综述了目前乙二醇生产工艺技术的现状和发展动向,指出了石油乙烯路线是目前乙二醇工业生产的主要工艺。同时,着重介绍了中国科学院福建物质结构研究所与企业合作,率先在国内外实现工业化的煤制乙二醇的成套技术。该技术符合我国缺油、少气、煤炭资源相对丰富的资源特点,可利用煤炭资源生产乙二醇,代替目前的石油乙烯路线,将有效缓解我国乙二醇产品供需矛盾,逐步实现我国以煤代油生产乙二醇的战略目标,节省大量石油资源,对国家的能源和化工产业产生重要积极影响,代表了当今煤化工领域的前沿发展方向之一。
离子液体的低熔点和不挥发等特点使其较传统的萃取精馏萃取剂具有先天的优势,具有广泛的应用前景。本文介绍了离子液体作为萃取精馏萃取剂的研究进展,综述了汽液平衡法、无限稀释活度系数法等筛选离子液体萃取剂方法的研究成果以及目前用于计算含离子液体体系的相平衡模型研究进展,分析了离子液体萃取剂用于实用仍存在的问题,并展望了今后的研究方向。
介绍了离子液体(ionic liquids)是由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类,是新兴的可替代挥发性有机化合物的绿色溶剂。阐述了离子液体具有熔点低、不易燃、低挥发性(蒸气压接近于零)、高导电能力、电化学窗口宽、可调节性强等独特性质;在二氧化碳、二氧化硫等酸性气体以及苯、环己烷等有机溶剂分离过程中有广泛应用前景。同时,介绍了含有双键等可聚合基团的一类离子液体-聚离子液体 [poly(ionic liquid)s,PILs] 在二氧化碳吸收方面有特殊表现,指出聚离子液体与聚偏氟乙烯(PVDF)共混得到的薄膜材料具有高稳定性、高机械强度以及高电导率,对于缓解能源匮乏以及环境污染等具有重大意义。
综述了近三年来人们采用普通层流与聚焦层流、分散相与连续相形成技术、液滴技术等微流控技术角度来合成微纳米粒子的研究进展。这些进展反映出,微纳米粒子合成的微流控技术正在从连续微流动层流向离散态的分段流与液滴流技术的方向发展。文中对围绕基本微混合方式形成的特殊微流控结构被用于粒子合成的研究也给予了关注。最后对微流控微混合方式合成粒子技术过程中存在的一些基本问题作了讨论。
放电等离子体与液体相互作用形成的稳定气液等离子体气氛对废水中有机污染物降解、液相化学合成和纳米材料制备具有重要的应用价值。本文综述了气液等离子体反应器的结构特点及其应用的国内外研究现状,探讨了等离子体与液体相互作用机理,并展望了气液等离子体技术的应用前景。
聚丙烯(PP)是当今世界制造业中增长最强劲的材料之一,高流动聚丙烯树脂,因其优异的树脂性能及其巨大的市场需求,进一步刺激着聚丙烯工业的发展。本文简要介绍了高流动聚丙烯树脂的生产现状,重点综述了可控流变技术和催化剂技术(包括内、外给电子体技术)等高流动聚丙烯生产技术研究进展,并讨论了不同生产技术的优缺点及其发展前景。
基于格子气方法,建立了变尺度格子气模型。二维流场空间被离散成两层不同尺度的正六边形网格,固体颗粒和气体粒子分别在各自的网格上运动;设计了气固相作用规则;确定了模型宏观物理量的统计计算方法以及与真实物理量之间的转换关系。用建立的模型对导向挡板流化床内气固两相流的动态行为进行了模拟,数值模拟结果与文献中实验结果吻合较好,表明了建模方法的正确性和模型的有效性,证明该模型有望在工程领域得到应用。
介绍了一种从乙烯焦油中提取β-甲基萘的方法,研究了以乙烯焦油230~250 ℃馏分为原料,利用萃取-精馏相结合的方法提取β-甲基萘。结果表明,采用浓度为80%的硫酸作溶剂萃取原料中的喹啉类物质和吲哚,萃取后喹啉类为痕量,吲哚从2.06%减小到0.08%。萃取后的馏分进行精馏得到纯度96.73%的β-甲基萘,产品收率接近60%。该法与精馏、结晶、重结晶的工艺相比得到的β-甲基萘杂质含量低、纯度高。
