Please wait a minute...
本期目录
2021年 第40卷 第5期 刊出日期:2021-05-06
    本期封面、中英文目次表、版权页
    化工进展. 2021, 40(5):  0. 
    摘要 ( 168 )   PDF (1484KB) ( 338 )  
    相关文章 | 多维度评价
    广告页
    化工进展. 2021, 40(5):  1. 
    摘要 ( 140 )   PDF (459260KB) ( 102 )  
    相关文章 | 多维度评价
    特约评述
    SCR脱硝催化剂抗砷中毒改性优化与再生研究进展
    陆强, 裴鑫琦, 徐明新, 王涵啸, 吴亚昌, 欧阳昊东
    化工进展. 2021, 40(5):  2365-2374.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1072
    摘要 ( 607 )   HTML ( 35 )   PDF (1439KB) ( 686 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    选择性催化还原(SCR)是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术,催化剂是整个SCR脱硝系统的核心。在实际应用过程中,催化剂存在各种失活问题,其中砷中毒是催化剂失活的重要原因之一。本文详细阐述了SCR脱硝催化剂砷中毒的物理和化学失活机理,其中物理失活是由于As2O3在催化剂表面沉积、氧化造成催化剂孔道堵塞所致,而化学失活是由于砷氧化物破坏催化剂酸位点、改变活性基团形态、降低催化剂氨吸附及氧化还原能力所致。然后,系统介绍了抗砷中毒SCR脱硝催化剂的研发路线以及现有抗砷中毒催化剂优化改进的主要技术手段,主要包括调整催化剂孔隙结构、优化催化剂化学配方和烟气侧砷氧化物吸附固化等,其中MoO3是优选的催化剂活性助剂,金属元素(如Bi、In、Sn、Mg)是主要的抗砷助剂,钙基物质是典型的烟气侧砷氧化物吸附添加剂。最后,对砷中毒废弃催化剂的再生技术进行了简要介绍,包括湿法清洗、热还原法、复合再生等,在实际工业应用中,主要以物理清扫、湿法清洗配合活性组分添加的复合再生方式实现中毒催化剂再生。本文可对未来抗砷中毒SCR脱硝催化剂的研发与优化提供重要支撑。

    化工过程与装备
    基于仿生学的强化传热与减阻技术研究进展
    李娟, 朱章钰, 翟昊, 王嘉洛
    化工进展. 2021, 40(5):  2375-2388.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1140
    摘要 ( 1022 )   HTML ( 42 )   PDF (2389KB) ( 1349 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    换热器优化设计对于提高设备能源利用率、缓解化工电力、航空动力等工业领域的能源短缺与余热浪费等问题具有重大意义。近年来,基于生物体表面形貌及其具备的功能,运用仿生学理论开发强化传热与流动减阻技术表现突出。本文主要综述了以仿生结构为优化设计参考,有关单相、相变强化传热以及沟槽、凹坑凸包、超疏水等流动减阻技术的研究进展,分析和总结了各类仿生结构的强化传热及减阻机理;结合微尺度高效传热的发展趋势,指出目前微尺度仿生结构研究仍停留在简化形仿阶段,结构优化方向不明确,结构参数影响规律以及传热减阻机理未有统一定论。基于微尺度对流传热高阻耗特点,本文提出了高效低阻耦合仿生结构设计以及综合性能研究的必要性,为微通道换热器优化设计提供有益指导与发展方向。

    旋转流场流态预测模型验证及其速度分量选择的差异性
    王衍, 曹志康, 王英尧, 胡琼, 胡鹏, 肖业祥
    化工进展. 2021, 40(5):  2389-2400.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1257
    摘要 ( 313 )   HTML ( 5 )   PDF (4459KB) ( 345 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    鉴于目前高速旋流场中的流体流态判定准则不统一、预测模型契合度不高的问题,依据流体力学基本原理及管道、缝隙流场的判定方法,本文对经典一维雷诺数及二维流量因子预测模型进行了理论重构,并尝试提出了适用于旋转流场中流体流态判定和预测的椭球模型。文章首先根据经典雷诺数模型和流动因子模型,对仿真计算和椭球模型进行了理论验证;然后对不同介质和工况参数下的速度场进行了分析计算,并与相关文献进行对比研究;最后结合对旋转流场中拐点的理论剖析,对椭球模型的合理性和科学性进行了论证,并对模型中速度分量的选择及差异性进行了讨论。结果表明:椭球模型对管道流动的预测结果与经典雷诺数模型完全一致,新模型对旋转流场中转折点的预测值较传统模型明显偏低,与实际工况更加贴近;根据椭球模型进行旋转流场的流态判定时,应选择平均直径处的线速度为剪切平均速度、进出口径向速度平均值为径向平均速度及最大轴向速度为模型输入因子。椭球模型的提出,为旋转流场在理论计算时如何科学判定流体流态提供了新的思路和判定方法。

    不同加热方式下环路热管蒸发器补偿器的可视化
    刘超, 谢荣建, 李南茜, 徐光明, 董德平
    化工进展. 2021, 40(5):  2401-2415.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1221
    摘要 ( 372 )   HTML ( 9 )   PDF (7011KB) ( 198 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了探索不同加热方式对环路热管的启动及稳定运行性能的影响,对环路热管的蒸发器补偿器进行了可视化试验研究。环路热管以R245fa为工质,充液率为50%,分别采用了三种不同的热负载施加方法:蒸发器顶部加热、蒸发器上下同时加热、蒸发器底部加热。根据启动过程中蒸发器空腔内的主要相变模式不同,对应地分为3种启动模式:蒸发启动模式、蒸发沸腾混合启动模式、沸腾启动模式。结果发现:在5W启动过程中,蒸发沸腾混合模式和沸腾模式下的启动速度最快,并在蒸发器空腔气体槽道出口处伴有气泡溢出,分别历时760s、1180s,远小于蒸发启动模式的2370s。分析可知,环路热管的启动速度与蒸发器空腔内的初始液面及其平均液体消失速度密切相关。另外,为研究蒸发器空腔内液相工质的沸腾,对不同的启动模式下空腔内的气泡生长进行了探索。在稳定工况中,同热负载下不同加热方式的环路热管的热阻及补偿器液面高度都不相同,其中底部加热方式的环路热管热阻最小。经分析发现,同热负载下不同加热方式会影响蒸发器内液相工质的蒸发效率,同时也会改变补偿器液面高度和蒸发器向补偿器的漏热,进而影响环路热管性能。

    新型脉冲萃取塔存留分数与特性速度
    王涛, 王成习
    化工进展. 2021, 40(5):  2416-2421.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1141
    摘要 ( 357 )   HTML ( 9 )   PDF (1644KB) ( 246 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为测试锥形穿流塔板的性能,在内径为75mm的脉冲萃取塔中,以煤油-水和10%磷酸三丁酯/煤油-水为实验体系,在无传质条件下,研究脉冲强度与两相表观流速对分散相存留分数和特性速度的影响。结果表明,在实验范围内,存留分数与分散相流速近似成正比,与连续相流速无关。而随着脉冲强度的增大,存留分数先减小,当脉冲强度达到临界值(Af)t后,存留分数迅速增大。将此临界值与脉冲筛板塔临界值进行对比,两种体系分别减小约9.7%和41.4%,此外,特性速度随着脉冲强度的增大而减小,且界面张力较低的体系减小幅度更大。在实验结果分析的基础上,利用量纲分析方法得到了存留分数与特性速度的工程经验关联式,预测值与实验值符合较好,相对误差均小于20%,可以应用于脉冲萃取塔的设计计算。

    CO2跨临界热泵系统热力性能提升与经济性分析
    姚良, 李敏霞, 马一太, 刘雪涛, 王启帆, 王派
    化工进展. 2021, 40(5):  2422-2430.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1108
    摘要 ( 303 )   HTML ( 5 )   PDF (4403KB) ( 274 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    CO2跨临界热泵系统热力性能优化,往往其设备的初始投资成本会增加,在设备生命周期内其对总体费用的影响不明确。本文建立了常规CO2跨临界热泵系统(BASE)、CO2双级压缩热泵系统(TSCHPS)和CO2/CO2机械过冷热泵系统(MSHPS)的热力学与经济学模型,其中在经济学模型中定义了综合考虑设备初投资及运行费用的目标函数,研究了3种热泵系统在小温差风机盘管、地暖以及暖气片作为散热终端下热力性与经济性之间的关系,讨论了系统升级后的生命周期经济性变化。研究结果表明:在3种散热终端的系统名义工况下,TSCHPS、MSHPS的能效比(COP)均比BASE系统提升15%以上,但其生命周期经济性却不一定得到改善;BASE系统热力性与经济性之间相互关联,TSCHPS、MSHPS的热力性与经济性之间关联性不强;系统升级后的经济性变化与蒸发温度及供热量有关,给出了3种散热终端下不同应用范围内经济性最优系统。

