作为一种新型高效多样的化学反应场,近年来大气压冷等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)在生物、医学、环保、材料等领域的研究和应用日益广泛。由于这些领域的应用大多涉及以水溶液为介质的反应体系,因此,深入认识和理解CAP与水溶液的相互作用机制具有重要的理论意义和实用价值。然而CAP与水溶液的反应过程高度复杂,现有实验检测手段难以全面揭示其作用机制,而近年计算模拟在CAP领域的研究获得了长足发展,并成为研究CAP与溶液相互作用机制的重要手段之一。本文重点综述了近几年流体力学模拟和分子动力学模拟在CAP与水溶液相互作用机制研究中的应用。在流体力学模拟方面,本文详细介绍了近几年发展的二维模型、一维模型和Global模型的特点以及这些模型在介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)和等离子体射流与水溶液相互作用研究中的应用,以揭示等离子体作用于水溶液后的反应过程;在分子动力学模拟方面,本文详细介绍了将基于反应性力场(reactive force field)的分子动力学模拟用于含氧活性粒子(reactive oxygen species,ROS)与水溶液中生物分子相互作用机制研究中的应用。在此基础上,本文进一步分析和比较了流体力学模型和分子动力学模拟的特点,并展望了在CAP与水溶液相互作用机制研究中亟待解决的问题和未来这一领域研究工作的发展方向。

超临界水热燃烧技术作为一种新型的高效清洁燃烧技术,为实现有机废物处理、稠油资源高效开发、煤基固体燃料清洁转化利用、新型钻井技术开发及劣质燃料品质提升等提供了一条崭新的途径,具有广阔的发展前景。本文概述了超临界水热燃烧的提出、发展历程及其技术优势,评述了不同燃料的水热火焰特性、水热燃烧反应器形式以及水热燃烧技术工程应用方面的研究现状。指出对于特定燃料,水热燃烧反应器具有较低的燃料熄火温度是提高反应器内水热火焰稳定性的关键。水热燃烧反应器开发过程中水热火焰区的结构布置需综合考虑蓄热需求与反应器壁面安全。水热火焰特性与超临界水中传热传质的耦合机制、水热燃烧过程数值模拟、光-超临水-氧气复杂环境下的材料腐蚀特性、水热火焰辅助降解有机废物、生产多元热流体辅助稠油开采、煤基固体燃料的水热燃烧是超临界水热燃烧领域未来研究热点。

竖直振动下颗粒物质行为模式的研究对化工过程中效率的提升具有重要意义,该研究近年来成为热点,并不断取得新进展。本文将已有竖直振动下颗粒物质行为模式研究归纳为:竖直振动颗粒床中颗粒的行为、竖直振动颗粒床中颗粒沿直管的爬升、竖直振动U形管中颗粒的迁移、静止颗粒床中颗粒沿竖直振动管的爬升,并对相关研究进展进行评述,发现目前对颗粒物质运动规律的认识还不深入,颗粒物质行为模式的内在机理上尚存争议。鉴于离散元方法(DEM)能够获得每一个颗粒的运动信息,从而很好地反映颗粒过程的机理和特性,对竖直振动U形管和竖直振动管中颗粒物质行为模式进行DEM模拟再现;据此提出在今后的研究中应充分发挥DEM的优势,深入研究颗粒行为模式的动力学本质和影响颗粒行为模式的因素,为颗粒输运过程的优化提供理论基础和方法指导。

建立了LiCl溶液再生过程的数学模型,通过模拟分析,得到了溶液再生量、溶液温度和溶液浓度随时间的变化规律。以平均再生量为评价指标,对LiCl溶液的再生性能进行了实验研究。分析了热源温度、溶液浓度、溶液初始温度、再生压力和冷水温度5个因素分别对溶液再生性能的影响规律。实验结果表明:溶液浓度和再生压力对溶液再生性能影响显著,冷水温度对溶液再生性能的影响最小。在设定的标准工况下,再生压力为4kPa、溶液中LiCl质量分数从28%增大到34%时,平均再生量由20.45g/(m²·s)减小至7.44g/(m²·s);再生压力从4kPa升高至10kPa时,平均再生量由15.33g/(m²·s)降低至1.92g/(m²·s)。最后,以溶液温度和溶液浓度作为对比目标参数将模拟结果和实验结果进行了对比分析,结果表明,实验值与模拟值符合较好。

以研究强化相变驱动的环路热管的传热机制为目的,设计了一种带有相变空间的新型结构可视化平板热管蒸发器,实验研究了相变空间高度对热管蒸发器启动时间的影响与加热功率对其启动传热特性的影响,并观察了启动过程中工质在相变空间内的相变特性。实验结果:在不同相变空间高度情况下,实验蒸发器系统的启动时间存在明显差异,当相变空间为1mm时,系统启动时间较短,工质不易出现干涸现象。并且在启动加热功率不同时,系统启动热阻也不同,更高的加热功率对应更低的整体热阻。通过可视化实验的观察与分析,为建立环路热管相变驱动机制的可行性研究奠定了基础,为建立描述这一驱动机制的数学模型提供了实验依据。

设计了一种底部带有碎流板的新型管式气液分配器。以水和空气代替工业上的原油和氢气进行冷模实验。实验过程为:水由水箱经水泵抽出,经液体流量计计量后进入实验塔上部的气液扩散器,气液两相流经急冷箱冷却后同时向下通过分配器。进入到接液装置的液体通过橡胶管导入到放置在地面上的17个标有编号的量筒中,未进入接液装置的液体流入水箱,气体则排放到大气中。最后用U形管差压计测量分配器的压力降。实验研究了该分配器的分配性能、压力降损失、气液相操作弹性和分布不均度,优化并确定该分配器的结构形式和结构参数。结果表明,该分配器的最佳工作条件为:液相量为0.3m³/h左右,气相量为20~30m³/h。