减压间歇萃取精馏是一种用于分离近沸点混合物及共沸物分离的极具发展潜力的技术。本文分别以N,N-二甲基甲酰胺作为简单溶剂和由N,N-二甲基甲酰胺与二甲基亚砜组成的混合物作为混合溶剂,建立了减压间歇萃取精馏分离乙酸乙酯和乙醇共沸体物系的过程数学模型,利用追赶法求解了描述该过程的一组刚性较强的方程组,并通过实验对所建模型进行了验证。结果表明,模拟计算结果与实验结果吻合较好。另外,通过图示,过程模拟结果表明减压操作能够强化萃取精馏的分离过程。
以微波为促进手段进行生物柴油制备近几年受到广泛关注,本文从均相和非均相催化转酯化反应的角度,综述了微波促进生物柴油制备的国内外研究进展。与非均相催化过程相比,均相催化过程的研究更加广泛。均相催化剂的研究多以碱性催化剂为主,其反应速率快,但是副反应多。非均相催化剂的研究中,均有采用固体酸或者固体碱催化剂的报道,其中以活性炭为载体的固体催化剂具有廉价、高效的特点,但是其催化剂寿命需要进一步提高。
采用平均孔径为25 nm的聚醚砜超滤(UF)膜,以去离子水为分散相,以0#柴油为连续相,分别以Tween-20和Span-80为分散相及连续相的乳化剂,采用膜乳化法制备W/O型乳化柴油。UF膜乳化法制备的乳液比传统乳化方法稳定时间提高2~2.5倍,而相同条件下乳化剂用量减少了50%~65%。此外,考察了UF膜法制备乳化柴油过程中的各工艺参数对乳液液滴大小、分布及稳定性的影响规律,结果表明:当乳化剂质量分数高于0.5%,连续相流速在2.0~5.0 m/s范围内,跨膜压差为0.02 MPa时,乳液分散系数a达到0.12~0.3,液滴尺寸为30~65 nm。
CaO无毒性,廉价易得,在反应体系中溶解度较低,具有很高的催化酯交换反应活性,被普遍认为是最具潜力的制备生物柴油的固体催化剂。为进一步提高其催化活性,将其复合、负载、掺杂,制备了各种各样的CaO基催化剂。本文从催化剂的制备、物理性质、化学性质以及酯交换反应的活性等方面对本征态、复合型、负载型、掺杂型CaO催化剂进行了综述。
固载化离子液体集均相催化剂和非均相催化剂的优点于一身,具有高活性、易分离和良好的重复使用性等特点。在固载化离子液体催化有机反应中,载体的选择是其中一个关键因素。本文主要针对固载化离子液体催化有机反应中载体的使用进行了综述,并提出今后载体的发展方向。
综述了近几年来用于直接甲醇燃料电池阴极氧还原反应的含氮碳催化材料发展状况,包括催化剂制备过程中热处理条件、金属的种类及负载量、碳载体、新型合成方法等影响催化剂氧还原活性的几个因素。针对当前研究工作的局限展开了评论,指出催化机理和优化制备过程是氮掺杂碳材料负载非贵金属氧还原催化剂深入研究的重点和主要方向。
以ZrO2为载体,制备出TiO2-SiO2/ZrO2催化剂,用XRD和SEM对其进行表征;并将催化剂用于甲苯的催化燃烧,探讨了温度、气流速率、进气浓度等因素对甲苯催化效率和反应产物CO、CO2选择性的影响。结果表明:催化剂中的TiO2呈锐钛矿晶型,催化剂颗粒成功负载于ZrO2表面;随着温度升高,甲苯催化效率增大,350 ℃时能达到最大值100%,CO2选择性随之增大,但CO选择性却减少;气流速率增大导致甲苯催化效率增大,CO选择性稍稍增大,而CO2选择性减小;进气浓度从25 mg/L增加到100 mg/L时,甲苯催化效率逐渐减小,CO2选择性减小,CO选择性稍有增大。
