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本期目录
2014年 第33卷 第02期 刊出日期:2014-02-05
    特约评述
    氨醇联产企业的资源价值流分析
    肖序,张倩
    化工进展. 2014, 33(02):  263-271. 
    摘要 ( 1344 )  
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    氨醇联产作为化工行业的支柱产业之一,其价值流的计算和分析对于改进现有生产工艺和保护环境有重要现实意义。本文引用日本的LIME值评价体系将合成氨废弃物(SO2、CO2、NH3等)造成的环境损害转化为损害的货币值。首先,通过价值流核算发现损失价值,将隐性损失“显现化”,基于资源流转消耗,综合运用以会计学原理为基础的内部成本损失和以污染物损害货币评估值为基础的环境损害成本的二元评价模型,依据技术和经济可行性相统一的原理,确定不同的改进方案,然后针对改进前后的“经济-环境”成本效益进行对比评估。资源价值流的核算体系作为循环经济绩效评价的指标和改进生产环节的依据,为该产业循环经济的发展提供一套分析、诊断和评价的方法。
    化工过程与装备
    甲缩醛合成反应及其动力学研究进展
    魏焕梅1,2,李臻1
    化工进展. 2014, 33(02):  272-284. 
    摘要 ( 1320 )  
    相关文章 | 多维度评价
    针对甲缩醛的合成方法,一方面以催化剂类型为主线,对醇醛缩合法、甲醇直接氧化法、二甲醚氧化法等进行了综述,并指出目前方法中存在的问题,如原料转化率低、产物纯度不高、催化剂稳定性差、工艺复杂等,进而指明甲缩醛合成应向着简化工艺、采用环保型催化剂、提高转化率和产品纯度的方向发展;另一方面,综述了国内外在甲缩醛合成反应动力学研究方向的进展情况,指出甲缩醛合成反应动力学的研究从模型的建立到装置的选择上都越来越接近工业生产的实际情况,对于工业化生产更具参考价值。甲缩醛合成动力学研究正在向着更加趋近于工业化生产的方向发展,可以为甲缩醛生产工艺和装置的建立提供更加有效的参考。
    萃取法分离柠檬酸的研究进展
    鞠辉,杨慧茹,魏琦峰,任秀莲,董慧栓
    化工进展. 2014, 33(02):  285-288. 
    摘要 ( 1384 )  
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    柠檬酸是世界上产量最大发酵产品之一,是一种重要的有机酸。本文较全面地总结了近年来液-液萃取法和液膜萃取法分离纯化柠檬酸的原理和优缺点,详细讨论了这两种体系的发展现状况以及亟待解决的问题,这两种方法均具有污染小、萃取率高、成本低等优点,但是由于发酵液中含有蛋白质、多糖等乳化剂,使得这两种均有易乳化的缺点,并且液膜萃取法操作复杂。基于这两种方法的不足之处,提出了将离子液体运用到柠檬酸的萃取体系中,具有很大的发展空间,既保证了萃取法本身的优势,又克服了易乳化的缺点,同时离子液体可以循环使用,能源效率高,分离成本低。
    膜蒸馏技术最新研究应用进展
    申龙,高瑞昶
    化工进展. 2014, 33(02):  289-297. 
    摘要 ( 2145 )  
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    膜蒸馏是一种热驱动的新型分离技术,可使蒸汽分子在膜两侧的压力梯度作用下通过膜孔迁移至膜外侧并冷凝下来。本文简要介绍了膜蒸馏的热质传递原理以及直接接触式、气隙式、气扫式、真空式等几种主要膜蒸馏装置的特点。综述分析了膜蒸馏的相关研究进展,包括:膜蒸馏的操作及膜特性参数的影响机理研究;更多高性能的膜材料的研制;对膜污染在工艺与操作参数方面的改进;通过能源利用与组件优化强化膜蒸馏过程等。概述了膜蒸馏在海水脱盐制备纯水、食品工业中果汁浓缩及酒精发酵、化学可挥发性物质的分离以及有毒有害废水处理方面的最新应用。最后,进一步指出过程参数的综合影响、膜材料的商业化、膜组件设计以及过程热效率是目前阻碍膜蒸馏工业化应用的主要问题。展望了加强能源研究、专注于商业用膜的研发、较多关注于其他膜蒸馏过程以及系统角度的优化分析是膜蒸馏技术未来的发展方向。
    黏结性粗颗粒流动与流态化的研究进展
    李娜,王嘉骏,冯连芳,顾雪萍
    化工进展. 2014, 33(02):  298-303. 
    摘要 ( 999 )  
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    在石油、化工、食品等多个领域经常需要处理黏结性粗颗粒,颗粒的黏结会严重影响生产效率。本文综述了黏结性粗颗粒的流动、流态化特性以及改善其流化性能的措施。阐述了粗颗粒间的黏结机理以及主要作用力(液体桥力和固体桥力)的研究进展:目前的研究采用实验和数值模拟两种方法,探究湿含量、流体黏度、操作压力等对黏结性粗颗粒的流动混合及其流态化的影响;改善黏结性粗颗粒流化性能主要有提高风速和改造装置等措施。分析表明,对于液体桥力的研究已经比较系统深入,而以固体桥力为主要黏结力的粗颗粒,其黏结机理还有待进一步的发展。指出随着高性能计算技术的发展,新的颗粒间作用力数学模型与离散单元法的耦合,将成为研究黏结性粗颗粒流动及流态化的重要方法。
    超额吉布斯自由能-状态方程模型的研究进展
    兰雪,夏力,项曙光
    化工进展. 2014, 33(02):  304-308. 
