随着烟气脱硝系统在火电厂的应用,对选择性催化还原催化剂的中毒机理和再生工艺的研究受到广泛关注。本文系统综述了脱硝催化剂的物理及化学中毒机制、再生方法及工艺。在中毒机制方面,将不同中毒机制归为三类:颗粒物或生成盐沉积在催化剂表面,堵塞催化剂通道和孔道;毒物与活性中心作用使表面的酸性性能和氧化还原性能降低;催化剂结构破坏和发生不可逆相变。在催化剂的再生方面,本文详细介绍了失活催化剂的再生工艺流程和再生液的选择,比较了不同再生技术的针对性和优缺点,最后介绍了电厂高钙项目的再生工业示范,其再生催化剂的相对活性恢复到原来的0.96,SO₂氧化率为1.0%,且各项指标达到了新鲜催化剂的水平。本文对延长催化剂使用寿命和制定废弃催化剂再生工艺具有重要指导意义。

CO₂作为一种潜在的碳资源,寻找一种有效的方法转移利用CO₂一直是社会关注的焦点。水溶液中电化学方法转化固定CO₂可在室温和常压下进行,通过选择不同电极和电极电势来改变产物、调控反应速率和选择性,因而具有潜在的优势。本文综述了水溶液中电化学还原CO₂的发展现状,介绍了水溶液中电还原CO₂的基本原理和电极上发生的主要反应;总结了水溶液中金属电极、气体扩散电极(GDEs)和复合电极等不同电极材料对CO₂还原产物的种类、选择性以及电流效率的影响;讨论了温度、CO₂分压等还原反应条件对反应速率和电流效率的影响。展望了水溶液中电还原CO₂技术的发展前景,认为利用水基溶液中丰富的[H],增强CO₂还原产物的燃料化程度,将在环境保护、资源利用和经济效益方面具有极大价值,符合绿色化学发展理念。

纳米技术在制冷设备中的应用是目前制冷领域的创新性研究之一。本文综述了纳米技术在制冷领域的最新研究成果,在节能环保的背景下总结了纳米材料应用于制冷系统中的优势,简单介绍了近几年常用的制备方法,列举了不同的纳米制冷剂对换热效果的影响,阐述了纳米颗粒在减小压缩机摩擦、提高压缩机性能方面的作用。提出如何制备具有长期稳定性的纳米制冷剂、建立纳米制冷剂流动沸腾换热和压降特性模型、确保纳米粒子可以在制冷系统各部件中运行稳定无沉淀是未来纳米技术在制冷领域研究的关键问题。

氨法选择性催化还原技术(SCR)因其优良的综合性能而成为工程应用最为广泛的烟气脱硝工艺,而反应器横截面上混合气体流场均匀性优劣是高效烟气脱硝的重要影响因素。本文简述了SCR烟气脱硝系统基本原理和NH₃/NO_x混合效率指标;综述了线性控制式、分区控制式和混合型喷氨格栅等几种工程应用上主流技术及其最新研究成果,并分析了各气体流场均匀性调节技术的优缺点;最后指出氨喷射混合装置未来的发展趋势:①优先选用混合型喷氨格栅,分区控制式喷氨格栅和线性控制式喷氨格栅分别次之;②喷氨混合装置设计时重点寻求降低浓度不均匀系数的可行性;③研发简易、高能和稳定的静态混合结构,降低建设和运行成本,提高操作弹性;④完善还原剂氨喷射效应和喷氨量现代控制理论。

大气压等离子体射流(APPJ)作为一个新型的大气压冷等离子体放电技术,其在大气压下产生,射流温度接近室温,化学活性高,在生物医学、材料化学和环境卫生等研究领域的应用成为研究热点。随着对大气压等离子体射流应用研究的不断深入,发现APPJ气源组分对其应用研究产生了很大的影响。APPJ气源组分会影响其放电特性、发射光谱和化学特性,其中APPJ中各种化学活性粒子在其应用研究中起到重要作用,APPJ气源成分主要影响化学活性粒子的种类与浓度,这些因素会影响APPJ技术成本和处理效率。因此,本文综述了在不同气源组分条件下大气压等离子体射流的放电特性、发射光谱和化学特性以及在微生物灭活、表面改性和表面清洁中的应用研究,分析总结了气源组分对APPJ应用方面的影响作用并展望了其研究前景。

反应精馏技术是将反应和精馏两个单元操作耦合在一个设备中同时进行,其非线性给反应精馏过程的平稳操作和过程控制提出了更高的要求。目前,反应精馏过程控制研究都是针对特定反应体系进行的有针对性的研究,对于乙酸戊酯反应体系的控制研究少有报道。本文利用Aspen Plus和Aspen Dynamic 软件对乙酸戊酯的反应精馏过程进行动态模拟,针对塔釜产品组成要求提出温度控制和组成控制两种不同的控制方案,对两个控制系统分别进行±10%的进料流量扰动测试和酸醇比为1:1、1.2:1的进料组成扰动测试。研究了不同扰动对产品质量的影响并比较了两种方案在不同扰动干扰下的控制效果。结果表明:进料组成扰动会对两个控制方案造成较大影响;温度控制方案的控制稳定性要好于组成控制方案。

