化工进展

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化工进展. 2015, 34(1): 0-0.

摘要 ( 717 )

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碳四烃转化与利用技术研究进展及发展前景

杨为民

化工进展. 2015, 34(1): 1-9. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.001

摘要 ( 1276 )

PDF (1402KB) ( 1442 )

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我国来自炼油厂和石化装置的碳四(C₄)烃资源非常丰富,与此同时,C₄烃用作传统液化石油气燃气的需求量正逐渐减少,C₄烃资源综合利用成为企业的关注热点。本文介绍了国内外C₄烃转化与利用技术的开发进展及工业应用情况,包括丁烯异构化、丁烯歧化、C₄烯烃催化裂解、异丁烷脱氢、异丁烯制甲基丙烯酸甲酯(MMA)、C₄烃芳构化与烷基化等。认为对炼化一体化企业而言,将炼油厂C₄和裂解C₄整合在一起,应用增产低碳烯烃、醚后C₄生产高辛烷值汽油组分、C₄组分相互转化以及向下游高附加值产品延伸等技术,未来将具有较好的发展前景,不仅可为市场提供所需的燃料与化学品,而且有利于提升企业经济效益。

超重力旋转床转子结构研究进展

孙永利, 张宇, 肖晓明

化工进展. 2015, 34(1): 10-18. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.002

摘要 ( 1468 )

PDF (15886KB) ( 361 )

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超重力旋转床作为如今非常重要的过程强化设备,已被广泛应用于各种化工单元操作过程之中。超重力旋转床内部的转子作为最核心的元件,其结构已发展出很多种不同的形式。本文按照转子形式的不同将超重力旋转床分为两大类,即一体化转子旋转床和分区转子旋转床,据此详细总结并介绍了各种具有典型意义的超重力旋转床的基本结构和研究近况。通过对流体动力学、传质和能耗三方面指标的讨论与分析,指出了各种类型超重力旋转床性能上的优势和存在的缺陷,对不同分离过程的结构选型具有一定的指导意义,为未来超重力旋转床转子的结构设计与优化提供了更加广阔的思路。最后,指出了现有超重力旋转床在机械方面研究的不足以及未来从基本原理的角度出发对转子进行结构设计与优化的必要性。

我国变压吸附制氧吸附剂及工艺研究进展

祝显强, 刘应书, 杨雄, 刘文海

化工进展. 2015, 34(1): 19-25. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.003

摘要 ( 1819 )

PDF (1910KB) ( 2046 )

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新型吸附剂和变压吸附工艺开发是提高变压吸附装置性能的主要途径。本文综述了我国变压吸附制氧吸附剂改性及变压吸附制氧工艺研究进展,并指出目前存在问题:LiLSX型及Li⁺和其他离子的混合型吸附剂具有良好氧氮分离性能,但仍存在离子交换利用率低、成本高等问题;其他离子改性的吸附剂制备过程相对简单,但也有分离系数低或成本高等缺点;基于循环步骤改进的变压吸附制氧工艺优化研究大多以实验室规模制氧装置为主,未深入研究优化工艺的过程性能,难以有效地指导工业级制氧装置工艺优化;快速和双回流变压吸附制氧新工艺具有广阔发展前景,但相关研究欠深入;而多级和耦合变压吸附制氧工艺具有广阔应用前景,但存在流程复杂、能耗较高等缺点。指出未来制氧吸附剂和制氧工艺研究应进一步研究固相离子交换方法,提高LSX吸附剂Li⁺交换利用率,降低成本;开展优化工艺的过程性能研究,指导工业级制氧装置优化;加强快速变压吸附和双回流变压吸附制氧工艺研究,推动工程化应用。

双流化床生物质气化炉研究进展

王晓明, 肖显斌, 刘吉, 陈旭娇, 覃吴, 董长青, 李文艳

化工进展. 2015, 34(1): 26-31. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.004

摘要 ( 1445 )

PDF (2516KB) ( 846 )

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生物质是重要的清洁可再生能源,双流化床生物质气化技术是将低品位的生物质能转化成高品位氢能的重要途径。本文阐明了双流化床气化过程的基本原理,从燃气中氢气浓度、焦油含量和装置热效率等角度,介绍了双流化床生物质气化技术的早期探索和发展现状,对目前几种典型双流化床生物质气化炉的炉型设计及相关试验研究进行了分析和总结。指出内循环双流化床气化炉结构虽然简单紧凑,但是难以避免气化室和燃烧室之间的气体串混问题;而外循环流化床通过外置返料器很好地解决了气体串混问题。分析了不同气化室优化设计方案对提升燃气品质的理论依据及其优缺点。最后对双流化床生物质气化技术的发展进行了总结和展望,指出双流化床生物质气化制氢具有非常广阔的工业化应用和发展前景。

航空及武器装备领域基于可靠性的维修的发展经验对其在石化领域应用的启示

孙伟峰, 张兴芳, 宣征南, 刘雁, 李志海

化工进展. 2015, 34(1): 32-36. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.005

摘要 ( 1134 )

PDF (3519KB) ( 936 )

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随着大型复杂装备被广泛应用到工业中,基于可靠性的维修(RCM)也由航空领域逐渐引进到军事、核工业、石化等行业。针对RCM被引入到石化装备时间比较晚,且在应用过程中存在大量有待解决问题,因此着重介绍了以下几个方面:首先给出了RCM的定义并回顾了RCM在石化领域的发展史,然后介绍了RCM在航空和武器装备领域发展中出现的几个问题,并分别总结出解决这些问题的经验,归纳出这些经验对当今石化领域同类RCM发展中出现的问题的几点指导。最后分析了国内外学者对RCM在石化装备应用过程中出现的其他几个焦点问题和最新研究成果。

基于热管技术的锂离子动力电池散热系统

曾健, 陆龙生, 陈维, 何浩

化工进展. 2015, 34(1): 37-43. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.006

摘要 ( 1451 )

PDF (27912KB) ( 421 )

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基于对大功率锂离子动力电池温升和温度场分布的研究,设计了一种基于热管技术的锂离子动力电池散热模块。实验结果表明,采用所设计的散热模块能够有效降低电池壁面温度,使其壁面最高温度低于40℃,与无热管理条件相比降幅高达10℃,满足锂离子动力电池最佳工作温度范围。对散热模块与纯热管的散热性能进行对比,发现散热模块比单纯使用热管的散热效果和均温效果更好。此外,采用有限元模拟软件Fluent分析复合风冷翅片和U型热管模块蒸发段几何尺寸对散热模块性能的影响,发现复合风冷翅片能够有效提高模块散热性能以及不同的蒸发段几何分布会影响电池壁面温度和温度场分布。当U型热管蒸发段的垂直段和水平段长度比为1时,散热模块散热性能最好。

强化换热管型对超声波传播特性及空化效果的影响

张艾萍, 张毅, 谢媚娜, 张帅

化工进展. 2015, 34(1): 44-48,107. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.007

