现代化工

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曾莹, 王雪萌, 唐昊, 廖笳妤, 田蒙奎

现代化工. 2022, 42(10): 1-4,10. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.001

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2020年9月中国提出了力争于2030年前碳达峰、到2060年实现碳中和的战略目标。"双碳"目标的提出是中国积极应对气候变化的庄严承诺,也是大国的担当和责任。"双碳"目标的推进是一个系统工程,涉及社会经济、能源、工业、交通、居民生活等方方面面,非一朝一夕可达。简要概述了"双碳"的科学内涵、发展现状、实现路径和面临的机遇与挑战,为其科学有序推进提供借鉴与启示。

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“双碳”目标下成品油行业发展现状与思考

于楠, 孙仁金, 孙悦, 贺美

现代化工. 2022, 42(10): 5-10. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.002

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从炼能、供需、出口、油价等角度对成品油行业现状进行梳理,通过对6家成品油企业进行实地调研,分析了"双碳"目标下成品油行业面临的问题,并从国家和企业层面对其发展提出建议。研究表明,成品油行业减排任务艰巨,出口配额有悖市场经济,新能源替代力度加大,氢能产业处于初级发展阶段。"双碳"目标下,国家应完善监管体系,集中下放出口配额,鼓励企业积极创新,明确氢能财政、税收政策;企业应积极探索业务转型,加大新项目布局和规划,构建价格风险管理体系。

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中国不同区域一般工业固体废物现状及展望

桑宇, 乔鹏, 薛军

现代化工. 2022, 42(10): 11-17. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.003

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从区域固体废物管理方面来看,京津冀地区的天津和长江经济带地区的上海、江苏、浙江、安徽的一般工业固体废物利用率较高;各区域根据自身情况出台了一系列政策文件,采取了一系列管理措施。然而,各区域存在跨地区协调性弱、资源化利用途径和市场窄、处置能力不匹配、防治监管体系不完善等共性或特性问题。因此,需要各区域根据自身的特点,充分发挥区域优势,采取完善法律法规、进行跨区域资源统筹安排、提升监管能力、推动固体废物综合利用产业发展等措施,为中国的绿色循环低碳发展贡献区域力量。

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氢燃料电池汽车关键技术研究现状与前景分析

殷卓成, 王贺, 段文益, 郝军, 袁文才, 刘平国, 雷宇奇

现代化工. 2022, 42(10): 18-23. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.004

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系统介绍了氢燃料电池关键技术及相关核心部件应用现状,对比分析了各类氢能燃料电池技术优势与不足,重点阐述了质子交换膜燃料电池技术研究现状。同时,结合燃料电池技术详细介绍了氢能燃料电池汽车工作原理与动力系统,重点分析了燃料电池发动机技术以及配套核心材料、关键零部件应用现状与研制成本。最后,对氢能燃料电池汽车发展趋势与技术路线进行了深入思考与展望,未来氢能燃料电池汽车应当从降低燃料电池关键部件研制成本、提高有效使用寿命出发,推动燃料电池汽车商业化发展;此外,着力研发天然气掺氢(HCNG)内燃机将是未来拓展氢能交通运输领域的重要方向。

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微生物修复多环芳烃污染土壤的研究进展

史哲明, 郭琳, 房桂明, 范贝贝, 莫锐, 赵长伟

现代化工. 2022, 42(10): 24-28. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.005

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以多环芳烃污染土壤的微生物修复为主体,总结了污染来源与危害,重点阐述了近年来的发展现状,讨论影响修复效果的因素,分析了研究和应用中存在的挑战,并对未来的发展提出展望。

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光合细菌生物转化挥发性脂肪酸(VFAs)的研究进展

王松, 朱建超, 赵梓君, 曾明晓, 杨开明

现代化工. 2022, 42(10): 29-33,38. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.006

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系统总结了光合细菌对VFAs进行生物转化的研究现状以及作用机理,对光合细菌用于农村生活污水中的可行性做出分析并提出展望,以期为解决厌氧消化系统稳定性问题和农村生活污水资源化提供新的思路与参考方向。

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低碳烷烃无氧芳构化催化剂研究进展

韩伟, 余秋玲, 潘相米, 梁衡, 艾珍, 张军, 李扬, 王臻

现代化工. 2022, 42(10): 34-38. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.007

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概述了国内外关于C₁~C₄低碳烷烃无氧芳构化催化剂的研究进展;重点介绍了基于分子筛载体制备的Mo/ZSM-5、Zn/ZSM-5、Ga/ZSM-5 3个体系催化剂及其用于低碳烷烃芳构化制备二甲苯时的催化性能。结合现有芳构化催化剂研究现状,提出未来催化剂研发应重点关注产物中芳烃选择性的提升,尤其是对二甲苯的选择性。

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智能纳米颗粒在油田开发中的应用研究进展

王捷, 朱正平, 张鹏, 唐浩翔

现代化工. 2022, 42(10): 39-43,50. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.008