由基础出发设计高性能金纳米催化剂是当前的研究热点,本文介绍了以柠檬酸法、硫醇法、树形大分子为基础的前沿合成路线,其可控性合成可促进纳米结构清晰并利于载体担载;进而分析了金纳米在化学及电化学催化上的进展,认为电催化中量子双电层效应、类分子效应的探索有望在燃料电池、生物传感器应用方面取得突破。
松香是一种天然可再生资源,其主要成分为三环二萜类树脂酸。松香与不同亲二烯体进行Diels-Alder(D-A)加成反应可以制备松香基二元酸、三元酸,甚至四元酸,对产品进行后处理,可得到纯的相应产物。松香多元酸经过酯化、酰化等反应,得到松香多元酸的衍生物,这些衍生物目前已广泛应用于造纸施胶剂、油墨用水性树脂、涂料用环氧树脂和醇酸树脂、工业用胶黏剂、具有生物活性的药用中间体等。松香多元酸作为石化产品的替代原料,有着可观的应用前景。本文对松香多元酸的制备、研究进展情况进行了综述,并对其应用前景进行了展望。
锂铁比、葡萄糖加入量、焙烧温度、焙烧时间是影响LiFePO4正极材料电化学性能的4个重要因素。本文使用改进的固相法设计出一个四因素三水平的正交实验,对LiFePO4/C正极材料进行了优化合成,探讨了其优化合成条件,并合成出具有优良电化学性能的LiFePO4/C正极材料。使用XRD、SEM对合成产物进行结构分析;使用循环伏安、交流阻抗、放电比容量等对正极材料的电化学性能进行分析。此方法不使用球磨机,有利于工业化生产。室温下0.2 C倍率首次放电比容量为133.2 mAh/g,1.0 C倍率容量为112.5 mAh/g;30次循环活化后,0.2 C倍率容量稳定保持在133.1 mAh/g左右,1.0 C倍率容量则下降至106.8 mAh/g。
利用微乳液法合成出了不同形貌的CaWO4材料,利用XRD、FESEM和PL谱对样品的结构、形貌和光致发光性能进行了表征。通过改变微乳液体系中表面活性剂CTAB浓度得到了近球状、花球状及纺锤体状等结构的CaWO4材料。增加反应物的浓度和反应时间,CaWO4样品的体积有进一步增大的趋势。CaWO4样品的室温PL谱表明样品的发光峰位于410~430 nm内,不同形貌的CaWO4样品的发光峰位置和发光强度不同。
采用混酸氧化,使碳纳米管表面产生羧基,再分别以接出法(grafting from)的方式在碳纳米管表面“长出”超支化大分子;以接入法(grafting to)的方式将由“一步法”合成的超支化聚(胺-酯)通过酯化反应接枝到碳纳米管表面。通过SEM、FTIR、TGA-DSC以及XRD等表征手段并结合酸碱滴定法测定修饰后碳纳米管表面的羟基密度,对功能化修饰的碳纳米管进行分析。结果表明,分别以“grafting from”和“grafting to”方式接枝超支化聚(胺-酯)后,碳纳米管的羟基密度分别为24.74 mmol/g和20.04 mmol/g,修饰后的碳纳米管分散性能明显提高,同时末端丰富的官能团为碳纳米管的进一步功能化修饰创造了条件。
将制备锐钛矿TiO2纳米无机粒子工艺与纤维化学改性工艺相结合,以钛酸四丁酯为原料,由纳米粒子表面的羟基与纤维的活性羧基发生酯化反应而接枝在纤维表面,制备出光催化抗菌纤维。本文研究了钛酸四丁酯酯溶液浓度、pH值、温度和时间对接枝率的影响,结果表明,接枝率越高,抗菌性越强,反应物浓度为0.1 mol/L、pH值为4、温度为75 ℃、时间为2 h时,接枝率达到16.40%。
