首先回顾了热管基本工作原理,随后分别简述了热管发展过程中衍生的热虹吸管、往复热管、脉动热管、回路热管、旋转热管、微型热管和可变导热管.列举了它们在提高铁路路基可靠性、延长机械零件寿命、强化集成电路散热和提高温度测量精度等方面的应用.着重阐述了热管核心吸液芯结构以及复合吸液芯的发展带来的渗透率和毛细力的提高.热管材料的相容性制约热管的使用寿命,相容性材料的选择亦是热管设计的重要内容.最后简述了热管传统加工制造方法,即管壳与吸液芯分开加工的方法.热管微型化发展和与服务对象的结合对热管形状和吸液芯结构多元化的要求不断提高.提出了基于三维打印的新型热管加工方法,此方法便于热管管体与吸液芯结构一次成型,并直接将管体与被散热体集成一体,从而达到以往难以实现的复杂散热效果和经济效益.三维打印技术的飞速发展有望为吸液芯结构的创新提供新的空间,同时为热管的应用提供一个更为广阔的市场.

表面活性剂作为一种分散剂,广泛应用于新型换热工质——纳米流体中.研究纳米流体的各种特性对于其在实际的能量传递系统中的应用有重要意义.重点总结和比较了水基纳米流体中表面活性剂对体系的稳定性、热导率和黏度影响的实验研究,阐述了纳米流体中表面活性剂的作用机理,对目前的研究中存在的问题进行了分析.最后,提出了有助于完善表面活性剂对水基纳米流体特性影响的4点建议:混合表面活性剂的组合及其配比对纳米流体的稳定性、热导率和黏度的影响;使用分子动力模拟等方法来研究表面活性剂对纳米流体特性的影响;表面活性剂影响下的纳米流体的稳定性和热导率及黏度之间的关系;纳米流体中众多不确定因素的量化分析.

生物柴油是石化柴油的重要补充.用传统的搅拌釜和管式反应器制备生物柴油,存在反应速率慢、转化率低的问题.从提高反应速率和转化率两方面综述了生物柴油新反应器的研究进展.提高反应速率的反应器包括:微波反应器、空化反应器、旋转床反应器、振荡流反应器、高剪切反应器、静态反应器、微反应器和液液膜反应器.提高转化率的反应器包括:反应/分离器、反应蒸馏反应器和膜反应器.比较了它们的优势和缺陷.提出联合使用几种技术,将强化传质与分离技术进行有效整合,使反应器小型化并缩短工艺流程,以建立适应未来的生产效率高的便携式生物柴油厂.

空化射流因具有高效能、无污染等优点而被广泛应用,但是由于其流场结构和水动力学性能过于复杂,使得对其的应用受到限制,为进一步认识和研究空化射流流场特性,对空化射流数值模拟过程中的空化模型、数值计算方法和流场特性影响因素的研究进行了综合论述.阐述了数值模型中不同的空化模型、湍流模型和多相流模型各自的特点、适用条件及存在的问题;对比分析了拉格朗日和欧拉数值计算方法在空化射流模拟中的应用,以及空化射流自身特点对计算方法的要求;对空化射流流场特性的影响因素研究情况进行了综合概述,使复杂的空化射流流场结构有更加清晰的表现,为以后的研究与应用提供了依据.通过以上论述,对目前空化射流数值模拟研究进展中存在的问题进行了分析,并根据所提出的问题,对以后的研究方向提出展望,有助于以后在空化射流流场的数值模拟研究中取得进展.

首先简述了先进过程控制(APC)技术以及国内外部分具有代表性的石化企业的APC应用现状,其次从建设与应用情况、应用的效果、系统运行与维护以及技术培训等4个方面重点分析了中国石化APC的应用现状,结果表明APC的推广应用不仅能够提高装置的控制能力和管理水平、提升企业的竞争力、推动工厂的科技进步,而且还能为企业创造可观的经济效益,然后从组织架构、队伍建设、实施策略等方面对中国石化APC推广应用过程中一些成功的经验进行了总结,最后对未来三年中国石化的APC建设进行了展望.

在能源日益匮乏的今天,对低温热能的回收也逐渐成为热点.纵翅片换热器作为中低温烟气余热回收设备的核心部件,其中的平板式纵翅片管能有效解决翅片积灰、结垢问题,但却存在换热能力不理想而使得使用受到限制.本工作对传统平板纵翅片管进行结构改进,强化管外翅片与管外流体的换热效果,并分别采用j/f、j/f^1/2和j/f^1/3作为综合性能评价指标,分析研究4种不同结构型式纵翅片管的综合换热性能.结果表明:百叶窗式纵翅片管的换热性能要比普通平板式纵翅片管高90%以上,然而压降也是最大.通过评价指标可以看到在相同压降和相同泵功条件下,百叶窗式翅片管的综合性能要优于其他.通过实验研究,得到的测试结果与模拟结果相符,相对误差的平均值约为15%.研究成果为纵翅片结构优化提供了理论基础.

