炼厂干气的回收和利用是提高资源综合利用和增加企业经济效益的必要手段,如何能高效、可靠地实现干气资源的回收利用已经成为人们关注的一个重要课题。本文从炼厂干气的提浓回收和直接利用两个方面出发,对目前常用的深冷分离、吸收分离和吸附分离等提浓技术以及干气制乙苯、环氧乙烷等直接利用技术进行了概述,介绍了各种技术路线的优缺点和最新进展。各种干气回收利用技术适用的场合有差别,各具特点,炼油化工企业需依据自身的特点,在综合考虑各方面因素的基础上来选择合适的干气回收技术和工艺路线,以得到最佳的经济效益和环境效益。

液膜流动现象广泛存在于自然界中,作为一种高效传热传质技术,其在化工等领域有着广泛的应用。近几年来,国内外学者越来越热衷于运用数值模拟技术来研究液膜的流动特性及传热传质特性。本文归纳分析了数值模拟研究中液膜自由液面的追踪方法。总结了不同壁面结构、不同壁面倾角、液体物性、液相流量与气相流速4个方面对液膜的流动特性的影响规律,以及改变壁面倾角、入口雷诺数、入口添加扰动时表面波呈现的波动特性。此外,还论述了流动液膜的传热传质特性的研究现状。所得结论对流动液膜的数值模拟研究具有一定的参考价值,最后提出了用数值模拟方法研究液膜流动的缺陷与不足,展望了更加科学合理地研究流动液膜的方法。

采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)中的VOF方法对规整填料表面液相分布进行了三维建模和仿真,实现规整填料内液相分布的可视化并得到了液膜厚度和有效相界面积比等相关定量信息。通过分析比较不同物系的数值模拟结果,发现液体的表面张力和黏度都对填料表面上液体分布有影响。表面张力越小,液相在填料片上分布越均匀,有效相界面积比越大,液膜厚度越小;黏度增加,有效相界面积比和液膜厚度也随之增加。较之于黏度对液相分布的影响程度,表面张力的影响程度更大,为主要影响因素。本文还提出一个预测有效相界面积比的新公式,并将数值模拟结果与已有文献进行对比,吻合性较好。

某石化公司炼油厂第二套常减压装置中换热器的热交换介质为高黏度的原油及其附属产品,在对流换热过程中传热系数低,动能消耗大。针对这一现状,本文设计了一种换热管内插间歇半扭带,利用计算流体力学软件Fluent对内插间歇半扭带换热管在实际工况下的换热过程进行数值模拟,与光滑管、内插连续扭带换热管进行了对比,并给出了间歇半扭带传热元件的优化设计参数。结果表明:内插间歇半扭带大幅提高了换热管内流体的努塞尔数Nu,同时也使换热管内摩擦阻力系数f增大;间歇半扭带换热管的换热效率η比内插连续扭带换热管提高8%~12%;当间歇半扭带的扭曲率y为10、连接杆长度s为345mm时,换热效率η最高,达到2.06。研究结果为该常减压装置换热器强化传热的研究提供了理论依据。

对盐浴螺旋盘管式结构的焦炉上升管高温荒煤气余热回收装置进行了以烟气代替荒煤气的传热性能模拟试验,得到了上升管余热回收装置螺旋盘管环形套筒的外壁温度分布、上升管内烟气侧的传热系数、环形套筒内螺旋盘管外盐浴的自然对流传热系数等试验研究结果。结果表明,装置螺旋盘管环形套筒的外壁温度分布并非均匀,随上升管内烟气温度的升高而波动增大;烟气侧对流传热系数在Re数高于2900后随Re数的增大而明显上升;螺旋盘管外盐浴的自然对流传热系数随熔盐温度的升高几乎不变。根据试验结果拟合出环形套筒内螺旋盘管外盐浴的自然对流传热关联式,为实际的工程应用提供参考。

实验研究了影响颗粒在圆形偏心滚筒内运动状态的因素,分析了2种偏心距、4种填充率和4种转速对运动模式的影响。结果表明:转速和填充率是影响颗粒在圆形偏心滚筒内运动模式变化的主要因素,偏心距对其基本没有影响;当转速为15r/min和25r/min时,填充率不会影响颗粒的运动模式;而在转速为5r/min时,颗粒运动模式随填充率由1/6增大到1/3,相应由阶梯模式变为滚动模式;在转速为40r/min时,颗粒运动模式随填充率由1/6增大到1/3,相应由滚动模式变为小瀑布模式;偏心距越大,颗粒在运动过程中产生的涡心越偏离滚筒中心;转速的增加使颗粒群的上表面和下落层两端的弧度发生变化;填充率对颗粒在圆形偏心滚筒中的运动模式的影响只发生在低转速和高转速下。