摘要 ( 1469 )

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目前对于超声波除垢效果影响因素的研究主要局限在超声波参数和换热介质参数两方面,而对于管道几何结构对超声波除垢效果影响的研究少有报道。为解决这一问题,通过自制超声波实验台分别采用圆管、波纹管、螺纹管和横纹管测量不同管道入口和出口处的声强和空化噪声积分数,对超声波在不同管道中的传播特性和空化效果进行了分析,并深入分析了影响机理。结果表明,管道的几何结构对超声波传播特性和空化效果有着明显影响,相比于圆管,超声波在强化换热管中的传播特性较差,但是由于湍流强度的增加,超声波在横纹管和螺纹管中的空化效果要优于圆管,而波纹管中由于过高的湍流强度空化效果反而比圆管差。

盐水液滴降压蒸发析盐过程数值模拟

刘璐, 舒盼盼, 王茉, 刘彦丰

化工进展. 2015, 34(1): 49-53. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.008

摘要 ( 1254 )

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盐水溶液的降压蒸发广泛应用于海水淡化和工业制盐等领域,因此研究盐水在降压过程中的蒸发特性具有重要意义,有助于解决我国水资源缺乏问题。本文通过数值模拟的方法研究了降压环境下盐水液滴蒸发析盐过程,获得了盐析质量和液滴温度随时间的变化。采用的工质为饱和盐水,液滴的初始温度分别为20℃、15℃、10℃;环境压力从0.1MPa降至2000～10000Pa。通过与实验数据相对比,验证了本文模型的有效性。通过该数学模型,分析了影响析盐率和液滴温度变化的主要因素。结果表明:液滴直径越大,在蒸发过程中其析盐率越高,但温度变化越慢;压降速率越快,液滴蒸发速率越快,析盐率越大,温度变化也越快;液滴初始温度越高,蒸发速率越快,液滴表面析盐率越高,但不同初始温度的盐水液滴,在蒸发过程中其最终温度趋于一致。

间接式移动蓄热器相变材料熔化凝固实验

郭少朋, 高维, 赵军, 安青松

化工进展. 2015, 34(1): 54-60. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.009

摘要 ( 1291 )

PDF (25823KB) ( 307 )

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针对回收工业余热用于分散式用户供热的应用背景,本文设计搭建了间接式移动蓄热器实验系统,选取了赤藻糖醇作为相变材料,对相变材料进行了示差扫描量热法和过冷度的测试分析,获得了相变材料较为准确的蓄热性能参数和过冷度情况。此外,本文还通过对实验数据的整理及分析总结了间接式蓄热器内相变材料在充放热过程中的温度变化情况,在此基础上分析了蓄热材料的熔化和凝固规律。实验结果表明:在相变材料的熔化过程中,蓄热器上部相变材料熔化较快,下部相变材料熔化较慢;在相变材料的凝固过程中,蓄热器下部相变材料凝固较快,上部相变材料凝固较慢。水平方向上材料熔化凝固情况基本一致。通过本文的实验研究,初步掌握了间接式移动蓄热器相变内材料的熔化凝固情况,并由此分析了间接式移动蓄热器优化的方向,为该技术的进一步完善奠定了基础。

新型超临界水中煤气化制氢产物的CO₂分离过程

闫秋会, 孙冰洁, 张倩倩

化工进展. 2015, 34(1): 61-64,107. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.010

摘要 ( 1322 )

PDF (643KB) ( 704 )

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目前CO₂的分离方式主要局限在常压条件下,在高压条件下分离CO₂的研究鲜有报道。本文为了解决这一问题,针对煤在超临界水中气化过程压力高的特点,构建了高压水吸收法分离CO₂系统,建立了高压多组分气液相平衡的能量分析模型和分析模型;并对CO₂的分离过程进行分析,获得了高压吸收器中压力对各种气体产物摩尔分数和液相中气体吸收率的影响规律;针对高压水吸收法分离CO₂的流程,建立了CO₂分离过程中的能量分析模型和分析模型,得到了高压吸收器中压力发生变化时,CO₂分离过程的能量效率、效率以及CO₂分离能耗的变化规律,为超临界水中煤气化制氢新技术中分离器的设计提供了依据。

流动结构对化学反应速率的影响

李勤, 肖姝驿, 沙嵬, 李福宝

化工进展. 2015, 34(1): 65-68,118. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.011

摘要 ( 1278 )

PDF (522KB) ( 561 )

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介绍了具有新型流场结构的"空化撞击流"的概念及其提出的背景;阐述了"空化撞击流"的三大特性;分析了空化撞击流技术对反应动力学的促进作用;用实验的方法研究了空化撞击流流场结构对化学反应动力学的影响规律。通过实验验证了关于空化撞击流流场对化学反应速率影响的推断。实验依次在普通喷嘴撞击流反应装置、空化自激脉冲喷嘴空化撞击流反应装置、低速搅拌反应装置和高速搅拌反应装置中进行。由实验结果可见,使用空化撞击流反应器时,反应速率常数分别比使用撞击流反应器、高速搅拌反应器和低速搅拌反应器高出13.42%、27.46%和33.82%,而且空化撞击流反应器的能耗更低。因此,利用空化撞击流技术确实可以有效提高化学反应速率。

CO₂水合物浆在水平圆管中的传热特性

刘妮, 由龙涛, 张亚楠, 柳秀婷

化工进展. 2015, 34(1): 69-74. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.012

摘要 ( 1496 )

PDF (6577KB) ( 478 )

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在CO₂水合物浆流动传热特性测试实验系统上,采用套管式电加热的方法对CO₂水合物浆进行了分解实验,并对CO₂水合物浆的流动传热特性进行了分析。对CO₂水合物浆的相变特性进行了研究,得到CO₂水合物浆的相变温度在8～12℃。研究了在固相体积分数为13.2%以及流速为0.45m/s的条件下CO₂水合物浆在内径为8mm的水平不锈钢管中的传热特性,计算得到CO₂水合物浆在不锈钢水平圆管中的对流传热系数为1500～1800 W/(m²·K),并且其在流动传热过程中呈现先增大随后趋向平稳的趋势,在水合物的相变区相应的对流传热系数表现最大。研究了分解加热功率对管壁温和对流传热系数的影响,发现加热功率对管壁温度的影响较强。在实际应用中可利用CO₂水合物浆的相变作用来增强传热,提高传热效率。

非平整倾斜表面上流动液膜的影响因素分析

刘梅, 宋朝匣, 吴正人, 朱永欣

化工进展. 2015, 34(1): 75-79,112. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.013

摘要 ( 1366 )

PDF (977KB) ( 758 )

