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本期目录
2014年 第33卷 第05期 刊出日期:2014-05-05
    特约评述
    微生物燃料电池的研究应用进展
    王维大1,2,李浩然2,冯雅丽1,唐新华3,杜竹玮2,杜云龙1
    化工进展. 2014, 33(05):  1067-1076. 
    摘要 ( 1898 )  
    相关文章 | 多维度评价
    微生物燃料电池是利用微生物作为催化剂,氧化分解生物质同时输出电能的一种新装置,因其可将生物质中化学能直接转化为电能,可获得更高的能量转化效率,是未来缓解能源和环境问题的有效途径,引起了科研工作者的广泛关注。本文结合近几年微生物燃料电池的发展,综述了产电微生物种类、电池材料及其改性、反应器的放大以及微生物燃料电池应用方面的研究进展,分析了该领域未来发展的主要方向及面临的问题,指出筛选和诱导产电菌对不同有机底物的耐受性,开发高效价廉的电极材料以及构建易于放大的电池模式,是微生物燃料电池未来研究的重点。在此基础上,应该着重于反应器放大,深入研究其在废水处理、产氢、微生物电化学合成以及传感器方面的应用,确定其实际应用的相关参数和模型,为微生物燃料电池早日实际应用打下坚实基础。
    生物质转化制5-羟甲基糠醛的酸催化研究新进展
    欧阳四余,徐琼,伏再辉,张超,刘贤响,尹笃林
    化工进展. 2014, 33(05):  1077-1085. 
    摘要 ( 1656 )  
    相关文章 | 多维度评价
    5-羟甲基糠醛(5-HMF)是一种重要的平台化合物,可转化为一系列重要有机化工原料、医药中间体、农药产品等。本文综述了近5年来国内外以纤维素、淀粉、菊糖、蔗糖、果糖、葡萄糖和农林废物等生物质为原料,在不同酸催化下制备5-羟甲基糠醛的一些特色工作,分析比较了不同酸催化反应体系的优缺点,并建议在制备5-HMF的过程中应加强催化材料的绿色设计、催化剂循环利用的工程研究和农林副产物的复合催化液化工艺的探索,以促进生物质制备5-HMF工业技术的发展。
    化工过程与装备
    基于Aspen Polymer的聚酯聚合反应研究及流程模拟
    吕陈秋,顾爱军,张宇航,谢振威
    化工进展. 2014, 33(05):  1086-1092. 
    摘要 ( 2167 )  
    相关文章 | 多维度评价
    通过Aspen Polymer对对苯二甲酸和乙二醇进行逐步聚合生成聚酯的反应进行了研究。并采用间歇反应器模块分析了进料比、压力、温度对反应的影响,结果表明进料比为1.2~2.0是比较合适的,低压高温有利于聚合反应的进行。但过低的压力导致较低的反应速率而使反应时间增加,过高的温度也导致副产物大幅度增加。因此选择压力为0.001~0.2MPa,温度为260~285℃,在间歇反应器内进行逐步降压和逐步升温反应,并在此基础上,设计模拟了压力逐步降低、温度逐步升高的连续生产工艺流程并进行优化。经过优化后的连续生产工艺流程最终反应器出口聚合度达到121.1。
    MTO脱甲烷塔分离过程模拟及优化
    张少石1,陈晓蓉1,3,梅华1,3,董巍巍2
    化工进展. 2014, 33(05):  1093-1100. 
    摘要 ( 2597 )  
    相关文章 | 多维度评价
    采用Aspen Plus流程模拟软件对1800kt/a MTO装置的中冷脱甲烷塔分离过程进行模拟和优化。选用RK-SOVE状态方程和RadFrac模块进行计算并与实际工况进行对比,验证了模型的可靠性。并对进料位置、中间冷却器位置和处理量进行灵敏度分析,着重考察了吸收剂使用量及其组成对分离效果的影响。模拟结果表明,预切割-脱甲烷工艺虽然在降低乙烯损失和吸收剂用量方面对吸收?-脱甲烷工艺进行了改进,但是综合效果并不明显。灵敏度分析显示除预切割-脱甲烷工艺的吸收剂用量外,其余考察变量均存在最优值。
    柴油在氮气存在条件下还原铜渣中磁性铁的模拟
    王冲1,2,郑敏1,王华1,朱道飞1,冯晓琼3
    化工进展. 2014, 33(05):  1101-1107. 
    摘要 ( 1272 )  
    相关文章 | 多维度评价
    为降低火法冶金炉渣中磁性铁含量以回收铜,采用柴油在N2存在条件下还原铜渣中Fe3O4;并基于吉布斯自由能最小化原理,建立平衡模型,探讨了反应温度(1220~1280℃)、N2加入量(480~960m3/d)、油渣比(0.5~2.9L/t)对Fe3O4还原反应的影响。结果表明:柴油裂解,主要生成C和H2;同时,反应中气体体积发生膨胀。提高反应温度和N2加入量,裂解产物摩尔分数基本保持不变。Fe3O4与柴油裂解产物的反应平衡常数大,反应程度高,Fe3O4被还原成FeO。油渣比增加,Fe3O4还原率呈线性增加。柴油裂解和柴油在氮气存在条件下还原铜渣中Fe3O4反应都是吸热过程。
    华光礁出水瓷器表面黄白色沉积物的分析及清除
    包春磊
    化工进展. 2014, 33(05):  1108-1112. 
    摘要 ( 1171 )  
    相关文章 | 多维度评价
    为了对“华光礁I号”沉船出水陶瓷器表面黄白色沉积物进行了结构和化学组分的确定,以青白瓷为例,通过利用X射线荧光(XRF)、X射线衍射分析(XRD)分析方法,确认黄白色沉积物主要以碳酸盐类的文石、方解石为主。总结了出水陶瓷表面沉积物的病害,研究了不同的化学试剂对沉积物进行清洗去除实验,对反应时间、浓度进行了分析,根据对陶瓷器损伤最低的原则,选择3%的苹果酸、5%的二乙三胺五乙酸和乙二胺四乙酸二钠作为出水瓷器文物表面黄白色沉积物的清洗去除试剂。本研究结果可为中国海洋出水陶瓷器的保护提供参考和借鉴。
    涡流空气分级机工艺参数对窄级别产品粒径分布和产率的影响
    张胜林,谌永祥,李双跃
    化工进展. 2014, 33(05):  1113-1117. 
