介绍了微化工系统是以微米尺度微结构化工装备为核心的化工系统,是实现化工过程绿色、安全、高效的重要途径之一。阐述了微化工系统基于微尺度下流动可控以及混合传递高效的特点,可以有效地提高反应和分离过程的表观速率,大幅度缩小装备尺寸,提高过程的安全性。指出了近年来微化工系统在材料可控制备、新型测试技术和反应分离强化等方面发展迅速,与传统化工系统相比,微化工系统在诸多领域中显现出了优势。
超临界水氧化技术的发展面临着腐蚀和盐沉积两大技术难题,采用蒸发壁反应器是解决这两大技术难题最为有效的方法。本文综述了国内外蒸发壁反应器的结构特点和性能,分析了基于蒸发壁反应器的超临界水氧化技术应用过程中仍然存在的问题,如多孔管的性能、物料的预热、系统能量利用及经济性,并提出了相应的解决办法。
模拟移动床作为一种高效的吸附分离技术一直备受关注,其应用领域逐步延伸至制药行业,用于手性药物和生物制品的分离。近年来,为了满足日益复杂和困难的分离需求,一些新型的模拟移动床分离技术被相继提出。本文从模拟移动床的结构设计和操作模式两个方面对这些新型技术进行归类,着重综述和评价了它们的技术原理和开发思路,并展望了模拟移动床分离技术的研究方向和发展趋势。
认知表面活性剂溶液物理特性是揭示表面活性剂强化沸腾换热机理的基础。本文以表面活性剂强化沸腾换热为背景,阐述了与沸腾换热密切相关的表面活性剂溶液相关物理特性的研究进展,包括表面活性剂溶液的静态表面张力、动态表面张力、黏度、润湿性能和溶解度等物理特性。最后,指出了目前表面活性剂溶液物理特性的研究不足,并对表面活性剂溶液物理特性的研究方法和研究内容进行了展望。
综述了空气取水的基本研究现状,对可用于空气取水的固体吸附剂、液体吸收剂、复合吸湿材料以及新型吸湿技术等各类吸湿材料的研究现状和发展趋势进行了详细的讨论,并对冷却结露式取水方法与吸湿/解吸式取水方法的能源利用方式进行了讨论和比较。在此基础上,对采用吸湿/解吸方法同时合理利用太阳能和余热来取水的研究前景进行了展望。
介绍了有机物Simons电化学氟化法的合成方法、原理和影响氟化过程的主要因素。探讨了氟化反应器设计、氟化产物分离、氟化产物分析测定以及氟化过程工业化存在的主要问题。提出了采用Ni合金电极实现有机物Simons电化学选择性氟化的新思路。指出了开展电极/溶液界面热力学特性及反应动力学规律研究、三维电极电化学反应器应用基础研究以及氟化产物在线检测分析测定方法研发等主要研究方向。
超临界流体因其黏度低、溶解能力强以及物性灵活易调整的特点,被广泛地用于石油化工领域。本文介绍了超临界流体技术在聚合反应、渣油处理以及生物柴油制备等方面的研究进展及工业应用情况,并提出今后研究的方向。
采用粒子图像成像仪(PIV)对广泛应用于我国油田驱油用的聚合物溶液搅拌流场进行了测试。研究过程发现,由于聚合物溶液具有黏弹特征、透明度较差、其它透明物系又无法替代的特点,采用较大颗粒的示踪粒子、激光光强为400 mJ时,PIV仪器相机仍不能拍摄到浓度高于1000 mg/L聚合物溶液中示踪粒子的清晰图像;双螺带螺杆搅拌桨在浓度为1000 mg/L和500 mg/L聚合物溶液中的搅拌流场并没有像圆盘和圆球一样出现反向二次流现象,而是呈轴向大循环特征;在层流区域内,搅拌转速以及溶液浓度对搅拌槽内整体大循环特征影响不大;研究表明双螺带螺杆搅拌桨应用于聚合物溶液的搅拌混合是合适的。