湖泊面积扩大和湖水淡化是青藏高原盐湖在响应全球气候变化过程中最直接的一种表现形式,这给青藏高原盐湖资源的开发带来了诸多挑战,探索淡化湖水中可利用元素的富集成矿规律在新形势下越趋重要。本文现场自然蒸发实验以杜佳里淡化碳酸盐型盐湖为研究对象,根据Na⁺、K⁺/Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2--H₂O五元体系298K介稳相图,获得了淡化湖水在蒸发过程中Na、K、B、Li元素的富集浓缩规律以及各盐类矿物在蒸发过程中的析出规律。实验结果显示,杜佳里盐湖湖水在自然蒸发过程中最先析出芒硝矿物,其次为含CO₃^2-的碱类矿物,最后析出含B和K的矿物。直至实验结束,未见任何含Li矿物的析出,Li⁺仍处于浓缩富集过程中。

首先拟合了Aspen Plus中乙醇-水的二元交互参数,使其计算结果更符合实际。其次通过分析乙醇-水精馏二塔(C31103)与新型吸附系统工艺流程,计算了C31103与吸附系统的主要能耗,得到了二者关于C31103塔顶采出中乙醇质量分数x_D的关系式。并计算得到淡酒量和塔顶采出量关于x_D的关系式。运用Aspen Plus软件对C31103进行稳态优化,计算出x_D在0.945～0.88之间时的能耗与x_D的关系,确定最适宜x_D为0.9～0.92,并通过模拟得到各x_D下的淡酒量和塔顶采出量等结果,比较淡酒量的计算结果和模拟结果,得到相对误差小于4%,证实了能耗模型的准确性。

利用β-环糊精(β-CD)及其衍生物控制二甲四氯农药分子的释放是目前研究的热点。本文使用一种最近发展的分子动力学/量子力学/连续介质溶剂模型(MD/QM/CSM)方法计算β-CD及其甲基、羟丙基衍生物对二甲四氯(MPCA)农药分子的包合机理。揭示了溶剂效应在决定对这3种CD相对包合能力时发挥了主导作用,而真空包合自由能顺序与溶剂中的正好相反。算得的3个体系包合能力强弱排序为:DM-β-CD>HP-β-CD>β-CD,与实验测量结果一致,且线性相关度达到R=0.99。结果表明:MD/QM/CSM方法对于计算不同主体的超分子复合物体系的相对稳定性是可靠的。

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。

采用高氨氮人工配水和序批式反应器,在限氧(0.2～0.3mg/L)条件下,研究了进水氨氮负荷、游离氨和游离亚硝酸对氨氮转化率、亚硝化率和亚硝氮生成速率的影响及游离氨对氨氧化菌的基质抑制动力学。结果表明,在进水氨氮负荷逐步提升过程中,由于高浓度游离氨的抑制作用及负荷冲击的影响,亚硝化效果易出现波动,且负荷越高,亚硝化性能恢复的时间越长。反应系统最终可达到的氨氮容积负荷为3.60kg/(m³·d),亚硝氮生成速率为2.98kg/(m³·d),亚硝化率始终维持在85%左右。反应体系中较高的游离氨浓度(24.4～85.8mg/L)和低浓度溶解氧是维持亚硝化工艺稳定运行的主要因素。游离氨对氨氧化菌的抑制动力学符合Haldane模型,拟合得到最大氨氧化速率为6.71gN/(gVSS·d),游离氨半饱和常数和抑制常数分别为3.2mg/L和27.8mg/L。

利用计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)方法对含新型内插件强化传热辐射炉管(fortified induced turbulence,FIT)进行了流体流动与传热特性的研究,采用RNG双方程模型求解了动量方程和能量方程,给出了FIT炉管内的流体流动和传热特性,包括速度场、湍动强度和温度场的分布;计算了FIT炉管的强化传热因子和压降。研究结果表明,FIT炉管内插件迫使流体流动由活塞流转变为旋转流,增强了流动湍流程度,符合流动-能量场协同理论,同时流体边界层由于FIT炉管的特殊结构而减薄。FIT炉管具有增强辐射传热、减薄边界层、增加比表面积和旋流增强等强化传热特性。相比于普通当量圆炉管,FIT强化传热炉管的整体传热能力提高了20%左右,证明该新型炉管强化传热效果显著,可以在工程实际中应用。

传统的以石油化工产品为原料的石化基1,6-己二醇(1,6-HDO)的生产存在能耗高、反应产物分离困难、污染环境等缺点,以5-羟甲基糠醛(5-HMF)为原料制备生物基1,6-HDO可以克服这些缺点。本文介绍了国内外制备生物基1,6-HDO的研究进展,总结并讨论了由5-HMF制备1,6-HDO的不同反应路径,并从反应物吸附、金属粒径、活性组分协同作用、载体等角度对比了不同催化剂体系及其催化机理,探讨了各种催化剂促进C=O加氢、呋喃环C=C加氢、呋喃环C—O氢解开环反应,抑制呋喃环、呋喃环侧链C—C氢解断裂反应的性能。与多步法相比,一步法制备1,6-HDO的反应步骤简单,但1,6-HDO的产率相对较低,因此开发高效的催化剂体系和反应工艺将是今后研究的重点。