氢能是公认的清洁能源,它具有储运方便、利用途径多样、高利用率及来源广泛等特点,可为解决能源危机、全球变暖和环境污染提供帮助。当前,一些发达国家已将氢能列为国家能源体系中的重要组成部分,我国在氢能的研究及产业化方面也投入巨大。本文综合考虑氢能在能源和化工领域的应用,较为全面地总结了氢能作为清洁能源在燃料电池汽车、分布式发电、燃料电池叉车和应急电源,作为能源载体在可再生能源消纳以及作为重要化工原料在油品质量升级和煤制清洁能源各方面的国内外利用现状,分析明确了氢清洁能源的利用是目前推动氢能发展的主要动力,氢能源载体的利用有助于可再生能源和氢能的协同发展,而氢化工原料的利用则是目前最有希望实现氢能规模化利用的有效途径,同时指出氢的制取、储运和燃料电池技术依然是制约氢能发展的关键因素。

通过分析全球能源消费数据和核电数据,得到了核电发展最快、核电反应堆关闭最快、核电装机量最大和核电占比最大等特征的典型核电国家。对这些国家的能源结构、电力组成、CO₂排放和核电减排作用进行了深入研究。通过研究得到:电力是各国CO₂排放的主要源头,但单位发电量的CO₂放电量均呈逐年下降趋势,这和各国能源结构调整存在密切关系;美国是人均CO₂排放第一大国,但韩国人均CO₂排放量增速最快;基于煤电CO₂排放因子,2011年全球核电CO₂年减排量约占全球年总排放量8.3%,而中国核电CO₂年减排量占国内总排放量的1.1%。

煤焦油是一种制备高附加值碳材料的理想原料,然而其深加工利用受到内部高含量喹啉不溶物(QI)的影响。为此,本文介绍了煤焦油的组成和性质,简述了煤焦油中QI的组成、来源和其对煤焦油加工利用的危害,综合对比分析了煤焦油净化分离常用的几种方法。热过滤法分离效率虽然满足工业需求,但工业成本较高;重力沉降法操作简单,但分离效率低;离心分离法分离效率高,但处理量小,难以满足工业化应用;蒸馏处理法分离效率高,但原料利用率低;溶剂萃取法容易操作,但溶剂需求量大;改质法效果明显,但成本较高;静电分离法能量消耗低,但静电分离最佳条件变动性较大;联合处理法分离效率较高,应用前景广阔,可以作为一种净化分离的科学有效方法,并可以作为一种净化分离技术的发展趋势。

柱芳烃是一类结构对称、由对苯二酚或对苯二酚醚通过亚甲基对位桥联的新型“柱”状大环低聚超分子主体化合物。本文主要回顾了烷氧基柱芳烃、水溶性柱芳烃、两亲性柱芳烃的合成发展过程,介绍了柱芳烃的结构与构象,柱芳烃及其衍生物的主客体化学,阐述了它们在构筑超分子自组装体系、医药、生物、相转移催化方面的应用研究进展。目前,柱[5,6]芳烃的合成方法已经比较成熟,而高阶柱芳烃的合成仍有待进一步改善,同时,随着研究的不断深入,柱芳烃及其衍生物将有望用于催化、生物模拟、石油化工等更广泛的领域。

十氢萘是一种储氢密度很高的氢能载体,通过催化脱氢反应可将储存在十氢萘中的氢气释放出来。本文考察了用于制氢的十氢萘液相脱氢反应,在Pt负载的活性炭颗粒催化剂(Pt/AC)上可获得约47%的脱氢转化率;浓度分布显示十氢萘脱氢为分别生成萘及四氢萘的平行反应。在温度290~335℃、压力0.7~1.3MPa、搅拌转速1000r/min的条件下,在间歇高压釜中考察了十氢液相催化脱氢动力学,建立了脱氢反应表观动力学模型,对十氢萘脱氢实验数据进行非线性拟合,得到十氢萘脱氢表观动力学模型参数,生成萘及四氢萘的表观活化能分别为116.27kJ/mol、114.38kJ/mol。经统计检验,结果表明所建立的十氢萘催化脱氢表观动力学模型和参数估值是可靠的。

预处理技术能提高生物质热解产物的品质。本文研究了水洗-烘焙联合预处理技术对稻壳微波热解的产物特性的影响,结果表明:水洗-烘焙联合预处理技术增加了固体产率,而减少了液体和气体的产率;联合预处理技术提高了稻壳微波热解气体产物的品质,气体产物中CO₂含量减少,CH₄和H₂的含量增加,气体产物的热值提高到13MJ/m³;联合预处理技术提高了稻壳微波热解液体产物的品质,增大了液体产物中苯酚类和糖类的含量,减少了液体产物中酸的含量,简化了液体产物的成分。

以环氧氯丙烷和浓盐酸为原料通过开环反应制备中间产物1,3-二氯-2-丙醇,将该产物与叔丁胺通过亲核取代反应合成可用于气体脱硫的位阻胺1,3-二叔丁胺基-2-丙醇(DTBP),并用红外谱图(IR)及核磁共振氢谱(¹H NMR)对其进行了结构表征。采用单因素变量法对反应条件进行优化,研究表明,以100%无水乙醇为反应介质,当1,3-二氯-2-丙醇与叔丁胺的摩尔比为1:3,反应温度为140℃,反应时间为3h时,所制得的DTBP产率最高,为92.3%。脱硫性能测试结果表明:在相同的实验条件下,DTBP溶液的H₂S脱除率及吸收选择性均优于N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液。