用强酸型阳离子交换树脂作催化剂,以乙醇和乙酸催化反应生成乙酸乙酯为研究对象,对立体催化精馏塔板的反应量进行了系统的实验研究。考察了催化剂高度、醇酸摩尔比、流速对反应量的影响,并关联得到了反应量的经验式。基于反应量的经验公式与质量守恒定律,建立了塔板上液相中乙酸乙酯质量分数的模型,并通过对工业试验塔板上反应量的测量对模型进行了验证。
应用计算流体力学数值模拟方法,研究了螺带-螺杆组合式搅拌器对高黏度非牛顿流体的搅拌流场特性。结合实例,考察了宏观流场、速度场、剪切速率和表观黏度的分布,分析了流变指数对搅拌特性的影响,并计算了不同工况下的搅拌功率。结果表明:螺带-螺杆组合搅拌器针对高黏度流体,具有良好的全局搅拌特性,在本文的模拟条件下,组合桨的Metzner常数ks约为13.8,而流变指数变化对ks的影响不大,为螺带-螺杆搅拌桨在高黏度非牛顿流体搅拌中的应用提供有益指导和参考。
连铸钢坯的质量直接受到二次冷却的影响,二冷段喷嘴的冷却效果受喷嘴的种类、喷水压力、水流密度等因素的影响。本文设计了测试连铸二冷喷嘴性能的实验方案。实验测定了不同喷水条件下喷嘴的压力和水流量的关系、喷水密度的分布、不同喷嘴对喷水效果的影响,分析了不同喷嘴的性能曲线,实验结果为合理布置二冷段喷嘴、优化二冷制度提供一定的依据。
运用Muhlbauer风险评分法对化工装置埋地管线进行风险评价,评价结果显示该管线相对风险为不可接受,通过对可变因素加强管理,可以使相对风险数提高11.6%。最后对Muhlbauer风险评分法在化工装置埋地管线的应用进行了探讨。
近年来由于化石燃料的全球性短缺、原油价格的过度上涨和环境问题的加剧致使生物柴油的生产迅速增长。生物柴油生产的关键反应是化学或生物催化的转酯反应,酶催化的转酯反应与化学催化相比有相对节能、副产物甘油易回收及适合高含量游离脂肪酸油脂作为底物等明显优势。本文综述了固定化脂肪酶生产生物柴油的现状及最新进展,包括生物柴油的原料、脂肪酶的来源、酶的固定化技术、甲(乙)醇及甘油对脂肪酶的失活作用,展望了固定化脂肪酶生产生物柴油的未来前景。
5-羟甲基糠醛(5-HMF)是一种重要的平台化合物,具有非常广泛的应用价值和市场前景。葡萄糖的选择性脱水是制备5-HMF的主要方法之一,也是碳水化合物降解研究中的重点和难点,现在已经受到了人们越来越广泛的重视。本文综述了近年来葡萄糖制备5-HMF的研究成果,着重介绍了5-HMF的形成机理以及制备5-HMF的催化体系与溶剂体系,并对葡萄糖制备5-HMF的研究前景进行了展望,以期为5-HMF的进一步研究提供思路和参考。
介绍了SAPO-34分子筛催化甲醇制烯烃反应时催化剂的积炭机理,催化剂物化性能、反应工艺条件对催化剂积炭行为的影响,积炭和烧炭动力学研究成果。总结显示,导致SAPO-34失活的积炭物种为蒽、菲、芘等稠环芳烃。适当降低分子筛酸密度、减小粒径,可减缓积炭失活速率。随着反应温度升高,催化剂积炭量呈指数规律增长,反应初始阶段的积碳生成速率很快,随后趋于平缓;增加剂醇比,催化剂上积炭量降低;增加原料中水含量,反应初期催化剂积炭量明显降低,但随着反应进行,水的效果逐渐减弱。积炭燃烧速率与氧气分压、催化剂积炭量成正比。对甲醇制烯烃反应过程中催化剂上的积炭问题进行系统分析,为确定催化剂改进方向,延长催化剂寿命、提高低碳烯烃选择性而合理控制反应和再生工艺条件提供依据。
催化燃烧是实现挥发性有机物(VOCs)高效燃烧的一种处理技术。本文综述了近年来催化燃烧处理VOCs用非贵金属催化剂,包括单一过渡金属氧化物催化剂、复合过渡金属氧化物催化剂以及钙钛矿型催化剂的研究进展。重点综述了水蒸气对催化燃烧VOCs反应过程的影响。提出高效非贵金属催化剂的研制需结合实际应用中的工艺条件,催化机理和优化制备过程是催化燃烧VOCs用非贵金属催化剂深入研究的重点和主要方向。
