金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOF)由于具有高比表面积、大孔隙率、功能性孔道结构以及种类多样性等特征,在储气、分离、催化、载药和光学等领域受到重视。其中,制备纯MOF膜或基于MOF的混合基质膜(mixed matrix membranes,MMMs)并用于气体分离,被认为具有潜在的应用前景。目前为止,实验合成的MOF材料种类已有两万种,为了快速筛选出合适的MOF材料作为膜材料,计算化学的方法可以极大地缩减MOF膜的研究周期,并有助于指导实验合成高效膜分离材料。本文分别从计算和实验两方面介绍了MOF膜在气体分离中的研究进展,分析表明,MOF膜的研究总体上向功能性更强、稳定性更高的方向发展,但是利用计算方法建立MOF膜的构效关系还存在一定的难度。因此,建立MOF膜的结构与性能表征的新概念、新方法,并利用MOF膜的结构-性能关系指导实验合成高稳定性、低成本的膜材料将是未来MOF膜的发展方向。

煤炭燃烧与转化过程产生大量的固体废弃物粉煤灰,其大量排放与堆积造成的环境污染已引起人们的广泛重视,以粉煤灰为原料制备分子筛是粉煤灰资源化利用的重要途径。传统水热合成加热方式所需合成时间较长,能量消耗量大;微波加热可极大地缩短反应时间,并对产物晶粒大小、纯度和分子筛产品性能有明显改善。本文介绍了微波-水热合成法将粉煤灰转化为不同类型分子筛的反应机理及其所制备的分子筛产品的应用,分析了粉煤灰制备分子筛过程中阴离子和阳离子、前驱液的碱度、晶种、加热方式等关键因素的影响,讨论了粉煤灰经过分级处理和除杂后,用微波-水热相结合替代传统加热对分子筛产品纯度、晶粒尺寸、孔径分布的调控和优化规律,为粉煤灰合成不同种类分子筛提供了重要的理论指导与发展方向。同时提出了将煤粉炉粉煤灰经除杂和分级处理获取其中的硅铝组分、通过调控硅铝比以微波-水热合成制备方沸石的新工艺,为粉煤灰资源化利用开辟了新途径。

汞离子具有独特的嗜硫性,因此脱硫化反应被广泛地应用于汞离子传感器的设计之中,并表现出超高的选择性。本文在前期研究工作的基础上,结合相关文献报道,综述了脱硫化反应在汞离子化学传感器中的应用,包括汞离子与硫代羰基化合物发生脱硫反应、汞诱导硫脲衍生物脱硫化氢生成胍类化合物的反应、汞诱导的方酸化合物脱硫醇反应、汞促进氨基硫脲转化为 二唑反应以及缩硫醛化合物的脱保护反应。分析文献表明,该领域的研究目前仍存在一些尚未解决的问题:有些化学反应的反应条件较苛刻;有些化学反应在室温下反应速率较慢;一些传感体系对汞离子检测的灵敏度较低。因此,需要更好地利用化学反应,探索并优化传感条件,为反应型汞离子传感器的发展提供更多契机。

测量规整填料内液体分布的实验方法有接液法、电导示踪法、光纤传感技术、断层成像技术和激光诱导荧光技术等。这些实验方法比较有效,但也存在一些不足。本文介绍了各种实验方法的原理、实现方式及不足之处,重点阐述了断层成像技术和激光诱导荧光技术。两种技术均实现了填料内液体分布的可视化,获得了持液量,但都存在如何有效去除背景噪声的问题。激光诱导荧光技术与断层成像技术相比,具有新型、可靠、易于实现和安全等优点。最后,探讨了激光诱导荧光技术在未来应用中的新方向,包括与粒子成像测速仪联用、与高速相机联用、对实验结果的再提取及实验填料的加工。

以某炼油厂催化裂化吸收稳定系统工艺数据作为模拟和计算的基础,从单因素和双因素角度研究了循环汽油温度及平衡罐温度对吸收稳定系统物流及能耗的影响,为后续低温节能工艺开发提供了依据。研究结果表明,随着循环汽油温度由40℃逐步降至5℃,平衡罐气液相及循环汽油质量流率下降,系统能耗下降约16%。系列循环汽油温度下,随着平衡罐温度的上升,系统能耗均呈现正U形曲线趋势,在35~55℃范围内出现系列最低点,即该循环汽油温度下系统能耗最优点。随着循环汽油温度的降低系统能耗逐渐减小。因此,除了考察适用的最优操作温度外,还需综合评估工艺匹配的节能设备投资及操作费用,才能开发经济性最优的吸收稳定系统低温节能工艺。

采用双循环气液平衡釜,测定了常压(101.3 kPa)下丙酮-甲基烯丙醇和异丙醇-甲基烯丙醇二元体系以及部分丙酮-异丙醇-甲基烯丙醇三元体系的气液平衡数据。二元气液平衡数据经Herington面积检验法检验,符合热力学一致性。用Wilson和NRTL液相活度系数方程对两个二元体系的气液平衡数据进行关联,效果良好。由关联得到的两个二元体系的Wilson和NRTL模型参数,及Aspen Plus数据库中的丙酮-异丙醇体系的Wilson和NRTL模型参数预示部分三元体系的气液平衡数据,与实验值相比,丙酮、异丙醇和甲基烯丙醇气相摩尔分率平均绝对偏差分别小于0.0137、0.0113、0.0117。实验数据和关联结果为该三元体系的精馏分离提供了一定的基础数据。

