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2012年 第31卷 第05期 刊出日期:2012-05-05
    特约评述
    催化合成环保增塑剂的研究及其应用进展
    蒋平平,张书源,冷 炎,董玉明,张萍波
    化工进展. 2012, 31(05):  953-964. 
    摘要 ( 2786 )  
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    综述了国内外催化合成新型增塑剂的新方法和催化反应工艺、催化剂的种类和制备,重点介绍了国内外主要新型环保增塑剂的性能、应用及研究现状,包括生物基植物油、聚酯、柠檬酸酯、偏苯三酸三酯及对苯二甲酸二辛酯类增塑剂的合成与性能,并与传统合成方法及催化剂比较,指出了我国催化合成增塑剂的趋势和增塑剂在国家高新技术领域中应用方向,提出我国增塑剂行业及新材料助剂领域的发展应着重于调整产品结构,加快非邻苯结构类、植物油基增塑剂的开发。
    化工过程与装备
    两相闭式热虹吸管强化传热研究进展
    王鑫煜,辛公明,田富中,曲付龙,程 林
    化工进展. 2012, 31(05):  965-973. 
    摘要 ( 3073 )  
    相关文章 | 多维度评价
    回顾了两相闭式热虹吸管强化传热技术研究现状,将热虹吸管强化传热技术归纳分为4类,即采用高效工作介质、管壁内表面处理、管内设置内插件和其它类。分别阐述了这4种技术的强化传热机理,总结得出大部分技术多局限在实验分析层面上,缺乏理论上的深入分析,暂时没有得到工业生产的大规模应用。并指出了强化传热技术的理论研究、各种参数对传热性能的影响探究以及如何降低工业应用的生产成本将是今后热虹吸管强化传热技术的研究热点。
    吸附剂特性对CO2/CH4吸附分离的影响分析
    李云东,易红宏,唐晓龙,李芬容,何 丹
    化工进展. 2012, 31(05):  974-980. 
    摘要 ( 3144 )  
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    用于CO2/CH4二元混合体系吸附分离的吸附剂种类较多,效果参差不齐,而吸附剂的各种特性是影响分离效果的主要原因。本文从吸附剂特性出发,总结了孔结构、可交换阳离子、表面化学以及吸附剂湿度4个因素对吸附分离效果的影响,并解释了造成各种影响的原因。得出结论:中孔有利于该二元体系的分离和胺基嫁接;在吸附剂骨架之外引入合适的可交换阳离子可促进吸附剂与CO2四极矩之间吸引力,提升分离效果;吸附剂的表面羟基也是影响胺基嫁接的重要因素;水分既有利于该体系的吸附分离,又可以促进胺基吸附剂再生。
    喷雾冷冻法单个液滴冻结过程模拟
    耿县如,徐 庆,李占勇,宋继田
    化工进展. 2012, 31(05):  981-986. 
    摘要 ( 2606 )  
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    喷雾冷冻液滴的冻结过程决定着干燥产品的微结构。本文以单个雾化液滴为研究对象,利用数值模拟的方法研究了液滴大小、气体流速和环境温度3个参数对其冻结过程的影响。结果发现,液滴越大冻结时所需的形核时间和完全固化时间越长,而且冻结过程随着气体流速的增大和环境温度的降低而缩短。通过方差分析发现,液滴大小较气体流速和环境温度对液滴完全固化时间的影响有较显著差异。液滴冷冻过程中,其质量损失率随着液滴大小的增大而略有减小,随着气体流速的增加及环境温度的降低而减小,其中环境温度对液滴质量损失率的影响最大。
    换热器优化顺序对换热网络全局优化的影响
    胡向柏,崔国民,许海珠,何巧乐
    化工进展. 2012, 31(05):  987-991. 
    摘要 ( 2476 )  
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    为了克服换热网络全局最优化过程中极易陷入局部最优解陷阱的难题,本文将蒙特卡罗随机抽样技术应用到换热网络冷、热流体随机组合中,从而实现换热网络多维优化参数优化顺序的随机变化,使得换热网络优化能够从一个局部最小解跳到另外一个局部最小解,实现全局最优化。通过具体算例表明,这种方法能够找到比以往算例更好的结果,能够更好地满足工业上的应用。
    无累积罐循环全回流间歇精馏三温控制操作
    黄丽丽,白 鹏,王 磊,尹 琨,姜占坤
    化工进展. 2012, 31(05):  992-996. 