概述了国内外在中低温条件下开展的贵金属、分子筛、炭基及金属氧化物四大类选择性催化还原(SCR)催化剂的最新研究进展,为工业窑炉烟气催化脱硝提供催化剂研究前沿信息。分析了各类SCR催化剂的特点,特别是在改性、耐硫抗水及机理研究方面的工作。为了实现SCR技术在工业窑炉烟气中的应用,需充分利用各活性组分在中低温、耐硫、耐水等方面的突出性能,结合过渡金属氧化物对现有成熟SCR催化剂进行改性,提升中低温催化NOx性能和抗中毒能力,将具有较好的研究和应用前景。
随着人们生活水平提高和工业日益快速增长的需求,对天然气的需求越来越大,在较长时间内出现供不应求的局面。煤制天然气是煤经气化、合成气变换、净化以及甲烷化形成的过程,其中高温甲烷化催化剂的研究与开发备受关注。本文首先对高温甲烷化催化剂国内外发展概况进行了综述,并对高温催化剂的组成及其失活原因进行了分析,失活原因主要包括:硫中毒、烧结和析碳,最后提出高温甲烷化催化剂的研究方向,旨在为高温甲烷化催化剂的研发提供借鉴与参考。
采用水热法合成纳米尺寸的CuO,然后采用微乳液法或浸渍法将CeO2负载在CuO上制备逆负载的CeO2/CuO催化剂。通过X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、比表面分析(BET)和富氢气中CO优先氧化活性测试等研究手段对催化剂进行了表征。研究发现,CeO2/CuO催化剂的活性和选择性与CeO2和CuO颗粒的尺寸密切相关,大颗粒的CuO载体有利于提高催化剂的选择性;小颗粒的氧化铈负载在大颗粒的氧化铜上,可以产生更多两相接触界面,有助于提高催化剂的活性。
随着生物医用材料的需求量日趋增大,磷灰石与人工合成高分子的复合材料成为组织修复和替代材料的研究热点。以不同单体分类,综述了磷灰石与合成的非降解高分子、可降解高分子复合材料的研究进展;对羟基磷灰石/合成高分子复合材料的制备方法、性能及其应用等方面进行研究,并对此复合材料存在的问题和发展前景进行讨论。说明从分子水平设计出具有良好力学性能、生物活性和生物相容性的医学材料,具有十分重要的意义。
由于γ-Al2O3载体的孔结构、表面酸性等性质的可调性,γ-Al2O3载体被广泛应用于催化剂载体领域。催化剂的孔结构、表面性质均取决于γ-Al2O3载体,因此通过掌握γ-Al2O3载体性质的可调变规律就可制备出适合特定催化反应的高性能载体。本文以γ-Al2O3载体制备及γ-Al2O3载体后处理等过程为出发点,详细评述了近年来γ-Al2O3载体的孔结构、表面酸性和水热稳定性等性质调变的最新研究进展,并指明了γ-Al2O3载体今后研究重点和发展方向。
玄武岩纤维的综合性能优异,是聚合物复合材料的理想增强体,在高强度、耐高温、耐酸碱腐蚀、耐烧蚀和耐摩擦等特殊领域展示了良好的应用前景。本文对玄武岩纤维聚合物基复合材料研究中的纤维与基体的界面改性、不同聚合物基体的复合材料以及玄武岩纤维与其它纤维的混杂三个方面进行了综述。目前对于玄武岩纤维界面性质的基础研究深度不足,有些复合材料的研究和制备方法还没有应用于玄武岩纤维上,使得玄武岩纤维复合材料的优势还没有得到充分的发挥。因此,应结合玄武岩纤维及其复合材料的特性,开发适用性强的和性价比好的产品,扩大应用范围。
聚甲基硅烷是SiC陶瓷前体的一种,该前体含有大量的活性Si—H键,易于低温固化交联,因此受到了越来越多的关注。本文介绍了聚甲基硅烷主要合成方法,包括Wurtz耦合聚合法、超声合成法、脱氢耦合法和电化学合成法;讨论了聚甲基硅烷的改性方法如热交联改性或化学改性,对改性聚甲基硅烷的性能作了比较,并对今后的研究方向作了展望。