    甲醇和三甲氧基硅烷共沸物分离过程模拟和优化
    李乔, 田思琪, 冯泽民, 董立春
    化工进展. 2021, 40(5):  2431-2439.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1153
    摘要 ( 501 )   HTML ( 12 )   PDF (1833KB) ( 380 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    三甲氧基硅烷(trimethoxysilane)是合成功能性有机硅化合物的重要中间体。在以甲醇和硅为原料合成三甲氧基硅烷的工业化生产过程中,过量的甲醇和产物三甲氧基硅烷会形成最高共沸物。本文探究了变压精馏、萃取精馏和隔壁塔萃取精馏三种分离提纯甲醇和三甲氧基硅烷的工艺,以最小年度总费用(TAC)为目标函数,运用混合整数非线性规划(MINLP)对三种流程进行了优化,比较了三种流程的效率和二氧化碳排放量。结果表明,与变压精馏相比,通过隔壁塔萃取精馏分离甲醇与三甲氧基硅烷共沸物具有明显的优势。分离100kmol/h甲醇(摩尔分数50.00%)和三甲氧基硅烷的TAC从198.84万美元/年降低到98.93万美元/年,降幅高达50.25%,效率从8.17%提高到13.82%,二氧化碳排放量从1217.53kg/h减少到684.22kg/h,减少了43.80%。

    特征时间对剪切稀化流体气泡上浮特性的影响
    胡波, 庞明军
    化工进展. 2021, 40(5):  2440-2451.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1206
    摘要 ( 431 )   HTML ( 8 )   PDF (3039KB) ( 432 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    非牛顿气液两相流广泛存在于工农业生产中,气泡和液相间的接触非常复杂,对相间的传递效率具有重要的影响。为了理解气泡在非牛顿流体中的运动特性,基于连续表面张力模型与Carreau本构模型,本文运用volume of fluid(VOF)法研究了单气泡在剪切稀化流体内自由上浮的运动特性。研究发现:气泡的动力学特性与液相的特征时间λ密切相关,液相的剪切稀化程度越强(流变指数n越小)或表面张力越小(Eo数越大)时,特征时间λ对气泡变形和尾涡的影响越大。在给定的剪切稀化程度和表面张力下,λ越大,气泡终端速度越大,其尾涡强度和尺度也越大,导致气泡周围液相高剪切速率区和低表观黏度区的范围越宽。此外,当液相的表面张力较小时,在气泡尾部出现了黏度盲区;并且随着λ的增大,黏度盲区逐渐脱离气泡尾部并破碎;黏度盲区的出现减小了气泡周围液相低表观黏度区的面积,增大了气泡上浮过程的摩擦阻力,降低了气泡的终端速度。

    蜡晶析出对CO2水合物相平衡及诱导特性的影响
    胡倩, 周诗岽, 郭宇, 张雪艳, 王娇娇, 王国栋, 姬浩洋
    化工进展. 2021, 40(5):  2452-2460.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1086
    摘要 ( 334 )   HTML ( 8 )   PDF (2191KB) ( 219 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了探明蜡晶析出对水合物生成相平衡特性及成核特性的影响,本文选用2#工业白油与60#昆仑石蜡的混合溶液来模拟含蜡体系,利用高压可视化搅拌釜开展含蜡体系水合物生成实验,结合水合物生成过程中的可视化图像,研究不同蜡晶浓度对水合物生成相平衡曲线、水合物成核诱导时间、诱导时间变化率的影响规律及蜡晶析出对水合物生成机理的影响。结果表明:①随着蜡晶浓度的增加,水合物生成相平衡条件逐渐降低,相平衡曲线较无蜡体系向右偏移,且蜡晶浓度越大,偏移趋势越明显,在温度281.5K时,3.5%(质量分数)的蜡含量比无蜡体系的相平衡压力降低6.5%;②通过分析不同蜡晶浓度对水合物成核诱导时间的影响发现,蜡晶析出加快了水合物结晶,缩短了水合物成核诱导时间,且蜡晶浓度越大,诱导时间缩短越明显;③通过探究不同蜡晶浓度对水合物成核诱导能力的影响发现,随着蜡晶浓度的增加,蜡晶析出对水合物诱导成核的促进能力总体呈现先增大后减小的趋势,即蜡晶对水合物的促进能力不是无限增大的,会随蜡晶浓度的增加逐渐减弱;④通过分析蜡晶析出对水合物生成速率及生成位置的影响发现,当体系达到水合物生成条件时,反应釜中心部分的水合物会先于气液表面及釜壁生成。本文研究成果有助于深海油气开采的应用发展,同时为更好研究蜡晶与水合物耦合特性提供可靠的pVT数据。

    能源加工与技术
    煤与废塑料共热解特性研究进展
    张婷婷, 白宗庆, 侯冉冉, 冯智皓, 叶东鸿, 郭振兴, 孔令学, 白进, 李文
    化工进展. 2021, 40(5):  2461-2470.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1182
    摘要 ( 490 )   HTML ( 14 )   PDF (1383KB) ( 686 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    煤与塑料共热解既能回收废塑料中的碳氢资源,又可以实现废塑料的资源无害化处理,是一种很有前景的废塑料资源化回收利用方式。本文概述了煤与塑料共热解的热解特性及其产物性质,分析了煤与塑料共热解的机理及共热解过程中氯的迁移规律,简要介绍了煤和塑料的不同混合方式及其对共热解特性的影响。文中指出煤与塑料共热解具有明显的增油减水效应,在煤热解过程中添加一定量的废塑料不仅可以改善焦油品质,同时对热解半焦的结构和反应性也有一定的影响,因此煤-塑料共热解是一种绿色高效资源化的废塑料处理方式,对于废塑料循环利用、解决白色污染问题及提高煤炭利用率具有重要意义。

    天然气生物脱硫技术研究进展
    陈郑, 赵秀梅, 穆廷桢, 杨茂华, 苗得露, 赵胥浩, 张建, 邢建民
    化工进展. 2021, 40(5):  2471-2483.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1123
    摘要 ( 683 )   HTML ( 13 )   PDF (2104KB) ( 557 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    天然气作为绿色、高效的优质清洁能源,在我国能源结构中所占比例日益增加。因为天然气中含有一定量的有毒有害气体硫化氢,所以天然气在使用之前就需要脱除其中的硫化氢气体。生物脱硫是利用微生物脱除气体和废水中的含硫化合物,具有操作条件温和、能量消耗低、环境污染小、脱硫效率高、副产生物硫黄等优势。因此,天然气生物脱硫技术已成为天然气净化研究的热点之一。本文首先介绍了天然气中硫化氢气体的主要来源,回顾了工业上广泛应用的天然气脱硫技术(克劳斯法脱硫和络合铁法脱硫);随后阐述了生物脱硫的主要菌种以及脱硫机理,并重点介绍了天然气生物脱硫技术的典型工艺(Bio-SR脱硫和Shell-Paques脱硫)和新型工艺 (嗜盐嗜碱生物脱硫);最后指出了天然气生物脱硫技术的发展方向。

    产油酵母利用廉价原料合成油脂的研究进展
    包文君, 李子富, 王雪梅, 高瑞岭, 程世昆, 门玉
    化工进展. 2021, 40(5):  2484-2495.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1063
    摘要 ( 335 )   HTML ( 7 )   PDF (2296KB) ( 891 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    利用微生物油脂生产的生物柴油是替代传统化石燃料的绿色可再生能源,产油酵母是极具潜力的产油微生物。然而利用葡萄糖作为碳源成本较高,限制了微生物油脂合成技术的规模化应用,因而寻找廉价原料至关重要。本文基于产油酵母合成油脂的代谢机理,重点介绍了产油酵母利用4种廉价原料,即木质纤维素、粗甘油、有机废水和挥发性脂肪酸合成微生物油脂的研究进展。针对这些来自工农业副产物的廉价原料,分别讨论了其复杂成分对产油酵母生长和油脂合成产生的促进或抑制作用,分析总结了高效预处理、基因工程改造菌体以及微生物共培养等解决方案。通过以上分析,阐明了产油酵母利用廉价原料合成油脂的优点,提出了针对复杂成分和高有机质浓度的抑制性问题的解决方法,理清了未来研究的方向,有助于进一步推动廉价原料用于产油酵母生产油脂及可再生能源技术的发展。

    生物质双级催化热解制备燃料化学品的研究进展
    张淑梅, 王允圃, 夏美玲, 曾媛, 刘玉环, 姜林, 田晓洁, 曾子鸿, 吴秋浩, RUAN Roger
    化工进展. 2021, 40(5):  2496-2508.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1149
    摘要 ( 413 )   HTML ( 10 )   PDF (1256KB) ( 381 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    生物质热解所得目标产物生物油因高含氧量、组分复杂等问题难以直接应用,通过使用适宜的催化剂升级热解蒸气可实现生物油的脱氧提质。本文基于前人研究,首先总结了生物质催化热解中金属氧化物和分子筛催化剂的结构特点、催化原理与催化效果。然后详细介绍了微介孔复合型、金属氧化物/ZSM-5复合型双级催化体系的构建原理、催化模式及其对于生物质催化热解产物分布规律产生的影响,并说明了双级催化体系的可行性与实用性;同时概述了影响生物质催化热解的其他因素,包括原料特性、工艺参数、操作模式等。最后针对目前双级催化热解研究与发展中存在的问题,对进行双级催化模式的比较研究、改进催化体系以降低生产成本、发掘双级催化剂的多种使用价值等方向提出了展望。