    摘要 ( 2081 )  
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    超额吉布斯自由能-状态方程模型是继传统的状态方程法和活度系数法之后计算和预测相平衡的一个新思路。本文根据参考态的不同,将超额吉布斯自由能-状态方程模型进行了分类,并且重点对其中经典模型的优缺点进行了分析和总结。包括:①HV混合规则是第一个被提出的GE-EoS模型,它需要重新回归模型参数;②WS混合规则引入第二维里系数,具有很强的理论依据;③ MHV1和MHV2混合规则,可以直接使用活度系数模型现有的参数;④LCVM型混合规则消除了状态方程和活度系数模型的组合项差异,对非对称体系相平衡的表现非常好。文章指出,GE-EoS模型的改进可以从改进状态方程、改进活度系数模型和扩充活度系数参数表3个方面着手。为了适应现在应用的需要,针对非对称体系的GE-EoS模型的开发将是重要的发展方向。
    卧螺离心机内压力场的数值模拟
    董连东,付双成,袁惠新
    化工进展. 2014, 33(02):  309-313. 
    摘要 ( 1424 )  
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    卧螺离心机在高浓度固液混合物分离领域中应用广泛,其内部结构复杂,且封闭高速运转,对其内部流场实时监测难度大,缺乏对其内部流场特性的了解,进而影响对其分离性能的研究。本文应用计算流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型多重参考系(MRF)方法,模拟分析了卧螺离心机的内部流场,得到了压力场分布情况。结果表明:模拟液压值与理论液压值之间存在着一个差值,该差值是由于液体转动的滞后造成,且随着转鼓转速的增大而增大。同时还发现,静压、动压均随着径向位置的增大而增大,且静压梯度比动压大;沿转鼓轴向即往排液口方向,静压有递减的趋势,而动压逐渐增大。这可为进一步深入研究卧螺离心机提供参考。
    GE水煤浆气化炉动力学建模与分析
    李璐伶,诸林,范峻铭
    化工进展. 2014, 33(02):  314-318. 
    摘要 ( 1398 )  
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    利用未反应芯缩核模型建立了GE气化炉内气固反应的动力学模型,依据“小室模型”进行了气化炉中物质的质量和热量衡算。模型计算结果与文献值进行了对比,气化炉出口主要气体摩尔分数最大误差不超过2%,表明模型具有一定的合理性。分析了不同氧煤比、水煤浆浓度对合成气组成、温度及冷煤气效率的影响。研究结果表明:随着氧煤比增加,CO含量增加,H2含量减少,CO2含量几乎不变,冷煤气效率先增加后减少,其变化范围为74%~79%;随着水煤浆浓度增加,CO含量增加,H2和CO2含量有所降低,冷煤气效率变化不明显。研究了当氧煤比为0.95、水煤浆浓度为55%时,合成气组分浓度及温度在床层中的分布情况,结果显示:当气化炉高度小于0.5 m时,气化反应发生剧烈,当O2消耗完毕后,合成气温度下降。
    电场作用下沸腾气泡行为实验
    杨侠,杨清,吴艳阳,万攀,刘丰良
    化工进展. 2014, 33(02):  319-322. 
    摘要 ( 1379 )  
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    为了进一步探讨电场对沸腾传热强化机理,以水为实验工质,实验研究了电场作用下沸腾单个气泡的行为特性。通过直接加热法产生单个沸腾气泡,并利用高速摄像机拍摄观察了不同热流密度和电场强度组合工况下气泡的生长过程,并对该过程中对电场作用下气泡的脱离形态、周期和长径比等行为特性变化进行了相关定性分析,根据实验结果和相关定性分析,进一步合理阐释了电水动力学强化沸腾传热机理。结果表明:外加电场工况后,电场对沸腾气泡的脱离形态有显著的影响,气泡沿场强方向拉伸变形且场强越大,拉伸变形越明显;气泡的脱离长径比随着电场强度和热流密度的增大而变大;气泡的脱离周期随着电场强度和热流密度的增大而减小。这表明电场和热场协同作用有助于减小气泡的停留时间来减小热源于流体之间的热阻,进一步说明电场和热场对沸腾强化传热有一定的影响。
    侧缝抽气对多管式分离器性能和流场的影响
    韩柏1,刘永飞2,金有海2
    化工进展. 2014, 33(02):  323-327. 
    摘要 ( 1076 )  
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    抽气是一种依靠从排料口抽取少量气体以达到优化分离器性能的手段,但目前工业应用较少。本文通过实验与数值模拟方法,研究了抽气对一种侧缝排液的多管直流式分离器分离性能的影响规律,为工程应用提供了理论基础。实验结果表明:在低浓度区域,抽气能提高分离器的效率,抽气率越大,分离效率越高;在高浓度区域,抽气导致效率下降,且抽气量越大,效率下降越明显;较少的抽气量对分离器压降影响可忽略。数值模拟结果表明:抽气能降低分离空间的轴向速度;增大分离空间自由涡区域的切向速度;降低边壁附近向心的径向速度。数值模拟结果很好地解释了实验结果,指出高浓度导致分离器壁面液膜活跃度增加,活跃液膜容易被夹带而降低分离效率。
    锥形流化床水平射流条件下的流化特性
    祝小龙,刘代俊,陈建钧
    化工进展. 2014, 33(02):  328-332. 
