现代化工

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黄宇, 刘梦溪, 陈海平, 孙富伟

现代化工. 2022, 42(12): 1-5. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.001

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随着我国大力推进绿色与低碳发展,天然气消费比重逐步增加,LNG (液化天然气)行业进入快速发展阶段。历经15年技术研究,国内建设单位、制造单位和科研院校通过"产学研"合作,基本实现了LNG接收站核心装备国产化,增强了国内LNG项目建设主动性和灵活性,并不断涌现出新的技术、产品和服务,拓展了LNG产业的发展空间,推进我国LNG接收站自主技术创新体系建设。结合中国海油科研攻关、LNG工程项目调研、资料文献查阅等研究工作,总结LNG接收站核心装备与新技术,在自主化进程、应用场景、可靠程度等方面提出建议,为国内LNG接收站项目建设提供技术经验。

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金属丝网加工业全过程整治提升方案设计

王瑞晨, 范光宇, 郭亚静, 林雨琛, 党春阁

现代化工. 2022, 42(12): 6-12,18. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.002

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针对我国金属丝网加工企业存在生产工艺落后、资源利用率低、环境污染重等问题,全面分析了金属丝网加工业污染物产排特征,从合规性和源头控制,生产现场要求,电镀、热镀、涂塑工艺和污染防治要求以及环境管理几方面进行全过程整治提升方案设计,最终完成"清单式"的技术指导文件。结合行业发展现状,提出进一步健全标准体系、创新清洁生产技术和建立方案推行试点的建议,以促进金属丝网加工企业污染防治能力提升,实现行业的绿色升级。

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精馏技术在电子化学品制备中的应用进展

姜占坤, 李海, 华超, 陆平, 白芳

现代化工. 2022, 42(12): 13-18. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.003

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综述了连续精馏、间歇精馏、亚沸精馏、加减压精馏、共沸精馏、萃取精馏、反应精馏、低温精馏等多种精馏技术在电子化学品制备中的应用现状,并对精馏技术在电子化学品制备过程的应用前景做出了展望。

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生物应用氮掺杂碳纳米管的研究进展

郭博森, 彭玉婷, 王闻达, 余澎, 罗卫华

现代化工. 2022, 42(12): 19-23,29. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.004

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介绍了氮掺杂碳纳米管的主要制备方法及其在生物传感器、药物载体、组织工程及医学诊断领域的最新应用研究进展,分析了氮掺杂碳纳米管应用于生物领域的优点和不足,并对未来的研究进行了展望。

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钢铁烧结烟气多污染物协同控制研究进展

边瑶, 王博, 沈伯雄, 李钊铭, 康东芮

现代化工. 2022, 42(12): 24-29. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.005

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综述了烧结烟气中NO、Hg⁰和CO的单一控制方法以及能够实现三者协同控制的方法;讨论了这些方法的技术特点、不足之处和发展方向。其中,气固相催化是一种经济、高效、综合的协同控制方法,利用气固相选择性催化还原法协同控制NO和Hg⁰、NO和CO已经得到了广泛的研究,该方法在实现三者协同控制上具有广阔前景。最后结合实际情况,对未来的研究方向提出了建议和展望。

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海上气田乙二醇再生回收系统的研究进展

李尉新, 吴巍, 李银辉, 陈赞, 胡凯, 陈建新

现代化工. 2022, 42(12): 30-34,39. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.006

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概述了天然气水合物抑制剂和不同乙二醇再生回收工艺的工艺流程和特点,包括传统工艺、全流脱盐工艺、分流脱盐工艺和离子交换法脱盐工艺;对乙二醇再生及回收过程中涉及到的模拟计算和实验分析进展进行了总结;指出改进现有工艺存在的问题是下一步研究的重点。

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层状双氢氧化物/聚合物复合材料研究进展

董钦炳, 徐海, 竺柏康, 张璐, 斯郑杰, 董海鹏, 杨淑清, 张乐

现代化工. 2022, 42(12): 35-39. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.007

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层状双氢氧化物(LDHs)具有层状结构、独特的化学组成、可通过阴离子交换扩大层间间距等特性,可为聚合物带来良好的热稳定性能、阻燃性能、抑烟性能等。综述了LDHs的合成方法以及与聚合物的配合方法,介绍了LDHs基材料在聚合物中的应用研究进展,并对LDHs的后续研究和应用进行了展望。

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微纳结构三氧化钨气敏材料的研究进展

吕露, 刘斌, 刘慧, 杜燕萍, 赵婧, 丁涛, 常薇

现代化工. 2022, 42(12): 40-43,49. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.008