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介绍了智能纳米颗粒体系的分类和驱油机制,概述了纳米调驱体系的常用改性方法,着重综述了智能纳米颗粒在油田钻完井、降压增注、调剖堵水、水处理及提高采收率等领域的应用,最后对其发展前景进行了展望。

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光催化氧化降解微塑料的研究进展

葛建华, 卫洲, 吴为, 李佳, 张万

现代化工. 2022, 42(10): 44-50. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.009

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通过综述近年来光催化降解微塑料的最新研究进展,阐述了微塑料光催化降解的机理,讨论了光催化剂种类及其改性对微塑料降解的影响,指出了光催化氧化降解微塑料所面临的挑战和今后的发展方向。

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低共熔溶剂的研究进展

刘艳霞, 胡建华, 李永丽, 朱明达, 刘占英

现代化工. 2022, 42(10): 51-55. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.010

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简述了低共熔溶剂的分类和性质,并且对其在金属加工、电化学、生物质转化、生物活性成分提取等方面的应用展开了详细的论述,针对低共熔溶剂的研究进展和发展趋势做出了相应的评估和建议。

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煤制烯烃行业挥发性有机物控制技术进展

王红妍, 马子然, 马静, 彭胜攀, 赵俊平, 王宝冬

现代化工. 2022, 42(10): 56-61. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.011

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对煤制烯烃行业挥发性有机物(VOCs)的排放来源和特征进行了分析,通过对国内外VOCs治理技术的研究和对比,结合国内煤制烯烃企业自身的特点,探讨了适合的VOCs治理方案,并对煤制烯烃行业VOCs污染处理技术的发展方向进行了展望。

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低温法费托合成油加氢脱氧催化剂的研究进展

鲁玉莹, 王宗宝, 韩晓琳, 肖海成, 张鹏, 吕雉

现代化工. 2022, 42(10): 62-65. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.012

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介绍了目前已用于以及未来可用于低温法费托合成油加氢脱氧催化剂的研究进展,探讨了传统负载型金属硫化态催化剂、还原态催化剂以及其他类型催化剂如金属碳/氮化物、金属磷化物等不同类型催化剂应用于加氢脱氧反应存在的问题及未来的研发方向。

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环境响应型材料及其在废水治理中的应用进展

刘娅, 王雪清, 郭宏山, 李宝忠

现代化工. 2022, 42(10): 66-70. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.013

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归纳总结了环境响应材料的种类,包括温度响应材料、pH响应材料、光响应材料、CO₂响应材料和多重响应材料以及不同响应材料所含有的功能基元。对近年来环境响应材料在油水分离、脱盐、污染物吸附与催化、混凝等废水治理领域的应用进行了分析,并对这类智能材料的应用前景和发展方向进行了展望。

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聚酰胺6合成、改性技术及应用研究进展

叶晓东, 黄伟, 贾凤, 高若梅, 秦毅, 陈璨

现代化工. 2022, 42(10): 71-75. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.014

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总结了近年来聚酰胺6的关键制备技术;列举了聚酰胺6的先进改性技术,如纳米复合、共聚、增韧、纤维增强、抗菌、阻燃等;近年来越来越多的研究者以聚酰胺6为基体,引入其他功能性组分作为改性剂来获得功能性聚酰胺6复合材料。最后,概述了目前聚酰胺6在汽车、电子电气、包装、纤维和其他领域的应用,指出了当前聚酰胺6及其改性产品在各领域的发展现状,并对高性能聚酰胺6的应用进行了展望。

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基于地质聚合物结构设计去除污染物的研究进展

杨凤敏, 张玲玲, 苍志智, 陈兆厚, 张静雯, 余春松, 王庆国

现代化工. 2022, 42(10): 76-80,85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.015

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综述了近年来基于地质聚合物的特殊结构进行设计及其在固、液、气等环境领域污染物去除中的应用。从地质聚合物的特殊结构出发,分别阐述了地质聚合物的Si/Al比结构设计、官能团与活性位点结构设计、孔隙率结构设计和孔结构设计,探讨了这4个方面结构设计对地质聚合物光催化、吸附、固定等污染物去除能力的影响。指出了地质聚合物结构设计实际应用中出现的问题,并对其经济性和后期处理进行了讨论。最后,对地质聚合物结构设计在去除污染物应用中的前景进行了展望。

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纤维素/单宁酸复合材料的应用研究进展

段茹雪, 唐春怡, 左华江, 徐然

现代化工. 2022, 42(10): 81-85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.016

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简述了纤维素/单宁酸复合材料及其在水处理、食品包装、生物工程等方面的应用,并展望了纤维素/单宁酸复合材料在水资源净化领域的发展方向。

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CCUS中CO₂利用和地质封存研究

李海峰, 王强

现代化工. 2022, 42(10): 86-90,95. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.017