糖丁基梭菌Clostridium saccharobutylicum DSM 13864能利用多种糖类为底物发酵产丁醇。本文研究了该菌体细胞表面的理化特性,并以砖块作为细胞固定化材料进行丁醇发酵。采用细菌吸附有机溶剂(MATS)法证明糖丁基梭菌细胞表面有强烈的亲水性,并且等电点在pH值为3左右,这些特性有利于菌体与表面亲水多孔的砖块吸附。在60g/L葡萄糖发酵培养基中,以5～8目砖块作为固定化材料,流速为1.1L/min,发酵48h后,丁醇的浓度、得率和生产率分别达到11.02g/L、0.18g/g和0.23g/(L·h),相比悬浮细胞发酵分别提高了10.53%、5.88%和9.52%。结果表明:砖块作为一种固定化材料可有效提高糖丁基梭菌的发酵产丁醇水平。

环己烷绿色氧化合成环己醇/酮(KA油)一直是饱和C—H氧化领域的研究热点。本文综述了近十年来过氧化氢环己烷氧化和分子氧液相环己烷氧化的催化研究情况,指出过氧化氢环己烷氧化反应虽然条件温和、环己烷转化率和KA油选择性高,但活性较高的反应体系一般为包含昂贵配合物、酸、溶剂和氧化剂的复杂均相体系,不利于产物和催化剂分离,同时过氧化氢利用率较低,氧化剂成本高。液相分子氧环己烷氧化采用多相催化剂,操作简单,其中金和纳米氧化物有望成为潜在的工业催化剂。对环己烷氧化机理成果进行分析,指出除了金属卟啉的氧异裂非自由基机理,环己烷氧化按自由基机理进行,为自催化反应,但催化剂可促进活性自由基产生,活化C—H键,提高反应速率。最后指出开发有潜力的环己烷氧化多相催化剂和探索反应机理是今后的研究方向。

固定床渣油加氢技术是重质油轻质化的重要手段,积炭是造成催化剂失活、缩短渣油加氢装置运行周期的重要原因之一。本文介绍了固定床渣油加氢反应时催化剂积炭的来源、积炭类型及形成机理、影响积炭形成的因素、抑制催化剂积炭的方法。积炭分为软炭和硬炭,主要由渣油中的沥青质等稠合芳香环化合物吸附于催化剂表面脱氢缩合形成;渣油性质、催化剂物化性能和工艺条件共同影响积炭形成,低黏度渣油、大孔径催化剂及较高氢分压可以减少催化剂表面积炭量;反应过程中掺杂低黏度高芳香性馏分油可以较好地抑制积炭形成。文章指出通过对固定床渣油加氢催化剂积炭问题的分析,可以达到有效抑制催化剂表面积炭和延长催化剂运转周期的目的。

固载化离子液体兼具载体材料高比表面积与离子液体的高催化活性等优点,不仅提升了离子液体的利用率,大幅度降低了离子液体的用量,而且可以显著提高离子液体在酯化反应中的催化活性。本文主要综述了固载化离子液体在催化酯化反应方面的研究进展,分别介绍了以硅胶、介孔分子筛、磁性介孔二氧化硅纳米材料以及高分子等为载体的固载化离子液体在酯化反应中的催化性能,简要分析了固载化离子液体催化酯化反应的机理与影响固载化离子液体催化活性的因素,并对固载化离子液体目前存在的问题以及今后的发展方向进行了总结,建立系统的载体与离子液体的构效关系,并对其性能进行长期的工业评测是今后的主要努力方向。

以硝酸铈、硝酸镧为前体,用氨水共沉淀法制备了一系列Ce_1-xLa_xO₂(x≤0.5)催化剂,利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、Raman、H₂-TPR和OSC对催化剂的物理化学性质进行了表征,并考察其在甲烷氧氯化反应中的催化性能。结果表明:Ce_1-xLa_xO₂催化剂的氧化还原性质随着镧含量的变化发生显著改变,并且这一性质的变化与反应的转化率及产物分布具有较强的联系。Ce_1-xLa_xO₂表面氧物种的活泼性对催化剂活性影响显著,而体相氧物种容易将生成的甲烷氯化物深度氧化。在Ce_1-xLa_xO₂(x<0.3)催化剂上表面氧物种起主导作用,氯甲烷为主要反应产物,Ce_0.8La_0.2O₂催化剂上氯甲烷选择性最高为52%。在体相氧物种更活泼的Ce_0.7La_0.3O₂和Ce_0.5La_0.5O₂上产物中CO的选择性显著上升,Ce_0.5La_0.5O₂催化剂上CO选择性高达48%。稳定性测试表明Ce_0.8La_0.2O₂催化剂具有良好的稳定性。