    摘要 ( 1142 )  
    相关文章 | 多维度评价
    在建立涡流空气分级机的窄级别实验系统的基础上,为了研究工艺参数对窄级别产品粒径分布和产率的影响,确定了以两级分级机的转笼转速差和第二级分级机的二次风速为实验因素,以产品的粒径分布曲线为实验指标,对涡流空气分级机的窄级别实验系统进行实验。实验结果表明,随着转速差的减小,产品的粒径分布曲线变窄;随着二次风速的增大,产品中的细粉含量减少,粒径分布曲线变窄。进一步研究了窄级别产品的产率、均匀度和转速差的关系。结果表明,窄级别产品的产率随转速差的减小而降低,均匀度随转速差的减小而增加。发现存在一个最佳转速差?n0,在这个转速差?n0下得到的产品能同时满足物料的均匀度和产率的要求。实验结果对窄级别产品的制备具有一定的指导意义。
    圆盘涡轮式桨叶对搅拌槽混合特性影响的CFD研究
    贾慧灵1,2,齐岩1,李沼希1
    化工进展. 2014, 33(05):  1118-1122. 
    摘要 ( 1302 )  
    相关文章 | 多维度评价
    利用CFD 技术对圆盘涡轮式搅拌槽内的浓度场进行数值模拟研究,主要考察了常见的平直桨叶(90°)、斜桨叶(60°和45°)的安装位置对混合时间θm、单位体积混合能Wr和浓度标准差σ的影响。在标准安装高度的平直桨叶下,对槽内速度进行分析,得到的数据与实验值非常吻合。研究表明:圆盘涡轮式桨叶由标准安装高度降低时,搅拌槽内的流型由径向流转变为轴向流,并且90°、60°和45°的转变为轴向流的相对安装高度(C/H)分别为0.20、0.233和0.267;混合时间是由槽内顶部和底部检测位置决定的;桨叶的标准相对安装高度(C/H=1/3)并不是混合性能最优的位置,针对90°、60°和 45°三种倾角的桨叶,在相对安装高度分别为0.213、0.267和0.320时的搅拌混合性能最佳;综合考虑省时、节能和混合均匀性的因素,倾角为45°的桨叶最佳,60°的桨叶次之。
    能源加工与技术
    基于化学链技术制氢的研究进展
    罗明,王树众,王龙飞,吕明明,肖仲正,朱佳斌
    化工进展. 2014, 33(05):  1123-1133. 
    摘要 ( 1249 )  
    相关文章 | 多维度评价
    利用氢能替代常规化石能源是运输行业应对气候变化和环境污染问题的一个重要突破口。将化学链技术应用于制氢过程不仅可以提高能量转换效率、减少环境污染,还可以在制氢的同时捕捉该过程产生的CO2,具有广阔的发展前景。本文概述了化学链制氢的两种方式的原理及特点,总结了不同过程在载氧体的筛选、反应器的形式以及系统模拟方面的研究现状。指出高效载氧体的筛选和制备是各个过程成功运行的关键。化学链水蒸气重整制氢[CLR(s)]过程需要考虑管束的磨损问题,而自热化学链重整制氢[CLR(a)]过程需要注意过程中的反应热量平衡。廉价载氧体的筛选、固体燃料的化学链制氢及其系统开发是化学链制氢(CLH)过程未来研究方向。
    太阳能高温热化学反应器研究进展
    马婷婷1,朱跃钊1,陈海军1,马炎1,金丽珠1,杨丽2,廖传华1
    化工进展. 2014, 33(05):  1134-1141. 
    摘要 ( 1342 )  
    相关文章 | 多维度评价
    将高温光热转换和热化学过程集成,可使太阳能和化石资源(包括水或生物质)提级为氢或合成气资源,是热点课题之一。太阳能高温反应器是实现该过程的关键,但存在均温性差、转化效率低及反应物烧结失效的缺点。本文简述了太阳能高温热化学转化过程的原理,回顾了其由直接热解水制氢演变至化石资源改质和提级的历程,分析了塔式和碟式高温热发电集热器(也称为吸热器或接收器)移植用作太阳能高温反应器的可行性及其局限。综述了直接照射式和间接照射式太阳能高温反应器的研究进展,评述了热管(板)在改善太阳能高温反应器均温性和提高传热效率上的优势,阐述了间接照射式太阳能高温反应器在热化学转化过程的典型示范。指出基于热管(板)的间接照射式太阳能高温反应器为主导发展方向之一。
    炼焦机理和焦炭质量预测的研究进展
    李艳红1,2,赵文波2,常丽萍1,王美君1,王平艳2,杨荣2
    化工进展. 2014, 33(05):  1142-1150. 
    摘要 ( 1706 )  
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    综述了煤的热塑性、炼焦机理和焦炭质量预测的研究进展。煤的化学结构如煤中镜质组的烷基侧链和移动氢的含量决定了煤的热塑性,核磁共振、质子磁共振热分析、拉曼光谱和电子顺磁共振谱等从分子水平解释煤的热塑性、配合煤的相互作用和炼焦机理。塑性成焦机理认为,良好的氢传递和分子重排是炼焦中获得优质焦炭的重要条件,塑性成分在焦炭光学组织形成中非常关键,改变加热速率可使煤的光学组织形成机理改变。碱度指数(modified basicity index,MBI)、复合焦势(composite coking potential,CCP)和组合煤指数(combined coal index,CCI)等参数可精确地预测焦炭反应后强度和焦炭反应性。矿物质对焦炭强度的影响是研究热点,控制焦炭的裂纹和尺寸是未来焦炭质量的要求。
    航空公司应用航空生物燃料的成本效益分析
    孙洪磊1,吕继兴2,胡徐腾1,李建忠1,付兴国1,何皓1
    化工进展. 2014, 33(05):  1151-1155. 