由于镁具有优异的生物相容性、可生物降解性及适宜的力学性能而成为潜在的生物医用材料。本文对镁作为生物材料的优缺点进行了综合的评价,分类综述了用不同的表面改性技术在镁及其合金表面制备不同的涂层,包括电化学沉积法及阴极沉积法、离子注入及离子电镀法、阳极氧化及微弧氧化法以及化学转化法,评述了这些涂层对镁的腐蚀性能与生物活性的影响,并对镁作为一种新型可降解的硬组织植入材料的应用前景进行了展望。
为了优化β-环糊精微球的制备工艺,采用U13*(134)均匀设计对合成工艺优化,得出最佳合成工艺为反应温度80 ℃,反应时间4 h,交联剂的用量8 g,搅拌速度1000 r/min。影响微球粒径的因素:搅拌速度>反应温度。影响产量的因素:交联剂的用量>反应时间。最佳合成工艺下的微球表面圆整,具有较好的热稳定性。
系统地研究了以间羟基苯甲酸(HBA)为原料、经改进的Koble-Schmitt法常压合成2-羟基对苯二甲酸(HTA)的新工艺及其精制方法,并与2-溴对苯二甲酸(BTA)催化水解法制备HTA技术进行了比较。结果表明:以HBA为原料,甲酸钾为溶剂,在碳酸钾存在下,反应温度为230~240 ℃时,CO2常压羧化反应6 h制得纯度约90%的HTA粗品,采用二次酸碱精制法可使HTA质量达聚合级单体的水平(纯度>99.5%,金属离子<50 mg/kg),总收率56%以上。产品经FT-IR和MS表征确认。该技术具有常压反应、操作方便、产品质量优异、经济性良好及易于产业化等优点,能为进一步合成羟基改性的新型高性能材料及新单体提供原料。
选用抗氧剂1010作为大分子自由基的捕捉剂,共聚酰胺(COPA)作为甲醛的吸收剂对聚甲醛(POM)共混体系进行紫外老化性能研究,考察不同组成的复合体系对POM力学性能和微观结构的影响。偏光显微镜(PLM)和差示扫描量热仪(DSC)分析结果表明:少量抗氧剂1010和COPA对POM起到了结晶成核作用,当抗氧剂和COPA含量均为0.5%时,POM耐紫外老化性能较佳。此时,力学性能优异。热重分析结果表明:加入抗氧剂后,POM分解温度有所提高。流变行为研究表明:POM共混体系呈现典型的非牛顿流体行为,当抗氧剂含量小于0.5%时,共混体系复数黏度均高于纯POM;紫外老化后性能亦如此。
以硝酸银为原料,用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,通过光化学反应法分别合成了平均粒径为80 nm、100 nm、120 nm的银胶,并用扫描电子显微镜及激光粒度仪测试了其分散程度和粒径正态分布;采用溶液-超声法制备了纳米Ag/环氧树脂复合材料;采用XRD、FTIR表征了纳米Ag对环氧树脂的改性结果,并详细讨论了纳米Ag粒径及含量对复合材料介电性能的影响。结果表明:一定尺寸和分布的纳米金属粒子能够提高聚合物的击穿强度,纳米Ag的粒径越小,击穿强度的提升越明显;并且在固定粒径时,聚合物的击穿强度随着Ag的含量提高出现先增加又降低的趋势,介电常数和介电损耗却出现了先降低后增加的趋势,这种特殊的现象可以用库伦阻塞效应限制电荷运动的理论来解释。
以日本东丽公司T800碳纤维为原料,经不同温度的连续石墨化处理得到性能不同的高模量碳纤维。利用X射线衍射(XRD)和激光拉曼光谱(Raman光谱)研究了5种自制PAN基高模量碳纤维(1#,2#,3#,4#,5#)的微观结构。结果表明:随着石墨化温度的升高,石墨微晶尺寸Lc、La10、La110及取向度均逐渐增大,而d002和取向角则逐渐减小。石墨化温度越高,碳纤维的石墨化程度越高,结晶度越大。
