能源消费革命是我国能源领域"四个革命"的重要组成部分,对保障我国能源合理消费利用具有重大现实意义。本文对比分析了我国能源消费结构现状与存在问题,提出能源消费革命应围绕工业燃料体系、交通燃料体系、生活燃料体系的消费需求及环保要求,实现煤炭在工业燃料体系的清洁高效利用,积极推进交通燃油替代、新能源汽车发展,有序推进生活燃料体系煤改气、煤改电,同时加快能源市场化改革,加快发展新能源,严控消费总量增长,实现能源消费的清洁化、高效化和低成本化,保障我国社会经济可持续发展。

微反应器是微型化学反应系统,具有换热和传质效率高、严格控制反应时间、易于放大、安全性能好等特点。和传统搅拌反应器相比,这些特点使得微反应器在缩短反应时间、大幅度提高化学反应的转化率和产品收率等方面展现出一定的优势。但微反应器也存在易堵塞,催化剂负载、微通道的设计与制造难度大等问题。本文介绍了近年来快速发展的微反应器技术,回顾了微反应器的特点,重点探讨微反应器在化学化工领域的应用以及微反应器在精细化工和制药工业、生物化工领域的应用实例,讨论了微反应器目前存在的诸多挑战。微反应器目前是化学和化工学科的前沿和热点方向,分析表明微反应器仍然有很大的发展空间,有潜力改变化学化工前景。提出应进一步深入系统地认识微反应器内化学反应以及微通道设计的基本规律和机理,将微反应器技术引入更广泛的反应体系中,加强微反应器的集成化水平。

厌氧膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,EGSB)反应器作为第三代厌氧反应器的典型代表,相比于上流式厌氧污泥床(UASB)反应器具有更高的容积负荷和抗冲击性能,且其还有占地小以及可产生沼气能源等优点,因而被广泛应用于多种高浓度有机废水处理。本文介绍了EGSB反应器的结构原理与运行流程;统计分析了近些年国内EGSB反应器的相关文献及其由小试到工程化的发展历程;概述了EGSB反应器在甲烷化、厌氧氨氧化(ANAMMOX)、生物制氢、同步脱氮除硫方面的研究进展;综述了产甲烷EGSB反应器与生物膜法、序批式活性污泥法和传统活性污泥法等工艺联用的工程应用现状,指出这些工艺均表现出良好的单体去除效果和较理想的整体去除效果,且EGSB反应器在与新兴技术的耦合上也表现出较好的前景。

油水乳状液在石油化工、食品、医药等领域有广泛的应用,其中乳状液的稳定性一直是人们研究的热点。本文回顾了近年来乳状液稳定性的研究方法,从宏观相分离、介观液滴粒度及微观界面膜稳定性3个不同尺度对油水乳状液稳定性研究技术的进展进行综述,并简要比较了同尺度不同研究方法的优劣。宏观尺度上,稳定性分析仪和低场核磁共振的引入使得乳状液相分离过程的表征更加准确便捷;介观尺度上,通过对分散相表征结果的拟合计算实现对乳状液液滴粒度的原位表征;微观尺度上,微量吸液管技术、显微观测等表征技术的发展和引入使得界面膜的机械强度、厚度及形态结构三方面的研究更加深入,从而更加直接准确地表征界面膜的稳定性。此外,本文还重点对综合运用不同尺度研究方法全面深入探究乳状液稳定机制进行了论述,并指出原位表征技术是乳状液稳定性研究方法的重要发展方向。

目前利用钾长石提钾的工艺研究多为过程复杂且能量损耗较大,本文提出了一种利用微波辐射协助水热反应提钾的新方法。采用微波辐射预处理钾长石粉末,加热迅速,再通过低温条件下的水热反应体系溶出钾离子,对此过程中微波辐射时间,微波辐射功率因素对钾溶出率的影响进行研究,并通过SEM、XRD等表征手段对反应后滤渣进行微观分析。优化工艺条件可以得出,在微波辐射功率600W、微波辐射时间15min、水热反应时间180min、水热反应温度180℃时效果最佳。研究结果表明:最优条件下,钾的溶出率达92%;微波辐射使钾长石预处理后表面发生变化,生成K_0.85Na_0.15AlSiO₄等产物,提高了钾长石的溶出性能;反应生成水羟方钠石[Na₈Al₆Si₆O₂₄(OH)₂(H₂O)₂];有效节约了反应时间和反应过程中的能量损耗。

目前对有机朗肯循环(ORC)有无内回热器的对比研究主要集中在循环热力性能随初参数变化的对比,但很少考虑吸热量对两个系统热力性能的影响。本文以烟气余热为热源,构建无回热和带有内回热的ORC系统,选用10种干工质,通过热源参数变化引起工质吸热量的变化,分析工质分别在两种系统中的初温、净功量、热耗率及(火用)损的变化规律,得出了较优工质和各工质对内回热器的匹配性。结果表明:当热源温度为150℃、排烟温度在70~90℃间引起的工质吸热量变化时,在窄点温差为10℃下,带有内回热器的ORC系统更适用于吸热量较低的区间;当吸热量较高时,内回热器对系统热力性能提升的能力降低,甚至低于无回热的ORC系统;经综合比较,工质R236ea和R600a最优,工质R245fa和R600为较适合工质;以R123为工质的带有内回热器和无回热的ORC系统热力性能差异较小,热耗率最大差值仅为约600kJ/kg,净功量最大差值也仅为约2kW,因此,R123对内回热器的热匹配性相对较差。

为了进一步了解热耦合精馏工艺的适用范围,同时寻找其中经济性较优的工艺流程,本文利用Aspen Plus流程模拟软件,针对相对挥发度依次递增的四组二元物系(苯-氟苯、苯-正庚烷、苯-甲苯、苯-氯苯)分别开展了常规精馏和4种热耦合精馏工艺(热泵精馏塔、理想内部热耦合精馏塔、内部热耦合精馏塔简化构型、差压热耦合精馏塔)的模拟研究,过程优化的目标函数为年均总费用最低。通过优化结果的对比可知,热耦合精馏工艺在分离相对挥发度较小的物系时能耗相对较低,经济性相对较好,其中又以热泵精馏塔和差压热耦合精馏塔的效果最为显著;而在相对挥发度较大的物系分离中,常规精馏则是较为合适的工艺选择。此外,随着投资回收期的减小,热耦合精馏工艺相对于常规精馏工艺的优势也有所下降。

天然气水合物(NGH)是水分子和天然气分子形成的一种复杂的笼型晶体,其在油气管道输送、天然气储存和制冷等行业中都具有重要的研究意义和利用价值,但天然气水合物的形成是一个多组分、多阶段的复杂过程,不同因素对于天然气水合物形成和生长的影响尚有待明确。本文介绍了天然气水合物形成的物理过程以及水合物成核的3种机理假说;详细梳理了基质两亲性、添加剂、多孔介质环境和杂质、液体组成、温度压力以及流动条件等因素对于天然气水合物形成和生长的影响,并对其作了简要分析。同时指出,原油组成对于水合物抑制效果的定量化、蜡晶结构对于水合物形成过程中传质和传热的影响以及微观化的动力学抑制剂抑制机理等都是水合物相关研究中需要进一步深入探究和明确的问题。

微流体燃料电池基于流体的微流动特性,燃料和氧化剂流体在层流流动作用下可自然分层而无需使用质子膜,极大地降低成本并提高电池设计的灵活性,具有体积小、重量轻及容量大的优点,是燃料电池的最新发展方向之一。目前,国外关于微流体燃料电池的研究已取得阶段性进展,而国内相关报道相对较少。本文详细介绍了微流体燃料电池的组成如燃料、氧化剂、电解质及电池性能受限因素,重点综述了flow-over型电极、flow-through型电极、空气吸入式电极微流体燃料电池的发展现状;指出空气吸入式微流体燃料电池发展空间较大,并可通过改善阳极反应动力学并优化燃料和氧化剂的类型、浓度及流速,实现燃料利用率和电池性能的同步提高,具有较大应用前景;提出了开发高效、廉价电极催化剂以及改进微通道制备技术、催化层涂覆技术是未来微流体燃料电池的研究方向。

页岩气(主要组分为甲烷)作为一种新兴的非常规天然气,其对于优化能源消费结构、缓解能源对外依存度具有重要意义。相关研究表明,吸附态是页岩气的主要赋存形态,因此明确页岩吸附性能及作用规律是页岩气有效开采的重要前提。为此,本文结合国内外相关研究工作,分析了页岩的吸附特性,归纳了影响页岩吸附能力的因素,指出了页岩及页岩气后续研发方向。分析表明:页岩储层内部页岩气的赋存形态主要包括游离态、溶解态和吸附态,其中吸附态页岩气含量至少占页岩气总含量的40%;页岩气吸附量与页岩储层理化性质、储层温度和压力均有关。虽然国内外已对页岩气开展大量研究工作,但是相比于煤层气等非常规天然气研究仍显不足。为此,关于页岩吸附性能及作用规律需要在以下方面开展研究工作:①进一步探明页岩储层地质特征;②深入明确甲烷和页岩之间的流固作用关系;③利用页岩对甲烷和CO₂吸附性能的差异,推进注入CO₂强化页岩气采收率技术。

注空气采油技术作为一种经济有效的提高原油采收率的方法,受到国内外的广泛关注。原油注空气氧化反应及其动力学研究,一方面可作为该技术在油田应用上的可行性评价,另一方面也是加快耗氧速率和保证生产全过程安全性的关键。本文综述了国内外原油注空气氧化反应模型和动力学的研究进展,指出了各类氧化反应模型的优缺点,认为等转化率法今后将成为原油氧化动力学研究的得力工具,提出了今后应该重点研究建立适合具体油藏的氧化反应模型,以及总压力或者氧分压对原油氧化反应速率的影响,以确定氧气的反应级数。

空气自呼吸质子交换膜燃料电池是一种主动吸取空气的燃料电池装置,由于本身的高能量转换效率和反应产物环保的优点被广泛应用在各种移动供电系统中。但是空气自呼吸质子交换膜燃料电池正常工作需要面对一系列问题,包括防止反应气体泄漏、电化学反应生成水的管理、热量的扩散和能够长时间稳定工作以及由于反应气体的不充分湿润和质子交换膜内水分子的电渗,扩散和蒸发作用造成的质子交换膜脱水等,这些问题都会严重影响燃料电池的性能表现。因此本文围绕以上的问题介绍国内外的研究情况,包括空气自呼吸质子交换膜燃料电池各组成部件的研究和开发,例如单电池中阴极集流板的开孔样式对氧气运输和水分管理的影响,气体扩散层和双极板的材料选用;通过添加亲水物质或改良催化剂载体等方法制作免增湿膜电极来实现空气自呼吸燃料电池免增湿目的以及改良阴极部件构造使水分在亲水织物材料的毛细管作用下能够合理分布在膜电极周围。通过介绍国内外关于空气自呼吸燃料电池的应用实例,展望了空气自呼吸燃料电池的应用前景和发展趋势。最后对如何提高空气自呼吸燃料电池性能的方法也作出了简单的总结。

微藻水热液化生物油由于性质较差,不能直接作为车载燃料使用,而作为原料油与现代石油炼制工艺相结合是一种新的应用途径。本文综述了微藻水热液化生物油的物理性质,包括密度、黏度、酸性、热值与元素组成、沸程、平均分子量等信息,介绍了常用的测量方法与手段。简要回顾了微藻水热液化生物油的精制研究,分析比较了不同精制方法及其效果。重点指出微藻水热液化生物油与重质原油和常减压渣油等劣质原料油相比,具有密度和黏度相近、酸值较高、氮氧元素含量较高、热值较低、重质组分和大分子含量较高等特点,加氢精制能够有效提升微藻水热液化生物油性质,但受反应器结焦、催化剂成本和氢气消耗等因素制约,至今未有突破性成果。

将褐煤添加不等量的石莼进行低温共热解实验,实验表明,随石莼添加量的增加,热解油出现先增加后减少的趋势,与质量加权值相比,出现先促进后抑制的相互作用,当石莼添加30%时热解油产率最高,为12.5%,比纯褐煤时提高了26.01%,与质量加权值的正偏差最大。选取纯褐煤和30%石莼添加量的热解油进行GC-MS检测,共热解油烷烃类含量比纯褐煤增加了34.46%,实现了热解油较大程度的轻质化,两组样的半焦的SEM对比分析,共热解半焦出现了深度龟裂纹,半焦的反应性、吸附性提高,共热解半焦具有更广泛的工业用途。

高性能单活性中心催化剂的发展给聚烯烃分子链结构的设计与"精确调控"提供了强大的工具,然而设计、制备和优化耐高温多功能催化剂成为制备高性能、高附加值聚烯烃产品的核心。本文回顾了全系列聚烯烃材料的种类,热性能和材料类型与共单体含量之间的关系。重点综述了:①改进型CGC-Ti、半茂钛、非茂铪(锆)等耐高温乙烯/α-烯烃共聚催化剂;②半茂钛、非茂钛等乙烯/(苯乙烯、降冰片烯)系列共聚催化剂;③优化型C2/C1-对称茂锆、耐高温非茂铪等高立构丙烯均聚和等规丙烯-乙烯系列共聚催化剂;④含杂环的C2/C1-对称茂锆高等规1-丁烯本体溶液聚合催化剂。与此同时,对这些催化剂的性能及其相应产物的链结构进行了详细地讨论。最后指出,优化耐高温等规型非茂铪和含杂环或杂原子的C2/C1-对称茂锆以及间规型C1-对称茂锆等多功能催化剂是今后的研究重点。

主要从酸性催化剂的发展历程全面综述了分子筛、固体超强酸、离子交换树脂、杂多酸、离子液体等多种酸性催化剂的优点和缺点,并总结出对甲酚在不同催化剂作用下反应产物区域选择性的结果。通过对多种催化剂的特性和反应结果对比着重介绍了离子液体催化剂,离子液体同时拥有液体酸高密度酸性和固体酸易分离不挥发的优点,在保持着浓硫酸酸性强度的同时,还具有低蒸气压、热稳定性高、对环境无污染、功能化设计的优良特性,这为今后对甲酚烷基化反应绿色催化剂的发展提供了重要的研究方向,避免了目前工业上常用液体酸催化剂存在的污染环境设备和安全隐患等重大问题。

由具有表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应的贵金属(Ag、Au等)纳米粒子和半导体纳米结构组成的纳米复合光催化剂具有优异的可见光光催化活性,成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的制备方法、基本性质以及光催化应用方面的一些重要研究进展;重点介绍了Ag(Au)等纳米粒子的表面等离子共振增强可见光催化活性的机理,以及Ag(Au)纳米粒子与不同类型半导体复合的光催化剂的光催化性能,其中所涉及的半导体包括金属氧化物、硫化物和其他一些半导体;本领域未来几年的研究热点将集中于新型高效的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的微结构调控及其用于可见光驱动有机反应的机理研究。本文为基于SPR效应构建Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究提供了有力的参考依据,并且指出Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究是发展可见光高效光催化剂的重要方向。

详细论述了柠檬酸对USY分子筛的改性作用,以脱除高溴指数芳烃中烯烃的反应为例对其催化活性进行了评价。实验结果表明:0.2mol/L柠檬酸溶液酸性适宜,对分子筛的骨架铝以及非骨架铝进行了有效的脱除,脱除的铝在分子筛中以无定形的非骨架铝形式存在。柠檬酸改性过程可使分子筛的介孔面积以及介孔孔容增大,这十分有利于减缓分子筛的失活速率。柠檬酸改性过程使分子筛表面的强B酸减少,强L酸增多,这有助于减缓分子筛上积炭的生成速率。经过柠檬酸改性的USY分子筛对脱除芳烃中微量烯烃的催化效果明显高于目前工业中在用的普通白土和改性白土。再生实验说明,经3次焙烧再生后,改性分子筛的活性依然在90%以上,具有很好的可再生性。

利用液相浸渍法制备出新型硅藻土负载Dawson结构磷钨酸铜催化剂(40%Cu₂H₂P₂W₁₈O₆₂·nH₂O/硅藻土),并对其进行FTIR、XRD、SEM及EDS表征。以40%Cu₂H₂P₂W₁₈O₆₂·nH₂O/硅藻土为催化剂,催化1,4-丁二醇合成四氢呋喃,考察了各相关因素对四氢呋喃收率的影响。结果表明:磷钨酸铜呈球状,比较均匀地负载在圆筛型的硅藻土载体上,且负载前后均保持Dawson结构。在优化反应条件下即:w(催化剂)=2.3%(相对1,4-丁二醇质量),温度为185℃,时间为35min,四氢呋喃收率为94.8%。催化剂重复使用6次,四氢呋喃收率仍可保持在86.5%。催化剂具有良好的活性及稳定性,工艺简单,为四氢呋喃的绿色合成提供了新的途径。

采用等体积浸渍法制备了硼改性的K₂O负载量2%、Cr₂O₃负载量12%的不同硼负载量的K₂O-Cr₂O₃-B₂O₃/γ-Al₂O₃催化剂,在560℃、异丁烷空速400h-1、常压的条件下在固定床反应器中考察了催化剂的异丁烷脱氢性能,并对载体及催化剂进行了BET、XRD、NH₃-TPD和O₂-TPO等表征。结果表明:助剂硼的加入对催化剂结构无明显影响,但可以有效调节催化剂的表面酸性,从而减少裂解和积炭等不良反应的发生,提高催化剂的异丁烯选择性和稳定性;硼负载量过高会导致活性组分Cr₂O₃的聚集,影响活性组分的分散,导致催化剂上异丁烷转化率降低;综合考虑催化剂的活性、稳定性和异丁烯选择性,硼负载量为1.0%左右较为适宜。

双极膜作为一种新型复合离子交换膜,以其独特的优点,为化工、环境科学和能源利用等领域中存在已久的诸多技术难题提供了新的思路和解决办法。目前,国内外关于双极膜的研究主要集中于通过对膜材料和中间层的改性以促进双极膜的水解离,提高双极膜离子交换能力和降低能耗等方面。本文介绍了热压成型法、黏合成型法、流延成型法,含浸法等双极膜制备方法的原理、特点、应用实例和新进展,并对比分析了各种方法的优势和存在的不足。同时,从膜材料改性和中间层改性两个方面对近年来双极膜的改性研究进行了重点讨论。最后指出,国内多数双极膜的制备仍处于实验研究阶段,将接枝、共混、离子辐射等膜材料改性方法应用于双极膜的制备中,同时寻找亲水性好、耐高温性能好的基膜材料将是双极膜制备领域的重要方向。

镍钴锰三元材料近年来在移动电话、笔记本、数码相机等电子设备电池的应用方面取得了巨大的成功,相关研究及开发也得到了学术界的空前关注。镍钴锰三元材料为三元材料中最为重要的一类材料,目前已有多种这类三元材料成功地应用于锂离子电池。本文将介绍近年来镍钴锰三元材料的一些最新研究进展,主要介绍几种典型的具有不同镍钴锰比例的几类三元材料(333,523,811,622,424)的制备技术、结构研究、性能研究、掺杂及包覆改性等方面的研究进展,并对这些材料的应用前景及存在的问题做了简介。并在此基础上,对镍钴锰三元材料的未来发展趋势作了展望。

回顾了微胶囊型自修复高分子材料中双环戊二烯-Grubbs催化剂、聚二甲基硅氧烷-锡(铂)催化剂、环氧树脂-固化剂和异氰酸酯等自修复体系的研究现状,重点介绍了异氰酸酯胶囊型自修复材料的修复机理和研究新进展。异氰酸酯胶囊型自修复是通过异氰酸酯修复剂(主要是异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及其三聚体等)潮固化来实现,并简要探讨了影响微胶囊自修复高分子材料自修复效果的主要因素(微胶囊的芯材、力学性能以及微胶囊与基材的相容性)。最后指出了微胶囊型自修复高分子材料今后的研究方向(建立自修复过程的模型,将微胶囊应用到存在一些如晶界、气孔等微结构的材料中)及其应用前景(提高航空航天和民用高铁等高速高风险项目的可靠性,开发自修复涂料、胶黏剂等)。

采用超声辅助共沉淀法,制备了二氧化铈/钙铝水滑石/活性炭复合材料(CeO₂/CaAl-LDHs/AC)。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和热重分析技术,对CeO₂/CaAl-LDHs/AC的形貌、组成和结构进行了表征。结果发现:花样片层状的CeO₂/CaAl-LDHs材料均匀地分布在活性炭上。考察了CeO₂/CaAl-LDHs/AC对水溶液中铬(Ⅵ)、铅(Ⅱ)、氟和孔雀绿的吸附性能。此类污染物的吸附过程均符合准二阶动力学模型和Langmuir等温模型;在pH=7、45℃和吸附时间2h条件下,CeO₂/CaAl-LDHs/AC可成功用于铬(Ⅵ)、铅(Ⅱ)、氟和孔雀绿的吸附去除,最大吸附量分别为83.06mg/g、131.58mg/g、61.20mg/g和420.17mg/g。

磁性微球是高分子材料与磁性物质通过一定作用复合而成的一类具有特殊功能的磁性高分子微球。以木薯淀粉为原材料,复合共沉淀法制备的改性磁流体Fe₃O₄,采用两步法(化学交联法)制备木薯淀粉磁性微球。利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、同步热分析仪、扫描电镜、激光粒度仪、磁天平等对其性能及结构进行表征并研究其对溶菌酶的吸附行为。通过单因素法考察磁性微球用量、溶液pH值、吸附温度、吸附时间对吸附率的影响,并采用准一级动力学模型和准二级动力学模型研究其吸附动力学。结果表明:制备的木薯淀粉磁性微球Fe₃O₄含量为19.71%,D₅₀(中位径)为15.40μm,磁化率为1.571×10^-3cm³/g,形貌规整;在微球用量为1.25g,溶液pH=10,吸附温度为25℃,吸附时间为80min时,微球对溶菌酶的吸附率最高,达到84.67%。以相关系数R²为参考,准二级动力学模型(R²=0.99993)较准一级动力学模型(R²=0.99174)、颗粒内扩散模型(R²=0.69996)能更好描述木薯淀粉磁性微球对溶菌酶的吸附行为。

以偶氮苯为主链的共轭聚合物可以用常见的原料——间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺和邻氨基苯酚通过重氮化及耦合来合成。不同合成条件获得的产物差别很大,如在亚硝酸钠与原料比例不同的情况下,产物的溶解性和导电性有很大差异。通过对合成的聚合物掺杂碘,研究其导电性,得出控制适量的亚硝酸钠比例和掺杂比例可以提高聚合物的导电性。4种不同原料获得的聚合物中,以邻苯二胺和邻氨基苯酚为基础的聚合物更值得进一步研究,将其由半固体状态进一步固化将使其更有应用前景。这种新型共轭材料成本低廉、合成简单,在光电和光伏器件中将得到广泛应用。

缓释微球可以延长药物的作用时间,从而能够解决亲水性小分子药物由于半衰期较短需要长期频繁给药的问题。本文综述了亲水性小分子药物缓释微球制备方法的研究现状和发展方向,分别从使用非水溶性载体材料和水溶性载体材料两个方面介绍了亲水性小分子微球制备方法的优缺点。使用非水溶性载体材料方面,重点阐述了乳化溶剂挥发法和相分离法;使用水溶性载体材料方面,重点阐述了乳化交联法和喷雾干燥法。并着重分析了层层自组装法以及结合磁性粒子的溶剂挥发法的技术原理和制备过程。最后指出亲水性小分子药物缓释微球的制备方法将朝着操作简单、安全有效和智能靶向的方向发展。

对丁酸梭杆菌VPI 3266的1,3-丙二醇代谢途径关键酶甘油脱水酶(DhaB)与1,3-丙二醇氧化还原酶(DhaT)进行了研究。甘油脱水酶基因dhaB全长3315bp,编码两个蛋白亚基,分别为甘油脱水酶的核心酶和脱水酶的再激活酶。前者全长2367bp,编码788个氨基酸,后者全长918bp,编码305个氨基酸。通过构建重组质粒,使其在大肠杆菌中实现了活性表达。1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT全长1166bp,编码388个氨基酸,属于NADP依赖的离子激活的醇脱氢酶家族III。通过IPTG诱导,在大肠杆菌中实现了高效表达,酶活达到5.2U/mL。并通过Ni亲和柱获得了电泳纯的蛋白。蛋白相对分子质量为4.19×10⁴。该酶的最适反应温度为50℃,最适反应pH值为10.0,在pH值8.5~10.0范围内比较稳定,在45℃保温2h,酶活还残存50%。该酶以1,3-丙二醇为底物,在生理条件下的V_max和K_m分别为29.2U/mg和19.8mmol/L。

研究了一系列先前合成的喹喔啉化合物的抑制脂质过氧化活性,实验得到了这些化合物的体内和体外脂质过氧化抗氧化活性数据,发现这类喹喔啉化合物具有优异的抗氧化活性,其中,脂质过氧化清除率最高的化合物是2-(3-(3-甲氧基-4-羟基苯基)-2氧喹喔啉-1(2H)-烷基)乙酸,它在浓度为100μmol/L时,对应的清除率达到了57.7%。构效关系研究认为对羟基苯乙烯这一结构单元对于喹喔啉化合物在提高抗氧化活性有重要意义。

在以过氧化脲(UHP)为氧源、Nov435为催化剂的体系中进行α-蒎烯生物环氧化反应的研究,重点考察不同酯作为酰基供体对反应的影响。从反应速率和酶批次稳定性综合考虑,以丙酸乙酯为最佳溶剂,30℃下α-蒎烯3h的环氧转化率可达到87%左右,经6批次反应后仍可达到47.6%,发现过酸和H₂O₂的协同作用对酶稳定性的影响要高于单一因素。酶催化乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸戊酯、己酸乙酯等不同酰基供体过水解反应均可在60min达到平衡,但过酸平衡浓度和α-蒎烯化学环氧化反应速率受酯影响较大,进而对总反应化学-酶法联合催化环氧化产生影响。最后探讨了丙酸乙酯为唯一酰基供体时的反应机制,认为酶利用丙酸产过酸的反应速率和过酸平衡浓度远低于酯;丙酸乙酯的水解和过水解反应为一对竞争性反应,因此有机体系更有利于环氧化反应。

随着生活质量的提高,人们对于高质量且高安全的食品添加剂的需求日益增长,三氯蔗糖是最理想的人工甜味剂,具有非营养、低热量、高甜度、高安全性和风味好等特点,所以三氯蔗糖合成法的研究十分必要。本文主要介绍了三氯蔗糖各合成法的国内外最新研究进展,并综合评价了各合成法,认为全基团保护法合成步骤太过繁锁;单基团保护法中的乙酸酐法和原乙酸三甲酯法仍存在一定缺陷,但有机锡法合成步骤少,有机锡可回收再利用,是目前最适宜于工业化的合成方法;而酶法,特别是蔗糖法,由于其环保和高选择性而被认为是未来最有潜力的合成法;同时一些新的合成法,如三氯蔗糖-6-酯的酶水解等,均值得进一步的研究。本文最后展望了未来的研究趋势并提出发展建议。

以百里香酚为原料,通过溴取代反应合成4-溴代百里香酚。采用FTIR、¹H NMR等手段对产物进行了表征,确定了产物结构。探讨了溶剂种类、溴代剂种类和用量、反应时间、反应温度和微波加热功率对产物得率的影响,得到适宜的工艺条件为:以N-溴代丁二酰亚胺为溴代剂,n(百里香酚):n(N-溴代丁二酰亚胺)=1:1.5,溶剂为乙酸,反应温度为20℃,反应时间15min,微波反应功率500W。在上述条件下,4-溴代百里香酚的得率为65.1%。

以乙二醇和二氯亚砜为原料,在多相催化剂三氯化钌和氧化剂作用下合成1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物。用¹H核磁共振谱和红外吸收光谱对1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物进行了表征。考察了氧化剂种类、原料摩尔比、反应温度、反应时间、氧化剂用量和催化剂用量对目标产物收率的影响,得到较优的操作条件为:用高碘酸钠作氧化剂、n(二氯亚砜):n(乙二醇)=1.2:1、反应温度40℃、反应时间60min、m(高碘酸钠):m(乙二醇)=3:1、催化剂用量为乙二醇质量的0.2%。在此条件下,收率达81.25%。该工艺在合成路线方面具有副产少、毒性小、收率高的优点,具有更好的实际应用价值。

总结了近二十年来纳米硫化铁在环境中的应用报道,综述了纳米硫化铁的合成方法、污染物去除效果和机理以及溶液组分对材料本身和污染物去除的影响。介绍了纳米硫化铁目前在环境中主要用于重金属离子去除(如镉、汞、铀、锝等)、氯代有机物的脱氯和难降解有机物的高级氧化等过程,其对污染物的去除机理主要包括吸附、(共)沉淀、还原、催化氧化。指出虽然纳米硫化铁在污染物处理方面取得了良好的效果,但是依然存在问题,如溶液中共存的阴阳离子和腐植酸会对材料的团聚、腐蚀以及污染物的吸附行为和处理效果产生不同的影响。提出目前国内外对于纳米硫化铁材料自身性能研究尚未深入,材料在反应过程中及实际环境中的迁移、转化及其对污染物去除的影响值得深入。

综述了脱硫废水的水质特点、水质影响因素、各项脱硫废水处理技术的特点,指出了脱硫废水处理技术的发展方向。介绍了脱硫废水的水质主要受煤质、石灰石品质、脱硫系统的设计及运行等因素的影响,脱硫废水的处理技术主要分为4类:传统工艺,如化学沉淀法;深度处理工艺,如生物处理法;零排放技术,如烟道蒸发;其他技术,如蒸汽浓缩蒸发。由于脱硫废水的排放标准较低,除沉降池之外,各项技术都能使脱硫废水达标排放。目前,国内应用最多的处理技术是化学沉淀法,其技术成熟,能使脱硫废水达标排放,但存在对氯离子盐及硒、汞等去除效率不高的问题。通过对国内脱硫废水处理形势的分析,得出烟道蒸发技术有一定的潜力,其能实现脱硫废水的零排放,且具有运行成本低的优点,但可能存在增强系统腐蚀、影响飞灰利用等问题。

介绍了催化臭氧氧化的主要类别,分述了均相与非均相催化臭氧氧化在难降解石化废水方面的已有应用和催化机理,探讨了非均相催化臭氧氧化中活性炭的主要作用;简述了pH值、温度、臭氧和催化剂投加方式与投加量、催化剂体系等因素在非均相催化臭氧氧化中的影响规律。在已有研究的基础上,提出了将催化臭氧氧化与生化处理相结合的建议并佐证了其可行性;预测了催化臭氧氧化未来的研究方向;针对活性炭在催化臭氧氧化处理难降解石化废水中存在的问题,提出应加强对活性炭的改性研究,同时对某些工艺进行深入研究,全面掌握可能存在的问题,为完善催化臭氧氧化的机理作出努力。

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)集厌氧生物技术和膜分离技术于一体,具有高负荷、低能耗、可回收沼气和高效截留等优点,在高浓度有机废水治理领域潜力巨大。然而,国内外关于AnMBR的工程运行参数较为欠缺。此外,膜污染问题是阻碍该工艺应用推广的重要致因,故其一直是AnMBR的研究热点。本文概述了AnMBR的工艺特征以及AnMBR的结构、组合方式及其特点,指出当前外置式应用较多,内置式因其特点也逐渐引起关注;综述了AnMBR及其组合工艺在国内外的工程应用现状,指出该技术多在实验室阶段,且于工程化方面国内落后于国外;探析了膜污染机理及其影响因素(膜组件、污泥特性和操作条件等影响因素)关于膜污染的作用机制;并总结了一些控制膜污染的典型预防和控制措施,以期为相关研究应用提供参考。

随着船舶硫氧化物的排放形势日益严峻,海水脱硫技术因具有运行成本低、脱硫剂资源丰富、无固体废弃物等优点在船舶脱硫领域受到广泛关注。本文分析了脱硫塔类型、海水碱度、海水盐度、Ca²⁺等金属阳离子、温度、液气比和SO₂初始浓度等因素对海水脱硫效率的影响,指出增加碱度是提高脱硫效率最直接有效的方式。综述了如何提高海水碱度、减少海水脱硫系统的占用面积和同时脱硫脱硝等研究热点,并针对船舶的移动性,分析了海水脱硫技术用于船舶仍存在的主要问题。提出在不影响脱硫设备可靠性的前提下,开发环保高效的添加剂将是海水碱度研究的重点,指出在脱硫塔内高效氧化SO₃^2-是减少海水脱硫系统占用面积的重要研究思路。未来应用在船舶上的海水脱硫技术将沿着高效型、经济型、环境友好型的方向发展。

太阳能辅助碳捕集系统集合了提高能源转换效率、使用可再生能源和二氧化碳捕集与封存3种应对气候变化挑战的技术,是跨学科研究中的新兴领域。本文综述了燃烧后、燃烧前和富氧燃烧碳捕集技术中太阳能辅助碳捕集的研究现状,并从分离方式、分离技术和太阳能辅助方式等方面进行了深入分析。其后从分离理想最小功和分离热力学效率对不同二氧化碳的分离技术进行了性能评价。最后对太阳能辅助碳捕集技术的发展趋势进行了梳理,分离模型方法不再适合光催化等第二代碳捕集技术,碳捕集理论研究的框架有待拓展;太阳能辅助环节将从碳捕集过程逐步扩展到运输和储存过程;太阳能辅助形式中的梯级利用更加灵活多样。该新兴技术在能效基础理论、太阳能梯级利用和高效集成三方面亟待突破。

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于其他制浆技术不仅可以高效地从木质纤维生物质中分离出高活性的木质素,还可以获得高附加值的副产品(如糠醛、低聚糖、乙酰丙酸、甲酸、乙酸等)。同时,抽提液可循环利用。基于自催化乙醇精炼木质纤维生物质的特点,介绍了用自催化乙醇精炼所分离出的高活性木质素进行高值化利用的优势,以及用木质素生产高附加值产品的研究及利用,从而为木质纤维生物质中木质素在工业上大量开发利用提供了一条新的途径。

利用热重-质谱联用(TG-MS)技术研究城市污泥慢速热解特性及含氮气体产物的生成规律,同时利用原位红外光谱仪实时检测固体表面官能团的变化。研究结果表明:初沉污泥在500℃之前热解已基本完成,二沉污泥由于添加了矿物质盐类,在700℃左右仍有一个较大的失重峰;二沉污泥热解过程HCN和NH₃总生成量均小于初沉污泥,即二沉污泥所加矿物质抑制了HCN和NH₃释放;但温度大于400℃时所加矿物质对HNCO生成具有一定促进作用;污泥中蛋白质热分解会产生环酰胺类物质、含氮杂环化合物和腈类物质,并最终转化为HCN,这是污泥热解过程中HCN的主要来源;400℃以下NH₃主要来自铵盐分解和HCN转化,蛋白质热分解对于NH₃生成贡献很小;400℃以上基本检测不到NH₃生成,即较高温度下挥发分二次反应对NH₃生成几乎没有影响;300~480℃,污泥中木质素裂解产生了大量含氧自由基,促使HCN转化为N₂O,HNCO则最终转化成了NO。