    摘要 ( 1284 )  
    相关文章 | 多维度评价
    针对航空生物燃料的成本效益问题及航空生物燃料的减排产品属性,从航空公司角度对现有主要减排手段及成本效益进行分析。根据传统航空燃料情况,对航空生物燃料的调合、运输、存储及加注等环节成本进行推算,并对航空生物燃料进行减排成本效益分析。分析结果表明,航空生物燃料现阶段成本效益不佳,需国家提供扶持。
    皂脚酸化油的热裂解过程与产物分析
    赵佳平,蒋剑春,徐俊明
    化工进展. 2014, 33(05):  1156-1159. 
    摘要 ( 1183 )  
    相关文章 | 多维度评价
    拟通过快速热裂解的工艺,得到燃料性能较优的气体和液体产物,从而提高废弃油脂的利用价值。本实验以皂脚酸化油为原料,对其热裂解过程进行研究,并对裂解产物进行分析。液体产物性能分别为:酸值78mg/g,黏度2.5mm2/s,密度0.83g/cm3,热值为41.9kJ/g。采用气质联用仪分析液体产物,表明热解产物中含有烷烃、烯烃、芳香烃、酮以及酸等组分,碳链长度主要分布在C10~C18。用气相色谱分析气体产物,表明气体主要为可燃气体,其中CO、H2、CH4、C2H6这4种气体含量就达到70%。实验结果表明,快速热裂解反应显著提高了皂脚酸化油的燃料性能:羧酸含量显著降低,燃烧热值增大,为皂脚的进一步深加工利用提供理论依据。
    二甲醚与合成气反应制乙醇的热力学计算与分析
    薛晓军,贾广信,何俊辉,李婷
    化工进展. 2014, 33(05):  1160-1163. 
    摘要 ( 1549 )  
    相关文章 | 多维度评价
    采用Benson基团贡献法估算得到二甲醚(DME)和乙酸甲酯(MA)的标准生成焓和标准生成吉布斯自由能,在298~1000K时计算了DME与合成气制乙醇(DME羰基化反应、MA加氢反应以及二者组成的总反应)过程中的反应焓变、反应熵变、反应吉布斯自由能变和化学反应的平衡常数。在此基础上,分析了反应压力、反应温度和原料比对DME转化率的影响。在413K、1×105Pa、CO∶DME=1条件下考察了不同H2浓度情况下合成乙醇反应中两个反应的协同效应。分析结果表明,在低于493K、3MPa、n(CO)∶n(DME)=1的条件下有利于合成反应的进行,由于两反应的协同效应,使MA加氢反应的平衡转化率有大幅度提高。
    基于高磁场固态碳13核磁共振法对甘肃油页岩生油潜力的研究
    王擎,朱玉成,贾春霞,闫宇赫
    化工进展. 2014, 33(05):  1164-1169. 
    摘要 ( 1465 )  
    相关文章 | 多维度评价
    在BRUKER AVANCE III 400 WB波谱测定仪上进行了甘肃油页岩的固态碳13核磁共振(13C NMR)实验。应用交叉极化和魔角自旋(CP/MAS)技术,同时采用了旋转边带全抑制技术(TOSS),获得了甘肃油页岩的高分辨的13C NMR波谱图。据此分析了油页岩的生油潜力与总有机碳、脂肪族碳、油潜力碳之间的关系,结果表明,油潜力碳是决定生油潜力的主要因素。通过将含油率测定实验与固态13C NMR实验的结果相比较,发现含油率测定实验中转化为油的碳占总有机碳的分数与油潜力碳相对应。通过对有机碳转化为油的部分进行理论分析,发现分析的结果与含油率测定实验得到的转化为油的碳的分数相符合。13C NMR实验、含油率测定实验及理论分析较好地反映了甘肃油页岩的生油潜力。
    工业催化
    加氢脱硫催化剂载体的研究进展
    仝建波1,2,蔺阳1,2,刘淑玲1,2,温俊涛1,2,刘瑛瑛1,2
    化工进展. 2014, 33(05):  1170-1179. 
    摘要 ( 1464 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述了加氢脱硫催化剂载体的研究现状及其发展趋势,分别从单组分载体、复合氧化物载体、分子筛和改性载体4个方面论述了加氢脱硫催化剂载体各自的优缺点。单组分载体重点介绍了A12O3、TiO2、炭载体;复合氧化物载体主要对铝基、钛基二元复合氧化物以及三元复合氧化物载体进行了综述;并且对以MCM-41、SBA-15和KIT为代表的介孔分子筛做了介绍;还描述了近年来以改性MCM-41、SBA-15、活性炭为主要研究对象的改性的分子筛。最后指出改性载体尤其是改性分子筛将是未来研究的焦点。
    植物油加氢脱氧催化剂的研究进展
    耿国龙1,刘林林2,侯凯湖1
    化工进展. 2014, 33(05):  1180-1184. 
    摘要 ( 1715 )  
    相关文章 | 多维度评价
    综述了近年来植物油加氢脱氧催化剂的研究进展,包括植物油加氢脱氧反应机理、催化剂活性组分和载体的选择与改性、本体型催化剂的开发以及加氢脱氧催化剂的稳定性等研究进展;指出目前存在的主要问题为催化剂的活性低和水热稳定性差,因此开发具有适宜酸性质和孔结构的高活性和良好水热稳定性的加氢脱氧催化剂是今后研究的重点。
    新型非金属光催化剂——石墨型氮化碳的研究进展
    范乾靖,刘建军,于迎春,左胜利
    化工进展. 2014, 33(05):  1185-1194. 