采用熔融共混工艺制备了热塑性聚酯弹性体(TPEE)/羧基丁腈胶粉(XNBR)共混物,研究了共混物的相态结构、拉伸性能及动态流变性能。扫描电子显微镜(SEM)观察表明,羧基丁腈胶粉用量不超过5%(质量分数)时能在TPEE基体中分散成纳米尺寸,含量高时则出现团聚现象。少量羧基丁腈胶粉可以实现对TPEE的增强增韧,强度可提高13.6%。动态流变性能测试表明,加有羧基丁腈胶粉的共混体系复数黏度都比纯TPEE有大幅提高;低含量羧基丁腈胶粉的共混体系储能模量和损耗模量同纯TPEE相差不大。
以β-环糊精(β-CD)为原料,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,采用反相乳液法得到β-环糊精聚合物(β-CDP)微球,探讨了水溶液中β-CDP微球对对硝基苯酚(p-NP)吸附的动力学、热力学特性及其机理,绘制了不同温度下的吸附等温线。结果表明:β-CDP微球对p-NP的吸附2 h后基本达到平衡,且与一级吸附动力学模型和二级吸附动力学模型都有较好拟合,相关系数分别为0.9915、0.9998;在298 K、318 K和338 K温度下符合Langmiur方程和Freundlich 方程;吸附焓变(ΔH)、熵变(ΔS)和吉布斯函变(ΔG)均为负值,吸附是焓推动作用,自发且过程放热。
培养定向进化后的质粒保藏菌E. coli BL21(DE3)pLysS /PET-15b-dhaT’-24 并进行质粒抽提,将抽提的质粒转化入感受态宿主细胞E. coli BL21(DE3)pLysS中得产1,3-丙二醇氧化还原酶的工程菌。工程菌经乳糖诱导后进行发酵培养获得酶活为182 U/mL的1,3-丙二醇氧化还原酶,最适反应pH值为10,pH值稳定范围为7.0~9.0,最适反应温度为55 ℃,温度稳定范围为30~45 ℃。利用工程菌产的1,3-丙二醇氧化还原酶进行转化3-羟基丙醛为1,3-丙二醇的反应,同时偶联甘油脱氢酶(由另一工程菌制备)转化甘油的反应进行辅酶NADH的再生,实现了1,3-丙二醇的双酶耦合的连续反应。由于来源于工程菌的双酶酶学性质相适应,反应连续进行34 h后,底物3-羟基丙醛的转化率达63.4%,产物1,3-丙二醇的产率达64.6%。
对合成对二甲氨基苯甲酸异辛酯的原始工艺进行了改进,获得了收率高、成本低、毒性小、污染少的合成工艺优化方法;可实现大规模工业生产。即以N,N-二甲基对氨基苯甲酸和异辛醇为原料,无需溶剂脱水,用对甲苯磺酸作为酯化催化剂,采用高负压的方法除去反应过程中生成的水,从而使正反应能够最大限度地进行,反应温度控制在110~120 ℃。重点讨论了无溶剂参与的酯化反应条件:反应温度110~120 ℃,真空度-0.095 MPa,反应时间6 h,对二甲氨基苯甲酸与异辛醇的摩尔比为1∶3.5,以对二甲氨基苯甲酸计,产品收率为90%。
以2,6-二叔丁基苯酚原料,经过硝化和还原反应合成了一类新型的分子内复合型主抗氧剂2,6-二叔丁基对氨基苯酚。通过正交实验和条件优化实验确定最佳反应条件为:锌粉为还原剂,氯化钙质量分数为8%,氯化钙溶液的体积分数为45%,乙醇的体积分数为50%,反应时间为8 h,反应温度为80 ℃,产品的收率在80%以上,熔程为112.2~113.3 ℃。元素分析和IR结果证明合成的产品结构与目标产物分子结构相同。熔体流变速率和氧化诱导期的测定结果表明,新型抗氧剂在聚乙烯的加工和使用过程中能很好地抑制其氧化降解。
热解技术是一种新兴的废旧轮胎资源化处理技术,在废旧轮胎处理的应用中越来越受到关注。本文综述了废旧轮胎热解技术、影响因素、热解产物特性及应用的研究现状,同时提出了该技术亟待解决的突出问题和发展动向,指出热解产品的质量改善和资源化利用是最具潜力的研究方向。