    摘要 ( 2482 )  
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    提出了通过塔顶、塔中上以及塔中3个温度控制进行操作状态转换的无累积罐循环全回流间歇精馏控制方法,并以理想物系——乙醇-正丙醇混合物为分离物系进行了实验研究。通过实验确定了温度控制条件为当塔顶温度稳定后且塔顶和塔中上温差为0.3 ℃时变全回流为全采出操作,当塔中温度升高1.0 ℃时停止全采出转为全回流操作。同时还考察了在不同乙醇投料浓度条件下这种操作的运行情况,发现不同投料浓度对塔顶产品平均纯度的影响并不显著,基本能保持在0.99。最后在相同的投料浓度和操作条件下,对比了这种新型控制方式和双温度控制方式,结果表明三温度控制方式比双温度控制方式操作时间减少了23.3 min,分离效率提高了23.95%,产品浓度提高了1.06%,产品收率提高了1.08%。
    内部热耦合反应精馏塔塔构型的研究
    李 军,孙兰义,周宪田,王汝军,胡仰栋
    化工进展. 2012, 31(05):  997-1003. 
    摘要 ( 2734 )  
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    以乙酸甲酯水解为例,利用模拟软件Aspen Plus建立了内部热耦合反应精馏塔模型,研究了内部热耦合反应精馏塔各种可能塔构型的节能效果,并且在相同的产品要求和最小传热温差下对内部热耦合反应精馏塔各构型的能耗进行了对比。结果表明,塔构型对乙酸甲酯水解的内部热耦合反应精馏流程的操作性能有重要的影响,并且存在最佳构型。其最佳构型的特征为,反应段全部在内部热耦合反应精馏塔的精馏塔内且精馏塔与提馏塔中理论板均参与传热的塔构型。
    前置烧焦式催化裂化装置稳态模拟:再生器取热器负荷对过程的影响
    李国涛1,隋 红1,2,王汉明3,许长春1,2,李 鑫1,李广彬2,李鑫钢1,2
    化工进展. 2012, 31(05):  1004-1009. 
    摘要 ( 2649 )  
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    应用本文作者课题组开发的前置烧焦式催化裂化装置过程模拟平台,对某工业装置进行现场条件下的稳态模拟,并完成全装置模型的校正及验证。在此基础上,模拟分析了再生器取热器负荷对该装置操作产生的影响。模拟结果显示,改变再生器取热器的负荷,能够有效调节两器热量平衡,在确保工艺范围不超限的前提下提高装置剂油比,原料油转化率提高,装置产品分布得到有效调节,但是使得密相床再生器密相区床层温度降低,从而影响再生器的再生效果,不利于提升管进口再生催化剂初始活性的提高。
    能源加工与技术
    生物质多元醇水相重整制氢研究进展
    江 涛,陈诗诗,曹发海
    化工进展. 2012, 31(05):  1010-1017. 
    摘要 ( 2779 )  
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    生物质多元醇水相重整是一项正在发展的、很有前景的制氢技术。本文对近些年来涌现的生物质多元醇水相重整制氢研究进行了综述,讨论了多元醇水相重整反应热力学,介绍了反应动力学特征,并以此为基础对反应机理、催化剂体系以及工艺条件优化进行了总结。通过与蒸汽重整对比,指出了水相重整制氢技术的优缺点:优点是能耗低、工艺步骤较少、后处理简单;缺点是副反应多,收率低。最后,提出开发更为高效稳定的催化材料、降低催化剂制备成本和优化工艺条件将是未来研究工作的重点。
    汽油发动机积炭的形成、清除机理及汽油清净剂的研究进展
    卢 翔,司徒粤,谢德龙,黄 洪
    化工进展. 2012, 31(05):  1018-1022. 
    摘要 ( 3263 )  
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    发动机经过长期运转以后,在燃烧室、燃油喷嘴、进气阀等部位会形成大量的碳质沉积物,严重影响发动机的效率、操作性能和尾气排放。为解决发动机的积炭以及尾气排放问题,汽油清净添加剂成为现代清洁汽油不可或缺的组成部分。本文综述了积炭的形成机理:积炭的形成过程分为引发和生长两个阶段,同时积炭的形成受到金属表面温度、燃油组成、喷射速率等众多因素的影响。指出利用某种特殊结构的有机胺类物质对金属表面的吸附作用及其对胶质的分散作用可以清除金属表面已经形成的积炭。此外,对汽油清净剂的组成、发展以及性能评价方法作了详细介绍。
    中温煤焦油重馏分加氢裂化的工艺条件优化
    李 斌,李 冬,李稳宏,崔楼伟,雷雨辰,王军策,刘存菊,李 宏
    化工进展. 2012, 31(05):  1023-1027. 