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在CCUS工程的整体大框架下,将CO₂的利用划分为地质利用、化学利用以及生物利用3类。总结了这3类利用方式的应用现状与应用机理,在一定程度上揭示CO₂与化学原料、燃料、食品、肥料以及能源开发产业之间的密切关系。对CO₂埋存方法进行了总结,包括CO₂地质利用过程中的封存、枯竭油气田封存、咸水层封存以及海洋环境封存等。CO₂利用以及封存作为整个CCUS工程中关键的2大环节,不断优化技术思路,对我国实现"碳达峰,碳中和"具有十分重要的意义。

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新型吸附材料在含铀废水处理应用中的研究进展

吕会, 李彦伟, 贾草杰

现代化工. 2022, 42(10): 91-95. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.018

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首先将新型吸附材料进行分类,分别为纳米材料、金属有机框架材料以及碳基材料等;其次阐述了不同种类吸附材料在含铀废水处理中的研究现状;最后针对吸附材料的应用现状做出总结并展望了其未来的发展方向。

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聚氨酯/还原氧化石墨烯/银复合材料的制备及其电催化性能研究

秦晶晶, 高翔, 张镇宇, 赵春欣, 鲍琳, 李延

现代化工. 2022, 42(10): 96-100,107. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.019

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以氧化石墨烯(GO)为基体、水性聚氨酯(WPU)为填料,制备了WPU-GO复合材料,并探究了WPU的分子质量及流变学性能。分析结果表明,WPU在四氢呋喃作流动相时分子质量为4028,是非牛顿流体中的一种具有剪切稀化性质的假塑性流体。在制得的PU-GO复合材料上进一步负载纳米银颗粒,并通过SEM、XRD等对PU-rGO-Ag复合材料的形貌及组分进行分析,对其电催化过氧化氢(H₂O₂)的性能进行了测试。结果表明,制得的PU-rGO-Ag复合材料具有较好的电催化活性和较高的灵敏度,检测范围为4~40 mmol/L,同时对多种干扰源均具有良好的抗干扰能力。

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CTA/GO渗透汽化脱盐膜的制备及性能研究

洋汉军, 杜春良, 杜发鑫, 刘远远, 杨康, 杜润红

现代化工. 2022, 42(10): 101-107. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.020

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以三醋酸纤维素(CTA)为基质,掺杂氧化石墨烯(GO)并通过溶剂蒸发法制备CTA/GO渗透汽化膜。通过FT-IR、SEM、AFM、水接触角对膜的微观结构和形貌进行表征;通过DSC测定膜的玻璃化转变温度;通过精密电子万能材料试验机测试膜的机械性;通过渗透汽化测试膜的盐水淡化性能。结果表明,掺杂少量GO可提高膜盐水淡化性能,当GO质量分数为0.4%时,其水通量比纯CTA膜提升31.6%。在70℃时,对于3.5% NaCl水溶液,CTA/GO膜的水通量达到7.41 kg/(m²·h),截留率高达99.9%。

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金属盐改性凹土的制备及催化竹粉制备糠醛和5-羟甲基糠醛的研究

毕浩然, 张宇, 黄玲玲, 刘玉环, 付桂明, 彭红

现代化工. 2022, 42(10): 108-113. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.021

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以被离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐(BmimAc)预处理的竹粉为原料,在水/甲基异丁基酮(MIBK)双相体系中微波加热下制备糠醛(FF)和5-羟甲基糠醛(HMF)。考察了8种金属盐(ZnCl₂、FeCl₂、SnCl₂、CrCl₃、FeCl₃、AlCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Al₂(SO₄)₃)的催化活性,并将催化活性最强的金属盐(MS)负载到凹凸棒土(ATP)上获得固体酸催化剂,对制备的固体酸催化剂进行表征并评估其催化性能。结果表明,在相同反应条件下FeCl₃的催化活性最高,FF和HMF的产率分别达到78.96%和35.04%;与ATP相比,经FeCl₃和H₂SO₄共同改性后获得的ATP-S-Fe固体催化剂的比表面积、孔径以及酸强度都发生了不同程度的增大;在相同反应条件下,ATP-S和ATP-S-Fe的催化活性相当,且均稍弱于1% H₂SO₄。

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氮化碳负载海泡石光催化降解有机染料的研究

王连荧, 黄佳敏, 林香凤, 陈孟林, 高澍

现代化工. 2022, 42(10): 114-119,125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.022

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制备了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)负载海泡石复合催化剂并对其进行了表征。以亚甲基蓝为模拟有机污染物、氙灯为可见光光源测试了催化剂的可见光催化活性。研究了g-C₃N₄负载量、催化剂投加质量、染料初始质量浓度和溶液初始pH等对染料去除率的影响。结果表明,催化剂具有选择性吸附和光催化活性。同时探讨了光催化降解过程的动力学和光催化过程的机理。

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DBD等离子体协同催化降解甲醛气体及光谱诊断研究

邢倩云, 李茹, 杨鑫, 梁煜, 冯燕

现代化工. 2022, 42(10): 120-125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.023