    摘要 ( 1652 )  
    相关文章 | 多维度评价
    石墨型氮化碳(g-C3N4)聚合物是一种具有合适禁带宽度(2.7eV)的新型非金属有机半导体光催化剂,它具有良好的热稳定性和化学稳定性。本文介绍了石墨型氮化碳的结构、理化性质和合成方法,重点阐述了进一步提高石墨型氮化碳光催化活性的方法,包括形貌调控、掺杂改性、共聚合改性和硫介质调控。并论述了石墨型氮化碳在可见光下催化分解水和降解有机污染物方面的应用现状。最后指出进一步探索和优化石墨型氮化碳的合成及改性方法,提高其光催化性能依然是g-C3N4在光催化领域应用的研究重点。
    热处理温度对Fe-N-C-t催化ORR性能的影响及动力学研究
    张晶,马飞,柳璐,张蓉
    化工进展. 2014, 33(05):  1195-1200. 
    摘要 ( 1213 )  
    相关文章 | 多维度评价
    选用天然高分子化合物壳聚糖(CS)与水杨醛(salicylaldehyde)反应生成壳聚糖水杨醛席夫碱(CS-Sal),CS-Sal又与过渡金属Fe盐发生螯合反应,得到壳聚糖水杨醛席夫碱Fe配合物(Fe-CS-Sal)。将Fe-CS-Sal负载于活化的高纯石墨上,在N2氛围中进行不同温度的热处理,得到系列催化剂Fe-N-C-t(t=200℃,400℃,600℃,800℃,1000℃)。运用循环伏安法(CV)、计时库仑法(CC)研究了Fe-N-C-t催化剂电催化氧还原反应(ORR)的催化性能,并结合FT-IR、XRD结构表征,探索了Fe-N-C-t催化剂电催化ORR的催化活性位。结果表明,催化剂Fe-N-C-1000对ORR的电催化活性最好。同时根据循环伏安法和计时电流法计算得出ORR的动力学参数,提出了在此催化剂上可能发生的ORR的催化机理。
    活性炭负载钛酸四丁酯催化合成二甘醇二苯甲酸酯
    陈慕华,陈燕青,陈思,朱新宝
    化工进展. 2014, 33(05):  1201-1204. 
    摘要 ( 1378 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以活性炭负载钛酸四丁酯[Ti(OBu)4/AC]为催化剂,用于催化合成二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)。通过实验确定了合成DEDB的适宜工艺条件:n(BA)∶n(DEG) = 2∶1、催化剂用量为1.25%,带水剂用量为20.0%,反应温度为200℃,反应时间为7h,该反应条件下酯化率可达98.1%。催化重复使用实验表明该催化剂具有良好的稳定性。同时建立了该酯化合成的表观动力学模型,得到反应速率方程为:rA=6.28× 109exp CACB。
    H6P2W18O62/高岭土的制备、表征及催化合成乙酰水杨酸
    曹小华1,王原平2,徐常龙1,雷艳虹1,占昌朝1
    化工进展. 2014, 33(05):  1205-1209. 
    摘要 ( 1379 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以高岭土为载体,Dawson结构磷钨酸(H6P2W18O62?13H2O)为活性组分制备了负载型催化剂H6P2W18O62/高岭土,并通过FT-IR、XRD、SEM和EDS对催化剂进行表征。以催化合成乙酰水杨酸为探针反应,考察了催化剂的酸催化性能。结果表明,在优化反应条件为H6P2W18O62负载量为40%,w(H6P2W18O62/高岭土)=7.2%(基于水杨酸的质量),反应温度为90℃,反应时间为40min时,乙酰水杨酸收率达90.2%,催化剂重复使用5次,乙酰水杨酸收率仍可达到85.1%。该催化剂具有价廉易得、催化活性高、后处理工艺简单、不腐蚀设备、无环境污染、可重复使用等优点。
    材料科学与技术
    纳滤膜材料研究进展
    李祥1,张忠国2,任晓晶2,李继定1
    化工进展. 2014, 33(05):  1210-1218. 
    摘要 ( 2126 )  
    相关文章 | 多维度评价
    简单阐述了纳滤膜的特点与应用,综述了乙酸纤维类、芳香族聚酰胺类等常用有机高分子纳滤膜材料,天然高分子、聚电解质等新型有机高分子纳滤膜材料,无机纳滤膜材料以及无机-有机杂化复合纳滤膜材料的研究进展。分别列举了相应膜材料的典型膜,并从高通量、抗污染、耐有机溶剂与耐氯性等多角度对相应膜材料的结构特性、化学特性、膜制备技术与应用特点进行了对比分析与总结,最后对纳滤膜材料的发展趋势与应用前景作了预测与展望,指出特种高性能纳滤膜材料的开发与微观结构的调控和基于不同纳滤膜材料的结构与功能设计将成为今后一段时间内的研究热点。
    炭基材料干法脱除硫化氢的研究进展
    韩鹏1,郑仙荣1,2,张肖阳1,常丽萍1
    化工进展. 2014, 33(05):  1219-1224. 
    摘要 ( 1234 )  
    相关文章 | 多维度评价
    炭基材料因其发达的孔隙结构和丰富的官能团而被广泛用于H2S的干法脱除,基于其在脱硫过程中所起作用的不同可分为两大类:一类是利用炭基材料本身的物化特性直接作为吸附剂脱除H2S;另一类是炭基材料作为载体负载金属氧化物制备成吸附剂,利用金属组分与硫的作用脱除H2S。本文详细综述了炭基材料干法脱除H2S的研究进展,具体分析了不同类型炭基吸附剂脱除H2S时的温度、气氛等条件对其脱硫行为的影响以及改性活化方法和制备工艺与其脱硫能力间的关系。由于炭基材料干法脱除H2S的过程相对湿法脱除省去换热过程,且炭基材料廉价易得,有很高的脱硫率,所以其比传统的脱硫工艺更具优势和研究前景。
    新型碳材料与聚烯烃复合材料研究进展
    谢克锋,宋赛楠,高琳,贾军纪,李艳芹,黄安平,王霞
    化工进展. 2014, 33(05):  1225-1229. 