阐述了固体酸烷基化催化剂在异丁烷/丁烯烷基化中的再生方法研究进展,包括金属临氢再生、氧化煅烧再生、超临界流体再生、洗涤再生,同时对固体酸烷基化催化剂的失活原因和失活形式进行了分析评述。这些方法在一定条件下可以实现催化剂不同程度的再生,但由于操作以及成本等原因都停留在实验室阶段,本文综合比较了各种再生方法的再生工艺过程以及再生效果,分析各种再生方法的优劣。固体酸烷基化催化剂失活较快是阻碍异丁烷/丁烯固体酸烷基化工艺工业化的关键因素,研究探索操作简单、成本低、有效的固体酸烷基化催化剂再生方法仍将是今后该领域的研究热点。

概括了将金属纳米颗粒(MNPs)嵌入或装载到沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)上构筑MNPs@ZIFs催化剂的方法,包括化学气相沉积法、固体研磨法、溶液浸渍法和自组装法,对其优缺点进行了讨论,并重点介绍了自组装法在制备MNPs@ZIFs催化剂时MNPs空间分布的可调控性;介绍了MNPs@ZIFs催化剂微结构的表征手段,特别是分析MNPs在ZIFs中空间分布的方法;探讨了MNPs@ZIFs催化剂在耦合、氧化、还原等反应中的催化性能,分析了其择形催化功能。在此基础上,提出了今后MNPs@ZIFs催化剂研究的主要方向是制备新型高稳定性且具有大孔径的ZIF材料、精确控制MNPs在ZIFs中的空间分布以及开发MNPs@ZIFs催化剂的工业化制备方法。

多级孔道ZSM-5分子筛具有微孔沸石分子筛良好的择形催化性能和介孔材料优异的传质扩散性能,在催化领域显示出良好的应用前景。本文综述了近年来多级孔道ZSM-5分子筛的研究进展,重点介绍了多级孔道ZSM-5分子筛的不同合成方法,包括后处理法、硬模板法和软模板法等,同时介绍了不同方法得到的多级孔道ZSM-5分子筛在催化反应中的应用,分析表明多级孔道ZSM-5分子筛以其良好的扩散性能和适宜的酸性提高了反应转化率和目标产物选择性。最后对多级孔道ZSM-5分子筛的发展方向进行了展望,指出研发简单、经济和环保的新合成路线是多级孔道ZSM-5分子筛发展中的重大挑战,深入研究多级孔道分子筛中介孔的形成机理和开发具有多级孔道整体式催化剂以及负载型多级孔道ZSM-5分子筛是今后的研究重点。

概述了3种提高渣油加氢催化剂活性的方法,介绍了助剂P、B及稀土元素对载体酸性的调变作用,扩孔剂的添加、水热法及纳米自组装的制备方法对载体的扩孔作用以及以柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)等络合剂为代表评述表面活性剂对活性金属的分散作用。评述了改性催化剂在渣油加氢工艺中的应用现状,并指出今后新型纳米催化材料的发展方向,提出催化剂的开发要结合现代分析手段深入机理的研究,有望为渣油加氢催化剂的改性研究提供理论依据,为推动重质油轻质化进程发挥作用。

双功能催化剂的研究一直是纤维素降解制备高值化学品过程中催化剂研究的热点问题,但其在催化纤维素降解过程中还存在着催化机理不明确、目标产物选择性不高、水热稳定性不好等问题。本文简述了目前最受关注的含Ru、Ni、W、Pt等体系的双功能催化剂和不同载体影响下的双功能催化剂在纤维素制备C₆多元醇、低碳多元醇(C₂~C₃)等化学品中的研究进展,初步总结了单金属、双金属体系和不同载体的双功能催化剂研究的前沿进展,分析表明不同活性金属之间配比以及活性金属与载体之间的相互作用均对催化效果产生重大影响;最后对其在纤维素制备多元醇中的应用前景进行了展望,指出继续研究活性金属之间及其与载体之间的相互作用将是今后研究的重点方向。

采用干混法、浸渍法、溶胶凝胶法3种制备方法制备ZrO₂/SiO₂,在固定床微型反应器中进行催化剂的活性评价。通过溶胶凝胶法制备的ZrO₂/SiO₂对丁二烯选择性最高,达到64.77%。采用氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对催化剂表面酸性以及表面结构进行了表征,结果表明锆在二氧化硅表面均匀分布有利于乙醇乙醛转化率以及对1,3-丁二烯选择性的提高,同时1,3-丁二烯的生成需要合适的酸性位。以溶胶凝胶法制备的ZrO₂/SiO₂为催化剂,对其制备条件进行了优化,得出最佳制备条件为焙烧温度650℃、硝酸浓度2mol/L、混合温度30℃。