    摘要 ( 2761 )  
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    在小型单管固定床加氢装置上,研究中温煤焦油重馏分加氢裂化工艺过程各因素对裂化效果的影响。通过单因素和响应面法对加氢裂化率与工艺条件进行分析、拟合及优化求解得中温煤焦油重馏分加氢裂化的优化条件为:反应压力13.4 MPa,裂化温度682 K,液体体积空速0.30 h-1,氢油体积比1895∶1,煤焦油加氢裂化率为77%~78%。
    生物乙醇制乙烯初探
    贾宝莹,杜 平,杜风光,孙沛勇,牛德龙
    化工进展. 2012, 31(05):  1028-1031. 
    摘要 ( 4707 )  
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    原油价格的不断攀升以及生物乙醇的飞速发展已对乙烯产业产生影响,也为乙醇脱水制乙烯技术路线的发展创造了机会。本文初步研究了采用改性HZSM-5催化剂、以生物乙醇溶液为原料制备乙烯。考察了反应温度、乙醇质量空速、乙醇浓度对该反应的影响,得到了优化的工艺条件:反应温度230 ℃,乙醇质量空速1.5~1.7 h-1,乙醇浓度80~150 g/L,乙醇转化率达到99%以上,乙烯选择性达到98%以上。
    工业催化
    不同形貌介孔材料催化剂的制备及在乙烯聚合中的应用
    亢 宇,张明森,王洪涛,谢伦嘉,姜健准,郭 顺,邱 波,刘长城
    化工进展. 2012, 31(05):  1032-1038. 
    摘要 ( 2586 )  
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    利用面包圈状、棒状、高比表面积球状和空心球状4种不同形貌的介孔材料作为载体负载甲基铝氧烷和茂金属双(正丁基环戊二烯基)二氯化锆(BuCp)制备负载型茂金属催化剂,并在2 L不锈钢高压聚合釜进行高压乙烯聚合小试试验。文中研究了4种反应器的组成、结构和微观形貌。扫描电镜、小角X光粉晶衍射、氮气吸附-脱附测试结果表明,4种不同形貌介孔材料在负载茂金属后仍然保持较好微观形貌及其特有的介孔材料孔道结构,负载茂金属后反应器的孔结构参数较负载前有所减小,孔壁厚度有所增强,表明茂金属成功进入介孔材料孔道中。元素分析结果表明,所得催化剂表面的Al元素质量分数范围为16%~22%,Zr元素质量分数范围为0.4%~0.7%。聚合试验结果表明,催化剂对乙烯均聚和共聚的活性均优于当前工业用载体955硅胶负载同样茂金属后的乙烯均聚和乙烯和己烯共聚的活性,其中空心球状介孔材料反应器为最适合乙烯聚合的催化剂。
    光催化剂Cu-BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水
    高晓明1,2,付 峰1,吕 磊1,武玉飞1,王 静1,李稳宏2
    化工进展. 2012, 31(05):  1039-1042. 
    摘要 ( 3133 )  
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    采用水热法制备了Cu改性的BiVO4催化剂并进行了表征,用于模拟含酚废水的降解。考察了催化剂制备条件和光催化降解工艺对该样品在可见光下催化氧化去除苯酚效果的影响。结果表明,在中性条件下制备的催化剂活性最高,在空气通入量为200 mL/min、催化剂加入量为1 mg/L时,反应180 min后,对含酚废水的去除率最高达92.4%。采用X射线衍射和紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的结构性质进行了表征。结果表明,Cu的复合使可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高,当pH=7时,Cu-BiVO4的单斜晶相特征峰的强度最强,晶型较完整。
    铈掺杂纳米二氧化钛可见光光催化降解苯酚性能
    陈秋强1,谢宏琴1,周 文1,陈际帆2,黄 灏1,曾沼汉1,李晓敏1
    化工进展. 2012, 31(05):  1043-1046. 
    摘要 ( 2743 )  
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    采用Ce(NO3)3掺杂改性后的纳米TiO2粉末作为光催化剂(Ce-TiO2),研究了Ce-TiO2 在可见光条件下光催化降解苯酚的过程,考察了Ce掺杂量、焙烧温度、焙烧时间、pH值以及催化剂用量等因素对苯酚溶液光催化降解过程的影响。结果表明:可见光照射下,当Ce掺杂量为1.00 %、焙烧温度为700 ℃、焙烧时间为3 h、反应溶液pH值为5、催化剂投加量为1.0 g/L时,苯酚的去除率达到最佳,为35.8%。
    Al2O3-ZrO2负载Ni2P催化剂加氢脱硫脱氮活性
    李 锋1,宋 华1,张华阳2
    化工进展. 2012, 31(05):  1047-1051. 