    摘要 ( 1252 )  
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    在一个160 mm×300(20) mm×30 mm(高×宽×厚)、锥角为60°的二维锥形流化床中研究了两侧水平射流条件对3种不同粒径颗粒流化特性的影响。临界流化曲线结果表明:压降随着流量增大而迅速升高,到达一个最大值后略有下降。另一方面通过实验观察,提出“沸腾核心”假设,并推导出颗粒达到起始流化状态时,流速沿床层高度的变化规律。在假设的基础上,根据厄贡方程推导得出最大压降的计算式,计算结果表明计算值略大于实验值。另外,实验中还发现二维锥形流化床的最小流化速度随颗粒粒径增大而增大,随填料体积的增大也略有增大。
    PbSO4、PbO在柠檬酸钠溶液中溶解行为
    何东升1,2,李巧双2,杨典奇2,杨聪2,王贤晨2,杨家宽1
    化工进展. 2014, 33(02):  333-336. 
    摘要 ( 1453 )  
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    考察了溶解时间、溶解温度、柠檬酸钠浓度以及柠檬酸加入量对PbSO4、PbO在柠檬酸钠溶液中溶解行为影响。结果表明,PbO溶解0.5 h即可达到溶解平衡,而PbSO4溶解率则会在达到最大值51.16%后随溶解时间延长而降低。随溶解温度升高,PbSO4溶解率增大,PbO溶解率降低,最大降低37.98%;PbSO4、PbO溶解率均会随着柠檬酸钠浓度的提高而增大,且前者增大趋势更明显;增大柠檬酸加入量,PbSO4溶解率减小至6.39%,PbO溶解率则可增大至97.32%。研究结果可为柠檬酸法处理废铅酸蓄电池铅膏工艺提供基础性数据和理论支持。
    能源加工与技术
    有机质亚/超临界水液化研究进展
    王敏丽1,陈会会1,关清卿1,2,宁平1,谷俊杰1,田森林1,韦朝海2
    化工进展. 2014, 33(02):  337-345. 
    摘要 ( 1472 )  
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    亚/超临界水具有独特理化特性,如能高效溶解、快速传质及有效打断高分子碳链,使得亚/超临界水液化成为有机质制油的高效手段。本文总结了典型有机质如纤维素、木质素、藻类、煤及聚合物亚/超临界水液化的过程,概述了其亚/超临界水液化特点及产物油特征,并阐明了液化过程机理,总结了裂解/热解反应、杂原子脱出反应、缩聚反应等关键反应;针对液化油升级及脱除杂质技术,总结了均相催化剂如H3PO4、K2CO3、KOH等的催化特点及机理,分析了非均相催化剂如Ni、Mo、Pt等提高油品质的催化技术特点及目前对杂元素氧、氮、硫等脱氧脱除技术研究概况。最后对亚/超临界水液化初油存在品质不高、含多种杂原子等问题及如何提高初油、脱除杂原子技术研究进行了总结,并展望了工业放大过程中的瓶颈与策略,为未来工业运用提供基础。
    预处理法提高生物质热解产物品质的研究进展
    张帅,王贤华,李攀,李允超,隋海清,陈汉平
    化工进展. 2014, 33(02):  346-352. 
    摘要 ( 1686 )  
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    生物质水分含量高、能量密度低、储存运输成本高等缺点制约着其转化利用。预处理技术是提高生物质热解产物品质的有效方法之一。为了研究高效经济的预处理技术,本文总结了国内外生物质预处理技术的研究,对干燥法、稀酸法、水热法、烘焙法和生物法等预处理技术进行了重点分析,发现干燥法和烘焙法等技术极具潜力,但是目前的研究仍存在不足,今后还需研究成本低、产率高、污染小的预处理技术,并对预处理技术的发展提出了建议。
    建立煤化工工程建设标准体系的思考
    李永红
    化工进展. 2014, 33(02):  353-357. 
    摘要 ( 1200 )  
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    回顾了我国煤化工产业的发展,介绍了煤化工工程建设标准的缺失暴露出的问题,通过比较煤化工工程建设标准现状和已发布的国家和行业标准,阐述了煤化工产业链和煤化工标准体系,研究了满足煤化工工程建设需要的标准体系和可依据标准。结果表明我国煤化工产业工程建设标准体系应依托国家已经形成的标准体系,抓紧开展标准的制订工作。
    CO2气氛下乌拉盖煤热解过程中气体释放特征及机理
    李少华1,高俊男2,车德勇2
    化工进展. 2014, 33(02):  358-362. 
    摘要 ( 1402 )  
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    在热重分析仪上以CO2为气化介质,制取了不同温度下乌拉盖煤半焦,并采用SEM和FTIR分析半焦的物化特性变化规律。利用TG-FTIR研究其气相产物的析出规律和机理。研究发现,煤焦表面孔隙随着挥发分的析出逐渐变得发达直至变形塌陷。褐煤中的有机官能团主要在320~850 ℃断裂缩合,850 ℃时褐煤已基本气化完全。烷烃类气体主要在热解阶段析出,由甲基、亚甲基、甲氧基中C—H键的断裂、重组所致;热解段CO的析出归因于羧基等含氧官能团的断裂,气化段是由于CO2气氛参与了焦炭的气化反应。
    Fe2O3/CaO对低阶煤低温催化干馏的影响
    何选明,方嘉淇,潘叶
    化工进展. 2014, 33(02):  363-367. 