    摘要 ( 1688 )  
    相关文章 | 多维度评价
    最近二十多年,由于新型碳材料(包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等)在很多方面具有优异的性能,开辟了诸多新颖的应用领域。本文综述了碳纳米管和石墨烯在聚烯烃树脂中的应用,通过物理共混和原位合成法形成复合材料,提高了聚烯烃材料的力学性能、结晶和熔融性能、热稳定性和导电性等,复合材料在场发射显示器件、储氢材料、电池、超强超韧复合材料、显微镜探头、超级电容器、电子枪、纳米电子器件、传感器等诸多领域已取得了较大的突破。
    模板剂对ZSM-5分子筛膜脱硫的影响
    耿丹,陈玉丽,居沈贵
    化工进展. 2014, 33(05):  1230-1235. 
    摘要 ( 1366 )  
    相关文章 | 多维度评价
    采用二次水热合成法,考察了模板剂的配比和种类对ZSM-5分子筛膜合成的影响,用X线衍射光谱仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征,并用模拟汽油进行脱硫实验。结果表明:改变模板剂的配比时,随着四丙基氢氧化铵(TPAOH)的增加,膜颗粒形状逐渐变为规整,但过高的TPAOH配比会使膜颗粒变为不规整,TPAOH配比为30制得的ZSM-5分子筛膜结构最为规整且对噻吩(TP)的脱除效果最好;改变模板剂的种类时,“TPAOH+乙醇”的双模板剂制得的膜脱硫效果最好,进一步对双组分模拟汽油进行脱除时,可以得出双组分硫化物被脱除的效果好于单组分的模拟汽油。
    紫外键联马来酸酐表面改性聚丙烯腈超滤膜
    魏秀珍,李光胜,聂井姣,吕伯昇,项海,陈金媛
    化工进展. 2014, 33(05):  1236-1241. 
    摘要 ( 1378 )  
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    采用紫外光法将马来酸酐(MAH)单体键联到聚丙烯腈(PAN)超滤膜表面,考察了紫外光强度、辐射时间、光敏剂浓度以及单体浓度对MAH反应率的影响。采用衰减全反射-傅里叶红外光谱(ATR /FT-IR)、扫描电镜(SEM)和水接触角(CA)对改性膜和原膜进行表征,结果表明单体MAH已成功键联到PAN膜表面,膜表面的亲水性得到提高。蛋白质静态污染以及超滤实验表明马来酸酐键联改性对PAN膜水通量影响不大,但抗污染性能得到明显提高,且由于MAH含有酸酐基团,使PAN膜的可反应性大大提高,使PAN膜易于进一步改性。
    十八烷膨胀珍珠岩定形相变材料封装及隔热性能
    王伟1,2,严捍东2
    化工进展. 2014, 33(05):  1242-1246. 
    摘要 ( 1338 )  
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    以十八烷为相变材料,膨胀珍珠岩为支撑材料,采用浸泡吸附工艺制备定形相变材料。通过DSC、FT-IR、ESEM等测试技术对相变材料及定形相变材料进行表征。为减少在水泥基质中使用时相变材料融化泄漏,本文尝试采用湿裹水泥干粉工艺对该定形相变材料进行表面封装,在60℃下连续烘烤20h,封装前后十八烷在膨胀珍珠岩中的容留率由75%提高到97%以上。隔热性能测试结果表明:以封装后的定形相变材料等质量取代水泥砂浆中40%砂,与基准砂浆板相比,10mm和15mm厚度砂浆板下表面时间延迟和最大温差分别为230s、4.2℃和500s、6.2℃。经历25次冷热循环的相变砂浆,15mm厚度砂浆板下表面时间延迟仍有360s,最大温差4.3℃。
    热解温度对牡蛎壳物理化学特性的影响
    赵玉英1,王颖莉2
    化工进展. 2014, 33(05):  1247-1251. 
    摘要 ( 1728 )  
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    采用程序升温热解技术研究牡蛎壳煅制过程。通过运用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、能谱仪(EDS)和热重(TG)等表征技术手段,分析研究高温煅制前后牡蛎壳的物理化学特性变化规律。研究表明,在445℃附近牡蛎壳中的碳酸钙由文石型相转变方解石型,756.2℃处最大热失重速率为5.24%min?1,是方解石型碳酸钙分解所致。800℃高温煅烧后碳酸盐分解产生的CaO具有较强的吸水能力生成Ca(OH)2,高温煅制过程对牡蛎壳中Si有明显的富集作用。
    生物与医药化工
    磁辅助生物反应器研究进展
    林檬,陈国,赵珺
    化工进展. 2014, 33(05):  1252-1258. 
    摘要 ( 1321 )  
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    磁辅助生物反应器通过辅助磁场直接控制磁性生物载体的运动,有效改善传质及颗粒间的相对运动,兼具固定床、悬浮床、移动床及流化床反应器的优点,具有广阔的应用前景。本文首先从磁性材料、载体材料及构建方法的角度介绍了各类磁性生物载体的特征;总结了轴向电磁场、径向电磁场、永磁体磁场的构建原理及方法;对磁辅助搅拌罐反应器、磁辅助固定床反应器、磁辅助流化床反应器、磁稳流化床反应器的结构特点及其在生化过程中的应用进行了阐述。最后指出磁辅助生物反应器的研究仍停留在实验室水平,其发展有赖于良好生物亲和性的磁生物载体的开发、可控均一辅助磁场的放大及反应器的优化设计。
    枞酸单离与应用研究进展
    农韦健1,陈小鹏2,梁杰珍2,王琳琳2,黄科林1,史磊3,吴睿1,李克贤1
    化工进展. 2014, 33(05):  1259-1264. 