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采用介质阻挡放电(DBD)等离子体协同催化降解甲醛气体,考察了放电功率、初始质量浓度、气体流量对甲醛的降解效率、能量效率和生成的臭氧(O₃)质量浓度的影响。结果表明,在初始质量浓度为41.12 mg/m³、气体体积流量为 0.7 L/min、放电功率为30 W的最佳反应条件下加入Mn-TiO₂/γ-Al₂O₃催化剂后,甲醛的降解效率和反应器的能量效率分别高达90.71%和0.052 g/(kW·h),O₃质量浓度下降至121.957 mg/m³。

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花瓣状CuCo₂S₄的制备及其在电化学检测抗坏血酸中的应用

石金明, 高艺玮, 王国胜

现代化工. 2022, 42(10): 126-129. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.024

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利用溶剂热法制备了CuCo₂S₄双金属催化剂,并采用滴涂方式将其修饰在玻碳电极表面,用于检测抗坏血酸。利用XRD和SEM对所制备的CuCo₂S₄双金属催化剂进行表征;利用循环伏安法(CV)考察CuCo₂S₄所修饰电极的电化学性能。结果表明,当外加电压为0.30 V、抗坏血酸的质量浓度在2~110 mg/L范围内时,抗坏血酸的质量浓度(ρ)与响应电流(I_r)呈现良好的线性关系,回归方程系数R²=0.999 8。利用红外光谱分析推断出电催化抗坏血酸的氧化机理。

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响应面法优化三维螺旋板式微通道乳状液膜萃取Zn²⁺的研究

卢琪霖, 马浩然, 李启彬, 韦梅秀, 陈晓

现代化工. 2022, 42(10): 130-134. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.025

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探索了微通道乳状液膜萃取Zn²⁺的主要影响因素及参数范围;然后对萃取过程中总流量Q、微通道片数P、微通道高度H等影响因素进行3因素3水平的正交实验及响应曲面分析,得出微通道液膜萃取Zn²⁺的最佳工艺条件。结果表明,3D-SPM在0.48 s的萃取时间内即可接近萃取平衡,实现对Zn²⁺的连续高效乳状液膜萃取,该方法为工业液膜萃取过程提供了新的技术路线。

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氟化铵对CoMoS/ZrO₂催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

李志勤, 任枭雄, 李宗轩, 邱泽刚

现代化工. 2022, 42(10): 135-139,144. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026

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芳环直接加氢脱氧(DDO)制芳烃是低价值酚类高值利用的重要途径,而CoMoS/ZrO₂可促进酚类DDO反应。利用不同制备方法和引入NH₄F来调节CoMoS/ZrO₂的结构和性质。结果表明,引入NH₄F并通过F^-、Zr⁴⁺和OH^-协同作用,可诱导催化剂形貌有序变化,提高m-ZrO₂(单斜相)结晶度和表面Co、Mo质量分数,使颗粒变均匀、孔分布集中。F^-与Zr⁴⁺摩尔比为1.3时,CoMoS/ZrO₂为均匀规则梭状颗粒且表面平滑,具有较高结晶度、活性组分质量分数和适宜孔分布,使4-甲基酚转化率高达99.7%,甲苯选择性高达92.4%。

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热处理对CuO@CNFs电极微观形貌及电化学性能的影响

黄永, 李新梅, 王晓辉, 刘谦, 张培军, 张晨阳

现代化工. 2022, 42(10): 140-144. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.027

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为探究碳化温度对CuO@CNFs复合电极的形貌和电学性能的影响,采用静电纺丝技术制备醋酸铜@聚丙烯腈[Cu(CH₃COO)₂·H₂O@PAN],并通过不同的碳化温度获得CuO@CNFs复合电极;利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、拉曼光谱(Raman)对其微观形貌、组成、石墨化程度进行表征,采用循环伏安法(CV)分析不同热处理温度下的电极电化学性能。结果表明,当碳化温度为450℃时,复合电极石墨化程度不高(R=1.55);当碳化温度为600℃时,CuO均匀地嵌入在碳纤维中,并且分布均匀;在扫描速率为10 mV/s时,电极的比容量达到344 F/g,表现出良好的电学性能。

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不同废水对芦苇秆水热碳化提质的影响

董向元, 程陈, 陈祥, 吴宇阳, 陈政权, 郭淑青

现代化工. 2022, 42(10): 145-148,153. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.028

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以芦苇秆为原料,分别用豆腐废水和造纸黑液作反应溶剂,在250℃、240 min和液固比为10的反应条件下开展水热碳化实验,并与纯水环境相对比。结果表明,2种废水都可替代纯水作为芦苇秆水热碳化反应溶剂;与造纸黑液和纯水相比,豆腐废水环境有利于提高水热焦产率、碳含量、高位热值和能量回收率,但造纸黑液作用下水热焦表现出更好的燃烧行为。2种废水替代纯水作为溶剂时,均无需额外处理且工艺简单,既减少了纯水资源消耗,又可充分回收利用废水中有机物,水热焦均可作燃料使用。