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归纳了微纳结构WO₃气敏材料的最新研究进展,总结了提高微纳结构WO₃气敏材料气敏性能的方法,简要分析了WO₃气敏材料传感器目前面临的问题,并对未来的发展方向进行了展望。

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恶臭污染物治理技术研究进展

王亮亮, 李晓洁, 何沛然, 刘月霞, 张忠国

现代化工. 2022, 42(12): 44-49. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.009

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介绍了恶臭污染的定义、来源和危害,总结了不同生产生活中恶臭污染的特点和对应的末端治理技术。通过物理法、物理化学法、化学法和生物法的归类方式,重点介绍各种方法的基本原理、处理流程、适用场景和优缺点。研究表明,恶臭污染治理技术在材料的开发和应用方向上存在脱节问题,技术组合研发和集成较少,无法应对恶臭种类差异较大的不同行业。结合成本要求,在开发和完善单一处理技术的同时,加强组合技术的研发和集成、筛选符合行业整体规律的方法应成为未来的研究趋势。

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硅碳复合负极材料的研究现状与前景

韦炳吕, 莫祖学, 秦海青, 庞兴志, 谭翔云

现代化工. 2022, 42(12): 50-53,59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.010

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硅碳复合负极材料具有较高的理论容量和较好的循环性能,但不同的结构和黏结剂对硅碳复合材料的性能具有重要的影响。基于硅碳复合材料的不同结构分类,综述了硅碳复合材料的最新研究进展,深入分析和讨论了核壳结构和嵌入结构硅碳复合材料,强调了黏结剂和硅碳复合材料协同匹配的重要性,并展望了硅碳复合负极材料的商业化应用发展趋势。

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黄丝藻处理废水与生物质高值化利用研究进展

王飞飞, 李苑虹, 郭昱昊, 祝振洲, 张成武

现代化工. 2022, 42(12): 54-59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.011

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基于黄丝藻在二氧化碳减排、废水生物修复及生物炼制方面的优势,重点介绍了该藻对不同废水的净化效果及过程强化技术,系统阐述了影响油脂积累的因素及生物质综合利用的研究进展,归纳总结了黄丝藻处理废水的优势和挑战,在生物炼制背景下展望了黄丝藻资源化处理食品废水耦合高附加值产品生产的发展方向。

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凹凸棒石SCR脱硝催化剂的研究进展

刘兴誉, 蒲欣, 贾媛媛, 张鹏, 唐中华, 刘军强, 巫树锋, 杨岳

现代化工. 2022, 42(12): 60-63,69. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.012

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综述了凹凸棒石脱硝催化剂性能,探讨了不同活性组分、制备方法、反应条件等对催化剂性能的影响。未来凹凸棒石SCR催化剂可从凹凸棒石改性及活性组分筛选、制备方法优化及成型工艺探讨、反应机理及中毒机理研究等方面入手,优化催化剂性能,争取尽快实现工业化。

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放射性废水典型核素去除研究进展

赫东煜, 李研, 王钰淇, 宫艳玲, 张悦, 赵长伟

现代化工. 2022, 42(12): 64-69. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.013

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重点分析了膜分离技术中微滤、超滤、纳滤和反渗透在放射性废水处理中的研究现状,总结了不同种类膜在处理放射性废水中的优势和待解决的问题。总体而言,膜技术在处理放射性废水中的表现良好,应用前景广阔,但新型膜材料研发、膜技术与其他工艺组合以及膜污染问题尚需进一步研究。

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N-甲基二乙醇胺废水处理技术的研究进展

王鹏, 王雪清, 朱光锦

现代化工. 2022, 42(12): 70-74. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.014

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简要介绍了N-甲基二乙醇胺(MDEA)废水的来源及其危害,综述了国内外化学氧化技术、生物降解法、吸附法、电解法等对MDEA废水的综合处理技术进展,比较了不同降解技术的处理原理及优缺点,简述了在不同自由基作用下MDEA废水的降解机理,并对MDEA废水降解技术的未来趋势进行了展望。

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合成医用高分子材料的抗凝血改性研究进展

马慧君, 支树迪, 袁坤山, 张守城, 张海军

现代化工. 2022, 42(12): 75-78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.015

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主要讨论了合成医用高分子材料表面的抗凝血改性方法进展,介绍了以肝素、类肝素和其他新兴药物为有效成分的表面抗凝药物涂层技术,同时介绍了合成医用高分子材料表面亲水性改性、官能团改性技术的进展,指出了现存的主要问题,并对未来发展进行了展望。