为进一步提高脉冲放电等离子降解甲醛的效率,增加CO₂选择性,降低O₃产生量,研究采用放电等离子体和催化剂协同技术。实验以分子筛为载体,分别制备了Mn/TiO₂-分子筛、Fe/TiO₂-分子筛和Cu/TiO₂-分子筛3种催化剂,并利用XRD、SEM、EDS、FT-IR方法对催化剂进行表征分析。进行了脉冲放电等离子体协同3种催化剂降解甲醛的研究,比较了不同催化剂协同等离子体对甲醛去除率、CO₂选择性、O₃产生量的影响。结果表明,3种催化剂与脉冲放电等离子体都存在协同作用,并能有效地提高甲醛去除率,增加CO₂选择性,降低O₃产生量。当脉冲电压为20kV、放电频率为40Hz、气体流量为0.5L/min时,Mn/TiO₂-分子筛催化剂协同效果最佳,甲醛去除率为94.4%,CO₂选择性为42.2%。催化剂表征结果显示Mn/TiO₂-分子筛的活性组分颗粒分布均匀,锐钛矿相的TiO₂和微晶状态的MnO_x的存在有效促进了甲醛的氧化分解。研究还对放电等离子体协同Mn/TiO₂-分子筛催化剂降解甲醛的机理进行了探讨。

采用固相反应制备了NiO-LaCoO₃催化剂,考察了焙烧温度以及Ni含量对催化剂的CO和丙烷氧化活性的影响。用X射线粉末衍射、H₂-程序升温还原等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在焙烧温度为700~1000℃时,焙烧温度越高,催化剂的丙烷和CO氧化性能越差,其中700℃焙烧后的10NiO-LaCoO₃催化剂的效果最好。助剂Ni能有效提高LaCoO₃催化剂的丙烷和CO氧化性能,其中Ni含量为7.5%的7.5NiO-LaCoO₃催化剂氧化性能最佳。研究发现催化剂的CO和丙烷氧化活性与催化剂中氧活动性具有相关性。

软质聚氨酯泡沫(FPUF)是聚氨酯材料的主要产品之一,由于其较低的密度和热传导率而易燃,在燃烧过程中会放出大量烟雾和有毒气体,对FPUF进行阻燃处理尤为重要。卤系阻燃剂由于存在潜在的毒性和环境问题而受到限制,因此FPUF的无卤阻燃技术是今后主要的研究方向。本文综述了近年有关软质聚氨酯泡沫无卤阻燃技术的研究进展,包括添加型无卤阻燃剂法、反应型无卤阻燃剂法、层层组装涂层法。指出开发高相对分子质量、含多种阻燃元素的有机添加型阻燃剂和膨胀型阻燃剂以及复配型阻燃剂,解决层层组装涂层法的组装慢等问题将是FPUF无卤阻燃技术的发展趋势。

综述了固体核磁共振(NMR)技术的特点及其在燃料电池用膦酸基质子交换膜分析研究中的应用,重点介绍了运用¹H、³¹P、²⁹Si固体NMR以及¹H、³¹P变温固体NMR技术表征膦酸基质子交换膜的化学结构、氢键网络和质子传导机理等方面的研究进展。该综述表明固体NMR技术是一种研究膦酸基质子交换膜中氢键网络以及局部质子移动性的有效手段,并能进一步探索其质子传导的机理,为固体NMR技术在其他类型质子交换膜研究中的应用给予借鉴,为质子交换膜结构的表征提供一种新的方法。

红色荧光粉是白光发光二极管(LED)照明应用中的一种关键发光材料,有效改善红色荧光粉的发光性能对制造出高显色指数、低色温、大功率白光LED起到重要作用。荧光粉的合成工艺是影响红粉的表面形貌和光学性能的因素之一。本文以钨/钼酸盐基红色荧光粉为依托,对近年来红粉合成工艺的应用和研究进行了简要分析,详细介绍了国内外制备钨/钼酸盐红色荧光粉的合成方法,如高温固相法、溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、喷雾热解法、燃烧法等的研究现状,讨论了不同制备方法的生产流程、工艺特点以及相关制备技术参数对合成荧光粉性能的影响,并对其未来在计算机模拟、现代技术辅助以及机理研究等方面的发展方向进行了展望。

通过热重分析技术(TG-DTA)和热重红外联用分析技术(TG-FTIR)等热分析技术研究三水合乙酸铅晶体在空气气氛条件下的热分解过程。其热分解过程中主要存在二氧化碳、丙酮和乙酸等中间产物。热解过程的关键转变温度为61.4℃、204.9℃、256.8℃、293.6℃、348.7℃。焙烧后铅粉的氧化度能够达到95%以上,视密度比传统球磨氧化铅粉低,吸水值高于传统的球磨氧化铅粉。研究结果对于三水合乙酸铅作为前体制备铅粉提供了参考依据。