设计了一种“波纹”内壁搅拌槽,通过在内壁上安装一定数量的半圆管,以增强搅拌效果,并采用计算流体动力学方法对其内部流动特性进行了分析.通过与文献中的实验及模拟结果的比较,验证了所建数值模型及模拟方法的可靠性,随后对不同半圆管尺寸(半径)、数量和安装位置时搅拌槽内的流场结构和功率消耗进行了研究.结果表明,与标准搅拌槽相比,“波纹”内壁结构尽管不会明显增强流体的湍流程度,但能提高流体速度分布的均匀程度,而且功率消耗没有明显变化;当在搅拌槽内壁上均匀安装4根半径为搅拌槽直径1/20的半圆管时[LL1] ,能显著减少挡板后方及槽顶部流体的低速区.该结果为“波纹”内壁搅拌槽在过程工业中的应用奠定了基础.

煤化工是高耗能高CO₂排放的工业,利用热力学分析方法对其工艺过程中能量利用情况进行分析,可以有效地发现工艺的能量利用缺陷和节能潜力,为过程的节能优化改造提供依据.目前热力学分析方法主要包括能量衡算法和(火用)分析法,本文在对传统热力学方法进行分析和评价的基础上,指出了已有方法的不足,提出了新的熵(火用)分析相结合的分析方法,并以德士古煤气化工艺为例,分别使用传统的能量衡算法、(火用)分析法和本文提出的熵(火用)结合分析法对工艺过程的能量利用情况进行了分析,获得了工艺过程中内各模块的能量、熵增和(火用)损分布.在此基础上,将(火用)损与工艺过程中CO₂排放量建立联系,经过计算得到了工艺过程中各个设备对应的CO₂排放分布和(火用)损系数,得出气化炉是工艺过程中主要的节能位置.这种能量与CO₂排放的关联能为工艺过程的节能减排提供理论依据.

功交换网络作为能量回收系统的重要组成部分,其设计水平的高低对过程系统的能耗将有着重要的影响,但是目前对功网络综合的研究仍处于理论研究的起步阶段.本文根据功级联分析,首次提出了一种基于转运模型进行功交换网络综合的新方法.该方法以公用工程用量最小为目标函数,建立了适用于等温过程的LP数学模型.通过提出构造低压流股压力中间值的策略,解决直接式功交换匹配过程中压力约束的限制,在每个压力间隔内寻求可行流股匹配,从而得到功交换的初始网络结构;再根据所提的合并相邻压力间隔的策略,进一步减少公用工程用量,进而达到优化网络结构的目的.最后通过实例计算,验证了本文方法的可行性及有效性.

为了探究基液氨浓度a对卡琳娜循环综合性能的影响,提出了分别以系统热效率ef、换热器经济参数AP、汽轮机尺寸参数TP、系统经济性能参数ECO和系统综合性能参数Obj作为目标函数时,基液氨浓度对其的影响.在分析经济性能和综合性能的变化情况时,采用了最优化理论中的线性加权和法对其进行了讨论.结果表明:浓度变化对不同性能参数的影响不同,随着浓度的增大,热效率ef先增大后减小,汽轮机参数TP越来越大,而参数AP、ECO、 Obj却随浓度的增大先降后升,存在最佳浓度使得各性能达到最优.同时通过对比得出不同目标函数下所对应的最佳浓度不同.汽轮机入口压力P₁一定时,各目标函数所对应的最佳浓度之间的关系为a_TP< a_ECO< a_Obj< a_ef< a_AP,且压力越大,最佳浓度越大.当P₁为1.5MPa、2MPa、2.5MPa时,系统综合性能最优,所对应的基液氨浓度分别为0.44、0.52、0.62.

在经济全球化的发展趋势下,中国企业在境外建设的石化工程项目日益增多.国际石化工程项目的供应链结构复杂,使得影响该类型工程供应链成本的不确定性因素较多.为了研究不同因素对国际石化工程项目供应链总建设成本的影响的大小,以海外乙烯裂解项目为例,针对实际工程供应链的特点,建立了供应链总建设成本的评价模型,选取采购价格、单位运费、库存时间和汇率4个不确定性因素,利用敏感性分析的方法分别计算各因素的敏感度系数,找出敏感因素,并针对采购价格和汇率较为敏感的两个因素介绍了一些对应的解决措施.结果说明了建立的供应链总成本模型可当作敏感性分析的评价指标,该方法适用于国际石化工程项目供应链的风险识别.

针对丙烷氧化脱氢和脱氢氧化两种反应体系进行了热力学分析,并与无氧丙烷脱氢体系进行了比较.考虑了丙烷裂解、部分氧化和深度氧化过程的27种产物,应用Aspen模拟软件,计算了体系压力为0.1MPa、温度范围为300～700℃的等温等压吉布斯平衡反应器内的各物质含量,讨论了进料氧气/丙烷摩尔比对目的产物丙烯产量及产物组成分布的影响.结果表明,无论先加氧脱氢,还是脱氢后再加氧反应,氧气加入对丙烯生成都非常不利,反应温度越高、氧气加入量越大,丙烯平衡生成量就越少,原料损耗也越严重;最主要的副产物是甲烷和一氧化碳,而非二氧化碳和水.