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糖类化合物加氢制备二元醇的研究进展

杨晓瑞, 马艺鸣, 孙姚瑶, 金爽, 梁金花, 朱建良

现代化工. 2022, 42(12): 79-84. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.016

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介绍了不同糖类化合物原料加氢制备二元醇的2种路径,阐述了每个路径反应的机理过程,分析了2种路径中以不同糖类化合物为原料的催化工艺,指出了2种路径面临的问题,展望了糖类化合物加氢制备二元醇的发展方向。

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表面绝缘兼具高导热和电磁屏蔽的复合多层膜的制备与性能研究

张亚杰, 曾嘉轩, 郑康, 肖超, 包超, 张献, 刘香兰

现代化工. 2022, 42(12): 85-90. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.017

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以环境友好型材料纳米纤维素为基体,与多壁碳纳米管和六方氮化硼复合制备兼具高导热和电磁屏蔽且表面绝缘的复合薄膜材料,并对其性能进行研究。结果表明,碳纳米管和纤维素组成的复合薄膜在碳纳米管填充量为40%时,电磁屏蔽效能、厚度、密度达到最佳平衡;其单位厚度比屏蔽性能(SSE/t)显著提高,达到5 465.28 dB·cm²/g;叠层复合薄膜的面内热导率最高达到5.56 W/(m·K),较纯CNF薄膜提高了近400%;叠层复合薄膜具有很好的柔韧性,可以完全对折而不产生裂痕;叠层复合薄膜的表面电导率均在10^-9数量级,表明薄膜具有很好的绝缘性能。

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磁性壳聚糖微球的制备及其对直接桃红吸附行为的研究

朱明新, 陈贝贝, 张进雨, 潘顺龙, 周华

现代化工. 2022, 42(12): 91-95,101. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.018

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采用反相乳液法制备了磁性壳聚糖微球(MCPs),并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射光谱(XRD)对其进行表征。系统研究了直接桃红溶液初始质量浓度、pH以及吸附时间对磁性壳聚糖微球吸附行为的影响。结果表明,随着直接桃红溶液初始质量浓度和pH的升高,磁性壳聚糖微球对直接桃红的平衡吸附量(q_e)均呈上升趋势,其最大平衡吸附量为113.2 mg/g。吸附动力学研究发现,磁性壳聚糖微球对直接桃红的吸附过程符合准二级动力学模型。等温吸附拟合结果表明,磁性壳聚糖微球对直接桃红的吸附行为与Langmuir模型更加契合。

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WO₃/CuBi₂O₄异质结的制备及其光电化学性能研究

吴涛, 李天保

现代化工. 2022, 42(12): 96-101. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.019

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采用一步水热法在FTO导电玻璃上制备了WO₃纳米薄膜,并通过电沉积法在WO₃纳米薄膜上生长CuBi₂O₄制备了WO₃/CuBi₂O₄异质结。利用SEM、XRD、XPS等对WO₃/CuBi₂O₄的形貌和晶体结构进行分析,并对其进行紫外-可见光谱、光电流及交流阻抗等测试。结果表明,WO₃/CuBi₂O₄异质结的可见光吸收范围拓宽,其光电流密度(0.56 mA/cm²)为纯WO₃(0.22 mA/cm²)的2.5倍,ABPE效率提升至0.22%。此外,WO₃/CuBi₂O₄异质结使载流子阻抗降低、迁移率提高,从而提高光电化学性能。

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化学镀法制备Ni₃P/γ-Al₂O₃用于催化肉桂醛选择加氢的研究

黄卉, 遇治权, 张朋, 王瑶, 刘颖雅, 孙志超, 王安杰

现代化工. 2022, 42(12): 102-107,113. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.020

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采用"沉积沉淀-化学镀"法制备了Ni₃P/γ-Al₂O₃催化剂,利用X射线衍射(XRD)、N₂-物理吸附和透射电镜(TEM)对催化剂进行表征。考察了催化剂制备条件以及反应条件对Ni₃P/γ-Al₂O₃催化肉桂醛(CAL)选择加氢反应性能的影响。结果表明,负载量为25%、镀液pH为5.5制备的催化剂前体,经400℃下H₂热处理后获得的催化剂具有最高的苯丙醛(HCAL)收率。在70℃和1.0 MPa H₂下反应1 h,肉桂醛转化率为93.7%,苯丙醛选择性为90.1%。

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基于腐殖酸基储能材料制备的污泥资源化利用研究

贾潇田, 李颖, 张星楠, 李昕飞, 郭穆骞, 杨利霞

现代化工. 2022, 42(12): 108-113. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.021