先采用反向共沉淀法制备了钴铁氧体(CoFe₂O₄)磁性纳米颗粒,并以此为核,基于离子液体(IL)环境下,以苯胺为单体,运用原位聚合和化学氧化聚合法制备得到了既具有电性能又具有磁性能的钴铁氧体/酸掺杂聚苯胺--PANI/CoFe₂O₄(IL)复合材料。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、红外波谱分析(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)和四探针电导率仪等测试手段研究了该复合材料的结构和性质,结果表明:本文实验条件下,制备得到的CoFe₂O₄具有单一的尖晶石型铁氧体结构,且分散性较好,IL存在的反应条件对其晶型没有影响;含相同量钴铁氧体(0.3g CoFe₂O₄)时,在IL和水相中制备的PANI/CoFe₂O₄复合材料的电导率分别为1.0S/cm和0.4S/cm,而饱和磁强度则分别为19.8emu/g和22.9emu/g。此外,IL下得到的复合材料表现出较好的电包磁结构。

以粉煤灰为主要原料,黏土、脱水污泥、脱硫石膏等为辅料,自制了粉煤灰陶粒。通过强度性能筛选出原料的最优配比为粉煤灰:脱水污泥:黏土:脱硫石膏= 85:10.5:0.5:4。研究对比了自制粉煤灰陶粒与市售的陶瓷陶粒和黏土陶粒的性能,如扫描电镜、孔隙率、盐酸可溶率、比表面积等,结果显示:粉煤灰陶粒的表面粗糙度最大,孔隙率最高,比表面积最大,密度最小。进一步比较了3种陶粒用作曝气生物滤池填料处理城市污水的效果。结果表明,粉煤灰陶粒填料对COD的去除率可达到80%以上,对NH₃-N的去除率可达到90%,对总磷(TP)的去除率高于80%,均明显优于其他两种市售陶粒填料。

采用Hummers修正法制备氧化石墨烯(GO),用壳聚糖(CS)作为“绿色”无毒还原剂,以反应温度和反应时间来控制氧化石墨烯的还原程度。用红外光谱、紫外可见吸收光谱、拉曼光谱和X射线衍射等多种表征手段研究不同还原程度的还原氧化石墨烯的结构与性能。结果表明,改变温度不能有效地控制氧化石墨烯的还原程度;在50℃低温环境下,控制反应时间可以得到不同还原程度的还原氧化石墨烯,为进一步研究不同还原程度还原氧化石墨烯的非线性光学性质奠定了基础。

以Span-80和SDS为复合乳化剂,将环氧树脂E-51用相反转法乳化成水包油的稳定乳液。研究了复合乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)、乳化剂的浓度以及乳化温度对环氧树脂E-51相反转点时含水量R_f值、乳液的粒径及粒径分布和乳液离心稳定性的影响,并通过透射电镜(TEM)对乳液粒子的大小、形貌进行表征。结果表明:当复合乳化剂的HLB值为16.2,即Span-80与SDS的质量比为2:1时,乳化剂的质量分数为9%,乳化温度为50℃时,得到的乳液稳定性最好,乳液粒子大小均匀、粒径分布较窄。

采用三水平三因素的Box-Behnken实验设计,利用响应曲面法对影响MCM-41包载β-胡萝卜素包封率的主要因素进行研究,主要考虑的影响因素有载药时间、扩孔剂含量、β-胡萝卜素/MCM-41投药比等,以MCM-41对β-胡萝卜素的包封率作为评价因素,建立相应的数学模型,优化处方。结果表明,最优的处方工艺是载药时间为20h、扩孔剂含量为0.6mL、β-胡萝卜素/MCM-41投药比为3。在此条件下,β-胡萝卜素的包封率可达理论预测值的95.83%,说明将Box-Behnken实验设计法用于MCM-41包载β-胡萝卜素处方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。

胭脂虫红色素是水溶性极好的天然色素,改善其油溶性后可拓展该色素在油溶性食品、化妆品、药品、化工等行业的应用。本文以乙酸酐/乙酸为反应体系,对其有效染色成分胭脂红酸分子进行化学修饰后制得了油溶性胭脂虫红色素衍生物。通过单因素及响应曲面优化实验确定了制备油溶性胭脂虫红色素衍生物的最佳工艺参数为:胭脂虫红色素0.5g; 乙酸酐与乙酸用量均为10mL; 催化剂三乙胺用量为1.0mL; 反应温度70℃; 反应时间为8h; 此条件下油溶性胭脂虫红色素衍生物收率为65.2%。通过紫外可见光谱、红外光谱对所得到的色素产物进行了初步的结构表征,表明胭脂虫红酸分子中增加了酯基和烷基,得到的产物在油样中的溶解度为2.41(25℃),且稳定性良好,说明胭脂虫红色素的油溶性得到有效的改善,具有开发和应用潜在价值与前景。

采用荧光光谱的方法对双水相萃取藻蓝蛋白(PC)的机理进行了研究。不同分子量的聚乙二醇(PEG)对PC均有荧光猝灭作用。PEG与PC相互作用的热力学研究结果表明,PEG1000与PC的结合常数大于PEG2000和PEG4000,两者是熵驱动下的疏水作用力结合。不同的无机盐对PEG1000与PC结合的影响不同,其中Na₂SO₄使PEG1000-PC体系熵增效果最显著。同步荧光光谱的研究表明,PEG1000使PC色氨酸残基微环境的疏水性增强;Na₂SO₄通过促进PEG1000与PC的结合而使色氨酸残基微环境的疏水性进一步增强。单因素扫描实验的结果表明,PEG1000/Na₂SO₄体系双水相萃取纯化藻蓝蛋白(PC)的能力最强,符合PEG1000与PC分子相互作用的热力学规律。