采用田口品质设计方法来达到苯酐在精制过程中杂质参数的控制,找出顺酐、苯甲酸、苯酞、蒽醌及重组分的最佳控制指标,得到苯酐精制产品.首先设置可控因子水平表,由方差分析确定最佳试验条件;其次以信噪比作为稳健性指标,采用望小设计方案,就模拟参数的稳健性进行了望小分析;最后以试验对分析结果进行了验证,确认此设计方法在本工程领域中创新应用的可行性.将此设计方法得到的参数控制结果应用于化工生产实践,给出了精馏塔塔顶的最佳工艺控制指标,使苯酐的优等品率显著提高,对优化苯酐生产工艺具有直接指导意义.

研究了微波强化作用下二硫代氨基甲酸盐NS系列化合物对新疆重质原油的脱镍钒效果.合成了具有—CSS—配位基团的NS系列化合物,该系列产物分子结构中—CSS—配位基团,可以与原油中的镍和钒发生配位反应形成水溶性化合物从而从原油中脱除.对于原油脱镍钒效果为NS3 >NS2 >NS4 >NS1,在微波强化作用下NS3脱镍钒剂对原油脱镍钒的实验表明,NS3加入量为200mg/L,微波时间为3min,微波功率为700W,反应温度为90℃和反应时间为20min的条件下,原油中镍和钒的脱除率分别为79.8%和82.4%,微波强化作用后原油的脱镍钒效率增加.

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MDEA为主体的复配胺液为吸收剂.本文选取同为叔胺的TEA为主体进行实验研究,在TEA反应机理的研究基础上,选取哌嗪作为添加剂,对三乙醇胺+哌嗪混合胺液进行脱碳性能研究,通过吸收、解吸及酸解实验,对不同配比的三乙醇胺+哌嗪混合胺液的吸收、解吸及循环性能进行了深入地对比分析.实验结果表明,哌嗪的添加量越大,三乙醇胺+哌嗪混合胺液的吸收效果越好,但这一现象会随着哌嗪添加量的增大而不明显.而添加哌嗪对三乙醇胺的解吸性能并无明显改善.

煤制天然气过程具有设备流程简单、技术成熟可靠、单位热值投资成本低等优点.本文运用Aspen Plus 软件建立煤制天然气流程的过程模型,并采用(火用)分析法对系统主要单元进行计算分析,得出系统的(火用)分布状况及各单元的(火用)损失量.结果表明,低温甲醇洗单元的(火用)效率最高,为98.22%,煤气化单元的(火用)效率最低,为58.99%.同时,系统的(火用)损失也主要发生在煤气化单元,占系统总(火用)损失的72.69%.煤气化单元中主要的(火用)损失是由于传热不可逆和化学反应的不可逆性引起的内部(火用)损失,通过优化气化温度、汽氧摩尔比等方式改善气化炉的气化条件是提高气化(火用)效率、降低系统(火用)损失的关键.

手性金属有机骨架(MOF)具有独特的结构、不对称催化和手性拆分等性能,引起了催化学者的极大重视.系统地介绍了国内外有关手性MOF的合成方法,即:①非手性物质在晶体生长过程中自组装;②使用手性化合物来诱导合成;③通过手性有机基团与金属离子配位将手性成分嵌入金属有机骨架;④表面修饰的方法,第3种方法是最常用的合成手性MOF的方法.重点阐述了近年来手性MOF在不对称催化领域的最新研究成果,希望能为手性MOF研究者设计、合成更优良的手性MOF催化剂提供参考.未来手性MOF催化的主要目标在于合成性能更加高效、稳定的新型手性MOF催化剂,并应用于大规模工业生产中,在温和条件下实现较高的转化数和对映体选择性.

开发了一种通过正构生物烷烃在Pt/ZSM-5催化剂上的选择性加氢裂化来制备高品质液体生物燃料的新方法.生产得到的液体生物燃料包含了煤油、汽油和柴油,分离后可直接作为航空燃料或车用燃料使用.以商业ZSM-5分子筛为载体,制备和表征了不同组成的Pt/ZSM-5催化剂.采用转化率、煤汽比和异构率为指标,考察了温度、压力和空速等条件对反应的影响,比较了不同组成时催化剂的催化性能.结果表明:对于同一催化剂,裂化产物异构率随转化率增加而增加;除转化率外,异构率还与酸性位的烯烃被覆度相关;当采用0.7%Pt/ZSM-5(硅铝比50)为催化剂时,在4MPa、320℃、1h^-1、氢油体积比1500:1的反应条件下,原料转化率即可达到82%,产物中煤油含量为43.6%,异构率为1.29,汽油含量为38.0%.

利用复分解法制备出Dawson结构磷钨酸铝AlH₃P₂W₁₈O₆₂·nH₂O催化剂,以30% H₂O₂为氧源,催化氧化环己酮合成了己二酸.采用FT-IR、SEM、XRD、EDS对催化剂进行表征.用正交实验法优化反应工艺条件,考察了反应时间、催化剂用量、反应温度和催化剂重复套用次数等因素对己二酸收率的影响.确定较优工艺条件为:w(催化剂)= 7.6%(基于环己酮质量),n(环己酮):n(30%H₂O₂)=100:450,反应时间6.0h,反应温度105℃.通过3次平行实验,己二酸平均收率为91.4%.催化剂重复使用5次,己二酸收率仍可达72.3%.