    摘要 ( 2504 )  
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    采用浸渍-沉淀法制备Al2O3-ZrO2复合氧化物,通过程序升温还原法制备Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱技术对载体和催化剂进行表征,并以噻吩加氢脱硫、吡啶加氢脱氮反应为探针考察复合氧化物对Ni2P催化剂加氢活性的影响。结果表明,在Al2O3表面引入少量ZrO2,既保持了γ-Al2O3大比表面积的结构优势,又减少了P或Ni与Al2O3表面的接触,促进Ni2P的形成。载体中ZrO2质量分数20%的Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂活性最高,载体焙烧温度过高会导致催化剂活性下降。
    微乳液法制备纳米SiO2/ TiO2及其光催化性能
    陈仕祥,刘 红,王 翠,彭秀达,王小华
    化工进展. 2012, 31(05):  1052-1056. 
    摘要 ( 2841 )  
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    以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti—O—Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。
    N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能
    宋巍巍,薛永强,苏黎宁,鞠洪斌
    化工进展. 2012, 31(05):  1057-1060. 
    摘要 ( 2920 )  
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    以钛酸四丁酯和乙醇为原料,尿素为氮源,室温下采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的纳米TiO2粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis DRS对样品进行了表征。结果表明:N掺杂使纳米TiO2的光谱响应范围拓展到可见光区。较佳制备条件是:n(钛酸四丁酯)∶n(尿素)为1∶3,400 ℃下煅烧3.5 h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径为13 nm。光降解甲基橙实验中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应3 h降解率可达70.5%。
    MgO/NaY催化甲醇与碳酸乙烯酯酯交换合成碳酸二甲酯
    倪 蓓,许 杰,薛 冰,刘 平,李永昕
    化工进展. 2012, 31(05):  1061-1064. 
    摘要 ( 3259 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以硝酸镁为前体,通过等体积浸渍法制备不同负载量的MgO/NaY催化剂,用CO2-TPD和TEM对催化剂进行了表征,考察MgO负载量、反应温度、反应时间等条件对甲醇与碳酸乙烯酯(EC)酯交换反应合成对碳酸二甲酯(DMC)的影响。实验结果表明:MgO的负载量对催化剂表面的碱量和MgO分散程度有着重要影响。高分散的MgO物种越多,其催化剂碱量越高。采用12%MgO/NaY为催化剂、反应温度70 ℃、n(甲醇)∶n(EC)= 8∶1、反应时间3 h时,EC的转化率和DMC的选择性最佳,DMC收率高达89%。
    材料科学与技术
    光响应型药物释放体系(Pr-DDS)的研究进展
    余丽丽,姚 琳,杨黎燕
    化工进展. 2012, 31(05):  1065-1070. 
    摘要 ( 2544 )  
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    响应型药物释放体系(Pr-DDS)可以实现药物的定时、定位释放,是一种洁净、无创、高效的载体材料。本文根据为聚合物提供光敏感性的差异性将其分为:光异构化型(偶氮苯,Azo)、分子内光致成键和断裂型(螺吡喃,Spiro)、光二聚化型(香豆素,Cou)以及光致断裂型(邻硝基苯衍生物),并对上述4种类型载体材料的研究进展进行综述。在4类光敏感药物载体材料中,以偶氮苯为代表的光异构化型药物载体研究最为广泛,其中涉及胶团、囊泡、水凝胶、脂质体等,而以邻硝基苯衍生物为代表的光致断裂型由于具有双光子响应能力,近年来也引起了广泛的关注。最后总结指出关于光敏感型药物载体的构建,目前虽取已得了长足的发展,但仍然存在诸多的问题,如何提高生物相容性、增加对目标位置的靶向性以及生物体内光控释放的可行性仍然亟待解决。
    量子点分子信标的制备及其在核酸检测中的应用
    贾沪宁,叶宝芬,严拯宇
    化工进展. 2012, 31(05):  1071-1075. 
    摘要 ( 2711 )  
    相关文章 | 多维度评价
    量子点具有耐光漂白、颜色可调、一元激发/多元发射以及发射光谱窄等特性,故将其应用在分子信标中,必将克服传统有机染料的很多缺点。量子点分子信标不但灵敏度高、光稳定性好,而且可以进行多重检测。本文就近几年来量子点分子信标的发展进行了综述,其中针对量子点的制备系统阐述了可用于制备分子信标的量子点类型、量子点与分子信标连接的方式、量子点分子信标猝灭剂的选择及其表征。同时还详细介绍了量子点分子信标在多重SNP测定、细胞内病毒表达等核酸检测中的应用。
    环境友好型阻燃高回弹聚氨酯软泡性能
    汪广恒,杨水兰,牛红梅,刘国阳
    化工进展. 2012, 31(05):  1076-1081. 