利用果胶酶处理天然纤维对环境污染小,然而筛选高产量的菌株仍是降低成本获得果胶酶的关键。本文利用以果胶为唯一碳源的培养基,从香蕉假茎中分离筛选出了一株具有较高果胶酶活性的菌株。经16S rDNA序列分析表明,该菌株与枯草芽孢杆菌(Bacillus substilis)具有99%的相似性,将该菌株命名为Bacillus sp. ZLXH-5。该菌株最佳发酵时间为2天,最佳发酵温度是37℃,最佳初始pH值是5,最佳转速是180r/min,最佳葡萄糖浓度为15g/L。通过发酵条件优化,果胶酶产量提高了56.6%。对粗酶液的性质进行分析,其在55℃下达到最佳反应速率,最适催化pH值是8.5,不同的离子对于果胶酶的活性起到不同的效果。由于该菌株具有较高的果胶酶活性,可以利用该菌株对香蕉假茎进行生物脱胶。

针对聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的抗压性能差和成型困难等问题,提出并合成出一种新单体的前体化合物4-(5-硝基-6-羟基-7-甲基苯并噁唑-2-基)苯甲酸甲酯(MMNB),总收率56.42%、纯度97.5%;可用于制备AB型单体和甲基改性PBO纤维,以改善PBO纤维的加工性能及热交联后提高轴向抗压能力。结果表明:对苯二甲酸单甲酯(MTA)先经酰氯化,然后在二氯甲烷溶剂中、三乙胺作缚酸剂与2-甲基-4-氨基-6硝基间苯二酚盐酸盐(MANR·HCl)缩合一锅法制备中间体4-[N-(2,4-二羟基-3-甲基-5-硝基苯基)氨甲酰基]苯甲酸甲酯(MNHB),收率为73.65%;MNHB在二乙二醇二甲醚溶剂中多聚磷酸作用下环合脱水合成MMNB,收率为76.61%;并经IR、MS和 ¹H NMR确认。

双十二烷基甲基甜菜碱(diC₁₂B)是一种优良的无碱驱油用表面活性剂,但由于亲油性太强,在水中的溶解性较差,并且在油砂表面具有较大的吸附量。本文试图在diC₁₂B分子中引入EO基团,以改善其性能。为此以溴代十二烷和三缩四乙二醇为原料合成了单分布的十二醇聚氧乙烯(4)醚,再经氯代并与一甲胺和氯乙酸锂反应,最终合成了双十二醇聚氧乙烯(4)醚甲基羧基甜菜碱(diC₁₂EO₄B)。产物经核磁和质谱表征,证明与目标产物的分子结构相符。与diC₁₂B相比,diC₁₂EO₄B在水中的溶解度显著增加,25℃时达到1.5×10^-4mol/L,是diC₁₂B 的3倍左右,45℃下在石英砂/水界面的饱和吸附量是diC₁₂B的70%左右。diC₁₂EO₄B保留了diC₁₂B的高表面活性,如较低的临界胶束浓度,1.6×10^-5mol/L;较高的降低表面张力的效能,g_cmc=29.3mN/m;在空气/水界面具有较大的饱和吸附量,6.5×10^-10mol/cm²;和较小的分子截面积,0.26nm²。diC₁₂EO₄B具有优良的降低油/水界面张力的能力,45℃下单独能将大庆地层水/C₇~C₉正构烷烃界面张力降至10^-3mN/m数量级,将大庆原油/地层水的界面张力降至10^-2mN/m数量级。通过与亲油性表面活性剂diC₁₂B以及C₁₆B复配,能在0.0625~5mmol/L总浓度范围内将大庆原油/地层水的界面张力降至10^-3mN/m数量级,无需加入任何碱或电解质。

剩余污泥的产量大,处理处置费用高,已成为困扰污水处理厂的难题。在惰性条件下热解剩余污泥生成生物油、生物气以及污泥生物炭等产物,可实现能量和资源的同步回收,应用前景极为广阔。本文总结了目前对于污泥特性、热解温度、升温速率、微波吸收剂、化学添加剂、载气对剩余污泥微波热解的影响的研究,并探讨了污泥热解机制,为微波热解剩余污泥提供了关键技术的参数,利于提高污泥热解效率,优化热解产物品质,为促进污泥微波热解系统化、产业化提供技术支持。同时指出了污泥微波热解受限于微波热解设备,致使其处理投资成本高及处理量小,为污泥微波热解工业化提出了巨大的挑战。最后展望了污泥微波热解的发展趋势及应注重攻克的关键问题。