以氧化石墨(GO)和Pd(NO₃)₂为原料,通过化学还原法制备Pd纳米粒子-石墨烯(Pd/G)纳米复合材料,然后以H₂PtCl₆作为Pt前体,在Pd纳米粒子的表面恒电位沉积Pt,制备不同Pt负载量的Pd/G(Pt-Pd/G)电极.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱仪(EDX)对材料的微观结构进行了表征和分析.结果显示石墨烯上的金属粒子分散均匀,平均粒径约7.2nm.电化学测试结果显示Pt-Pd/G电极对乙二醇电化学氧化反应具有良好的催化性能.当纳米粒子的Pt:Pd原子百分比为1:42时,其反应峰电流密度分别为Pd/G和Pt/G电极的3.0倍和2.7倍.少量的Pt沉淀可显著改进Pd/G电极的催化活性.本研究采用的修饰方法简单,修饰效果明显,可应用于其他金属纳米复合材料的异金属修饰.

以N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)高聚物微凝胶为载体,利用外源沉积法制备表面担载有过氧磷钨杂多酸季胺盐(PW-HPW)的杂化微球(PW-HPW/PNIPAM).该杂化微球具有明显的核-壳结构,内部为PNIPAM水凝胶,表面均匀覆盖具有催化活性的过氧磷钨酸季胺盐.以过氧化氢为氧化剂,主要以二苯并噻吩(DBT)为模拟硫化物,研究了该杂化微球在催化氧化脱硫方面的催化性能.结果表明,杂化微球具有较高的催化活性,最佳条件下,40℃下反应8h,DBT转化率达到了90.32%.与过氧磷钨杂多酸季胺盐相比,担载后的杂化微球便于从体系中分离,经简单处理后可再次循环使用达3次以上.

环糊精因为其独特的包结和识别性能一直受到极大的关注,将环糊精固定在固体基底表面有利于更好地实现其包结选择性,发挥环糊精的潜在应用性能.本文重点综述了在金、硅及聚合物等固体基底表面组装与制备环糊精单分子或多分子层的方法和机理研究进展,主要包括:Langmuir-Blodgett法,Layer-by-Layer法,化学吸附等方法,并对这些方法进行了评价,比较了其优缺点,简要介绍了这些环糊精分子层的应用状况,且对形成单分子或多分子层膜的作用力进行了详细分析.最后围绕膜从制备到应用方面,对环糊精单分子层或多分子层膜的发展趋势进行了展望,认为对常规方法作出改进及采用更加简单有效的新方法制备性能更加稳定的取向性环糊精单/多分子层膜是未来的重点研究方向.

准晶是一种具有独特结构和性能的新型金属材料.本文报道了准晶材料应用的研究进展,重点阐述了准晶在甲醇水蒸气重整反应中结构和催化性能的关系,准晶改善了其增强铝合金、镁合金和高聚物复合材料的抗拉强度、屈服强度、延展性和耐磨性等力学性能,以及准晶作为镍氢二次电池负极材料时的放电容量、高倍率放电性和循环稳定性等,分析了准晶在应用中存在的结构稳定性问题,最后指出准晶的组成、结构、性能和应用需要进一步探索更有效的切合点.

互穿网络聚合物(IPN)水凝胶在分离技术领域具有广泛的应用前景,这些年受到人们广泛关注.本文介绍了聚多糖基(壳聚糖、海藻酸、淀粉和其他聚多糖)、蛋白质基(明胶、胶原蛋白、丝纤蛋白和大豆蛋白)和合成聚合物基(非离子型和离子型)IPN水凝胶的制备方法,主要包括同步-IPN、分步-IPN和半-IPN的制备方法.为了提高聚合物水凝胶的生物相容性、溶胀率和机械强度,采用天然高分子与合成高分子共混制备IPN水凝胶.与单网络水凝胶相比,IPN水凝胶对染料和重金属离子的吸附速率快、吸附容量大.为了达到选择性吸附和提高水凝胶的比表面积,制备离子印迹IPN水凝胶和多孔IPN复合冷冻凝胶,是未来研究高效吸附IPN水凝胶的发展方向之一.

采用乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)作为增塑剂增塑聚乳酸,添加改性香蕉纤维和膨胀型阻燃剂(IFR)制备阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料.研究结果表明,偶联剂处理纤维的效果最好,使复合材料的拉伸、弯曲强度分别达到57.49MPa、101.80MPa,与扫描电子显微镜(SEM)的结果一致;IFR含量为5份(以聚乳酸为100份计)时综合性能最佳,材料的极限氧指数达到了 32.8%,垂直燃烧实验达到了 V-0 级(UL-94),材料的拉伸和弯曲强度分别为43.97 MPa 和87.95MPa,效果最好.热失重研究结果表明,阻燃香蕉纤维的加入能明显提高聚乳酸的热分解温度和残炭量.