    摘要 ( 3084 )  
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    开发环境友好型聚氨酯是目前聚氨酯(polyurethane,PU)泡沫塑料领域的热点课题。在PU中引入大豆分离蛋白质(soy protein isolate,SPI),采用阻燃聚醚制备了环境友好型阻燃高回弹聚氨酯软泡。研究了SPI的不同添加方式及用量对聚氨酯软泡物理、力学、阻燃和生物降解性能的影响。结果表明,SPI以添加的方式而不是替代聚醚的方式加入软泡性能更好;少量添加SPI可以提高PU软泡的开孔率、密度、压陷硬度、舒适因子、回弹率和断裂伸长率,对压缩永久变形率、拉伸强度和极限氧指数影响不大。SPI改变了PU的硬段结构,可以有效促进聚氨酯泡沫的生物降解。
    壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的氢键和相容性
    祝二斌,辛梅华,李明春,林佳福
    化工进展. 2012, 31(05):  1082-1087. 
    摘要 ( 3398 )  
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    采用溶液共混法制备了不同配比的壳聚糖/聚乙烯醇共混膜,通过变温FTIR、TG、DTA、DSC及XRD等对共混膜的结构、氢键相互作用、热行为和结晶性等进行研究。实验结果表明,共混膜中壳聚糖与聚乙烯醇间存在强烈的氢键相互作用。氢键的存在使壳聚糖的热稳定性提高,聚乙烯醇结晶性下降,促进壳聚糖与聚乙烯醇相容。当壳聚糖/聚乙烯醇共混膜的质量比分别为10/0、7/3、5/5、3/7和0/10时,共混膜的初始分解温度分别为244 ℃、257 ℃、260 ℃、262 ℃和285 ℃。聚乙烯醇熔融温度从193 ℃下降到173 ℃,玻璃化转变温度从74.2 ℃上升至80 ℃,结晶度Xc从3.57%下降到1.97%。
    耐污染聚酰胺复合纳滤膜的制备及性能
    孙志猛1,2,任晓晶2,赵可卉2,张忠国2,赵义平1,陈 莉1,程言君2
    化工进展. 2012, 31(05):  1088-1095. 
    摘要 ( 2846 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为反应单体,以聚乙烯醇(PVA)为添加剂,通过界面聚合法在聚砜超滤基膜上制备了复合纳滤膜,主要研究了PVA、PIP、TMC单体浓度、热处理条件对复合膜性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对复合纳滤膜结构和形貌进行表征。研究表明,PVA能够提高膜通量,增强膜亲水性,提高膜表面光滑度。最佳制膜条件是:PIP浓度为3.0 g/L,TMC浓度为1.0 g/L,PVA浓度为0.54 g/L,界面聚合时间为1 min,热处理温度为50 ℃,热处理时间10 min。制备的纳滤膜在处理Na2SO4、MgSO4、NaCl和MgCl2等4种盐溶液时,其截留性能与陶氏NF-270和星达NFX膜相近,而在深度处理造纸脱墨废水时,也表现出良好的分离性能和耐污染性能。
    生物化工
    阿魏酸酯酶和木聚糖酶协同降解麦糟
    李夏兰1,程珊影1,杨道秀1,方柏山1,2
    化工进展. 2012, 31(05):  1096-1102. 
    摘要 ( 2695 )  
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    橘青霉以麦糟为唯一碳源培养时,阿魏酸酯酶的最佳发酵时间为60 h,其酶活力可达40.8 mU/mL。在pH值为5.0、45 ℃、料液比1∶30(g∶mL)条件下,取47.5 U/mL的木聚糖酶粗酶液15 mL,加入1.0 g 麦糟的乙醇不溶物,反应12 h后,加入40.8 U/mL的阿魏酸酯酶粗酶液15 mL再反应12 h,阿魏酸和低聚木糖释放率分别为54.1%和161 mg/g (麦糟的乙醇不溶物)。实验结果还表明,阿魏酸酯酶与木聚糖酶存在协同作用,能极大提高麦糟中阿魏酸及低聚木糖的释放率,有利于麦糟的降解。
    三苯基磷在玉米芯制备糠醛中的应用
    岳丽清1,2,肖清贵2,王天贵1,徐红彬2,曹宏斌2,张 懿2
    化工进展. 2012, 31(05):  1103-1108. 