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PDM/PES纳滤膜的制备及其性能研究

杜发鑫, 杜春良, 洋汉军, 杨康, 刘远远, 杜润红

现代化工. 2022, 42(10): 149-153. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.029

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为提高聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDM)纳滤膜的制备效率,以PDM为表层材料、高活性1,4-二溴-2-丁烯为交联剂、聚醚砜(PES)超滤膜为基膜,通过界面季铵化交联反应制备了PDM/PES复合纳滤膜。对PDM乙醇溶液浓度、涂层时间、1,4-二溴-2-丁烯环己烷溶液浓度以及交联时间等制膜工艺条件对纳滤膜性能的影响进行了研究,并采用XPS、SEM等分析技术对膜结构进行了表征。结果表明,在PDM乙醇溶液质量分数为1%、1,4-二溴-2-丁烯/环己烷质量分数为0.5%、涂层时间为3 min、交联时间为30 min的条件下能够制备出性能优异的纳滤膜,该膜对水溶液中MgSO₄盐溶液的截留率为93.1%,水通量为8.9 L/(m²·h)。

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微通道反应器中环氧树脂单体AOO的合成工艺研究

徐蒙, 张跃, 刘涛, 严生虎, 刘建武, 沈介发, 马晓明, 辜顺林

现代化工. 2022, 42(10): 154-158,164. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.030

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以3-环己烯甲酸-3'-环己烯甲酯(A)为原料、H₂O₂为氧源、1,2-二氯乙烷为溶剂,在连续流微通道反应器中环氧化合成3,4-环氧环己基甲酸-3',4'-环氧环己基甲酯(AOO)。考察了A与其他物质添加量的比、反应温度、缓冲剂的用量、停留时间以及溶剂用量对AOO合成的影响并进行工艺优化。结果表明,当A与H₂O₂(质量分数为35%)的物质的量比为1∶3.0、A与乙酸酐的物质的量比为1∶3.0、A与乙酸钠的物质的量比为1∶0.5、A与1,2-二氯乙烷的体积比为1∶2.5、反应温度为55℃、停留时间为5 min时,测得A的转化率达到100%,AOO的收率可达97.7%,纯度达96.43%,环氧当量为130.21 g/mol。

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基于(NH₄)₄CeF₈的CeN纳米多晶干法合成工艺的研究

孙永菊, 梅华平, 李桃生

现代化工. 2022, 42(10): 159-164. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.031

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以二氧化铈、氟化氢铵为原料,在n(二氧化铈)∶n(氟化氢铵)=1∶6、反应温度为120℃、反应时间为4 h的条件下,获得铈的氟氨化合物(NH₄)₄CeF₈;以高纯氨气为氮源,分别对铈的氟氨化合物(NH₄)₄CeF₈及其分解产物氟化铈进行氮化,获得了氮化铈纳米多晶粉末产品;考察了氮化反应过程中反应温度、反应时间等工艺条件对氮化产物形貌及颗粒大小的影响。结果表明,铈的氟氨化合物(NH₄)₄CeF₈在高纯氨气中氮化的最佳实验条件为:反应温度为1 000℃、反应时间为70 h,此时产物氮化铈为(100±10) nm的多层纳米网络结构;而氟化铈在高纯氨气中氮化的最佳实验条件为:反应温度为1 000℃、反应时间为60 h,此时产物氮化铈为(50±5) nm的纳米片状结构。

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铁炭联合强化污泥水解液厌氧消化效能研究

刘令语, 任新华, 李雅婕, 洪耀良

现代化工. 2022, 42(10): 165-168,174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.032

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针对城市污泥厌氧消化效率较低的问题,考察了单独加铁、加铁与活性炭及铁与生物炭对水解液厌氧消化的强化作用。结果表明,加铁及铁炭联合投加均能促进水解液厌氧消化效能,铁与生物炭在投加质量比为2∶1时促进效果最显著,挥发性脂肪酸中乙酸占比较对照组提高了13.45%,累计甲烷产量较对照组提高了32.86%。铁炭联合投加有利于污泥水解液的厌氧消化。

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微球炭吸附左氧氟沙星及其氧化再生性能研究

李小刚, 马磊, 郭晓燕, 靳海波, 卫皇曌, 何广湘

现代化工. 2022, 42(10): 169-174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.033

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采用一步合成法制备一系列乙烯焦油微球炭,考察了吸附温度、吸附时间以及底物浓度等因素对微球炭吸附废水中左氧氟沙星污染物效果的影响,并采用湿式氧化等多种高级氧化方法对吸附饱和的微球炭进行再生性能研究。结果表明,微球炭吸附率随微球炭质量和吸附时间的增加而增大;湿式氧化再生效果优于电催化等其他再生方法,相较于初始饱和吸附量25.96 mg/g,再生饱和吸附量达71.98 mg/g。经过湿式氧化后的微球炭比表面积及表面含氧官能团的数量均有明显增加,这有利于微球炭对左氧氟沙星污染物的进一步吸附。