以纳米碳化硼粉体为纳米材料,聚乙二醇、羧甲基纤维素钠为分散剂,蒙脱石为抗沉降稳定剂,RO反渗透膜处理水为分散介质,采用两步法制备了水基纳米碳化硼溶液.研究了不同分散条件对纳米碳化硼在水基础液中的分散情况,并采用沉降稳定性分析、流变特性分析来评价其分散效果.实验结果表明,分散剂种类、分散剂质量分数、纳米碳化硼的粒径、纳米碳化硼的质量分数都会对溶液分散稳定性产生一定的影响.研究得出,用质量分数为0.4%的聚乙二醇(PEG600)作为分散剂、用粒径为60nm的纳米碳化硼且质量分数为0.8%～0.9%时,能够使得纳米碳化硼在水基础液中达到最佳稳定分散的效果.

对本体解聚制备的乙交酯粗品进行醇洗纯化,研究了醇洗次数、溶剂用量、醇洗时间对乙交酯中游离酸、水含量及收率的影响;考察了醇洗后乙交酯中总氢质子含量对聚合反应的影响.筛选了不同醇类溶剂,优选异丙醇为合适的溶剂进行乙交酯粗品纯化,辅以抽滤、真空干燥等手段最终得到纯化的乙交酯.研究结果表明,醇洗次数3次,溶剂用量即V(醇)/M(乙交酯)=2mL/g,洗涤时间30min,乙交酯中的游离酸、水含量分别降低到1.7×10^-5mol/g、468mg/L,总氢质子含量为43×10^-6mol/g,通过双螺杆挤出机进行开环聚合,得到聚乙醇酸(PGA)特性黏度高达0.81dL/g;收率可达82%,比重结晶法纯化收率高.通过差示扫描量热法(DSC)测定醇洗后乙交酯纯度,得均值99.93%,满足聚合纯度的要求.

利用松香与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行酯化反应,得到酯化产物(RG),然后进行了RG的自聚反应和与苯乙烯的共聚反应.利用红外光谱对产物结构进行表征,热重分析产物的热稳定性,差示扫描量热法测试产物的玻璃化转变温度,研究单体配比、反应温度、引发剂种类对RG与苯乙烯共聚反应产物分子量及其分布的影响.实验结果表明:成功合成了自聚物和共聚物;偶氮二异丁腈是共聚和自聚反应较优的引发剂;与苯乙烯共聚反应中,随着温度的升高,共聚物分子量增加,分子量分布变窄,随着苯乙烯用量的增大,共聚物分子量下降,分子量分布变宽;自聚物和共聚物的初始分解温度相近,但共聚物最大分解温度较高;共聚物的玻璃化转变温度高于自聚物.

随着生物化工技术的发展,生物化工研发过程日益重要.而在生物化工研发过程中,生物量收率是构成任何生物技术过程或者涉及微生物培养的实验过程的一个关键参数,因为它决定了最终生物量或者细胞浓度,必须强制对过程进行优化,以得到合理的生产率.为了研究不同因素对生物量收率的影响,以有氧呼吸、厌氧发酵等实际培养过程为例,利用热力学分析方法选取吉布斯耗散Δ_rG_x同微生物生长过程的关键参数Y_X/S进行了关联和分析.在此基础上,通过对已知实验数据的分析和回归,将生长吉布斯耗散Δ_rG_x同碳源的一些参数,比如碳链长度及还原度等进行了关联,最终得到一个基于吉布斯耗散理论的生物量收率模拟计算模型,并取得了理想的预测效果.

为研究颜料紫1的脱色问题,从一盒长满菌苔的广告浓缩染料(主要显色原料颜料紫1)中筛选菌株,通过摇瓶培养、以及平板分离等获得了单一纯种菌株、并进一步对该菌株进行了18S rDNA测序分析,从而鉴定出该菌为杂色曲霉(Aspergillus versicolor).在此基础上,系统地研究了该菌株对颜料紫1的脱色条件.综合单因素实验和响应面法优化实验的结果表明:该杂色曲霉菌对于颜料紫1脱色的最佳条件为碳源葡萄糖 30g/L,颜料紫1起始含量为250 mg/L,NaNO₃含量为0.3g/L,pH 值5.5,这时可获得最高的颜料紫1脱色率为84.64%.最后,通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析,揭示了该杂色曲霉菌对颜料紫1的脱色机制主要为吸附脱色.

茶皂素是从油籽茶饼中提取出的产品,它是一种天然优良的非离子型表面活性剂,具有乳化、发泡、润湿等性能,能够被加工成许多种类的高附加值产品,但是当前生产出的茶皂素存在纯度低、色泽差等问题,导致茶皂素的用途受到一定的限制.本文介绍了茶皂素的结构特征和化学性质,详细的综述了国内外对茶皂素的提取方法,介绍了水提法、有机溶剂法、辅助法等提取技术的研究进展,重点阐述了不同提取方法的优缺点;同时分析介绍了茶皂素在纺织业、农业、建材业等领域的应用新进展,指出深入研究茶皂素在不同领域的作用机理具有重要的意义.最后探讨了今后茶皂素提取方法的研究方向,同时指出了茶皂素未来发展趋势,为茶饼资源开发利用提供了科学性指导.