    摘要 ( 2021 )  
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    研究了三苯基磷在稀硫酸法水解玉米芯制备糠醛中的应用。在三苯基磷用量占玉米芯总量的0.05%~0.5%范围内,考察了三苯基磷的量对糠醛收率的影响。实验结果表明:随着三苯基磷用量的增加,糠醛收率明显提高,当三苯基磷加入量为玉米芯总量的0.25%时,糠醛收率升至86.0%,同传统工艺相比,糠醛收率提高20%~25%。由此可见,通过添加三苯基磷的途径可大幅度提高糠醛收率,在稀硫酸法水解玉米芯制备糠醛工艺中将具有良好的应用前景。
    汽爆法生产糠醛新工艺
    李志松1,朱 斌2
    化工进展. 2012, 31(05):  1109-1112. 
    摘要 ( 2455 )  
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    研究了用汽爆法取代糠醛生产工艺中的酸解步骤,得出了新工艺的最佳工艺参数。取玉米秸秆20 g在1.4 MPa压力、维压时间4 min下汽爆,所得物料用60 mL热水(80 ℃)水提2 h,水提液中木糖含量可达9.96 g/L,木糖浸出率为2.79%。取350 mL水提液,加入甲苯30 mL、5%稀硫酸10 mL,于165 ℃反应精馏3 h,糠醛得率可达84%,糠醛总的质量收率为2.2%。结果表明,本工艺产生的三废量大幅减少。
    精细化工
    丙烯醛/氨反应制备3-甲基吡啶的研究进展
    张 弦1,晁自胜1,黄登高1,罗才武1,刘 伟1,王开明2,潘金钢3
    化工进展. 2012, 31(05):  1113-1120. 
    摘要 ( 2734 )  
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    综述了丙烯醛/氨反应制备3-甲基吡啶的方法,主要包括液相釜式反应法、气相固定床反应法和气相流化床反应法3种。介绍了这些方法的工艺特点,评述了其优缺点及所涉及的催化剂。对丙烯醛/氨反应制备3-甲基吡啶过程所需要着重解决的问题进行了归纳总结。并简介了3-甲基吡啶的合成机理。同时,对于丙烯醛/氨反应制备3-甲基吡啶技术的发展前景也进行了展望,认为介孔材料和固体酸催化剂应用于该反应及合成机理的深入研究是未来的发展方向之一。
    碳基固体酸催化合成乙酰水杨酸
    占昌朝1,2,曹小华1,2,严 平1,王剑波2,余祖进1,江小平1
    化工进展. 2012, 31(05):  1121-1125. 
    摘要 ( 2944 )  
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    以淀粉和对甲苯磺酸为原料合成了碳基固体酸催化剂,并采用FTIR、TG、BET、SEM和EDS对催化剂进行了表征。研究了催化剂对乙酰水杨酸合成反应的催化活性,并比较了常规加热和微波加热方式对反应的影响。通过单因素试验确定了较佳工艺条件为:乙酸酐与水杨酸物质的量比为1.5∶1,催化剂用量为水杨酸质量的5.8%,反应时间25 min,反应温度76~80 ℃。常规加热条件下收率82.1%,使用5次后,收率仍保持在78.2%。碳基固体酸催化剂在常规加热条件下催化性能和重复使用性能均优于微波加热条件反应。
    H9P2W15V3/C催化1,4-丁二醇环化脱水制备四氢呋喃
    曹小华,严 平,谢宝华,徐常龙,邱丽霞
    化工进展. 2012, 31(05):  1126-1129. 
    摘要 ( 2085 )  
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    以活性炭为载体,通过浸渍法制备了H9P2W15V3/C催化剂,对催化剂进行FT-IR表征。以催化1,4-丁二醇脱水制备四氢呋喃为探针反应,考察催化剂的酸催化性能。通过正交实验得出了最佳条件反应:w(催化剂)=3.93%(相对1,4丁二醇质量),反应温度为185~190 ℃,反应时间为40 min,四氢呋喃平均收率达93.30%,催化剂重复使用3次,产率仍可达90.94%。本工艺具有绿色、安全、操作简单、收率高等优点。
    (S)-3-苯甲酰巯基-2-甲基丙酸的合成及表征
    阮久勇1,曲敏杰1,姜殿平2,李成斌2,徐东超1,郭 静1
    化工进展. 2012, 31(05):  1130-1133. 
