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本期目录
2023年 第42卷 第7期 刊出日期:2023-07-15
    本期封面、中英文目次表、版权页
    化工进展. 2023, 42(7):  0. 
    摘要 ( 57 )   PDF (3579KB) ( 43 )  
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    化工进展. 2023, 42(7):  1. 
    摘要 ( 44 )   PDF (72714KB) ( 34 )  
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    专栏:智能化工装备与安全
    化工本征安全技术发展路径的思考与探索
    乔旭, 张竹修
    化工进展. 2023, 42(7):  3319-3324.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0309
    摘要 ( 231 )   HTML ( 22 )   PDF (437KB) ( 177 )  
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    目前我国化工行业安全生产形势严峻。本文首先阐述了化工本征安全“四原则”的具体含义及其在生产源头和制造过程中降低甚至消除风险时发挥的作用,然后从技术成熟度角度出发,对本征安全“四原则”的落实情况及存在的问题进行了分析,提出重点围绕本征安全“四原则”中的最小化和替代原则对现有化工技术和装备进行提档升级,开发相应的本征安全工艺设备与技术。在此基础上,探讨了最小化和替代原则的技术路径:通过设计开发泛厘米尺度下的最小化单元设备,积极融合人工智能手段,研发智能化单元集成技术与装备,减少装置内的危化品存量和能量密度,确保生产安全风险可控。此外,还需要将最小化和替代原则拓展至化工清洁生产中,减少“三废”处置不当造成的安全隐患,实现生产、安全、环保三者之间的统一。最后列举了两项泛厘米单元智能集成技术在化学品生产和化工废气治理中的应用案例,反映出该类技术的普适性和产业化应用前景。可以预见,本征安全技术可以从根本上改变“高塔林立、釜罐成群”的化工业态,切实提升化工安全风险防控水平,助力化工产业安全化、高端化、智能化发展。

    化工科研范式智能化转型的思考与展望
    李蓝宇, 黄新烨, 王笑楠, 邱彤
    化工进展. 2023, 42(7):  3325-3330.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0530
    摘要 ( 243 )   HTML ( 18 )   PDF (1135KB) ( 296 )  
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    化工行业作为国家的支柱性产业,不断地积极响应国家号召,推动行业数字化、智能化发展。实验室和研究院作为化学工程核心技术支撑,是化工行业智能化转型中必不可少的一部分。站在智能化变革的起点,本文调研归纳了目前国内外化工实验室的智能化转型最新进展,围绕科研创新展望了化工实验室的智能化转型蓝图,提出了从信息化、数字化到智能化过渡,涵盖不同发展层级的智能研究院建设大纲,为规划智能研究院建设的具体方案提供指导,并展望了人工智能全面赋能的化工科研范式变革。

    工业物联网技术在搅拌反应器领域的应用
    王松松, 刘培乔, 陶长元, 王运东, 陈恩之, 苗迎彬, 赵风轩, 刘作华
    化工进展. 2023, 42(7):  3331-3339.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0189
    摘要 ( 133 )   HTML ( 12 )   PDF (1761KB) ( 104 )  
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    传统搅拌反应器运行模式匹配度较差,缺乏对搅拌装备的智能化诊断、控制和匹配能力监测。近年来,工业互联网的兴起引起了各个行业内巨大的研究兴趣,并取得了相对可喜的进展。本文首先概述了工业物联网兴起的背景及其特征优势,然后简述了搅拌反应器智能化需解决的关键技术难题,而后采用工业物联网技术,对表征搅拌反应器内部物料混合状态的时变信号进行数据智能化采集、分析和处理,并预测设备内部物料未来状态的变化趋势。结合流体混沌混合特性、宏观混合行为以及搅拌反应器结构参数和操作参数进行大数据分析,形成了智能监测与混沌同步体系,并建立搅拌反应器智能监测的操作平台,主要包括风险动态管控、在线监测预警和实时反馈控制三大功能模块。最后,总结了该搅拌反应器智能终端在化工领域存在的挑战,并且对未来发展方向及应用前景进行了展望。希望通过本文能吸引化工方面不同研究背景的学者进入这个多学科交叉领域,共同为推动节能减排、发展智能化工装备与安全做出一定贡献。

    功能固体材料智能合成研究进展
    陈森, 殷鹏远, 杨证禄, 莫一鸣, 崔希利, 锁显, 邢华斌
    化工进展. 2023, 42(7):  3340-3348.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0655
    摘要 ( 208 )   HTML ( 22 )   PDF (4126KB) ( 240 )  
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    先进功能材料是现代工业发展的基础与先导,加快材料研发与筛选速度的关键在于研究范式的创新。以过程自动化、合成高通量、信息数字化为核心要素的智能合成模式作为新的研究范式逐渐成为现代材料研发的新趋势。本文介绍了近年来功能固体材料在智能合成领域的研究现状,着重梳理了以沸石、金属有机框架材料、多孔有机聚合物为代表的多孔材料以及其他功能固体材料在自动化、高通量合成方面的研究进展。文章指出了目前功能固体材料智能合成中仍存在的全流程自动化实现难、与人工智能结合程度有限等不足,对比了几种高效合成方法在反应时效性、产物影响等方面的特性及优缺点,分析了以“人工智能+大数据”为代表的数据驱动模式对功能材料性能预测与辅助合成带来的影响,最后总结出功能更全、精度更高、微量化自动合成平台的开发,准确性更高、泛用性更广的人工智能算法的构建以及两者的高度集成将成为未来的发展方向。

    微反应器在含能材料合成与品质提升中的应用
    刘卫孝, 刘洋, 高福磊, 汪伟, 汪营磊
    化工进展. 2023, 42(7):  3349-3364.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0329
    摘要 ( 263 )   HTML ( 14 )   PDF (8223KB) ( 287 )  
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    含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物。由于含能材料的特殊性,其合成过程具有强烈放热、对温度敏感的特点,同时,在实际应用中武器装药对含能材料的粒度控制也有很高的要求。微反应器具有传热传质效率高、安全性高、设备微型化和集成化、环境污染小等优点,十分适合于含能材料的合成过程与粒度控制,近年来成为国内外含能材料领域研究的热点与重点之一。本文第一部分介绍了硝酸酯、硝基、叠氮、氮杂环四类含能化合物的微反应合成,点明了微反应器可以显著提高合成安全性、加快合成效率和安全性;第二部分总结了微化工技术在含能材料微纳米化、球形化以及复合含能材料制备方面的应用,发现了微反应器具有粒度控制更精确、球形度高等特点。最后指出了微反应器在含能材料领域具有广阔的应用潜力,并对未来研究的重点及改进方向进行了展望。

    数字孪生技术助力石化智能工厂
    索寒生, 贾梦达, 宋光, 刘东庆
    化工进展. 2023, 42(7):  3365-3373.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0643
    摘要 ( 307 )   HTML ( 10 )   PDF (1076KB) ( 283 )  
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    数字孪生技术的应用已经在多个领域发挥着越来越重要的作用,我国工业和信息化部《“十四五”智能化制造发展规划》中也强调了数字孪生技术的重要性。本文阐述了数字孪生技术在石油石化行业的应用现状,并介绍了石化智能工厂全生命周期数字孪生平台框架。该框架以工业互联网平台为支撑,以石化企业复杂的工艺与装置为核心,可以提供石化智能工厂的数字化交付、智能建设服务、智能运行模拟以及智能维护等服务。同时,本文还规划了基于数字孪生的智能工厂生产调度可视仿真、基于增强现实的智能工厂设备智能巡检和基于虚拟现实的智能工厂沉浸式培训与安全演习三个应用场景。最后,本文分析了数字孪生技术在石油石化行业的应用挑战与措施,为数字孪生技术在智能工厂应用提供了指导建议。本文的研究成果对于推动数字孪生技术在石油石化行业的应用具有重要意义,同时也为数字孪生技术在智能工厂应用提供了新的思路和方法。

    绝热加速量热仪在反应安全风险评估应用中的常见问题
    吴展华, 盛敏
    化工进展. 2023, 42(7):  3374-3382.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0509
    摘要 ( 1408 )   HTML ( 127 )   PDF (2807KB) ( 900 )  
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    绝热加速量热仪(ARC)目前已被广泛运用于反应安全风险评估中。本文在总结ARC在反应安全风险评估中应用的基础上,指出在进行ARC测试时一些常见问题一直被人忽略,这些问题中一部分是可以通过更好地设计实验方法来避免,如进样量过少、样品池的不兼容性和样品低温反应等问题;另外一部分是仪器自身的问题,需要了解其根本原因从而避免使用错误的数据得出错误的结论,如绝热炉最大温升速率限制、压力链接接头的热损失、压力链接管道中的蒸气冷凝和温升速率较大时ARC样品温度测量准确性等问题。本文就这些问题作系统性分析,旨在提醒科研学者可以更好地设计实验和解读数据。文中分析得出结论:推荐ARC进样量为4g左右,选择与测试样品兼容的样品池,尽量使用新制备的样品做测试,且能分辨当样品的最大温升速率大于ARC绝热炉的最大温升速率时的非绝热数据。文章总结以上几种方法为在工艺反应安全风险评估中更准确地使用ARC数据提供参考。