多溴联苯醚(PBDE)是一种广泛使用的阻燃剂,也是普遍关注的持久性有机污染物之一。利用分子模拟手段建立5种低溴代PBDE分子(BDE-28、BDE-47、BDE-77、BDE-99、BDE-153)在石英砂纳米孔(2.0nm、2.5nm、3.0nm、3.5nm)中的吸附模型,利用孔径变化模拟土壤的物理老化过程,并研究土壤有机质(SOM)对PBDE吸附能与均方位移(MSD)的影响。结果表明,孔径的缩小降低了体系的总势能和非键能,使其体系更加稳定;然而PBDE与石英砂之间的吸附能随孔径的缩小而增大,且该吸附能以范德华力为主,占体系吸附能的84.0%。SOM的加入则导致体系的总势能和非键能以及PBDE与石英砂之间的吸附能均降低,虽然与石英砂孔内表面的吸附能降低有利于PBDE分子的迁移,但由于SOM与PBDE之间的吸附作用占主导,抑制了PBDE在纳米孔中的扩散,因此PBDE的MSD值反而降低。

选择碳分子筛,以CH₄和CO₂为原料气,对变压吸附法提纯沼气中生物甲烷的分离性能进行了研究。采用高精度智能重量分析仪IGA-100测定了25℃下CH₄、CO₂和N₂纯组分气体在碳分子筛上的吸附平衡等温线,计算了3种气体在碳分子筛内的扩散速率CO₂>N₂>CH₄。使用单塔变压吸附装置测量了动态吸附穿透曲线,考察了吸附压力、气体流量和少量氮气等因素对吸附分离的影响,并对吸附机理做了初步探讨。实验结果表明,在吸附压力为0.4MPa、气体流量为200mL/min时,在碳分子筛上CO₂穿透吸附量为35.9mL/g,CH₄穿透吸附量为5.4mL/g,CO₂/CH₄分离系数高达12.6,可直接从吸附塔顶富集纯净的CH₄,而且碳分子筛可以通过抽真空完全再生,是一种理想的吸附材料;在有少量氮气存在的实验条件下,由于碳分子筛对CH₄和N₂具有动力学分离效应,仍能在塔顶富集高浓度的CH₄。

采用微波协同低碱技术预处理剩余污泥[NaOH投加量≤15mg/(gTS)]。通过对比加碱前后污泥溶液溶解性化学需氧量(SCOD)、溶解性蛋白质、溶解性总糖、氨氮、pH值、电导率等随微波处理时间的变化,考察该技术对污泥破解以及污泥特性的影响。结果表明,微波协同低碱对污泥的破解效果明显优于单独微波和单独碱处理。二者的协同作用进一步提高了污泥溶胞率,增大了有机物的溶出量,尤其以蛋白质的溶出更为显著,而且较高的微波功率与碱的协同效果更好。碱的加入使预处理后的污泥pH值维持在9.1~9.5的偏碱性条件,同时减少了污泥电导率的减小量。而污泥溶液氨氮浓度在预处理前后变化不大。因此,微波协同低碱预处理剩余污泥将有助于改善后续微生物燃料电池(MFC)的污泥降解和产电性能。

针对物理扰动模式控制动态膜污染使涂膜层脱落方面的局限性,提出光催化氧化技术协同动态膜降低膜污染,对比了陶瓷微滤膜、动态膜、光催化协同动态膜处理含腐植酸废水及含腐植酸/TiO₂混合废水过程中的膜通量、污染物去除率及膜污染阻力分布的变化趋势。结果表明:光催化协同作用可有效提高动态膜过滤腐植酸溶液过程中的膜通量、总有机碳(TOC)及UV₂₅₄的去除率,并同时降低可逆污染阻力及不可逆污染阻力,其中可逆污染阻力明显大于其他部分阻力,可逆污染是造成膜通量衰减的主要原因。光催化预处理时间越长,稳态膜通量、TOC及UV₂₅₄去除率增幅越显著,控制膜污染越有效。光催化预处理2h和8h再动态膜过滤时TOC去除率分别可达到80%和90%以上,UV₂₅₄去除率都可达95%以上。

针对电镀行业重金属废水常规处理方法存在的药剂投加量大、污泥产量多、水质波动影响大等不足,本文提出了一种新工艺-陶瓷膜短流程处理工艺,即废水通过调节pH值使重金属离子形成相应的氢氧化物絮体后,直接进入陶瓷膜组件过滤,同时辅以曝气缓解膜污染。通过实验室小试研究了pH值、重金属质量浓度和曝气量等因素对重金属(Cu²⁺、Cr³⁺和Ni²⁺)去除效果以及陶瓷膜跨膜压差的影响,并进行现场中试验证。试验结果表明:pH=10时,Cu²⁺、Cr³⁺和Ni²⁺的去除率分别达到99.8%、99.7%和99.9%,耐冲击负荷强,原水重金属离子质量浓度为500mg/L时出水也能满足要求。气水体积比值为15时,能在保证出水水质的前提下显著缓解膜污染。该工艺中陶瓷膜的污染主要为可逆污染,可以通过水力反冲洗去除。在pH=10、气水体积比值为15和膜通量为80L/(m²·h)时,现场中试工艺出水中Cu²⁺、Cr³⁺和Ni²⁺的质量浓度分别低于0.15mg/L、0.3mg/L和0.1mg/L,而且跨膜压差保持稳定。