利用增塑剂DEHP的皂化反应,采用膜/肉接触的比色管模式和气相色谱法,研究了温度、时间、脂肪含量和加工方式等因素对PVC膜中的增塑剂DEHP向广式腊肠迁移的影响。结果表明:随着温度的升高,时间的延长,脂肪含量的增加,DEHP向肉中的迁移量均会增大;在紫外照射、微波辐射和高温蒸煮等条件下,DEHP的迁移量也会增加,其中微波辐射的作用较为明显,如微波照射18 s后,DEHP的迁移量高达189.3342 mg/kg,紫外光照射48 h后,迁移量是173.5921 mg/kg。同时研究了DEHP迁移溶出后,PVC膜的拉伸性能、断裂伸长率、透氧率和透湿率等性能的变化。结果表明:当增塑剂DEHP迁移溶出后,PVC膜的阻隔性和力学性能也发生了明显的变化,随着时间的延长、迁移量的增大,其PVC膜的拉伸强度逐渐升高,断裂伸长率逐渐降低,PVC膜的透氧率和透湿率也降低。
以SYBYL软件包中的FlexX对接模块为研究工具,模拟预测了4种脂肪酶对66对手性底物的水解及转酯反应的对映体选择性。模拟过程中,将四面体中间态底物类似物共价对接到脂肪酶的活性位点,以3个必需氢键的形成为筛选条件,去除不符合标准的酶-底物对接构象。对接结果表明:当催化反应的E值较小时(E<100),酶与R/S两种底物的结合自由能差不足以准确预测酶的优先反应构型;而当底物的E≥100,并且主链碳原子数目较少时,该方法对脂肪酶对映体选择性的预测率明显提高,达到81.5%。由于模拟中,酶与绝大多数底物形成了含有3个氢键的反应型构象,符合理论催化模型,同时由于该方法计算速度快,因而该方法可用于高通量模拟预测脂肪酶的潜在底物。
乳酸及其衍生物作为重要的化工原料,广泛应用于食品、制药、纺织等多个化工相关行业。近年来,同步糖化发酵技术(simultaneous saccharification and fermentation,SSF)逐步开始运用到乳酸发酵工艺中。本文综述了原料、菌种、糖化酶、温度等多种因素对SSF产率的影响,同时对这些因素及其相互作用进行了探讨,对同步糖化发酵在乳酸生产工艺的应用和发展等方面进行了展望,表明相比于传统发酵,SSF法具有缩短生产周期、节约设备投资、提高产率并降低能耗等诸多优点。
β-月桂烯是一种化学性质活泼的天然产物。本文综述了β-月桂烯在各种有机反应中的研究进展,回顾了β-月桂烯在还原反应、氧化反应和其它反应中的应用。重点介绍了其在Diels-Alder反应中的研究现状,包括了β-月桂烯与丙烯醛、丙烯酸甲酯和马来酸酐等亲二烯体的Diels-Alder反应,分析了不同亲二烯体与β-月桂烯反应的难易。最后,展望了β-月桂烯的应用研究方向。
还原红14是一种重要的还原染料,由橙7和还原红15两种互为正反异构体的物质组成,主要由萘四甲酸和邻苯二胺反应生成。本文研究了在微波场存在下萘四甲酸与邻苯二胺的合成反应,分别考察了反应温度(130~160 ℃)、反应时间(5~40 min)、加热方式对产物组成的影响。结果表明:基于微波与极性物质分子的相互作用,反应温度和时间及加热速率对产品组成影响较大,且温度越高,生成的反式产物越高。反应温度160 ℃、反应时间40 min时,反式产物含量达到最大值61%。延长反应时间有利于反式产物的生成。反应温度在60~100 ℃的预缩合反应有利于反式产物的生成。