为了深入理解气泡在湍流场内的运动机制,使用欧拉-拉格朗日单向耦合数值方法,详细分析了气泡在低雷诺数槽道湍流场内的瞬态受力情况;其中液相湍流速度场采用直接数值模拟方法求解,气泡的瞬态受力由牛顿运动方程计算;计算时,考虑了相间阻力、剪切升力、压力梯度力、虚拟质量力、重力对气泡运动的影响。目前的计算结果表明:气泡所受的瞬态作用力分量同时取决于重力作用方向、液相流向以及气泡所处的法向位置;不同方向上、不同位置处影响气泡运动的主要作用力分量是不同的;相比较而言,与重力方向垂直的剪切升力分量在近壁面区域为影响气泡运动的主要作用力,压力梯度力的法向分量在近壁面区域之外为影响气泡运动的主要作用力,相间阻力分量在整个槽道区域内均为影响气泡运动的主要作用力,除了竖直槽道近壁面处之外、虚拟质量力也均为影响气泡运动的主要作用力。

随着石化企业精细化管理需求的不断提升,传统的面向单个用户应用的单机版计划优化软件逐渐不能满足需要。本文介绍了利用以互联网技术为核心的新的信息技术研究开发的新一代以流程为导向,面向协同应用的网络化、图形化计划优化系统。该系统通过基础模型管理、模型在线共享和发送、数据字典管理等功能,实现了协同应用;通过图形建模、窗体数据录入、多样化结果展示以及贯穿建模全过程的错误诊断功能,使系统直观可视、简单易用;通过"一次输入、多次运算"功能,使用户可便捷的开展灵敏度分析;通过权限管理,保证系统安全。实例应用表明,通过本系统建立的企业模型正确可信,可很好的支持企业计划优化业务。

以水为工质,对螺旋缠绕波节管湍流状态下传热与流阻性能进行数值计算,分析了其强化换热的机理,并分析了波节深度H与波节间距P对其传热与流动阻力的影响。结果表明:相同工况下,螺旋缠绕波节管的综合换热性能优于螺旋缠绕光管;流体在管内做螺旋运动,由于离心力的作用,在垂直流体主流方向上产生二次流;管横截面周期性的扩张与收缩,使流体在波节内产生沿流体主流方向上的回流,它们对流体边界层产生很强的破坏作用,使湍流程度增强,对换热有较好的强化作用;随着波节深度H的增大,Nu提高,f增大,综合传热性能逐渐提高;随着波节间距P的减小,Nu提高,f降低,综合传热性能逐渐提高。

以不锈钢波纹丝网为填料,应用超重力减压精馏间歇全回流操作分离乙醇/水共沸物系。考察了进料乙醇质量分数x_f为50%~95%、操作压力P为101.33~11.33kPa和超重力因子β为20.90~130.64时乙醇-水体系的传质性能。实验中设备运行稳定并且单级旋转精馏床传质性能随着超重力因子β的增大先增强后减弱,随着压力P的减小和进料浓度x_f的增加而增强,并在P=11.33kPa时分离高浓度原料时打破共沸点。与相同条件下传统填料塔相比,分离效果明显高于传统塔,且HETP为7.94~14.20mm,仅为传统塔的1/6~1/4,传质性能显著增强。并对能耗进行分析,超重力装置由于自身体积小等优点便于达到所需真空度,能耗降低明显。

在给定热源条件下,探讨有机朗肯循环(ORC)膨胀机入口过热度对膨胀机性能和ORC系统性能的影响。建立了带前置泵的ORC实验系统,采用涡旋式膨胀机,R123为工质,在140℃热源下进行实验。通过改变膨胀机转矩调节系统蒸发压力,从而实现对膨胀机入口过热度的调节。实验获得最大膨胀机轴功和膨胀机实际运行效率分别为2.35kW和59.7%;ORC系统净输出功、热效率和(火用)效率分别为1.75kW、5.3%和21.8%。分析表明,随着膨胀机入口过热度递减,膨胀机机械效率递增,膨胀机等熵效率递减,膨胀机轴功和实际运行效率呈先增后减的变化趋势。膨胀机入口过热度为20℃左右时,有最大膨胀机轴功、最大系统净输出功、最高系统热效率和最高系统(火用)效率。此外,过热度影响系统的损失分布,随着膨胀机入口过热度减小,膨胀机(火用)损呈先增后减变化。

以赤砂糖回溶糖浆为研究对象,采用磷酸法絮凝沉降赤砂糖回溶糖浆。通过改变磷酸和氢氧化钙加入的先后顺序,观察絮凝物沉降速度及其密实度,最终选择磷酸和氢氧化钙同时加入的方式,进行絮凝沉降。在此基础上以脱色率和除浊率为指标,考察了磷酸用量、反应pH、反应温度以及反应时间等4个因素对赤砂糖回溶糖浆脱色率和除浊率的影响,并通过正交试验优化工艺条件。在最佳工艺条件:磷酸用量210 mg/kgBx、反应pH为7.10、反应温度85℃、反应时间5 min下脱色率可达70.1%、除浊率为97.7%。实验结果表明:在此工艺条件下,磷酸钙絮凝法对澄清赤砂糖回溶糖浆具有理想的效果,工艺条件可行。