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以污泥、污泥源腐殖酸为前驱物,通过活化处理及热还原法制备碳材料。利用SEM、BET、Raman和FT-IR对材料进行结构分析,并利用CV、GCD和EIS等研究其电化学性能。结果表明,KOH作活化剂可以有效改善材料电化学性能,腐殖酸与KOH的活化比为1∶1时材料表现出较高比表面积(174 6 m²/g)和孔容(1.074 5 cm³/g)。该材料在三电极系统中比电容达186.7 F/g,等效内阻仅0.488 Ω,倍率性能良好。以污泥源腐殖酸为前驱物可制得成本低廉的储能材料,为污泥中潜在资源的开发及利用提供了新途径;其良好的电化学性能拓宽了超级电容器中电极材料的应用领域。

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CeO₂-TiO₂纳米颗粒改性PVDF复合膜的研究

季红军, 童裕佳, 丁文龙, 史丽建, 李卫星

现代化工. 2022, 42(12): 114-119,123. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.022

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以六水合硝酸铈、正丁醇钛为原料,通过水热合成技术制备了CeO₂-TiO₂、CeO₂及TiO₂纳米颗粒,将制备的纳米颗粒添加到聚偏氟乙烯(PVDF)中制备PVDF复合膜。利用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、冷场扫描电子显微镜(SEM)对CeO₂-TiO₂纳米颗粒的形貌、结构及组成进行表征;利用红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)以及自制错流过滤系统对纯PVDF膜及PVDF复合膜的形貌、结构及性能进行表征。结果表明,CeO₂-TiO₂纳米颗粒呈现出多孔、聚集体结构及结晶状;相对于纯PVDF膜,PVDF复合膜的纯水通量、BSA截留率及通量恢复率均有不同程度的提升,尤其是PVDF-CeO₂-TiO₂(PVDF-CT)复合膜的亲水性和抗污染性有显著提升。当CeO₂-TiO₂纳米复合颗粒的质量分数为9%时,PVDF-CT复合膜对BSA的截留率达到94.1%,通量恢复率达到95%。

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玻璃纤维负载Fe₃O₄催化膜光芬顿降解四环素的研究

吴奥, 王裕民, 董正洪, 高海燕, 赵永男

现代化工. 2022, 42(12): 120-127. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.023

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采用溶剂热法制备了玻璃纤维负载Fe₃O₄纳米颗粒膜(FOGF)非均相光芬顿催化剂,利用XRD、SEM、EDX、TEM等对材料结构和形貌进行表征;在模拟太阳光辐照下,考查了pH、H₂O₂用量、四环素初始质量浓度、FOGF质量对光芬顿降解四环素(TC)的影响,并进行了准一级动力学模拟。结果表明,在pH为6、H₂O₂用量为0.3 mL、FOGF质量为0.2 g、四环素初始质量浓度为20 mg/L时,反应120 min后四环素降解率达到99.5%,速率常数达4.57×10^-2 min^-1。FOGF在高pH时也表现出较高活性,pH为8时反应120 min后降解率为88%。FOGF表现出良好的稳定性,经过6次四环素降解循环反应,催化活性和降解效率均无明显衰减。自由基捕获实验证明,·OH自由基和空穴h⁺是主要降解活性物质。

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氧化钴掺杂的中空二氧化硅纳米管的制备及其催化性能研究

刘明喜, 王紫竹, 刘亭亭, 徐彩云, 周生虎

现代化工. 2022, 42(12): 128-132. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.024

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以Co²⁺配位的线性金属超分子聚电解质为模板,通过一锅法在水热条件下高收率地制备了Co_xO_y掺杂的中空二氧化硅纳米管(Co_xO_y-HSNs)。研究了Co_xO_y-HSNs在过氧化氢下降解一系列染料的效果,同时考察了合成条件与反应参数对降解效率的影响,并进行了初步机理研究。结果表明,主要活性氧化物种是单线态氧,且超氧自由基、碳酸根自由基和羟基自由基也参与了降解反应。

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离子液体负载二氧化硅掺杂Ba催化氧化脱硫研究

井栋宇, 闫锋, 徐行

现代化工. 2022, 42(12): 133-136,142. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.025