    摘要 ( 2061 )  
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    以硫代乙酸、甲基丙烯酸为原料,经过缩合、水解-酯化得到3-苯甲酰巯基-2-甲基丙酸的消旋体,经化学拆分得到(S)-3-苯甲酰巯基-2-甲基丙酸。综合考察了缩合、水解-酯化、拆分过程中影响反应的因素,结果表明:硫代乙酸与甲基丙烯酸摩尔比为1.4︰1,反应时间为2 h、反应温度为93 ℃条件下,可以得到收率为95.6%的3-乙酰巯基-2-甲基丙酸(缩合物A);控制釜温不超过20 ℃,将缩合物A加入11.8%的氢氧化钠水溶液中进行水解,水解完成后将下层钠盐投回釜内,然后在低温下滴加苯甲酰氯,反应进行2 h后将釜液调至酸性,产品逐渐析出,计算得水解-酯化总收率为96.7%;利用拆分剂D-(+)-N-苄基-α-苯乙胺对产品拆分,拆分收率为36.0%,综合以上三步总收率可达33.3%。其结构经核磁、质谱、红外分析确认且由X射线衍射分析结晶度非常高。
    脂肪酸甲酯磺酸盐中二钠盐来源分析及改进
    蒋惠亮,王相明
    化工进展. 2012, 31(05):  1134-1136. 
    摘要 ( 1719 )  
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    实验考察了脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)合成的各工序中α-磺基脂肪酸二钠(二钠盐)的变化量。其中再酯化阶段二钠盐减少最多,中和阶段二钠盐产生最多,这是由于再酯化阶段引入了部分甲醇以及中和阶段的强碱性环境和较高温度引起的。同时提出了各阶段的改进方法。经过优化实验,得到二钠盐含量最低时,各阶段最佳条件为:漂白温度75 ℃,再酯化时间6 h,甲醇与脂肪酸甲酯磺酸摩尔比30∶1,中和方式为以碳酸钠粉末干法中和。
    超/亚临界CO2中邻甲酚羧基化合成邻甲基水杨酸
    张 平1,徐明仙2,俞景译1,林春绵1
    化工进展. 2012, 31(05):  1137-1142. 
    摘要 ( 2050 )  
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    在超/亚临界CO2中合成邻甲基水杨酸,对探索其绿色合成和CO2的资源化利用有重要意义。本实验以邻甲酚为原料,考察了无水K2CO3、无水Na2CO3等催化剂的活性,选取催化效果最好的无水K2CO3在超/亚临界CO2中一步法直接催化合成邻甲基水杨酸。在反应时间1~6 h、催化剂相对投加量nK2CO3/nO-Cresol为0.05~1.25、反应温度130~270 ℃、反应压力4~14 MPa的条件下对邻甲酚在超/亚临界CO2中的羧基化反应进行了研究。结果表明:邻甲酚的转化率与产物收率随反应时间的延长均出现先增加的趋势,不同的是转化率最后趋于稳定,产物收率则略有减少;邻甲酚的转化率与产物收率随催化剂相对投加量的增加先快速增加然后趋缓,随反应温度、反应压力的增加先增加后减少。较佳的实验条件为:反应时间3 h、催化剂相对投加量0.5、反应温度190 ℃、反应压力8 MPa,此时,邻甲酚转化率可达19.7%,邻甲基水杨酸收率可达17.5%。此外,提出了超/亚临界CO2中邻甲酚羧基化反应可能存在的机理。
    资源与环境工程
    氨法吸收烟气中二氧化碳与脱碳后溶液解吸研究进展
    马双忱,王梦璇,孟亚男,陈伟忠,逯东丽,韩婷婷
    化工进展. 2012, 31(05):  1143-1148. 
    摘要 ( 2830 )  
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    氨法碳捕集因具有脱除效率高、低成本、高吸收容量等特点,而成为目前CO2捕集的研究热点之一。本文阐述了氨法吸收CO2与脱碳后溶液解吸的主要机理,综述了国内外该法的研究进展,分析了影响该技术应用的几个方面问题,比如机理研究、氨逃逸、解吸能耗等,提出今后应开展氨法碳捕集的工业化试验以及联合脱硫脱碳方面研究,尽快使该工艺得以工业化应用。
    海上油田污水处理技术研究进展
    杜春安,潘永强,吴晓玲
    化工进展. 2012, 31(05):  1149-1153. 
    摘要 ( 3016 )  
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    阐述了国内外海上油田污水处理新技术的研究进展和应用情况,包括海上油田注水水源及水质处理技术、海水中硫酸盐去除技术及海底海水处理和就地注入工艺技术等。同时阐述了采出水回注和达标排放处理技术,重点论述了气浮技术、旋流分离技术、萃取技术、过滤技术、氧化技术及生化处理技术等在海上油田的研究进展及应用现状。最后展望了海上油田污水处理技术发展趋势,其重点是对现有技术的优化改进以及工艺的优化组合,以提高处理效率。
    Fe(Ⅱ)-EDTA/K2S2O8降解苯酚及反应动力学分析
    周作明1,2,周 琪1
    化工进展. 2012, 31(05):  1154-1159. 