    摘要 ( 1361 )  
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    枞酸是从天然可再生资源松香中分离得到的产品,由于松香是包含13种树脂酸的混合物,而且这些树脂酸多为同分异构体,导致其物理性质相近,使得枞酸单离非常困难,很多情况下是以混合物的形式应用于各种工业领域中,用途受到了一定的限制。本文介绍了枞酸的几种主要单离方法,分析了各种单离方法的优缺点,认为有机胺盐结晶法是枞酸工业生产最可行的方法。此外,本文还介绍了枞酸在合成生物活性物质方面的应用以及在医药、农药、精细化学品等领域的应用研究进展,最后,指出将松香所含的多种树脂酸逐一分离提纯,并以之作为原料,合成一系列具有生物活性的物质和药物,是未来枞酸综合开发利用的重点。
    酿酒酵母细胞表达异源萜类化合物的研究进展
    张艳,卢文玉
    化工进展. 2014, 33(05):  1265-1270. 
    摘要 ( 1388 )  
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    萜类化合物具有可观的经济价值,但是目前的生产过程复杂、产量低。酿酒酵母甲羟戊酸途径为萜类化合物的合成提供直接前体,因此酿酒酵母细胞具有合成异源萜类化合物的天然优势。对酿酒酵母甲羟戊酸途径的清晰认识是对其进行有效利用的基础,本文从代谢途径、关键酶的特点和全局调控机制3个方面对该途径进行了介绍。从代谢途径的构建和优化、模块与底盘细胞的适配、模块构建及组装方式的角度概述了酿酒酵母细胞异源合成单萜、倍半烯萜、二萜、三萜类化合物的研究进展。指出实现酿酒酵母高效合成萜类化合物所需要解决的基础问题是对酿酒酵母甲羟戊酸途径进行更为全面了解和对萜类化合物的天然代谢途径进行明确解析;另外,合成生物学的进一步发展也将为此提供应用基础。
    海藻酸钙/聚精氨酸微胶囊的载药和缓释性能
    吴文果1,2,刘伟1,王士斌1,2,刘源岗1,2,陈爱政1,2
    化工进展. 2014, 33(05):  1271-1275. 
    摘要 ( 1195 )  
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    采用乳化-固化法,制备海藻酸钙/聚精氨酸微胶囊。分别考察不同聚精氨酸相对分子质量、海藻酸钠浓度、氯化钙浓度对海藻酸钙-聚精氨酸微胶囊载药量以及牛血红蛋白缓释性能的影响。实验结果表明,中相对分子质量聚精氨酸制备的海藻酸钙/聚精氨微胶囊的载药量较高并且具有更好的缓释效果。随着海藻酸钠浓度的升高,海藻酸钙/聚精氨微胶囊的载药量降低;随着氯化钙浓度的升高,海藻酸钙/聚精氨微胶囊的载药量先升高后略有降低;然而,以上因素对海藻酸钙/聚精氨微胶囊的缓释性能均无明显影响。
    精细化工
    羧酸酯还原制备醇的方法研究进展
    林世博,李喆宇,罗刚,陈宇瑛
    化工进展. 2014, 33(05):  1276-1284. 
    摘要 ( 1592 )  
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    羧酸酯还原成醇是有机化学中的一类重要反应,有着广泛的用途。在涉及此类还原反应的已有文献资料中,所使用的还原体系包括硼烷、氢化铝锂、二异丁基氢化铝、红铝、金属硼氢化物等,其中,这些体系的还原能力各不相同。本文简要介绍了以上不同还原体系的研究新进展,综述了不同还原体系用于酯还原反应的反应机理,并通过不同还原体系间的比较与实例列举,为酯的还原研究提供了一些新的思路和方法,如还原体系的投料配比、投料顺序及与不同添加剂的配伍均可影响反应结果,使部分反应的收率高达90%以上,并使酯还原成醇的反应以更温和的方式进行。指出反应选择性更好,适用范围更广,反应条件更温和的新试剂、新方法将不断涌现,这将会给羧酸酯还原的领域带来更新的发展。
    有机阳离子絮凝剂的制备及用于含油污泥脱油效果研究
    余兰兰1,宋健1,郑凯2,郭磊1
    化工进展. 2014, 33(05):  1285-1289. 
    摘要 ( 1318 )  
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    针对大庆油田含油污泥特点,采用热洗法进行处理。为了增强脱油效果,投加有机阳离子絮凝剂对其进行有效调质。本文以环氧氯丙烷、三乙醇胺、三乙烯四胺(作为交联剂)为原料,采用水溶液聚合法制备有机阳离子絮凝剂,考察环氧氯丙烷与三乙醇胺摩尔比、三乙烯四胺用量、聚合温度、聚合时间对脱油率的影响。确定了聚合物最佳合成条件,并将其应用于含油污泥热洗法处理中,同时确定最佳使用条件。结果表明:聚合物加量为160mg/L,pH值为7时,与现场破乳剂同时加入,含油污泥脱油率可达82.83%,高于其他现场絮凝剂与破乳剂的联合加入,是一种有效的絮凝剂。SEM电镜分析表明:加入絮凝剂后,污泥絮体排列紧密,有利于污泥絮凝脱油。
    乳液交联法制备多孔淀粉及其吸附性能
    常贵娟,肖武,李祥村,贺高红
    化工进展. 2014, 33(05):  1290-1295. 
    摘要 ( 1270 )  
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    以可溶性淀粉为原料,用环己烷为油相的油包水乳液,通过交联反应成功制备了多孔淀粉。通过实验,优化了环己烷的加入量。扫描电镜显示多孔淀粉的表面有大量微孔;红外光谱扫描表明交联成功,并且大量羟基仍然存在;X射线衍射光谱分析结晶度大大降低。多孔淀粉的比表面积为3.456m2/g,吸油率高达162%,对亚甲基蓝的最大饱和吸附量是145mg/g;相比酶解法制备的多孔淀粉,本文提出的乳液交联法制备的多孔淀粉的比表面积提高了1.6倍,吸油率提高了0.7倍,对亚甲基蓝的最大饱和吸附量提高了近4倍。多孔淀粉通过氢键作用吸附染料亚甲基蓝和碱性品红,且是一个快速平衡的过程。
    微波辅助合成5-[4-(4-溴代丁氧基)苯基]-10,15,20-三对甲氧基苯基卟啉
    孙福强1,2,梅文杰2,崔英德3
    化工进展. 2014, 33(05):  1296-1299. 