    烘焙提升纤维素类生物质热解气化性能的研究进展
    赵振伟, 陈雷, 伊晓路, 孙来芝, 谢新苹, 杨双霞, 华栋梁
    化工进展. 2021, 40(5):  2509-2516.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1195
    摘要 ( 309 )   HTML ( 7 )   PDF (825KB) ( 477 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    生物质作为唯一含碳的可再生能源受到广泛关注。由于生物质具有含水率高、氧含量高、热值低等特性,在生物质热解气化中存在热转化效率低、焦油含量高、产品气热值低等问题。烘焙预处理对于改善生物质原料特性和提升热解气化性能具有积极的影响。本文阐述了烘焙预处理技术对于纤维素类生物质原料的疏水性、可磨性、元素组成、能量密度以及热解气化中产生的产品气组分、焦油组分、产品气热值等方面的影响。原料经烘焙预处理后疏水性、可磨性增强,热值增加,提升了原料品质。同时,经烘焙预处理的纤维素类生物质原料可明显提高热解气化性能,产品气中可燃气体组分含量、产量以及热值得到提升,焦油含量明显下降,提高了热解气化的产品气燃烧性能和利用品质。下一步应开展烘焙与热解气化耦合工艺及应用模式研究,提高生物质热解气化的整体经济性和产品附加值。

    调节传热窄点以提升有机朗肯循环性能的分析
    李新国, 弭慧惠, 吴晓松, 高冠怡
    化工进展. 2021, 40(5):  2517-2525.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1121
    摘要 ( 418 )   HTML ( 0 )   PDF (3190KB) ( 136 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    依据热源温度与工质临界温度之间的关系,有机朗肯循环(ORC)的循环性能呈现有极值的优化工况或单调递增两种现象,并且后者优于前者。引起这种差异的主要原因是加热过程中传热窄点位置的不同,导致循环的加热量不同。由此,本文提出调节ORC中加热过程的传热窄点位置,以提高循环的加热量和净输出功。并构建一种喷射式有机朗肯循环(EORC),研究证明如何实现加热过程的传热窄点位置调节以提高循环性能。此调节还增强了传热的匹配性,或降低了传热的不可逆性。结果表明:热源水温度100~160℃范围内,采用R245fa,EORC的最大净输出功比ORC提高了34.99%~22.57%。EORC中,热源水温度120℃下,混合工质R134a/R245fa(0.7∶0.3)的最大净输出功比纯工质R245fa和R134a分别提高了7.12%和9.45%。

    Ni/Ag微纳结构强化顶部连通型微通道沸腾换热
    杨鹏, 胡士松, 刘广飞, 张伟, 孙东亮, 宇波
    化工进展. 2021, 40(5):  2526-2535.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1249
    摘要 ( 344 )   HTML ( 0 )   PDF (2660KB) ( 271 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    微通道换热器较大的比表面积使其具有较高的热质传输效率,在化工、能源等领域具有广泛的应用前景。针对微通道流动沸腾换热强化,本文设计了一种具有Ni/Ag微纳复合结构表面的顶部连通型微通道换热器,该顶部连通型微通道由11条并联微通道组成,微通道的截面为400μm×400μm的正方形,并联通道上方连通空间的高度也为400μm;采用电刷镀技术在顶部连通型微通道表面制备了Ni/Ag微纳米复合结构,以无水乙醇为工质,开展了普通并联微通道(regular microchannel, RMC)、顶部连通型微通道(top-connected microchannel,TCMC)以及具有微纳复合结构表面的顶部连通型微通道(TCMC-Ni/Ag)内流动沸腾换热对比实验研究。结果表明:TCMC-Ni/Ag表面的最大局部换热系数达179.84kW/(m2·K),较RMC的最大局部换热系数提高了4.1倍。可视化研究发现,对于TCMC-Ni/Ag,强亲水性的微纳复合结构表面同时提高了核化密度和核化频率,中低热流条件下形成气相汇聚于顶部连通区域,微通道表面仍然产生大量气泡的流型结构,在高热流密度条件下,强亲水性微纳复合结构的毛细吸液作用使得通道内产生了薄液膜对流蒸发换热模式,是其换热性能大幅提高的主要机理。

    单井增强型地热系统性能分析
    蒋坤卿, 黄思浩, 李华山, 卜宪标
    化工进展. 2021, 40(5):  2536-2545.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1285
    摘要 ( 354 )   HTML ( 0 )   PDF (2547KB) ( 306 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了解决深井换热器单井换热功率不高的问题,提出了一种单井增强型地热系统(single-well enhanced geothermal system,SEGS),SEGS通过在地热单井的钻孔周围建立人造热储来强化单井的换热能力。利用数值模拟的方式对SEGS进行了分析,研究了SEGS应用于建筑供暖的表现。结果表明:当换热流体采用由内管流入外管流出的流动方向布置形式时,SEGS的换热效果最好;此时单井单个供暖季平均换热功率为1603.6kW,是深井换热器的2.2倍。SEGS的换热功率随着人造热储半径的增大而增大,人造热储半径由50m提升至90m时,半径每增加10m带来的平均换热功率提升分别为102.7kW、67.0kW、43.8kW和29.2kW。单井换热功率随人造热储的厚度增加呈现先上升后略有下降的趋势,考虑到初投资问题建议热储厚度设计为400m。SEGS的换热功率随入口温度的降低以及入口流量的升高而增加。对于SEGS深度小于1500m的部分,需要考虑外管的保温。

    工业催化
    适用于丙烯二聚反应非均相催化剂的研究进展
    仝洪凯, 陈霄, 凌雨, 梁大立, 梁长海
    化工进展. 2021, 40(5):  2546-2559.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0959
    摘要 ( 424 )   HTML ( 8 )   PDF (2975KB) ( 633 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    丙烯二聚反应是生产4-甲基-1-戊烯、1-己烯等端碳烯烃的重要手段,其产物可作为特种高分子材料单体、汽油添加剂和化工有机中间体,关键技术在于高效催化剂的开发。非均相催化剂相比于均相催化剂因易回收、对环境污染小等优点受到了学者们的广泛关注。本文综述了丙烯二聚非均相催化剂的研究进展,依据固体碱催化剂与固体酸催化剂在丙烯二聚反应中不同的反应机理,比较了两者各自的优缺点。回顾了固体碱催化剂的发展历程及工业化应用,并以碱金属钾为例总结了反应机理。详细介绍了固体酸催化剂中的固体磷酸催化剂、分子筛催化剂和负载型过渡金属催化剂。针对固体碱催化剂制备条件苛刻等问题,提出了改善催化装置的新思路;针对固体酸催化剂选择性不足的劣势,指出了应该进一步完善机理,并合理设计酸性载体与过渡金属相结合的催化剂。

    复合固体推进剂用新型二茂铁类燃速催化剂研究进展
    冯海涛, 刘晓菊, 张弛, 王艳丽, 马晓燕
    化工进展. 2021, 40(5):  2560-2573.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0884
    摘要 ( 693 )   HTML ( 15 )   PDF (8362KB) ( 260 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    二茂铁及其衍生物是一类性能良好的复合固体推进剂燃速催化剂,较少的添加量便可调控推进剂的燃烧性能。然而结构简单、分子量小的二茂铁类燃速催化剂存在易迁移和易挥发等缺点,严重影响了推进剂装药的贮存寿命、使用可靠性及环境适应性。因此设计和合成具有低迁移、低挥发和高催化效率的二茂铁类燃速催化剂便成为这一领域研究的关键点。本文介绍了近年来已报道的新型二茂铁类燃速催化剂的合成方法、抗迁移挥发性和催化性能,指出了其存在的问题,并对该领域今后的研究方向进行了展望。低分子量的二茂铁化合物合成相对简单,催化性能优异,但迁移挥发趋势依然存在;二茂铁聚合物分子量大,能彻底解决二茂铁的迁移问题,但催化效率较低,合成工艺复杂。在这些新型燃速催化剂中,含能离子型二茂铁化合物迁移挥发性低、易于合成修饰、热稳定性好且高含氮量,有利于提高推进剂的能量水平,具有广阔的应用前景。

    羟醛缩合法制甲基丙烯酸甲酯催化剂研究及技术经济性分析
    王光永, 李荣, 鄢义, 谌晓玲, 贾绘如, 毛震波, 王大军
    化工进展. 2021, 40(5):  2574-2580.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1042
    摘要 ( 475 )   HTML ( 11 )   PDF (1830KB) ( 319 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    制备了Cs/SiO2催化剂,在固定床反应器中研究了其催化甲醛与丙酸甲酯羟醛缩合反应性能,并采用X射线衍射、场发射扫描电镜、X射线荧光光谱分析和热分析等手段,对催化剂组成和结构变化跟踪分析。采用80%的浓缩甲醛为甲醛源,单程1000h反应过程中,丙酸甲酯转化率13%~15%,甲醛转化率60%~65%,丙酸甲酯为基准的甲基丙烯酸甲酯(MMA)选择性93%~95%。长周期反应后,催化剂晶型结构和形貌未发生显著变化,活性组分Cs未出现明显聚集和流失,积炭量有所增加。原位烧碳再生后,催化剂活性得到恢复,初始活性高于新鲜催化剂,随着反应的进行,甲醛、丙酸甲酯转化率等指标逐渐趋稳,接近再生前的平均水平。在近1700h的反应时长内,丙酸甲酯为基准的MMA选择性93%~95%,催化剂总体稳定性较好。技术经济分析表明,以羟醛缩合为核心技术的煤基MMA合成新路线,较传统的丙酮氰醇法和异丁烯氧化法MMA技术安全环保、经济高效,契合我国富煤、贫油、少气的资源结构和国家煤化工产业升级鼓励政策,可突破C2和C4路线商业技术的专利封锁,改变MMA行业现有技术格局,为煤化工企业进军MMA合成技术领域提供重要途径,同时可消化国内乙酸、甲醛的过剩产能以及大量低值化利用的副产乙酸甲酯,丰富我国煤化工产品链。