采用微波辐射的方法,强化了淀粉的活化及与碳酸二甲酯的甲基化反应过程,考察了微波作用时间、无机盐种类、用量等因素对淀粉甲基化反应过程的影响,并对甲基淀粉热性能进行了表征。结果表明,当m(Starch)∶m(NaCl)∶m[(CH3O)2CO]=10∶4∶125、微波辐射13 min时,甲基淀粉的甲氧基含量达8.1%(相当于甲基淀粉的取代度为0.43),反应程度明显提高,反应时间大幅缩短,但与原淀粉相比,高度甲基化的淀粉热稳定性有明显下降。
超临界水氧化技术是一种新型、高效的废物处理技术,在处理有毒、难降解工业废水时有其独特的优势。本文介绍了超临界水氧化技术的基本原理,总结了近几年来国内外超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展,分析了该技术存在的技术问题,主要包括腐蚀、盐沉积、高能耗等,并在此基础上提出了相应的解决对策。
高铁酸盐是一种新型的水处理药剂。本文从结构化学、电化学、热分解特性及稳定性的角度,系统分析了高铁酸盐的物化特性,阐述了高铁酸盐制备方法,综述了高铁酸盐在水处理方面的应用。以Fe(Ⅵ)预氧化水源水工艺为例,介绍了高铁酸盐的具体应用,结果表明,1.0 mg/ L的高铁酸盐预氧化即可显著提高混凝效果,沉后水和滤后水浊度去除率分别达到98.58%、99.94%,水中色度、UV254等有机物综合指标均呈明显下降趋势,与此同时,水中锰、铁浓度也显著降低。另外,高铁酸盐预氧化可有效地去除水中细菌和大肠菌群。最后,还根据高铁酸盐工程应用实际情况,提出了工程应用的建议。
硝酸酯类物质(如硝化甘油和硝化棉等)是有机羟基基团与硝酸缩合的产物,在军事工业上有非常广泛的用途。由于它们并非天然存在的物质,且有爆炸等潜在危害,故不能直接排放到环境中。作为地球生物化学循环中分解者的微生物对硝酸酯类物质的生物降解起着很大的作用,本文将对硝化甘油和硝化棉的生物降解研究进展进行综述。
用水作溶剂,(NH4)2S2O8/NaHSO3氧化还原体系作为引发剂,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、马来酸酐(MA)为单体,与自制的聚乙二醇-衣康酸酯通过溶液聚合制备了一种新型磺酸基聚合物阻垢剂。用红外光谱和热分析方法对聚合物进行了表征和分析。探讨了单体配比、引发剂用量、反应温度对聚合物阻垢性能的影响。结果表明,该共聚物对于碳酸钙盐具有优异的阻垢效果。阻垢剂用量为15 mg/L时,对碳酸钙的阻垢率可达到95%以上。
进行了加盐解吸-气体吸收-加盐精馏组合法提浓稀盐酸的实验研究。分别研究了盐浓度、吸收剂流量、塔釜加料量对该过程的影响。小试实验装置中采用解吸釜与吸收塔相连,分别以20%盐酸作为解吸液和吸收液。结果表明:解吸液中加盐浓度为0.3g/mL MgCl2时,高浓度HCl解吸气经吸收液吸收可获得浓度为32.80%的浓盐酸;将解吸釜内解吸至6.5%盐酸釜残液继续进行间歇加盐精馏,其中首先从塔顶采出的20%稀盐酸可作为解吸液或吸收液循环使用。该方法适用于间歇法小规模稀盐酸提浓处理。
通过多元高碳醇与甲基丙烯酸酯化、共聚和胺解,研制出新型胺解共聚物型超稠原油流动改进剂,将流动改进剂应用于辽河超稠油中,进行黏温性能测试和模型预测分析。实验结果表明,由于胺解共聚物流动改进剂具有与稠油较为相似的结构组成,使得原油内部大基团溶解而促进原油流动,因而显示出对超稠油独特的降黏效果,平均降黏率50%,最高可达到80%以上。建立了原油黏度随温度变化的预测模型并进行了三维参数模拟,预测模型的相关性达到0.987。