气体水合物作为一种特殊的相变材料,在形成与分解过程中会发生相态改变并伴随着相变热的变化。本文从气体水合物相变热的测定和应用两个方面对气体水合物相变热的研究现状进行了综述。对比分析了两种确定气体水合物相变热的方法,两种方法分别为差示扫描量热仪(DSC)实验直接测定法和基于相平衡的Clausius-Clapeyron方程间接计算法。综述了气体水合物相变热的应用研究现状,尤其是在空调蓄冷技术中的应用,其中气体水合物空调蓄冷技术从蓄冷工质和蓄冷装置两个方面进行了阐述。指出了气体水合物相变热应用研究中的重点和难点,为气体水合物相变热应用的进一步发展提供参考。

第三次采油技术的发展促进了表面活性剂在油田生产中成熟而稳定的应用。与化学合成表面活性剂相比,生物表面活性剂具有无毒等优势,在近些年呈现出热点研究态势,部分成果业已得到应用。本文从生物表面活性剂的驱油机理、纯化、应用3个方面进行论述,并对其发展趋势进行了展望。在驱油机理方面,主要通过降低油水界面张力、乳化残油以及润湿性反转3种作用,保障开采后期的油藏采收率。在纯化方面,单一方法制备生物表面活性剂技术已经较为成熟,但这些方法均具有一定局限性;采用两种或多种方法联用,既可以降低纯化成本又可以提高产率,成为未来生物表面活性剂纯化技术的发展趋势。在应用方面,主要体现在与化学表面活性剂进行复配后定向注入油藏进行驱油;此外,近年来也开发出利用高效营养剂激活本源微生物,诱导其产生表面活性物质继而富集、驱油的新技术。

目前生物质快速热解高温热解气主要利用间壁式冷却器进行冷凝,容易造成冷却管道的结焦堵塞问题,本试验根据流化床稀相输送特点、生物质的热解特性以及生物质油的冷凝收集特点,设计了生物质快速热解反应装置,改进生物质物快速冷凝系统,以稻壳为原料进行快速热解制取生物质油的试验研究,分别考察单因素反应温度、流化气量以及进料速度对生物质油产率的影响。试验表明:稻壳热解气能够快速顺利地得到冷凝,反应系统能够连续顺利运行,随着反应温度、流化气量、进料速度的增大,生物质油的产率都呈现先增大后减小的趋势。另外对产出的生物质油用气质联用设备进行了成分分析,得出了生物质油的主要成分,其中酸类、酮类、脂类以及酚类的含量相对较高。

以低碳烯烃为原料进行齐聚反应是制取清洁液体燃料的重要途径之一。目前,在烯烃齐聚反应的产业化发展中,开发具有高活性、高稳定性、产物分布集中的多相催化剂仍是重要的研究方向。本文概述了多相催化烯烃齐聚反应在酸性位点以及镍金属位点两种活性中心上的作用机理,并分别对C₂⁼、C₃⁼和混合烯烃的齐聚反应进行介绍;从多相催化剂的优化设计角度,具体包括载体的类型、孔道结构和活性中心的分布状态以及反应条件的优化等方面对当前的研究工作进行了综述。探讨了多相催化烯烃齐聚反应在制备液体燃料中存在的优势和问题,为进一步开发高选择性、长寿命的多相催化剂提供借鉴。

寻找一种高效、稳定和低成本的析氧阳极材料对于在碱性环境中电解水的研究具有非常重要的实际意义。近年来,Ni-Fe基材料以其低成本及在碱性条件下具有高催化活性的特点成为析氧反应电极材料的研究热点。本文概述了近几年国内外学者对不同的Ni-Fe基析氧材料(包括Ni-Fe合金、Ni-Fe氧化物、Ni-Fe层状双金属氢氧化物及Ni-Fe基复合材料等)在合成方法、物理形态、化学结构和催化性能等方面所进行的研究,介绍了Ni-Fe基材料的析氧反应机理的进展,探究了析氧反应活性相以及Fe的掺入对Ni基氢氧化物的结构和活性的影响,最后指出了合成方法的改进及详细反应机理的探究将会成为未来Ni-Fe基析氧阳极材料的重点研究方向。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种可见光响应的半导体聚合物光催化剂,具有廉价易得、化学稳定性好、无毒无害以及合适的禁带宽度和能带位置等优点,但也存在只能吸收波长小于475nm的光且光生载流子复合严重等问题,需要对其进行改性来提高光催化能力。本文在介绍g-C₃N₄的结构、特性和制备方法的基础上,着重评述了g-C₃N₄在形貌调控、半导体复合、元素掺杂、分子掺杂和染料敏化等改性手段方面的研究进展以及在降解有机污染物、分解水制氢、还原CO₂和有机合成等方面的应用。最后指出g-C₃N₄未来的研究方向在于用多种手段共同改性g-C₃N₄、拓展g-C₃N₄在光催化领域的应用和深入进行机理研究等方面。

腈水合生成酰胺具有原子经济性高以及无其他副产物生成的优点。通常腈水合生成酰胺是在强酸或强碱催化下进行的,但其具有腈过度水解生成羧酸以及需要中和催化剂生成盐等缺点。采用过渡金属氧化物如氧化锰(MnO₂)、氧化镍(NiO)、氧化铈(CeO₂)以及氢氧化钌[Ru(OH)_x]为催化剂替代强酸或强碱可克服上述缺点。本文总结了上述过渡金属氧化物为催化剂催化腈水合生成酰胺反应的进展,从中可以看到腈水合生成酰胺反应依赖于催化剂的种类、制备方法以及腈的结构。对每种催化剂的制备方法、使用范围、优缺点进行了分析。对各种催化剂催化腈水合生成酰胺反应的可能机理进行讨论。根据以上讨论,预期此类催化剂将向复合型和负载型方向发展。