    Zn(Al)O复合氧化物负载Au催化剂催化氧化甘油制备1,3-二羟基丙酮
    柯义虎, 李景云, 刘春玲, 董文生, 刘海
    化工进展. 2021, 40(5):  2581-2592.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1243
    摘要 ( 382 )   HTML ( 8 )   PDF (4052KB) ( 331 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    以尿素为沉淀剂,采用均匀沉积沉淀法制备了Zn(Al)O复合氧化物负载Au催化剂,并用于无碱条件下催化氧化甘油制备1,3-二羟基丙酮(DHA)反应,值得注意的是随着载体中Zn/Al摩尔比的不同,负载Au催化剂的催化活性和产物DHA的选择性呈现明显差距。结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、CO吸附傅里叶变换红外光谱(CO吸附FTIR)等表征手段,发现载体Zn(Al)O复合氧化物中Zn/Al摩尔比会影响表面氧物种的含量并进一步会影响催化剂的催化活性和选择性。当Zn/Al摩尔比为7∶1、反应温度为80℃、氧气压力为10bar、反应2h时获得最佳的甘油转化率(58.5%)和DHA的选择性(95.3%)。同时,还考察了反应温度、反应时间、反应压力及载体的焙烧温度对催化性能的影响,并发现反应条件对催化剂的催化活性和选择性均有不同程度的影响。此外,以Au/Zn(Al)O-7∶1催化剂为基准考察了催化剂的稳定性,并通过表征手段分析了催化剂失活的主要原因。

    临氢裂解及烷基化组合技术应用于C9混合芳烃的高值化
    臧甲忠, 王银斌, 洪鲁伟, 于海斌, 彭晓伟, 李晨, 汪洋, 郭春垒
    化工进展. 2021, 40(5):  2593-2602.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1273
    摘要 ( 252 )   HTML ( 3 )   PDF (1326KB) ( 322 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    随着国内八大炼化基地的逐步建成与投产,未来C9混合芳烃的产量将大幅上涨,如何高效利用C9混合芳烃将成为大型炼厂需要重点解决的问题。本文以重整装置副产的C9混合芳烃为原料,经临氢裂解、临氢烷基化组合技术,生产高价值的苯/甲苯/二甲苯(BTX)和均四甲苯,反应条件缓和,目的产物选择性高。在最佳反应条件下,油相产物平均收率为86.94%,其中富含BTX的C5~C9馏分平均含量为80.93%,均四甲苯平均含量为12.98%,C10+馏分(不含均四甲苯)平均含量为6.09%。对于C9混合芳烃年处理量为9万吨的工业装置,通过本文提供的组合技术可实现年利润5543.5万元。本文提出的C9混合芳烃的组合技术具有较高的技术可行性和经济可行性,符合炼化一体化的发展趋势,是未来炼厂解决C9混合芳烃出路的首选途径之一。

    ZrO2-Al2O3复合氧化物催化反应精馏合成碳酸二甲酯
    陶宁, 徐亚津, 冯宇辰, 吕建华, 刘继东
    化工进展. 2021, 40(5):  2603-2612.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0573
    摘要 ( 313 )   HTML ( 9 )   PDF (3231KB) ( 254 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3含量的ZrO2-Al2O3复合氧化物,并在催化精馏实验装置中考察了该催化剂在碳酸丙烯酯(PC)与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯(DMC)过程中的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,催化剂表面存在的酸碱性位点是制约PC与甲醇酯交换性能的重要因素。复合氧化物中Al2O3含量可以有效调控催化剂的结构特征和表面的酸碱性质,不同于ZrO2或Al2O3单金属催化剂,复合氧化物ZrO2-Al2O3在合成过程中形成了稳定的固溶体结构,导致催化剂表面弱酸量增加,并产生了强碱位点。数据分析表明,催化剂表面的强碱和弱酸含量高时,其催化活性高,说明该反应具有酸碱协同催化作用。当Zr/Al比为1时,弱酸和强碱量均达到最大值,PC的转化率和DMC选择性可达到98.14%和99.96%。催化剂在经过12次循环使用后依旧保持较高的活性,具有良好的结构稳定性。

    材料科学与技术
    生物模板法制备磁性中空微球的方法和应用
    黄冠华, 刘序彦, 房晨曦, 顾庆峰, 雷浩
    化工进展. 2021, 40(5):  2613-2623.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1283
    摘要 ( 505 )   HTML ( 11 )   PDF (3537KB) ( 367 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    磁性中空微球在功能性吸附、酶固定化载体、物质的分离纯化、活性物质和药物的封装与控释、靶向给药、污染防治、食品和材料学等领域有突出的应用价值。文章综述了利用生物模板法制备磁性中空微球的制备原理和最新研究成果,并主要分析了软模板法和自模板法两种制备工艺。软模板法工艺主要通过吸附-高温炭化法除去生物模板材料获得固定外形的磁性中空微球。自模板法制备磁性中空微球可依据生物材料自身成分经水热碳化反应或在惰性气体氛围保护下的高温炭化反应生成具有特殊官能团结构的中空碳微球,并将磁性物质溶入或吸附到中空微球中,具体分为水热碳化法和浸渍-高温炭化法;也可将制备好的磁性物质吸附于经过特殊处理过的生物模板材料表面,如吸附-共沉淀法和高温炭化-共沉淀法。总之,生物模板法制备磁性中空微球条件较为温和、无污染,生物模板材料对人体无毒,特别适合于食品、医药等行业的应用,具有很好的生产应用前景。

    超疏水表面自修复及应用的研究进展
    雷瑜, 田蒙蒙, 张心亚, 蒋翔
    化工进展. 2021, 40(5):  2624-2633.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1069
    摘要 ( 656 )   HTML ( 25 )   PDF (2733KB) ( 543 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    超疏水表面因具有诸多优异特性而展现出良好的应用前景,但在实际应用中容易受到外界机械力损坏或化学侵蚀,赋予超疏水表面自修复性能可以较好地改善表面耐久性,延长其使用寿命。本文针对修复构成超疏水表面的微观结构与低表面能物质展开论述,介绍了在湿度、温度、光等外界因素的引发下超疏水表面对低表面能物质的修复行为与特点,以及以形状记忆聚合物为主制备的超疏水表面对微观结构进行修复的过程。此外,介绍了具有自修复性能的超疏水表面在防腐蚀、油水分离、防覆冰等领域的应用。最后,讨论了通过优化表面结构和化学组成开发自修复超疏水表面的挑战和前景,环保型且无需外界刺激即可迅速对微观结构与低表面能物质进行双重修复的超疏水表面具有重要的研究意义。

    功能性超疏水表面的构建及其应用进展
    郑龙珠, 苏晓竞, 李红强, 官航, 古孜努尔·阿巴白克力null, 冯海洋, 韦业, 赖学军, 曾幸荣
    化工进展. 2021, 40(5):  2634-2645.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1284
    摘要 ( 881 )   HTML ( 34 )   PDF (3700KB) ( 622 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    由于具有独特的液体润湿性,超疏水表面在工业生产和日常生活中具有广阔的应用前景,但其单一的超疏水性却难以满足在严苛环境和新兴领域中的使用需求。近年来,将表面超疏水性与自修复性、透明性、导电性等至少一种功能相结合的功能性超疏水表面已成为该领域的研究热点,对于延长其使用寿命并拓宽其在柔性电子、快速融冰融雪等新兴领域中的应用具有重要意义。本文简单介绍了超疏水表面的基本原理,然后综述了近年来功能性超疏水表面的研究进展,具体介绍了可修复、可拉伸、透明、磁性、导电及非对称浸润性的功能性超疏水表面的构建和应用,最后总结了目前该领域存在的一些问题,主要包括功能性有待于改善、制备工艺复杂、成本高、污染环境、耐久性较差等,并指出利用简单环保的方法开发出能够长期使用的功能性超疏水表面将会是该领域未来的主要发展方向,同时要注重推动其实际生产及应用。

    导电水凝胶的制备及应用研究进展
    王思恒, 杨欣欣, 刘鹤, 商士斌, 宋湛谦
    化工进展. 2021, 40(5):  2646-2664.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1196
    摘要 ( 1891 )   HTML ( 93 )   PDF (6358KB) ( 1446 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    导电水凝胶是一类将亲水性基质和导电介质有机结合的新型水凝胶,具有较高的柔韧性、可调的力学性能和优异的电化学性能,在柔性电子设备等领域具有广阔的应用前景。本文综述了导电水凝胶材料的研究前沿和动态,介绍了导电水凝胶的分类及制备方法,讨论了导电水凝胶的结构设计与性能,重点阐述了导电水凝胶材料的应用研究进展,归纳了导电水凝胶材料面临的问题与挑战,并展望了导电水凝胶材料的发展趋势,指出采用天然可再生资源为原料开发具有高导电性、力学性能稳定、耐极端温度、生物相容性和生物可降解的导电水凝胶将成为下一步研究重点,同时优化柔性电子装置、提高器件输出稳定性也将成为重要的研究方向之一。导电水凝胶的制备及应用研究将促进柔性电子功能材料领域的快速发展。