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基于流体体积函数法(VOF),分别从液体物性和液相入口流速等因素对非平整倾斜表面上的液膜流动特性进行数值模拟,得出流体黏度的增大可增大液膜厚度并降低液膜整体流动速度,但不影响液膜与壁面之间的相位角;流体表面张力影响液膜与壁面之间的相位差及液膜的均匀性;液相入口雷诺数的增大可以增大液膜厚度,当雷诺数增大到一定程度时,液膜厚度不再有明显的变化,且液膜表面趋于光滑。研究结果表明:液膜的流动形式由液体各项物性和液相入口流速共同决定。

燃料电池自增湿膜电极的研究进展

侯三英, 熊子昂, 廖世军

化工进展. 2015, 34(1): 80-85,112. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.014

摘要 ( 1549 )

PDF (847KB) ( 1061 )

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使用自增湿膜电极可以减去燃料电池复杂的增湿系统,并使得膜电极的水热管理变得容易和简单,对于燃料电池的大规模商业化具有重要意义。本文主要从自增湿复合膜、自增湿催化层以及自增气体扩散层等几个方面介绍了近年来自增湿膜电极的一些重要研究进展和发展趋势。首先介绍了基于掺杂和复合机构的自增湿复合膜的发展状况,指出自增湿复合膜是最直接有效的自增湿方式;其次介绍了基于物理或化学方法构筑的自增湿催化层的研究现状,认为构筑自增湿催化层能够促进阴极侧电化学反应生成的水向阳极侧的反扩散,从而提高膜电极的低湿度性能;最后综述了自增湿气体扩散层,对这类电极的发展趋势及应用前景进行了展望。

纤维乙醇发酵残渣中酶解木质素的提取与表征

潘奇, 陈介南, 张新民, 詹鹏, 张林

化工进展. 2015, 34(1): 86-90,159. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.015

摘要 ( 1560 )

PDF (675KB) ( 785 )

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近年来,将纤维素乙醇生产过程中所产生的废物进行资源化利用已越来越受重视。本研究利用杨木纤维酶解发酵产纤维素乙醇的残渣进行木质素的提取与表征,采用单因素试验分析碱浓度、料液比、反应温度、反应时间对酶解木质素提取效果的影响,并对反应条件进行正交优化,应用UV、FT-IR光谱仪对分离出的酶解木质素结构进行表征。结果表明:酶解木质素最佳的提取工艺条件为NaOH浓度40g/L、料液比1:30、反应温度60℃、反应时间2.5h。紫外和红外光谱显示酶解木质素保留了完好的木质素结构,以紫丁香基木质素为主,有良好的化学活性。

餐厨垃圾同步糖化发酵生产燃料酒精的工艺

张强

化工进展. 2015, 34(1): 91-94,126. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.016

摘要 ( 1136 )

PDF (622KB) ( 684 )

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餐厨垃圾是指家庭、学校、食堂以及餐饮行业的食物废料和残余,是城市生活垃圾的重要组成部分。本文以学校食堂餐厨垃圾为原料,利用酿酒酵母对餐厨垃圾同步糖化发酵生产燃料酒精的工艺进行了研究。正交试验表明糖化酶和蛋白酶对酒精发酵影响显著,纤维素酶影响较小,糖化酶最适添加量为100U/g,蛋白酶最适添加量为150U/g,纤维素酶为100U/g,自然pH值(5.3)发酵,最佳的发酵周期是120h,最终酒精浓度达到54.6g/L。发酵过程无需添加其他营养物质,说明餐厨垃圾本身所含的营养物质即可以满足菌体生长的需要。

三乙醇胺与烯胺混合胺液脱碳性能及配比优选实验研究

周丹, 陈杰, 花亦怀, 唐建峰, 褚洁, 冯颉, 王曰

化工进展. 2015, 34(1): 95-101. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.017

摘要 ( 1262 )

PDF (12337KB) ( 347 )

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胺法脱碳以其脱除效果好、能耗低等优点在天然气预处理中得到广泛应用。目前国内外普遍采用以甲基二乙醇胺为主体的复配胺液为吸收剂,为适应寻找经济、高效的新型吸收剂的需求,本文选取同为叔胺的三乙醇胺(TEA)为主体进行实验研究,在TEA反应机理的研究基础上,添加二乙烯三胺/三乙烯四胺(DETA/TETA)进行混合胺液的吸收解吸性能分析,对比优选出综合表现较好的混合胺液,考察其不同配比下吸收、解吸及贴近实际生产的循环利用效果,完成配比优选研究。结果表明:添加烯胺后,可大大提高吸收性能,但会降低解吸效果;TEA+DETA吸收和解吸性能优于TEA+TETA;TEA+DETA的优选配比为2.0/1.0和2.4/0.6;经循环实验验证,2mol/L TEA+1mol/L DETA综合效果最佳。

燃煤电站氧热法联产电石的热力计算与分析

陆泳宇, 阎维平, 姜平

化工进展. 2015, 34(1): 102-107. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.018

摘要 ( 1160 )

PDF (1237KB) ( 497 )

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在燃煤电站整合氧热法生产电石的技术工艺路线中,电石反应器串接在锅炉炉膛前,采用干燥煤粉、石灰粉和氧气作为反应原料,反应副产物烟气和含未燃碳的飞灰送入锅炉炉膛放热并燃烧,回收其热能与化学能。基于热力学原理构建化学反应的热平衡模型,计算产出电石纯度、原料耗量和电耗、能量的利用和回收情况,并探讨变换反应原料对上述参数的影响。结果表明:煤粉氧热法产出的电石纯度为65.97%,每生产1t CaC₂,消耗煤粉1747.08kg,石灰粉980.5kg,氧气1285.25m³,电耗554.28kW·h;提高氧气纯度,各量变化十分微小,而制氧电耗大幅上升,采用不同煤种,各量的变化比较显著。论证了燃煤电站氧热法联产电石工艺的可行性,并为实际生产中原料的选取提供了理论指导。

氯化铁催化木糖降解制备糠醛反应动力学

马赛, 李凭力, 朱涛, 林龙

化工进展. 2015, 34(1): 108-112. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.019

摘要 ( 1410 )

PDF (8346KB) ( 614 )

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研究了温度在443.15～483.15K时0.1mol/L氯化铁催化木糖降解生成糠醛的反应动力学过程。首先建立并验证了反应的动力学模型,根据模型得到了木糖降解、糠醛降解和缩合反应的速率常数。由阿伦尼乌斯方程拟合得到其表观活化能分别为107.94kJ/mol、65.86 kJ/mol和26.36kJ/mol。结果表明,高温和较短反应时间有利于糠醛收率的提高,在反应温度483.15K、60min条件下,最大糠醛收率可达78%。

银基半导体光催化剂研究进展

李家德, 方稳, 周晚琴, 余长林

化工进展. 2015, 34(1): 113-118. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.020

摘要 ( 1859 )

PDF (5407KB) ( 1030 )

