纤维素是自然界中储量最大的天然高分子化合物,被认为是未来能源和化工的主要原料。然而,天然纤维素聚合度高、结晶度高的特性,使其难以溶于常规溶剂,极大限制了纤维素的应用。近年来,人们发现了多种新型纤维素溶剂体系,本文简要介绍了基于新型纤维素溶剂体系制备而来的再生纤维素膜以及一系列功能性再生纤维素基有机/无机复合膜材料。通过新型纤维素溶剂体系溶解再生得到的再生纤维素基复合膜在多孔性、热稳定性、强度等性能方面得到一定程度的改善,有望应用于包装、污水处理、传感器、生物医学等领域。本文基于再生纤维素膜及其复合膜材料的最新研究进展,对今后发展的热点方向进行了展望,旨在为纤维素溶解和功能性再生纤维素新材料的开发提供参考。

资源和能源的可持续发展使得换热网络综合不仅要考虑经济性,同时要满足柔性、可靠性、可操作性和环境影响度等指标的要求。目前,换热网络多目标综合的研究有了初步进展并引起了广泛关注。本文阐述了进行换热网络多目标综合的必要性并总结了相关研究。重点对常用的多目标优化算法作了总结和对比,综述了其在换热网络多目标优化设计中的应用进展。研究表明,传统多目标算法越来越无法满足复杂模型的求解,而多目标进化算法可以很好地求解换热网络综合多目标优化问题,其中NSGA-Ⅱ算法是目前应用最广的有效算法。提出尝试NSGA-Ⅱ等多目标进化算法,基于超结构建立包括经济性、柔性、可靠性、可操作性和环境影响度等在内的换热网络多目标综合模型,给出Pareto最优解集合供决策者选择是未来的研究方向。

从结垢现象影响换热系统正常运行的角度出发,介绍了近几年换热网络裕量设计以及针对结垢问题不同学者研究出的换热网络优化设计。总结了在换热网络设计中对换热器清洗时序、清洗周期优化或者增加换热网络的裕量设计的不同换热网络设计最优方法,但这些方法都是在换热网络设计之初,考虑换热器结垢最严重的情况即换热网络在“最差”工况下进行的优化,因此优化得到的换热网络难以保证换热网络全运行周期的持续节能优化。本文结合现有换热网络设计方法的利弊,针对结垢过程的慢时变、持续特点,提出一种基于长周期持续节能的换热网络设计优化方法,在换热网络设计之初,定量分析结垢对网络结构的影响,以换热网络全周期累积总费用为目标函数,实现换热网络的最优综合。

由于茂钛配合物的易水解性严重影响其催化活性,而且其水解特点与抗肿瘤活性紧密相关,因此需要采用合适的检测手段来评价其水解行为。本文介绍了一系列检测茂钛配合物水解的研究手段——UV-Vis、¹H NMR、X射线晶体学、电位分析法、电导法、量子化学计算方法,分析了各种测试方法适用的范围及优缺点。提出这些测试方法有助于研究茂钛配合物的水解动力学,能够促进茂钛配合物在医学及化工方面的研究与进展。

采用一种结合了经济性能和(火用)效率的综合评价指标对有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)工质进行多目标优选。定义经济性目标函数为系统所需总换热面积和净输出功的比值,而综合评价函数为经济性目标函数和(火用)效率的加权和。在该计算模型中,以95℃地热水为ORC系统热源,输入相同的热量。分别计算采用十几种不同工质的ORC系统在所选蒸发温度和冷凝温度变化范围内的经济性目标函数和(火用)效率,继而得出两者的多目标综合评价函数。计算结果表明:从经济性的角度来看,系统存在最佳蒸发温度;系统经济性随冷凝温度的降低而提高,两者呈二次函数关系;所选的多种工质在该温度变化范围内相比较,R113、R245ca具有较好的经济性能,R161的(火用)效率较高,而综合评价函数的结果表明R161具有较优的性能。

气化工艺是实现劣质原油、非常规石油资源和煤炭高效清洁加工的有效途径,数值模拟是揭示气化炉内复杂流动反应行为的重要手段。为了考察挥发分反应路径和颗粒反应热吸收率对预测结果的影响,以奥里乳化油气流床气化过程为例采用欧拉-拉格朗日方法对气化炉进行数值模拟研究,均相反应和非均相反应过程分别通过有限速率/涡耗散反应模型和颗粒表面化学反应模型描述。结果表明,挥发分反应路径主要影响气化炉内气化反应的过程,如靠近喷嘴处的温度和组分分布,但对最终气化炉出口处的温度和组分分布影响相对较小。而由于原料中较低的固定碳质量分数以及较少的焦炭燃烧反应热,颗粒反应热吸收率对预测结果影响很小。