以氧化石墨烯分散液(浓度为0.5mg/mL)和正丁醇水溶液(质量分数为0.5%)的混合溶液(体积比2:5)为工质,充液率为50%,对不同加热功率条件下环路脉动热管稳定运行的传热特性进行实验研究,并与正丁醇水溶液和去离子水的传热性能进行对比,分析了混合溶液在脉动热管稳定运行时冷热端温差和传热热阻的变化特点,探究了氧化石墨烯对自湿润流体传热性能的影响。研究结果表明:在自湿润流体中加入氧化石墨烯能够强化脉动热管的传热特性,但是和脉动热管的加热功率密切相关;在低加热功率下,氧化石墨烯对自湿润流体脉动热管的传热特性没有强化作用;随着加热功率的增加,强化作用明显增强,而当加热功率过大时,强化作用又会逐渐减弱。

为了探究混合型烷醇酰胺复杂组成对油/水界面张力的作用机制,采用GC-MS联用分析了混合型烷醇酰胺(GYD)的组成,并用自制的不同烷基链长醇酰胺(简记为C_nDEA,n=8,10,12,14,16)在大庆原油条件下研究了GYD组成对油/水界面张力的影响规律。结果表明,降低油/水界面张力能力强弱为C₁₄DEA> C₁₂DEA≈GYD> C₁₆DEA> C₁₀DEA> C₈DEA,C₁₄DEA、C₁₂DEA和GYD在一定浓度范围内能降低油/水界面张力至10^-3mN/m数量级;C_nDEA之间复配体系的界面活性取决于体系中各单分子结构烷醇酰胺相对含量,其中C₁₄DEA/C₁₂DEA相对含量是影响体系油/水界面活性的关键因素,当C₁₄DEA/C₁₂DEA复配比大于1时,体系达到超低界面张力浓度窗口更宽,界面动态特性更好;适量助剂(月桂酸和二乙醇胺)的加入对体系降低界面张力有一定的协同效应;GYD/C₁₄DEA复配体系随C₁₄DEA浓度增加,体系界面活性明显改善。

CO₂作为一种天然制冷剂在微通道内应用具有很大的换热优势,然而由于微尺度效应及其物性,在低干度区容易发生干涸,严重影响换热效果。为研究微细通道内CO₂流动沸腾换热与干涸特性,搭建了相应实验装置,对内径分别为1mm、2mm、3mm以及内表面粗糙度为16μm的不锈钢管,在CO₂制冷剂热流密度2~34kW/m²、质量流率50~1350kg/(m²·s)、饱和温度-10~15℃下进行换热性能与干涸实验对比研究。结果表明:常规管径换热特性在微细通道内不再适用;热流密度的增加对于强化核态沸腾换热具有显著影响,高于临界热流密度(critical heat flux,CHF)则发生干涸;质量流率对于核态沸腾区换热系数的影响则较小;不同饱和温度时换热特性有所不同,高饱和温度下换热系数随其升高而提高,低饱和温度下则相反;干涸过程对总换热系数的影响占34%。研究结论为CO₂微通道换热器的研究开发提供理论依据。

当前对于相变蓄热器性能的评价指标主要是蓄放热时间,比较单一,不能全面准确地评价蓄热器性能。本文设计了一种以赤藻糖醇作为相变材料的间接式蓄热器,并通过铜管外加双直肋的手段强化传热。在相变材料内部以及进出口设有热电偶,利用控制变量法,通过改变进口油温以及导热油流量来观测不同工况下蓄热器内部温度的变化以及进出口油温的变化,对不同工况下蓄热器的蓄热效率、放热稳定性进行了分析。为了对蓄热器的充放热性能作出更加全面的评价,对蓄热器进行了 分析。结果表明:在流量不变的情况下,随着温度的升高,蓄热效率基本相同,放热稳定性基本一致, 效率增加;在温度不变的情况下,随着流量的增加,蓄热效率降低,放热稳定性减弱, 效率降低。

原油长输管道上的外输泵能耗巨大,在多年的使用之后,其特性曲线会出现一定程度的偏差,有必要对泵性能曲线进行校核。根据相关规范,本文对某原油管线上的3种外输离心泵展开了现场工业实验,测试了它们输送掺稀稠油(黏度为199.5mm²/s、190.2mm²/s)的性能,绘制了实际的扬程-流量曲线和效率-流量曲线。基于离心泵出厂时的性能曲线和现场实验的油性,利用相关式换算得到离心泵输油时的理论性能曲线。与输水时相比,离心泵输送掺稀稠油时最高效率点效率下降了21.8%~31.2%。比较离心泵的实际性能曲线和理论性能曲线表明:对于同样流量点,使用多年的离心泵的效率降低了1.5%~9.8%;离心泵扬程也有1%~10%不等的损失,并且随着流量增大,扬程下降幅度越大。现场测试得到的泵性能特性曲线为日后输油泵的工艺计算和能耗分析提供了依据。

将换热器置于有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统,并结合不同工质对ORC性能进行研究。论文基于热效率、 效率、经济性能指标和热回收效率建立目标函数,通过线性加权法提出了一种新的综合评价指标,以此对加入内部换热器(IHE)的不同工质的ORC系统进行评价和分析,尤其是着重对工质为R123系统进行了分析。由于加入内部换热器后,经过膨胀机的较高温气体与经过循环泵的较低温气体换热,可知该系统可以降低预热工质所需能量的损耗,并通过分析改变蒸发冷凝温度使整个系统的综合性能得到了提高。

研究了叔丁醇(TBA)气相脱水生成异丁烯过程所涉及主、副反应的热力学,采用平衡常数计算法得出主、副反应在不同温度下的标准摩尔焓变、标准摩尔生成吉布斯自由能变和标准平衡常数等热力学数据。采用吉布斯自由能最小化法,从热力学角度讨论了反应温度、压力、惰性稀释和水蒸气稀释对TBA脱水反应的影响规律,可为工业化TBA脱水工艺开发提供借鉴。热力学分析结果说明了TBA脱水反应易在高温低压下进行,异丁烯平衡产率对温度和压力的变化更为敏感,TBA原料含水量对异丁烯平衡产率几乎无影响,以热力学角度而言,无需对TBA原料进行干燥处理。

随着原油劣质化趋势的加剧及环保法规的日益严格,渣油加氢技术已成为炼厂提高轻油收率的关键技术。本文针对目前主要的渣油加氢技术,比较了固定床、沸腾床、悬浮床、移动床四大类型渣油加氢技术的优势和不足,重点分析了国外主要的渣油加氢技术的研究进展,探讨了未来的发展趋势。固定床加氢技术最成熟,在可预见的未来仍将占据渣油加氢的主导地位;沸腾床加氢技术日趋成熟,代表未来渣油加氢的发展方向;移动床加氢技术暂不作为渣油加氢的有效手段;悬浮床加氢技术尚未实现工业化应用,正在建设多套工业装置,具有良好的发展前景。渣油加氢技术与其他重油加工工艺进行优化集成,将会显著提高炼厂的经济效益。

木炭作为一种重要的生产、生活原料,在工业生产和家庭生活中应用广泛。现有的木炭生产技术主要有内热式炭化、外热式炭化和循环气流加热式炭化技术,本文概述了3种炭化技术与设备的研发现状,并总结了炭化工艺改进的理论研究进展:长低温停留时间,然后快速升温到高温段保温的加热工艺有利于提高木炭产率和品质,同时节省炭化时间和能量;适当提高原料湿度和炭化压力将促进木材热解,增大压力还能提高木炭得率;减小原料尺寸可以提升炭化速率,但会使得炭得率降低。最后指出当前国内木炭生产主要存在工业化水平低、理论研究滞后和缺乏相关的生产使用标准等问题,未来的木炭生产将沿着工业化、高效化和标准化方向发展。

在对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行热分析的基础上,搭建起36kW的燃料电池发动机散热系统的测试平台。借助测试平台,对燃料电池散热系统作了极端工况测试分析。分析表明,该散热系统能满足系统的散热要求。此外通过对不同组合散热风扇的散热能力进行了测试,积累了大量的基础数据和控制经验。最后以电堆出水温度误差、温度误差变化量和燃料电池功率为输入量,散热风扇的运行组数为输出量,制定出一套三维模糊控制规则。结果表明,该模糊控制规则能够保证燃料电池工作在最佳温度区间,温控误差符合设计要求。

为了有效解决现有酯化体系中存在反应慢、时间长、产能低等问题,提出了一种高温下甲醇连续酯化反应的新技术,并采用该技术以对甲苯磺酸为催化剂催化高酸值废弃油脂预酯化试验研究。系统讨论了不同酯化方法对反应的影响,并着重研究了工艺条件对预酯化效果的影响。实验结果表明:高温下甲醇连续酯化的新技术可显著提高酯化反应效率,在反应温度120℃、甲醇流量4.0mL/min、催化剂加入量0.8%的条件下,酯化率达98.8%以上,可将油脂的酸值降至1.0mgKOH/g以下,满足下一步酯交换制备生物柴油的要求;并基于实验研究的基础上将该技术工艺对不同酸值的废弃油脂进行了放大试验研究,皆取得了较好的酯化效果,为产业化、规模化的应用提供理论依据和参数指导。

通过考察委内瑞拉常渣减黏调和油黏度、密度、残炭和组成的变化,研究了调和油的长期储存稳定性。通过酸值、胶质和沥青质的结构变化,研究了影响调和油长期储存稳定性的因素。结果表明,不同反应条件下的调和油上下层的黏度、密度和残炭差异不显著,基本相同,调和油没有发生分层现象,长期储存稳定性较好,满足船运要求。随着反应苛刻度和储存时间的增加,胶质/沥青质之比减小,调和油的稳定性下降。溶解在调和油中的微量氧与调和油中的自由基和烯烃发生反应,使得酸值增加。储存过程中胶质和沥青质均发生了缩合,不同反应苛刻度下,4个减黏调和油的胶质结构差异并不大,但420℃/30min调和油沥青质的缩合较明显。氧化反应和胶质、沥青质的缩合使得调和油的长期储存稳定性下降。