    基于深度学习的变宽度浓度梯度芯片性能预测
    俞俊楠, 俞建峰, 程洋, 齐一搏, 化春键, 蒋毅
    化工进展. 2023, 42(7):  3383-3393.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1839
    摘要 ( 126 )   HTML ( 9 )   PDF (2650KB) ( 74 )  
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    随着个性化医疗的发展,定制化药物受到了越来越多的关注,为了生产定制化药物,需要制备指定浓度的药物混合溶液。本研究首次提出了一种随机变宽度(RVW)结构的微流控浓度梯度芯片,并通过卷积神经网络算法实现芯片的性能预测。首先,设计了一种RVW微流道结构并通过仿真模拟得到出口浓度和出口流速。其次,根据卷积核分解原理设计了KD-MiniVGGNet深度学习模型,使用仿真模拟得到的浓度和流速数据训练模型并预测更多浓度梯度芯片的出口浓度和出口流速。最后,通过实验验证了KD-MiniVGGNet深度学习模型预测结果的准确性。研究结果表明:相较于随机等宽度(REW)浓度梯度芯片,RVW浓度梯度芯片的出口集中流速范围提高了66.7%,三个出口的出口浓度分布范围分别拓宽了9%、16%和11%,三个出口的出口流速分布范围分别拓宽了29%、28%和30%;KD-MiniVGGNet模型在出口浓度和出口流速测试集上的模型准确率分别达到91.5%和92.7%;出口浓度的KD-MiniVGGNet模型预测结果与实验结果之间的平均误差为4.3%。本研究中所提出的设计方法可提高浓度梯度芯片结构的多样性,进一步优化浓度梯度芯片的性能范围,更好地为药物定制提供溶液制备服务。

    考虑噪声约束的分布式风场布局优化
    林海, 王彧斐
    化工进展. 2023, 42(7):  3394-3403.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1945
    摘要 ( 99 )   HTML ( 12 )   PDF (2750KB) ( 81 )  
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    分布式风电是一种新型风电,其优势在于充分利用用户周围的风能,降低输电成本同时提高供电可靠性。然而,由于靠近用户,分布式风场存在严重的噪声污染。以往的研究对噪声问题常采用降噪设备或者降低发电功率的方法处理,少有学者从优化风机布局的角度研究。对于分布式风场而言,布局优化十分关键且较复杂。因为分布式风场的经济性取决于布局设计,而布局设计又受风力波动、风机尾流损失以及电缆布线等复杂因素影响。因此,本研究结合噪声、风速分布、尾流损失、风机功率曲线以及缆线连接模型,以最大风场年经济效益为目标函数,采用遗传算法和斯坦纳树算法对风机位置分布和电缆布线进行优化,以期提高风场经济性的同时降低噪声影响。

    分子水平催化重整装置模型构建及应用
    王俊杰, 潘艳秋, 牛亚宾, 俞路
    化工进展. 2023, 42(7):  3404-3412.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0366
    摘要 ( 113 )   HTML ( 3 )   PDF (1708KB) ( 72 )  
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    在石化企业智慧工厂建设中,建立分子水平装置模型是企业向精细化、智能化生产模式转变的重要内容。本文以国内某石化企业催化重整装置为背景,基于石脑油组成和分子类型-同系物(MTHS)矩阵模型,建立含有270种分子的石脑油确定性分子库,构建石脑油分子重构模型,其模拟值与实际值吻合良好,实现了通过宏观物性作为输入信息来预测石脑油馏分详细组成的目标;基于催化重整的过程反应机理建立反应网络简化规则,创新性地将基于规则的自动网络生成器(RING)应用到石脑油这类复杂混合物中,构建包含865个分子和6616个反应的催化重整过程反应网络,并采用遗传算法估算反应动力学参数,构建分子水平催化重整反应动力学模型,其用于装置产品组成的模拟值与实际值的绝对误差为0.85%,可实现分子水平上的产品预测。本文的分子水平装置模型可用于催化重整装置的操作指导和智能化建设,模型的构建方法及思路可用于石化企业相关装置分子水平模型的构建。

    阻燃型环氧树脂的燃烧数值模拟
    单雪影, 张濛, 张家傅, 李玲玉, 宋艳, 李锦春
    化工进展. 2023, 42(7):  3413-3419.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1901
    摘要 ( 98 )   HTML ( 4 )   PDF (2606KB) ( 74 )  
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    作为热固性树脂,环氧树脂(EP)化学结构决定了其易燃,且燃烧时伴随热量和烟气的释放,具有较大的火灾危险性。本文工作首先制备阻燃型EP,结合热重分析和锥形量热仪测试的数据进行材料燃烧数值模拟,对阻燃型EP的火灾危险性进行分析。热重分析的结果表明阻燃剂的加入增加了EP的成炭量;锥形量热仪的分析结果显示阻燃剂的添加使EP的点燃难度加大,热释放速率峰值、总热释放量、烟释放速率峰值和总烟释放量相较于纯EP均有不同程度的降低,表明阻燃型EP具有良好的阻燃性能。材料燃烧数值模拟结果与仪器测试分析的结果相吻合,显示阻燃型EP燃烧速率较为缓慢,热释放量和热传播速率、烟气比率和烟气流动速率明显低于纯EP,因此阻燃型EP材料的火安全性提高。

    甲苯一步催化硝化制备二硝基甲苯反应过程及危险性
    汪嘉欣, 潘勇, 熊欣怡, 万晓月, 王建超
    化工进展. 2023, 42(7):  3420-3430.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0624
    摘要 ( 161 )   HTML ( 7 )   PDF (2402KB) ( 129 )  
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    采用冷冻辅助-溶胶凝胶法制备了CuMnCoO4三金属尖晶石氧化物,并对其结构性质进行了XRD、BET、FTIR、Raman、XPS等表征,进一步研究了该尖晶石在无硫酸条件下以硝酸为硝化剂的甲苯无溶剂硝化的催化行为。结果表明,CuMnCoO4尖晶石催化的甲苯硝化体系对二硝基甲苯(DNT)生成具有偏好性,DNT的选择性比不含尖晶石的甲苯硝化体系高1.6倍。在此基础上,根据“替代、缓和、简化”的本质安全基本原则对传统DNT两段式硝-硫混酸硝化法生产工艺进行优化,得到最佳工艺条件:95% HNO3、甲苯、CuMnCoO4尖晶石催化剂的摩尔比为4∶1∶0.15,室温下滴加甲苯,结束后保持50℃反应6h,可实现甲苯一步硝化制备DNT(选择性可达67.44%)。通过全自动反应量热仪(RC1e)测试了半间歇反应下,CuMnCoO4尖晶石催化甲苯硝化过程的热危险性参数,考察了反应过程危险性,发现了该新型多相催化体系在提高DNT选择性的同时,也降低了热失控条件下工艺合成反应可达到的最高温度(MTSR),从而提高了反应体系的安全性。

    基于灰色预测模型的水煤浆输送管道冲蚀磨损寿命预测
    王硕, 张亚新, 朱博韬
    化工进展. 2023, 42(7):  3431-3442.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2208
    摘要 ( 109 )   HTML ( 4 )   PDF (2286KB) ( 96 )  
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    固液两相流广泛出现在煤化工生产过程中,管道输送系统受固液两相流介质冲蚀磨损尤为严重,系统突发性失效风险极高,已成为煤化工装置安全生产与稳定运行的重大隐患。降低生产安全风险,保障管道系统安全可靠运行,开展冲蚀磨损寿命预测研究是煤化工设备完整性研究的关键一环。本文以新疆某煤化工企业水煤浆汽化炉进料管为研究对象,应用ANSYS 2021R1软件进行数值模拟分析,确定弯管冲蚀磨损主要位置与短期内冲蚀磨损减薄量,为预测模型建立提供原始序列,通过灰色预测理论分别建立GM(1,1)模型、无偏GM(1,1)模型以及灰色马尔科夫模型完成对弯管冲蚀速率的预测,并结合SY/T 6151—2009《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》得出该管道服役寿命与检修周期。结果表明:冲蚀磨损减薄主要集中在弯管轴向70°左右,且在工艺条件相同的情况下冲蚀磨损减薄的最大位置不随时间变化发生移动。无偏GM(1,1)模型与灰色马尔科夫模型在中长期预测中优势显著,且灰色马尔科夫模型更适宜长期预测工作。所涉及的水煤浆汽化炉进料输送弯管服役寿命为570天左右,在弯管投入使用450天后冲蚀减薄量增长显著,需要定期开展该弯管重点部位的监测与预防性维护。

    化工过程与装备
    电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展
    周龙大, 赵立新, 徐保蕊, 张爽, 刘琳
    化工进展. 2023, 42(7):  3443-3456.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1653
    摘要 ( 150 )   HTML ( 7 )   PDF (3101KB) ( 241 )  
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    概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,例如:动态/静态静电旋流脱水装置、静电旋风除尘器/摩擦旋风分离器、静电旋风除雾器及电动旋液分离器。总结了电场类型与分布、耦合场与液滴、颗粒作用、耦合场数值模拟方法等,为研究电场-旋流耦合强化分离多相介质提供依据。针对特殊多相介质(如黏度大、密度差小及弱/无电导率等)分离性能较差的问题,本文提出应综合考虑耦合设备的结构尺寸、操作参数及安装条件,在提高分离效率的基础上,应加强电场-旋流耦合装置运行安全性的研究以扩大耦合强化多相介质分离的适用范围。