    摘要 ( 1165 )  
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    探讨采用微波辅助合成尾式卟啉(p-BrTMOPP)的制备工艺及其影响因素。以吡咯、对羟基苯甲醛和对甲氧基苯甲醛为原料,以丙酸为溶剂,制备得到p-HTMOPP;以1,4-二溴丁烷为原料,微波辅助加热条件下制备得到目标化合物尾式卟啉p-BrTMOPP;目标产物经过UV-vis、IR、ESI-MS等方法表征。在90℃、DMF溶剂条件下微波辐射加热30min,快速高效得到目标化合物,反应产率89.2%。和传统加热方法相比较,微波辅助合成尾式卟啉化合物明显缩短了反应时间,提高了反应效率。
    资源与环境化工
    AHL-QS减缓膜生物反应器膜污染研究进展
    张海丰,孙明媛,于海欢
    化工进展. 2014, 33(05):  1300-1305. 
    摘要 ( 1638 )  
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    首先介绍N-乙酰高丝氨酸环内酯(N-acyl homoserine lactone,AHL)型生物群体感应(quorum sensing,QS)信号分子对膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)膜表面形成生物膜的调节机制,通过AHL-QS信号分子细胞间的交流,可决定生物膜形成及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)分泌;系统阐述了应用AHL-QS信号分子降解酶及淬灭剂对MBR生物膜污染的控制效果,抑制或降解信号分子可显著降低生物膜形成能力,从根本上控制膜污染。此外,针对降解酶及淬灭剂新的固定化技术在MBR中的应用也作了介绍,如磁性载体、膜表面负载、微生物-管束及多孔微球包埋细胞技术。以AHL-QS为基础的膜污染控制策略对于MBR应用前景广阔,然而该技术的工程化研究仍有待进一步深入;加强AHL-QS信号分子识别及进一步明确QS系统对微生物代谢机制的影响是该领域未来重要的研究方向。
    稀土湿法冶炼废水污染治理技术与对策
    陈涛1,2,李宁1,2,晏波1,肖贤明1
    化工进展. 2014, 33(05):  1306-1311. 
    摘要 ( 1611 )  
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    简述了稀土湿法冶炼废水的来源、分类及污染物特性,重点分析了稀土湿法冶炼废水中氨氮、氟化物、盐酸、硫酸及草酸污染物的源头控制、资源综合利用与环保治理技术现状。结果表明,利用氟生产冰晶石是稀土湿法冶炼过程中氟污染治理和资源回收的有效方法;非皂化工艺是稀土分离工艺的发展方向,采用MVR蒸发工艺回收氯化铵是目前稀土氨皂化废水中高浓度氨氮污染治理的最优工艺;草酸沉淀母液的共沸蒸馏回收盐酸和草酸资源化处理工艺具有工业应用前景;“膜处理+MVR蒸发”工艺在解决稀土冶炼废水中低浓度氨氮和有机污染物治理难题上具有一定的技术优势。提出了改进生产工艺、提高资源综合利用率,实行废水的分类收集、分级回用与分质处理,开发废水的深度处理与回用工艺是实现稀土湿法冶炼废水污染物综合治理的有效途径。
    短程蒸馏条件对废润滑油再生馏分色度的影响
    吴云1,2,董玉1,张贤明1,陈国需2
    化工进展. 2014, 33(05):  1312-1316. 
    摘要 ( 1138 )  
    相关文章 | 多维度评价
    通过调节刮膜式分子蒸馏操作参数,考察了不同类型废油再生产品透光率的变化。实验结果表明,温度升高,一级再生油的透光率下降,二级再生油的透光率上升,废内燃机油的操作温度应控制在225℃左右,废液压油的操作温度应控制在210℃左右,废混合油的操作温度应控制在215℃左右为最佳;真空度升高,一级再生油的透光率上升,二级再生油的透光率下降,废内燃机油的真空度应控制在12Pa左右,废液压油的真空度应控制在18Pa左右,废混合油的真空度应控制在16Pa左右为最佳;进料流量增加,一级、二级再生油的透光率均缓慢下降,因此应尽量维持较低流量。
    锰铁冶炼烟尘灰中锰锌的浸出实验研究
    杨逢时,苏毅,李国斌,胡亮
    化工进展. 2014, 33(05):  1317-1320. 
    摘要 ( 1222 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以锰铁冶炼烟尘灰为原料,FeSO4?7H2O为还原剂,经硫酸浸出,使锰及锌元素以Mn2+、Zn2+形式进入溶液中,分离提取锰、锌元素。研究表明,浸出的最佳工艺条件为:H2SO4质量分数为20%,反应时间为4h,反应温度为90℃,液固比为5∶1,还原剂FeSO4?7H2O加入量为75g,搅拌速率为300r/min。锰浸出率可达96.76%,锌浸出率为84.88%。
    多孔二氧化钛吸附刚果红
    刘凤艳1,肖丽伟2,康志成2,王姗姗2,白瑞珠2,胡鑫2
    化工进展. 2014, 33(05):  1321-1326. 
    摘要 ( 1346 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以异丙醇钛为前体,十二烷胺为模板剂,采用配体辅助模板法合成高比表面积多孔二氧化钛材料,利用氮气吸附对其孔径性质进行分析。通过静态吸附实验研究了多孔二氧化钛对刚果红的吸附行为,考察了吸附时间、温度、搅拌速度、吸附剂用量和初始浓度对刚果红吸附效果的影响。分别在相关条件下,结果表明:当吸附时间为30min时,脱除率达98%以上;吸附温度为45℃时,脱除率可达98%;摇床转速为160r/min时,脱除率达到最大;当吸附剂使用量为0.10g时,脱除率能够达到98%左右,已能够满足应用要求;多孔二氧化钛吸附刚果红的吸附量与刚果红初始浓度成正比。
    并流旋转填料床中磷酸钠法脱除烟气中SO2
    袁志国1,2,刘有智1,宋卫1,康小锋1,王涛1,彭博1
    化工进展. 2014, 33(05):  1327-1331. 