分别以高阻抗的瓷环粒子、陶瓷粒子、陶土粒子及黏土粒子为载体,负载Sb掺杂SnO₂活性催化组分制备粒子电极,并通过SEM、EDS、XRD等表征手段对其形貌及结构进行研究,筛选出瓷环粒子、陶土粒子。并以农药氧化乐果为目标物,对所筛选的粒子电极进行电催化氧化效能的对比研究。结果表明,负载Sb掺杂SnO₂的瓷环粒子电极表面积相对较大,具有丰富的孔结构,且具有一定的导电性。在所构建的三维电极体系中处理COD为900mg/L左右的氧化乐果废水,当支持电解质无水Na₂SO₄浓度为0.1mol/L、激发槽电压为13V时,处理120min后,在瓷环粒子三维电极体系中废水COD去除率比陶土粒子三维电极体系高9.58%,比二维电极体系高25.7%;相应的能耗分别低2.9kW·h/kg(COD)和7.9kW·h/kg(COD)。

导电油墨起源于导电涂料,印刷电子行业的兴起产生了对导电油墨的研发需求。本文综述了碳系导电油墨填料的研究现状、导电机理、应用前景及其发展方向。首先概述了传统碳系导电油墨填料(石墨、炭黑、碳纤维及其混合物)以及新型碳系导电油墨填料(碳纳米管、石墨烯)的研究进展,重点分析了传统碳系填料的研究方向及手段,解释了新型碳系填料应用于导电油墨的优越性。然后从宏观和微观层面概述了当前主流的几种导电机理的基本原理和适用范围,并指出了目前对油墨导电性能的研究只能定性分析而不能定量描述的局限性。最后,重点介绍了两种新型碳系导电油墨填料的最新研究进展和应用方向,特别指出了当前对碳纳米管和石墨烯填料的研究亟需解决的问题,总结了二者今后的研究重点和研究趋势。

多孔阳极氧化铝(PAA)模板以六角形元胞紧密排列,孔径大小可调,且化学稳定性好,近年来在催化、传感、过滤和仿生等领域受到了越来越多的关注。PAA模板的制备一直以来都是研究的热点,因为模板的结构和性质直接影响其应用的效果。本文在简要介绍了自组织有序多孔阳极氧化铝的特点及影响因素的基础上,较为全面地综述了制备自组织PAA模板不同方法的研究进展,包括温和阳极氧化法、强烈阳极氧化法、脉冲式阳极氧化法和周期性阳极氧化法。具体分析了不同阳极氧化方法的特点以及各自得到的氧化铝模板不同的特点和应用范围,说明了氧化电压、氧化温度和电解液种类在制备PAA模板时对其孔洞尺寸的重要作用,最后对阳极氧化铝膜的发展前景进行了展望。

由低维度纳米尺寸单元构建组成的三维分级结构纳米材料具有优异的物理和化学特性。三维分级结构对TiO₂纳米材料的光、电、化学等性质有着显著的优化作用,TiO₂作为一种重要的宽禁带半导体材料在光催化、电化学等领域得到了广泛的研究。本文综述了各种不同维度基本组成单元构建而成的三维分级TiO₂纳米材料的合成方法,不同的合成方法得到了由纳米线、纳米片、纳米棒以及二维结构组装而成的各种不同形貌的三维分级结构TiO₂纳米材料。同时还介绍了三维分级结构TiO₂纳米材料在染料敏化太阳能电池、锂离子电池和光催化等应用领域中的最新研究进展,并对其可控合成进行了展望。

以油茶壳醇浸取后残渣为原料,以磷酸活化法制备活性炭,考察了浸渍比、磷酸质量分数和活化温度等对活性炭吸附性能及其得率的影响;活性炭的吸附性能由碘吸附值、亚甲基蓝吸附值表征。结果表明,在酸/炭浸渍比为3:1、磷酸质量分数70%、活化温度500℃时,活性炭的吸附性能最佳,其碘、亚甲基蓝吸附值和得率分别为1043.29mg/g、148.5mg/g和38.77%。采用物理吸附仪在77K下测定其N₂吸附脱附等温线,利用BET法和BJH法计算比表面积和孔径分布,其比表面积为1626.45m²/g,平均孔径为4.7nm,总孔容为1.94cm³/g。同时采用FTIR和XRD分析了活性炭的表面官能团和微观结构。

运用直接掺杂法制备的磺化聚芳醚砜酮/磷钨酸(SPPESK/PWA)复合质子交换膜存在PWA流失严重的问题,影响了膜的正常使用。为了解决这一问题,以壳聚糖(CS)和PWA为聚阴阳离子电解质对,对复合膜进行静电层层(LBL)自组装改性研究,对膜的吸水率、溶胀度、质子传导率等性能进行了表征,并测试了膜中PWA的稳定性。经测定,SPPESK/PWA/(CS/PWA)₂的质子传导率达到154mS/cm(80℃),高于相应的SPPESK膜(118mS/cm)及SPPESK/PWA膜(147mS/cm);SPPESK/PWA/(CS/PWA)₄在80℃水中浸泡30天后,膜的质量损失率由18.45%降为11.81%,电导率损失率由32.20%降为16.77%。结果表明,该方法不仅提高了复合膜的质子传导率,并且有效抑制了PWA的流失。