    摘要 ( 1600 )  
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    采用自行研发的煤的低温干馏装置,将不同配比下的Fe2O3/CaO与长焰煤进行低温催化热解实验,以探索Fe2O3/CaO对低阶煤催化干馏的反应规律。结果表明:随着催化剂Fe2O3/CaO的添加,煤气产率增加约3%,煤气中CH4和H2的含量分别可达到35.69%和17.73%;焦油收率略有降低,但焦油中直链烷烃,以及一些高附加值的化合物如萘、菲、茚、芴等,含量不断增大,实现了低温煤焦油中高附加值化工产品的富集;半焦产率增加约3%,半焦表面变得凹凸不平并有龟裂纹,导致半焦的反应性增加。在对低阶煤热解过程中,Fe2O3和CaO的催化作用具有一定的协同性。
    工业催化
    SSZ-13分子筛的合成及应用进展
    杨博,郭翠梨,程景耀
    化工进展. 2014, 33(02):  368-373. 
    摘要 ( 4080 )  
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    由于微孔分子筛SSZ-13具有独特的物理化学性质,使其在越来越多的领域显示出广阔的应用前景,近年来成为研究的热点。本文综述了利用不同模板剂制备SSZ-13分子筛的研究进展,并评价了这些方法的优缺点,从而为降低N,N,N-三甲基金刚烷铵(TMADa+)的用量或者完全替换为廉价模板剂,最终实现SSZ-13分子筛的工业化生产提供思路;总结了SSZ-13分子筛在脱除汽车尾气NOx、甲醇制低碳烯烃(MTO)以及气体分离吸附过程中的应用研究进展,尽管SSZ-13分子筛在这些领域显示出很好的性能,但仍存在SCR高温催化活性有待进一步提高、MTO反应中易积碳等问题。最后指出,对SSZ-13负载双金属、降低酸性中心强度以及进行机理研究等将成为SSZ-13分子筛今后研究的重点。
    空气(氧气)催化氧化合成草甘膦催化剂的研究进展
    陈丹 1,2,李国儒3,黄敏建3,陈标华2,银凤翔1,3
    化工进展. 2014, 33(02):  374-378. 
    摘要 ( 1465 )  
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    用于空气(氧气)催化氧化双甘膦合成草甘膦的催化剂主要有活性炭催化剂、贵金属催化剂和过渡金属催化剂。本文分别概述了这3种催化剂的研究进展,分析比较了这些催化剂的优点和缺点:活性炭催化剂成本低廉、制备简单但是套用次数少,副产甲醛含量高;贵金属催化剂不仅收率高、产品质量好,而且催化剂可多次套用,但是成本过高,制备和再生也困难;过渡金属催化剂属均相催化,催化剂和产物易分离,但是产品收率较低。最后结合国内现状,认为开发一种催化效果更优、生产成本更低廉、使用和再生简单且环境友好的催化剂是国内草甘膦生产企业亟待解决的问题。
    以共沉淀法为基础的铜基催化剂制备新技术的研究进展
    杨浩,郑华艳,常瑜,王立平,李忠
    化工进展. 2014, 33(02):  379-386. 
    摘要 ( 1680 )  
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    介绍了近年来以共沉淀法为基础的催化剂制备新技术。利用微波辐射的非热效应、超声波的声化学作用以及超重力环境下的微观混合效应,都可以有效地控制催化剂晶粒大小,并提高活性物种的分散度。微波辐射和超声波辐射还可以促进同晶取代,加速前体物相转变,增强Cu-ZnO之间的协同作用。共沉淀蒸氨法可以消除沉淀剂所带阳离子对催化剂的影响;共沉淀沉积法可以发挥不同载体的特殊性能;完全液相法大幅度提高了浆态床催化剂的稳定性;凝胶网格共沉淀法实现了催化剂晶粒尺寸的调变。通过新技术的应用,制备比表面积大、活性金属组分高度分散、晶粒大小适中、协同作用强、寿命长的铜基催化剂是该领域的发展趋势。
    串联催化剂合成线性低密度聚乙烯的进展
    张军伟1,2,代金松1,李华姝1,李伯耿2
    化工进展. 2014, 33(02):  387-394. 
    摘要 ( 1756 )  
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    用串联催化剂体系(tandem catalysis system)合成线性低密度聚乙烯是近十余年来聚烯烃催化剂领域研究的热点之一。本文按照齐聚催化剂选择性的不同和共聚催化剂的不同分为低选择性体系、高选择性体系、长支链体系、负载型催化剂体系和双功能体系等5类催化剂体系,系统综述了串联催化剂体系原位合成线性低密度聚乙烯的研究开发工作,着重阐述了不同选择性的齐聚催化剂与不同共聚能力的共聚催化剂的配伍在不同的反应条件下对聚合物性能、结构的影响以及不同串联催化剂体系的反应特点和优缺点。
    乙酸铋催化乙交酯开环聚合的工艺
    鲁康伟,尹芳华,崔爱军,高建,袁希萌,叶东伟,陈群
    化工进展. 2014, 33(02):  395-399. 
    摘要 ( 1504 )  
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    以乙酸铋[Bi(OAc)3]为催化剂进行乙交酯的开环聚合,研究了催化剂用量、聚合温度、聚合时间对聚乙交酯(PGA)特性黏度的影响,得出了较优工艺条件为:乙酸铋用量为300 μg/g,聚合温度为200 ℃,聚合时间为2.0 h,合成了特性黏度高达0.884 dL/g、重均相对分子质量为1.12×105的高分子量PGA。比较了乙酸铋和辛酸亚锡的催化性能,结果表明,乙酸铋的催化活性略高于辛酸亚锡。比较了分别以乙酸铋和辛酸亚锡为催化剂合成的PGA的毒性,发现前者的毒性明显低于后者。用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)进行了性能表征。
    1-丁烯与H2S反应制备仲丁硫醇动力学研究
    张斌浩,张泽凯,李林林,陈银飞
    化工进展. 2014, 33(02):  400-404. 