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CH₄/H₂O等离子体催化甲烷水蒸气重整直接制甲醇的研究

郝英姿, 刘瑞, 易颜辉

现代化工. 2022, 42(10): 175-179,184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.034

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两步法甲烷水蒸气重整生产甲醇的高温、高压操作条件导致高能耗和高成本。利用线-筒式介质阻挡放电反应器,通过等离子体与Cu基催化剂耦合实现了甲烷水蒸气重整一步制甲醇,并考察了CH₄/H₂O/Ar等离子体反应条件和Cu/SiO₂催化剂的催化性能。结果表明,在最佳反应温度为170℃、最优CH₄/H₂O摩尔比为1∶4、负载量为5%的Cu/SiO₂为催化剂时,甲烷的转化率达到6.4%,甲醇的选择性达到58.8%。

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微波-Fenton-SBBR组合工艺对DMSO废水处理的研究

李希希, 陈洪敏, 周碧莲, 陈玉成

现代化工. 2022, 42(10): 180-184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.035

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利用微波-Fenton联合工艺对二甲基砜(DMSO)废水进行处理,探讨了pH、微波辐照功率与时间等因素对其去除率的影响。结果表明,对于质量浓度为50 g/L的DMSO废水(无需调整pH),采用240 W微波辐照5 min,在H₂O₂投加量为 5 mL/min、Fe²⁺/H₂O₂摩尔比为1/16时,DMSO去除率最高达98.85%。利用SBBR法对微波-Fenton法处理后残留的DMSO废水进行进一步处理,正常运行工况下对质量浓度1.1 g/L以内的DMSO废水的去除率稳定在90%以上。

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聚羟基丁酸酯载噻嗪酮微球的制备及体外释药机理研究

张婵, 白雪, 梅鑫, 席珍华

现代化工. 2022, 42(10): 185-189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.036

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为减少农业生产中传统农药大量使用对环境的危害,采用W₁/O/W₂复乳化-溶剂挥发法制备了聚羟基丁酸酯(PHB)载噻嗪酮(BPF)微球。以载药量、包封率为评价指标,采用正交设计法对微球制备工艺进行优化,并对微球进行了表征,研究了其体外释药机理与室内生物活性。结果表明,最佳制备工艺下制备的微球分散性良好、热稳定性较好、粒径分布均匀,平均粒径为1.04 μm,载药量和包封率分别为(25.01±0.28)%、(56.26±0.63)%。该微球具有良好的缓释效果,随着作用时间延长,其对目标生物的活性作用得到提高。

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负载型二硒化铁催化单过硫酸盐降解多氯联苯的研究

南亚林, 张鹏, 范文燕, 杨旭, 王文科, 李斯文

现代化工. 2022, 42(10): 190-195. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.037

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合成了2种多孔载体材料负载下的二硒化铁催化剂(FeSe₂@MOF-199和FeSe₂@MCM-41),并将其用于催化单过硫酸盐(PMS)以降解多氯联苯(PCB 28)。结果表明,MOF-199以其较大的比表面积及孔道尺寸,可负载更多的FeSe₂活性组分,使得FeSe₂@MOF-199/PMS体系对PCB 28的降解率高于FeSe₂@MCM-41/PMS。在PMS浓度为1.0 mmol/L、pH=3、温度为20℃的最佳反应条件下,FeSe₂@MOF-199/PMS对PCB 28的降解率可达到100%,且重复使用5次后仍保持较高的降解能力。

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固定化脂肪酶连续动力学拆分1,1,1-三氟异丙胺的研究

蒋成君, 徐仁杰, 程桂林

现代化工. 2022, 42(10): 196-199. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.038

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探讨了连续流动反应器中动力学拆分1,1,1-三氟异丙胺(TFPA)的可行性,比较了3种脂肪酶的催化效果及其对连续流动与间歇搅拌反应的影响。结果表明,连续流动反应方式下,以Novozym 435为催化剂,65℃下在装载固定化脂肪酶的色谱柱内停留3 min,1,1,1-三氟异丙胺的转化率可达到50%,产物N-[(1R)-2,2,2-三氟-1-甲基乙基]-乙酰胺的对映体过量值(ee)高达99.5%,且连续反应50 h后酶的活性保持原有水平,表观米氏常数为4.8 mmol/L;而采用间歇搅拌方式、反应时间为8 h时,转化率仅为41.6%。

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有机胺调控CeO₂载体及其催化合成氨性能的研究

王伟刚, 王鹏, 王爽

现代化工. 2022, 42(10): 200-208. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.039

