂化装置上进行了油浆捕获沉降剂(KOD CK2704A)的工业试验。通过采用合作单位研发的油浆捕获沉降剂、剂油混合技术(专用混合泵),使处理后油浆质量满足后续装置加工要求,试验以500μL/L的油浆捕获沉降剂加注量进行了3个阶段,试验数据充分证明,油浆灰分下降明显,油浆灰分质量分数由0.65%下降至0.069%,油浆平均脱灰率达到了88.01%。

目前低聚糖的干燥技术主要有喷雾干燥以及冷冻干燥,存在操作温度过高、成本较高、不能处理大批量物料等缺点。为了解决这些问题,本文提出了以刮膜式薄膜蒸发器对低聚糖提取液进行单步干燥操作。实验分析了设备的处理性能,并利用响应面法拟合得到了温度、压强、进料速度与单位面积蒸发速率之间关系的数据模型。模型可以很好地符合实际结果。在温度、压强、进料速度分别设定为70.0℃、1.0kPa、0.50L/h的条件下,最终得到的产物含水率为2.1%。这表明,工艺路线以及预测方法是可行的,工艺保证了物料较好的流动性,达到了较高的分离效率,得到了质量较高的最终产品。

为解决国内某电厂600MW直接空冷机组5^#锅炉排烟温度过高的问题,在锅炉尾部烟道加装低温省煤器,利用烟气余热加热机组凝结水。抽汽被排挤回汽轮机继续膨胀做功,增加汽轮机发电功率,降低汽轮机热耗和机组发电煤耗;同时汽轮机排汽量增加,凝汽器真空下降,机组热经济性变差。本文以TRL工况为例,对该电厂加装低温省煤器后进行了计算,得出凝汽器真空下降1.617kPa。利用热平衡法与等效焓降法,对加装低温省煤器后机组热经济性进行计算。最终结果为:热平衡法得到加装低温省煤器后汽轮机热耗下降25.711kJ/(kW·h),机组发电煤耗降低0.959g/(kW·h);等效焓降法得到,加装低温省煤器后汽轮机热耗下降26.832kJ/(kW·h),机组发电煤耗降低1.001g/(kW·h)。说明加装低温省煤器具有良好的节能效果,同时也证明了等效焓降法与常规热平衡法的一致性。

机械蒸汽再压缩(MVR)热泵技术是把低品位的蒸汽通过压缩转变为高品位的蒸汽,循环用于热源的供热以减少能耗。而热集成技术则是合理的匹配冷热物流的换热,以提高物流的有效能利用率。鉴于精馏过程的高能耗和低热力学效率,本文以四元混合醇的分离为研究对象,把基于MVR热泵技术的热集成精馏工艺应用于该体系的分离,提出并研究了该体系带热集成与不带热集成各种MVR精馏工艺;以能耗和年总费用(TAC)为评价指标,采用Aspen Plus 软件对各分离工艺进行模拟与优化,确定各分离工艺的操作参数与设备参数。研究结果表明,与常规顺序分离工艺相比,MVR精馏工艺节约能耗50%以上,节约年总费用约61%。带热集成MVR精馏工艺与不带热集成MVR精馏工艺相比,在能耗和年总费用方面,优势相当,但前者热力学效率提高了约9.5%。