    摘要 ( 1419 )  
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    以Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备了P2O5-MoO3/Al2O3催化剂。在排除内外扩散影响的条件下,研究了1-丁烯与H2S在P2O5-MoO3/Al2O3催化剂上反应生成仲丁硫醇反应的本征动力学。在反应温度120~180 ℃、压力0.2 MPa的条件下,考察了反应温度、1-丁烯分压和硫化氢分压对反应速率的影响。对1-丁烯在P2O5-MoO3/ Al2O3催化剂上的催化硫化机理进行了探讨。实验结果表明,1-丁烯与H2S在P2O5-MoO3/Al2O3催化剂上的反应机制是1-丁烯与H2S发生共吸附后由表面反应控制的二级催化反应,根据该机理得到反应动力学方程为 根据实验数据得到其指前因子k0=3.3×109,活化能Ea=60.78 kJ/mol。
    材料科学与技术
    天然有机纤维吸油材料的研究进展
    彭丽1,刘昌见1,刘百军1,储胜利2,栾国华2, 裴玉起2
    化工进展. 2014, 33(02):  405-411. 
    摘要 ( 1709 )  
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    针对溢油的危害和吸附处理技术的发展,系统总结了吸油材料的分类、吸油机理、优缺点。指出了改性天然有机材料是解决溢油吸附的重要方向,在总结分析天然有机吸油材料的结构、吸油性能以及现有改性方法的基础上,指出利用蒸汽爆破代替酸碱预处理,进一步通过酯化或者醚化改性制得吸油材料是一可行的技术路线,在经济可行性和环境可持续发展方面具有极大的潜力。
    染料敏化太阳能电池中TiO2光阳极形貌研究进展
    耿蕊1,2,路胜利2,高建荣1
    化工进展. 2014, 33(02):  412-417. 
    摘要 ( 1763 )  
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    纳米TiO2具有合适的禁带宽度(3.2 eV)、良好的光电化学稳定性、价格低廉、易牢固吸附染料等优点,目前仍是应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)主要的半导体材料。TiO2光阳极是DSSC的重要组成部分之一,其晶体的形貌与DSSC的光电性能密切相关。本文综述了应用于DSSC中不同形貌TiO2光阳极,重点探讨了常规TiO2光阳极形貌,如纳米粒子、纳米棒、纳米线、纳米管;对新型TiO2光阳极及复合光阳极的形貌也作了介绍。讨论了不同形貌TiO2光阳极的制备方法及其结构对DSSC光电性能的影响,提出TiO2光阳极今后的研究方向是将不同形貌光阳极进行复合或混合掺杂来提高电子传输速率、优化TiO2薄膜厚度、控制TiO2薄膜中晶体结构抑制电荷再结合、提高电荷传输效率。
    聚烯烃棚膜基料的性能与高原耐候棚膜的制备实例
    宋歌1,郜华萍1,冯志红2
    化工进展. 2014, 33(02):  418-422. 
    摘要 ( 1545 )  
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    随着现代农业生产技术的不断提高,加之高原地区特殊环境因素的影响,人们对于棚膜性能有了更高的要求,于是耐候棚膜应运而生。本文在介绍了几种常见聚烯烃棚膜基料性能的基础上,着重阐述了云南塑料厂所生产的高原耐候棚膜的性能。通过对比表明:兰耐候棚膜的拉伸强度≥21 MPa;断裂伸长率≥600%;直角撕裂强度≥70 kN/m;人工加速老化后纵向断裂伸长率≥400%,均优于国家标准,完全达到了高原地区对紫外线显著的阻隔作用,并且使用寿命长达4年之久。最后指出聚烯烃多功能棚膜研制将是今后的研究重点,更多功能型的棚膜也将逐步实现并不断完善。
    N-甲基-N,N-双十二烷基壳聚糖盐酸盐的合成及自组装囊泡性能
    洪键淞,辛梅华,李明春,方江海
    化工进展. 2014, 33(02):  423-428. 
    摘要 ( 1337 )  
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    以壳聚糖为原料制备N-甲基-N,N-双十二烷基壳聚糖盐酸盐(TMC),用FT-IR、EA对产物进行表征,溶解性实验表明TMC溶于乙醇等有机溶剂。采用乙醇注射法制备TMC囊泡,研究不同pH值介质中制得的载亲/疏水药物TMC囊泡的Zeta电位、粒径大小及分布、储存稳定性、载药及释放性能。结果表明,制得的TMC自组装囊泡Zeta电位为39.5~46 mV,粒径为50~100 nm,多分散系数为0.17~0.26,静置30天后仍保持稳定。Langmuir膜行为表明在较低pH值下TMC更易自组装,制备介质pH值不同对囊泡的粒径、药物释放行为影响较大,而释药环境pH值对囊泡的药物释放行为影响较小。
    聚乙二醇溶剂解聚法制备乙交酯
    叶东伟,周维友,崔爱军,袁希萌,鲁康伟,陈群
    化工进展. 2014, 33(02):  429-431. 