采用桥联茂金属催化体系rac-Et(1-Ind)₂ZrCl₂/Al(ⁱBu)₃/[Me₂NHPh]⁺[B(C₆F₅)₄]^-催化1-癸烯聚合,考察了茂金属浓度、Al/Zr摩尔比、B/Zr摩尔比、温度、反应时间对反应转化率、黏度和摩尔质量的影响.当反应条件为1-癸烯20mL、甲苯20mL、Zr/烯摩尔比8×10^-5、Al/Zr摩尔比80、B/Zr摩尔比1.5、温度80℃、反应时间1h时,转化率达到96.2%.采用¹³C NMR和¹H NMR表征了产物的结构,优化条件下所得的聚合产物具有高黏度指数(259)和低分子量分布(2.088),可作为理想的润滑油基础油的原料.

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,对氯甲基苯乙烯、马来酸酐(MAH)为聚合单体,采用非均相聚合方法,合成对氯甲基化苯乙烯-马来酸酐共聚物,并通过与蔗糖反应合成苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物(SP).通过红外光谱(FI-IR)和核磁共振氢谱(¹H NMR)对减水剂结构进行表征.并以净浆流动度为指标设计正交试验,考察了取代反应的反应温度、反应时间和催化剂用量等工艺条件对SP净浆流动度的影响.结果表明:当取代反应的反应温度为45℃,反应时间为2h,催化剂用量为10%时所得制品的减水性能最佳.以正交试验最佳取代反应条件得到的SP,具有良好分散性,在掺量为0.3%时,净浆流动度为320mm,减水率为27.9%.

2-氨基-6-羟基-3,5-二硝基吡啶(AHDNP)是合成聚对苯亚乙基吡啶并咪 二唑(PPIO)重要前体.本文以2,6-二氯吡啶为原料经单硝化、单氨解、再硝化先合成中间体2-氨基-6-氯-3,5-二硝基吡啶(ACDNP),纯度为95.60%,总收率41.00%以上;最后在K₂CO₃的碱性水溶液中70℃条件下单水解,成功合成出AHDNP,提纯后总收率为82.07%,纯度为98.13%.AHDNP的结构经过FT-IR、MS、¹³C NMR 准确定性和表征.合成过程操作方便、产品质量优异、经济性良好及易于产业化,为进一步研发合成新型高性能材料PPIO及其新单体提供技术基础及中间体来源.

以氟苯和肉桂醇为起始原料,氟苯经傅克烷基化、水解、羰基还原和溴代得到双(4-氟苯基)溴甲烷,肉桂醇经氯代,再和哌嗪反应制得肉桂基哌嗪,然后与双(4-氟苯基)溴甲烷反应,最终制得产品.并做了重复性实验验证了稳定性.通过工艺条件的优化,确定合成盐酸氟桂利嗪的最佳工艺条件为:n(氟苯):n(AlCl₃):n(PEG-400)=1:1.1:0.04,45℃反应2h,n(4,4'-二氟二苯甲酮):n(硼氢化钠)=1:0.6,乙醇作溶剂,50℃保温2h,选择NBS作为4,4'-二氟二苯甲醇的溴代试剂,AIBN做引发剂,物料比为n(4,4'-二氟二苯甲醇):n(NBS):n(AIBN)=1:1:0.03,80℃反应3h,n(肉桂基氯):n(哌嗪)=1:3.5,50℃保温1.5h,粗品肉桂基哌嗪通过水洗、萃取和成盐等步骤提纯,收率达56.2%.盐酸氟桂利嗪的总收率由18.5%提高到30.0%,产物纯度在99%以上.产物结构经红外和质谱进行了表征确定.

以对苯二甲酸和二乙二醇丁醚为原料,在非酸性催化剂氯化亚锡的催化下,合成新型环保增塑剂对苯二甲酸二(二乙二醇丁醚)酯.考察了催化剂种类、原料配比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间对酯化率的影响并通过FT-IR、GC-MS等进行产物表征.正交实验结果表明:当二乙二醇丁醚与对苯二甲酸的摩尔比为n(DGBE):n(PTA)=3.5:1,催化剂氯化亚锡用量为5.00%(以PTA质量为准,下同),带水剂用量为30.00%,反应时间为5.50h,搅拌转速300r/min时,产品的酯化率高达98.90%,精制后对苯二甲酸二(二乙二醇丁醚)酯的含量为99.03%.同时建立了该酯化合成的表观动力学模型,得到反应速率方程为: r=9.83×10¹⁷e^{-(9167.14/RT)}

采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对辉光放电电解等离子体引发制备的坡缕石/聚乙二醇/丙烯酸(PGS/PEG/AA)水凝胶的结构和形貌进行了表征.研究了其对阳离子型染料亚甲基蓝、结晶紫、孔雀石绿和罗丹明B的吸附行为,考察了pH值、吸附时间对吸附性能的影响,同时探讨了可能的吸附机理.结果表明,PGS、PEG和AA发生接枝共聚形成水凝胶,组分间相容性好,表面呈现褶皱和深浅不均匀的孔洞;吸附的最佳pH值为6.2左右,吸附时间为3h,吸附动力学符合准二级模型,阳离子染料在PGS/PEG/AA上的吸附是由离子交换、氢键、范德华力等共同作用的物理化学过程.