采用数值模拟方法对火电厂SCR系统的预报具有经济、快捷和实用的优点。本文在总结国内外大量文献资料的基础上,对数值模拟技术在烟气SCR脱硝中的应用进行了综述。并把SCR模拟的发展归纳为:非均相动力学模型;均相反应速率模型;催化剂单孔道反应数值模拟;系统流场的数值模拟。在此基础上,提出了三维流动和详细反应的耦合是今后SCR模拟的一个重要发展方向。
膜生物反应器(MBR)作为一种高效的污水处理及回用工艺,近年来备受关注,然而MBR的膜污染问题严重制约了该工艺进一步快速的商业化推广。本文综述了金属离子对MBR污泥混合液可滤性的作用,并探讨了混合液中胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物代谢产物(SMP)对膜污染影响。为说明高价金属离子对混合液可滤性的调控作用,文中通过DLVO、DCB及箱蛋理论深入探讨了金属离子对生物絮凝影响的机理。最后,对该领域未来的研究方向进行了论述。
木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。
研究了利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([bmim]Cl)对甘蔗渣中的纤维素直接溶解并再生,考察了温度、NaOH浓度以及溶解时间对溶解率的影响,同时分别通过FT-IR、X射线衍射及热失重对再生纤维素的结构、结晶性及热性能进行了研究。实验表明:温度80 ℃、NaOH浓度为1%、溶解时间为1.5 h时,离子液体[bmim]Cl对甘蔗渣有最好的溶解性,溶解率可达到48%。离子液体主要溶解甘蔗渣中的纤维素,且为非衍生化的直接溶解,再生后的纤维素结晶形态由纤维素Ⅰ变为Ⅱ,热稳定性能同纯纤维素相比有所降低。
采用介质阻挡放电(DBD)低温N2、O2等离子体技术对黏胶基活性炭纤维(V-ACF)进行表面改性,运用BET、SEM、NH3-TPD和 FT-IR对催化剂进行表征,并对催化剂低温选择性催化还原(SCR)NO性能进行了研究。结果表明,N2、O2等离子体最佳改性时间分别为5 min与10 min,最佳反应温度为100 ℃,低温等离子体改性能明显提高ACF上NO转化率,且N2等离子体改性ACF催化效率高于O2等离子体改性ACF。
从松花江水中分离纯化出黏液形成菌N1,形态学及生理生化指标鉴定其为微球菌属。利用动态模拟实验装置,研究此菌株在工业运行环境下细菌总数的变化对不锈钢管式换热器传热表面污垢热阻的影响。在线监测结果显示,细菌总数与污垢热阻变化成正相关;对管壁黏泥分析的结果显示,其中含有约107 cfu/mL的微生物;元素分析结果发现,黏泥内主要成分为C、O、N和Cl,这与微生物基本元素组成相似,表明菌株N1有黏附于传热表面形成黏泥的特性。这对认识微生物污垢形成机制,尤其是形成起始阶段的变化有重要意义,将为新型高效换热设备的设计提供依据。
污泥厌氧消化时间长,是一个缓慢的过程,其中水解是其主要限速步骤。针对这一问题,利用超声破碎污泥絮体和细胞壁加速污泥水解过程,从而达到促进厌氧消化的目的。研究结果表明:超声处理可显著提高污泥厌氧消化性能,起主导作用的是空化泡破碎产生的水力剪切力。
为了控制重排反应的质量和反应平稳,以酰胺化液的两相分离为研究对象,开发了离心萃取分离装置,考察了转速、流量对分离性能的影响。研究结果表明:相同转速下,随着流量的提高,分离性能变差;提高转速可提高设备的最大处理能力。酰胺化液应用离心萃取分离技术可提高分离效果,减少了副产物的产生,提高装置收率。