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以正硅酸乙酯为硅源、季铵盐为模板剂,掺杂Ba金属阳离子并采用一锅法制备了介孔二氧化硅负载磷钨酸(HPMo/SiO₂)催化剂。将该催化剂用于模拟汽油氧化脱硫,考察了磷钨酸负载量、反应时间和煅烧温度等因素对催化剂结构和催化氧化脱硫性能的影响;同时对制备的催化剂进行了FT-IR、XRD、BET、SEM表征。结果表明,该催化剂具有良好的多金属氧酸盐离子液体分散性,可以有效去除含硫化合物。在Ba基催化剂质量为0.1 g、氧硫体积比为10∶1、反应时间为40 min、反应温度为50℃的条件下,脱硫效果最好,达到96%。

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层层自组装复合膜的制备及性能研究

许士健, 王玉鸣, 王继乾, 徐海

现代化工. 2022, 42(12): 137-142. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.026

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为获得具有高阻隔性能和机械性能的复合膜材料,利用诱导蒸发法将蒙脱土(MMT)、羧甲基壳聚糖(CMCS)和氧化石墨烯(GO)通过层层自组装技术制备二元及三元复合膜。利用DLS、FT-IR、AFM、SEM对其进行表征。结果表明,无机片层MMT、GO与聚合物CMCS之间通过静电、氢键作用等作为驱动力,最终形成类似珍珠层"水泥-砖块"的致密层状结构。阻隔性能实验表明,复合膜材料对水的滤失量小于20 mL。力学性能测试结果表明,在复合膜料m(MMT)∶m(CMCS)=1∶1的基础上加入质量分数为2%的GO时,横向拉伸杨氏模量和纵向杨氏模量分别可达到23.35 GPa和82.73 GPa。

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炭吸附水热法制备GdFeO₃粉体及其光催化性能的研究

黄擘, 郭贵宝

现代化工. 2022, 42(12): 143-147. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.027

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利用炭吸附水热法制备GdFeO₃的钙钛矿型晶体纳米粉体,利用热重分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、比表面与孔径分析仪(BET)以及气相色谱仪(GC)分析晶体的热稳定性、晶相纯度、吸光性能及比表面积,通过甲基橙在可见光辐射下限定时间的降解程度来评价GdFeO₃粉体的光催化性能。结果表明,炭吸附水热法制得的GdFeO₃粉体有高的结晶度、热稳定性以及更大的比表面积,炭黑的加入有效阻止了粉体在制备、干燥及焙烧过程中的团聚和烧结,炭吸附水热法制备的GdFeO₃粉体可吸收的光波长范围更大、吸光性能更好。光催化实验结果表明,炭吸附水热法制得的GdFeO₃粉体性质稳定,光辐射140 min时甲基橙的降解率达82%。

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Ni掺杂的Pd/CNT催化聚苯乙烯加氢反应研究

刘振宇, 郭欣荣, 刘平, 孙中华, 王钘, 何明阳, 钱俊峰

现代化工. 2022, 42(12): 148-153. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.028

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制备了一系列Ni掺杂的Pd/CNT催化剂(Ni-Pd/CNT),通过XRD、BET、TEM、H₂-TPR、XPS等手段对其进行表征,并考察了其在聚苯乙烯(PS)加氢中的催化性能。结果表明,Ni的加入提高了Pd的分散度,起到了协同催化的作用,大幅度提高了Pd/CNT的催化活性和链长保留率。Ni-Pd/CNT催化剂的最佳制备条件为:5% Pd、5% Ni、400℃焙烧4 h、350℃碳化2 h;Ni-Pd/CNT催化PS加氢的最佳反应条件为反应温度160℃、反应压力6 MPa、反应时间8 h、催化剂质量分数10%,此时,PS的转化率达98.6%,同时链长保留率达89.3%。Ni掺杂的Pd/CNT催化剂活性的提高缩短了反应时间,有效减少了分子链的断裂,且催化剂具有良好的稳定性。

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介孔Pt/La@SAPO-11催化油酸脱羧制备C₈~C₁₇烷烃的研究

刘晓龙, 王珉鑫, 马靖烨, 袁红

现代化工. 2022, 42(12): 154-160. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.029

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以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)为介孔模板剂、La为助剂,采用原位封装法合成了一系列介孔Pt/La@SAPO-11双功能催化剂;利用TEM、XRD、N₂-BET和NH₃-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,适量金属La的引入可降低Pt纳米颗粒尺寸(6.5~7.0 nm),且Pt纳米颗粒均匀地分散在SAPO-11载体上;Pt/La@SAPO-11催化剂还具有良好的介孔结构,平均孔径为8.5~11.0 nm,BET比表面积为144~174 m²/g;此外,0.8% Pt/2% La@SAPO-11具有适宜的酸量(12.8 cm³/g STP)。以0.8% Pt/2% La@SAPO-11为催化剂、反应温度为340℃、反应时间为6 h时,C₈~C₁₇烷烃的收率可达82.1%。