纳米铁酸锌广泛应用于催化和材料领域,为了避免传统焙烧法高耗能的缺点,本实验选用高效微波法制备纳米铁酸锌,并与常规焙烧进行对比,研究了铁酸锌晶粒生长动力学。采用FTIR、XRD和SEM对样品进行表征。结果表明,相同焙烧温度和焙烧时间下,微波法制备的铁酸锌比常规制备的样品结晶度高,颗粒大小更均匀。通过谢乐公式计算不同温度下铁酸锌粒径得出,焙烧温度低于500℃时,焙烧方式对铁酸锌粒径影响较大;纳米铁酸锌晶粒生长动力学研究显示,微波焙烧时晶粒的平均生长指数为9.66,低于常规焙烧生长指数(10.6),表明微波焙烧时晶粒的平均生长速率较高,有利于晶粒生长;同时,微波晶粒生长平均活化能为122.1kJ/mol,远低于常规焙烧平均活化能(179.4kJ/mol),说明微波可以降低晶粒生长活化能,且微波的“非热效应”影响晶粒的生长。

采用Al³⁺配位改性天然高分子骨胶黏合材料,应用响应面优化法优化尿素用量、十二烷基硫酸钠(SDS)用量和配位反应温度3个因素对天然高分子骨胶黏合材料黏度和凝固点的影响。根据Box-Behnken实验设计原理,使用Design-Expert (V8.0.6.1)软件对实验进行设计与分析,以黏度和凝固点为响应量,建立响应量的回归模型,分析各因素的显著性与交互作用。结果表明最佳工艺条件为:m_尿素= 0.78g,m_SDS =0.5g,T_配位=60.56℃;响应量预测值为:凝固点4.2℃,黏度4.575Pa·s。

采用热塑性弹性体SIS与增黏树脂松香按一定比例混合制备基胶,向基胶中加入多官能团光敏树脂,两者混配制得紫外光固化可剥离胶。研究了热塑性弹性体与松香不同配比、光敏树脂的加入量对产品性能的影响,并通过初粘力、180°剥离强度测试对胶体力学性能进行了测试;通过红外分析测试(FTIR)、动态热机械分析DMA以及扫描电镜SEM对其黏结/剥离性能进行了表征。结果发现,当松香与SIS二者的质量比在(0.6:1)～(1:1)、光敏树脂与基胶有效成分两者质量比在(1.4:1)～(1.7:1)时,产品光固化前剥离强度可达6～12N/25mm,光固化后剥离强度骤降至不足1N/25mm,且被物表面无残胶。

模板法是制备介孔SiO₂的常用方法之一,而模板法通常需要脱除模板后才能得到介孔结构。以传统表面活性剂为模板合成介孔二氧化硅,除模板方法还有高温焙烧、溶剂萃取等,但这些方法均存在一定的缺点,如导致结构坍塌、消耗大量溶剂等。本文采用开关型表面活性剂N'-十二烷基-N,N-二甲基乙基脒碳酸氢盐为模板剂,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源在碱性条件下合成SiO₂。与常规除模板法不同,本实验在反应结束后加热并通入N₂使表面活性剂分解失去表面活性,用水和丙酮洗涤后得到了形貌规整、孔道有序、具有较高比表面积和孔容的介孔SiO₂。同时还研究了有机盐乙二胺四乙酸二钠(Na₂EDTA)对介孔有序度、所得介孔材料比表面积、孔容孔径和模板残留量的影响。

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,聚乙二醇400(PEG 400)为溶剂,采用微波加热共沉淀法制备纳米ZnO,并采用X射线衍射、场发射电镜及紫外-可见漫反射对样品进行表征;考察纳米ZnO对结晶紫(CV)及刚果红(CR)的光催化降解性能,以λ=365nm的紫外光为光源,考察了催化剂投加量、染液浓度、pH值以及催化时间对催化效率的影响。实验结果表明,在较少的投加量下,纳米ZnO对50mg/L的CV和CR染液的降解率可分别达到98.8%和97.4%,pH值对两种染料的光催化效果影响不大。CR及CV染液的光催化降解均符合一级动 力学。

运用稠油降黏技术引入石油沥青降黏,将实验室自制的丙烯酸十八酯/苯乙烯/马来酸酐(ODA/SM/MAH)三元共聚物添加到基质沥青中,得到了不同温度及不同掺量下三元共聚物改性沥青的降黏效果,采用离析试验和差示扫描量热分析对三元共聚物的稳定性进行了评价。研究结果表明:三元共聚物能够有效地降低沥青的黏度,降黏效果在不同温度下和不同掺量下有所不同。三元共聚物改性沥青储存稳定性均合格,并且在不同贮存时间及不同贮存温度下储存稳定性良好。