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银基半导体光催化剂作为近年来新的研究热点,在可见光下通常表现出较好的光催化活性,但光催化性能不稳定,反应过程中极易发生光腐蚀,导致光催化活性下降。此外,银基半导体通常比表面积小,无孔结构。本文综述了近年来银基半导体光催化剂的研究进展,介绍了如简单银化合物、异质结型复合体、银基固溶体及负载型银基半导体光催化剂的制备和应用。认为形成异质结、增大比表面积、丰富孔结构或通过形貌和晶面控制是解决上述银基半导体不足的有效方法,并结合银基半导体光催化剂的优点必将在光催化降解废水和制氢等领域有良好的发展。

二氧化碳的活化及其催化加氢制二甲醚的研究进展

秦祖赠, 刘瑞雯, 纪红兵, 蒋月秀

化工进展. 2015, 34(1): 119-126. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.021

摘要 ( 1548 )

PDF (1656KB) ( 1346 )

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CO₂是一种稳定的物质,其化学惰性限制了CO₂转化技术的发展。本文介绍了化学催化、生物活化、光电活化及等离子体活化等CO₂活化方式,从CO₂催化加氢合成二甲醚的工艺研究、催化剂开发、催化加氢机理和本征动力学研究等方面综述了CO₂催化加氢合成二甲醚的研究进展,认为化学催化法是目前应用最广泛的一种CO₂活化方式。对于一步法催化CO₂加氢合成二甲醚的工艺,其难点是制备高效CO₂活化催化剂。开发高效的CO₂活化及转化催化剂及对CO₂合成二甲醚的反应过程进行机理探究,是推广CO₂转化技术的关键。

新型Cu-Mn/TiO₂和Cu-Mn/γ-Al₂O₃甲醛催化氧化催化剂的研制及活性

李玮, 黄丽丽, 翟友存, 宁晓宇, 邹克华

化工进展. 2015, 34(1): 127-132,172. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.022

摘要 ( 1360 )

PDF (5934KB) ( 877 )

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采用浸渍法制备了Cu-Mn/γ-Al₂O₃、Cu-Mn/TiO₂新型催化剂,研究了在不同温度、不同气体流速下对甲醛的催化活性以及50h下催化剂的稳定性,并与Cu-Mn复合氧化物催化剂进行对比。结果表明:γ-Al₂O₃、TiO₂与Cu-Mn之间的协同作用提高了催化剂对甲醛的催化活性,且Cu-Mn/γ-Al₂O₃在150℃可以实现甲醛的完全去除,比Cu-Mn/TiO₂和Cu-Mn复合氧化物催化剂分别低80℃和140℃。3种催化剂的甲醛去除率随气速的增加而下降,且变化大小顺序为Cu-Mn/TiO₂>Cu-Mn/γ-Al₂O₃>Cu-Mn复合氧化物。50h后Cu-Mn/γ-Al₂O₃和Cu-Mn复合氧化物催化剂去除率仍为100%,Cu-Mn/TiO₂去除率在94%以上。采用XRD、BET和SEM-EDS等技术手段对制备的Cu-Mn/TiO₂、Cu-Mn/γ-Al₂O₃和Cu-Mn复合氧化物进行了表征。

蔗糖在DMF-[BMIm]Cl溶剂中催化制备5-HMF

韩迎新, 杨忠连, 陈明强, 张晔, 刘少敏

化工进展. 2015, 34(1): 133-137. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.023

摘要 ( 1450 )

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研究了在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)-离子液体[BMIm]Cl混合溶剂中将蔗糖高效转化为5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应。运用紫外-可见分光光度计对水解液中5-HMF进行定量分析并计算其收率。考察了CrCl₃·6H₂O、AlCl₃·6H₂O、SnCl₄·5H₂O、FeCl₃、CoCl₂·6H₂O、ZnCl₂、CuCl₂·2H₂O、CaCl₂ 8种催化剂对反应的催化效果,结果表明AlCl₃·6H₂O催化效果最为明显。以AlCl₃·6H₂O为催化剂研究了不同反应条件如时间、温度、溶剂中DMF-[BMIm]Cl质量比、催化剂AlCl₃·6H₂O的用量对5-HMF收率的影响,得到的最佳条件为以0.5mmol蔗糖为反应物,0.4mmol AlCl₃·6H₂O为催化剂,反应时间2h,反应温度120℃,5g质量比为85:15的DMF-[BMIm]Cl混合溶剂,此条件下5-HMF收率最高可达63.4%。研究表明,DMF-[BMIm]Cl混合溶剂体系对蔗糖转化为5-HMF有一定的促进效果,在此溶剂体系中以AlCl₃·6H₂O为催化剂时可以得到较高的5-HMF产率。

Ni-Mg-Al催化剂M²⁺/M³⁺比对CH₄-CO₂重整制合成气的影响

沈朝峰, 黄伟, 秦岭, 胡贤辉, 陆超, 李小江

化工进展. 2015, 34(1): 138-142. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.024

摘要 ( 1305 )

PDF (22261KB) ( 336 )

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考察了Ni-Mg-Al催化剂中M²⁺/M³⁺比的不同对CH₄-CO₂重整制合成气反应性能的影响。在质量空速12000mL/(g_cat·h)、800℃条件下进行催化反应,并用X射线衍射、电子透射电镜等手段对催化剂进行了表征和分析。分析结果表明催化剂中单质与载体有很强的相互作用力并且在载体上均匀分布,同时反应过程中催化剂从单一的固溶体结构转变为固溶体-尖晶石共存结构,这有利于催化性能的提升。催化剂孔结构在反应前后也稳定存在,未发生坍塌。实验发现随着M²⁺/M³⁺比的不同,催化剂碱性强弱对其催化稳定性起着决定性作用,M²⁺/M³⁺比为3时,催化剂碱性最强,同时具有优良的抗积炭和抗烧结能力,是最佳M²⁺/M³⁺比。

NH₃等离子体优化MnO_x/MWCNTs催化剂低温选择性催化还原性能

胡月霞, 黄碧纯

化工进展. 2015, 34(1): 143-149. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.025

摘要 ( 1297 )

PDF (11807KB) ( 281 )

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采用介质阻挡放电产生低温NH₃等离子体对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行表面改性,并在其表面上负载活性组分MnO_x,用于低温选择性催化还原脱硝。运用SEM、BET、Raman、FT-IR、XPS和NO-TPD对材料进行表征,结果表明,NH₃等离子体能够增加MWCNTs载体的表面缺陷程度,并且在其表面上引入吡啶类和吡咯类含氮基团;与载体未经过NH₃等离子体改性的催化剂相比,改性的催化剂活性提高,这与载体MWCNTs表面缺陷增多以及含氮基团的引入,进而提高了催化剂对NO的吸附性能有关。

C₅/C₆烷烃异构化Pt/Al₂O₃-Cl催化剂的性能

李勇, 张孔远, 朱红伟, 杨康, 刘晨光

化工进展. 2015, 34(1): 150-155. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.026

摘要 ( 1227 )

PDF (8548KB) ( 537 )