    摘要 ( 2885 )  
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    考察了Fe(Ⅱ)-EDTA/K2S2O8体系降解苯酚的影响因素,并对体系中苯酚的降解机理和反应动力学进行了初步分析。结果表明,铁离子、氧化剂形态以及紫外光辐照、螯合剂的存在对氧化体系作用效果影响显著。EDTA剂量为0.5 mmol/L、Fe(Ⅱ)剂量为1.0 mmol/L、K2S2O8剂量为2.0 mmol/L、溶液初始pH值为7.0、温度为60 ℃的条件下反应60 min,浓度为100 mg/L的苯酚降解率为71.48%,同样条件下紫外光辐照时降解率可达89.38%。降解机理与动力学分析表明,苯酚在Fe(Ⅱ)-EDTA/K2S2O8体系中降解途径以与Fe4+络合降解为主。
    SBR反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水
    刘绍根,孙 菁,成雄剑,任祎博
    化工进展. 2012, 31(05):  1160-1164. 
    摘要 ( 2283 )  
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    为研究序批间歇式(SBR)反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水的可行性,采用以生活污水培养出的好氧颗粒污泥作为接种体,逐步加入汽车涂装废水驯化,考察被驯化的颗粒污泥的形态、理化性质以及反应器内污染物的去除效果。结果表明:驯化5周后的颗粒污泥未有解体,结构更致密,平均粒径可达到1.5 mm,呈白色,MLSS为8000 mg/L,SVI30值为28 mL/g,其沉降性能、生物量都提高。反应器运行至45 d左右,除污性能明显且稳定,COD、NH4+-N、PO43--P的出水浓度保持在100 mg/L、10 mg/L、1.0 mg/L以下,均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准,保持了良好的污染物同步去除效果。
    应用技术
    基于双塔精馏的甲醇-碳酸二甲酯分离工艺
    杨德明,王 杨,廖 巧,张雪杰
    化工进展. 2012, 31(05):  1165-1168. 
    摘要 ( 3056 )  
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    基于甲醇和碳酸二甲酯体系的共沸特性,应用双效热集成和分割式热泵两种双塔精馏工艺进行该体系的分离研究。利用文献报道的实验数据对选用的Wilson物性方程中的二元交互作用参数进行回归修正。利用Aspen Plus模拟软件,以年运行总费用最小为目标函数,分别对提出的两种双塔精馏工艺进行模拟与优化,得到合适的工艺参数。模拟结果表明,两种双塔精馏工艺均比单塔加压精馏工艺其能耗更低、年运行总费用更少。就两种双塔精馏工艺而言,分割式热泵精馏工艺较双效热集成精馏工艺,可节约设备投资费用约2.69%,年运行总费用节约17.33%。
    裂解碳九加氢工业化试验
    王廷海1,向永生1,刘瑞刚2,李平智1,常晓昕1,马好文1
    化工进展. 2012, 31(05):  1169-1172. 
    摘要 ( 2525 )  
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    以独山子石化碳九(C9)馏分裂解汽油为原料,模拟工业装置工况,LY-C9-A1+LY-C9-A2与对比催化剂1000 h活性和稳定性试验结果表明:在其它工艺参数相同情况下,LY-C9-A1+LY-C9-A2入口温度比对比剂低5~10 ℃时,其加氢产品双烯值仍明显低于对比剂,说明LY-C9-A1+LY-C9-A2加氢活性优于对比剂;同时LY-C9-A1+LY-C9-A2的升温速率也要比对比剂慢,说明LY-C9-A1+LY-C9-A2积炭速率慢,加氢稳定性好。由此可以看出,LY-C9-A1+LY-C9-A2综合性能优于对比剂,具有十分良好的工业应用前景。
    滴流床反应器上α-甲基苯乙烯加氢影响因素分析
    丁 恒 阳
    化工进展. 2012, 31(05):  1173-1177. 
    摘要 ( 2344 )  
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    以α-甲基苯乙烯、氢气为原料在滴流床反应器中催化加氢合成异丙苯。本文主要考察反应温度、压力、循环量及进料α-MS的浓度、氢油比、催化剂、床层设计等因素对加氢反应的影响。结果表明,反应温度提高只在60~120 ℃范围内能够加快反应速率;压力在0.7~0.8 MPa时加氢反应速率最快,处理能力最大;氢油比的提高在保证原料与催化剂接触时间的前提下对反应有利;循环量及进料α-MS的浓度可以改变反应速率但是不能改变实际处理能力;催化剂的活性稳定是保证加氢效果的前提;床层设计的处理能力限制是造成目前加氢效果下降生产能力受限的主要原因。
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