    摘要 ( 1918 )  
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    利用溶剂解聚的方法,以乙醇酸低聚物为原料,聚乙二醇(PEG)为解聚溶剂,氧化锌(ZnO)为催化剂,合成出了高收率、高纯度的乙交酯(GA),采用红外、核磁、DSC等方法表征了GA的结构和性质。结果表明,采用PEG1000为溶剂,可以增大反应体系的流动性,有效降低反应体系的结焦积炭程度,提高GA收率。通过正交实验对合成条件进行了优化,得到了最优的反应条件,即:乙醇酸低聚物的用量为100 g,PEG1000的用量为20 mL,催化剂ZnO的用量为0.75 g,反应温度为250 ℃,反应时间为2 h,平均收率可达到87.4%。
    精细化工
    水性聚氨酯亲水性扩链剂的研究进展
    王学川,任静,强涛涛
    化工进展. 2014, 33(02):  432-438. 
    摘要 ( 1172 )  
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    水性聚氨酯在涂料、医学、胶黏剂等领域都有着广泛的应用,而扩链剂是合成聚氨酯的一种关键原料。在扩链剂上引入某些特征基团就会对聚氨酯的性能产生一定的影响,亲水性扩链剂可以使水性聚氨酯具有良好的分散性或自乳化性能。羧酸型和磺酸型亲水扩链剂是目前使用较为普遍的阴离子型亲水扩链剂材料。该文简述了扩链剂的定义、作用以及亲水性扩链剂的种类,综述了羧酸型和磺酸型亲水扩链剂的研究进展,详细分析了磺酸型水性聚氨酯的高耐水性、高柔软性,高固含量等性能以及相比于羧酸型水性聚氨酯在各方面性能上的优势。文中还简述了非离子型亲水扩链剂和两性亲水扩链剂的研究进展,并就成本、合成路线及环保方面对亲水性扩链剂的发展趋势作了展望。
    新型含氟季铵盐表面活性剂的合成与表面性能
    徐运欢,郑成,林璟,毛桃嫣,黄武欢,甘茵
    化工进展. 2014, 33(02):  439-444. 
    摘要 ( 1719 )  
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    以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和全氟己基乙基碘为主要原料,合成了一种新型的含氟季铵盐表面活性剂。通过单因素和正交实验,考察了溶剂、反应温度、反应物摩尔比、溶剂体积和反应时间对MDEA转化率的影响,探讨优化出最佳工艺条件:溶剂为正丁醇,反应温度90 ℃,n(全氟己基乙基碘)∶n(MDEA)=2.5∶1,溶剂体积为8 mL,反应时间为42 h,转化率达到93.75%。通过傅里叶红外吸收光谱、质谱和核磁共振谱对目标产物进行表征,并通过测定其水溶液的表面张力研究了产物的表面活性。其临界胶束浓度(CMC)为1.518 mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为9.3 mN/m;单分子饱和吸附量、单分子饱和吸附面积和胶束化标准自由能分别为0.354×10?10 mol/cm2、4.69 nm2和?26.03 kJ/mol。与同类产品相比较,产物具有优异的表面性能。
    氨基聚醚共改性硅油的合成与性能
    冉二艳,张宝昌,周如彬,赵莹,刘扬
    化工进展. 2014, 33(02):  445-452. 
    摘要 ( 1808 )  
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    以八甲基环四硅氧烷(D4)、?-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为原料,以氢氧化钾为催化剂,采用乳液聚合法合成环氧基改性硅油,再通过环氧基与氨基的反应将聚醚胺D-400引入,制成氨基聚醚共改性硅油,并通过红外光谱对产物结构进行了表征。通过正交实验,探讨了不同反应条件对改性硅油氨值、黏度和固含量等因素的影响。结果表明:八甲基环四硅氧烷与硅烷偶联剂KH-560的物质的量比为4∶1,催化剂用量为反应物质量的0.2%,乳化剂用量为30%,AEO-3与AEO-9的复配比为1∶1,反应温度为90 ℃,反应时间为4 h是较理想的工艺参数,通过表征测定其产物稳定性较好,氨值为0.89 mmol/g,黏度为73 mPa?s,固含量为30%。
    非晶交联辛烯基琥珀酸淀粉酯的一步法合成及其性能
    陆来仙1,2,童张法1,石海信2,张友全1
    化工进展. 2014, 33(02):  453-458. 
    摘要 ( 1218 )  
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    以非晶木薯淀粉(N-NS)为原料,三偏磷酸钠(STMP)和辛烯基琥珀酸酐(OSA)为变性剂,采用一步法合成非晶交联辛烯基琥珀酸淀粉酯(N-1-COSAS),测定产物的取代度、结合磷含量、透明度、表观黏度、特性黏度和蓝值,并与三步法合成的非晶交联辛烯基琥珀酸淀粉酯(N-3-COSAS)作对比。同时采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对产物的官能团、形貌、结晶结构和热稳定性进行表征。结果表明, N-1-COSAS的取代度、结合磷含量、特性黏度要比N-3-COSAS的大,糊化温度比N-3-COSAS的低;N-1-COSAS与N-3-COSAS在1600 cm–1附近都出现了辛烯基C=C特征吸收峰,表明酯化反应的发生; N-1-COSAS与N-3-COSAS的结晶度均比原淀粉低,峰的弥散程度与N-NS相似; N-1-COSAS与N-3-COSAS颗粒表面比N-NS更加粗糙,且这二者的热稳定性优于N-NS。
    聚异丁烯硅氧烷的合成及性能
    陈杰
    化工进展. 2014, 33(02):  459-462. 