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氧化铈掺杂对Pt/CNTs电催化氧化甲醇的影响

李贵贤, 祁建军, 李红伟, 王首登, 周怀荣, 王东亮

现代化工. 2022, 42(12): 161-166. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.030

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采用CeO₂对碳纳米管(CNTs)进行改性,然后利用乙二醇还原法制备了Pt/CeO₂-CNTs催化剂,考察了CeO₂的掺杂量对催化剂性能的影响。结果表明,所获得的Pt/CeO₂-CNTs催化剂极大地促进了甲醇的解离吸附过程,且具有快速电极动力学、高催化电流密度和稳定性,同时其抗CO中毒性能也得到显著提升,为直接甲醇燃料电池阳极Pt基催化剂的工业化奠定了一定的理论基础。

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氮丙啶室温交联聚丙烯酸钠渗透蒸发膜的制备及性能研究

高成云, 孙炜杰, 廖家友, 何健学, 崔怡岩, 李鹏

现代化工. 2022, 42(12): 167-173. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.031

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采用氮丙啶与丙烯酸钠进行室温高效反应制备交联渗透蒸发膜。利用FT-IR、XRD、正电子湮灭光谱仪、SEM、接触角测量仪、热重分析仪、机械拉伸等手段对样品物化性质进行表征,并探讨不同交联度对乙醇和水渗透蒸发性能的影响。结果表明,交联过后膜的抗溶胀性、耐热性及机械性能均明显提高。对其在70℃下的分离特性进行了测定,其渗透通量为1 389 g/(m²·h),分离因子为624,较纯膜分离因子提高2.05倍。

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V/AC催化剂NH₃-SCR低温脱硝机理的研究

杨征宇, 黄帮福, 张桂芳, 代蒙, 文桢晶, 李婉君, 罗柳宾, 自高勇

现代化工. 2022, 42(12): 174-179. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.032

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以硝酸活化后的椰壳活性炭(AC)为载体、VOSO₄为前驱物制备V/AC系列催化剂,利用SEM、BET、XRD、FT-IR、XPS对V/AC催化剂表面形貌、孔隙结构、晶体结构、官能团和活性组元价态的变化规律进行表征。改性机理研究结果表明,V/AC催化剂上块状钒物种均匀分散在AC表面且能高效构建出新结构,增大比表面积和孔体积;活性炭表面均可观察到V₂O₅和V₂O₃活性组元;随着钒氧化物负载量增加,—COOH和—OH官能团略微减少,负载量过多会破坏C—OH、C—O和C==O键。V/AC催化剂低温NH₃-SCR机理研究结果表明,通过V⁵⁺和V⁴⁺之间的氧化还原反应形成了活性氧空位,使表面吸附氧O_α的量增加,具有较高流动性,促进并吸附了更多的反应气体(NH₃、O₂、NO),致使标准SCR反应向快速SCR反应加速转化。

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表面Au负载对BiVO₄纳米多孔膜光电化学性能的影响

田旭, 高昌盛, 顾琳, 李玉洁, 崔银龙, 隋美蓉

现代化工. 2022, 42(12): 180-183,189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.033

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采用电化学沉积法在透明导电玻璃衬底上成功制备出高表面积的BiVO₄纳米多孔光阳极,研究了表面Au负载对其光电化学(PEC)性能的影响。利用SEM、UV-Vis、PEC性能评价及电化学阻抗谱等对其进行分析。结果表明,Au负载并未显著改变样品形貌;Au负载有助于增强材料在可见光区的吸收;Au负载有利于增强BiVO₄光阳极的光电流,使其1.23 V时的光电流由1.24 mA/cm²增强至2.24 mA/cm²,提高了近1倍;材料PEC性能的增强来自于固体电极/电解液界面特性的改善。同时,通过构筑光电化学电池评价样品的实际产氢性能发现,Au负载有助于大幅提升材料的产氢性能,可由33.2 μmol/(cm²·h)增至59.5 μmol/(cm²·h)。

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氧化、絮凝联合硅藻土调理污泥脱水性能的研究

刘浩, 刘强, 陈义飞, 曹先胜

现代化工. 2022, 42(12): 184-189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.034