    摘要 ( 1271 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以磷酸钠溶液为吸收剂,采用并流旋转填料床进行了模拟烟气脱硫实验研究。分别考察了液气比L/G、超重力因子β、入口SO2质量浓度Cin、磷酸浓度CL和初始pH值等工艺参数对脱硫率η和气相总体积传质系数KGa的影响规律,并采用Matlab软件分析了工艺参数对η和KGa影响的显著性。结果表明:η和KGa随L/G、CL、β和pH值的增加而升高,其中L/G和CL影响最为显著,而Cin影响最小。在L/G为(2.3~3)L/m3,β为80~110,CL为1.5mol/L左右,pH=5.5~6,Cin=(0.8~12)g/m3的条件下,脱硫率达99%以上,SO2出口质量浓度低于100mg/m3。表明该工艺具有脱硫效率高、液气比小、节能降耗、设备体积小、适用范围宽等特点,可实现达标治理,具有良好的工业应用前景。
    水质工况对硫酸钙污垢特性的影响
    徐志明1,王磊 1,王景涛1,张一龙2,刘坐东2
    化工进展. 2014, 33(05):  1332-1337. 
    摘要 ( 1223 )  
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    实验研究了水质工况对硫酸钙污垢特性的影响,在管内流速、入口温度、工质浓度、化学方程式和阴离子浓度5个方面分别研究氯离子和硝酸根离子对硫酸钙结垢特性的影响。结果表明,阴离子对硫酸钙污垢的形成有一定的促进作用,但这种促进作用受实验管段流速的影响,流速越大,促进作用越小,与管段入口温度和工质浓度没有明显关系。电镜观察结果显示,含有大量硝酸根离子的硫酸钙溶液在不锈钢圆管内结垢致密且厚重,工质溶液以条状和块状混晶析出硫酸钙晶体,晶体紧密的聚集。含有大量氯离子的硫酸钙溶液在不锈钢圆管内结垢疏松且均匀,工质溶液以条状析出硫酸钙晶体,晶体间没有明显的聚集现象。
    应用技术
    基于碳捕集的太阳能-燃煤机组热力性能及技术经济分析
    赵文升,白睿,王继选,韩中合,王营营
    化工进展. 2014, 33(05):  1338-1343. 
    摘要 ( 1216 )  
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    针对碳捕集系统对燃煤机组热经济性方面的影响,以600MW超临界燃煤机组为研究对象,研究了燃烧后碳捕集的再生能耗,提出了基于碳捕集的太阳能辅助燃煤机组热力系统集成方案,阐述了该集成系统碳捕集的工作原理和吸收机理,建立了集成系统热经济性评价指标。利用系统灵敏度分析法,计算了碳捕集率对集成系统热经济性的影响,并将相关数据绘制成曲线图加以对比分析。结果表明:当乙醇胺溶液浓度为30%、CO2捕集率为85%、当地日照达到最佳辐射强度500W/m2时,该太阳能集成系统的热效率为43.604%,此时太阳能-燃煤机组碳捕集电站的发电成本为0.5606¥/(kW?h),CO2的减排成本为0.5557¥/(kgCO2)。
    基于MVR热泵精馏的乙醇-异丙醇分离工艺
    杨德明,叶梦飞,杜鹏,高晓新
    化工进展. 2014, 33(05):  1344-1347. 
    摘要 ( 1547 )  
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    常规精馏分离乙醇-异丙醇小温差体系的能耗较高,为此本文将两种机械蒸汽再压缩(MVR)热泵精馏工艺,即塔顶蒸汽直接压缩供热和塔底液相闪蒸压缩供热精馏工艺应用于乙醇-异丙醇的分离研究。利用Aspen Plus化工流程模拟软件中的严格精馏模块RadFrac.和压缩机模块Compr.,选用Wilson-RK方程计算物性数据,以分离过程的能耗最低为目标函数,对以上提出的两种MVR热泵精馏工艺分别在不同操作压力工况条件下进行了模拟与优化,得到了各自相关的工艺参数和设备参数。研究结果表明:与常规精馏工艺相比,以上两种MVR热泵精馏工艺节能分别为93.2%和93.4%。利用模拟得到的相关数据,估算了以上两种MVR热泵精馏工艺的平均年总费用,并进行了综合经济效益评价。结果表明:以上两种MVR热泵精馏工艺的平均年总费用基本持平,因此以上两种MVR热泵精馏工艺均是分离该体系较为合适的方法。
    浓硝酸装置“无烟”启动工艺技术研究与应用
    高路1,刘明玉2,沙晓明1
    化工进展. 2014, 33(05):  1348-1350. 
    摘要 ( 1208 )  
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    浓硝酸装置的尾气治理一直是社会和企业备受关注的问题之一,其对治理环境污染具有十分重要的意义。本文针对浓硝酸装置开车时尾气中氮氧化物排放不达标的问题,从硝酸生产的基本原理出发,结合生产实际,对浓硝酸装置尾气治理进行研究。通过对浓硝酸装置开车工艺流程的优化,解决了装置开车期间尾气排放不达标的生产瓶颈,创新实现了直硝法浓硝酸生产工艺环保开车,将多年装置开车时排放的高浓度氮氧化物尾气消除,氮氧化物排放浓度由10000mg/m3降至100mg/m3,达到排放标准,实现了装置绿色无烟环保开车,减少了装置开车时对大气的污染。
    行业动态
    腐蚀控制与防护技术在新疆油田的应用
    亓树成,曾丽华,石剑英,冯金城,阙庭丽
    化工进展. 2014, 33(05):  1351-1355. 
    摘要 ( 1078 )  
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