    新型复合纳滤膜研究进展
    陈宇昊, 刘家辉, 刘娟, 章洪斌, 孙海翔
    化工进展. 2021, 40(5):  2665-2675.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1094
    摘要 ( 767 )   HTML ( 30 )   PDF (3386KB) ( 642 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    纳滤膜因操作压力低、通量高、具有分离选择性以及运行成本较低等优势引起越来越多的关注,目前已在苦咸水脱盐、污水治理和海水淡化等领域发挥着重要作用。界面聚合作为常见的制备聚酰胺纳滤膜的方法,其聚合反应进程的调控可以有效地调节纳滤膜的微观结构,进而对其分离性能产生重要影响。本文从复合纳滤膜的结构入手,总结了当前常用的提升纳滤膜性能的改性方法,包括优化分离选择层、构建中间层、调整底膜结构三个方面,讨论了界面聚合过程反应单体、添加剂种类、制备条件等对分离层结构和分离性能的影响,并分析了底膜的孔径、孔隙率、亲疏水性等理化性质对复合膜性能的影响以及不同类型中间层的优缺点。在此基础上,总结了当前业界内亟待解决的问题,并对纳滤膜的未来发展趋势进行了展望。

    室温可见光引发聚合诱导自组装制备P2VP-b-PSt纳米材料
    罗菊香, 程德书, 李明春, 辛梅华
    化工进展. 2021, 40(5):  2676-2684.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1131
    摘要 ( 300 )   HTML ( 3 )   PDF (2334KB) ( 96 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对苯乙烯(St)的常温聚合速率缓慢影响了其在常温聚合诱导自组装(PISA)中的应用问题,提出了一种无需添加光引发剂或光催化剂,以蓝光LED为光源,聚2-乙烯基吡啶(P2VP)为大分子链转移剂,常温下在甲醇中实现St的PISA的方法。通过可见光引发的PISA制备了聚2-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯(P2VP-b-PSt)纳米材料,考察了St/P2VP的比例、聚合时间及P2VP的链长对聚集体形貌的影响,结果表明,当P2VP的分子量为4000、St/P2VP的摩尔比从400/1变化到4000/1、聚合时间从3h变化到24h,均可以实现聚集体从球形胶束到囊泡的转变;当P2VP的分子量为8300时,仅能得到球形胶束。

    基于纳米容器BTA@MSNs-PAA的智能防腐涂层的制备及性能
    文家新, 张欣, 刘云霞, 和志强, 屈琦超
    化工进展. 2021, 40(5):  2685-2694.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1087
    摘要 ( 289 )   HTML ( 2 )   PDF (3009KB) ( 237 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    碳钢被广泛应用于工农业生产中,智能涂层的研究和应用为碳钢的腐蚀防护提供了新的途径。本文以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过加入扩孔剂1,3,5-三甲苯(TMB)合成了大孔径的介孔SiO2纳米容器(MSNs),采用聚丙烯酸(PAA)对MSNs进行化学修饰制备了一种装载缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)的pH敏感性智能纳米容器BTA@MSNs-PAA。通过扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射粒径分析(DLS)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热重/差热分析(TGA/DTA)和紫外可见光谱(UV-vis)对BTA@MSNs-PAA的结构和性能进行了表征。通过将BTA@MSNs-PAA掺杂到环氧树脂涂层中,在碳钢表面制备了一种智能防腐涂层,采用电化学阻抗谱(EIS)和盐雾加速腐蚀试验对智能涂层的防腐性能进行了评价。结果表明,BTA@MSNs-PAA近似呈球形且表面光滑,平均粒径为320nm。BTA@MSNs-PAA可通过PAA与BTA之间的静电相互作用装载BTA分子,其装载量可达16.49%,BTA@MSNs-PAA可响应酸性刺激而加速释放BTA分子。基于BTA@MSNs-PAA的智能防腐涂层对碳钢表现出显著的腐蚀防护性能,这可能是因为当碳钢基体发生腐蚀时,其腐蚀点位下降的pH触发纳米容器快速释放BTA分子,从而有效抑制了基体的进一步腐蚀。

    MoS2/Y分子筛微生物电解池阴极材料制备及其电化学性能
    赵煜, 李佳, 杨冬花, 王改, 张杰, 王玉雪
    化工进展. 2021, 40(5):  2695-2702.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1081
    摘要 ( 345 )   HTML ( 2 )   PDF (2362KB) ( 333 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    采用水热法合成了一系列不同比例的MoS2/Y分子筛复合物,并将其制成碳基复合电解池阴极。线性扫描伏安法(LSV)测试表明,当MoS2和Y分子筛质量比为5∶2、碳纸负载量为1.5mg/cm2时,阴极催化析氢性能最佳。通过SEM、TEM、XRD、XPS和BET对复合材料进行表征,SEM测试表明MoS2/Y分子筛为片状和八面体相互交织叠加的云状形貌。BET测试表明其具有排列规整的微孔-介孔多级孔道结构,利于加速H+还原和H2扩散。本文还考察了以MoS2/Y分子筛作为微生物电解池(MEC)阴极的析氢性能。在MEC运行5个周期的产氢实验中,MoS2/Y分子筛所产生的平均最大电流密度、氢气产率和产氢量等都高于Pt电极,且具有长期稳定性。因此,MoS2/Y分子筛是一种适于实际应用的析氢催化剂。

    基于氯化钴改性的纤维素纸比色湿度传感器
    阚燕, 孙倩, 李晓强, 高德康
    化工进展. 2021, 40(5):  2703-2709.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1240
    摘要 ( 393 )   HTML ( 3 )   PDF (3365KB) ( 273 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了获得兼具良好湿敏响应和颜色可视性的湿度传感器,以纤维素滤纸(FP)和氯化钴(CoCl2)为原料,滤纸为传感器的基底材料,氯化钴为感湿材料和颜色指示剂,通过简单的浸泡-干燥的方法制得CoCl2/FP复合膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对复合膜进行一系列物理化学性能测试。结果表明,CoCl2/FP复合膜上均匀地分布着氯(Cl)元素和钴(Co)元素,且滤纸和氯化钴之间主要发生的是物理变化。采用电化学工作站和电脑配色仪对CoCl2/FP比色湿度传感器进行电流响应测试和可见光光谱测试。结果表明,在相对湿度(RH)为11%~98%的范围内,CoCl2/FP比色湿度传感器具有明显的电流响应,电流变化超过1000倍。另外,从低湿度到高湿度,CoCl2/FP比色湿度传感器呈现出由蓝色到红色的颜色变化,且这种颜色变化是可逆的。

    生物与医药化工
    基于可控/“活性”自由基聚合的生物传感分析
    胡琼, 甘世宇, 包宇, 韩冬雪, 牛利
    化工进展. 2021, 40(5):  2710-2718.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1289
    摘要 ( 468 )   HTML ( 9 )   PDF (2826KB) ( 193 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    传统信号放大策略存在成本高昂和操作复杂等不足,无法满足早期诊断等领域的实际应用需求。近年来,科研人员探索建立了一类基于原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合等可控/“活性”自由基聚合(CLRP)技术的新型信号放大策略,用于蛋白质和核酸等生物分子的简便、快速、低成本、高灵敏和高选择性检测。本文综述了基于CLRP的生物传感分析的研究进展。首先介绍了生物传感器的概念及特点,简述了传统信号放大策略及基于聚合物的信号放大策略的优缺点。接着,对CLRP技术进行了概述,并重点回顾了基于ATRP和RAFT聚合的信号放大策略在高灵敏生物传感中的应用。最后,对基于CLRP的生物传感分析进行了展望。基于CLRP的信号放大策略,具有操作简便、成本低廉和高效等优良特性,在生物分子的高灵敏检测中具有相当广阔的应用前景。

    生物大分子介导仿生矿化制备磁性纳米粒子的研究进展
    周雁红, 李夏兰, 张光亚
    化工进展. 2021, 40(5):  2719-2729.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1165
    摘要 ( 364 )   HTML ( 12 )   PDF (2106KB) ( 357 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    相比其他纳米材料,磁铁矿(Fe3O4)纳米粒子由于具有磁响应性而被广泛应用于酶固定化、定向给药及核酸提取等方面。不同大小和形状的磁铁矿纳米颗粒可用于不同的领域,如晶体尺寸越小的Fe3O4对人体副作用越小,有望用于疾病高效、靶向治疗。近年来,控制Fe3O4纳米粒子大小和形貌的新方法研究逐步成为热点。因此,本文回顾了传统的共沉淀制备磁性纳米颗粒的方法,这些方法需要使用有机溶剂或高温等条件控制,介绍了这些方法存在的环境污染和安全性问题。在此基础上,本文深入介绍了近年来出现的一种受自然界生物矿化启发的生物大分子介导的仿生矿化制备磁性纳米粒子的新趋势,综述了生物大分子蛋白质(或多肽)介导的仿生矿化的最新研究进展,阐释了该方法在磁铁矿(Fe3O4)纳米粒子的大小和形貌控制方面的优缺点,并对其应用前景及面临的挑战进行了展望。

    铁元素对厌氧氨氧化菌脱氮效能的影响
    雷欣, 闫荣, 慕玉洁, 章院灿, 付志敏
    化工进展. 2021, 40(5):  2730-2738.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1178
    摘要 ( 386 )   HTML ( 6 )   PDF (957KB) ( 655 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    厌氧氨氧化工艺是治理水体氮污染的一种绿色、高效新型生物技术。然而,厌氧氨氧化菌世代时间长,对环境敏感性高,致使厌氧氨氧化系统启动缓慢、运行稳定性较低,进而导致厌氧氨氧化工艺在实际应用中受限。铁不仅是环境中普遍存在的金属元素,也是微生物生长所需的必要营养元素之一。本文综述了铁元素价态及投加量对基于厌氧氨氧化反应的废水脱氮工艺启动及运行过程中含氮污染物去除效果,分析铁元素存在时,铁/氮元素的反应途径、厌氧氨氧化菌生长速率、颗粒形成以及微生物群落组成演变等方面的作用关系,旨在深入探究和阐释元素铁对于厌氧氨氧化菌脱氮性能的内在作用机制,为实现工程化利用铁强化厌氧氨氧化系统脱氮过程、提高微生物活性提供科学指导。