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研究了聚丙烯酰胺(PAM)、高铁酸钾和硅藻土联合作用对污泥脱水性能的影响。通过曲面响应优化,建立了以污泥比阻(SRF)为脱水效率的二次多项式预测模型和方差分析,得到三因素耦合调理污泥最优值。结果表明,高铁酸钾、PAM和硅藻土的投加量分别为100.52、4.34、201.16 kg/t DS的条件下处理的污泥脱水性能最佳,SRF最低可达到5.82×10¹² m/kg。后续分析表明,高铁酸钾强氧化性使胞外聚合物(EPS)遭到破坏,释放结合水。在PAM的絮凝作用下,泥水快速分离,硅藻土充当骨架作用,架起排水通道,大幅度提升了污泥的脱水性能。

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耐盐人苍白杆菌发酵培养条件的响应面优化

叶竞灵, 高会杰, 陈明翔, 杨文革, 周彬, 胡永红

现代化工. 2022, 42(12): 190-195,202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.035

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通过单因素试验优化了耐盐人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi) N2-2的脱氮发酵培养条件。利用Plackett-Burman试验得出影响菌株N2-2氨氮降解效率最显著的3个因素为pH、丁二酸钠质量浓度和温度。通过Central Composite Design试验设计对菌株N2-2的培养条件进行响应面优化并分析得出最佳脱氮发酵培养条件。结果表明,在丁二酸钠质量浓度为9.1 g/L、初始氨氮质量浓度为300 mg/L、pH为8.6、转速为120 r/min、温度为30℃、接种量为4%的条件下,氨氮降解率为84.97%,比优化前提高了11.78%。

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CoC₂O₄/MnC₂O₄复合催化剂高效制备苯乙酮工艺条件的研究

范磊, 汪清, 李平, 王艳, 陈新华, 朱燕舞, 陈祥迎, 张忠洁

现代化工. 2022, 42(12): 196-202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.036

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利用二水草酸钴、二水草酸锰构建CoC₂O₄/MnC₂O₄复合催化剂,并将其用于乙苯选择性氧化制备苯乙酮,通过气相色谱仪(GC)对产物进行定量分析。通过单因素与设计正交实验等方法探究反应的最佳工艺条件。结果表明,最佳工艺条件为反应温度为120℃、钴锰摩尔比为2∶1、固液比为1.0,此时,乙苯转化率与苯乙酮选择性最高,分别为26.58%与81.19%。在最佳反应条件下,将氧源替换为氧气,乙苯转化率与苯乙酮选择性分别为52.2%与90.25%。该催化剂具有优异的循环使用性能,在50次内的催化效果基本不变。CoC₂O₄/MnC₂O₄复合催化剂体系克服了传统乙酸钴催化剂易被氧化、易结块、不能循环等缺点,能够有效提高催化剂的利用率,降低生产成本。

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电吸附-电氧化耦合技术去除微污染水中氨氮的研究

王晓铄, 潘涌璋

现代化工. 2022, 42(12): 203-209. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.037

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通过沸石粉末、二氧化钛粉末、乙炔黑和碳纤维等材料构成的新型复合电极的电吸附-电氧化耦合技术去除微污染水中的氨氮。结果表明,当进水氨氮质量浓度为2.0 mg/L、pH调节为6.8、电吸附电压为1.2 V、吸附时间为1.5 h、电氧化电压为7.5 V、反应时间为1.5 h时,出水中氨氮质量浓度小于1.5 mg/L,表明添加TiO₂有助于提高活性炭纤维复合电极对氨氮的电吸附与电氧化效果。同时,Weber-Morris粒子内扩散模型和Langmuir等温线较好地拟合了复合电极的动力学吸附和等温吸附行为。

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基于二羧酸配体构筑的铁基金属有机骨架材料的制备及其电催化析氧性能

吴方, 李秋琳, 丁梦圆, 高慧花, 侯永琪, 徐赵萍, 方佳妮

现代化工. 2022, 42(12): 210-214. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.038

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以三氯化铁为铁源、不同的二羧酸为配体,制备一系列铁基金属有机骨架材料(MOFs)。利用XRD、SEM和FT-IR等表征手段对其结构、形貌进行表征。结果表明,不同二羧酸配体构筑的铁基MOFs的析氧活性不同。相较于其他配体,以反丁烯二酸为配体构筑的MOFs表现出优异的析氧活性,在1 mol/L KOH电解液中,仅需255 mV和302 mV过电势即可达到10 mA/cm²和100 mA/cm²的电流密度,其对应的Tafel斜率仅为28.3 mV/dec;此外,该MOFs催化剂表现出优异的催化稳定性。