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采用浸渍法制备了Pt/Al₂O₃,在300℃、CCl₄氯化1h,制备出Pt/Al₂O₃-Cl催化剂。采用FT-IR、XRD、TEM、CO-IR、Py-IR和TPD等方法表征了催化剂,并与中温型RISO催化剂的催化性能进行比较。结果表明,在氯化处理过程中氯取代了氧化铝的表面羟基,导致3000～3800cm^-1红外吸收峰强度大幅度减小,但催化剂的晶相不发生改变;氯化使Pt粒子的平均粒径增大,粒径分布变宽,金属分散度降低;氯化后金属Pt主要以+2价的PtCl₂的形式出现,其中一部分生成了易升华的PtCl₂·2AlCl₃,从而导致Pt含量降低;氯化后的催化剂上只有L酸,评价后既有L酸,又有B酸;氯化后的催化剂热稳定不高,随着温度升高,3种类型的氯化物相继脱出;Pt/Al₂O₃-Cl相对于中温型RISO催化剂表现出较好的异构化性能,正己烷转化率达88.17%,2,2-二甲基丁烷选择性达29.68%,裂化和氢解几乎没有发生。

质子交换膜水电解一体化析氧电极载体催化剂

刘园, 贾丰春

化工进展. 2015, 34(1): 156-159. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.027

摘要 ( 1469 )

PDF (8135KB) ( 406 )

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以氯铱酸为前体,钛网为支撑体,二氧化钛为载体,采用浸渍-热分解法首次成功制备了一体化IrO₂-TiO₂/Ti析氧电极,进一步采用热压法制备膜电极(MEA)。综合扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)以及单池极化曲线测试,研究了载体对于析氧电极形貌以及性能的影响。结果表明:未加入载体二氧化钛的析氧电极表面以裂缝为主,孔隙率较低;而加入载体二氧化钛的析氧电极表面裂纹基本消失,取而代之的是大量的催化剂簇以及孔结构的生成,极大地提高了析氧电极的电催化活性。单池测试表明,电流密度为1000mA/cm²时,添加载体二氧化钛后制备的析氧电极的析氧电位大约是1.70V。

高顺式聚异戊二烯橡胶的研究进展

姚臻, 张景, 屠宇侠, 付强, 曹堃

化工进展. 2015, 34(1): 160-165,182. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.028

摘要 ( 1287 )

PDF (522KB) ( 1175 )

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顺式-1,4聚异戊二烯橡胶因其良好的性能,可代替天然橡胶应用于众多领域。本文首先介绍了顺式聚异戊二烯的国内外现有的生产工艺、催化体系及其产能等,并就目前均采用溶液聚合的工艺流程进行了评述,指出气相聚合工艺因其无需溶剂、能耗低、流程简单、操作安全、成本低、污染少等优点已引起学术界和工业界的高度重视,具有潜在的应用前景。同时,重点阐述了高顺式含量聚异戊二烯的最新研究进展,主要从对传统催化体系的改进和新型催化剂的开发两方面加以评述。其中,利用新型高定向催化体系能够得到cis-1,4含量达到99%乃至更高的顺式聚异戊二烯。钛系催化剂因其独特的优越性而被国外产业界普遍接受,且发展比较成熟。稀土系也具有较大的发展空间,近年来备受关注。未来对于高顺式聚异戊二烯的研究将主要集中于对催化体系的开发和相应工艺的改进。

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

张克宇, 姚耀春

化工进展. 2015, 34(1): 166-172. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.029

摘要 ( 1796 )

PDF (10191KB) ( 909 )

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磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。

pH值响应聚乙二醇化壳聚糖基隐形纳米胶束的制备及其载药性能

姚文杰, 辛梅华, 李明春, 方江海

化工进展. 2015, 34(1): 173-177,223. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.030

摘要 ( 1205 )

PDF (715KB) ( 962 )

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聚乙二醇单甲醚(mPEG)先经过氯乙酸羧化后,再通过酰化反应接枝到双烷基壳聚糖上,制备高接枝度的N,N-双十二烷基-3,6-O-mPEG-壳聚糖(PEDLCS)双亲性衍生物,用¹H NMR、FTIR、EA等对产物进行表征,并用透析法制得PEDLCS载酮洛芬(KP)胶束。结果表明,PEDLCS在水溶液中能自组装形成胶束,CMC值为0.1170mg/mL;载药胶束的最优投料比为KP/PEDLCS=0.8:1,载药量34.48%,包封率65.78%,粒径155.1nm,Zeta电位-31.6mV。载药胶束在不同pH值条件下的响应性实验表明,随着pH值的减小,胶束的稳定性降低,胶束粒径变大,具有可逆性。pH值响应范围符合肿瘤细胞微环境(pH值为7.2～6.0),有望成为具有pH值响应主动靶向的隐形纳米胶束。

磷石膏脱硫钙渣制备轻质碳酸钙

时婷, 王新刚, 巫建锋, 杨秀山, 杨林, 王辛龙

化工进展. 2015, 34(1): 178-182. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.031

摘要 ( 1378 )

PDF (6489KB) ( 827 )

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为了有效利用磷石膏脱硫钙渣资源,以磷石膏脱硫钙渣为原料合成了球形轻质碳酸钙。本文首先利用XRD和SEM等测试手段分析了磷石膏脱硫钙渣的主要组成是氧化钙,主要杂质为二氧化硅以及少量铁铝镁。在此基础上首次提出了氯化铵浸取磷石膏脱硫钙渣,而后碳化合成轻质碳酸钙的新工艺。探讨了浸取过程中氯化铵的添加量,水与钙渣的液固比(质量比),温度工艺参数对钙浸取率和硅脱除率的影响,确定了较优工艺条件为:氯化铵添加量为总固体质量的50%,水与钙渣的液固比为9:1,温度为40℃。在该工艺条件下,钙的浸取率可达67.98%,硅的脱除率可达97.80%。对上述浸取液经碳化制备出的轻质碳酸钙,其纯度为97.90%,白度为94.2度,沉降体积为3.5mL/g,均符合《普通工业沉淀碳酸钙》(HG/T 2226—2010)标准对一等品指标要求,且主晶型为球文石型,表明了该工艺效果良好。

分子识别型智能微囊的制备及其控制释放特性

杨超, 谢锐, 巨晓洁, 汪伟, 褚良银

化工进展. 2015, 34(1): 183-187,244. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.032

摘要 ( 1132 )

PDF (3486KB) ( 530 )

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采用微流控乳化和紫外光照引发制备聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸)微囊,然后通过缩合反应将氨基化β-环糊精(ECD)引入微囊成功制备得到聚(N-异丙基丙烯酰胺-共聚-丙烯酸/氨基化β-环糊精)(PNA-ECD)微囊。PNA-ECD微囊具有明显的核壳型结构和良好的单分散性。微囊的平均直径为470μm,CV值为2.98%。PNA-ECD微囊在识别模型芳环分子8-苯胺-1-萘磺酸铵盐(ANS)后能等温收缩从而实现对内载药物的控制释放。32℃时,微囊内部的模型药物异硫氰酸荧光素标记葡聚糖(FITC-dextran)在纯水中无明显释放,而在加入2.0mmol/L ANS溶液16min后,微囊内部约70%的FITC-dextran释放到微囊外部。研究结果对制备单分散分子识别型智能微囊及研究其控制释放特性提供有价值的理论指导和实验基础。