针对CO₂与环氧烷烃共聚制备脂肪族聚碳酸酯反应体系,本文在综合分析脂肪族聚碳酸酯应用前景的基础上,着重介绍了双金属氰化络合催化剂在该工艺中的研究进展,并对不同种类活性中心金属的组合在不同反应体系中的催化效果进行了分析。共沉淀法制得的Zn-Co双金属氰化络合催化剂在CO₂与环氧烷烃的催化体系中,通过改变制备方法、配体等条件可以实现对催化剂形貌的控制,有利于催化活性的提升。Zn-Fe双金属氰化络合催化剂对于环氧丙烷开环活性较好。同时还介绍了采用其他活性中心金属组合制得的双金属氰化络合催化剂,发现对于CO₂与环氧烷烃共聚活性受中心金属及配体的影响较大。最后,对该共聚反应的机理进行了分析,为双金属氰化络合催化剂的设计研究指明了方向。

丁烯在HZSM-5分子筛催化剂上发生齐聚、裂化等反应。本文在等温固定床反应器中以HZSM-5分子筛为催化剂,考察并研究了空时、温度和分压等反应条件对丁烯齐聚反应以及高碳烯烃进一步裂化反应的影响。实验结果表明,增大空时可提高丁烯转化率,但会加剧高碳烯烃的进一步裂化反应并导致C₈的选择性降低;为提高高碳烯烃的选择性,空时不应过高;当空时为0.17kg·s/mol和0.50kg·s/mol时,随温度(220~410℃)的升高丁烯转化率先增大后减少,在300℃时转化率达到最大值。对此实验现象本文中结合丁烯消耗速率方程做出了解释。高温条件下高碳烯烃进一步裂化生成低碳烯烃,因此低温则有利于齐聚反应生成高碳烯烃;提高分压增大丁烯消耗反应速率,有利于齐聚反应生成高碳烯烃,反应速率与分压有线性关系。

采用1-丁烯和N₂混合气对FER分子筛进行高温预积炭处理,得到一系列具有不同预积炭量的FER分子筛。对预积炭的FER分子筛进行表征,研究预积炭行为对其催化正丁烯骨架异构制异丁烯反应性能的影响。热重表征结果表明,预沉积在FER分子筛上的积炭有两种,即Carbon_LT(低温失重峰)和Carbon_HT(高温失重峰)。Carbon_LT含量随预积炭处理时间增加而呈线性增加的趋势,而Carbon_HT含量在预积炭处理1h后就基本保持不变。Carbon_LT量与初始异丁烯选择性具有较好的相关性,Carbon_LT可能沉积在诱发生成丙烯和乙烯的副反应活性中心上。

以碳化硅粉体为载体,葡萄糖、油酸、腐植酸钠等为碳源,采用水热法炭化及400℃低温炭化获得SiC/C材料,继而气相磺化合成了碳基碳化硅核壳固体酸催化剂。采用XRD、IR、XPS、TG、SEM和TEM对催化剂进行了结构表征,酸滴定法测得其酸度为1.33mmoL/g。以其催化苯甲醛和1,3-丙二醇缩合反应为探针反应测试了其催化活性。考察了原料配比、催化剂用量、反应时间及催化剂重复使用性对缩合产率的影响。结果表明,适宜反应条件为:苯甲醛投料量为0.1mol时,催化剂用量为0.075g,醛醇摩尔比1:1.5,100℃回流2h产率可达83%,该催化剂可以重复使用4次以上。

卤素交换氟化反应是合成含氟芳香化合物的重要方法之一,相转移催化剂对卤素交换氟化反应来说几乎是不可或缺的。本文以对叔丁基杯[4]芳烃和四甘醇二对甲苯磺酸酯为原料,在K₂CO₃存在下,合成了对叔丁基杯[4]-冠-5,将对叔丁基杯[4]-冠-5作为相转移催化剂应用于对氯硝基苯的氟化反应中,以检测其作为相转移催化剂在氟化反应中的催化活性,同时考察了反应时间、反应温度、不同相转移催化剂对卤素交换氟化反应的影响。结果表明对叔丁基杯[4]-冠-5对氟化反应具有相转移催化能力,研究发现以杯芳冠醚作相转移催化剂,使产品收率得到了明显提高。在对叔丁基杯[4]-冠-5的催化下,反应3h,反应的转化率和收率分别为96.53%、90.8%。

水处理膜是具有选择性分离功能的材料,利用水处理膜的选择性分离可实现污水的不同组分的分离、纯化、浓缩。基于纳米银的独特性质,将其引入水处理膜可使纳米银复合膜具有较强的抗生物污染能力。本文综述了近年来将纳米银引入应用较广泛的微滤膜、超滤膜和纳滤膜以及反渗透膜这些水处理膜中以改善膜的抗污染性能的研究进展。此外,指出了提高纳米银水处理复合膜抗菌的持续性以及开发环境友好型的复合膜是未来的发展方向。

由于具有独特的光学和电子特性,金纳米棒受到人们越来越多的关注。金纳米棒的这些性质主要取决于它自身的形状、大小和长径比。尤其金纳米棒独特的、可调的表面等离子体共振特性,使其在生物标记、生物成像及生物医学等领域有非常广阔的应用前景。本论文详细介绍了金纳米棒的几种合成方法及其光学特性和金纳米棒的表面修饰手段,综述和比较了金纳米棒在生物分子探针技术、荧光探针和癌症诊断和光热治疗领域的研究进展,对其存在的问题做了具体分析并对金纳米棒在生物学中的应用方向进行了展望。