    改良型CO2湿壁塔内气液两相流动规律及传质特性
    陆诗建, 刘苗苗, 杨菲, 张俊杰, 陈思铭, 刘玲, 康国俊, 李清方
    化工进展. 2023, 42(7):  3457-3467.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1372
    摘要 ( 121 )   HTML ( 5 )   PDF (3743KB) ( 56 )  
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    基于Fluent软件,采用层流模型、VOF模型及非稳态类型,模拟基准湿壁塔和改良型湿壁塔的气液两相流场,分析稳定液膜边界气液两相流场对传质过程的影响。结果表明,随液相入口流量的增大,在稳定液膜边界气相涡旋运动逐渐增强,气液两相混合程度加强,利于改良型湿壁塔的气液两相传质。在一定气相入口流量范围内,随气相入口流量的增大,液膜界面涡旋运动增强,气液两相混合程度加强,利于改良型湿壁塔的气液两相传质;气相入口流量不宜过大,否则导致液相不能沿湿壁柱向下流动形成稳定的液膜,不利于传质。改良型湿壁塔的变径结构和气体挡板均利于气液两相混合,利于传质。改良型湿壁塔的传质过程在液膜边界发生,随液相入口流量的增大液膜厚度增加,液膜表面积增大,有效传质面积增大,利于气液两相传质。通过对比基准湿壁塔和改良型湿壁塔的气液两相流场,改良型湿壁塔内气液两相混合程度加强,更利于传质。

    矩形微通道内液相黏度对气泡界面的作用机制
    陈蔚阳, 宋欣, 殷亚然, 张先明, 朱春英, 付涛涛, 马友光
    化工进展. 2023, 42(7):  3468-3477.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1721
    摘要 ( 125 )   HTML ( 3 )   PDF (2363KB) ( 216 )  
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    利用高速摄像机对矩形微通道中不同黏度体系下气泡的形状及界面演变进行实验研究。实验观察到子弹状、棒槌状、平尾状和尖尾状四种气泡形状,其中液弹的挤压力控制气泡尾部由凸形变平形或凹形,而受限空间效应和液相黏性剪切导致气泡形状为贴近壁面的尖尾状。基于两相Ca数和气液流率比绘制了气泡形状分布图并建立形状转变模型。平尾状和尖尾状气泡均是由棒槌状气泡演变而来,转变距离分别随气泡上游液弹压力和液相黏性剪切力的增加而减小,并且均与气/液流率比呈幂律关系,幂律指数小于零。尖尾状气泡破裂发生在尖端且存在临界条件,根据Ca数和气液流率比提出了破裂条件的良好预测模型。本工作对于矩形微通道内气泡的流动与破裂调控具有重要的指导意义。

    能源加工与技术
    我国地方性氢能发展政策的文本量化分析
    孙旭东, 赵玉莹, 李诗睿, 王琦, 李晓健, 张博
    化工进展. 2023, 42(7):  3478-3488.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1580
    摘要 ( 107 )   HTML ( 4 )   PDF (1662KB) ( 79 )  
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    很多地方性氢能产业政策都优先于国家中长期发展规划出台,氢能产业政策编制质量直接关系到我国氢能产业高质量的健康发展。文章系统地梳理了国家和地方氢能产业政策发展脉络,检索了2017年1月1日至2022年6月1日期间发布的地方性氢能产业政策,聚焦于发展目标、技术路径、应用场景和扶持政策4个维度对政策内容进行文本量化分析,挖掘典型城市氢能产业发展规划的政策特征。研究结果表明:我国地方性氢能政策整体上在发展目标、技术方向和应用场景等方面与国家中长期发展规划呈现高度的一致性,并建立了更适宜地方氢能产业发展的技术路线、氢能应用场景与扶持政策,但产业发展规划仍存在区域间缺乏协同联动、产业链发展路径不清晰、应用推广和基础设施建设不协调、扶持政策的方式力度不一致等问题。文章提出:加强氢能产业全流程基础设施建设、突破关键核心技术难题、健全“制-储-运-加”产业链、拓宽应用场景、扩大人才储备、建立碳汇政策与推广金融工具等,是推动我国氢能产业发展与氢能政策编制需要思考的关键问题。

    烯烃水合反应工艺与催化剂研究进展
    韩恒文, 韩伟, 李明丰
    化工进展. 2023, 42(7):  3489-3500.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1590
    摘要 ( 181 )   HTML ( 3 )   PDF (864KB) ( 319 )  
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    综合介绍了多种烯烃水合反应的机理、生产工艺及催化剂的研究成果。分类详细归纳了环己烯、丙烯、高碳烯烃等通过水合反应生产相应产物醇的生产工艺和催化剂的最新研究进展,并分析了烯烃水合技术的未来发展趋势。分析发现:烯烃水合反应的路径主要分为直接路径和间接路径;其反应机理主要有马氏规则的亲电加成机理、反马氏规则的亲电加成机理、自由基反应机理等;烯烃水合反应用催化剂从液体酸、碱,过渡金属盐或氧盐,不断向分子筛、固体酸、合成树脂、光催化剂、酶催化剂方向发展。未来,光催化和生物酶催化是烯烃水合科技研究的重点方向;而反应设备参数优化、提升催化剂性能、强化物料混合效果、改善传质过程等,则是烯烃水合生产工艺优化的发展趋势。

    阴离子交换膜电解池的研究进展
    冯江涵, 宋钫
    化工进展. 2023, 42(7):  3501-3509.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1687
    摘要 ( 219 )   HTML ( 8 )   PDF (1089KB) ( 258 )  
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    阴离子交换膜电解池(AEMWE)可以将稀碱性溶液或纯水作为电解液,使用较为廉价的阴离子交换膜和高活性的非贵金属催化剂,有效降低电解水能耗且大幅减少投入成本。本文对AEMWE的性能特点和发展优势进行了总结,详细分析了AEMWE中的催化剂材料、阴离子交换膜和离聚物等关键组件的研究进展。研究认为,Ni-Fe基催化剂将是最有可能的阳极材料,通过设计新型催化剂层,制造多孔结构,解决催化剂的溶解问题;通过提高离子交换容量来有效提升离聚物和阴离子交换膜的离子电导率、水扩散系数和耐久性等。最后提出了未来AEMWE的研发方向,通过对膜电极组件进行材料创新和工艺优化,发展纯水作为电解液,提高测试体系的灵活性,获得高效、低成本、稳定的AEMWE制氢装置。

    工业园区分布式综合能源系统的规划与调度
    薛凯, 王帅, 马金鹏, 胡晓阳, 种道彤, 王进仕, 严俊杰
    化工进展. 2023, 42(7):  3510-3519.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1598
    摘要 ( 152 )   HTML ( 6 )   PDF (2307KB) ( 127 )  
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    为降低碳排放水平、提高经济效益,基于园区资源禀赋与负荷需求特性,提出了一种天然气内燃机耦合屋顶光伏与地源热泵的并网型分布式综合能源系统,实现区域级冷、热、电、蒸汽协同供应。以二氧化碳排放量、费用年值、年均购电波动最小化为目标建立优化模型,对系统进行供能设备容量配置规划与日前运行调度。以西安市某工业园区为案例,基于全时负荷数据获得各单一目标及多目标优化下的最佳容量。根据综合目标规划结果得到全年性能,并选取供热季与供冷季的典型日进行调度研究。针对光伏装机、电价、气价的波动作敏感性分析,确定对应储能规模及性能变化。结果表明:在满足需求的前提下,分布式综合能源系统的环保性、稳定性均明显提升,费用年值对电价和气价的变化最为敏感。

    工业催化
    光催化及其协同电化学降解VOCs的研究进展
    徐伟, 李凯军, 宋林烨, 张兴惠, 姚舜华
    化工进展. 2023, 42(7):  3520-3531.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1577
    摘要 ( 137 )   HTML ( 9 )   PDF (820KB) ( 76 )  
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    各类行业的废气排放导致环境污染问题严重。挥发性有机污染物(VOCs)作为工业废气中首要组成部分,因其成分的复杂性而难以处理,无选择性氧化的光催化高级氧化技术在VOCs降解领域引起广泛研究。为了解决光催化反应历程中存在的效率低问题,本文从VOCs的光催化工艺参数影响因素(温度、相对湿度、初始气体浓度、氧浓度和气体流速)展开描述,总结了各种工艺参数的影响机理和影响趋势。随着光化学技术和电化学技术的不断发展,将光电技术结合起来成为新的研究方向,外加偏压能够有效降低光催化反应历程中电子空穴对的复合率,本文总结了各类光电催化反应器中外加偏压对光电催化的影响机理和影响趋势。总结近五年的光/光电催化的实验研究进展,对于光/光电催化领域降解工业废气VOCs的工艺流程设计与优化具有借鉴意义。文中指出,未来进行与工业废气VOCs相契合参数范围的实验研究和简洁且高效的光/光电催化反应器研发将成为今后的发展趋势。