    精细化工
    羧甲基纤维素-大豆分离蛋白农药缓释颗粒的制备及性能
    李梓泳, 马憬希, 赵明, 陈龙, 周红军, 周新华
    化工进展. 2021, 40(5):  2739-2746.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1248
    摘要 ( 438 )   HTML ( 9 )   PDF (2210KB) ( 225 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为提高农药利用率、精确控制农药释放,设计了一种pH响应型缓释颗粒。以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为桥连接羧甲基纤维素(CMC)与大豆分离蛋白(SP)得到羧甲基纤维素-大豆分离蛋白(CMC-SP),然后利用分子自组装法负载阿维菌素(AVM)形成载药颗粒(CMC-SP@AVM)。采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)等手段对改性产物结构和形貌进行表征,并对CMC-SP@AVM的载药性能、缓释性能、抗紫外性能、杀虫活性进行了探究。结果表明,CMC-SP@AVM具有近似椭圆形的结构,CMC-SP@AVM的平均粒径为104nm;对AVM的包封率达41.9%,并赋予AVM优异的抗紫外光分解性能,强紫外光照射120h后,CMC-SP@AVM中AVM的残留率比未包封的AVM高117%,其药物释放具有pH响应特性,pH越大,释放速率越快;药物释放过程符合Elovich模型。在相同AVM浓度下CMC-SP@AVM的杀虫活性与原药无显著差异。

    资源与环境化工
    微波诱导催化脱硝研究进展
    郝润龙, 钱真, 符乐, 袁博
    化工进展. 2021, 40(5):  2747-2752.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1073
    摘要 ( 332 )   HTML ( 4 )   PDF (722KB) ( 329 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    发展经济高效的烟气脱硝技术是大气污染控制领域的重要研究方向,利用微波诱导催化技术开展烟气脱硝已成为当前热点方向。本文对近年国内外研究人员关于微波诱导催化治理烟气NOx的研究成果进行了综述,详细介绍了微波还原脱硝和微波氧化脱硝相关成果,重点讨论了以碳酸氢铵和活性炭为还原剂的微波诱导还原催化脱硝技术以及ZSM-5、金属氧化物和钙钛矿型混合氧化物微波催化还原脱硝技术。最后通过对比微波还原脱硝和微波氧化脱硝两种方法,提出研发微波催化氧化脱硝技术、探究其反应机理是开发新型烟气脱硝技术的重要方向。

    深层滤床反冲洗技术及其油田水处理领域应用进展
    于忠臣, 刘长春, 董喜贵, 刘书孟, 孙冰, 李可
    化工进展. 2021, 40(5):  2753-2761.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1215
    摘要 ( 317 )   HTML ( 5 )   PDF (1353KB) ( 460 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    深层滤床过滤作为油田污水高效处理最重要的环节之一,滤床稳定运行的关键在于有效反冲洗。随着含油废水中聚合物浓度不断增大,聚合物吸附和滞留于滤床内,与滤料颗粒相互黏结,滤床反冲洗不彻底,导致滤床板结、过滤效率降低甚至作用失效。为了解决这一问题,本文介绍了重力作用下滤料反冲洗再生原理,回顾了单独水反冲洗技术、气水联合反冲洗技术及其加载场强化水力反冲洗技术,提出了一种颗粒滤床复合场反冲洗的新方法,将旋流场加载于滤床重力场的水力反冲洗过程,可以突破重力作用下滤料反冲洗再生效率低的技术瓶颈,丰富和发展了滤床水力反冲洗理论,为油田颗粒滤床反冲洗再生开辟新途径。

    油气田含油污泥生物处理技术研究进展
    包清华, 黄立信, 修建龙, 俞理, 崔庆锋, 马原栋, 伊丽娜
    化工进展. 2021, 40(5):  2762-2773.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1299
    摘要 ( 412 )   HTML ( 8 )   PDF (1464KB) ( 401 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    油气田含油污泥是石油钻井、运输、储存过程中产生的主要污染物。随着油气田开发的逐步深入,含油污泥所带来的生产和环境矛盾越来越突出。原有的含油污泥处理方式已经不适用新的环保要求。目前,物理化学处理方法初步实现了含油污泥减量化和原油资源回收,但其并不能从根本上去除含油污泥的石油污染物,甚至有可能造成二次污染。生物处理方法有低毒、环保、效率高等特点,具有较广泛的应用前景。本文介绍了含油污泥的来源、特征、处理标准和环境影响。将生物处理技术分为生物表面活性剂(BSF)洗油法和生物降解法,并从BSF的类型和特性、洗油机理、降解工艺、降解菌、对处理效果的影响因素以及BSF增强生物降解作用等方面进行了详细阐述。文章指出BSF洗油法主要应用于高含油污泥(含油率≥6%)的处理,含油率可降到2%以下;对于低含油污泥(含油率≤6%)采用微生物降解技术处理,可达到0.3%的生态标准。生物处理技术是最有前景的满足资源回收的环保型的含油污泥处理技术。

    污水处理厂生物除臭技术及其应用进展
    吴见平, 靳紫恒, 长英夫, 张进, 江霞
    化工进展. 2021, 40(5):  2774-2783.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1168
    摘要 ( 698 )   HTML ( 11 )   PDF (1729KB) ( 609 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    污水处理厂在运营过程中所释放的恶臭污染物影响周围空气的环境质量,对人体健康、社会稳定和经济建设造成连锁危害。本文介绍了最近的污水处理厂恶臭气体净化技术发展,重点阐述了生物法除臭技术的应用现状。首先,阐述了生物过滤法、生物洗涤法、活性污泥扩散法、活性污泥回流法和氨氧化产物回流法的除臭原理、发展历史、主要影响因素和技术特点;然后,介绍了生物法除臭技术在污水处理厂的应用案例,总结了我国污水处理厂生物除臭技术的应用现状;最后,根据生物法除臭技术比较和应用现状,提出污水处理厂除臭工程的发展方向,包括分区治理、首尾结合、密闭处理、工艺组合和生物气溶胶控制等。

    聚烯烃塑料的热解和催化热解研究进展
    孙艺蕾, 马跃, 李术元, 岳长涛
    化工进展. 2021, 40(5):  2784-2801.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1274
    摘要 ( 793 )   HTML ( 25 )   PDF (2147KB) ( 1429 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    通过热解和催化热解技术将废塑料转化为高附加值产品是一种有前途的回收途径,可解决废塑料对环境的污染问题并促进环境的可持续化,这种方法同时具有经济效益和明显的环境优势,为塑料的回收行业确立了未来的发展趋势。本文以石蜡、轻质芳烃(BTX)、低碳烯烃和苯乙烯等产品为出发点,阐述了不同聚烯烃塑料的热解特性,详细介绍了温度和停留时间对产品分布和收率的影响,然后基于聚烯烃空间结构的差异,讨论了不同催化剂作用下的热解机理,并对催化剂的酸强度和孔结构等影响因素进行了着重分析,以改善产品选择性。此外,文章简述了聚氯乙烯脱氯的三类过程,即热解脱氯、催化热解脱氯和吸附脱氯。最后指出催化热解过程中催化剂成本高、重复使用活性低等潜在问题,今后的研究应致力于优化工艺路线、开发价格低廉的新型催化剂。

    生物法联合工艺治理VOCs的研究进展
    杜佳辉, 刘佳, 杨菊平, 祁弘毅, 窦晓娜, 李坚
    化工进展. 2021, 40(5):  2802-2812.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1234
    摘要 ( 428 )   HTML ( 13 )   PDF (1711KB) ( 669 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    考虑到挥发性有机物(VOCs)治理技术的复杂性以及实际工程应用中的经济效益,生物联合治理技术成为了一种研究趋势。本文阐述了目前主要的生物联合治理技术,包括紫外光降解技术-生物法、低温等离子体技术-生物法、化学-生物法、吸附-生物法、燃烧-生物法以及生物法组合工艺。总结了生物联合治理技术的研究进展与存在的问题。紫外光、低温等离子体技术以及化学法常作为预处理技术与生物进行联合应用,在提高整体降解效果的同时也会使生物反应器具有更好的运行性能。吸附法、燃烧法通常作为末端处理技术与生物法进行联合治理,以保障废气可以达标排放。生物组合技术也通过将不同生物治理技术相结合形成协同优势使其对于工业废气取得更优的降解效果。文中指出了生物联合技术在废气治理方面是一个有前景的选择,但生物联合治理技术的研究还不够深入,实际应用也不够成熟,因而需要进行进一步的探究。