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利用3种不同的有机胺[乙胺(EA)、乙二胺(EDA)、三乙胺(TEA)]调节溶液的pH,通过共沉淀法制备3种具有不同表面氧空位浓度的二氧化铈(CeO₂)载体,通过优化载体的合成条件以及添加不同种类助剂进一步提升其构筑催化剂的氨合成性能。结果表明,利用EDA调节溶液的pH≈11、铈源以逐滴的方式加入、前驱体焙烧温度为500℃时,制备的载体CeO₂-EDA-500-11-j所构筑的钌基催化剂性能最佳,在加入4%的Cs助剂后,催化剂4% Cs-2.5% Ru/CeO₂-EDA-500-11-j在450℃、3 MPa、n(H₂)/n(N₂)=3(60 mL/min)的测试条件下,氨合成的催化活性可达25.5 mmol/(g·h)。XPS和H₂-TPR测试结果表明,2.5% Ru/CeO₂-EDA-500-11-j催化剂中的CeO₂具有较高的Ce³⁺浓度、较多的氧空位和适当的碱位密度,是获得较高氨合成活性的重要因素。

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5万t/a CaCO₃@SiO₂纳米颗粒的产业化实践

朱天孝, 朱勇, 文庆福, 李仁才, 韦冬萍, 白丽娟, 袁爱群, 黄增尉

现代化工. 2022, 42(10): 209-212,216. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.040

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以20 kg纳米碳酸钙熟浆、硅酸钠和硫酸为原料,在温度为90±10℃、转速为1 500 r/min下,进行中试放大试验生产CaCO₃@SiO₂纳米颗粒,对产品进行表征和性能测试;再以20 t纳米碳酸钙熟浆为原料进行5万t/a的产业化生产。所生产的产品为核壳结构的CaCO₃@SiO₂纳米颗粒,壳层是一厚度为5 nm左右的二氧化硅。与CaCO₃相比,CaCO₃@SiO₂纳米颗粒在空气中稳定性更好,在软PVC中应用,加工流动性、色差指标更优;在硅酮胶中应用,拉伸强度和模量指标有所提高,可以解决纳米碳酸钙应用中存在的黄变、分散、流动、机械强度等问题。

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催化汽油加氢装置能效优化

黄炎彬, 李士雨, 杨慧

现代化工. 2022, 42(10): 213-216. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.041

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采用Aspen Energy Analyzer对某石化公司170万t/a催化汽油加氢装置进行换热网络分析,运用夹点技术对装置换热网络进行节能潜力分析,明确了该装置公用工程消耗的运行值及目标值,通过分析找出换热网络不合理的换热匹配,针对装置现行换热网络存在的热量回收不完全、公用工程节能效果较差的问题,提出了一套换热网络优化方案。优化后的换热网络节约冷公用工程6 860 kW、热公用工程6 860 kW,优化后冷公用工程消耗降低15.92%、热公用工程消耗降低20.41%。

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基于Aspen Plus的高氨氮垃圾渗滤液汽提处理工艺模拟

马楠柯, 刘志洋, 杨纯

现代化工. 2022, 42(10): 217-222,227. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.042

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采用Aspen Plus软件对高氨氮垃圾渗滤液(30 000 L/h、8 000 mg/L NH⁺₄)的汽提工艺流程进行模拟,探究了理论板数、回流比、蒸汽流量及碱液用量对垃圾渗滤液的处理效果和氨氮脱除率的影响规律。根据垃圾渗滤液的处理指标和衡量投资操作费用,对上述操作参数进行优化。结果表明,在优化操作参数下,汽提塔塔顶NH₃流量为219.31 kg/h;塔底出料废液的pH为7.562,氨氮脱除率达96.3%。此研究结果为实际工业处理高氨氮垃圾渗滤液提供了参考。

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煤基甲醇制烯烃浓缩水处理技术研究

李民, 孙高攀, 刘尚清

现代化工. 2022, 42(10): 223-227. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.043

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针对甲醇制烯烃MTO装置浓缩水处理过程中存在的回炼结焦和外排影响污水装置生化系统的难题,通过对MTO装置浓缩水组分分析、处理技术的机理分析和小试试验,并结合MTO装置运行和布局特点,研究出一套环保达标性高、经济性能好、能耗利用率高的浓缩水工业处理技术。经工业化应用表明,深度处理后的浓缩水COD由359 000 mg/L降至3 000 mg/L以下,既满足了生产安稳长满优运行的生产管理原则,又保障了"节能减排"、"能耗双控"、"环保零排放"的能源管理要求。

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基于PDMS的甲醇制芳烃数字工厂设计

张鸿, 郑洁茹, 王俊文, 张侃, 张玮

现代化工. 2022, 42(10): 228-231,236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.044

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针对甲醇制芳烃工艺,采用PDMS软件对车间进行三维数字化设计,建立土建、设备及管道模型,并检查数据及碰撞错误,提高设计效率,为该项目数字化交付奠定基础,同时为化工数字化发展提供借鉴。

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原油直接裂解制化学品技术开发

孙世源, 王龙延, 靳长友, 孟凡东, 施晓萌, 闫鸿飞, 杨鑫

现代化工. 2022, 42(10): 232-236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.045