以过氧化氢叔丁醇和3-氯丙基三甲氧基硅烷为原料,以三氯化铁为催化剂在甲苯溶剂中首次了合成γ-叔丁基过氧丙基三甲氧基硅烷。利用红外吸收光谱、¹H核磁共振谱以及质谱对产物表征,确定其结构。通过研究催化剂种类、反应物配比、反应时间以及反应温度等因素对合成反应的影响,探讨出实验最佳方案为:反应时间8h,反应温度40℃,n(过氧化氢叔丁醇):n(3-氯丙基三甲氧基硅烷)=1.2:1,催化剂用量为3-氯丙基三甲氧基硅烷质量的1.5%。在此条件下,产物产率最高为42%。

手性对映体的拆分是当前备受关注的一个研究领域。手性对映体的拆分方法有多种, 手性液-液萃取拆分法是其中有较好发展前景的一种手性对映体拆分技术。本文概述了手性液-液萃取技术的基本原理, 并进一步对酒石酸类手性萃取剂、环糊精类手性萃取剂、冠醚类手性萃取剂、金属络合物类手性萃取剂等不同种类手性萃取剂及其研究进展进行了综述。分析表明, 手性液-液萃取拆分技术对外消旋体特别是药物外消旋体的拆分有较好的效果, 随着对手性萃取剂研究的进一步深入, 手性液-液萃取有望成为一种手性化合物拆分的重要方式。

为了降低生物法制备甘露醇的成本,以假肠膜明串珠菌Leuconostoc pseudomesenteroides G123为研究对象,对培养基中的氮源、葡萄糖与果糖比例和pH调控过程进行了优化,提高了果糖转化率和甘露醇产量。5L发酵罐中结果显示:采用2g/L的酵母粉作为单一氮源,葡萄糖和果糖的比例为0.35:1,初始pH值7.5,发酵过程中保持pH值不低于4.5,甘露醇产量可达57.24g/L,甘露醇对果糖的转化率为83.2%。该过程副产D-乳酸20.32g/L,其光学纯度达99.9%,具有回收价值,甘露醇与D-乳酸对糖总转化率为89.38%,有助于降低生物法制备甘露醇的成本。

为掌握乌洛托品的硝解机理,研究了直接法硝解乌洛托品制备黑索今(RDX)的废水。实验通过乙酸乙酯萃取富集废水中的副产物,水洗至中性,浓缩,用薄层色谱法分析,展开系统为:丙酮/二氯甲烷/冰乙酸=1/6/0.1。采用硅胶柱柱层析法分离,丙酮/二氯甲烷梯度洗脱,分离得到两种物质,一种物质通过熔点、红外、核磁比对确认为1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX);另一种物质采用红外光谱、核磁、质谱、元素分析及单晶衍射等分析方法进行结构表征,认定其为3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷。用DSC-TG技术研究了3,5-二硝基-1-氧杂-3,5-二氮杂环己烷热行为,结果表明该化合物是一种熔点低、热稳定性好的化合物,对主要副产物的分离和结构鉴定为直接法硝解反应机理提供了可靠的实验依据。

无患子皂素是一种天然非离子型表面活性剂,30℃时其临界胶束浓度(cmc)值为0.1g/L,最低表面张力(g_cmc)为48.48mN/m,具有较好的表面活性。30～60℃之间,无患子皂素的g_cmc与cmc值基本保持不变;溶液偏酸性时,无患子皂素的最低表面张力下降幅度较大,cmc值不变;盐度对无患子皂素表面性能有一定的影响。此外,无患子皂素具有较好的抗硬水能力,且与其他合成表面活性剂复配有一定的增效作用,尤其是与十六烷基三甲基溴化铵形成的复配体系,其临界胶束浓度增效50.0%,并且降低表面张力的能力增效4.08%。无患子皂素起泡性强,泡沫稳定,国标GB/T 7162—1994条件下(溶液浓度C=2.5g/L)泡沫高度H₀为135.6mm,且复配体系的初始泡沫高度均有一定的增加。

通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、热台偏光显微镜(POM)和红外光谱仪等手段研究了Gemini表面活性剂在硝酸乙基铵(EAN)中构筑的溶致液晶体系(lyotropic liquid crystal,LLc)的性质。结果表明,在液晶区内,所形成的溶致液晶均为层状介晶A相(SmA),且EAN主要存在于液晶相分子层的极性亚层中;液晶相稳定存在的温度区间随Gemini表面活性剂的浓度、尾链长度的增加而变大,随联接链的增加表现出先增大再减小的趋势;羟基削弱了离子头基与反离子间的相互作用,进而缩小了液晶相稳定存在的温度区间。