    沸石分子筛用于VOCs吸附脱除的应用研究进展
    王旭, 吴玉帅, 杨欣, 陈汇勇, 张建波, 马晓迅
    化工进展. 2021, 40(5):  2813-2826.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1145
    摘要 ( 974 )   HTML ( 24 )   PDF (3299KB) ( 1385 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)作为空气中有机污染物的主要成分,对环境与人类健康造成了严重的危害。吸附法可有效富集低浓度VOCs气体,成本低、易操作,是末端治理去除VOCs的主要技术。沸石分子筛具有高度有序、孔径可调的微孔孔道,可实现VOCs分子的选择性吸附,且热稳定性极佳,易于脱附再生,是一种优良的VOCs气体吸附剂。本文分别从沸石分子筛的结构性质、复合型分子筛吸附剂以及整体式分子筛吸附剂三方面详细介绍了沸石分子筛用于VOCs吸附脱除的研究进展。结果表明,变换骨架拓扑结构以及补偿阳离子类型,可实现对VOCs分子进行选择性吸附;提高结构疏水性可有效降低高湿度条件下水分子对VOCs的竞争吸附,增强分子筛吸附剂的环境适应性;通过孔道多级化或与其他介/大孔构建复合型吸附剂,可提高分子筛吸附剂的比表面积和孔容,增大对VOCs的吸附容量;沸石分子筛可构建为整体式吸附剂,相较于颗粒型吸附剂,其机械强度更高,应用性更强。文章还指出,作为整体式分子筛吸附剂的典型代表,分子筛转轮吸附技术在高通量、高压降等吸附工况条件下均表现出极佳的VOCs吸附脱除效率,已广泛应用于工业排放VOCs的有效治理。

    PPCPs在土壤-作物系统行为特征及环境风险的研究进展
    李松旌, 樊向阳, 崔二苹, 胡超, 崔丙健, 刘源, 李中阳, 景若瑶, 李胜曙
    化工进展. 2021, 40(5):  2827-2838.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1099
    摘要 ( 451 )   HTML ( 11 )   PDF (1330KB) ( 429 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    随着药品和个人护理品(PPCPs)生产和使用量的增加,PPCPs及其代谢产物在水体、土壤环境中的检出量、检出种类与日俱增。本文基于国内外已有的相关文献,总结了典型PPCPs通过不同途径进入土壤-作物系统的环境风险,并从PPCPs在土壤-作物系统中的降解行为特征和迁移累积规律等方面对PPCPs环境行为及归趋的最新研究进展进行了综述,指出目前研究存在的PPCPs种类、浓度、输入方式以及环境背景的单一性等突出问题,并对该领域未来研究趋势进行了展望,如不同类别PPCPs的环境行为特征、与土壤微环境的互作机制、降解或螯合产物及其环境行为与风险等方面的研究,对于探明PPCPs对生态环境的影响规律及对人类健康的潜在危害具有重要意义。

    生物炭对几类常见新兴污染物去除的研究进展
    吴阳, 刘振中, 江文, 王金鑫
    化工进展. 2021, 40(5):  2839-2851.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1244
    摘要 ( 502 )   HTML ( 16 )   PDF (1199KB) ( 689 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    近年来药物和个人洗护用品(PPCPs)以及内分泌干扰物(EDCs)等新兴污染物频频检出,引起人们高度关注。众多研究表明,这些新兴污染物已经广泛分布在河流、湖泊、海洋、土壤、沉积物和地下水等环境介质中,而这些物质具有不易降解特性,加之不断排入水体环境,在水体环境中呈现“假持续存在”状态,对生态环境和人体健康造成诸多的不良影响。本文首先简述了以PPCPs和EDCs为代表的新兴污染物在环境中的来源、传播、分布和去除技术,并以表格形式综述了PPCPs和EDCs在各地区的污染现状。最后介绍了生物炭在去除PPCPs和EDCs上的研究现状和进展,分别通过生物炭制备原料、热解温度、改性或活化方式、溶液pH、离子强度和干扰物等因素综述了其对生物炭吸附PPCPs和EDCs的影响,并在最后做出总结和展望,以期能给今后生物炭在去除PPCPs和EDCs等新兴污染物上的相关研究和实际应用提供更多思路。

    蒸发气相吸收耦合方法处理垃圾渗滤液
    徐世昌, 崔兰英, 解利昕, 宿立波
    化工进展. 2021, 40(5):  2852-2858.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1279
    摘要 ( 262 )   HTML ( 1 )   PDF (1566KB) ( 107 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    对垃圾渗滤液蒸发、蒸发-气相酸吸收、蒸发-气相碱吸收和蒸发-气相酸吸收-气相碱吸收处理进行了试验研究,考察了不同工艺真空度和渗滤液初始pH对冷凝液水质的影响。结果表明:采用蒸发法时,随着真空度的升高,冷凝液pH、NH3-N浓度和总含盐量(TDS)值均呈下降趋势,而COD浓度逐渐增加。当初始渗滤液呈酸性时,冷凝液中NH3-N的含量较低,而COD的含量较高;当初始渗滤液呈碱性时,冷凝液中COD的含量较低,而NH3-N的含量较高。采用蒸发-气相酸吸收法可有效降低渗滤液中NH3-N的含量,采用蒸发-碱吸收法可去除渗滤液中的COD。采用蒸发-气相酸吸收-气相碱吸收法能同时降低渗滤液中COD、NH3-N和TDS的浓度,在渗滤液初始pH为8.1的条件下,对渗滤液中COD、NH3-N和TDS的去除率均达99%以上,浓度分别降至60mg/L、8mg/L和10mg/L以下,冷凝液水质符合GB 16889—2008对环境敏感地区的排放标准。

    铁强化电解锰阳极液体系中氧化锰矿烟气脱硫和锰浸出工艺
    姚露, 辛广智, 杨林, 蒲鹏燕, 江霞, 蒋文举
    化工进展. 2021, 40(5):  2859-2866.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1067
    摘要 ( 348 )   HTML ( 15 )   PDF (1679KB) ( 158 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    结合电解锰生产工艺,以氧化锰矿为原料,以电解锰生产过程产生的电解阳极液废水配置烟气脱硫浆液,在其中添加FeSO4强化电解锰阳极液体系下氧化锰矿烟气脱硫及浸锰能力,探讨铁强化氧化锰矿烟气脱硫和浸锰的工艺条件对烟气SO2脱除和锰浸出的影响机制。研究发现FeSO4的加入,通过FeSO4与MnO2之间的氧化还原反应以及产物三价铁离子和二价锰离子的协同催化作用,可同时提高锰矿烟气脱硫效率和锰的浸出率。锰矿粒径越小,脱硫及浸锰效率越高。温度升高,氧化锰矿浆液烟气脱硫率逐渐下降,浸锰率则先升高后下降,并在60℃时达到最大。浆液液固比和烟气流量的增大均会导致烟气脱硫率的下降,但会提高氧化锰矿浸锰率。进口SO2浓度过高会导致脱硫率下降,但更有利于浸锰。采用5级逆流吸收对7%的烟气进行铁离子强化氧化锰浆脱硫,得到最终SO2出口浓度293μL/L,溶液Mn2+浓度为44.72g/L,满足电解要求。铁强化电解锰阳极液体系有效回收利用了电解锰生产废水,不仅集脱硫浸锰工艺为一体,且可实现脱硫和浸锰效率的同时提升,为电解锰行业的清洁生产和资源综合利用提供理论依据和技术参考。

    电化学阴阳极协同降解有机磷及同步回收磷酸钙
    刘奕捷, 蔡利民, 王晓慧, 齐元峰, 江波
    化工进展. 2021, 40(5):  2867-2872.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1147
    摘要 ( 344 )   HTML ( 10 )   PDF (2033KB) ( 136 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为解决工业循环水系统中有机磷阻垢剂添加引发的磷污染和磷资源短缺等问题,本文构建了电化学阴-阳极协同反应体系,利用硼掺杂金刚石(BDD)阳极氧化反应实现有机磷的降解,同时阴极电解反应营造的局域强碱性氛围有利于磷酸钙在阴极的富集。以乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)为目标阻垢剂,研究了不同参数对EDTMP降解和无机磷回收性能的影响,结果表明:BDD阳极电化学反应产生的强氧化性?OH是氧化EDTMP的主要活性物种,增加电流密度有利于EDTMP的降解,电流密度从3mA/cm2增加到30mA/cm2时,总有机碳(TOC)去除率从14%增加到72%,无机磷产量从6.5mg/L增加到9.9mg/L,磷回收效率从21%同步增加到83%。初始pH(3.0~12.0)对磷回收效率影响较小。Ca2+浓度增加有利于水体中磷的回收,Ca2+浓度从25mg/L增加到100mg/L时,磷回收效率相应地从46%提升到83%。电化学反应体系内,磷主要以非晶态的磷酸钙形式在阴极表面富集,沉积物种Ca/P物质的量之比约为0.6。

    四乙烯五胺接枝膨润土对酸性大红GR的吸附性能
    孙志勇, 商铁林, 王金东, 马向荣
    化工进展. 2021, 40(5):  2873-2881.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-2071
    摘要 ( 357 )   HTML ( 3 )   PDF (1832KB) ( 312 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在膨润土(Bent)表面接枝四乙烯五胺(TEPA)制备四乙烯五胺改性膨润土(TEPA/Bent),利用FTIR(红外光谱仪)、XRD(X射线衍射仪)、EA(元素分析)、SEM(扫描电镜)和EDS(能谱仪)对其进行表征分析,并考察对水体中阴离子染料酸性大红GR的吸附性能。结果表明:TEPA成功接枝于膨润土表面,提高了膨润土对酸性大红GR的吸附量;pH对TEPA/Bent表面电位和吸附量影响较大;随着初始pH的增大,TEPA/Bent的zeta电位由正变为负,对酸性大红GR吸附量减少;在pH=3,染料初始质量浓度为100mg/L条件下,TEPA/Bent对酸性大红GR的吸附量可达44.63mg/g;TEPA/Bent对酸性大红GR的吸附动力学符合准二级动力学模型;吸附等温线符合Langmuir吸附等温模型,为单分子层吸附;吸附热力学表明该吸附为自发吸热过程。吸附剂经过5次再生后,吸附量仍保持为初始80%以上。研究表明,TEPA/Bent是从水溶液中去除阴离子染料的潜在有效吸附剂。