国内对液化天然气(LNG)接收站初次预冷速度的控制经验相对缺乏。因此,为防止低温LNG预冷导致的管道的损坏,需在预冷前对设定的预冷操作程序进行预冷效果的分析校核。本文提出了基于计算流体力学(CFD)的LNG管道预冷分析方法。通过建立三维LNG卸料管道数值计算模型,根据国内某LNG接收站项目设计管道预冷操作程序,进行冷却过程的动态模拟计算,结果显示按预设冷却程序操作,LNG卸料管道降温速度可以维持在10℃/h范围内,满足预冷安全要求。另模拟计算结果与实际接收站预冷过程的现场测量数据进行了对比,CFD计算值与实测值比较相对误差可控制在7%以内,证明CFD预冷过程模拟完全可以用于接收站预冷程序合理性的判断和校核计算。

焦炭是催化裂化装置的主要副产物,准确预测催化裂化焦炭产率对提高装置的操作平稳度和经济效益具有重要意义。人工神经网络(ANN)具有强大的自学习和自适应能力,在非线性预测方面具有明显的优势。本研究将遗传算法(GA)与BP神经网络相结合,基于某炼厂催化裂化装置的生产数据,分别从原料、催化剂和操作条件3个方面选取28个关键影响参数建立了催化裂化焦炭产率预测模型,分别将BP神经网络和经遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)的预测结果与工业数据进行对比。结果表明,经遗传算法优化的预测模型无论在预测结果的准确性还是稳定性方面效果更好。最后,本研究还通过考察原料残炭、反应温度等单一关键参数对焦炭产率的影响,进一步证明了经遗传算法优化的BP神经网络预测模型的准确性。

旋流器由于结构简单、安装方便、操作便捷等优点,被广泛应用于各个工业领域。从旋流器使用以来,磨损问题就一直受到人们的极大关注,虽然在耐磨材料方面进行了大量研究,但事实表明,旋流器磨损问题仍然存在。为了提高固液分离旋流器的耐磨性,延长旋流器的使用寿命,本文提出一种环缝内衬固液分离耐磨旋流器。基于计算流体力学(CFD)方法,应用ANSYS软件中雷诺应力模型和离散相模型,对其磨损进行了模拟研究,并与普通固液分离旋流器进行对比分析,最后对模拟准确性进行实验验证。结果表明:旋流器磨损最严重的位置位于壁面入口处、圆锥体与圆柱筒体交界处及底流口附近。对于环缝内衬旋流器,由于环缝的存在,大幅度降低了旋流器壁面的磨损。另外,因为较大固体颗粒穿过环缝进入到环缝内衬和器壁的空间中,使靠近内衬的浆体浓度降低,从而也降低了环缝内衬的磨损,这一结果体现出环缝内衬旋流器的重要工程实用意义。

储热水箱被广泛使用在太阳能集热系统以及家用电加热热水器中,是决定集热系统和热水器性能的关键因素之一,储热水箱分层效果越好,越能提高集热系统效率及热水器的热水出水量。本文设计了一种新型均流器,安装在圆柱形储热水箱底部,并搭建了一套储热水箱分层特性测试实验台。在初始水温50℃、进水温度20℃的工况下,分析对比了3组不同流量(0.69L/min、2.14L/min、6.17L/min)时储热水箱的分层特性,结果显示,大流量比小流量温度曲线的斜率更大,温度下降速度更快。同时,基于热力学定律,分别计算了3组流量水箱的取出效率、用能效率、出于能量品质的考虑而采用的(火用)效率,在流量为0.69L/min、2.14L/min、6.17L/min时的取出效率分别为91.8%、95.7%、94.3%,用能效率分别为96.6%、98.6%、97.5%、(火用)效率分别为78.5%、83.1%、77.0%。

为了研究回热器对双级压缩制冷系统和复叠式压缩制冷系统的影响,以R404A双级压缩制冷系统和R404A/R23复叠式压缩制冷系统为例,通过建立两种制冷系统的热力学模型和(火用)分析法,分析了回热器效率对压缩机排气温度、单位质量制冷量、制冷剂质量流量、系统制热能效比(COP)、系统总(火用)损、系统各部件(火用)损和系统(火用)效率的影响。结果表明,在双级压缩制冷系统中,当回热器效率ε 取0.1～0.9时,系统COP增大4.0%,系统的总(火用)损减少9.6%,而系统(火用)效率增大7.1%;在复叠式压缩制冷系统中,系统COP和系统(火用)效率随高温级回热器效率ε 增大而增大,随低温级回热器效率ε增大而减小,而系统总的(火用)损随高温级回热器效率ε 增大而减小,随低温级回热器效率ε 增大而增大。

化工过程控制中普遍设置以流量控制为副回路的串级控制来实现对温度、液位和成分等被控变量的控制。预测控制的操作变量在很多情况下也是流量,其控制作用的实现要靠底层的流量控制回路。本文针对由于现场串级控制结构不允许改变,流量副回路只能接收温度等主控制器的输出作为其给定值,造成上层预测控制的操作变量无法直接下载到流量控制回路的问题,分别提出了一种将上层优化输出通过一阶惯性滤波作用于主回路控制器和一种将串级控制中流量对主被控变量的传递函数嵌入预测控制模型的实施方案,通过Shell标准重油分馏塔的控制问题进行仿真实验证明了两种方案的可行性,并对其控制性能进行了比较分析。两种方法理论上构思简单,实际中易于实现,具有普遍适用性。