海因改性N-季铵化壳聚糖衍生物的合成及其抗菌性能

陈燕燕, 李明春, 辛梅华, 林意华

化工进展. 2015, 34(1): 188-192,233. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.033

摘要 ( 1127 )

PDF (818KB) ( 757 )

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在酸性条件下,以壳聚糖与环氧季铵盐为原料反应得到水溶性良好的产物N-(2-羟丙基三甲基氯化铵)壳聚糖(HTCC),再用实验室自制的环氧海因改性,得到O-羟丙基(5,5-二甲基海因)-N-(2-羟丙基三甲基氯化铵)壳聚糖衍生物(GH-HTCC),用 FTIR、¹H NMR、UV-VIS和EA 等对产物进行表征。抗菌实验结果表明,产物对两种菌种都有一定的抗菌活性,对金黄色葡萄球菌的抗菌活性优于大肠杆菌;GH-HTCC的抗菌活性优于HTCC,并随环氧海因取代度的增加而增强;低浓度的乙二胺四乙酸(EDTA)增强了HTCC和GH-HTCC的抗菌活性,而高浓度的EDTA在一定程度上抑制了二者的抗菌活性。

(长链)脂肪胺聚氧乙烯醚(PAE)型阳离子水性聚氨酯乳液的制备和性能

李朦, 强西怀, 张辉, 闫哲

化工进展. 2015, 34(1): 193-197,218. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.034

摘要 ( 1161 )

PDF (739KB) ( 533 )

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以脂肪胺聚氧乙烯醚(PAE)替换部分聚己二酸新戊二醇酯(POL7112)为软段,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为硬段,合成了系列侧链含长链烷基与主链嵌入聚醚结构(EO)的阳离子聚氨酯乳液。通过红外(FTIR)、粒径、力学性能、热重分析(TGA)、吸水率及接触角等测试对乳液及胶膜进行分析。研究发现,在PU大分子中引入PAE,热稳定性明显提高;当PAE烷基碳链增长,断裂伸长率显著增大,拉伸强度有所减小;随着PAE用量的增加及其分子中EO加合度的增大,乳液粒径变小,稳定性增强,胶膜的亲水性显著提高。

玉米秸秆接枝丙烯酸-丙烯酰胺树脂的制备与吸水性能

祝宝东, 马东卓, 何乾坤, 潘宇亭, 张帅, 王鉴

化工进展. 2015, 34(1): 198-202. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.035

摘要 ( 1121 )

PDF (5107KB) ( 607 )

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以醚化预处理玉米秸秆(PTCS)为基体,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸钾为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法制备PTCS接枝AA、AM共聚物[PTCS-g-P(AA-co-AM)]。研究了合成条件对树脂吸水率的影响,考察了树脂重复吸水和保水性能,并用红外光谱(FTIR)、电子扫描电镜(SEM)表征了产物的结构和形貌。结果表明,在m(PTCS):m(AA):m(AM)= 1:5:2,丙烯酸中和度为70%,K₂S₂O₈为0.6%,MBA为0.2%,60℃反应3h条件下,制备高吸水性树脂的吸水率最大,对蒸馏水和0.9% NaCl水溶液的吸水率分别为144.04g/g、30.60g/g,且重复吸水和保水性能良好。

纳米片组装钴铁氧体微球的制备及其性能

赵丽平, 陈国红, 俸志荣, 段红珍

化工进展. 2015, 34(1): 203-207. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.036

摘要 ( 1168 )

PDF (8534KB) ( 513 )

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采用超声溶剂热法,成功地制备了由片状钴铁氧体(CoFe₂O₄)自组装的微球。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行了表征。结果表明,所制备的CoFe₂O₄微球为立方晶相结构,其粒径分布在20～30μm之间,是由二维纳米片组装而成。用振动样品磁强计(VSM)和网络矢量分析仪分别对纳米片组装微球样品及自制的CoFe₂O₄粉体的室温磁性和吸波性能进行了测试,结果显示,纳米片组装微球比自制粉体的磁性和微波吸收性能更好,其饱和磁化强度和矫顽力分别达到76.15emu/g和227.89Oe。此外,纳米片组装CoFe₂O₄微球在频率为6000MHz波段附近有一个明显的吸收峰,回损值大于-18dB,并有继续增大的趋势。说明产物的结构和形貌对其磁性和吸波性都有很大影响。

ZnO/活性碳纤维的制备及其抗菌性能

卢亢, 韦加娜, 熊亮

化工进展. 2015, 34(1): 208-211. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.037

摘要 ( 1338 )

PDF (9077KB) ( 350 )

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以活性碳纤维为载体,乙二醇为分散液,将碳纤维浸渍于含ZnO粉体的乙二醇溶液中制得ZnO/活性碳纤维样品,测试了样品的抑菌性,并比较了分散液中添加表面活性剂SDBS对ZnO分散的影响以及负载有ZnO前后碳纤维吸附性能变化。结果表明,表面吸附有5.50%ZnO的活性碳纤维对金黄色葡萄球菌抑制作用明显,且对碳纤维本身吸附性能影响不大,添加表面活性剂SDBS后能使ZnO的分布更加均匀,适合于用作医用敷料。

糖基生物质生产食品化工产品研究进展

白净, 张璐, 方书起, 陈俊英, 常春, 程晓辉, 杨富颖, 梁腾波

化工进展. 2015, 34(1): 212-218. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.038

摘要 ( 1176 )

PDF (4777KB) ( 632 )

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利用生物质为原料通过生物和化工技术制取化工产品可以有效合理地利用农作物副产品,减少污染。但是目前该类产品的生产工艺和技术仍不成熟,产品开发中仍存在较多的技术难题。本文综述了未来有可能商业化的几种生物质食品化工产品,阐明其工艺可行性和其存在的巨大市场前景,同时指出目前食品化工产品生产过程中存在的成本过高、催化剂的耐受性和选择性较差、目标产物分离困难等技术难题。并进一步阐述了未来糖基生物质食品化工产品的研究方向主要为开发更为经济的发酵条件、耐受性和经济性更好的催化剂、更加高效的分离工艺和更具经济效益的新型食品化工产品。在当下石化资源愈加紧缺和生产工艺技术越来越成熟的情况下,糖基生物质食品化工产品的市场竞争力和潜力将会得到极大提升。生物基化工产品的发展将会推动生物炼制技术和化工技术的变革与进步,产生巨大经济效益和社会效益。