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为了应对能源需求结构的变化,开发了原油直接裂解制化学品技术(COTOC)。采用双提升管催化裂化技术,2根提升管分别加工原油的轻、重馏分,同时回炼催化轻汽油和C₄烯烃,达到最大化生产低碳烯烃和芳烃的目的。中试试验结果表明,对于石蜡基和中间基原油,所开发的催化剂具有较高的活性和低碳烯烃选择性,低碳烯烃和芳烃产率可达到50%以上。将该技术与配套的芳烃抽提工艺和低碳烷烃脱氢工艺相结合,化学品产率可达到70%以上。

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催化重整预加氢单元改造为FCC汽油加氢装置及其运行分析

辛丁业, 蔡耀荣, 焦志锋, 丁小强, 马春生

现代化工. 2022, 42(10): 237-241. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.046

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根据国Ⅵ油品质量升级要求,采用某公司开发的CDOS-HCN技术及配套催化剂,将1套0.4 Mt/a半再生固定床催化重整装置预加氢单元改造为0.5 Mt/a催化汽油加氢装置。标定结果表明,改造后的催化汽油加氢装置可将FCC汽油的硫质量含量从125 μg/g降到12.4 μg/g,硫醇硫质量含量从25 μg/g降到2.3 μg/g,产品辛烷值损失为1.5个单位,烯烃含量降幅为8.1%。针对装置运行过程中存在的循环氢脱硫塔脱后带液、脱二烯烃反应器入口换热器结焦问题进行了原因分析,并提出了解决措施,可为其他炼厂类似装置的改造及操作提供经验和参考。

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高压密闭ICP-质谱仪测定煤矸石中国家重点严控5类重金属

张歌, 文玉成, 傅尧, 刘菁钧, 李晓星, 狄雅肖, 庞博

现代化工. 2022, 42(10): 242-246. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.047

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采取电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定HF:H₂O₂:NO₂Cl混酸体系下高压密闭酸热解煤矸石中铬、砷、镉、汞和铅5类重金属。采用 ⁵²Cr 、⁷⁵As 、¹¹⁴Cd 、²⁰²Hg 和 ²⁰⁸Pb 同位素元素进行测试,钪(⁴⁵Sc)、钇(⁸⁹Y)、铟(¹¹⁵In)和铋(²⁰⁹Bi)4种内标物质进行基体信号的校正以及漂移的抑制。通过测定新疆、内蒙古、广东、陕西4个地区的国家土壤标准样品GBW 07450、GBW 07446、GBW 07453、GBW 07454验证方法的准确性。铬、砷、镉、汞和铅在0.1~100 ng/mL范围内,校准曲线的线性相关系数均大于0.999 5,分析方法检出限均小于0.031 ng/mL。该方法用于实际样品分析,相对均方根差(n=11)不高于3.47%,质量控制结果与理论值的比值在95%~105%。

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以聚中性红为介体的生化需氧量微生物传感器的研制

周密, 颜家保, 胡杰, 鲍彦舟, 孙玲玉

现代化工. 2022, 42(10): 247-251,256. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.048

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制备了一种用于生化需氧量检测的新型微生物传感器,选用玻碳电极为基底电极、海藻酸钠(SA)改性的聚乙烯醇(PVA)凝胶为微生物包埋载体、地衣芽孢杆菌为固定化微生物,将氧化还原介体中性红(NR)电聚合到微生物细胞表面形成聚中性红(PNR),并对传感器电化学性能进行了探究。结果表明,与微生物敏感膜内细胞结合的PNR能有效保持氧化还原性能,从而促进微生物与电极表面的电子转移。该电极在4~24 mg/L BOD标准溶液中呈现良好的线性响应性能,检出限2 mg/L(S/N=3),响应时间400 s。固定化微生物存活率80%以上,最适酸碱环境为中性,最适温度为35℃。微生物传感电极在2个月内保持着良好的稳定性。

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气相色谱-三重四极杆质谱联用法测定工业用三乙醇胺

杜芹芹, 王静, 史元元

现代化工. 2022, 42(10): 252-256. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.049

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研究了不同溶剂条件下三乙醇胺在不同色谱柱上的保留情况,建立了一种三乙醇胺的气相色谱-三重四极杆质谱联用检测方法。样品经溶剂超声溶解后,用0.22 μm有机滤膜过滤,供气相色谱-质谱联用检测。采用异丙醇作溶剂,DB-1701柱分离,多反应监测模式下进行检测。结果表明,三乙醇胺在0.10~1.04 mg/mL范围内线性关系良好,相关系数大于0.995 0,检出限与定量限分别为0.02、0.06 mg/mL,方法的加标回收率为91.79%~108.34%,RSD为4.98%~5.40%。本方法操作简便,快速准确,重复性好,对含三乙醇胺样品的定性检测能提供较全面的质谱参考,弥补单独气相色谱分离的不足,同时也能够满足工业样品中三乙醇胺的定量检测要求。

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2022年, 第42卷, 第10期　刊出日期：2022-10-20

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