首先合成了荧光量子产率高的不对称罗丹明衍生物,以其为荧光染料,正硅酸乙酯为硅源,在酸性条件下,运用包埋法制备了二氧化硅荧光微球。然后采用硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷,在二氧化硅荧光微球表面引入氨基功能基团。通过扫描电镜、荧光显微镜、红外光谱仪、荧光分光光度计对氨基化二氧化硅荧光微球的形貌、结构和荧光性能进行了表征。结果表明,氨基化二氧化硅荧光微球具有良好的单分散性,粒径分布窄,荧光性能好且稳定,并成功的引入氨基基团。

以大孔吸附树脂D101为载体,丙烯酰胺为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为模板分子,制备了DOP分子印迹吸附树脂(DOP-MIP-D101),采用红外和扫描电镜等方法对其进行了表征。研究了DOP-MIP-D101对DOP的静态等温吸附性能、吸附动力学以及选择性吸附性能。结果显示,DOP-MIP-D101对DOP的吸附能力明显大于非印迹树脂(NIP-D101),且具有较高的选择性,吸附行为符合Freundilich方程。DOP-MIP-D101对DOP的吸附达到平衡的时间为100min左右。

脱落酸是一种以异戊二烯为基本单位的酸性倍半萜类物质,是一种重要的植物激素,在调节植物生长代谢、抵抗农业自然灾害、增加农作物产量等诸多方面发挥着重要的作用,具有非常广阔的应用前景。本文介绍了天然脱落酸的生物合成途径,并从发酵菌株、发酵底物、发酵工艺、分离提取等方面阐述了微生物发酵产脱落酸的研究进展。同时讨论了天然脱落酸发酵过程中存在的问题,如初始菌株产量低、发酵周期长、发酵工艺不稳定、产物提取效率低等,因此本文在此基础上指出,筛选优良性状的生产菌株、进一步研究脱落酸生物合成途径中关键酶的酶学性质以及进一步开发脱落酸的先进发酵与分离提取工艺是今后研究的重点方向。

采用硬模板法在室温下、中性水溶液中合成了中空介孔二氧化硅球,中空部分直径为250nm,外壳厚度25nm。利用氮气吸附-解吸附、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱表征了微球的物理化学性质。该微球球形度良好,BET结果显示其比表面积为730.0m²/g,平均孔容1.084cm³/g ,平均孔道直径6.58nm。利用中空介孔二氧化硅球较好的载药性能负载吲哚美辛,并采用三因素的Box-Behnke实验设计对药物负载处方工艺进行优化研究。当IMC/HMSNs质量比为22:1,超声1.4h,震荡吸附23h时实验条件达到最佳,包封率理论值为85.2%。在此条件进行验证实验,吲哚美辛的包封率可达理论预测值的98.7%,说明将 Box-Behnken 实验设计法用于中空介孔二氧化硅球包载吲哚美辛的优化筛选是可行的,且得到的实验观察值与数学模型的预测值相符合。

壳聚糖及明胶是生物相容性良好的高分子药物载体,制备载5-氟尿嘧啶壳聚糖/明胶微粒,并进行体外释药研究。以石蜡油为外相,壳聚糖/明胶为内相,用乳化交联法制备微粒,以吸附药量为指标,采用正交设计实验优化获得最佳制备条件,用红外光谱、SEM对最佳条件下制备的微粒进行表征。结果表明壳聚糖/明胶微粒的最佳制备条件如下:水油比1:7,壳聚糖/明胶浓度比1:3,乳化剂100.7mmol/L,乳化5min,乳化温度60℃,交联剂戊二醛用量5.5mmol/L,交联时间1h。在此条件下,载药微粒的载药量为34.93%,包封率为38.36%。红外光谱图表明壳聚糖/明胶微粒已负载5-氟尿嘧啶,SEM表明微粒成球状,表面较光滑。模拟胃肠释放表明,微粒具有一定的缓释性能。采用乳化交联法制备载5-氟尿嘧啶壳聚糖/明胶微粒方法简单,重现性好,且其体外释放实验显示出明显的缓释作用。

减摩抗磨类润滑油添加剂能提高基础润滑油的摩擦学性能使其在润滑领域具有广阔的应用前景,但是商用润滑油添加剂大多含有P、S等有害元素,因此,寻找更加环保、经济的润滑油添加剂具有重要意义。本文根据润滑油添加剂结构种类和润滑机理的不同,以及国内外各种润滑油添加剂在润滑方面的相关成果,综述了近年来纳米颗粒(纳米单质及其复合颗粒、纳米氧化物、纳米硫化物、纳米氮化物)、含氮杂环化合物及其衍生物、硼酸酯及其衍生物、离子液体等添加剂的合成方法以及在减摩抗磨方面的应用,并对其发展状况和减摩抗磨机理进行了探究。指出了其润滑机理主要为吸附膜机理、摩擦反应膜机理和滚珠机理。最后对其存在的问题进行分析,提出了当前润滑领域研究的热点和方向依然是复合添加剂的制备和机理探究。

甲壳素作为一种来源广泛的生物质材料,具有良好的生物相容性和抑菌性,可用于药物缓释、伤口包覆、组织植入、生物分离、重金属吸附等高附加值领域,但强烈的氢键作用使其不熔难溶,需经改性以促进其加工和应用。本文简要回顾了甲壳素酰化改性的发展历程,重点介绍均相条件下甲壳素的各种酰化方法,如在甲磺酸、氯化锂/二甲基乙酰胺、离子液体、三氟乙酸酐中进行反应,以及在非均相条件下提高酰化效率的各种方法,如优选催化剂、结构活化等,比较了各种方法的优缺点,并简述了甲壳素酰化产物的性能特点和应用。目前甲壳素非均相酰化工艺较成熟,已实现工业化,但仍有一定的局限性和缺点。最后展望了均相和非均相酰化可能的改进方向。