倒卵叶五加多糖的羧甲基化工艺及抗氧化性

赵鹏, 张婷婷, 宋逍, 唐志书

化工进展. 2015, 34(1): 219-223. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.039

摘要 ( 1137 )

PDF (6661KB) ( 576 )

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为了确定羧甲基化倒卵叶五加多糖的最优合成工艺,通过响应面分析法,以多糖羧甲基化的取代度为响应值,考察了反应时间、氯乙酸浓度和反应温度对多糖羧甲基化取代度的影响。结果表明:当反应时间4.1h,氯乙酸浓度3.3 mol/L,反应温度75℃,羧甲基化倒卵叶五加多糖的取代度为0.557;优化条件下得到的羧甲基化倒卵叶五加多糖的抗氧化性能有了明显改善。研究结果对进一步拓宽倒卵叶五加多糖的应用具有一定的参考价值。

四氯环己酮水解合成邻苯三酚的循环反应工艺

王艳萍, 李西营, 张静, 毛立群

化工进展. 2015, 34(1): 224-228. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.040

摘要 ( 1153 )

PDF (4881KB) ( 653 )

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以柠檬酸氢二钠为水解剂,2,2,6,6-四氯环己酮(TCCH)为原料,通过水解反应制备了焦性没食子酸(PRLA),研究了水解反应的最佳反应条件。采用红外吸收光谱与核磁对产物的结构进行了表征,并且用高效液相色谱对产物进行了定量分析。结果表明,得到的主产物为焦性没食子酸,最高收率约为85%,对应的最佳水解反应条件为:反应温度(T)为368 K;柠檬酸氢二钠与TCCH的摩尔比(r)为5;反应时间(t)为4 h,反应液浓度(C_TCCH)为0.4 mol/L。此外,对柠檬酸氢二钠的循环使用进行了初步考察。结果表明,水和NaOH的补入量对柠檬酸氢二钠的循环使用有明显的影响,三次循环最为经济。

3-甲基-2-丁烯-1-醇的制备新工艺

周宝强, 宋林林, 张楠, 高瑞昶

化工进展. 2015, 34(1): 229-233. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.041

摘要 ( 1274 )

PDF (4340KB) ( 1099 )

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研究了以溴代异戊烯水解工艺和精馏分离工艺为基础来制备3-甲基-2-丁烯-1-醇的新工艺。通过优化溶剂种类得到当水解溶剂为偶极类溶剂乙腈时,得到产物的选择性最高。并通过进一步优化实验操作条件,得到当溶剂加入量为v(乙腈):v(溴代异戊烯)=1:1,水解温度为70℃,碱用量为n(NaOH):n(溴代异戊烯)=1.2:1和反应时间为25min时,水解部分3-甲基-2-丁烯-1-醇的转化率最高可达63.35%。水解后的料液通过间歇精馏得到纯的3-甲基-2-丁烯-1-醇,最终的3-甲基-2-丁烯-1-醇总收率达到57.4%。

甲基叔丁基醚脱硫技术的研究应用进展

唐晓东, 陈露, 李晶晶, 张永汾, 程瑾

化工进展. 2015, 34(1): 234-238,251. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.042

摘要 ( 1228 )

PDF (476KB) ( 745 )

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甲基叔丁基醚(MTBE)作为我国车用汽油的重要调和组分,研究其深度脱硫技术具有重要意义。本文综述了MTBE前脱硫(炼厂C₄、LPG原料脱硫)和后脱硫(MTBE产品脱硫)两类脱硫技术的研究应用进展,后脱硫方法重点介绍了精馏、萃取精馏、氧化和吸附四类脱硫方法,与前脱硫方法相比其具有工艺简单、成本低廉、可深度脱除不同途径引入MTBE产品中的不同种类和不同性质的硫化物等优点。分析了MTBE中硫化物来源和种类对脱硫效果的影响,指出了后脱硫方法是MTBE深度脱硫技术未来的发展趋势,提出了今后可以从MTBE中硫化物组成出发设计经济、有效的后脱硫方法的观点。

湿法脱硫系统“石膏雨”问题的成因及解决对策

翁卫国, 张军, 李存杰

化工进展. 2015, 34(1): 239-244. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.043

摘要 ( 1411 )

PDF (2566KB) ( 1301 )

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"石膏雨"现象已逐渐引起社会各界的关注,研究合理、有效的解决方法已成为当前燃煤烟气污染物控制的重要课题之一。本文对影响"石膏雨"形成的因素进行了分析,湿法脱硫系统取消烟气换热器致使排烟温度降低是"石膏雨"产生的主要原因,其主要影响因素包括设备设计及运行、操作参数变化及外界环境。综述了"石膏雨"检测方法:"石膏雨"的主要成分(浆滴、细颗粒物及SO₃酸雾)的检测手段主要分为采样后化学分析法及电荷或光学物理化学法。针对"石膏雨"的现象提出除尘设备及脱硫系统的设计运行优化、尾部烟道设计优化及增设湿式静电除尘器三种主要的解决措施。面对日益严峻的"石膏雨"问题,政府应当尽快颁布相关规章制度,同时积极开展"石膏雨"的监督检查工作。

ZnAl和MgAl水滑石吸附废水中磷的研究进展

唐朝春, 陈惠民, 刘名, 叶鑫

化工进展. 2015, 34(1): 245-251. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.044

摘要 ( 1352 )

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简介了 ZnAl 和 MgAl 水滑石的制备方法和除磷原理,制备方法主要有低饱和共沉淀法、尿素分解-均匀共沉淀法、焙烧复原法和水热合成法等,除磷原理主要是表面静电吸附、离子交换、羟基取代、配位络合和水滑石再水合过程的进入等。回顾了水滑石在改性方面的研究,改性水滑石较未改性水滑石除磷效果更佳;详细分析了除磷的各项影响因素,包括制备过程中的不同金属离子摩尔比、焙烧温度、尿素浓度等和反应过程中的 pH 值、共存离子、吸附剂用量、反应温度、吸附时间等,在以上这些因素中都存在一个除磷效果最佳的影响值。简述了在解吸方面所取得的成果,十二烷基苯磺酸钠、十二烷基和1-辛烷等表面活性剂比常规的 Na₂CO₃和 NaCl-NaOH 解吸载磷水滑石效果更优。指出了用纯水滑石除磷存在费用较高的问题,可与廉价材料复合改性解决该问题;总结表明了水滑石吸附除磷今后的热点主要是研究改性后水滑石的除磷效果。

多金属复杂硫化铜矿中有价金属的分离研究现状与进展

周娟, 廖亚龙, 李冰洁, 黄斐荣

化工进展. 2015, 34(1): 252-257. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.045

摘要 ( 1322 )