以甲基烯基聚氧乙烯醚(TPEG)、衣康酸(IA)为原料,在氧化/还原引发剂体系作用下进行自由基共聚,合成IA/TPEC阻垢剂。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)等方法对阻垢剂结构进行表征。考察了单体配比、引发剂的种类和聚合条件等对合成IA/TPEC阻垢剂性能的影响。实验结果表明:当m(IA):m(TPEC)为1:1,在110℃下聚合1.5 h,采用过硫酸铵/次亚磷酸钠为引发剂体系,合成的IA/TPEC对CaCO₃和Ca₃(PO₄)₂的阻垢率分别为90.19%和92.71%,阻垢效果优于市售阻垢剂。

微波加热处置飞灰技术具有高效、节能、清洁等优点,虽然目前已经有了一些实验研究,但仍存在缺少大型工业化设备、难以实现大规模、连续处理应用等技术性问题。本文简述了垃圾焚烧飞灰的处置现状以及微波特性和加热机理。综合近年来的微波应用情况,介绍了微波处置飞灰的机理和应用进展,并将处置方法分为微波水热浸取、微波水热固化、微波烧结以及微波氧化脱除二 英等四大类进行分别阐述,分析了这几种处置方式可以达到的应用效果、存在的优缺点以及和传统的飞灰处置方式的成本对比。最后指出了要实现微波大规模应用,必须攻克设备工业化难关,提出了必须继续深入微波在飞灰处置领域研究的建议,从而实现微波处置工艺系统化、工业化。

随着我国经济快速发展,煤炭、石油等化石燃料消耗持续增长,雾霾天气频繁出现,酸雨区域面积不断扩大。针对二氧化硫排放对环境生态的压力徒增的现状,本文简要介绍了干法、半干法和湿法烟气脱硫技术工艺及其优缺点,讨论了石灰石-石膏法、钠碱法、氨法、镁法、有机胺法、海水法、磷矿浆法等湿法烟气脱硫技术的优缺点,重点阐述了新型磷矿浆脱硫法及其脱硫机理,比较了不同湿法脱硫技术的特点和应用范围,进行了磷矿浆与钠法、石灰石-石膏法与镁法湿法烟气脱硫技术经济性分析。分析表明,磷矿浆湿法烟气脱硫运行成本最低,其回收的二氧化硫催化氧化为硫酸后进入磷化工产业链,替代了部分硫酸原料,无副产物,没有二次污染,适用于具有磷矿生产的企业和园区。该技术原理可以推广到湿法冶金企业。

通过对实验室现有工业级聚合氯化铝进行碱化度分析,向多个化学试剂厂调研得出,现场常用聚合氯化铝的碱化度在1.5～2.7之间。通过合成不同碱化度(2.0～2.4)的聚合氯化铝,对模拟成垢水进行系统的混凝实验,考察碱化度对聚合氯化铝混凝除硅的影响。研究表明,碱化度会决定铝形态的分布,进而影响混凝除硅的效果。随着碱化度的升高,Al_a含量逐渐降低,Al_b含量先增大后减小,Al_c含量逐渐增加。对模拟污水处理后,残余硅酸形态有很大差异,用聚合氯化铝(2.0)除硅后Si_a含量变为32.1mg/L,Si_c含量变为15.3mg/L;聚合氯化铝(2.2)除硅后Si_a含量变为28.71mg/L,Si_c含量变为30.5mg/L;聚合氯化铝(2.4)除硅后Si_a含量变为22.4mg/L,Si_c含量变为41.2mg/L。聚合氯化铝(2.0)除硅后Si_a降低的比例最大,聚合氯化铝(2.4)除硅后Si_c降低的比例最大。随着碱化度的升高,全硅剩余含量依次为47.4mg/L、59.5mg/L、63.6mg/L,表明碱化度越低,除硅效果越好。

针对热碱溶解微硅粉制备水玻璃的过程中存在Si转化率较低的问题,提出了采用酸浸预处理的方法脱除微硅粉中的金属杂质,强化其热碱溶出过程,以提高Si的转化率。本研究通过采用X射线荧光仪(XRF)、冷场发射扫描电子显微镜与能谱分析仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及滴定分析检测方法,研究了酸种类、酸浓度、反应温度、固液比、反应时间对金属杂质浸出率的影响和酸浸工艺对微硅粉热碱溶出过程的强化作用,得出适宜的酸浸条件:HCl浓度2mol/L、反应温度60℃、固液比1:(6～8)、反应时间40～60min。在碱溶出过程初期,酸浸处理后的微硅粉中SiO₂的溶出率由46.62%增至61.91%,得到了显著提高。结果表明:酸浸预处理对微硅粉的碱溶过程起到很好的强化作用,提高了Si的转化率,这将在增大微硅粉利用率的同时也有利于满足工业水玻璃[Na₂O·(2.5～3)SiO₂]对模数的要求。