3,4,5-三氟-2'-硝基联苯是合成杀菌剂氟唑菌酰胺的重要原料.本文考察了以3,4,5-三氟苯硼酸与邻氯硝基苯为原料,Ms-Pd(分子筛负载氯化钯)作为偶联反应催化剂,制备3,4,5-三氟-2'-硝基联苯.通过反应条件优化,实验确定的最佳反应条件是:以Ms-Pd为催化剂,碳酸钾为缚酸剂, DMF为反应溶剂,邻氯硝基苯和3,4,5-三氟苯硼酸进行反应,反应温度40℃,反应时间10h.产品收率92%,液相含量98.3%.催化剂Ms-Pd套用4次活性无降低.

以油酸、二乙烯三胺为原料,氧化钙为脱水剂,氯化苄为季铵化试剂,经酰胺化-环化、季铵化合成了新型咪唑啉季铵盐缓蚀剂,并对其吸附过程进行了研究.响应面法优化了油酸与二乙烯三胺摩尔比、环化时间和环化温度等合成关键工艺条件,采用红外光谱和可见光吸收光谱法分析产品结构,以动电位扫描极化曲线法评价缓蚀效果.以0.05mol油酸为基准,氧化钙0.10mol,氯化苄0.06mol,季铵化时间2.5h,季铵化温度55℃条件下,优化结果为:n(油酸):n(二乙烯三胺)为1:1.18,环化温度162.8℃,环化时间5.55h;在50℃缓蚀剂浓度200mg/L、15%盐酸溶液中缓蚀率可达94%;该缓蚀剂的吸附行为符合Langmuir 吸附等温式,为自发放热过程,50℃下吸附平衡常数为1.0277′10⁵L/mol,吉布斯自由能为-41.75kJ/mol,吸附热能为-54.07kJ/mol,熵值为-38.11J/(K·mol),属于以化学吸附为主的过程.与同类合成工艺相比较,环化温度明显降低,产物具有优异的缓蚀性能.

综述了镍火法冶炼废渣中钴、镍等有价金属资源综合回收技术.通过回顾镍火法冶炼过程中产生的典型废渣的物相研究以及渣中钴、镍等有价金属回收的研究现状,分析和讨论了主要处理镍冶炼废渣工艺的优势及存在的缺陷,展望了研究方向和趋势.指出选矿法尽管能够经济地实现钴、镍富集的目的,但存在原料适用范围狭窄的局限性;火法处理工艺存在能耗高,会产生气态污染物的缺陷;微生物浸出工艺存在反应速率低的问题,但具有工艺简单、投资少等优点,是极具发展前景的研究方向.氧压酸浸能够高选择性浸出钴、镍,钴、镍的回收率高,过程无有害废弃物产生,环境友好,是今后提取废渣中钴、镍的可取方法.炉渣缓冷、焙烧或还原预处理后再进行氧压酸浸,浸出过程中加入含镍的磁黄铁矿等尾矿替代硫酸作为浸出剂,是氧压浸出工艺的发展趋势.

污泥喷雾干化是将剩余污泥通过雾化嘴喷雾后形成雾滴,并与太阳能产生的高温气体逆向接触以达到干化的目的.本文研究了污泥脱水性能,以及污泥溶出和冷凝水中的磷酸盐、氨氮、阴阳离子及重金属的变化.结果表明:随着喷入量减小,污泥的含水率逐渐减小,在喷入量为12L/h时,干化后污泥的含水率降低到25.9%;干化后污泥溶出的磷酸盐和氨氮随着喷入量的减少呈现出升高的趋势,在污泥含水率小于60%时,磷酸盐与氨氮的浓度分别分布在59.4～61.7mg/L与156.4～165.3 mg/L;随着喷入量增加,冷凝水中磷酸盐浓度基本不变,氨氮呈下降的趋势;干化后污泥溶出的阴阳离子的变化趋势相同,且随着含水率的升高,呈现增大趋势;冷凝水中的阴阳离子呈现先上升后下降的趋势;干化后污泥中的重金属除镉之外其余略有增加.

以抗生素土霉素为研究对象,采用自制复频超声波污水处理装置,通过正交实验探究超声频率、功率、超声作用时间和土霉素效价4个正交因子对去除率的影响,以及通过4组不同复频组合的超声实验,研究复频超声对土霉素去除率及COD去除率的影响.结果表明,各因素的影响权重:超声频率> 作用时间> 效价> 超声功率,超声频率对土霉素的降解起重要作用;高频复频组合条件下土霉素去除率和COD去除率比低频复频组合高,但高低频组合的复频20kHz+100kHz+200kHz条件下,土霉素去处效果最好;最佳复频组合条件下处理体积为40L的土霉素经30min复频超声作用,去除率接近100%,60 min COD去除率达90%以上.

大气中CO₂浓度增加造成的全球变暖已成为一个严峻的环境问题,利用微藻生物固碳法减排CO₂正成为研究热点.本文以普通小球藻(Chlorella vulgaris,FACHB-1227)为研究对象,采用SE无碳培养基,在沿程曝气型套管式光生物反应器中通入含不同体积分数CO₂(5%、10%、15%和20%)的模拟烟气培养小球藻,培养周期为17天,以细胞密度和平均固碳速率为检测指标,研究模拟烟气下普通小球藻生长情况及固碳能力.实验结果表明:当模拟烟气中CO₂体积分数为10%时,普通小球藻的细胞密度达到最大值8.76×10⁶cells/mL,相比于5%组、15%组和20%组分别提高了54.23%、66.86%和76.97%;其平均固碳速率达最大值30.18mg/(L·d),较5%组、15%组和20%组分别提高了57.27%、70.89%和81.91%.可见,在模拟烟气中CO₂体积分数为10%时,普通小球藻的生长情况和固碳性能最好.