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综述了复杂铜铅硫化矿中铜锌及铅等有价金属的分离回收技术。通过阐述最近的几种处理复杂硫化铜矿的方法,分析和比较了各处理方法的特点,展望了研究趋势。指出:氧化焙烧预处理-浸出法和硫酸化焙烧-水浸法尽管工艺流程短且简单,但焙烧过程产生的SO₂气体对环境污染严重;硫化焙烧-酸浸法能有效降低SO₂气体的排放量,但其焙烧条件苛刻,难以实现工业化;高价铁盐浸出法存在高价铁盐损耗大、再生难的问题;使用氯盐体系直接浸出时还存在Cl^-对设备腐蚀严重等问题;而氧压浸出和微生物浸出虽然也存在一些不足,但在处理复杂硫化铜矿过程中无有害废气产生,环境友好并且硫以单质硫的形式回收,能有效解决硫酸储存难问题,相信其在今后处理复杂多金属硫化矿中具有广阔的发展前景。

封存过程中二氧化碳对煤体理化性质的作用规律

王倩倩, 张登峰, 王浩浩, 顾丽莉, 杨劲, 杨荣, 陶军

化工进展. 2015, 34(1): 258-265. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.046

摘要 ( 1295 )

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强化煤层气(CH₄)开采的深部煤层封存二氧化碳(CO₂)技术能够将主要人为温室气体进行有效存储,但基于煤体特征和适宜储层条件下的CO₂流体特性,CO₂流体和煤体之间存在除吸附作用以外的其他流-固作用。CO₂流体和煤体之间的流-固作用关系既会影响煤层的CO₂封存潜力又会引发潜在的环境问题。为此,本文结合国内外的相关研究工作,介绍了煤层封存CO₂过程中煤体理化性质变化的研究成果,归纳了煤体理化性质变化对煤层封存CO₂潜力的影响,指出了煤体理化性质变化由此造成的环境安全与健康风险问题。分析表明:深部煤层封存CO₂过程中流-固作用及其影响主要包括两个方面:①CO₂流体能够诱导煤基质发生溶胀效应,因而会影响注入的CO₂流体在煤层内部的扩散和吸附能力;②CO₂流体具有萃取煤基质内部有机物的能力,会对环境安全与健康造成威胁。此外,本文还指出了煤基质溶胀机理及其可逆性、煤基质中被萃取出有机物的定性与定量分析是后续煤和CO₂流体作用关系的重要研究方向。

纳米与微米颗粒污垢沉积的表面特性及等效关系

张一龙, 孙美, 刘坐东, 王景涛, 徐志明

化工进展. 2015, 34(1): 266-272. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.047

摘要 ( 1418 )

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目前对颗粒污垢的研究主要局限于实验研究,通过实验和模拟的手段分别对微米和纳米颗粒污垢沉积的内在关系研究较少。为了研究静止流体中纳米级颗粒污垢与微米颗粒污垢出现相似沉积特点的原因,分别在不同工况下进行纳米颗粒污垢和微米颗粒污垢的沉积实验,并应用扫描电镜对试片表面进行观测。通过模拟方式得出不同粒径微米颗粒污垢的沉积质量,由实验得出颗粒污垢沉积质量呈现出渐进增长趋势。随着浓度的增大其渐进沉积质量越来越大,达到渐进污垢沉积量的时间越来越短。由于颗粒间的团聚效应,使纳米颗粒污垢出现与微米颗粒污垢相似的沉积规律。基于这种规律,提出纳米颗粒污垢等效直径的概念。将实验结果与不同直径微米级颗粒沉积模拟结果相结合,得出浓度0.4g/L的纳米悬浮液团聚后的等效直径约为9.2μm;浓度0.6g/L的纳米颗粒悬浮液团聚后的等效直径约为11.2μm。

氨氮与2-氨基吡啶在三维电催化氧化降解中的竞争

李明, 潘珍, 梁雪梅, 赵艳娇, 邱野, 孟勇, 尹笃林

化工进展. 2015, 34(1): 273-277. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.048

摘要 ( 1290 )

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采用CuO-ZnO/多孔陶瓷为粒子电极的三维电催化氧化技术,对氨氮与2-氨基吡啶模拟废水的电催化氧化降解中的竞争过程进行研究。考察了氨氮及氨氮与2-氨基吡啶直接氧化和间接氧化降解的情况,并分析了氨氮与2-氨基吡啶的竞争反应过程。结果表明:间接氧化过程更有利于氨氮的去除,并可降低硝酸盐氮的累积率,2-氨基吡啶主要通过直接氧化降解,不受氨氮和氯离子的影响,直接氧化条件下2-氨基吡啶开环产物与氨氮存在强烈的竞争现象,间接氧化对2-氨基吡啶开环产物与氨氮的降解都有提高,且氨氮的去除优先于2-氨基吡啶开环产物。因此,可以通过改变三维电催化体系的直接和间接氧化条件,调整氨氮与有机物的去除效果,并可应用于含氨氮有机废水处理的现场调试。

聚合氯化铝投加时间对好氧颗粒污泥的形成和胞外聚合物的影响

王亚利, 刘永军, 刘喆, 程祯, 李星, 杨贺棋

化工进展. 2015, 34(1): 278-284. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.049

摘要 ( 1219 )

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通过在好氧颗粒污泥培养过程中分别在第1～7天和第8～14天投加聚合氯化铝(PAC)的方式,分析颗粒的形成过程,并研究胞外聚合物总量及其各组分的含量变化和空间分布。研究发现:第8～14天投加PAC的反应器形成颗粒时间提前了6天,且形成的颗粒外形规则,大小均匀,去除污染物性能良好;反应器中胞外多聚物和蛋白质含量总体较多,且随颗粒的形成而增加,之后略有下降并在颗粒成熟后维持稳定,蛋白质/多糖的值在颗粒形成期均增加超过2.5倍,有利于颗粒污泥的形成;多重荧光染色表明:两个反应器中PAC投加时间不同,β-D-呋喃葡萄糖、脂类和活细胞均呈现不同的分布情况,但对蛋白质和α-呋喃葡萄糖、α-甘露糖分布的影响较小。

低温甲醇洗技术在16万吨/年煤制油装置中的应用

齐亚平, 张培忠, 于化龙

化工进展. 2015, 34(1): 285-288. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.050

摘要 ( 1319 )

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介绍了伊泰16万吨/年煤制油示范项目中低温甲醇洗工艺的应用情况,阐述了该工艺在安装和运行中存在的问题以及改进措施。运行结果显示,改造效果较好,甲醇消耗控制在1.13kg/m³,系统中的水含量降低至0.5%以下,用变换气代替低压蒸汽每年节约蒸汽用量60680 t。分析了该工艺流程的特点。实践证明该工艺先进成熟,净化度高且净化气质量稳定,能够满足生产需要,在煤炭间接液化示范装置中的应用是成功的。

2014年度国家自然科学基金委员会化学科学部五处科学基金项目申请和评审工作综述

孙宏伟, 张国俊, 梁文平

化工进展. 2015, 34(1): 289-294. doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2015.01.051

摘要 ( 932 )

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