    固定化生物吸附剂对Cd(Ⅱ)的去除性能及机理
    余关龙, 彭海渊, 王世涛, 汪国梁, 陈宏, 杜春艳, 刘媛媛, 孙士权, 禹丽娥, 王建武
    化工进展. 2021, 40(5):  2882-2892.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1258
    摘要 ( 341 )   HTML ( 8 )   PDF (1840KB) ( 418 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    从处理含Cd(Ⅱ)废水的人工湿地基质层中提取微生物,经过重金属浓度梯度筛选后,通过聚合酶链式反应(PCR)技术分析发现筛选后的菌群对Cd(Ⅱ)有较好的耐受性和吸附能力,菌种丰度依次为Lactococcus< Stenotrophomonas< Serratia< Pseudomona。将筛选后的微生物用包埋固定化技术制成固定化生物吸附剂,在pH=4~5、吸附时间48h、吸附剂用量(湿重)50g/L、Cd(Ⅱ)初始浓度100mg/L时,对Cd(Ⅱ)的最大去除率可达91%±2%。通过吸附平衡研究发现吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir模型,对Cd(Ⅱ)的最大单分子层吸附量为34.4mg/g。BET分析结果显示,固定化生物吸附剂具有介孔结构且比表面积大,有利于吸附作用的进行;傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(FTIR-ATR)分析结果说明固定化生物吸附剂具有丰富的重金属结合点 位,—COOH、—OH、—NH和—CH基团参与了Cd(Ⅱ)的吸附过程。固定化生物吸附剂重复使用3次能保持较好的吸附效果,显示出较高的经济实用性。水环境中常见阳离子对Cd(Ⅱ)竞争吸附影响顺序依次为Na+<K+<Ca2+

    疏水/亲油丝瓜络制备及在油水分离中的应用
    闫红芹, 郑文瑞, 张桂玉, 王誉, 王梦然, 朱敏慧
    化工进展. 2021, 40(5):  2893-2899.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-2424
    摘要 ( 483 )   HTML ( 9 )   PDF (1345KB) ( 661 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为拓展丝瓜络在油水分离领域的应用,实现农业废弃资源的高值化利用,对天然丝瓜络进行碱-过氧化氢预处理,包括去除蜡质和增大比表面积;配置了纳米二氧化硅和MQ硅树脂疏水分散液,采用超声波辅助浸渍法,以预处理丝瓜络为多孔吸附载体,制得疏水/亲油丝瓜络,并测定其对植物油和水吸附性能、油水混合物的分离效率和重复利用性能。结果表明:浸渍纳米二氧化硅和MQ硅树脂的分散液后,丝瓜络对水和油的接触角分别为140.3°±6°和0°,对植物油和水吸附量分别为4.86g/g和0.28g/g,表现出良好的疏水亲油性能。改性后的丝瓜络对油和水的分离效率分别为76.5%和95.5%,表现出良好的油水分离性能。由于机械挤压破坏了网络结构及部分疏水层的脱落,经过4次过滤后,丝瓜络吸油性能有所降低,影响其重复使用性能。

    铜镉渣酸浸液旋流电积提铜对比分析
    顾利坤, 徐洪傲, 李博, 魏永刚
    化工进展. 2021, 40(5):  2900-2908.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1177
    摘要 ( 401 )   HTML ( 10 )   PDF (2907KB) ( 84 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对湿法炼锌副产物铜镉渣氧化酸浸液成分特点,采用旋流电积工艺回收其中的金属铜。研究了不同旋流电积工艺对电积过程中相关技术参数及杂质离子迁移规律的影响,并对不同电积工艺的优缺点进行了对比分析。结果表明:一段旋流电积可使溶液中铜离子浓度从44.14g/L降低到1.42g/L,而分段旋流电积可使溶液中终点铜离子浓度从1.42g/L继续降低至0.5g/L以下,溶液中铜离子在阴极上的电沉积率可从96.78%提高到99.20%,阴极电流效率可从90.52%提高到98.49%。当溶液中铜离子浓度降低到10g/L左右及以下时,杂质离子在阴极与铜发生共沉积现象逐渐明显,分段旋流电积得到的阴极铜产品光泽度及形貌质量较一段电积更好。与一段旋流电积工艺相比,分段旋流电积工艺具有电流效率高、能耗低、产品质量好等优点。

    CaCl2回收液赤泥碱性调控
    幸艳, 张雪凯, 周康根, 彭长宏
    化工进展. 2021, 40(5):  2909-2916.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1207
    摘要 ( 311 )   HTML ( 10 )   PDF (2045KB) ( 227 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    赤泥是氧化铝行业最大的环境污染问题,碱性调控是处置赤泥的关键。本文以赤泥资源化过程中产出的CaCl2溶液的模拟液作为脱碱剂对赤泥进行碱性调控研究,考察了可能影响碱性调控过程的因素,并进行了柱淋洗实验以模拟实际赤泥堆存过程中的淋洗过程,进行盆栽试验来评估脱碱赤泥的土壤化潜力。结果表明:在固液比为500g/L、脱碱液Ca2+浓度为10g/L、反应温度为85℃、反应时间为2h的条件下,浸出液中Ca、Na浓度分别为7.74g/L和1.22g/L,pH可降低至8.39,并且一次脱碱过程即可达到脱碱平衡。柱淋洗流出液Na/Ca比高达107.8,远高于海水Na/Ca比(25.8),可用作氯碱工业原料;脱碱后赤泥pH由11.14降至8.05。黑麦草在脱碱赤泥与锯末的混合基质中的七天发芽率达到92%,高于新鲜土壤中黑麦草发芽率(84%),表明脱碱后赤泥适合植物生长。利用CaCl2回收液进行赤泥碱性调控可为赤泥处置提供一种成本低廉、绿色环保的方法。

    不同类型土壤胡敏酸提取物环境持久性自由基特征及影响因素
    鲁遥, 王朋, 尹梦楠, 杨名毅, 张凰
    化工进展. 2021, 40(5):  2917-2927.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1272
    摘要 ( 430 )   HTML ( 2 )   PDF (3586KB) ( 262 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    土壤有机质中存在环境持久性自由基(EPFRs),其特征(信号强度、g值和线宽)与天然有机质组分及其结构之间关联的研究还存在不足。本文采用黑龙江黑土、云南红土和山东黄土提取的胡敏酸(HAs)作为实验样品,通过电子顺磁共振波谱技术(EPR)分析测定HAs中自由基的信号特征,利用元素分析、紫外分光光度法、13C NMR核磁、高效液相等方法测定HAs提取物的结构、组分和分子量分布等。结果表明,HAs中EPFRs的 量(0.84×1016 ~7.42×1016 spin/g)随着分子量的增加而减少,且与HAs的芳香性有显著的正相关关系(r=0.813, p<0.01),这归因于芳香族化合物自由电子能够部分离域形成EPFRs。EPFRs的g值(2.0034~2.0041)随芳香性的增加而减少(r=-0.752,p<0.01),表明芳香性组分对碳中心自由基有主要的贡献。相比于其他两个地区的土壤,红土HAs中EPFRs信号最稳定,主要归因于云南土壤中Fe3+含量丰富,在强紫外线的辐射下更有利于形成稳定的EPFRs。

    观点
    石油热解过程中自由基调控反应机理的构建与应用
    田原宇, 乔英云
    化工进展. 2021, 40(5):  2928-2932.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0610
    摘要 ( 441 )   HTML ( 17 )   PDF (604KB) ( 392 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    石油热解是生产高品质气液燃料和化学品的重要步骤,不仅涉及非催化过程,也涉及催化过程。石油热解过程反应机理不仅为解析不同类型的热解反应过程、构建反应动力学模型以及定向调控和强化,而且对于工艺条件优化、反应调控和强化、催化剂开发和优化以及反应装备技术开发和强化等均能指明方向和提供依据,但现有热裂解自由基链式反应机理和催化裂化正碳离子反应机理均存在实验现象尚未能合理解释。本文提出了石油热解过程的化学反应主体均由受热离解的自由基主导的观点,创建了石油热解过程自由基调控反应机理,不同热解工艺区别主要在于二次自由基调控,自由基复合产物以及稳定产物形成了特定热解过程的产物分布。按照初始自由基产生、二次自由基调控和自由基复合3个阶段的反应机理,合理解析石油催化裂化过程各种应用现象,有效指导了劣质重油快速催化热解-气化耦合技术和原油直接分级气相毫秒催化裂解制化学品技术的开发,证实了石油热解过程自由基调控反应机理的普适性,为工艺条件优化、反应调控和强化、催化剂优化提升和反应装备技术强化等均能指明方向和提供依据。

京ICP备12046843号-2;京公网安备 11010102001994号
版权所有 © 《化工进展》编辑部
地址:北京市东城区青年湖南街13号 邮编:100011
电子信箱:hgjz@cip.com.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn