介绍了工业化经济型CO₂吸收塔的实体案例,总结近十年来工业化CO₂吸收塔的化工装置以及工程技术进展。系统介绍了CO₂吸收塔的化工工艺装置在运行中经常遇到的技术问题以及相应的解决方案,并分析近十年来几类技术发展,分别是溶液降解和降解产物处理技术、气体排放尾气的采样和分析技术、吸收剂主体组分分析技术、降低总体能耗的催化吸收-解吸技术。通过分析可知,利用固体矿物和生物催化剂是降低能耗的有效方法,但存在大量技术问题有待完善和解决。总之,这一系列的化工工艺技术的发展和进步,会为完善经济型吸收塔提供更多可信的实际数据。因此,燃烧尾气后处理的溶剂型CO₂吸收化工工艺装置必然朝着更小的反应器(吸收塔)和更低的能耗发展目标前进,从而实现该装置的高效率和低成本运行。

随着加工技术的发展、新材料的出现,微通道换热器紧凑高效的优良性能逐渐被人们所重视,并且迅速向不同领域拓展,航空航天、暖通空调、微型核反应堆、燃料电池动力潜艇等重大设备领域中也均有涉及,但在微通道换热器的研究和应用的某些方面还存在问题,如微通道内两相流动换热的机理和流动传热计算、制冷设备中制冷剂和气流的分布、热泵系统的结霜以及制造方面的行业规范等问题,这些都限制了微通道换热器的应用推广。因此,本文围绕以上问题,对比其他类型换热器,详细介绍了微通道换热器的技术特点并对其分类,结合近些年国内外研究成果重点综述了微通道换热器的研究现状和目前主要的应用领域,从科研和应用的角度归纳了微通道换热器的应用前景和日后的研究方向,以供研究人员参考。

介绍了在离子交换固定床上用D296强碱性阴离子交换树脂分离锆、铪的洗脱实验研究。吸附与洗脱实验的温度均控制在2~5℃,洗脱实验在饱和吸附的离子交换柱、过漏的离子交换柱、未过漏的离子交换柱中进行。研究结果表明:离子交换柱吸附状态以及洗脱剂酸度对分离效果有显著的影响。当离子交换柱存在交换区时,用任何酸度的硫酸作为洗脱剂,铪均被先洗脱出来,但高酸度的洗脱剂对分离锆、铪更有利;当离子交换柱为饱和状态时,低酸度和高酸度的洗脱剂洗脱,锆、铪不能得到分离。实验证明了单一的固定床分离锆、铪的效率低,要成功实现锆、铪的分离,需采用连续分离的离子交换移动床。

在90°Y形汇流的矩形截面蛇形微通道内,采用格子Boltzmann方法对不同接触角的蛇形微通道内气液两相流动进行了数值计算。首先以空气和水为工作流体对气液两相流动进行模拟研究并通过实验进行验证。验证模型合理性后,根据模拟计算结果,以气液相流速为坐标绘制了不同接触角下的流型图并分析其差异性及原因;同时深入研究了液相黏度和接触角对于弹状流流体力学性质的综合影响;比较了具有不同接触角壁面的蛇形微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力的分布规律,并讨论了蛇形微通道内气液两相流动的影响因素。研究表明疏水壁面即接触角大于90°时,微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力均低于亲水壁面微通道内相关参数,更利于流体流动。

针对工业尾气中氨气吸收存在的传质效率低、设备易于堵塞等问题,本文采用新型超重力气液传质设备水力喷射空气旋流器(WSA),以稀硫酸溶液为吸收剂,开展了氨气吸收处理研究。研究考察了初始NH₃浓度、进口气速、喷孔面积以及中心排气管直径等操作参数和WSA结构参数对氨气吸收处理效率的影响。研究结果表明,NH₃吸收率随着初始NH₃浓度和进口气速的增大均呈现先增大后降低的规律。NH₃吸收率随着WSA的喷孔面积的增大先增大后趋于平缓,但却随着WSA的中心排气管直径的增大而降低,但压降也随之增大。在NH₃浓度为4500mg/m³左右,进口气速为26.46m/s时,采用喷孔面积为565.5mm²、中心排气管直径为32mm的WSA,NH₃吸收去除率可达99.5%以上。该工艺在工业尾气中的NH₃回收处理方面具有较大的应用前景。

常压下,平衡法测定了剑麻皂甙元在甲醇(293~338K)和乙醇(293~353K)溶剂中的溶解度,并对溶解度数据进行关联拟合。结果表明:剑麻皂甙元在两种溶剂中的溶解度均随温度的升高而增大。温度293~323K时,甲醇溶解度高于乙醇溶解度,温度大于323K时,乙醇溶解度高于甲醇溶解度。甲醇和乙醇拟合方程校正决定系数分别为0.9961和0.9976,温度318~338K时,甲醇平均相对误差2.12%,温度328~353K时,乙醇平均相对误差2.56%,拟合方程基本可满足工程设计需要。对两种溶剂在剑麻皂甙元工业生产中的应用进行了研究,表明乙醇作为剑麻皂甙元的萃取溶剂优于甲醇。

FST高效塔板是一种喷射型塔板,同鼓泡型塔板相比,具有高通量、低压降等特点。塔板传质元件的结构会很大的影响塔板的传质效率和压降,为了优化塔板结构设计,提升塔板性能,有必要研究不同结构传质元件的效果。本文使用FLUENT软件对FST高效塔板传质元件开展数值模拟研究,得到传质元件内部气相流场,对比了3种结构传质元件内部气相流场的分布情况,考察了除雾叶片、旋流叶片径向角对气相流场的影响。结果显示除雾叶片会增强传质元件的除雾效果,降低塔板的雾沫夹带,但也会带来额外的塔压降。旋流叶片径向角会增强气相旋流强度,强化传质效果,但是也会带来压降过大、回流过大的问题。为优化设计塔板传质元件,应综合考虑各结构因素的影响,合理平衡塔板压降与传质效果、除雾效果。

以某液氧煤油火箭发动机冷却系统设计计算为基础,基于计算流体力学(CFD),并采用三维流固耦合算法对以水作为第三流体的冷却循环系统进行了计算和分析。比较了冷却剂入口温度、流量和冷却通道内压力损失等因素对冷却通道内流动换热的影响。结果表明:冷却剂流量增加0.01kg/s,推力室壁面整体温度和喉部温度降低分别降低9K和15K左右,冷却剂出口干度降低0.011左右;当冷却剂流量较低时,入口温度变化对换热效果几乎无影响,而当冷却剂流量较高时,入口温度每增加10K,冷却剂出口干度增加0.009左右;冷却剂流量每增加0.01kg/s会导致冷却通道压力损失增加54kPa左右;入口温度每增加10K,冷却通道压力损失将减少24kPa左右。由此,本文得出冷却剂流量的最佳范围12~14.4kg/s,入口温度的范围为300~350K。

为提升吸附式空气取水吸附床吸附性能,对套管式吸附床吸附性能的影响因素(风机功率和传质通道直径大小)进行实验分析。利用称重法分别测量不同因素影响下吸附床吸附量随时间变化情况。结果表明,为满足吸附床吸附要求,需对吸附床进行风机送风;吸附床吸附量随着风机功率增加而增加,最大提升约14.5%;随着传质通道直径加大而变大,最低提升约39.66%;相比于提升风机功率,提升传质通道直径能更好地提高吸附量,效果为提升风机功率的3倍以上。

基于空心桨叶干燥机建立了一套机械蒸汽再压缩式热泵干燥系统,将相同质量的污泥(100±0.1)kg,在真空压力约为95kPa、压缩机出口蒸汽温度为95~115℃进行恒温干燥实验,从而得到污泥干燥过程中含水率以及干燥速率等变化曲线,压缩机出口蒸汽温度为95~115℃,污泥临界湿含量从0.22增加到0.34。引入5种常用的污泥干燥模型,利用Origin软件对实验数据进行分段拟合分析,得到污泥加速阶段和降速阶段的干燥动力学模型MR=exp(-ktⁿ)。以分段函数形式表示的干燥方程分别为:MR=exp[-(2.78×10^-4T-0.01896)t^1.596],(加速阶段);MR=0.894-0.564(1.737×10^-4T-8.05×10^-3)t(恒速阶段);MR=exp[-(2.26×10^-4T-0.01365)t^1.984](降速阶段)。对实验得到的干燥模型进行验证,计算得到各干燥阶段污泥湿含量平均相对误差,并将实验所得干燥曲线和干燥速率曲线与模型计算值进行比较,可以看出分段处理能较好的描述污泥干燥规律。

以哈汽-三菱全球第一台百万千瓦AP1000三代核电汽轮机机组为例,讨论了核电汽轮机的润滑选型关键问题。核电汽轮机组因为其高安全性和特殊应用工况,相比普通火电汽轮机有着更高的润滑要求。本文就各润滑性能指标进行了深入探讨。哈汽厂与三菱公司经过深入讨论和反复论证,最终选择了壳牌公司的多宝Turbo J汽轮机油。这对于其他核电机组的润滑油选型有着重大的借鉴意义。

清洁能源对于缓解能源环境压力有重要意义,而生物电化学研究在清洁能源领域受到人们重视。生物电化学是以生物体系的研究及其控制和应用为目的,并融合了生物学、电化学和化学等多门学科交叉形成的一门独立的学科,是在分子水平上研究生物体系荷电粒子(可能包括非荷电粒子)运动过程所产生的电化学现象的科学。在能源环境领域,生物电化学研究环境有机污染物化学能回收,如微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs),氢能的回收同时完成污染物的处理。本文介绍了微生物电解池制氢的基本原理、电极材料产氢评价指标;MECs系统不同结构对产氢效能的影响的比较,MECs实际应用中所存在的问题;提出了今后微生物电解池在制氢方面的发展趋势和研究方向及在制氢方面的应用前景。

蜡沉积研究中,油水两相蜡沉积的研究已成为研究重点,但对此领域的研究还处于起步阶段。本文系统阐述了国内外蜡沉积研究的发展现况,对近些年蜡沉积机理研究的新进展--剪切剥离以及老化机理作了分析。介绍了冷板、冷指实验装置和环道实验装置,对国内外学者进行的蜡沉积实验情况作了概述。介绍了国内外单相原油与油水两相蜡沉积动力学模型的研究现状,在单相模型基础上对Couto油水两相模型和Bruno改进模型进行了描述。今后的研究应以蜡沉积机理与预测模型为重点,分析油水两相流蜡沉积的影响因素,这对于缓解输油管道蜡沉积问题,增强管道输送能力具有现实意义。

设计煤质数据是现代煤化工项目中重要的设计基础,直接影响到项目能否稳定运行。本文根据神华煤化工项目的建设经验,提出了原料煤设计煤质确定的程序方法。目前煤化工项目常用的煤气化技术包括:干粉气流床气化技术、水煤浆气化技术、固定床碎煤加压气化技术及流化床气化技术。根据不同气化技术对煤质的不同要求,归纳出了在煤化工项目确定设计煤质过程中所需的煤质分析项目。在煤样的采集与分析工作过程中,采集的煤样具有代表性是保证获得典型煤质数据的前提。文中根据项目配套的煤源矿井所处的生产阶段不同,提出了不同的煤样采集方案包括采样地点、煤样类型、采样质量、煤样粒度及采样方式等。同时对后续煤样制备与分析及最终数据校核工作进行了探讨。

催化裂化柴油(LCO)具有芳烃含量高、十六烷值低的特点,已成为炼厂的主要低价值油品。如何高效利用LCO中富含的芳烃,国内外相继推出了LCO的综合利用技术。本文主要从技术特点、反应机理、工艺流程、催化剂和应用数据等方面简要介绍了4类LCO综合利用技术,包括LCO加氢改质技术、LCO加氢裂化技术、LCO加氢-FCC组合技术、LCO加氢-芳烃抽提组合技术。分析表明LCO综合利用技术不仅可生产清洁柴油,还可生产高辛烷值汽油或BTX轻组分,炼厂可根据自身的实际情况与市场需求,选择合适的技术路线,在追求产品质量升级的同时,实现经济效益最大化,同时适应了现代炼油企业油、化结合的发展趋势。

阐述了超低硫汽油的生产对现有FCC原料加氢预处理技术的影响以及世界各国的技术策略,并指明了FCC原料加氢预处理技术在生产超低硫汽油中的发展方向和主要技术措施。研究表明:从生产30μg/g的清洁汽油到生产硫含量小于10μg/g的超低硫汽油会造成FCC原料加氢预处理装置氢耗高、运转周期短、加氢预处理-催化裂化联合装置经济性差等问题。FCC原料加氢预处理生产超低硫汽油的主要技术措施有:优化现有的FCC原料加氢预处理装置、对现有FCC原料加氢预处理装置增加一个反应器、增加现有FCC原料加氢预处理装置的进料量、开发FCC原料加氢预处理-FCC组合工艺、新建或改造成缓和加氢裂化装置、新建或改造成部分转化加氢裂化、新建或改造FCC汽油后处理装置。

阐述了重油缩合生焦规律分子水平的研究进展,主要从重油中四组分的分子组成与生焦的关系以及重油模型化合物生焦的研究两方面进行了概述。研究表明,对于重油各族组分来说:适量的饱和分有助于提升生焦质量;芳香分环数越多生焦越明显,生焦质量越差;中、重胶质和沥青质易生焦,生焦质量差;杂原子会降低生焦质量,但各个杂原子的危害程度不同。而对于各个重油模型化合物来说:甲苯极难发生热缩合反应;萘、菲、蒽、芘的热缩合反应难度逐渐降低;二甲基萘由于侧链的作用,生焦质量比萘要差;1,2,4,5-四甲基苯由于其特殊的空间构型较易缩合生焦且生焦质量很好;杂原子模型化合物单独生焦质量越差,则其在加入到芳烃中之后对体系的生焦质量危害越大。随着超高分辨质谱技术的发展,为更加细致深入研究芳烃热缩合反应生焦机理提供了可能。

回顾了多种烃类分子裂解生焦的机理,指出多环芳烃是石油加工过程中焦炭形成的反应中间体。从分子化学反应水平上综述了3种生焦机理:多相催化结焦、多相非催化结焦、均相非催化结焦,研究表明:较高温度下烷烃催化裂解过程中,焦炭的组成与裂解反应深度有关,但不受烷烃分子结构的影响;热裂解过程中,异构烷烃的生焦速率大于正构烷烃,烯烃、芳烃具有较大的生焦趋势,且芳烃裂化的生焦量与物质的碱性对数线性相关。依据显微结构的不同,焦炭可以分为3类:点状焦炭、镶嵌状焦炭和纤维状焦炭,相关研究表明:焦的结构特性与中间相形态有关,可塑性好的碳质中间相易聚合、溶并形成各向异性的纤维状焦炭。工艺过程中,原料的性质、催化剂及添加剂种类、工艺操作条件等因素都会影响焦炭的生成。

结合近年来国内外含水柴油(包括乳化和微乳化)的研究现状,概述了含水柴油目前常用的乳化剂、在线乳化工艺、预乳化工艺过程和节能减排理论。有学者发现在含水柴油乳化剂配方中添加正构醇可以明显提高其乳化效果和稳定性;含水柴油的预乳化工艺主要包括机械搅拌、均质乳化、超声乳化和静电乳化等乳化工艺。含水柴油的节能减排理论还没有得到系统地完善,学者们提出了不同的观点,主要包括微爆理论、蒸发理论、共沸理论、水煤气效应和燃烧时间缩短等理论。在含水柴油发动机台架试验中,一些学者发现有发动机排放物中的氮氧化物(NO_x)比普通柴油增加的现象,针对此现象,分析了出现这样情况可能的原因。最后提出含水柴油未来的研究方向和需要解决的问题。

介绍了国内外Aspen Plus在生物质热解及后续加氢研究方向的利用情况,将其分为反应研究和工艺流程研究两部分。其中关于反应的研究较少,但证明了Aspen Plus可以模拟生物质快速热解和热解油加氢反应;研究多集中在整体工艺流程的模拟,并在质能平衡基础上对流程做了经济、环境、能耗的分析。最后总结了Aspen Plus在生物质热解加氢方向的不足和今后可以深入的研究方向。

介绍了煤基高温费托合成的典型工艺路线及技术特点。综述了煤基高温费托合成的发展历程和最新进展。介绍了熔铁、沉淀铁和负载型铁系高温费托合成催化剂及失活规律。讨论了煤基高温费托合成汽柴油、含氧有机物、α-烯烃的加工路线。分析了煤基高温费托合成技术的经济性,对我国发展煤基高温费托合成技术进行了展望。

煤炭是我国的主要能源,煤的清洁高效利用是我国能源安全和生态环境建设的重要保障。热解是在温和条件下将煤转化为洁净的气体、液体和固体燃料,是改善煤炭利用、加工转化成清洁高效的二次能源的重要手段之一。微波作为一种新的加热方式在煤的热解方面的应用的优势越来越明显。本文概述了微波热解的机理与优点、微波吸收剂的应用以及国内外微波热解研究进展,得出了低阶煤介电常数较小,需要添加一定量的微波吸收剂才能达到热解温度;和常规热解相比,微波热解改变了物质的加热方式,改善了热解产物的品质,热解气中CO、H₂含量增加,焦油品质较好,提高了煤的热解效率。作为一种新型加热方式,微波技术为煤热解效率的提高提供了新的解决方案和思路。

对近年国内外以费托合成物(主要为费托蜡)为原料制成GTL基础油的加工技术研究进行了综述,着重介绍Chevron、Shell、ExxonMobil和中石油在GTL基础油加工技术的研究工作及应用情况。分析表明:费托合成物烷烃含量高,GTL基础油加工技术的核心是正构烷烃的加氢异构化技术,催化剂主要为改进的异构催化剂,所得GTL基础油黏度主要为中质黏度等级、黏度指数高、蒸发损失好,收率达到工业化水平。但与矿物基础油相比还存在很多不足,需依据费托合成物的特性,开发有针对性的催化剂,选择最佳的油品加工技术工艺路线,以便进一步提高基础油的性能和收率,实现费托合成物的最优经济性。同时为国内发展费托合成基础油加工技术提供参考。

UGI作为国家限制类气化技术已无法满足现代大型工业化的要求,碎煤加压连续气化技术可作为无烟块煤气化技术的未来发展方向。实践运行结果表明使用无烟块煤气化具有气化温度高、气化效率高、蒸汽消耗量少及煤气水易处理等优点。同时根据无烟块煤气化特性,应对碎煤加压气化技术进行优化升级。本文介绍了无烟煤在碎煤加压气化炉上的运行情况,无烟块煤气化的发展方向。

介绍了我国甲醇市场的生产和消费情况以及下游产品的产业发展趋势。指出:经历过高速增长期后,我国甲醇产能扩张趋于放缓,装置规模化和产业集中度明显提升;甲醇下游呈多元格局,传统消费领域甲醇需求趋于平稳增长,甲醇燃料渐成规模,甲醇制烯烃成为新兴的主力消费市场,甲醇制芳烃、甲醇制汽油、甲醇制聚碳酸酯、甲醇蛋白等高附加值产品领域消费潜力凸显;大力发展甲醇产业,对于优化和调整我国石油化工产业结构、提高化工产品国际市场竞争力具有十分重要的意义。最后指出,我国甲醇市场要保持平稳向好的发展态势,仍需延伸产业链条,发展有竞争力的衍生物产品,同时,要加快甲醇下游衍生物标准化体系建设,推动先进技术产业示范进程。

球形氯化镁载体是氯化镁基齐格勒-纳塔催化剂的一种高效载体,尤其适用于丙烯聚合催化剂的制备,对于催化剂及聚合物的形态和性能有重要影响。球形氯化镁载体制备技术是此类催化剂开发过程中的核心技术之一。本文论述了氯化镁作为催化剂载体的优势,分析了研磨活化和化学活化对氯化镁性能的影响,并详细介绍了高速搅拌法、细管挤出法、喷雾成型法、剪切乳化法和超重力法等球形氯化镁载体制备技术的特点,指出在氯化镁载体制备过程中的关键控制因素是对乳液混合过程的强化,良好的乳液混合是制备形貌规整、粒径分布窄的氯化镁球形载体的先决条件。

二氧化碳加氢合成甲醇反应是二氧化碳利用的重要途径,其中催化剂的研究是技术的关键。本文针对反应采用的铜基催化剂,从铜基催化剂的制备方法、活性组分铜的分散度、铜粒径以及铜与载体间界面作用等方面,分别对其影响催化剂的活性、甲醇的选择性以及稳定性作用进行研究综述。通过分析认为:催化剂的制备方法影响催化剂的铜分散度、铜粒径及铜与载体间的作用,从而影响催化剂催化性能。其中在共沉淀法的基础上进行改进是目前催化剂制备方法的研究趋势,且增加铜分散度、减小铜粒径及增大铜与载体间作用对二氧化碳加氢合成甲醇反应铜基催化剂的催化性能有不同程度的影响。该综述为进一步研制高活性、高甲醇选择性和优异稳定性的新型催化剂提供参考。

作为分子筛研究领域的一个热点,择形催化理论在工业上已经被研究了近60年。尽管在理论上很多研究还不够深入,但随着对催化反应类型、新型催化材料合成、分子筛结构测定、催化性能表征、催化反应作用机理等方面研究的深入,对择形催化反应的认识仍取得了令人欣慰的进步。本文在现有的研究基础上,对不同尺寸的烃分子在分子筛孔道内的吸附和扩散行为进行了总结,并对烃分子反应动力学直径与分子筛的择形相关性做了一定的探究。分析表明,烃分子的反应动力学直径与分子筛择形催化相关性存在一个适用规律区间,当其略小于或接近分子筛孔径时,分子筛的择形催化性能表现最好。此外,分子筛本身的拓扑结构等因素也会对分子筛催化性能造成影响。

自Phillips公司发明铬系催化剂以来,其一直是烯烃聚合领域的研究热点。本文综述了铬系催化剂在铝改性方面的研发现状、制备方法以及对乙烯聚合性能的影响。改性后的铬系催化剂聚合活性和氢调敏感性明显提高,生成聚合物的相对分子质量分布变宽,耐环境应力开裂性能改善,产品加工性能优异。

采用共沉淀法制备了不同La含量改性Cu/Zn/Al的催化剂,通过热重分析(TG/DTG)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)等表征手段对改性催化剂进行评价,分析结果表明,La助剂能够促进活性组分在载体表面的分散,很好地维持了催化剂的孔结构,适量助剂La的添加可促进CuO、ZnO两相间相互融合,增加活性中心的分散度,使CuO更加易于还原,但过多的La含量会使催化剂的性能发生改变,导致催化剂的活性降低。在超临界甲醇中使用La改性Cu/Zn/Al催化剂催化液化微晶纤维素,发现添加少量的La可有效地提高催化液化效果,相较于为添加助剂的Cu/Zn/Al催化剂,MCC转化率与醇类收率都得到了明显的提高。通过GC-MS分析,可以得到液化产物主要有醇类、酯类、酮类、醛类、烷烃等物质,添加助剂后提高了醇类产物的选择性。设置单因素实验,可知改性后Cu_1.2Zn_4.8Al_1.9La_0.1催化剂的最佳反应条件为:反应温度320℃,反应时间75min,催化剂用量75%。

TiO₂纳米管阵列作为一种新型的三维立体纳米材料,因其大的比表面积及特殊的几何结构而受到了广泛的关注与研究。本文回顾了近年来阳极氧化法在Ti基底上原位生成TiO₂纳米管阵列所用电解液的发展趋势,介绍了TiO₂纳米管阵列的特性,如晶型结构、光学和电学特性以及催化活性,阐述了TiO₂纳米管阵列的金属离子掺杂、非金属离子掺杂、金属沉积、导电聚合物复合、半导体复合以及其他等多种改性手段,探讨了TiO₂纳米管阵列在光电催化降解污染物、光解水制氢、染料敏化太阳能电池和传感器以及其他多个领域的应用研究进展。最后,展望了TiO₂纳米管阵列的主要研究方向是对其形貌调控与表面改性等方面作进一步研究,以期为后续研究提供参考依据。

聚苯胺是研究较多的共轭聚合物,其合成工艺简单,在电学材料、非线性光学材料、光伏及光电材料等方面都得到很多应用,但合成工艺不断更新,对机理的认识也不断深入。本文回顾了2013-2015年来对聚苯胺合成及机理的最新研究结果,尤其是以二苯胺为基础的聚偶氮苯是以前关于聚苯胺的综述文章未提及的。以二苯胺为基础的聚偶氮苯经掺杂后,显示良好的导电性能,未来在电学材料、光电材料、光伏材料及非线性光学材料等将得到越来越广泛的应用。聚偶氮苯的重氮耦合机理相比聚苯胺的氧化聚合来说,反应机理明确,选择性更强,工艺简单,值得去做进一步研究。

智能水凝胶是一类具有三维网络结构、膨胀性好、吸水性强、易保水、超仿生等特点的新型功能高分子材料。由于其合成过程中加入了具有特殊结构、基团的单体或者大分子原料,如聚丙烯酰胺(PNIPA)类大分子、酸/碱基团(如羧基和氨基)、丙烯酸、聚氨类、偶氮苯(As)、聚电解质(高分子链上有可以离子化的基团)等,因此智能水凝胶是能够根据环境的温度、酸度、电场、磁场等变化做出有规律的结构和体积调整,或者导致凝胶组成发生变化的新型智能生物化学水凝胶材料,具有较高的智能性和响应性。本文根据水凝胶对外界环境的刺激不同表现出不同的响应情况,将凝胶分为:温度敏感性水凝胶、pH敏感性水凝胶、光敏感性水凝胶、压力敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶等。近年来,随着人们对医用水凝胶和药物缓释研究的深入,具有环境敏感性和较好生物相容性的智能水凝胶成为临床上药物控释材料的首选。

微发泡聚合物材料是泡孔尺寸在微米级的一种新型高分子材料,因其独特的微孔结构能够改善制品的尺寸稳定性、收缩率等问题,已经成为近年来聚合物材料的研究热点。本文综述了微发泡成型研究机理,成型加工参数、纳米填料和发泡剂对微发泡聚合物材料结构与性能的影响,并对众多研究结果进行了分析,提出了未来微发泡聚合物材料的研究领域有待于进一步深入的研究方向,并对微发泡聚合物材料的研究及应用前景进行了展望,提出扩大工业应用的趋势是开发出微发泡聚合物母料来替代物理以及化学发泡。这些基础性的研究工作对于深入理解微发泡聚合物材料的形成机理及后续的应用研究具有非常重要的意义。

综述了超疏水-超亲油油水分离材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了油水分离材料的特殊润湿性的基本理论和设计理念,主要包括Young方程、Wenzel模型、Cassie模型以及制备油水分离材料的两种途径。然后全面介绍了金属网膜类、纺织品类、合成膜类等二维结构的油水分离材料,以及海绵、泡沫、气凝胶等三维网络状类油水分离材料和智能型油水分离材料。最后总结了目前在油水分离这一领域存在的一些问题,主要是油水分离的基本机制和理论研究不够完善,并指出开发和研究能够分离特殊油品的材料以及智能响应性可控的油水分离材料仍然是一大挑战。

综述了1980-2015年期间钒矿、含钒磷铁、废钒催化剂、钢渣和石煤等常见提钒原料之提钒技术的研究进展,对目前较具代表性的提钒工艺技术进行了较系统地分析总结,将这些提钒工艺技术归结为冶金工艺、焙烧工艺、湿法提钒、其他新型工艺四大类进行分类阐述;对各类提钒工艺技术进行了举例说明,对其基本过程进行了概述,并对其优缺点进行了较客观的分析和评述。在此基础上,发现和指出了长期以来我国提钒工艺过程中普遍存在的主要问题:首先,钒资源提钒的工艺技术水平仍然较低,废弃物较多,环境污染较严重;其次伴生矿或元素利用较低,钒资源综合利用程度较低。最后,指出了提钒技术的发展趋势:在强调环境保护的背景下,乞待开发新的环境污染较少、钒资源综合利用程度较高的提钒工艺。

离子液体作为一种新型绿色介质,受到研究学者的广泛关注。离子液体具有不易燃、无味、无污染、无蒸汽压、可循环使用等独特性质,被广泛应用于化学化工过程中。离子液体用于膜分离技术具有不易挥发、稳定性好的特点,近来对离子液体在支撑液膜方面的研究备受关注,离子液体支撑液膜在污染性气体的吸收分离方面具有高选择性、高渗透性等优势,在有机物的分离方面具有分离效果明显、耐用性强等优势,在化学反应方面具有催化效率高、可循环使用等优势,本文介绍了离子液体支撑液膜的常用制备方法和膜基材料的选择,探讨了离子液体支撑液膜的稳定性和分离选择性的影响因素,对离子液体支撑液膜在气体分离、有机物的分离、化学反应等方面的应用研究进行了综述。

低温等离子体再生法作为一种吸附材料再生的新方法,具有巨大的探究空间和应用前景。本文将低温等离子体再生法与传统再生方法进行了对比,指出了各种方法的优劣;简述了等离子体的概念、低温等离子体的产生方式及该方法的作用机理,详细介绍了国内外对于该技术的研究进展,总结了该方法的特点,并提出了该方法亟待解决的问题。分析表明,该方法与传统的变压吸附、变温吸附等再生方法相比具有低温、快速、高效的优势,但目前该方法仍处于实验室研究阶段,许多理论问题和工程问题还有待解决。

具有良好的化学稳定性、生物相容性、磁响应性的单分散磁性Fe₃O₄纳米粒子,在药学、催化化学、医学和光电磁记录材料等方面都有很大的使用前景;而具有自组装光子晶体现象的Fe₃O₄磁性纳米粒子在包装、印刷、防伪等领域的应用中更展现出巨大的潜力。本文在对单分散磁性Fe₃O₄纳米粒子的制备方法进行了总结回顾,并对单分散磁性Fe₃O₄纳米粒子的光学应用领域做了简略的介绍,并对单分散磁性Fe₃O₄纳米粒子的发展趋向进行了展望,并总结分析现阶段大多数Fe₃O₄纳米粒子的合成方法在非极性溶液中分散性差,使其在实际应用中受到很大的限制,未来Fe₃O₄纳米粒子表面进行修饰将成为该领域的研究热点之一。

利用丙烯酸和对乙烯苯磺酸作为白泥的修饰剂,对白泥进行湿法修饰,而后利用石蜡对白泥进行二次包覆制备了有机修饰活性白泥,并将其作为橡胶填料填充到丁腈橡胶(NBR)中制备了修饰白泥/NBR(400:100)母胶,而后将母胶填充到NBR中制备了不同白泥含量的白泥/NBR复合材料。考察了不同修饰量制备的母胶对复合材料硫化性能的影响、母胶及用量对NBR复合材料的性能影响。实验结果表明:当加入修饰剂的用量逐步增加(以干白泥质量计算)时,母胶填充的白泥/NBR复合材料的力学性能呈现先增大后减小的趋势。酸性活性剂用量为白泥2%的母胶且母胶份数为100phr时其白泥/NBR复合材料的力学性能达到最佳值。但是两种活性修饰剂修饰的白泥母胶在改性NBR性能上存在差异:丙烯酸修饰白泥母胶制备的白泥/NBR复合材料的力学性能为拉伸强度8.3MPa、扯断伸长率386%、300%定伸应力3.7MPa、硬度79;乙烯苯磺酸修饰白泥母胶的力学性能为拉伸强度9.8MPa、扯断伸长率652%、300%定伸应力4.2MPa、硬度78。研究表明:利用丙烯酸、对乙烯苯磺酸作为白泥的修饰剂并制备橡胶母胶可大幅度提高橡胶材料的力学性能,可作为白泥综合利用的一种有效方法。

熔盐是一种高效传热蓄热工质,其在熔盐传热蓄热系统中对熔盐泵、阀门、各种传感器、管道等金属材料设备的腐蚀特性是熔盐应用的限制因素之一,因此确定熔盐对金属材料的腐蚀性能至关重要。为研究四元溴化盐对碳钢(Q235)的高温腐蚀性能,以浸没法在450℃温度下进行碳钢样片的静态腐蚀实验,得到样片在溴化盐腐蚀环境中的腐蚀动力曲线,并对样片腐蚀区域进行扫描电镜和X射线物相分析。实验结果表明,在高温溴化盐腐蚀环境中,碳钢样片被腐蚀的质量损失量随时间延长而增加,腐蚀360h后样片质量损失达到24.14mg/cm²;样片表面产生了电化学腐蚀,腐蚀产物以铁、锰的氧化物为主。

以七水硫酸锌、碳酸氢铵为原料,通过液相沉淀法合成纳米氧化锌前体,并焙烧获得纳米氧化锌。本文采用XRD、TG-DSC、TEM、BET等测试手段对纳米氧化锌及其前体进行表征,研究了焙烧温度对所制备氧化锌形貌、晶型及脱硫活性的影响,结果表明:所获得的碱式碳酸锌为不规则纳米晶,晶粒尺寸约为2~10nm;在不同的焙烧温度下所获得的纳米氧化锌的综合性能存在较大差异,其中在焙烧温度300℃处理所得纳米氧化锌综合性能较高,其晶粒尺寸为5~10nm之间,结晶度较完整,比表面积为41.41m²/g,在220℃脱硫活性较高,穿透硫容>25%;随着焙烧温度的提高,纳米氧化锌的晶化程度加大,表面性质被破坏,比表面积急剧下降,颗粒团聚严重;焙烧温度太低,则纳米氧化锌前体分解不完全,影响其纯度。

利用聚乙二醇水溶性高及良好的生物相容性等特性对Fe₃O₄磁性纳米粒子进行表面改性,从而改善Fe₃O₄易于团聚的缺陷。通过一步法制备具有核壳结构的聚乙二醇/Fe₃O₄磁性纳米复合材料,使用FTIR、XRD、TEM和VSM对复合纳米材料的结构、形貌和性能进行了表征。采用超声法合成了阿霉素聚乙二醇修饰的Fe₃O₄磁性纳米包合物,用光度法对磁性纳米复合物的包封率进行了系统的分析,平均包封率为54.83%,并通过四唑盐(MTT)比色法证明了包合物对K150细胞有明显的抑制作用。研究结果表明:合成的磁性纳米复合材料拥有良好的形貌和载药性能,可作为一种新型的药物载体以达到靶向运输的效果,从而提高药物的生物利用度。

半纤维素作为木质纤维素的重要组分之一,通过氢键与纤维素的微纤丝结合,严重阻碍了纤维素表面与纤维素酶的接触,降低了酶解的效率。该试验以碱处理甘蔗渣作为底物,通过添加不同量的半纤维素酶去除不同比例的半纤维素。通过成分分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段分析添加半纤维素酶前后残渣的结构和酶解特性变化,发现随着半纤维素酶添加量的增大,残渣中木质素所占的比例逐渐增大,结晶指数逐渐增大,电镜表面沟壑逐渐加深,纤维束之间结构变得疏松。以半纤维素酶处理过的甘蔗渣作为底物,按照5FPU/g底物加入纤维素酶水解72h,与不添加半纤维素酶对照组相比,添加1600U/g半纤维素酶处理的试验组木聚糖的转化率提高了74.24%,葡聚糖转化率提高了35.30%。通过半纤维素酶添加可以有效促进纤维素酶解过程的进行,节约反应时间提高酶解转化率。

含油污泥是制约油田生产节能环保的关键问题之一。含油污泥因其来源广泛,成分复杂,相应的处理技术和设备也呈现多元化趋势。本文针对目前含油污泥的处理现状,对当前国内外含油污泥处理的常规方法进行了分类并作对比分析,总结了常规处理方法的应用范围及其优缺点。着重介绍了几种新型处理技术,包括与超声清洗联用、超临界水氧化技术、回注调剖等,对各种方法的原理、特点及适用情况进行了描述。由于含油泥砂来源广泛、成分复杂,同时处理技术种类繁多,且都存在各自的应用弊端和适用范围。综合处理效果、环保及节能的因素,目前尚没有任何一种技术可以作为处理所有类型含油泥砂的理想方法,有待继续研究。最后,文章总结了含油污泥处理过程中遇到的问题,并简介联用技术的应用前景。

磁加载絮凝法具有高沉降性、占地面积小、处理优良等特点,但存在对处理高浓度重金属废水的出水效果不好及尚未达到工业化等问题。本文介绍了温度、pH、污染物的含量、水力条件、絮凝剂的种类及投加量对絮凝作用的影响,阐述了磁加载絮凝法在处理造纸厂污水、含砷废水、含铜废水、垃圾滤渗液等各种重金属废水的应用研究,并通过对其应用研究的分析表明了磁加载絮凝技术不仅适用于重金属废水处理,在油类、悬浮物及生活污水的处理中也取得了很好的结果,并且随着该技术不断成熟和完善,磁加载絮凝法会有更为广阔的发展前景。

世界各国每年产生的含铅冶炼烟尘数量巨大,这类粉尘已经被确定为有毒固体废料,不能返回原工艺处理,对其回收工艺的研究已成为冶金热点之一。本文简述了烟尘中铅的主要存在形式及特点,指出烟尘中的铅粒度细,组成复杂,与天然铅矿物差别较大,回收困难;综述了含铅烟尘资源化利用研究进展,根据处理手段的不同,可将各工艺方法分为火法流程、湿法流程、火法-湿法联合流程三大类,列举了一些从具体含铅烟尘中回收铅的研究和工业应用实例,总结分析了不同工艺方法回收铅的优点及不足,由于铅烟尘中杂质元素复杂多样、各组分数量及性质不稳定,目前仍然很少有成熟的处理工艺,没有大规模化处理回收烟尘中铅的能力;根据含铅烟尘综合利用现状提出发展方向,展望含铅烟尘回收利用的发展趋势,未来发展中应以高效、环保、低成本处理铅烟尘为主导,开发新工艺或联合多种方法来改进、完善烟尘的综合利用工艺。

考察了不同无机酸对PPy/TiO₂复合物吸附性能的影响。首先分别在HNO₃、H₂SO₄和H₃PO₄体系中合成了聚吡咯(PPy)/TiO₂复合物(分别简写为N-PPy/TiO₂、S-PPy/TiO₂和P-PPy/TiO₂)。以红外光谱、热重分析、Zeta电位、比表面积分析和扫描电镜等测试方法对复合物的物理化学性能进行了表征。接着以几种合成的复合对阴离子染料酸性红G和阳离子染料亚甲基蓝进行吸附研究,发现无机酸对合成的复合物的吸附性有较大的影响。几种复合物均可在30min内达到吸附平衡,并且可以重复使用6次以上吸附量没有明显的降低。其中S-PPy/TiO₂的吸附性能最好,其对ARG和MB的最大吸附量分别达到218.34mg/g和314.68mg/g。复合物对染料的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。对S-PPy/TiO₂进行吸附热力学研究表明,其对染料的吸附过程为熵增的自发过程。

随着国家水污染控制力度的加强,很多电厂将各种含盐水回用于湿法烟气脱硫系统,但高盐水对脱硫系统的影响却少见研究,由此,本文就高盐水回用于脱硫系统后对脱硫系统的影响展开研究。在自制实验台上分别考察了脱硫浆液中存在氯化钠、氯化镁、硝酸镁、氟化钠等盐类对脱硫效率的影响,并研究了多种盐离子共存时的影响。研究显示,Cl^-和NO₃^-的临界浓度分别为2.46mol/L和3.12mol/L,超过此浓度后对浆液脱硫效率影响较大。其中Cl^-对浆液脱硫效率的影响最大,脱硫系统运行过程中应重点对氯离子浓度进行监控。而低浓度的氟离子对脱硫效率有一定的促进作用。本研究结果对高盐水回用于脱硫系统提供了有价值的信息。

目前天然气作为清洁能源得到了广泛的应用,同时天然气的输送主要依靠管道运输,所以对天然气管道的泄漏研究显得尤为必要。当天然气管道发生泄漏后,天然气的扩散范围会受到大气环境的影响,为此本文选用基于高斯扩散模型的ALOHA软件研究了不同大气环境下天然气管道扩散的危险范围。为了验证软件模拟结果的可靠性,将软件模拟结果与公式计算值进行对比。通过ALOHA软件对不同大气环境下天然气管道泄漏后的危险区域进行模拟分析,得出大气环境中温度、风速、湿度、大气稳定度对天然气管道泄漏的影响。结果表明,ALOHA软件的计算结果是可靠的,大气温度的增加会增大危险范围,风速的加快有利于危险范围的缩小,大气越不稳定危险范围越小,湿度对于危险范围基本没有影响。

优化选取凝胶型强碱性苯乙烯系A222型阴离子交换树脂,对HPPH⁺溶液中SO₄^2-、NO₃^-的交换性能进行了研究。通过静态法分别考察了A222型阴离子交换树脂在水溶液及0.05mol/L HPPH⁺溶液中对SO₄^2-和NO^3-脱除过程。结果表明,A222型阴离子交换树脂对HPPH⁺无化学吸附作用,在水体系中对SO₄^2-和NO₃^-的平衡交换量分别为0.8382mmol/g和1.2980mmol/g,符合Langmuir和Freundlich吸附经验方程。树脂用量和温度是离子交换过程的主要影响因素,温度升高有利于离子交换的进行,树脂的优化用量为4g/L。A222型阴离子交换树脂可高效联合脱除HPPH⁺体系中的SO₄^2-和NO₃^-。FTIR谱图表征显示,SO₄^2-和NO₃^-可与树脂交换基团进行交换。

采用硝酸改性-高温活化法对废弃的兰炭末进行处理,对改性前后的兰炭末进行了SEM和BET表征,测定了改性后的兰炭末对对硝基苯酚的吸附性能,通过静态吸附实验研究了改性兰炭末对对硝基苯酚的吸附平衡和动力学特征。结果表明,兰炭末经改性后表面粗糙度明显增加,孔道明显增多,总孔容和比表面积分别增加了7.1倍和4.3倍; Langmuir方程可较好地描述对硝基苯酚在改性兰炭末上的吸附平衡,特征分离系数R_L为0~1,为优惠吸附,温度升高有利于吸附的进行;动力学研究表明,对硝基苯酚在改性兰炭末上的吸附过程符合HO准二级动力学模型,颗粒外的液膜扩散是决定吸附速率的控制步骤,吸附过程的表观活化能E_a为9.825kJ/mol。改性兰炭末对对硝基苯酚有较好的吸附能力,328K下平衡吸附量达158.5mg/g,可作为一种廉价、高效的酚类废水处理用吸附剂,有很好的工业化应用前景。

文昌油田液化石油气(LPG)回收项目是中海油湛江分公司到目前为止唯一一个海上LPG回收项目,项目投产至今,创造了良好的经济效益和社会效益。近年来检测文昌油田LPG产品时而会发生铜腐测试不合格情况。经过现场调研论证发现该铜腐超标和LPG中夹带硫化氢相关。利用液化石油气脱硫剂能够很好地解决该问题。本文讨论了合成液化气脱硫剂的最佳反应条件:合成反应时间8h、PMA质量分数50%、反应温度70℃,DEA/MEA混合液质量分数40%,液化气脱硫剂的脱硫率最高可以达到99.13%。通过以上合成条件,合成了脱硫剂ETTS-1D2。ETTS-1D2在pH低于5,反应温度高于100℃时脱硫效率会受到一定影响。液化气脱硫剂以加注量50mL/min,在现场应用的6个月的时间里,可以有效地将铜腐指标从2a降低到1a。确保LPG产品符合国标标准要求。

为降低火电厂NO_x排放造成的环境污染,采用尿素水解法制备烟气脱硝还原剂,在自主研发尿素水解反应器和尿素水解制氨工艺的基础上,搭建产氨量10kg/h规模的尿素水解中试试验台。结果表明,尿素水解反应速率是由温度控制的单调递增函数,蒸汽耗量随反应压力的增加而增加,当反应压力大于0.6MPa时加剧,装置经济性降低。提高进料浓度可减少过量水吸热造成的能量损失,有益于降低装置运行成本。多批次测试期间,进料浓度为40%~60%,操作压力与温度为0.6MPa、160℃,装置最大产氨量为16kg/h,水解率均大于98%,产品气氨气质量分率22.6%~34%(体积分率28.5%~48%),装置性能良好。