    过渡金属磷化物的改性方法及其在电化学析氢中的应用
    王蕴青, 杨国锐, 延卫
    化工进展. 2023, 42(7):  3532-3549.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1682
    摘要 ( 162 )   HTML ( 12 )   PDF (3560KB) ( 207 )  
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    过渡金属磷化物催化活性高、稳定性好,是电催化析氢的良好催化剂。然而,实现过渡金属磷化物在电解水制氢领域的大规模应用,还需要进一步提升其催化性能。本文以过渡金属磷化物的组成变化为出发点,从金属/磷(M/P)化学计量比的角度对过渡金属磷化物的性能进行了总结,介绍了其常见的制备方法,详细综述了元素掺杂、构造缺陷、构建界面工程、耦合炭材料、调控微观结构、改善材料浸润性等改性方法对过渡金属磷化物电催化制氢性能的影响。最后在新型磷源的开发、测试标准化、晶面调控等方面对过渡金属磷化物的发展趋势进行了展望。

    B掺杂Al2O3@C负载CoMo型加氢脱硫催化剂性能
    于志庆, 黄文斌, 王晓晗, 邓开鑫, 魏强, 周亚松, 姜鹏
    化工进展. 2023, 42(7):  3550-3560.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1575
    摘要 ( 123 )   HTML ( 1 )   PDF (3376KB) ( 99 )  
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    采用碳前体热解预积炭的方法,引入非均相碳层和杂原子硼对氧化铝载体表面性质进行改性掺杂,制备了相应的CoMo负载型加氢脱硫(HDS)催化剂。采用XRD、N2-吸脱附(BET)、Py-FTIR、H2-TPR、HRTEM和XPS等方法对改性氧化铝和CoMo系列负载催化剂进行物理化学性能表征,并对模型化合物DBT和4,6-DMDBT的HDS催化性能进行评价。分析结果表明:碳层的引入可以有效减少氧化铝载体表面的—OH官能团,进而调节氧化铝的酸性和调控活性金属与载体之间的相互作用,避免了CoAl2O4尖晶石的生成。杂原子B的掺杂可使得载体表面产生更多的缺陷位点,增强Mo物种的硫化程度和分散程度,活性金属在载体表面形成更多的“Type Ⅱ”型CoMoS活性相,这有利于复杂含硫化合物的加氢脱除。实验结果显示:270℃下DBT和290℃下4,6-DMDBT在CoMo-Al2O3@BC的催化剂上,重时体积空速为4h-1条件下,HDS转化率最高,分别可达83.42%和69.98%,较CoMo-Al2O3催化剂分提升13.67%和10.40%。

    无溶剂快速合成ZSM-12分子筛
    王帅旗, 王从新, 王学林, 田志坚
    化工进展. 2023, 42(7):  3561-3571.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1629
    摘要 ( 114 )   HTML ( 4 )   PDF (3420KB) ( 87 )  
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    开发出一种无溶剂快速合成ZSM-12分子筛的方法。该方法分为两步。第一步是硅铝前体的制备:将正硅酸乙酯、铝酸钠、氟化钠、甲醇、水混合,在室温搅拌条件下反应3h后蒸干液体,得到硅铝前体。第二步是硅铝前体的晶化:将硅铝前体与晶种、四乙基氢氧化铵模板剂混合均匀后,移入反应釜中,在160℃条件下晶化24h得到ZSM-12分子筛产品。相比于已有的ZSM-12分子筛水热过程,无溶剂合成过程的晶化时间大大缩短。采用XRD、SEM、solid-state NMR、TG、FTIR等手段分析了硅铝前体的物化性质,跟踪了ZSM-12分子筛的晶化过程。结果表明,晶种的加入和硅铝前体中Si—O—Al键的提前构筑是ZSM-12分子筛快速晶化的原因。晶种为ZSM-12分子筛的生长提供表面,缩短诱导期;硅铝前体中Si—O—Al键的提前构筑促进结构重排,从而缩短生长期。

    铁酸钴复合碳纳米管活化过硫酸盐降解铬黑T的性能及机理
    龚鹏程, 严群, 陈锦富, 温俊宇, 苏晓洁
    化工进展. 2023, 42(7):  3572-3581.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1700
    摘要 ( 88 )   HTML ( 3 )   PDF (3040KB) ( 86 )  
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    采用水热法制备了不同质量比铁酸钴/碳纳米管(CoFe2O4/CNT)复合材料,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解偶氮染料铬黑T(EBT)。使用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等方法进行了表征。结果表明,引入CNT改善了CoFe2O4团聚现象,同时CNT加速CoFe2O4表面电子转移过程进一步提高了CoFe2O4催化活性。质量比为4∶1的CoFe2O4/CNT表现出最高催化活性,CoFe2O4/CNT-4∶1+PMS降解EBT过程符合准一级动力学模型,其反应速率常数是CoFe2O4+PMS体系的2.02倍。单因素条件实验得出在CoFe2O4/CNT-4∶1投加量为0.20g/L、PMS投加量为0.20g/L、EBT质量浓度为100mg/L、pH为5.8、反应温度为25℃条件下,反应60min后EBT降解率可达到99.8%。CoFe2O4/CNT-4∶1循环使用三次后EBT降解率能达到67.8%。猝灭实验证明反应体系中存在着SO4-·、·OH、O2-·和1O2四种活性物质,其中1O2是主要活性物质。Fe2+/Fe3+、Co2+/Co3+价态循环和氧物种改变促进了活性物质生成。

    微波法高效合成全结晶ZSM-5分子筛催化剂及其催化性能
    王达锐, 孙洪敏, 薛明伟, 王一棪, 刘威, 杨为民
    化工进展. 2023, 42(7):  3582-3588.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0618
    摘要 ( 157 )   HTML ( 11 )   PDF (2336KB) ( 99 )  
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    采用微波法高效合成含有100%活性组分的全结晶ZSM-5分子筛催化剂,并采用X射线衍射、扫描/透射电子显微镜、固体核磁共振、比表面积及孔径分析以及机械强度测试等手段对样品进行综合表征分析。结果表明:采用微波辐射的加热方式,在优化的合成配方条件下,经过8h晶化,ZSM-5分子筛催化剂的相对结晶度已达到100%,其晶体形貌规整、97%铝原子为四配位状态,机械强度高达110N/cm,完全满足工业应用需求。此全结晶ZSM-5分子筛催化剂在接近工业装置的工艺条件下,在苯和乙烯气相烷基化反应中表现出优异的催化性能,其中乙烯转化率接近100%,乙基选择性大于99.6%,关键杂质二甲苯含量仅为450μL/L左右,且长周期稳定性能良好。

    材料科学与技术
    基于动态共价键自修复的光固化高分子材料研究进展
    余希希, 张金帅, 雷文, 刘承果
    化工进展. 2023, 42(7):  3589-3599.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1608
    摘要 ( 148 )   HTML ( 20 )   PDF (1970KB) ( 290 )  
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    光固化技术的高效、适应性广、经济、节能与环境友好等特点使得近年来光固化高分子材料在人类生产生活中被广泛应用。然而,光固化高分子材料的结构稳定性使得材料表面或内部一旦出现破损便难以修复,造成大量资源浪费与环境污染。动态共价键可以在外界刺激作用下(光照、加热等)发生可逆的断裂和重组,从而导致分子拓扑结构的动态调整,赋予光固化高分子材料结构可调整、可循环利用和自修复性能等。本文综述了近些年来基于酯键、Diels-Alder反应、二硫键、硼酸酯键、位阻脲键等可逆共价键自修复的光固化高分子材料设计与制备,对近年来不同类型动态共价键光固化高分子材料的优缺点和应用进行了评述,最后指出动态共价键光固化高分子材料力学性能的弱势以及基于动态共价键修复的单一性,并对该领域未来的研究方向作了展望。

    自愈合油水分离膜的研究进展
    陈香李, 李倩倩, 张甜, 李彪, 李康康
    化工进展. 2023, 42(7):  3600-3610.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1640
    摘要 ( 128 )   HTML ( 8 )   PDF (3492KB) ( 95 )  
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    随着工业的发展以及海洋石油泄漏事故的频发,产生的含油污水对人类健康和生态环境均有严重威胁,迫切需要发展油水处理材料。膜分离法作为一种高效低能耗的方法被广泛应用于该领域,但在实际应用中容易受到外界机械力损坏或自然环境的影响导致膜分离性能下降甚至丧失。因此,自愈合油水分离膜为此提供了一种新途径,显著提升了膜的附加值。本文介绍了自愈合油水分离膜的制备方法、修复机理和国内外研究现状,针对材料表面微纳粗糙结构及低表面能物质损伤的愈合方式展开论述。指出了自愈合油水分离膜目前存在制备时间长、经济成本高、疏水表面修饰的功能单体单一以及机械强度偏低等问题。提出该领域未来可从降低材料制备成本、发展多功能修饰单体以及实现低表面能物质和表面粗糙结构同步愈合等方向发展,以期为油水分离材料的开发和应用提供参考。