目前回转窑干燥物料的方法主要存在干燥时间长、环境污染严重、效率低等缺点,为了解决这一问题,开展了微波干燥湿法炼锌泥的实验研究,采用实验室自制的微波干燥设备,考察微波功率、干燥时间以及物料质量对样品脱水率的影响。研究结果表明:在一定条件下,脱水率随干燥时间延长而增加,随着微波功率的增加而提高,随物料质量增加而降低。实验在微波功率600W、物料质量40g、微波加热时间3min时,湿法炼锌泥的脱水率达到99.57%;FT-IR分析可知,干燥后波数1625cm^-1和3300cm^-1附近水分子的伸缩振动峰基本消失,说明微波干燥后物料基本不含水分;与常规干燥进行比较,微波干燥湿法炼锌泥具有干燥时间短、脱水效率高、清洁无污染的优点,是一种高效节能的新型干燥方法。

研究了在酸性体系中,用电场强化铁粉还原对苯醌制对苯二酚的方法,该法考察了铁粉用量、硫酸用量、硫酸加入方式、电解电压和反应时间对铁粉利用率与对苯二酚收率的影响,并在此基础上探讨了还原机理。结果表明:电场强化了还原反应过程中电子的定向迁移,活化了反应物。此时,在95℃下,当硫酸与铁粉的摩尔比n(硫酸):n(铁粉)=1:3,采用逐步加入硫酸的方式,电解电压为3.0V,反应时间为2h时,铁粉利用率由28.57%提高到75.19%,对苯二酚收率达95%。与现有工艺相比,电场强化法的铁粉利用率高、还原过程无副产物,并且该法易于控制,反应周期短。

采用扫描电子显微镜(SEM)、低温氮气物理吸附仪对有机膨润土的表面形貌和孔结构特性进行表征,系统考察了吸附时间、膨润土用量、pH值、温度、六价铬初始浓度对模拟废水中六价铬脱除的影响,并从有机膨润土结构、吸附机理等角度分析其对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性。实验结果表明,该有机膨润土片层结构明显,孔隙较发达,孔径分布较宽(主要分布在3~24nm之间),为典型的介孔材料,有利于污染物在有机膨润土内的迁移和扩散;该有机膨润土对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在20℃、pH=6、20min条件下,2g膨润土对六价铬(50mg/L,50mL)的脱除率高达94.9%,此时吸附量为1.19mg/g.

天然气长输管道压缩机组备用方案的设计中,对其的定量分析一直以来是研究难点。本文采用二项式分布算法提出了一种基于定量计算的设计方法,并给出了详细的设计流程。首先使用二项式分布法对全线机组的失效概率进行计算,得到了同时失效机组数量;其次通过单机故障分析确定失效机组的位置;然后对多种故障工况进行模拟,分析故障工况下的运行参数,最终确定备用方案。并以某管道为例对该方法进行了工程应用,结果表明一条设有20座压气站的管道仅需设置11台备用机组,即可保证管道在多种故障工况下均能正常运行。研究结果表明,基于二项式分布法的压缩机组备用方法研究减少了备用压缩机组数量,降低了工程投资和管理成本,具有很好的理论和工程应用价值。

在某燃煤电厂用乙醇胺(MEA)作吸收剂进行了CO₂燃烧后捕集中试,并对系统的排放物进行了分析。吸收塔尾气和再生气用GASMET烟气监测系统进行在线监测,可得到二者组分及含量。结合电厂烟气、连续监测系统(CEMS)数据及实验室溶液分析,根据烟气数据对MEA的挥发及降解情况作了研究,比较了系统前后烟气组分的变化,讨论其尾气对环境是否造成二次污染。试验结果表明:MEA在吸收塔中主要发生氧化降解,在再生塔中主要发生热降解,且溶剂损耗主要来自氧化降解和挥发;降解的主要产物为NH₃和乙醛,二者在气体中含量变化情况与溶液中MEA浓度变化基本一致;预洗塔能除去原烟气中部分酸性气体。故CO₂捕集系统可以进一步减少电厂净烟气中的原有污染物,但也会产生新的污染组分。新生成的污染物含量很少,符合国家标准,不会造成二次污染。

分析了国内环氧丙烷(PO)的生产和消费状况,介绍了原料丙烯的影响及其在聚氨酯、聚碳酸酯和二氧化碳基可降解塑料等下游产业链的应用前景,综述了工业生产上氯醇法、共氧化法和过氧化物直接氧化(HPPO)法制备PO的技术特点及发展趋势。指出PO市场具有较大的发展空间;HPPO法安全环保、清洁高效,是未来PO产业发展的方向。针对当前PO产业存在的区位产能过于集中,单体生产规模偏小、落后技术所占比例高等问题,提出:结合中西部地区原料丙烯供给和对PO消费需求,合理调整产业布局;推广国产化HPPO工艺,加快实施产业升级;构建上下游一体化产业链,形成规模化生产,实现效益最大化等发展建议。