无水硝酸是目前应用较为广泛的硝化试剂之一,但存在不稳定、难保存等缺点,导致其制备和使用受限。本文按二氯甲烷萃取法、电化学合成法、低温真空蒸馏法、脱水制备法和气相反应法对无水硝酸的制备方法进行了介绍,并比较各方法的优缺点及适用范围。同时简述了无水硝酸参与的不同硝化体系,包括单一无水硝酸体系、无水硝酸-硫酸体系、无水硝酸-乙酸酐体系、无水硝酸-固体酸体系和无水硝酸-N₂O₅体系,指出了各体系的性质、优缺点及主要应用,分析表明无水硝酸有望通过进一步工艺优化实现工业生产,并能与其他试剂形成性能更优异、更加环境友好的硝化体系,使其作为硝化剂在有机合成反应中发挥重要作用。

以2-[2-苯并噻唑基]为原料合成了2-[2-苯并噻唑基]硫代乙醇(BTE),再以该BTE合成了一种含氮硫杂环硼酸酯(SNHB)添加剂,并采用FTIR、元素分析对其结构进行了表征。考察了BTE、SNHB的油溶性、热稳定性以及SHNB的水解稳定性。采用四球摩擦磨损试验研究了BTE及SNHB在菜籽油中的减摩、抗磨以及极压性能。采用SEM、EDS观察和分析了钢球磨斑表面形貌及元素。研究结果表明,合成的产物为目标产物BTE和SNHB;在相同的试验条件下,SNHB和BTE在菜籽油中完全溶解,具有较好的油溶性;SNHB和BTE的分解温度范围分别是从270.50~396.01℃、253.04~326.83℃,两者均具有良好的热稳定性,且SNHB的热稳定性优于BTE;SNHB的水解时间超过7天,而市售的硼酸三异丙酯仅为10 min,SNHB有较好的水解稳定性;在不同载荷、添加比例等条件下SNHB的摩擦学性能明显优于BTE。

多孔材料负载型水处理剂是以多孔材料为载体而制备的一种高效环保的新型复合材料,具有高比表面积、高效率、易回收等优点,能够广泛应用于去除金属离子废水。本文扼要介绍了近年来国内外关于多孔材料负载型水处理剂的新型制备方法,介绍了超临界技术、微乳液技术、微波技术、溶胶-凝胶技术等制备方法的研究进展,以及各制备方法的特点;同时分析介绍了负载型水处理剂对有色金属离子、稀土离子、贵金属离子废水的应用新进展。特别提出今后该类水处理剂在去除金属离子废水方面的发展方向为:进一步提高水处理剂的活性、吸附性和光催化性协同作用;选择含有功能基团的材料为载体,与金属离子络合作用;制备磁性负载型水处理剂,便于后期回收利用;开发环境友好和可循环使用的水处理剂,提高使用寿命,不造成二次污染。

室燃炉共处置危险废物作为一种新兴的危险废物焚烧处置技术,具有锅炉资源丰富、改造成本低、废物破坏率高等优点,可缓解危险废物处置能力不足现状。虽然目前国内外已有一些基础研究,但仍存在尚无大规模连续共处置经验、缺少对共处置危险废物时污染物排放规律和对室燃炉性能影响等技术性问题的研究。本文介绍了国内外室燃炉共处置危险废物的研究现状,同时介绍了具有相同处置原理、极具参考价值的室燃炉共处置污水污泥、固体回收废物的研究现状,分析了室燃炉共处置废物燃料时细颗粒物和气体污染物排放规律、重金属元素在不同灰分中的分配比例以及共处置对于锅炉运行工况的影响。最后指出了实现室燃炉共处置危险废物的大规模工业应用必须满足的三项要求,提出了对室燃炉共处置危险废物未来研究重点的思考。

以动植物提取物、微生物、矿物及其提取物和环境废物作为环境友好絮凝剂,具有无毒、易生物降解、无二次污染或可以废治废和环境友好等优点,但存在对实际废水适应性差和使用条件严格等问题。本文简述了环境友好絮凝剂来源、有效成分和作用机理,介绍了近年来环境友好絮凝剂在印染废水处理中的应用现状,讨论了pH、投加量、废水中染料特性和投加方式对絮凝效果的影响,为印染废水处理中环境友好絮凝剂的选择、应用和研发提供了关键参数。同时指出环境友好絮凝剂在印染废水处理中的应用受限于其有效成分和制备成本,为环境友好絮凝剂的工业化应用提出了挑战。最后提出接枝改性、无机-有机复配和杂化以及改进提取和制备方法有望提高环境友好絮凝剂的效果,解决环境友好絮凝剂在印染废水处理中的适应性和广谱性问题。

吸附-光催化法因其高效、便捷、无污染等特点,在室内挥发性有机物(VOC)治理领域拥有着广阔的应用前景。本文介绍了吸附-光催化降解VOC机理;总结了近年来常用的固定化TiO₂的制备方法,以及各自的工艺流程、适用范围和存在的问题;综述了反应环境(风速、初始浓度、温度、相对湿度)对吸附-光催化降解率的影响。分析表明,在选择TiO₂固定化工艺时,应当根据吸附剂基材的表面基团、孔隙结构和亲疏水性等特征合理经济地确定制备方法;在探讨反应环境对室内VOC降解率的影响规律时,应综合考虑VOC自身特性和反应器类型等实验条件以得到不同条件下的最佳环境参数。最后指出,低温成膜的制备方法以及对反应环境如何影响低浓度多组分VOC降解的研究将成为今后的发展趋势。