实验以有机废水为阳极底物,以活性污泥中的混合菌为阳极接种微生物,以含铜废水为阴极液,构建双室MFC,探讨电极对MFC同时处理有机废水和含铜重金属废水产电性能的影响.结果表明:MFC对阳极有机废水COD的去除率最高为79.1%,对阴极液中Cu²⁺的去除率最高为95.6%.活性炭/石墨棒电极MFC产电性能最优,开路电压最高为800mV,是石墨棒电极MFC的1.25倍,是活性炭/碳纸电极MFC的1.3倍,是碳纸电极MFC的1.5倍.当电极距离为2cm时,MFC开路电压580mV,内阻为181Ω,产电性能最优.电极表面积为75cm²时,MFC的开路电压470mV,是电极表面积为50cm²的MFC的1.1倍,是电极表面积为30cm²的MFC的2.1倍.当A_An/A_cat=0.4时MFC产能最佳,MFC的开路电压最高为600mV,最大功率密度48.2mW/m².

铬污染是水环境的重要威胁之一.本文采用广东云浮产天然沸石制取了铁锰氧化物改性沸石,并对改性沸石进行了表征,对其吸附去除Cr(Ⅵ)的特性进行了研究.结果表明,铁锰氧化物改性沸石表面松散的颗粒杂质显著减少,多孔状结构得到加强.改性沸石和天然沸石对Cr(Ⅵ)的去除率均呈快速上升然后逐渐趋于稳定,分别在30min和50min时达到平衡状态.改性沸石吸附速率较快,去除率也得到明显提高.拟合结果表明,两种沸石对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级反应动力学.加大沸石投加量在提高Cr(Ⅵ)去除率的同时也产生浑浊,综合考虑去除效果和实用性,用于除Cr(Ⅵ)的改性沸石最佳投加量为1.0g/L.随pH值的升高改性沸石的去除率略有增加,但pH值低于2.0时去除率显著下降.共存腐殖酸等有机物会产生竞争吸附,并降低Cr(Ⅵ)的去除率.

同时应用超重力精馏连续与间歇操作分离回收果胶沉淀溶剂中的乙醇,并以不锈钢波纹丝网为填料,在原料乙醇质量分数x_f=55%、回流比R=4、超重力因子β=63.16～252.67、原料流量F=15～50L/h、1.01×10⁵Pa和室温进料下操作,研究了四级超重机在连续精馏过程中的传质性能;并在β=161.71、R=2.5～7及1.01×10⁵Pa操作条件下,考察了间歇精馏过程中不同回流比R对塔顶和塔底乙醇浓度x_d和x_w的影响.结果表明,在连续精馏过程中,理论塔板数N_T随β和F的增大而增加,设备的等板高度HETP为41.12～58.21mm,x_d=93%,x_w=35%;在间歇精馏过程中,x_d随着R的增大先增高后降低,x_w随着R和t的增大而下降,所得产品x_d为92.5%,x_w为1.05%;乙醇分离回收效果良好,回收率为91.28%,单位回收乙醇产品成本为0.644元/L,充分表现出超重力精馏工艺应用于果胶沉淀溶剂的回收再利用的优势.

工艺系统中需要加入新物流、现存的换热网络结构需要改动、换热网络有较大的能量回收潜力,这些都是换热网络需要进行改造的原因.本文基于非等温混合分级超结构,建立了换热网络优化改造的MINLP数学模型,同时考虑了改造后的公用工程费用、新增换热器的费用、原有换热器新增面积的费用、新增动力设备的费用.将用于换热网络综合的分级超结构模型进行了简要的改进,增加了一些和现存设备相关的限制条件和二元变量.通过对现存换热网络进行分析,充分的利用原有的换热设备和换热网络结构,基于GA/SA算法求解可 得到优化改造的换热网络结构.实际算例的计算结果和文献结果对比表明,本文得到的改造方案用较少的投 资,实现了较多的公用工程节省,新增设备费用的静态投资回收期为0.53年,为换热网络改造提供了好的可行方案.

作为危险与可操作性(HAZOP)研究的一门辅助技术,符号有向图(SDG)分析技术迅速得到普及.仿真工厂数据是流程工业在线数据最理想的近似,能够体现过程变量之间的相互关系.本文以石油化工典型的渣油催化裂化装置为例,将SDG分析与基于机理模型的动态流程模拟仿真工厂结合起来,通过仿真工厂数据形成专家经验,进而在SDG辅助平台实施HAZOP分析,此外,分析结果也可以进一步作为HAZOP分析的知识库.同时,仿真工厂又可以验证事故传播路径,从而起到筛选SDG生成的事故序列的作用.相比于传统的专家组会议而言,将仿真工厂模拟数据运用于SDG分析中,能大幅缩短HAZOP分析时间,减少人员及投资,并且获得更为全面、准确的分析结果.