以双氰胺、甲醛为主要原料,尿素、三聚氰胺为改性剂,合成双氰胺甲醛型改性脱色絮凝剂,并用于酸性红18模拟染料废水脱色絮凝沉降实验。实验采用单因素法研究了物料摩尔配比、反应温度、反应时间对改性脱色剂脱色性能的影响,探讨了与无机混凝剂聚合氯化铝(PAC)复配使用情况。通过红外光谱图发现产物为改性的脱色剂。研究结果表明:改性双氰胺甲醛脱色剂性能优于未改性产品,其最佳反应时间为3h,最佳反应温度为80℃,最佳的物料摩尔比为双氰胺:甲醛:氯化铵:尿素:三聚氰胺=1:3.5:0.75:0.13:0.03。改性脱色剂的最佳投加量为120mg/L,其脱色率达到94.6%;单独使用PAC时,最佳投加量为60mg/L,脱色率仅为57.6%;改性脱色剂与PAC复配之后,PAC用量不变时,改性脱色剂投加量为80mg/L时,脱色率就达到94.8%,脱色剂与PAC的复配,不仅提升了脱色性能,并可减少有机脱色剂使用量,降低处理成本。

为了提高脉冲放电对有机物的降解效果,以苯酚为处理对象建立了单针-板电极形式的脉冲放电体系,考察了各因素对苯酚降解的影响并分析了降解过程中间产物及其浓度变化。结果表明,脉冲电压、电极间距、针-液间距、脉冲频率、曝气量等影响因素对苯酚降解率有很大影响;随着脉冲电压的增大,苯酚降解率增大,电压达到一定值后,苯酚降解率增大不再明显,趋于稳定;随着电极间距、针-液间距、脉冲频率、曝气量的增大,苯酚降解率增大,但当这些因素达到一定值后继续增大,苯酚降解率反而降低。100mL浓度为100mg/L的苯酚废水在电极间距10mm、针-液间距7.5mm、脉冲电压26kV、脉冲频率70Hz、曝气量1.5L/min的最佳条件下,放电60min时苯酚降解率为64.63%,放电140min时达到了85.02%。中间产物间苯二酚、对苯二酚、对苯醌、邻苯二酚在放电过程中浓度随着放电时间的延长先增大后减小,最后浓度都趋于零。其中,间苯二酚浓度最低并且分段出现,对苯醌浓度最大,邻苯二酚最先消失,考察产物变化规律以提高苯酚降解的彻底性。

制备了改性介孔分子筛NH₃⁺-MCM-41,研究了其对阴离子偶氮染料甲基红的吸附效果。研究表明,通过氨基改性使介孔分子筛MCM-41表面电荷发生改变,从而利用静电吸附作用改善了脱除效果,使甲基红吸附率提高了1.1倍,达到90.4%。溶液pH值的改变会影响NH₃⁺-MCM-41的表面电荷,从而影响吸附效率,其最佳pH值为4。溶液中的杂质离子均会对吸附产生影响,当溶液中含有Cl^-、NO₃^-时,对吸附效果影响不大;而当溶液中含有CO₃^2-和HPO₄^2-等高价弱酸根离子时,对吸附效果影响很大,基本不吸附染料。此外,通过其吸附动力学研究发现,吸附过程中不符合准一级动力学模型,而较好符合准二级动力学,说明在该过程中存在化学吸附,这种化学吸附涉及吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移。

基于赤铁矿石载氧体,在小型单流化床反应器上,开展煤挥发分和焦炭的化学链燃烧研究,探讨挥发分氮和焦氮在化学链燃烧过程中的转化特性。研究表明:燃料氮释放的中间产物HCN和NH₃与铁矿石载氧体具有较高的化学反应亲和性,易于被载氧体氧化生成N₂和NO。淮北无烟煤挥发分氮转化过程中,NO是唯一的氮氧化物,反应器出口中间产物NH₃的释放份额略高于HCN。在煤焦化学链燃烧还原过程中,部分燃料氮释放的中间产物HCN和NH₃被铁矿石氧化导致少量NO的生成,还原过程中无N₂O的释放;较高的还原反应温度加速了NO的生成。减少进入载氧体氧化再生过程的焦炭量可减少空气反应器NO和N₂O的生成。

通过对中国发明专利数据进行挖掘和计量分析,总结了锂离子电池负极材料的专利申请情况、行业发展现状、地域分布及重点创新主体的专利技术布局。结果表明,锂离子电池负极材料经过几年的持续增长后,专利申请趋势放缓。通过对专利进行地域分析,了解到中国本土申请人和日本申请人申请了大量的专利;国内申请人主要集中在广东、上海、北京及浙江。通过分析一些重点企业申请的专利技术布局可以了解目前市场上的负极材料技术热点。