由于甲烷二氧化碳重整将两种温室气体甲烷和二氧化碳转化为可利用的合成气,因此近二十年以来引起了越来越多研究者的关注。其中,Ni基催化剂由于其较高的活性和较低的成本得到了广泛的研究。本文将甲烷二氧化碳重整Ni基催化剂分为负载型和非负载型两大类分别综述了它们的研究进展。针对反应条件下的Ni基催化剂因积炭和烧结引起的失活问题,本文介绍了引起这两个问题的原因,并概括了抑制失活并提升Ni基催化剂活性和稳定性的5条途经,包括选择性钝化活性金属、增强Ni颗粒分散性、控制催化剂的酸碱性、减小Ni颗粒的尺寸以及提高Ni颗粒稳定性。最后指出,设计和制备颗粒小而且稳定的催化剂是同时解决催化剂积炭和烧结两大问题的关键。

磷化钨(WP)催化剂具有优异的加氢精制活性和抗硫中毒性能。本文综述了WP加氢精制催化剂的晶体结构、加氢反应路径、制备方法、载体选用及添加助剂改性等方面的研究进展。阐述了活性组分负载方式及还原方式对催化剂性能的影响,并对单一氧化物载体和复合氧化物载体催化剂的性能进行比较,介绍了添加过渡金属或螯合剂对提高催化活性的作用。指出目前对WP催化剂加氢精制机理研究相对薄弱,进一步探究WP催化剂中各组分之间的作用机理、提高催化剂的加氢活性是未来的研究方向。

研究了在逆水煤气变换耦合乙烷脱氢反应中担载型氧化铬催化剂的活性,考察了多种载体对于催化剂反应性能的影响。结果表明,不同的载体所担载的氧化铬催化剂具有不同的催化性能。其中二氧化硅担载的氧化铬催化剂具有较高的乙烷转化率和乙烯选择性,在700℃时分别达到30.7%和96.5%。CO₂的作用是通过与H₂反应促进乙烷脱氢、并减少催化剂表面积炭。运用XRD、TPR、 XPS、UV-DRS和微量吸附量热技术对催化剂体相与表面结构、表面酸性和铬物种价态等进行了表征,结果显示催化剂表面酸中心适当的强度、数量和分布有利于乙烷的活化和催化转化,Cr³⁺和Cr⁶⁺物种是反应的活性中心。

以Al₂O₃作为载体,采用等体积浸渍法制备了多种不同的金属氧化物催化剂,考察其低温选择加氢脱硫醚活性。以1-戊烯和叔丁基甲基硫醚的环己烷模型化合物为反应原料,考察助剂的添加对NiMo/Al₂O₃催化剂性能的影响,并筛选出选择加氢脱硫活性最优的催化剂;接着以FCC全馏分汽油进行150h的长周期实验考察最优催化剂的性能;通过SEM、XRD、H₂-TPR、C₄H₄S-TPD、硫碳分析对催化剂进行了表征。实验结果表明:经过适当组合的三组分催化剂的选择加氢脱硫醚的性能有所改变,其中以NiMoZn/Al₂O₃催化剂的选择加氢脱硫醚性能最好,并在长周期试验中表现出很好的活性和稳定性。表征结果证实Zn的加入起到了分相作用,促进NiO向表面迁移;降低活性组分与载体间的强相互作用,有利于组分的还原;适宜的Zn含量有利于催化剂表面的活性相均匀分布;Zn促进催化剂对硫化物的吸附。

采用差示扫描量热法研究了3类催化剂[Bi(OAc)₃、SnCl₂·2H₂O和乙酰丙酮类金属配合物]催化乙交酯(GA)开环聚合的反应动力学。Bi(OAc)₃和SnCl₂·2H₂O在催化GA开环聚合的过程中表现出了较高的活性;Ph₃P的加入使得催化体系的活化能减少25%以上,相关反应速率至少增长30%;向催化剂中加入引发剂甲醇(MeOH)可以使反应的活化能降低30%以上,反应速率增加50%以上。复合催化剂相对于单一催化剂具有更好的催化性能。结果表明,差示扫描量热法是一种高效的筛选聚合用催化剂的方法。

以H₂PdCl₄为金属前体、共轭微孔聚合物(CMP-1)为载体,利用浸渍还原法首次合成了Pd含量为1%的负载型Pd@CMP-1加氢催化剂。以H₂为氢源、硝基芳烃化合物的加氢反应为探针,对催化剂的加氢性能进行了评价。用稀HNO₃对载体进行预处理,探究稀HNO₃对载体的影响。并通过XRD、TEM及BET等手段对催化剂进行分析表征,结果表明:Pd@CMP-1具有720m²/g的比表面积,Pd纳米颗粒均匀分散在载体CMP-1上,用稀HNO₃对载体进行预处理将改变CMP-1的结构性能,不利于催化剂的制备。考察了温度和压力对反应体系的影响,实验结果表明体系在2MPa、100℃条件下具有较高的反应活性。并通过几种硝基芳烃的加氢反应可知:Pd@CMP-1催化剂是一种高效环保的加氢催化剂,具有优秀的加氢性能以及一定的循环性能。

以氧化镁和氧化铝粉体为主要原料,采用机械混合法制备了不同镁铝比的酸碱双功能催化剂,选择丙酮气相合成异佛尔酮为探针反应,在固定床反应器中对其活性进行了评价,并通过XRD、XPS和TPD等表征手段对催化剂的性质和结构进行了分析。结果表明,机械混合法催化剂活性较高,镁铝比对催化剂的晶体结构、表面酸碱强度影响不大,而对催化剂的表面酸碱量有显著影响。当1:1.8≤Mg:Al≤1:1时,催化剂的酸量及碱量较大,催化剂的活性较高。当镁铝比为1:1时,丙酮的转化率和异氟尔酮的选择性分别为11.5%和62.8%。通过调节催化剂的装填量,有效地延长了反应物的停留时间,丙酮的转化率大幅提高。当反应条件为常压、反应温度300℃、空速0.67h^-1时,丙酮的转化率和异佛尔酮的选择性分别为21.0%和73.0%。

反相微乳液聚合技术具有稳定性好、固含量高、聚合速率快等优点而成为研究热点。本文系统地综述了近年来国内外应用反相微乳液聚合制备丙烯酰胺类聚合物微球的研究进展,概述了微乳液的基本理论及其特征,对稳定微乳液的制备进行了讨论;着重归纳了丙烯酰胺类的反相微乳液聚合,详述了聚合体系各组分的选择,同时探讨了影响聚合反应的因素,认为应研究新型表面活性剂以实现高单体浓度的聚合;介绍了聚合物微球在油田应用中提高采收率方面的应用现状。最后指出了其在深部调剖堵水领域存在的问题,以离子液体代替传统聚合体系组分制备集智能性、复合性、多功能性等综合性能于一体的聚合物微球是其未来发展方向之一。

介绍了研究刺激响应性聚合物的意义,针对水体系中的刺激响应性聚合物,介绍了近年来刺激响应性聚合物的设计与合成中的应用研究新进展,主要从3个方面进行阐述:①单一刺激响应性聚合物,包括温度、pH值、光、其他刺激响应性聚合物;②双重刺激响应性聚合物,包括温度-pH值、温度-光、温度-氧化还原刺激响应聚合物、pH值-氧化还原刺激响应聚合物;③多重刺激响应性聚合物,包括温度-光-pH值、温度-光-氧化还原、温度-pH值-CO₂刺激响应聚合物。着重评述了水体系中双重和多重刺激响应性聚合物的合成研究及应用。最后总结了多重刺激响应性聚合物应用研究的现状及问题,指出开发刺激响应性高度可控、灵敏度高、可逆性好的新型多重刺激响应性聚合物是未来的研究方向。

含镍原料主要有产品、原矿、冶炼副产、废料等4类。含镍原料不同,生产工业硫酸镍的工艺技术也有很大的差别。根据制备工业硫酸镍的研究进展和生产现状,本文将上述4类原料进一步细分为10种,产品分为金属镍、羰基镍,原矿分为硫化镍矿、红土镍矿,冶炼副产分为粗制硫酸镍、退镀废液/电镀污泥和酸洗污泥,含镍废料分为废催化剂、电池废料和废合金。本文以含镍原料为出发点,对各种含镍原料制备工业硫酸镍的生产技术进行了综述,特别详细地介绍了各生产技术中浸出和精炼工艺的进展,同时结合现有技术工艺提出了理论可行的技术路线;根据对各种原料生产企业的实地考察,总结了工业硫酸镍现有工业化的生产情况;最后展望了工业硫酸镍制备的发展方向。

二氧化硅溶胶的导电性与其储存稳定性及纳米材料的制备和应用密切相关。本文通过Stöber法制备了分散性较好的非晶型二氧化硅纳米微球,用激光粒度分析仪、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射仪对微粒进行了表征。通过电导率的变化监测了不同条件下的溶胶-凝胶动力学过程,并详细地研究了影响二氧化硅溶胶体系电导行为的各个因素。实验结果表明,氨水用量对溶胶-凝胶过程的平衡时间有很大影响,氨水用量少,体系平衡时间短,反之亦然。二氧化硅的浓度、粒径、分散介质的温度、pH值和电解质浓度对溶胶体系的电导率都有显著的影响,并得出了二氧化硅的浓度和体系温度与电导率之间呈线性关系,同时发现,硅溶胶体系的电导率与胶体粒子总的比表面积成正比,与颗粒表面的ζ电位也密切相关。

采用旋转填料床进行碳酸锂超重力碳化反应,并通过调节物料浓度、气体流量、旋转填料床频率以及进料速率4个实验因素进行正交实验。确定了最佳工艺条件为:物料浓度60 g/L,气体流量0.08 m³/h,旋转填料床频率50 Hz,进料速率350 mL/min。在最优工艺条件下进行实验,反应时间t_x平均值为55 min,约为传统反应器碳化时间的1/3;所得c_x (Li⁺)平均值为 9.308 g/L,较传统反应器提高了12.78 %;且结果重复性较好。该实验表明,超重力碳化反应可以显著提高传质速率,缩短反应时间,提高物料和气体利用率,强化反应过程,增加产物浓度。

以水合肼(N₂H₄·H₂O)为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,通过液相还原硝酸银溶液制备纳米银粉。以制备的银粉纳米粒子为导电填料,以水性聚氨酯丙烯酸树脂为连接料,以乙醇和去离子水为溶剂,并辅以其他助剂,制备出水性UV导电油墨。经TEM表征和马尔文粒度仪测试,纳米银粉的平均粒径为5nm。最后用300目的涤纶丝网版在铜版纸基上印刷,在105℃下处理15min,用UV固化干燥后,测试墨层的电导率和附着力,并用SEM表征了墨层烧结后的形貌特征,结果表明:研制的用于柔性基材的水性UV导电油墨经190℃低温烧结2min,电导率为1.84×10⁴S/m,经3M胶带撕拉,墨层不发生脱落现象。

以对氨基苯甲醚、硫氰酸铵为原料在酸催化下制备了对甲氧基苯基硫脲,通过单因素实验方法研究了反应原料的配比、反应时间及反应温度等工艺参数对合成对甲氧基苯基硫脲收率的影响,获得的较佳合成工艺条件为:对氨基苯甲醚5.7g,硫氰酸铵3.1g,盐酸3.3mL,水量8mL,反应温度90℃,反应时间为9h。平行放大实验结果表明,产品的收率大于95%,产品的纯度为99.4%,红外光谱和核磁共振谱测试的结果表明所合成的化合物为对甲氧基苯基硫脲。该合成技术工艺过程简单,生产安全,环境友好,产品收率高,易于生产。

6-(4-甲基-3-戊烯基)-2,3-环氧基-2,3-二氢萘-1,4-二醌对肿瘤细胞有一定的抑制作用,研究其新的合成方法具有较重要的理论和实践意义。本文以6-(4-甲基-3-戊烯基)萘-1,4-二醌为原料,过氧化氢为氧化剂,通过环氧化反应制备了目标产物6-(4-甲基-3-戊烯基)-2,3-环氧基-2,3-二氢萘-1,4-二醌。采用FT-IR、GC-MS和¹H NMR等手段对产物进行了表征,确定了产物结构。探讨了氧化剂用量、反应时间、溶剂种类和无水碳酸钠用量对反应转化率和得率的影响,得到适宜的工艺条件为:以过氧化氢为氧化剂,n(萘二醌):n(过氧化氢):n(无水碳酸钠)=1:8:0.5,溶剂为乙醇,反应温度为30℃,反应时间为2h。在上述条件下,产物得率为83.9%。

考察了两性/非离子复配表面活性剂浓度、无机/有机复配碱浓度、不同价态正负离子对稠油水包油型乳状液稳定性的影响规律。实验结果表明:随着复配表面活性剂浓度的增加,乳状液的分水率先急剧降低后缓慢下降;复配碱对乳状液的稳定性存在最优浓度;无机盐对乳状液的稳定性具有双重作用,低浓度盐提高乳状液的稳定性,高浓度盐降低乳状液的稳定性;一价阳离子对乳状液的稳定性影响顺序为KCl> NaCl> LiCl;二价阳离子对乳状液稳定性的影响程度为MgCl₂> CaCl₂;一价阴离子对分水率的影响顺序为NaCl> NaBr> NaI;高价阴离子对乳状液稳定性的影响程度为Na₂SO₄> NaCl> Na₃PO₄。

随着石油勘探开发向深部油气层发展,固井长度增加,井底温度升高,需要提高缓凝剂的抗温能力并降低其温敏性。本文首先以AMPS和IA(衣康酸)这两种单体为原料合成共聚物,通过单因素实验法优化合成条件,得出最优合成条件为n(AMPS):n(IA)=50:20,反应温度60℃,引发剂加量1%。再将AMPS/IA共聚物与一种多羟基羧酸盐复配得到新型高温缓凝剂LY,并将该缓凝剂LY应用于低密度水泥浆体系中,通过中、高温条件下的稠化时间对比说明缓凝剂LY对温度的敏感性,实验证实LY的温敏性较小;并通过缓凝剂LY对水泥浆流变性的影响说明缓凝剂的分散性及稳定性,结果证明缓凝剂LY的稳定性较好,并可改善水泥浆的流变性;通过125℃下的高温稠化曲线可知该缓凝剂可抗温度达到125℃,具备高温缓凝剂特性,能够满足固井的要求。再通过XRD谱图分析缓凝剂对低密度水泥石的影响,并最终探讨缓凝机理。

对药品冻干过程进行优化的关键是在保证药品质量不受损害的情况下尽量缩短干燥时间。因此,对冻干过程进行准确的监控是十分重要的,既要保证药品的温度保持在合理的范围内,对干燥结束时间进行准确地判断,同时又要对冻干过程压力和温度进行良好的控制以达到冻干过程的最优化。本文对近年来药品真空冷冻干燥过程监控技术的研究进展进行了综述,主要有基于动态参数估计法(DPE)的监控系统、基于卡尔曼滤波法的监测系统、露点法判断一次干燥结束点、模型预测控制法(MPC)。提出药品真空冷冻干燥监控技术的研究应着重于以下几点:考虑辐射、对流和导热3种传热方式在冻干传热过程中所占的比重,建立二维、三维冻干模型以更加精确地监测药品冻干过程的参数,在此基础上研究对加热隔板温度和冻干室压力的实时最优控制策略,以对药品冻干过程进行及时、有效地控制。

垃圾渗滤液是一种重污染的有毒有机废水,对生态环境造成了严重的威胁。本文综述了垃圾渗滤液现有的膜处理技术,与传统处理工艺相比,膜技术具有低能高效等优点,是未来渗滤液处理技术的重要发展方向。由于垃圾渗滤液组成的复杂性,根据不同处理目的,微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)4种膜在垃圾渗滤液处理中都得到了一定的应用。总结发现,其中MF和UF对渗滤液的处理效果较差,一般作为渗滤液的预处理技术;NF和RO对渗滤液的处理效果较好,主要作为其深度处理技术。然而,膜污染阻碍了膜技术在渗滤液处理方面的发展与应用,为此可通过研究开发新型膜材料、有效的预处理技术和膜分离工艺优化等方面来防止膜污染的发生,以便膜技术在渗滤液及其他水处理方面得到更加广泛的应用。

部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺与传统生物脱氮工艺相比具有一定优势,但该联合工艺是否一定优于传统生物脱氮工艺尚需论证。本文介绍了部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺的组合形式、特点和处理实际废水的研究进展,从脱氮速率、能耗及碳源的角度将部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺与传统生物脱氮工艺进行对比分析。指出部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺具有不需要额外投加有机碳源的优点;部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺虽然在曝气方面可以节省能耗,但是其中温反应需要一定的热能消耗,综合分析其处理能耗高于传统生物脱氮工艺;同时该联合工艺的整体脱氮速率与传统生物脱氮工艺相比差别不大。据此提出在选择生物脱氮工艺时需要考虑废水的碳氮比,碳氮比高时可以采用传统生物脱氮工艺,碳氮比低时可以考虑使用部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺。

综述了从褐煤中提取腐植酸的方法、腐植酸结构、组成以及生产腐植酸磷肥的研究进展。预处理褐煤可提高腐植酸的萃取率,但需要解决其经济性问题。常用气相渗透压法和凝胶渗透色谱测定表观相对分子质量,质谱法和流动场流分离技术测定相对分子质量是研究热点。腐植酸的超分子结构是由小分子簇形成。腐植酸主要由芳香酸和酚组成,热解-气相色谱-质谱是研究腐植酸组成的主要方法,为避免极性化合物的影响,实验时常加入四甲基氢氧化铵。电泳法常被称作腐植酸的指纹信息,用做腐植酸分类。腐植酸和金属离子的络合作用受pH值影响较大,腐植酸－金属－磷酸盐络合物是腐植酸磷肥的主要成分,可减少土壤中磷的固定,增加植物吸收磷的有效性,是腐植酸领域的研究热点。

离子液体作为绿色溶剂,在电化学、有机化学、生物化学等领域获得了广泛重视,但目前研究主要集中于离子液体的合成和应用,而与环保问题直接相关的降解性方面的研究不足,实现离子液体的降解是离子液体大规模使用之前必须要解决的问题。本文综述了离子液体的降解方法:化学降解法和生物降解法。化学降解法主要通过UV/H₂O₂体系、Fe(Ⅲ)/H₂O₂体系、电解体系实现对离子液体的降解;生物降解法则通过引入可以提供酶解位点的基团,或者单加氧酶将离子液体阳离子烷基侧链甲基末端氧化为羟基、醛基,形成羧基,再进行β-氧化过程。提出了针对化学降解法和生物降解法机理的不同,需要对离子液体的化学结构进行设计、适当控制烷基侧链的长度、引入易降解的功能基团等;同时筛选微生物,进而提高离子液体的降解效率。

短链氯化石蜡(SCCPs)是一类碳原子数为10~13的正构烷烃氯化衍生而成的复杂混合物,具有环境持久性、生物蓄积性和生物毒性,可长距离迁移。作为《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》拟增列持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)之一,短链氯化石蜡的生物毒性、环境和人体健康风险及环境污染现状等的研究备受关注。本文概述了SCCPs的物理化学性质;详细比较了国内外对SCCPs的分析方法的优缺点,包括气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)、气相色谱-电子轰击串联质谱(GC-EI/MS)、气相色谱-低分辨电子捕获负化学离子源质谱(GC-ECNI-LRMS)等;重点综述了SCCPs在全球环境介质(大气、土壤、底泥、水)及生物体中的污染现状;总结了SCCPs现有的污染控制技术,包括生物降解、光降解、吸附等;同时,针对目前存在的问题,对SCCPs今后的研究方向进行了展望,以期为该领域相关的研究工作提供参考。

重金属离子由于具有毒性、难以生物降解且可在生物体内累积,严重威胁人类的身体健康。吸附是去除重金属离子的一种可行有效的方法。本文选择褐煤、烟煤、无烟煤3种变质程度不同的煤种,通过高能球磨获得超微煤粉。研究了3种超微煤粉对水溶液中Ni²⁺和Cr⁶⁺的吸附动力学与热力学以及投加量与pH值对吸附效果的影响。结果表明3种煤粉对Ni²⁺、Cr⁶⁺的吸附量均随时间的增加而增加,并且Ni²⁺的处理效果明显好于Cr⁶⁺,在180min时褐煤、无烟煤与烟煤对Ni²⁺、Cr⁶⁺的吸附量分别为3.906mg/g、3.582mg/g、2.983mg/g和1.953mg/g、1.774mg/g、0.487mg/g。3种煤粉对两种重金属离子的吸附均符合二级吸附动力学和Freundlich等温式,随着投加量与pH值的增加,去除效果增加,在相同条件下,褐煤的吸附效果优于烟煤与无烟煤。

海水冷却水广泛应用于沿海地区的石油、化工、电力和船舶领域,但是海水容易引起严重的析晶结垢,从而降低换热效率和运行能耗。本文对海水析晶污垢的形成过程进行了静态实验研究,通过XRD分析了海水析晶污垢的组成,结果显示污垢主要成分为CaSO₄·2H₂O和Mg(OH)₂。本文提出了海水析晶污垢的生长模型,推导了污垢生长曲线关联式m=ke^-bt+M₀,拟合了80℃时不同表面粗糙度试片的海水析晶污垢生长关联式和生长曲线,拟合最大相对误差15.7%。海水析晶污垢生长关联式和生长曲线显示,海水析晶结垢的诱导期、污垢生长速率和结垢量与海水中成垢离子的晶体生长活化能、过饱和度以及换热试片的表面粗糙度有关,试片的粗糙度越小,海水析晶结垢的诱导期越长,生长速率越慢。

以稻壳为研究对象,采用碳化硅、残炭为微波吸收剂,运用新型微波辅助催化气化技术以及微波吸附剂辅助加热技术,研究微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化特性,通过气相色谱等手段对裂解气体进行分析。结果表明,微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳产物以气体为主,最高达53%,热解气体产物主要成分为H₂、CO₂、CO、CH₄,占到纯热解气总量的97%以上,氢气体积分数最高,均高于38%。稻壳与残炭添加量质量比为1:1时,氢气体积分数可达48.12%,合成气(H₂+CO)含量大于60%。研究结果证明了微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化制备富氢燃气的可行性。

为了提高木质纤维素的酶解效率,采用盐酸辅助乙二醇对山核桃壳进行预处理。通过油浴的处理方式优化得出的最佳预处理条件为:处理介质为盐酸-乙二醇-水(1.2%:88.8%:10%,质量分数)的混合物,预处理温度为130℃,预处理时间为30min。为了减小预处理的温度和时间,采用微波辐射的辅助预处理,最佳预处理条件为:微波辐射温度100℃,微波辐射时间5min,微波辐射功率200W。糖化预处理后的山核桃壳经水解72h后,其还原糖产率可达到88.6%(油浴)和74.2%(微波)。利用电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)分析油浴和微波预处理后的山核桃壳,可以发现山核桃壳紧密的结构遭到破坏,变成更加易于酶解的松散、多孔结构,增加了酶可及度,因此很大程度上提高了糖化率。可见,盐酸-乙二醇-水溶液高效预处理可以提高山核桃壳酶解糖化的效率。

为了探究双级压缩制冷系统与复叠式压缩制冷系统哪种更适合超低温制冷装置,通过对双级压缩系统和复叠式压缩制冷系统采用循环热力计算的方法,比较分析了双级压缩与复叠式压缩制冷系统的技术特性。同时从经济性的角度,对两种制冷方案的理论输气量、制冷系数、初投资、实际运行费用进行了对比分析。结果表明:在相同的工况下,复叠式系统的压缩比、排气温度和理论输气量均低于双级压缩系统,而复叠式系统的吸气压力和制冷系数高于双级压缩系统。在冷凝温度为40℃、蒸发温度为-65℃时,采用复叠压缩实际节能可达15.13%,即在超低温工况下复叠式系统更有前景。

为提高绿矾综合利用效率,实现节能环保生产,研究了二步法氧化焙烧工艺。第一步,对绿矾进行干燥脱水处理研究,通过对绿矾干燥脱水曲线及TG-DSC曲线的分析可知,绿矾前期干燥脱水的最佳温度为110℃,此时所得产物大部分为FeSO₄·7H₂O;第二步,在不同温度下通空气对第一步的干燥产物进行氧化焙烧,研究了焙烧温度对焙烧产物回收率、残硫量、Fe化合形态及烟气中硫分布的影响,结果在800~900℃、气流量120L/h、恒温时间90min的条件下,最终所得焙烧产物的残硫量为0.33%,总铁(TFe)在60%以上,可以作为炼铁原料配加进入烧结矿,且烟气中的硫得到了回收。