    耐盐型太阳能驱动界面光热材料及蒸发器的研究进展
    李吉焱, 景艳菊, 邢郭宇, 刘美辰, 龙永, 朱照琪
    化工进展. 2023, 42(7):  3611-3622.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1732
    摘要 ( 168 )   HTML ( 10 )   PDF (2552KB) ( 152 )  
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    太阳能驱动界面蒸发技术(SDIE)依靠光热材料和蒸发器进行海水淡化,因光热转换效率高、环境友好、制造工艺简单和材料丰富等优点引起了学者们的广泛关注。但在海水淡化过程中,光热材料和蒸发器表面盐结晶的积累会直接影响太阳能界面蒸发效率,解决光热材料和蒸发器表面盐结晶问题是SDIE中重要的一步。本文简述了近年来耐盐型光热材料及蒸发器的设计理念与研究现状,阐述了不同耐盐设计的优点和局限性,梳理了其耐盐机制和性能,分析表明通过调控光热材料的孔结构、亲-疏水性、离子基团等方法可以增强光热材料的耐盐性,通过调控盐溶液的浓度和盐的结晶位置等可设计多种耐盐型蒸发器,讨论了目前在SDIE中解决盐结晶问题存在的共性问题并提出未来的研究挑战,以推进未来SDIE的研究与发展。

    植物油基Ni0.5Zn0.5Fe2O4磁流体的黏度特性及磁黏特性
    谢志伟, 吴张永, 朱启晨, 蒋佳骏, 梁天祥, 刘振阳
    化工进展. 2023, 42(7):  3623-3633.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1549
    摘要 ( 78 )   HTML ( 3 )   PDF (4284KB) ( 45 )  
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    以矿物油为基液的油基磁流体存在环境污染、难以生物降解的问题。植物油具有绿色环保、生物降解性强等优点。本文以植物油为基液,利用两步法制备了Ni0.5Zn0.5Fe2O4磁流体,应用正交实验研究了沉降稳定性,采用单一变量法研究了黏度特性及磁黏特性。其结果表明:以丙酮为分散剂,质量分数为11%,Ni0.5Zn0.5Fe2O4质量分数为2.4%时,沉降稳定性较佳;在零磁场/磁场条件下,黏度随温度的升高而降低;黏度随分散剂和Ni0.5Zn0.5Fe2O4质量分数的增大而先增大后减小,分别在分散剂质量分数为11%时和Ni0.5Zn0.5Fe2O4质量分数为2.4%时出现拐点;黏度随磁场强度的增大而增大,呈非牛顿流体的特征。植物油是磁流体基液的一种理想选择,植物油基磁流体有较好的沉降稳定性,相较于矿物油基磁流体具有独特的优势,未来可将植物油基磁流体作为一种新型的环保工作介质。

    基于煤基腐殖酸的高效减水剂合成与性能表征
    王知彩, 刘伟伟, 周璁, 潘春秀, 闫洪雷, 李占库, 颜井冲, 任世彪, 雷智平, 水恒福
    化工进展. 2023, 42(7):  3634-3642.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1552
    摘要 ( 103 )   HTML ( 4 )   PDF (2485KB) ( 79 )  
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    为了探索褐煤高值化利用途径,利用2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸钠(AMPS)和丙烯酸(AA)分别对褐煤氧化解聚腐殖酸(OHA)和商品化腐殖酸(NHA)进行接枝共聚改性,制备了两种煤基腐殖酸(CHA)高效减水剂,考察了接枝共聚物结构及其单体配比对水泥砂浆和净浆流动度的影响,结合接枝共聚物结构表征对两种CHA高效减水剂的吸附性能及砂浆流动性、减水率、坍落度和机械强度等应用性能进行了评价,并与商品减水剂FDN-C进行了对比。结果显示,AMPS与AA接枝共聚改性可以显著提高CHA的水泥浆体流动性和减水率。其中,AA/AMPS=0.15时,接枝共聚物的改性效果最好;OHA接枝共聚改性效果优于NHA。OHA和NHA接枝共聚物的混凝土减水率分别达到24%和22%,28d抗压强度分别提升31.7%和40.0%,并且保坍能力明显高于FDN-C。CHA的芳香度高及含有丰富的酚羟基和羧基,有利于AMPS和AA接枝共聚反应,可以作为石油替代品用于制备水泥等材料的高效分散剂。

    层序空间多孔结构TiO2实现高效光催化CO2还原
    郭立行, 庞蔚莹, 马克遥, 杨镓涵, 孙泽辉, 张盼, 付东, 赵昆
    化工进展. 2023, 42(7):  3643-3651.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1579
    摘要 ( 95 )   HTML ( 8 )   PDF (1691KB) ( 90 )  
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    以葡萄糖为原料,经一步水热法生成葡萄糖基碳球(GCs),粒径约500nm,利用微乳液聚合法合成粒径约270nm的聚苯乙烯微球(PSs)。通过真空抽滤,制备了GCs和PSs层层组装的多级模板,TiCl4完全浸润模板并经干燥和高温煅烧,获得了空间层序多级孔结构的TiO2。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附等手段表征了所制备催化剂的形貌、组分和孔结构。在饱和CO2气氛下加入H2O,利用催化剂在模拟太阳光条件进行光催化还原试验。结果表明:经过7h的光催化测试,相较于商用P25和无空间结构的TiO2,层序空间多孔TiO2生成还原产物CO的产率均得到明显提高。其中,空间复合多级孔TiO2在结构失配的情况下仍表现出较高的CO产率。结合实验结果和表征证实:纳米微球层所形成的层序空间多孔TiO2具有较高的比表面积和丰富的孔结构,有利于形成大量表面活性位点。三维网状多孔结构暴露出的氧空位缺陷提供了有效的光生载流子传输通道,增强了光生电子和空穴的分离,促进了光生电子参与还原过程,最终提高了CO2转化为CO的效率。

    炭化与焙烧温度对植物基铁碳微电解材料去除As(Ⅲ)性能的影响
    李海东, 杨远坤, 郭姝姝, 汪本金, 岳婷婷, 傅开彬, 王哲, 何守琴, 姚俊, 谌书
    化工进展. 2023, 42(7):  3652-3663.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1588
    摘要 ( 78 )   HTML ( 3 )   PDF (2884KB) ( 65 )  
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    以美人蕉、还原铁粉和膨润土为原材料制备植物基铁碳微电解材料,先通过单因素实验确定Fe/C物质的量比、炭化温度和焙烧温度3个影响因素,后采用Box-Behnken响应面法对“均质化-炭化-焙烧”制备工艺进行优化,以确定最优制备条件。并结合X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振波谱仪(EPR)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表征方法,探究烧制温度对植物基铁碳微电解材料固有性质及其去除As(Ⅲ)性能的影响。结果表明,最优制备条件为Fe/C=1.05、炭化温度502.87℃、焙烧温度760.92℃。烧制温度的升高,有利于增强碳基组分得电子能力,加速As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),降低水体生物毒性的同时提高对As(Ⅲ)的去除率;当焙烧温度高于700℃时,膨润土晶体结构层瓦解,渗透性提高的同时加速Ca2+、Mg2+离子释放,并促进Fe3+的水解沉积物互斥作用减弱,提高对As(Ⅲ)的吸附容量;还原铁粉过量5%,在保证反应时微原电池数量的同时,表面氧化产生的Fe3O4、Fe2O3在酸性条件下易反应形成Fe2+、Fe3+,对As(Ⅲ)的吸附去除作用加强。

    有机胍催化脱氢型RTV硅橡胶的制备和可降解性能
    储甜甜, 刘润竹, 杜高华, 马嘉浩, 张孝阿, 王成忠, 张军营
    化工进展. 2023, 42(7):  3664-3673.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1626
    摘要 ( 94 )   HTML ( 2 )   PDF (3551KB) ( 64 )  
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    由于有机锡、铂金催化剂具有毒性且价格昂贵,新型绿色环保催化体系一直是室温硫化(RTV)硅橡胶的研究热点。本文以正丁胺和二环己基碳二亚胺为原料,通过亲核加成反应设计合成了一种新型有机胍催化剂,并用于脱氢型RTV硅橡胶的催化。探究了催化剂用量、交联剂用量、填料用量对硅橡胶性能的影响,与传统的二月桂酸二丁基锡相比,在活性期基本一致时,有机胍催化剂的用量更低,约为有机锡用量的1/3,并且有机胍催化体系的不粘期更短,这意味着在相同操作时间的条件下具有更短的完全硫化时间,具有很好的实用价值。有机胍催化体系经配方优化后具有优异的拉伸性能,拉伸强度为1.92MPa,断裂伸长率为1117%。有机胍催化体系室温降解研究表明,溶剂的极性越强,硫化硅橡胶降解率越高,在乙酸乙酯中可达52%,这使得有机胍催化硅橡胶有望用于可拆卸粘接领域。