    摘要 ( 1399 )  
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    利用高活性聚异丁烯和两种有机硅化合物,通过硅氢加成反应合成了聚异丁烯聚硅氧烷和聚异丁烯三硅氧烷两种产物,并对两种产物进行了对比分析。结果表明,聚异丁烯聚硅氧烷的表观黏度高于聚异丁烯三硅氧烷的表观黏度,当在大庆原油中加入质量分数为0.6%产物时,聚异丁烯聚硅氧烷可使大庆原油黏度降低34.6%,聚异丁烯三硅氧烷可使大庆原油黏度降低64.8%。聚异丁烯聚硅氧烷的热性能高于聚异丁烯三硅氧烷。
    响应面分析法优化壳聚糖复合海绵的制备工艺
    刘传荣1,陈思浩1,郑玉林2,陈玉双2,杨秋杰1,周超1,朱同贺1,楼建中3
    化工进展. 2014, 33(02):  463-469. 
    摘要 ( 1401 )  
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    为了确定壳聚糖复合海绵的最佳制备工艺条件,通过单因素实验选取实验因素与水平,根据Box-Benhnken的中心组合实验设计原理,在单因素试验的基础上采用三因素三水平的响应面分析法,依据回归分析确定各工艺条件的影响因子,以复合海绵材料的拉伸强度为响应值作响应面和等值曲线图。壳聚糖复合海绵材料的最佳工艺条件为:电机搅拌速度为541 r/min,透明质酸钠质量分数为14%,壳聚糖与海藻酸钠的质量配比为3.71∶1,得到理论拉伸强度为0.1652 MPa,实际拉伸强度为0.1709 MPa。通过响应面分析法确定了壳聚糖复合海绵的最佳制备工艺,表明该海绵材料具有均匀的多孔与多层次的结构,吸水、保水性能均良好。
    对羟基苯甲酸甲酯封端异氰酸酯化合物的合成及性能
    曾念,谢建军,丁出,刘军霞
    化工进展. 2014, 33(02):  470-474. 
    摘要 ( 1202 )  
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    用N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)作溶剂,对羟基苯甲酸甲酯作封闭剂,研究了其封闭甲苯-2,4二异氰酸酯(TDI)中封闭剂与TDI摩尔比、催化剂用量、反应温度与时间对封闭反应的影响。研究发现:当封闭剂与TDI摩尔比为3.0∶1、添加0.5%(基于TDI与封闭剂总质量)催化剂、反应温度80 ℃、反应3 h时能够获得99.81%的高封闭率。DSC测试显示,封闭产物在80 ℃以后即开始出现解封闭,但解封的高峰温度在124.7 ℃,完全解封的温度为130 ℃;利用红外光谱和核磁共振测试确定了封端产物的结构。
    薄膜蒸发与精馏耦合技术分离肉桂醛和乙酸肉桂酯
    柴坤刚1,张玉姣2,杨祖金1,禤耀明3,纪红兵1
    化工进展. 2014, 33(02):  475-478. 
    摘要 ( 1602 )  
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    采用分子蒸馏技术和薄膜蒸发与精馏耦合技术分离肉桂醛和乙酸肉桂酯。在采用分子蒸馏分离肉桂醛和乙酸肉桂酯的实验研究基础上,重点阐述了薄膜蒸发与精馏耦合技术分离实验。首先研究了回流比对分离效果的影响,在确定回流比为2∶1后,分别以不同肉桂醛质量分数的混合物作为待分离物料,在不同蒸发器温度下进行了分离实验。对于具有相同肉桂醛质量分数的混合物料,薄膜蒸发与精馏耦合技术收集的馏出物中肉桂醛的含量普遍高于通过分子蒸馏技术收集的馏出物中肉桂醛的含量,实验结论表明薄膜蒸发与精馏耦合技术在分离挥发性相似物料方面具有更高的分离效率。
    一种多头基有机硅季铵盐的合成及其性能
    丁寒卫,薛永强,崔子祥,郭文涛
    化工进展. 2014, 33(02):  479-482. 
    摘要 ( 1448 )  
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    以六亚甲基四胺和γ-氯丙基三甲氧基硅烷为原料,研究了一种多头基有机硅季铵盐的合成,用FTIR、NMR对目标产物进行了表征,对其合成工艺进行了优化,并使用微波技术加速了反应速率、提高反应产率,仅用8 h就使产率达到95.6%。另外,对其熔点、表面张力、临界胶束浓度和杀菌性能进行了考察。实验结果表明,该产物的每个分子上平均含有3个季铵盐基团,熔点为116.3~118.8 ℃,γCMC为46.30 mN/m,临界胶束浓度CMC 为0.19 g/L,对大肠杆菌的抑菌环直径可达27.4 cm。
    资源与环境化工
    三氟甲烷(HFC-23)的资源化转化利用
    韩文锋1,靳碧波1,周强2,王树华2
    化工进展. 2014, 33(02):  483-492. 