由于煤化学链燃烧技术中煤灰对载氧体活性具有较强抑制作用,本文提出了通过双级串联旋风分离器分别对载氧体及煤灰进行分离的新方法,并应用雷诺应力RSM(SSG)湍流模型以及DPM颗粒随机轨道模型,考虑气固两相的相间耦合,对煤化学链燃烧装置中的双级旋风分离器进行了数值模拟,根据模拟结果对一级、二级分离器进口尺寸及结构形式进行了优化,并通过实验对分离性能进行了验证。优化后模型的模拟及实验结果均表明:相比原模型,优化模型中90%以上的CaSO₄载氧体从一级分离器排尘口返回炉膛,降低了载氧体流失率;约50%的煤灰颗粒从二级分离器排尘口分离,仅13%左右的煤灰随气流从其排气口排出,有效降低炉膛返灰率,保持载氧体活性,并实现排气的相对清洁。最后指出本文研究结果对煤化学链燃烧装置的高效运行具有重要的参考价值。

乙烯装置产品分离过程需要在低温下进行,为此需配置压缩制冷系统为深冷分离提供冷量。三元压缩制冷由于能提供温位连续的制冷曲线,与工艺物流降温曲线更好地匹配,相比传统的复叠制冷具有热力学效率高、制冷能耗低的特点。为了分析三元压缩制冷的节能潜力,本文对某乙烯装置的三元制冷系统进行了(火用)分析。从(火用)总复合曲线(EGCC)图的分析可以得出该系统三元冷剂配置是比较合理的,(火用)损失较小。将该制冷系统划分为换热器、压缩机、节流阀、闪蒸罐等子系统,并分别计算了各子系统的(火用)损失。三元制冷系统的(火用)损失总计为24238.1kW,90%(火用)损失集中在换热器和压缩机两个子系统。然后将(火用)损失分为可避免的和不可避免的(火用)损失两类,其中不可避免的(火用)损失为13539.9kW,可避免的(火用)损失为10698.2kW,最后指出节能重点应该放在降低可避免的(火用)损失。

溶剂及丁二烯回收装置是镍系顺丁橡胶生产工艺中的重要组成部分,其能耗占整个装置的40%左右,是顺丁橡胶生产过程中节能降耗的关键工序。某企业原本采用抽余油为溶剂,回收工艺采用六塔流程,后为降低能耗,将抽余油更换为己烷溶剂,并对原有工艺进行了相应改造,如降低溶剂脱重塔的回流量,并对回收油脱水塔塔底产物进行直采。本文结合其生产工艺改造前后的生产情况和实际生产操作数据,应用Aspen Hysys软件分别对改造前和改造后的溶剂回收流程进行建模和模拟,并与实际结果进行对比以验证模拟的准确性。在产品质量符合生产指标的情况下,对比分离要求和能耗,模拟结果表明改造后的流程总能耗降低15.25%,节能效果十分显著,其中回收油脱水塔和溶剂脱重塔的能耗降低最为明显。

在可再生能源发电和电动汽车技术领域,发展能量密度高、安全可靠、绿色无污染的锌空气电池具有重要社会经济价值。但锌空气电池负极存在的问题严重影响了电池的使用性。本文从析氢腐蚀、枝晶生长、电极形变和钝化4个方面介绍锌空气电池负极的研究状况,深入分析无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和混合缓蚀剂对析氢腐蚀的抑制作用;讨论添加剂、隔膜和操作条件对枝晶形成与生长的影响;阐述电极形变的机理与常见的解决方法;简述锌负极钝化发生的原因和对电池性能的影响。研究结果表明,电化学可充的锌空气电池比一次锌空气电池更具有市场前景,进一步抑制析氢腐蚀仍是今后锌负极研究的重点,提高循环过程的容量与功率稳定性是满足实际应用的关键。

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。

介绍了生物柴油生产过程中甘油的产生情况及均相碱催化法得到的生物柴油副产物的相关成分组成。归纳出均相碱催化法得到的生物柴油副产物甘油的精制全过程,并研究了该精制过程中副产物组分的相关变化,同时分析了精制过程中的相关影响因素(稀释剂的种类及用量、酸的种类及pH值)。提出建议:均相碱催化法制备生物柴油的伴生副产物甘油比较适合采用“预处理分离+粗甘油精制”组合工艺制备高纯度甘油,且预处理分离中常采用甲醇作稀释剂,用磷酸调节pH值比较适宜,同时应将pH值调节在2.5～4.0范围内;分离后的粗甘油经减压蒸馏、离子交换、膜分离、萃取或分子蒸馏等技术精制后,用活性炭吸附脱色,可获得高纯度甘油。

褐煤干燥提质过程中的水资源化回收利用工艺技术可以提高煤阶并回收宝贵的水资源,降低干燥提质单元能耗。本文从介绍褐煤中水的存在形态出发,围绕烟气直接干燥、蒸汽流化床干燥、微波干燥、机械热压脱水干燥等工艺综述了近年来干燥水回收利用的研究现状和最新进展,讨论分析了褐煤干燥与水回收利用工艺的选择原则。在回收褐煤中丰富的水资源时,除了单纯考虑回收褐煤中的水资源,还应权衡褐煤干燥工艺、干燥温度和干燥介质、干燥水蒸气的余热利用方式以及干燥工艺上下游间的衔接等因素。基于目前褐煤资源的主要用途,将干燥尾气采用换热技术回收低温余热和干燥冷凝水直接净化处理后的二次回用技术将是以后的重要研究和应用方向。

考察了不同添加量的煤沥青四氢呋喃萃取物(THFS)对石油沥青的改性,随着THFS添加量的增多,改性沥青针入度降低,软化点升高,延度下降,参照英国标准(BSI BS—3690)得出最佳添加量为8%。利用TG-FTIR、FTIR对改性沥青进行了表征,结果表明:THFS、改性沥青的失重率大于基质沥青70的失重率; THFS在700～900cm^-1处芳香烃类的透射峰强度明显强于基质沥青与改性沥青;沥青老化后在2953cm^-1和1377cm^-1(—CH₃)、1461cm^-1和2924cm^-1(—CH₂—)处透射峰逐渐增强;1600cm^-1(C=O和苯环C=C)透射峰逐渐增强;沥青热解半焦中的脂肪烃类物质含量较少,主要以高度缩合的稠环芳香烃类物质为主;沥青在老化过程中主要发生了氧化、裂解、加成、聚合、缩合等反应。

不对称催化氢化反应具有完美的原子经济性和清洁高效等特点,是最受青睐的不对称合成方法之一。C=C、C=O、C=N的不对称加氢反应仍主要依赖过渡金属催化剂。过渡金属催化剂,尤其是铑催化剂,催化碳碳双键的不对称加氢反应仍是一个不断发展的领域。本文对近年来利用铑催化剂催化烯烃进行不对称氢化反应的研究进展进行了综述,着重介绍了铑-双膦配体催化体系催化烯烃不对称加氢反应的催化机理,以及铑催化剂在烯胺、不饱和羧酸及衍生物、烯醇酯和非官能团烯烃不对称氢化中的应用,并通过对现有文献的总结指出了今后铑催化剂催化烯烃氢化反应的研究重点,即:①铑-单膦配体催化烯烃不对称氢化反应的作用机理须待提出;②非官能化底物不对称催化氢化反应的手性配体亟待拓宽。

由于稀土元素具有独特的价电子构型,因而含有稀土元素的固体酸碱催化剂通常都具有独特的空间结构和催化性能。本文对稀土固体酸碱催化剂的种类及特点进行了综述,并对其在分别及同时催化酯化和酯交换反应合成生物柴油中的研究进展进行了详细论述;对各类稀土固体酸碱催化剂的优缺点进行了综合比较分析;对各类稀土固体酸碱催化剂具有不同催化活性和稳定性的内在影响原因进行了分析;着重介绍了稀土氧化物的催化反应机理;指出固体酸催化剂已成为经化学催化法合成生物柴油的新发展趋势,如何通过稀土元素掺杂来获得高活性和稳定性的固体酸催化剂,将是今后的一个重要研究方向。

含氯挥发性有机化合物(CVOCs)是一类重要的大气污染物,催化燃烧是实现CVOCs高效减排的一种主流处理技术,但工艺过程中存在氯元素易吸附在催化剂表面致使催化剂失活的问题。本文从催化燃烧CVOCs的反应机理、催化剂活性组分、催化剂载体等几个方面,对近年来催化燃烧处理CVOCs的研究进行了综述,其中催化活性组分可分为以钌、钯为主的贵金属催化剂和集中在高活性的过渡金属复合氧化物、钙钛矿型非贵金属催化剂,并重点阐述了水蒸气对催化燃烧CVOCs反应活性的影响及机制。根据国内外研究状况和技术水平,提出了催化燃烧技术的研究及发展方向,充分利用一定浓度水蒸气的优点抑制催化剂氯中毒及产生较低含量的副产物,为CVOCs高效工业化处理提供了重要的参考。

阐述了分子筛催化剂负载Pt的研究进展,主要从分子筛负载Pt的制备方法、助剂、Pt前体以及处理条件变化对Pt/分子筛催化剂性能的影响等方面进行了阐述。Pt分散性对分子筛的催化性能具有重大影响,研究表明,通过以下手段可以有效改善Pt的分散性:通过共浸渍的方法引入Ce、Cr、Re、Sn等金属可以有效改善Pt的粒径分布,浸渍液中加入柠檬酸、乙二胺四乙酸作为竞争吸附剂可以有效改善催化剂中Pt的分散性,在焙烧过程中降低升温速度可以有效降低Pt的聚集,低浓度、多次浸渍可以提高Pt的分散性,氧气气氛下焙烧可以提高Pt的分散性,不同的Pt前体负载后Pt的粒径分布存在差异。Pt/分子筛催化剂在不同反应体系中的要求不一样,在具体反应体系中的研究有待进一步加深。

2,3,5-三甲基苯醌(TMBQ)是重要的维生素E合成中间体,随着研究开发技术的不断突破,陆续出现了很多合成工艺。本文综述了催化氧化2,3,6-三甲基苯酚(TMP)制备TMBQ的各种方法,着重介绍了热催化氧化方法中催化剂的国内外开发情况。简要介绍了光催化氧化法在该反应中的最新研究情况、可能的反应机理和液体喷射环流反应器(LJLR)在此合成中的应用。光催化氧化法具有无毒安全、稳定性好、能耗低的特点,LJLR能强化物质间的传质传热,操作方便。由于国内TMP生产能力有限,开发新型高效的催化剂、研究开发全新合成手段已经成为目前的主要任务。其他合成TMBQ的方法也颇有前景,偏三甲苯(TMB)价格低廉、来源广泛,直接催化氧化TMB合成TMBQ已有报道,可能会成为未来合成TMBQ的主要技术。

制备了四苯基卟啉、四-4-甲氧基苯基卟啉、四-4-氟苯基卟啉及3种卟啉相对应的钴、锰、铁金属卟啉,并利用Cary紫外可见分光光度计(UV-vis)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对金属卟啉进行了表征;以制备的不同金属卟啉为催化剂,丙烯为原料,氧气为氧化剂,仿生催化丙烯氧化合成环氧丙烷。考察了金属卟啉催化剂类型、金属卟啉催化剂浓度、反应压力、反应温度、反应时间对反应的影响,结果发现上述因素对反应收率、转化率、选择性均有显著影响,且都有一个最佳值,获得的最优化反应条件为:选取四-4-氟苯基铁卟啉为催化剂,催化剂浓度为1.35×10^-5mol/L,反应压力1.75MPa,反应温度100℃,反应时间为2h。在最优化的反应条件下,环氧丙烷的收率达到了40.38%,丙烯转化率达到了47.09%,环氧丙烷选择性达到了85.75%。

用化学还原法制备了活性炭负载Pd、Pt和 Ru共3种贵金属催化剂,在没有添加任何脱氯抑制剂和助剂的前提下,比较研究了3种催化剂在邻氯硝基苯(o-CNB)加氢制邻氯苯胺(o-CAN)反应中的催化性能,发现Pd/C催化剂效果更佳。以Pd/C为催化剂,考察了溶剂种类、反应温度、反应时间和重复使用次数等因素对邻氯硝基苯转化率及邻氯苯胺选择性的影响。实验结果表明:常压条件下,Pd与邻氯硝基苯的质量比为1/2120,反应时间90min,邻氯硝基苯转化率和邻氯苯胺选择性分别可达100%和 87.4%。催化剂在重复使用6次后仍保持较高的活性。该工艺具有反应压力低、催化剂用量少、反应时间短和脱氯少等特点,适合工业化生产。

为了提高解脂耶氏酵母对苯乙酮的催化效率,以20mmol/L的苯乙酮和苯乙醇为筛选压力,采用紫外诱变获得突变株,优化了反应体系参数,如温度、pH值、辅助底物、有机溶剂(如甲苯、己烷、辛烷、DMF、DMSO等)以及离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,BMIM·PF6)等对催化体系的影响。结果表明,利用解脂耶氏酵母突变株全细胞催化苯乙酮(20mmol/L)合成(R)-苯乙醇,转化率76%,e.e.达99.2%。优化后的反应体系如下:最适辅助底物为葡萄糖,反应温度30℃,pH=7.0,30%(体积分数)疏水性离子液体BMIM·PF6。当利用解脂耶氏酵母突变株的发酵液为催化体系,向反应体系中添加30%(体积分数) BMIM·PF6,以60mmol/L苯乙酮为底物,反应36h,(R)-苯乙醇的转化率达95%,e.e.值达97%。解脂耶氏酵母突变株全细胞催化苯乙酮不对称还原反应,在高底物浓度、高转化率以及高光学纯度等方面具有突出表现。

采用热压法制备了高填充粉煤灰碳金板材,研究了硅烷偶联剂对碳金板材力学性能的影响。采用扫描电镜对其断面形貌进行检测及能谱分析,结果表明:适当地添加硅烷偶联剂可以提高碳金板材的力学性能。当粉煤灰为400phr、硅烷偶联剂KH550的添加量为粉煤灰质量的2%时,碳金板材的力学性能达到最佳;拉伸强度31.59MPa,弯曲强度58.33MPa,冲击强度2.07kJ/m²,达到了通用建筑装饰材料的使用指标;粉煤灰填充量高达73%。

以丙交酯为原料、辛酸亚锡为催化剂、丁二酸酐为改性剂,采用梯度升温法,在150℃、0.098MPa条件下采用直接熔融缩聚法合成端羧基聚乳酸共聚物P(LA/SA),接着用2,2-(1,3-亚苯基)-二 唑啉(1,3-PBO)对其进行扩链,按n(丙交酯)/n(1,3-PBO)= 1/2.4加入1,3-PBO,反应1h制得聚酰胺酯(PEA),最后将高岭土与PEA在150℃、减压条件下熔融复合改性。采用GPC、FTIR、¹H NMR、DSC、SEM等手段对聚合物的结构进行表征和性能测试,结果表明,与P(LA/SA) 相比,扩链产物PEA相对分子质量大幅度提高,重均相对分子质量高达24万,玻璃化转变温度T_g高于PLA和P(LA/SA),改性后复合材料的热稳定性能提高,结晶度降低。

提出了以磷酸/草酸混合溶液为电解液制备高度有序锥形多孔阳极氧化铝(PAA)模板的方法。首先采用二次氧化的方法,得到了孔洞排列高度有序且孔间距为495nm的PAA模板。在此基础上,采用阳极氧化过程和扩孔过程交替进行的方法,制备了不同长径比的有序锥形PAA模板。实验结果显示:锥形PAA模板的长径比与总氧化时间线性相关,可达到100以上;还说明了分段氧化时间和分段扩孔时间与锥形孔道形貌之间的关系。这种特殊结构的PAA模板可以大大拓展其在合成金属或半导体纳米线、光电材料以及高分子材料方面的应用范围。

以Ti(OC₄H₉)₄为前体,SnCl₄为Sn源,采用胶溶-回流法制备了Sn掺杂的TiO₂,利用浸渍提拉法将其负载到活性炭纤维(ACF)表面,并运用SEM、XRD、XPS、DRS等手段对TiO₂/ACF复合材料进行表征,考察了复合材料光催化降解气相甲醛的性能。研究结果表明,Sn元素掺入TiO₂晶格中,有利于抑制TiO₂晶粒的生长,促进TiO₂由锐钛矿型向金红石型的转化,光吸收范围发生一定程度红移;HNO₃的用量为0.015mol、掺锡量为6%、负载两层的TiO₂/ACF-50复合材料在紫外光照射下对甲醛的去除率复合材料可达85.2%,而在可见光下仅为65.3%。

以中温沥青为原料,通过溶剂萃取沉降分离获得低喹啉不溶物含量(QI<0.1%)的精制沥青。对精制沥青进行热聚合-空气氧化改性处理,得到高β树脂含量的改性沥青。经特定热聚合条件处理后,研究了空气氧化阶段的反应温度、氧化时间和空气流量对沥青改性的影响。实验结果表明,在空气氧化阶段,当氧化温度为280℃,氧化时间为2h,空气流量为0.04m³/h时,可以获得软化点为220℃、甲苯不溶物为61.59% 、喹啉不溶物为4.35%、结焦值为78.44%,β树脂含量为57.24%的优质改性沥青。

采用机械力化学方法,在4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下一步法制备乙酰化纳米纤维素(A-NCC)。通过单因素研究方法,对影响A-NCC得率的DMAP用量、球磨时间、反应温度、超声时间、反应时间等因素进行探讨及分析。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线光子能谱分析(XPS)等对所制备A-NCC的形貌、热稳定性和谱学性能进行分析表征,采用滴定法测量表面羟基的取代度。结果表明:机械力化学法制备的A-NCC呈细长状,直径约为10～30nm,长度约为200～750nm,结晶度为76%,取代度(DS)在0.125～0.214之间;TGA分析表明,A-NCC热分解温度为311℃,低于竹浆。采用机械力化学法制备乙酰化纳米纤维素具有工艺简便、绿色环保的优点。

以邻二甲苯作为唯一碳源,从长期受焦化废水污染的土壤中分离得到一株能降解邻二甲苯的高效菌株LJ5,经生理生化和16S rDNA鉴定,该菌株属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。菌株LJ5适宜的降解条件为:培养温度35℃,pH=7.0～8.0,摇床转速150r/min。菌株LJ5在邻二甲苯浓度高达2500mg/L时,对其的去除率在30h内可达到73%,它对邻二甲苯的降解过程符合Monod动力学方程,当邻二甲苯浓度远远大于64.32mg/L时,LJ5降解底物速率最高,达到43.29mg/(L·h)。菌株LJ5能在实际焦化废水中很好的生长,菌液投加48h后可使COD降解率达到34.74%。

采用全结晶工艺对原料桉叶油[w(cineole)=63.24%]进行分离提纯,在无晶种添加下,降温速率4℃/h、结晶终温-30℃、发汗速率5℃/h、发汗终温-19℃时,可将原料油提纯至77.52%。添加晶种后,可有效提高操作温度,缩小结晶温度的操作范围,提高产品的纯度,在降温速率4℃/h、结晶终温-25℃、发汗速率4℃/h、发汗终温-6℃的操作条件下,将原料油提纯至89.63%。实验得到了低温控温添加晶种结晶法分离提纯1,8-桉叶油素的适宜工艺流程和操作参数,该方法相对其他分离方法具有较为明显的优势。

采用环氧大豆油(ESO)为原料,乙酸乙酯为溶剂,四氯化锡为催化剂,通过环氧大豆油的开环自聚,制备聚合环氧大豆油(PESO);再将PESO在碱性条件下水解,洗涤纯化后得到水解聚合环氧大豆油(HPESO)。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对HPESO的结构及分子量分布进行了表征,并对得到的水解聚合环氧大豆油脂肪酸钾盐表面活性剂(HPESO-K)的临界胶束浓度cmc及其表面张力(γ_cmc)、Krafft点(KP)、液体石蜡/水体系的乳化能力(EP)与抑泡及消泡能力(FP)进行了研究。结果表明:HPESO的数均分子量范围为1056～1156g/mol,重均分子量范围为1255～1374g/mol。在水溶液pH值为9～12条件下,HPESO-K的cmc值为0.13～0.41g/L,γ_cmc值为25.6～31.2mN/m。在水溶液pH=9条件下测得HPESO-K的Krafft点为37℃,液体石蜡/水体系中分出10mL水的时间为130s,亲水亲油平衡(HLB)值范围为10～11。

选用具有丰富不饱和键的乌桕籽油为原料,采用了水解、酯化、环氧化等一系列反应合成了环保型增塑剂环氧脂肪酸异辛酯。并通过正交试验研究了脂肪酸异辛酯的环氧化工艺,确定了合成最佳工艺为:每百克脂肪酸异辛酯,甲酸30.37g,双氧水131.49g,反应温度65℃,反应4h后环氧值可达5.71。通过红外确定了产物的构成并考察了拉伸、热稳定性等性能,结果表明环氧脂肪酸异辛酯较邻苯二甲酸二辛酯(DOP)具有更好的热稳定性和挥发迁移性。

金属有机骨架材料(MOFs)具有超高的比表面积、较高且可调的孔隙率、结构组成多样性、开放的金属位点和化学可修饰等优点,近年来在选择性吸附领域中的应用受到人们的广泛关注。本文综述了MOFs在液相吸附去除各种环境污染物方面的应用进展,包括吸附去除水中的有机污染物、重金属离子以及吸附去除燃油中的有机含硫化合物和有机含氮化合物;讨论了不同MOFs及改性MOFs对环境污染物的吸附性能及吸附机理,指出MOFs的孔结构、开放的金属位点、静电吸附作用、π-π键合作用、氢键作用、酸碱吸附作用等是影响MOFs吸附过程的重要参数或机理,而通过对MOFs进行有目的的功能化改性可以提升MOFs对目标污染物的吸附性能;最后展望了MOFs吸附去除环境污染物今后的研究热点。

微生物电解池(MEC)是一种新型的废水处理和产能一体化技术,其通过微生物阳极催化氧化废水中的有机物,同时在阴极产生氢气和甲烷。近年来,寻找高性能低成本的阴极材料和催化剂、推进MEC废水处理应用是相关领域的研究热点。本文综述了目前MEC系统常见的阴极材料和催化剂,包括贵金属Pt、不锈钢网、镍金属、纳米材料、导电聚合物和复合材料以及生物阴极。着重介绍了基于生物阴极优化的MEC系统在废水处理与产能方面的应用。最后在阴极材料的布局优化、阴极复合材料合成、胞外电子传递机制三方面进行了展望,指出不锈钢网和纳米材料具有良好的性能,未来可通过优化电极材料的空间布局和电极表面催化特性来强化微生物附着,推进MEC技术工程应用。

生物气中痕量有机物硅氧烷的存在严重阻碍了生物气作为绿色可再生能源的利用,吸附法是去除半挥发有机物的一种主要方法。本文介绍了吸附法去除生物气中硅氧烷的研究进展,指出吸附剂的选择、铺集硅氧烷方法、定量硅氧烷浓度等是吸附法处理的技术难点。重点分析了活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛等吸附剂吸附去除硅氧烷研究现状;比较了撞击器、不锈钢罐、Tedlar 袋等取样方法捕集硅氧烷的优缺点;通过比较GC、GC-MS、FTIR等分析测试量化硅氧烷浓度;并探讨了吸附法去除硅氧烷的吸附机理,指出加强不同吸附剂表面化学研究、研究吸附硅氧烷机理、吸附模型拟合是吸附去除硅氧烷领域的主要研究方向。

煤焦油沥青的深加工对提高煤焦油沥青利用价值和经济性至关重要。本文主要概述了煤焦油沥青深加工利用的主要技术,重点概述了球形活性炭、中间相沥青、通用级沥青基碳纤维以及针状焦等。对各种产品的关键技术进行了分析,介绍了当前在各项关键技术方面的研究进展。煤焦油沥青基球形活性炭、通用级沥青基碳纤维以及针状焦已经得到了比较广泛的应用,当前研究的难点是提高各项产品的品质,缩短加工周期。另外,中间相沥青的发现与应用拓展了传统碳材料的应用领域,并大幅提高了炭材料的相关性能。

钼是一种重要的稀有金属,但近年来钼污染频发,对生态环境安全和人体健康造成了严重的影响。本文综述了目前国内外对环境中钼污染的处理技术(包括人工湿地法、化学沉淀法、离子交换法及吸附法),详细介绍了各种技术的处理效果、影响因素及相关模型。人工湿地虽能将钼分离出水体,但含有钼的基质和功能植物存在污染转移等不可控风险;化学沉淀法对中低浓度污水的去除效果较好,但剩余污泥较难处理,不能被循环利用;离子交换法能有效将污钼分离出水体,并通过解吸实现树脂多次利用,但树脂适应性较差,对pH值等反应控制条件要求较高;传统材料为主的吸附法使用廉价材料富集污染物质,但存在二次污染的问题。最后指出钼污染处理的新型功能材料将向低成本和资源化的方向发展,铁基材料具有较好的前景。

以石英砂(0.5mm)为载体,建立流化床-Fenton系统,在pH值为3.5、Fe²⁺/H₂O₂摩尔比为2:1和进水量为试验装置设计进水量的1/3～1/2条件下,连续加入Fenton试剂,使得铁氧化物在载体表面结晶。这是因为凹凸不平的石英砂和均匀的流化状态有利于铁氧化物的覆膜,同时具有高效传质的流化床进一步强化覆膜过程。通过XRD分析可知,铁氧化物的主要成分是FeOOH、Fe₂O₃、FeO和Fe₂(SO₄)₃。同时将此系统用于处理有机硅废水和合成制药废水,在优化操作条件下,COD和TOC的去除率可达80%和85%,总铁(Fe³⁺)的消减量达26%。

重金属污染是我国河道中普遍关注的环境问题。本文以石井河为对象,采用批实验和柱实验模拟铁屑和铁粉两种零价铁去除水中Cu(Ⅱ)。XRD和XPS表征结果表明:铁屑和铁粉具有核壳结构,核为Fe(110)型Fe⁰,反应前壳为以Fe(Ⅱ)为主的铁氧化物。反应过程中,Cu(Ⅱ)主要被还原并固定在零价铁颗粒表面,Fe⁰不断氧化生成Fe₃O₄。批实验表明,两种零价铁都能较快速地去除水中的Cu(Ⅱ)。零价铁去除Cu(Ⅱ)符合准一级动力学方程,去除率和反应速率k_obs随着铁屑或铁粉投加量的增加而上升,随着Cu(Ⅱ)初始浓度的增加而降低。当Cu(Ⅱ)初始浓度为45mg/L、零价铁投加量为10g/L时,3h之后铁粉对Cu(Ⅱ)去除率几乎达到100%,而铁屑的去除率为75%,其表观反应速率k_obs分别为1.07h^-1和0.59h^-1。柱实验结果表明,铁屑和铁粉对Cu(Ⅱ)具有较高的去除容量,分别为75.67mg/g和78.60mg/g,铁粉对Cu(Ⅱ)的处理效果略优于铁屑。

电子元器件的拆卸对于废旧印刷电路板(waste printed circuit boards,WPCBs)的资源化利用具有重要意义,是废旧印刷电路板回收利用必不可少的环节。文章利用热空气作为预热气源和脉冲喷吹气源,采用自主设计的WPCBs拆卸设备进行拆卸实验,运用正交试验方法研究了拆卸工艺参数对电路板拆卸率的影响,优化了工艺参数,并对影响原因进行了分析。实验结果表明:小贴片元器件拆卸率与元器件总拆卸率随喷吹次数增加先增大后减小;当进气温度为240℃、加热时间为5min、喷吹次数为10次时,插槽元器件、通孔元器件、大贴片元器件拆卸率大部分在95%以上,小贴片元器件拆卸率最高达80%以上,且元器件总拆卸率达85%以上。利用热空气作为预热气源和喷吹气源拆卸WPCBs的最优实验参数为:进气温度为240℃,加热时间为5min,喷吹次数为10次。

近年来由于国家对环保的重视以及政策要求,我国的化工园区得到了长足的发展。但是在化工园区蓬勃发展的背后也凸显着因粗放式建设而导致的环境、产业可持续发展等方面的矛盾也越来越突出,建设绿色化工园区是解决这一矛盾的出路。本文应用系统工程的相关理论将规范化建设化工园区的问题分解为绿色规划、绿色评价、提高环保水平、提高安全水平、提高园区智能化水平等5个相互关联、相辅相成的子问题。认为绿色规划的结果直接影响评价、环保和安全水平,园区的安全、环保等问题可通过智能化来解决。理清这些子问题的相互关系是实现绿色化工园区规范化建设的保障。