面对日益严重的环境问题,燃煤烟气催化脱硝技术得到了较快发展。针对目前应用较为广泛的选择性催化还原脱硝技术,本文从催化脱硝技术的机理出发综述了低温催化脱硝方面的研究进展,将低温催化脱硝技术分成两大类:低温氨法选择性催化还原脱硝技术和低温非氨法催化脱硝技术。在低温氨法选择性催化还原脱硝技中总结了金属氧化物催化剂、分子筛催化剂以及碳基催化剂等的反应机理和反应过程,揭示了影响脱硝效率的各种因素;低温非氨法催化脱硝技术中从反应方式出发,总结了NO_x催化裂解技术、HC-SCR技术、NO_x吸附-还原技术以及CO催化脱硝技术的研究进展,并对反应影响因素进行了综述。探索了各种催化剂的优势和不足之处:低温NH₃-SCR技术具有选择性高、效率高的特点但是其还原剂价格较贵且存储运输较为困难;低温非氨法催化脱硝技术选择性差、效率低,但是还原剂价格低廉、易于制备,且在工艺方面改进时可以达到要求的效率。在此基础上本文展望了未来低温催化脱硝的研究方向:在降低脱硝成本的情况下改善催化脱硝工艺,大力发展氮氧化物吸附还原等技术。

以山核桃壳为原料,经磷酸浸渍、炭化和活化后制得活性炭,用SEM和低温氮气吸附仪对活性炭进行表征,并用该活性炭对模拟气化试验产生的煤气洗涤水进行吸附净化,考察活性炭对煤气洗涤水中挥发酚、TOC、COD、氨氮和微量元素的净化效果。实验结果表明:用山核桃壳制备的活性炭具有介孔结构,其孔径主要分布在1~6nm范围内,比表面积达2959m²/g,孔容积为2.223cm³/g;该活性炭对挥发酚具有良好的吸附效果,经45h处理对挥发酚的去除率可达99.75%,TOC和COD的去除率分别到达88.33%和65.73%;对氨氮和微量元素也有很好的净化效果,经15h吸附后氨氮的去除率可达80.71%,微量元素的去除率均达99%以上。

采用微波辅助碱催化降解废聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料制备对苯二甲酸(TPA),运用Box-Behnken中心组合试验设计原理,通过单因素试验筛选催化剂用量、碱液用量、降解温度和时间为主要因素,进行四因素三水平的响应面分析,建立TPA产率的二次响应面模型,确立制备工艺的优化组合条件,并对产品的结构和性能进行测定。结果表明,TPA产率与四因素关系符合二次模型,四因素的一次项和二次项及催化剂用量和碱液用量的交互作用对TPA产率具有显著影响。综合考虑产品性能和实际操作因素,经修正及近似验证后获得最佳制备工艺为:2.7gTOMAB,260mL15%NaOH,降解温度85℃,降解时间2.2h。在该条件下进行3次重复试验,TPA的实际平均产率为97.53%,与预测值98.59%无显著差异,说明该优化方法是可行的。

研究了在微波炉中配加无烟煤磁铁矿的烟气脱硫石膏混合料的升温特性及还原分解性能,应用X射线衍射、扫描电镜和微机快速测硫仪对分解渣进行检测分析。微波加热下,配加10%磁铁矿和8%无烟煤(质量分数)的脱硫石膏混合粉的升温效果最佳,混合物料在80min内升温到1000℃,保温60min后,脱硫率为93.86%。作为催化剂和微波吸收剂,磁铁矿的加入提高了微波加热物料的温度,促进脱硫石膏分解生成Ca_xFe_yO_z,放出SO₂气体。随着Ca_xFe_yO_z含量的增加,物料的脱硫率提高。混合物料分解渣的SEM图像显示,微波加热下,配加磁铁矿和无烟煤的脱硫石膏混合物料分解的过程中发生粒子团聚烧结。配加5%分解渣的烧结矿化学成分与太钢烧结矿的化学成分无显著区别,此分解渣可以作为高炉烧结矿的熔剂配料来使用。

在铜硫硫化矿浮选实践中,一般通过添加大量的浮选药剂强压强拉以实现硫化铜和硫化铁矿物的浮选分离。利用铜硫硫化矿物在浮选药剂体系下浮选速率的差异,可以实现其清洁浮选分离。本文通过分批次刮泡浮选试验研究了鞣酸体系下黄铜矿及黄铁矿浮选行为和浮选动力学特性,计算了黄铜矿、黄铁矿在鞣酸体系下的浮选速率常数。研究结果表明,鞣酸能有效地抑制黄铁矿的浮选,而对黄铜矿的抑制作用较弱。在鞣酸体系下,黄铜矿的浮选速率明显大于黄铁矿的浮选速率,黄铜矿的平均浮选速率常数为0.80,而黄铁矿的平均浮选速率常数只有0.31。通过数学方法拟合了两种矿物在鞣酸体系下的浮选动力学模型,拟合结果表明,黄铜矿和黄铁矿浮选动力学均适用于改进的分速一级模型。

利用热重-质谱联用技术研究CaO对大豆蛋白热解特性及NH₃等含氮化合物释放的影响,根据TG与DTG曲线求出不同CaO含量的大豆蛋白在热解过程中的挥发分指数D。结果表明:随着CaO含量的增加,大豆蛋白的挥发分释放剧烈程度不断下降,但是未对热失重速率峰值对应温度产生影响;CaO的加入会抑制大豆蛋白热解挥发分的析出,且CaO的含量越多,抑制效果越强;在CaO与大豆蛋白质量比为0:10、1:10、2:10、3:10、4:10和5:10六种工况下,CaO对NH₃等含氮化合物释放的影响为抑制作用,且在CaO与大豆蛋白比为4:10时抑制效果达到最好。

工业上主要采用的环氧乙烷直接水合制乙二醇技术存在乙二醇选择性低、水比高、投资与能耗高等缺点,全球乙二醇生产公司均致力于开发催化水合技术,其中直接催化水合技术具有流程简化、明显节能降耗的优势。本文基于1500t/a环氧乙烷直接催化水合制乙二醇中试数据,阐述了环氧乙烷催化水合工艺过程以及催化剂的特点;通过模拟计算分析了直接催化水合制乙二醇工艺的技术经济性,并与非催化水合技术进行对比,表明催化方法能够有效降低投资成本和能耗,并提高生产装置收益,实现增值。催化水合工艺在技术上和经济性上都具备了工业化应用的基础和条件,将是未来乙二醇生产的发展方向。

针对微藻在生长过程中对温度要求较高,需要保持在适宜的温度范围内,设计了以Siemens S7-200 PLC组成微藻光生物反应器的控制系统。该光生物反应器加热系统利用温度传感器采集藻液中温度信号,将信号输入到PLC中。PLC对温度信号进行运算,输出信号控制加热棒工作,实现了藻液冬季温度的自动恒温控制。经过试验表明,该加热系统在藻液温度设定值为30℃时,温度超调不超过1.5℃,超调量小于7.5%,静差小于±0.5℃,具有控制精度高、稳定性好的优点。光生物反应器采用该加热系统后,藻液的光密度由0.29增长到1.28,污水中的COD的去除率达到79.3%,TN的去除率达到65.07%,TP的去除率达到83.03%,因此该光生物反应器加热系统可以用于微藻的培养,并且微藻在光生物反应器内对污水的处理效果较好,具有良好的应用前景。

随着国家对化工行业环境保护和生态建设方面的要求越来越高,化工园区作为化工行业的聚集地和发展趋势,响应国家政策构建循环经济是当务之急。循环经济利用再循环技术和废弃物资源化技术,贯彻"减量化、再使用、再循环"的"3R原则",降低有毒有害物质向环境的排放;同时构建循环经济能够促使化工园区挖掘资源潜力,提高资源利用率,使得资源的价值能够进一步体现。本文通过分析化工园区的产业链特征,并针对性地提出了化工园区构建循环经济的两方面工作:在原有产业链的基础上构建循环经济产业链以及完善服务系统。在构建循环经济产业链的过程中不仅要考虑工业代谢分析获得的产业接口,还结合产业链风险评估提出要引入增柔企业以控制产业链风险。在循环经济服务系统中特别提出建立循环经济信息平台,以打破地理限制扩展循环产业链。

目前对于供应链网的协同性评价研究主要局限在单一核心供应链模型难以全面评价具有网络结构的企业与供应链的协同性,且在化工企业供应链网的协同性评价方向少有报道。为了解决这个问题,提出了面向多节点无核心的供应链网结构模型。并根据化工企业的特性,从工业代谢平衡、企业竞争力、契约执行力和信息交互能力等方面建立了适用于化工企业供应链网协同评价模型体系,同时定义了工业代谢平衡度、企业竞争力评价指数、契约执行度等指标,给出了各指标的计算公式。通过对供应链网的结构体系的分析,给出了合作型、竞争型和混合型供应链网基本构型的评价模型。最后以煤化工行业为例,对煤化工行业供应链网结构分析,并应用评价模型计算,通过结果分析证实了面向供应链网协同评价模型的可行性和准确性。

聚甲氧基二甲醚是煤化工行业中的一个新兴产品,该产品作为车用燃料调和组分具有诸多环保优势,已受到了国内外各行业的极大关注。本文综述了近年来聚甲氧基二甲醚合成技术的最新进展,根据聚甲氧基二甲醚反应原料的不同,分别简要介绍了以甲醇和三聚甲醛为原料、以甲缩醛和多聚甲醛为原料、以甲缩醛和甲醛气体为原料、以甲醇和甲醛为原料的4种主流技术的特色和国内产业化动态;对聚甲氧基二甲醚进入市场所需的支持性政策以及将面临来自于石油行业的抵制等问题进行了评述。最后对聚甲氧基二甲醚的下一步研究方向进行了展望,指出应该围绕"降低产品成本"来开展工作,重点解决以甲醇和甲醛为原料时反应体系中水的负面影响,同时还应该进一步优化催化剂的性能,控制产物分布,提升反应效率。

为把握整体气体膜分离产业研究和创新状况,在Web of Knowledge(WOK)平台的Web of Science®数据库和Derwent(德温特)专利数据库检索了有关气体膜分离技术的文献,并采用文献计量学的方法进行分析。结果表明,1995-2014年全球相关论文共2972篇,专利4266项。气体膜分离技术现处于研究的成长期,已形成核心作者群。气体膜分离材料的研究热点为混合基质膜、沸石膜和炭膜,但工业化应用以传统有机高分子材料为主,气体膜分离技术主要的研究和应用领域为氢回收、空分和脱碳。美国和日本的研究和应用优势较明显,我国气体膜分离的研发主体为高校和科研院所,尽管发文量位居世界第二,但科研质量和国际影响力仍需提高,科研成果转化率不高。预计未来气体膜分离的研究重点会在沸石膜和炭膜等新型膜材料的空间结构的设计合成和碳捕获的技术应用上,渗透汽化膜的应用和挥发性有机物(VOCs)分离也是未来的研究方向。