    摘要 ( 1654 )  
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    三氟甲烷(CHF3)是一种强温室气体,其温室效应潜值是CO2的14 800倍,因此,CHF3的处理是温室气体减排中一个十分重要和关键的课题。CHF3的排放源相对集中,纯度较高,因此十分有利于对其进行资源化利用而非目前所采取的高温焚烧法。本文主要综述了有关CHF3废气的资源化利用的研究现状,指出对其进行高温裂解(700 ℃以上),可以选择性地合成C2F4(TFE,四氟乙烯)和C3F6(HFP,六氟丙烯)。合适的催化剂可以显著提高CHF3转化率及C2F4和C3F6的收率。CHF3与CH4反应可以高选择性地合成CH2=CF2(VDF,偏氟乙烯),具有一定的工业价值;其缺点是副产物较多。而利用CHF3与I2反应合成CF3I,是另一条较有吸引力的工艺路线。CF3I不仅可以作为灭火剂及制冷剂,而且作为三氟甲基化试剂也具有很大的市场空间。将CHF3直接作为三氟甲基化试剂还处于实验室初步探索阶段,其过程条件较为苛刻及成本较高,将其作为CHF3处理路线还有待长时间探索。
    高盐废水的形成及其处理技术进展
    李柄缘1,刘光全2,王莹1,张晓飞2,刘鹏2,任雯2,雍兴跃1
    化工进展. 2014, 33(02):  493-497. 
    摘要 ( 1683 )  
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    近年来,随着生化技术的进步与发展,耐盐嗜盐菌的成功分离、培养、驯化使得采用生化方法处理浓盐废水成为可能。然而,不难看出,由于耐盐嗜盐菌的环境适应性有一定限度,仍然有大量的浓盐废水面临有效处理的难题。只有将浓盐废水中的COD 去除,同时将浓盐水的可溶性盐类物质分离处理,才是浓盐废水的最终处置目标,才能更多地回收利用水资源。本文阐述了化工生产中高盐废水的来源及其形成机制,并着重分析了化工废水处理过程中浓盐废水的形成。浓盐废水经多效蒸发、膜蒸馏等工艺处理后,将产生高盐废水。高盐废水可以采用焚烧工艺、蒸发浓缩-冷结晶工艺技术进行盐类物质的分离处理。基于高盐废水中可溶性盐对温度不敏感的情况,提出了蒸发-热结晶的工艺技术。该工艺可以用来处理所有高盐废水,基本实现了高盐废水中可溶性盐类的全部分离,解决了其他工艺技术分离高盐废水中盐类物质效率低的问题。
    水环境中DEHP污染现状及其去除的研究进展
    王继鹏,杨彦,李定龙
    化工进展. 2014, 33(02):  498-504. 
    摘要 ( 1142 )  
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    综述了国内外水环境(地表水、饮用水、污水和地下水)中邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)的污染现状,表明水环境中普遍存在DEHP污染,国内局部地区尤其是工业和人口密集地区的DEHP污染水平超过国外。DEHP主要通过含DEHP工业废水的直接排放以及DEHP制品的释放进入土壤、水和空气等环境介质。在此基础上,概括介绍了水环境中DEHP的去除方法,主要包括吸附分离、高级氧化、生物降解等,并总结了上述各方法的去除机理,重点对生物降解DEHP的代谢途径进行了分析。最后指出了该领域今后的研究方向,特别是应加强各种水环境介质中污染状况的调查研究,进一步探讨DEHP的迁移、降解、毒害机理,同时深入研究经济高效的DEHP污染处理方法。
    双氧水对亚硫酸铵的氧化特性
    王梦秋1,龚惠娟2,樊杨梅1,余珉1,陈泽智1,刘静3,潘敏3
    化工进展. 2014, 33(02):  505-509. 
    摘要 ( 1480 )  
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    在实验中,采用鼓泡氧化反应器分别研究了在空气氧化和臭氧氧化条件下,投加双氧水后亚硫酸铵的氧化率随时间变化情况。结果表明:无论是空气氧化还是臭氧氧化,双氧水的加入均能快速提高亚硫酸铵的氧化率。其中,在空气氧化条件下,对于初始浓度为0.1 mol/L的亚硫酸铵溶液,使氧化率达到60%时的反应时间缩短50 min;在臭氧氧化条件下,对于初始浓度为0.5 mol/L的亚硫酸铵溶液,使氧化率达到60%时的反应时间缩短30 min。但是双氧水也在短时间内消耗殆尽,其后亚硫酸铵的氧化率呈现出与单纯空气氧化或臭氧氧化相同的规律。此外,在双氧水氧化亚硫酸铵过程中,只有部分双氧水参与了氧化反应,而在臭氧氧化条件下双氧水的利用率得到提高,例如对于0.5 mol/L的亚硫酸铵溶液,臭氧气氛下参与反应的双氧水质量分数比空气气氛下高15%,因此臭氧与双氧水可能存在一定的协同作用。
    应用技术
    基于交互环境的石化装置虚拟培训系统
    王春,李磊,刘刚
    化工进展. 2014, 33(02):  510-515. 
    摘要 ( 902 )  
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    石化企业员工培训主要采用课堂式和书本式教学,培训教材固定、形式单一,存在易导致员工兴趣丧失、眼高手低、实操能力弱等不足。为解决目前企业培训中存在的诸多问题,本文提出了研发一种基于交互环境的虚拟培训系统,系统通过搭建企业三维数字化场景,利用逆运动学算法实现虚拟手对设备的交互操作,结合事故模拟专业软件,利用图形处理技术实现泄漏、火灾等事故的数值模拟和三维可视化,最终利用虚拟现实引擎研发可交互的三维培训系统,通过视频、音频等多媒体形式对员工进行认知培训,利用人机交互方式使员工在三维场景中熟悉相关操作,最后通过评估模块对员工知识掌握情况进行考核。通过实例验证,利用该系统,员工所掌握的知识和效率都优于传统的培训方法,得到企业的认可。
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