    一种吲哚基超交联聚合物In-HCP对水中碘的吸附作用
    于静文, 宋璐娜, 刘砚超, 吕瑞东, 武蒙蒙, 冯宇, 李忠, 米杰
    化工进展. 2023, 42(7):  3674-3683.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1647
    摘要 ( 90 )   HTML ( 5 )   PDF (2319KB) ( 117 )  
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    通过傅-克烷基化反应合成了一种原料低廉、工艺简单、比表面积大、可循环利用的吲哚基超交联聚合物(In-HCP),并将其用于I2的水相吸附。为评估In-HCP的I2捕获能力,与活性炭(AC)进行了比较。I2饱和水溶液的吸附动力学实验表明,In-HCP和AC对I2的吸附行为符合准二级动力学模型,吸附速率受液膜扩散和颗粒内扩散的共同影响。两种材料对I2的吸附在30min内达到平衡状态,AC对I2的吸附较快,但吸附饱和时In-HCP对I2的清除率(94.68%)高于AC(91.56%)。利用滴定法对高浓度KI3水溶液的吸附结果进行了验证,In-HCP的I2吸附量(2.066g/g)为AC(1.280g/g)的1.6倍,经5次循环实验后吸附量仍能达到1.762g/g,表明In-HCP有较好的循环使用性能。通过拉曼光谱和紫外-可见吸收光谱研究了吸附机理, 证明吸附过程是以化学吸附为主。

    生物与医药化工
    纳米材料用于铁死亡联合治疗的研究进展
    徐沛瑶, 陈标奇, KANKALA Ranjith Kumar, 王士斌, 陈爱政
    化工进展. 2023, 42(7):  3684-3694.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1595
    摘要 ( 205 )   HTML ( 11 )   PDF (2696KB) ( 144 )  
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    铁死亡作为一种新发现的调节性细胞死亡形式已成为新型的肿瘤治疗策略,然而复杂的肿瘤微环境及肿瘤部位特殊的病理微环境严重限制了铁死亡的治疗效果。将铁死亡与传统的抗肿瘤治疗方式结合,能提高治疗效率并减少毒副作用。为实现药物在肿瘤部位富集效果并发挥协同治疗效果,基于纳米材料的药物递送体系在抗肿瘤领域显示出广阔的临床应用前景和发展价值。本文首先介绍了不同种类纳米材料(铁基纳米材料及非铁基纳米材料)用于铁死亡协同肿瘤治疗的相关进展,归纳了铁死亡与多种治疗方法(包括化学治疗、光热治疗、光/声动力治疗、其他治疗方式等)协同治疗的相关研究;最后阐明了铁死亡协同肿瘤治疗的挑战,并指出确认铁死亡的具体抗癌机制、开发多功能纳米材料并探索高效协同治疗手段将是未来的研究方向。

    木质素基控释材料及其在药物输送和肥料控释中的应用
    关红玲, 杨辉, 井红权, 刘玉琼, 谷守玉, 王好斌, 侯翠红
    化工进展. 2023, 42(7):  3695-3707.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1685
    摘要 ( 137 )   HTML ( 2 )   PDF (3525KB) ( 135 )  
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    木质素作为储量仅次于纤维素的第二大生物质资源和重要的芳香族可再生资源,目前主要作为纤维素利用的副产物大量废弃,引发严重的资源浪费和环境污染。木质素资源开发和高值利用不仅可以减少直接燃烧造成的环境污染,而且对于实现生物质资源的全链条应用、提升生物质资源开发应用的可行性、可持续性和经济性具有重要意义。木质素结构中丰富的官能团和化学反应活性位点,及其作为生物质材料固有的可降解性和生物相容性,使其在生物医药和绿色可持续农业领域受到了广泛的关注和研究,也使其成为药物和绿色肥料提质增效和可控释放的理想载体。本文从木质素的结构特点出发,介绍了木质素及其改性材料在生物医药和绿色农业肥料中的应用基础,阐述了木质素在药物智能给送和肥料缓控释放领域的研究和应用进展,并分析了这些应用中存在的挑战以及未来值得关注的研究方向,以期为木质素资源化利用和缓控释材料的设计开发提供有益参考。

    精细化工
    新型耐迁移橡胶防老剂的研究进展
    欧阳素芳, 周道伟, 黄伟, 贾凤
    化工进展. 2023, 42(7):  3708-3719.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0520
    摘要 ( 150 )   HTML ( 7 )   PDF (2342KB) ( 434 )  
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    首先介绍了橡胶防老剂的相关理论研究,橡胶材料老化的本质为自由基反应,其防护机理主要是抑制自由基的形成,实验研究集中于差示扫描量热、核磁、紫外分光、红外光谱等分析橡胶材料以及防老剂的结构变化,而理论研究则集中于分子模拟,包括解离能、溶解度、均方位移等参数计算。其次,通过对国内外商业化橡胶防老剂的使用现状进行追踪,分析了新型橡胶防老剂的开发与应用情况,包括胺类防老剂的改性方法、防老剂的复配研究以及具备特殊功能的新型防老剂应用等,结合几类耐迁移橡胶防老剂的结构特点和应用结果,指出具备耐迁移和低毒性等特点的新型橡胶防老剂是未来发展方向。最后,总结了新型耐迁移橡胶防老剂应集中于发挥防老剂大分子化和多官能化的协同作用,可以更好地适应橡胶工业的持续发展。

    资源与环境化工
    氮掺杂生物炭的制备与应用研究进展
    李艳玲, 卓振, 池亮, 陈曦, 孙堂磊, 刘鹏, 雷廷宙
    化工进展. 2023, 42(7):  3720-3735.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1563
    摘要 ( 241 )   HTML ( 12 )   PDF (3817KB) ( 235 )  
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    生物质不仅储量丰富、分布广泛且可再生,是一种亟待高值化利用的资源。将其炭化后制备的生物炭具有良好的理化性质,常被用于吸附污染物、制作电极材料。但与活性炭相比,生物炭存在孔隙结构欠发达、表面官能团种类和数量稀少等问题,其应用受到了很大限制。通过对生物炭进行N元素掺杂改性制成N掺杂生物炭(NBC)可丰富生物炭孔隙结构和表面活性位点,提高吸附、导电和催化性能。本文综述了国内外近几年来关于NBC的制备/改性方法(热解法、活化法、水热法、模板法和后处理法等)及其优点和局限性,梳理了各方法得到的NBC的形貌结构及表面化学特征,概括了氮掺杂对NBC的催化、吸附、电化学性能的影响及NBC在各领域的应用。以“制备-结构-性能及应用”相结合的思路,从NBC的应用角度逆向出发,思考如何通过探究N掺杂机理和优化制备方法,来充分发挥NBC在各领域中的应用价值,并对今后该领域的研究发展提出了展望。

    禾本科植物修复多环芳烃污染土壤研究进展
    刘柏成, 李法云, 赵琦慧, 吝美霞
    化工进展. 2023, 42(7):  3736-3748.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1571
    摘要 ( 121 )   HTML ( 3 )   PDF (2740KB) ( 72 )  
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    多环芳烃(PAHs)是一种难生物降解的有机污染物,其污染土壤的高效植物修复技术研发一直是环境修复技术领域极富挑战性的研究课题。植物修复技术具有绿色低碳、经济高效、效果稳定及修复过程安全等优点,在土壤修复行业应用潜力大。禾本科植物在PAHs污染土壤修复方面具有生长周期短、生物量大、覆盖面广、根系发达、抗逆性强等优点,其对土壤中PAHs污染物的降解研究一直方兴未艾。本文探讨了禾本科植物对PAHs污染土壤的修复机理、效果及强化修复方法,阐述了禾本科植物修复PAHs污染土壤的研究现状及发展趋势。

    煤沥青和石油沥青共混改性的研究进展
    谭利鹏, 申峻, 王玉高, 刘刚, 徐青柏
    化工进展. 2023, 42(7):  3749-3759.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1597
    摘要 ( 122 )   HTML ( 3 )   PDF (1543KB) ( 82 )  
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    煤焦油沥青(简称煤沥青)具有良好的路用性能,可以替代部分石油沥青,降低对外来沥青的依赖,提高煤沥青的资源化利用,但是煤沥青中存在大量毒性多环芳烃(PAHs),限制了它的广泛应用。本文介绍了煤沥青和石油沥青二者共混的改性方法,并对其进行了系统总结,通过对比现有改性沥青的研究,发现当前的改性手段主要以化学方法为主,改性效果最佳,得出改性过程的主要局限在于如何抑制煤沥青中PAHs的毒性,减少对环境的危害;同时分析并阐释了共混改性沥青可能的物理和化学改性过程及作用机理,对下一步的研究方向和发展进行了展望,提出从物理增容剂的开发和化学催化剂的筛选来做进一步的研究,希望为国内外的沥青改性提供一定的借鉴参考。

    阴燃法处理含油污泥的研究及应用进展
    杨子育, 朱玲, 王文龙, 于超凡, 桑义敏
    化工进展. 2023, 42(7):  3760-3769.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1613
    摘要 ( 113 )   HTML ( 2 )   PDF (3348KB) ( 71 )  
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    近年来,含油污泥已经成为了威胁全球的危险废物之一,如果未经妥善处置,不但会对环境造成极大的破坏,还会对人体产生危害。阴燃作为一种新型的含油污泥处理技术,很好地契合了资源化、减量化、无害化的含油污泥处理目标。阴燃通过自维持燃烧处理含油污泥中的污染物,无需外部能源,极大地降低了处理成本,操作简单,二次污染很小。阴燃法不仅能发挥出多种热处理技术的优势,实现含油污泥的减量化,并且还能够回收含油污泥中的部分油分,具有极大的资源化潜力,是一种极具前景的含油污泥处理技术,在国内外均已有成功的工程应用案例。本文对阴燃的原理、研究发展进程及工程应用方面进行了阐述,分别论述了气体流量、污染物浓度、初始含水率、多孔介质掺混比例、土壤粒径对阴燃成功率及含油污泥处理效果的影响,并对该技术的发展方向提出展望。

    硝酸生产尾气中NO x 和N2O联合脱除技术研究进展
    李佳, 樊星, 陈莉, 李坚
    化工进展. 2023, 42(7):  3770-3779.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1614
    摘要 ( 145 )   HTML ( 8 )   PDF (776KB) ( 90 )  
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    采用氨氧化法生产稀硝酸时会排放NO x (NO和NO2)和N2O等有害气体,可导致光化学烟雾(NO x )、臭氧层消耗(NO x 和N2O)、全球变暖(N2O)等环境问题,减少硝酸生产尾气中NO x 和N2O的排放势在必行。本文在分析硝酸生产过程中NO x 和N2O产生途径及减排措施的基础上,根据国内外研发和应用情况总结了联合脱除硝酸生产尾气中NO x 和N2O的主要技术路线,包括利用SCR催化剂同时催化NO x 和N2O还原和利用复合式催化剂同时催化NO x 还原和N2O分解等一段式工艺以及先催化N2O分解后催化NO x 还原、先催化NO x 还原后催化N2O还原和先催化NO x 还原后催化N2O分解等两段式工艺,分析了不同技术路线的原理、特点及面临的挑战。文中指出了一段式工艺主要存在N2O净化性能有待提升的问题,两段式工艺中先催化NO x 还原后催化N2O分解的工艺在减少还原剂消耗量、促进N2O去除等方面具有优势,未来需围绕同步降低SCR脱硝和N2O分解所需温度、提高催化剂对共存气体(O2、H2O等)的耐受性等方面开展进一步研究。

    分步法分解硫化氢制氢和硫黄催化剂研究进展
    于姗, 段元刚, 张怡欣, 唐春, 付梦瑶, 黄靖元, 周莹
    化工进展. 2023, 42(7):  3780-3790.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1633
    摘要 ( 165 )   HTML ( 7 )   PDF (891KB) ( 128 )  
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    硫化氢(H2S)不仅是一种剧毒且高腐蚀性气体,更是蕴含丰富氢能和硫元素的宝贵资源。在国家能源战略需求和双碳目标下,实现天然气藏中H2S的低碳高值利用是天然气开发的必然发展趋势。分步法是一种可在较低温度区间将H2S高值转化为H2和硫黄的方法,具有H2S分解效率高、能耗低的优点,但存在循环效率差、硫黄回收困难、反应过程机理认识浅薄等问题。为了深入了解分步法分解H2S的研究现状和面临问题,本文主要综述了分步法的反应原理、发展历程、活性催化剂的研究进展,重点概述了金属硫化物和金属这两类催化剂的活性测试结果及具体反应过程,并对分步法分解H2S所面临的关键问题进行了总结与展望。本文指出分步法最大问题在于催化剂硫化产氢和分解脱硫过程机理尚不明晰,使得催化剂的优化设计缺乏指导,从而导致分步法循环效率低。未来应当借助更多原位表征技术和理论模拟计算认识转化过程机理,同时加强相关实验设计以衡量不同催化剂优劣,开发出适用于分步法高效循环过程的催化剂。

    餐厨垃圾处理现状及其热解技术研究进展
    姚丽铭, 王亚琢, 范洪刚, 顾菁, 袁浩然, 陈勇
    化工进展. 2023, 42(7):  3791-3801.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1659
    摘要 ( 141 )   HTML ( 7 )   PDF (619KB) ( 178 )  
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    我国餐厨垃圾产生量巨大,且具有含水量高、组分复杂等特点,若未妥善处置,将造成严重的环境污染。本文首先介绍了餐厨垃圾预处理工艺的必要性及其工艺流程,对国内外主要的餐厨垃圾处理技术进行综述,分别阐述了卫生填埋、焚烧、好氧堆肥、厌氧发酵和热解技术的优势、存在问题及应用现状,并提出热解处理技术能够满足我国餐厨垃圾的处理原则,热解过程不产生有害物质、餐厨垃圾体积重量减量程度高以及热解三相产物可二次利用,具有无害化、减量化和资源化的技术优势。同时,从热解特性、热解方式和热解产物利用三个方面对餐厨垃圾热解领域的发展现状进行介绍和展望,以期为我国餐厨垃圾的无害化处理技术发展提供借鉴和参考。

    纳米流体用于二氧化碳吸收分离研究进展
    娄宝辉, 吴贤豪, 张驰, 陈臻, 冯向东
    化工进展. 2023, 42(7):  3802-3815.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1671
    摘要 ( 144 )   HTML ( 5 )   PDF (2010KB) ( 214 )  
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    二氧化碳是全球气候变暖的主要诱因,随着我国“碳达峰、碳中和”战略的提出,二氧化碳的捕集、储存、利用技术快速发展。纳米流体是以由纳米颗粒以预先指定的比例分散在无机或有机液相中产生的具有稳定均匀性的胶体分散系统,兼有纳米材料和液体的特性。纳米颗粒由于对传热和传质过程有着明显的强化作用,因此对二氧化碳的化学吸收具有较大的潜在工业应用价值。本文基于纳米流体的概念,从基液选择、稳定性以及传质增强机制机理阐述了纳米流体在二氧化碳吸收领域的应用;进一步综述了目前纳米流体用于二氧化碳吸收分离的研究进展,分析了基液组成、二氧化碳分压、物化特性等对二氧化碳吸收性能的影响及机理研究;最后展望了纳米流体在二氧化碳吸收分离领域的未来发展趋势。

    淬灭酶对亚硝化-混合自养脱氮系统的影响
    陈娜, 张肖静, 张楠, 马冰冰, 张涵, 杨浩洁, 张宏忠
    化工进展. 2023, 42(7):  3816-3823.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1553
    摘要 ( 74 )   HTML ( 2 )   PDF (1374KB) ( 74 )  
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    群体感应是微生物间的通信机制,群体淬灭则可通过降解群体感应信号分子来调控微生物行为。本研究通过设置空白对照组R1和实验组R2,探究了群体感应淬灭酶(AHLs酰基转移酶,2μmol/L)对亚硝化-混合自养脱氮工艺性能及微生物群落的影响。结果表明,淬灭酶的加入促进了短程内源反硝化过程并抑制了厌氧氨氧化过程。与R1相比,R2各阶段的总氮去除率平均降低11.1%。R2出水中氨氮和硝氮浓度略低于R1,但出水亚硝氮整体较R1升高19.0mg/L。添加群体淬灭酶使胞外聚合物的含量降低了18.2mg/g,使溶解性微生物产物升高了17.1mg/L。2μmol/L淬灭酶使羟胺氧化还原酶活性由0.80EU/g增长为0.99EU/g,细胞色素c(Heme-c)含量由0.002mmol/g增至0.004mmol/g,Nitrosomonas亚硝化菌和HyphomicrobiumThermomonasTruepera等反硝化菌相对丰度均增加,其中Thermomonas的相对丰度增长幅度最大,由0.28%增长至9.04%。实验结果为群体淬灭技术应用于亚硝化-混合自养脱氮过程的调控提供了理论参考。

    CH3COONa-NH4OH-H2O体系下磷石膏矿化CO2-联产高纯CaCO3
    丁文金, 刘卓齐, 卢海臣, 孙红娟, 彭同江
    化工进展. 2023, 42(7):  3824-3833.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1576
    摘要 ( 95 )   HTML ( 2 )   PDF (5013KB) ( 62 )  
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    基于我国面临CO2减排与磷石膏资源化利用的巨大压力,本文提出助剂循环使用的CO2矿化与磷石膏资源化利用过程耦合的学术思想,立题以磷石膏为原料,研究醋酸钠体系下氨水强化磷石膏浸出液矿化CO2联产高纯CaCO3的反应过程。实验过程中系统讨论了不同工艺条件对磷石膏中Ca2+的浸出及浸出液矿化CO2反应效能的影响,并系统表征了反应条件对矿化产物晶粒尺寸、结构与形貌的影响。结果表明:低温常压条件下1t磷石膏可以矿化吸收208kg的CO2,同时联产472kg纯度为99.63%的球形球霰石。通过调节矿化反应条件可有效调控矿化产物的晶粒尺寸;提高反应温度和延长反应时间有利于亚稳态的球霰石向热力学更稳定的文石和方解石转化。实验过程中实现了醋酸钠的循环利用与回收。本文为磷石膏的资源化利用与高纯CaCO3的制备提供了新的思路。

    变温吸附碳捕集机组标准化测试方案探讨及性能实验
    白亚迪, 邓帅, 赵睿恺, 赵力, 杨英霞
    化工进展. 2023, 42(7):  3834-3846.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1582
    摘要 ( 95 )   HTML ( 3 )   PDF (3252KB) ( 56 )  
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    变温吸附(TSA)碳捕集技术是控制碳排放进而实现“双碳”目标的有效保障手段之一。然而,由于目前缺乏相对完善的计量体系和可执行的标准化测试方案,导致机组性能的测试结果差别较大,缺乏规律性所造成的趋势和性能迭代困难不利于TSA产业化发展。本文初步提出了包含测试工况、性能评价指标、数据的测量与采集三个方面的标准化测试方案,并对样机规模的实物机组进行了性能测试。结果表明,该套方案的可执行度高,可为相关机组的性能评价工作提供借鉴。此外,机组的性能测试结果显示,该机组的运行状态容易控制,纯度和回收率最高均能达到90%以上,但是能源效率在3.5%~6.5%之间,提升潜力大。对标分析发现机组内的管道等部件损失的能耗占比30%~40%,所以需要通过优化管道线路布置、提高吸附腔内换热效率、优化解吸温度和真空压力等运行参数等方式来进一步降耗提效。

    农村有机生活垃圾干发酵氨胁迫下中试工艺
    刘洋, 叶小梅, 苗晓, 王成成, 贾昭炎, 曹春晖, 奚永兰
    化工进展. 2023, 42(7):  3847-3854.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1584
    摘要 ( 90 )   HTML ( 8 )   PDF (1329KB) ( 119 )  
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    我国农村生活垃圾年产量达到2.94亿吨,占比约40%的有机部分需妥善处理。处理效率较高的干式厌氧发酵由于高有机负荷,容易出现酸化和氨氮抑制问题,在中试及以上规模的发酵中更加明显。农村有机生活垃圾与牛粪进行1m3规模的干式厌氧共发酵,卧式厌氧发酵罐内总固体含量为19.94%,对其沼气产量、甲烷含量、甲烷产量、挥发性脂肪酸浓度、氨氮浓度和微生物群落结构进行分析。结果表明发酵过程中未出现酸化和氨氮抑制,单位挥发性固体含量沼气产量达到1.253m3/kg,甲烷含量稳定在70%,甲烷产量达到了0.815m3/kg,远高于已有报道。微生物群落结构分析表明此次干式厌氧发酵中试系统的微生物生长环境良好,Methanosarcina相对丰度发酵全程大于80%,Firmicutes全程高于77%,分别为古菌和细菌的绝对优势菌群,发酵系统具有良好的微生物环境。

    碱性吸附剂对燃煤烟气中SO3的吸附特性
    张雪伟, 黄亚继, 许月阳, 程好强, 朱志成, 李金壘, 丁雪宇, 王圣, 张荣初
    化工进展. 2023, 42(7):  3855-3864.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1621
    摘要 ( 75 )   HTML ( 5 )   PDF (3592KB) ( 49 )  
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    炉膛内高温燃烧和选择性催化还原(SCR)催化剂产生的SO3会严重损害设备和运行安全。本研究在模拟烟气条件下考察了Ca(OH)2、Mg(OH)2、NaHCO3、NaHSO3四种碱性吸附剂对SO3的吸附性能,并研究了烟气气氛和温度对优选吸附剂的SO3吸附能力的影响。采用热重分析研究了吸附剂的分解过程,对反应前后的吸附剂形貌结构特性进行了研究。结果表明:NaHCO3和NaHSO3两种吸附剂在中高温下都具有良好的吸附效果;NaHCO3和NaHSO3在自身分解和吸附SO3的过程中释放气体产物而改善了吸附剂孔隙结构,提高了吸附剂对SO3的吸附效果;烟气中的SO2与SO3在NaHCO3上的吸附过程中存在竞争吸附,降低了NaHCO3对SO3的吸附效果;SO2作为NaHSO3吸附SO3反应的产物,会抑制吸附剂对SO3的吸附;SO2抑制了NaHSO3吸附SO3的反应,导致NaHSO3孔隙结构更加密集,对SO3的吸附效果快速下降。本研究为烟道内喷射碱性吸附剂控制SO3排放提供了一定的理论基础和参考。

    南海海泥中甲烷水合物的形貌及赋存特性
    张凯, 吕秋楠, 李刚, 李小森, 莫家媚
    化工进展. 2023, 42(7):  3865-3874.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1623
    摘要 ( 68 )   HTML ( 6 )   PDF (7756KB) ( 56 )  
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    水合物表观形貌受水合物的生长方式影响,能够反映水合物在沉积物中的分布以及与沉积物的空间关系,进而对含水合物沉积物的物理特性产生影响。本文通过在实际钻采的南海神狐海域水深2713m的海泥中生成甲烷水合物,利用冷冻扫描电子显微镜(Cryo-SEM)和能谱仪(EDS)对合成水合物的微观形貌、元素组成进行表征。结果表明,与冰相比,纯水体系下的甲烷水合物形貌单一且容易分解。纯水体系生成的水合物与海泥体系生成的水合物形貌相似,均呈颗粒胶结状,微量纳米级别的颗粒冰分布在表面。元素分析表明相较于纯水体系,海泥中生成的水合物C元素含量更高,水合物笼子占有率也越高。海泥中含有微量的C元素,通过C元素含量增加及C、Si比提高确定了表面颗粒胶结状为水合物。本研究为辨别沉积物中的水合物提供了新思路,为研究水合物的表观形貌及赋存提供了重要方法。

    CeO2/TiO2吸附剂煤气脱汞产物的浸出规律
    陆洋, 周劲松, 周启昕, 王瑭, 刘壮, 李博昊, 周灵涛
    化工进展. 2023, 42(7):  3875-3883.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1631
    摘要 ( 81 )   HTML ( 4 )   PDF (2910KB) ( 37 )  
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    基于金属氧化物脱汞吸附剂后续无害化处理要求,本文提出采用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液浸出金属氧化物脱汞产物的新思路。CeO2/TiO2吸附剂(CeTi)吸附汞后得到含汞吸附剂(Hg-CeTi),利用汞程序升温脱附实验(Hg-TPD)确定其表面吸附态汞的赋存形态。随后探究Na2S2O3溶液对于Hg-CeTi表面脱汞产物的浸出能力,着重分析不同赋存形态的汞在Na2S2O3溶液中的迁移规律。Hg-TPD结果表明,模拟煤气中脱汞产物以HgCl2、HgO和HgS为主。由于硫代硫酸根(S2O32-)与Hg2+的配合能力,HgO易从Hg-CeTi表面脱附并向液相迁移;HgCl2会在液相中与OH-反应生成HgO,再被Na2S2O3溶液浸出;对于两种不同晶型的HgS,提高Na2S2O3溶液浓度可促进HgS(black)向液相迁移,但对于更稳定的HgS(red)收效甚微。在1.0mol/L的Na2S2O3溶液中浸出1h后,汞浸出率可达97.3%,且剩余的汞以稳定的HgS形态存在。

    硅藻土基复合填料制备及滴滤塔去除二甲苯的性能
    鲁少杰, 刘佳, 冀芊竹, 李萍, 韩月阳, 陶敏, 梁文俊
    化工进展. 2023, 42(7):  3884-3892.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1655
    摘要 ( 77 )   HTML ( 2 )   PDF (1825KB) ( 48 )  
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    以硅藻土(DE)为骨架,聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为固定化材料,采用微生物固定化技术制备出一种包含高效降解菌和具有营养缓释功能的复合填料。探究了装填复合填料生物滴滤塔(BTF)净化二甲苯的性能。复合填料比表面积为4.53m2/g,具有良好的持水能力,且复合填料的重复使用性较好,连续处理8批污染物后,去除效率保持在95%以上。负载复合填料的BTF经过11d运行,出口浓度低于GB 16297—1996中规定的排放限值[ρ(二甲苯)=70mg/m3],结果表明此时BTF完成启动;进气浓度为1200mg/m3,空床停留时间(EBRT)分别为53s、38s、28s时,去除效率为98%、86%、78%;在EBRT为28s,进气浓度为700mg/m3、250mg/m3时,去除效率分别为91%、99%;在9天内外界不提供养分时,去除效率无明显下降。系统停运2天和7天,分别可在运行9.5h和1天内恢复原来的净化性能。实验结果表明复合填料具有较好理化性质,对二甲苯去除性能好,抗冲击负荷及停滞能力强,可为其应用提供一定参考价值。

    磷酸盐改性高岭土对生活垃圾热解过程中重金属的富集
    张杉, 仲兆平, 杨宇轩, 杜浩然, 李骞
    化工进展. 2023, 42(7):  3893-3903.  doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1708
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    研究了磷酸盐改性高岭土在生活垃圾热解过程中对重金属Cr、Cd、Pb、As的富集作用。相较Na2HPO4和Na3PO4改性,NaH2PO4改性高岭土在生活垃圾热解过程中对重金属的富集作用更强。重金属的固留率随浸渍比的升高先增加后减小,随添加比的升高而增加,在浸渍比为5%和添加比为5%时具有较好的重金属富集作用。无添加剂时,在400~600℃范围内随着温度的升高,热解炭的潜在生态风险指数下降。添加高岭土能有效增加重金属残渣态的含量,从而降低热解炭的潜在生态风险。添加5%浸渍比下NaH2PO4改性高岭土(H2P-kaolin)后热解炭的生态风险随温度的升高略有增加,主要原因是熔融的偏磷酸钠增强物理吸附以及热解炭中重金属磷酸盐的可酸溶性,但综合生态风险均为低风险。由XPS分析得出加入H2P-kaolin之后,吸附重金属的主要原因是由于高岭土与重金属生成硅酸盐以及NaPO3、Na3PO4与重金属反应生成磷酸盐,其中磷酸盐的作用是吸附能力增强的主要因素。

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