将不等量的生物质石莼(SC)加入到褐煤(AL)中进行低温干馏实验,实验表明:随石莼的掺混比增加,热解油产率呈先增加后减少的趋势,在石莼掺混比为30%时热解油产率达到最大值12.50%,热解油中烷烃含量在原有基础上增加了23.54%,在一定程度上提高了热解油品质。利用热重分析仪对石莼、褐煤单独热解及30%最佳掺混比的混合样共热解的热解特性进行了研究,结果表明:石莼的加入使褐煤初始热解温度提前,失重速率变快,在300～700℃之间,实验所得混合样的残重量小于单独热解残重量的理论加权值,表明石莼的添加一定程度上促进了热解反应的进行。混合热解符合一级动力学方程模型,指前因子A和活化能E_a存在补偿效应,共热解时的A和E_a与褐煤单独热解相比均减小。

目前有关金属腐蚀的研究多集中在探讨影响腐蚀的因素以及防腐蚀相关技术,有关换热器金属腐蚀经济性的文献较少。本文采用挂片失重试验,结合电镜分析,分别研究了碳钢10^#、不锈钢316L、紫铜T2和铝合金LF21在海水和污水中的腐蚀速率、电偶腐蚀速率以及微观腐蚀形貌;并运用模糊综合评价法进行评价,为合理选择换热设备金属材料提供依据。结果表明,根据金属均匀腐蚀耐蚀性十级标准,不锈钢316L、紫铜T2与铝合金LF21都属于耐蚀金属,不锈钢316L在静止和流动水环境中,均具有最好的耐蚀性;在严格避免与电位较正金属偶合使用的前提下,铝合金LF21比碳钢10^#和紫铜T2耐蚀,其经济性也较为优秀;碳钢10^#虽耐蚀性差但胜在价格优势,是实际工程最常用的金属材料。

采用污水源热泵供暖空调是节能减排的有效途径,但换热器结垢问题尚未得到有效解决。本文将固液流态化除垢技术应用到污水源热泵换热器的防、除垢中,并设计了一套污水换热器流态化除垢系统。该系统以沙粒作为除垢颗粒,通过理论分析和实验验证相结合的方法,研究了固液流态化除垢的最佳流速、除垢能力、强化换热效果及减少磨损的最佳工作参数。实验结果表明;当换热管内污水流速达到0.87m/s时,直径2～3mm沙粒可流化,沙粒循环回收率达到95%,实现了污水换热器在线清洗;沙粒对壁面的碰撞力可有效去除换热管壁的软垢及铁锈,除垢效果明显;该除垢系统持续运行24h后,污水换热器传热系数提高了25.6%;沙粒体积分数为4%,流速为扬动流速,是减少磨损和保证除垢效率的最佳工作参数。

随着我国餐饮业的迅速发展,大量含有有害气体和致癌物质的烹调油烟直接排放到空中,亟需治理,而传统方法净化效率不高,无法满足排放标准。为了解决这一问题,本文利用离心技术、过滤技术、电晕放电技术和光解技术组合成复合式油烟净化器,并对其净化效率、放电电流和臭氧浓度进行了相关研究。研究结果表明,随着工作时间的增加,离心技术、过滤技术和电晕放电技术组合的净化效率最为平稳,保持在95%左右;有过滤层时,静电段放电电流随工作时间的增加衰减的较慢,且相同电压下,负电晕放电时放电电流随工作时间衰减的更慢;有静电段时,油烟净化器的臭氧浓度最高,且添加过滤层技术后臭氧量减少趋势最慢。总体而言,过滤技术有效地提高了净化效率,减小了放电电流和臭氧浓度的衰减。

常规稠油热采废水处理采用除油软化工艺,出水水质较低,仅能用于直流小注汽锅炉补水。由于小注汽锅炉参数低,排污量大,能耗高,造成采油蒸汽成本高。针对该问题,开发了预处理-蒸发-生物处理-膜处理-混床工艺处理稠油热采废水,并通过实验对工艺各子系统运行性能进行研究以提高处理效果,使系统处理出水可用于电站高参数锅炉补给水,达到以热电联产机组取代小注汽锅炉,降低采油蒸汽费用的目的。研究结果表明,采用该工艺对稠油热采废水进行处理,各子系统运行稳定;废水经除硅软化预处理及蒸发后,产水TOC平均约22mg/L;曝气生物滤池产水TOC平均约6mg/L;再经超滤-反渗透处理后产水TOC含量小于0.15mg/L;继续经混床处理,最终出水电导率≤0.15μS/cm、二氧化硅≤10μg/L、TOC≤200μg/L,满足电站高参数锅炉补水水质要求,每吨水直接运行费用为8.05元。

以单乙醇胺(MEA)吸收法为主的脱碳技术被认为是较具可行性的CO₂捕集技术。本文主要针对MEA脱碳技术开展专利分析,建立MEA技术专利分析方法,研究认为基于二氧化碳捕集、运输和封存(CCS)应用的MEA脱碳技术在近十年得到大幅增长,其中增长较快的国家有美国、中国、日本、澳大利亚等,中国和韩国在近3年尤其增长较快;各国MEA脱碳技术专利的侧重点和优势各不同,美国、日本、俄罗斯等国专利较为倾向烟气脱碳、装置、材料等实际应用,中国则倾向于MEA基础方法研究,该研究结果有望为我国MEA脱碳技术研发创新、专利申请与保护提供参考借鉴。