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g-C₃N₄/BiVO₄光催化还原水中硝酸盐氮性能研究

刘霞, 石会龙, 李成帅, 刘博文, 史德青

现代化工. 2022, 42(12): 215-220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.039

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采用固相反应法结合水热合成法制备了一种新型g-C₃N₄/BiVO₄异质结光催化剂,用于舰船烟气脱硝废水中硝酸盐氮污染物的治理。结果表明,相比纯g-C₃N₄和BiVO₄,g-C₃N₄/BiVO₄异质结光催化剂具有更高的光催化性能;催化剂组成、空穴捕获剂种类、空穴捕获剂添加量等因素均对硝酸盐氮脱除效果具有显著影响;当硝酸盐氮初始质量浓度为50 mgN/L、空穴捕获剂HCOOH浓度为45 mmol/L时,经过120 min紫外光照射,0.30-CNBVO光催化剂还原硝酸盐氮效果最佳,其硝酸盐氮脱除率达到了91.62%,N₂选择性达到了86.39%。

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以PTA废水为介质的微藻固碳研究

刘明

现代化工. 2022, 42(12): 221-228,234. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.040

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以卵囊藻为研究对象,分别在精对苯二甲酸(PTA)废水原水和3种不同处理方法处理后的PTA废水中进行固碳实验研究。结果表明,卵囊藻在PTA废水原水中对COD降解率为84.56%,平均固碳效率仅为79.57%;采用经过生化处理和经过紫外预处理的PTA废水,微藻的平均固碳效率分别达到了97.78%和95.74%,且固碳效率较为稳定;采用Fenton预处理的PTA废水,COD去除率只有58.18%,但平均固碳效率达到了85.37%,高于PTA原水的相应值。以PTA废水为介质培养微藻,可以同时实现废水净化和CO₂固定,并且在经过预处理的废水中有更好的固碳效果。

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超临界法制备PVDF-HFP-PEO共混聚合物电解质及其性能研究

薄扩, 李志义, 魏炜, 董超, 刘凤霞, 刘志军

现代化工. 2022, 42(12): 229-234. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.041

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针对单一聚合物电解质在室温条件下离子电导率低、电解质与电极界面稳定性差的问题,采用超临界CO₂相分离法制备掺杂适当比例聚氧化乙烯(PEO)的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基电解质,并通过共混改性得到多孔PVDF-HFP-PEO聚合物薄膜。结果表明,该聚合物薄膜具有较高孔隙率与吸液率,热分解温度超过380℃,热稳定性较好;吸附电解液后,该电解质离子电导率为5.13 mS/cm。组装成Li//PVDF-HFP-PEO电解质//LiFePO₄扣式电池后,1 C倍率循环下正极首圈放电容量达到128.5 mAh/g,循环70圈后,正极放电容量剩余122.8 mAh/g。

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LaFe_1-xMn_xO₃钙钛矿催化臭氧氧化降解间甲酚的研究

姜鑫, 武春艳, 邵天华, 王盛哲, 卫皇曌, 赵颖, 孙承林

现代化工. 2022, 42(12): 235-241. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.042

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利用改进的共沉淀法合成了一系列不同铁锰掺杂比的LaFe_1-xMn_xO₃钙钛矿催化剂。以间甲酚为模拟污染物,评估合成的LaFe_1-xMn_xO₃钙钛矿催化剂的催化臭氧氧化活性,并对合成条件进行优化,在最佳合成条件下探究铁锰掺杂比的影响。通过SEM、XRD、TEM mapping对材料形貌结构进行表征,通过O₂-TPD对催化剂氧空位进行研究,并结合GC-MS和HPLC-MS推测了间甲酚反应的降解过程。结果表明,LaFe_0.26Mn_0.74O₃催化剂具有最佳的催化效果;LaFe_0.26Mn_0.74O₃催化剂具有很好的稳定性;同时盐度对于间甲酚的降解有一定的抑制作用。

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燃煤电厂溶剂法碳捕集中试系统分析

王保登, 崔倩, 闫学良, 张峰, 龙银花, 孙永伟, 熊日华

现代化工. 2022, 42(12): 242-246. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.043

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通过对某电厂溶剂法CO₂捕集中试装置开展基础溶剂(30%乙醇胺(MEA))的测试,揭示了烟气流量、贫液流量、再生温度、再生压力等关键操作条件对CO₂脱除率和再生能耗的影响规律,预测了CO₂脱除率90%、再生能耗4.0 GJ/t时的装置操作范围,通过选定预测操作条件的24 h连续运行验证了预测的准确性,证实了该溶剂法CO₂捕集装置的可靠性,为后续其他溶剂在该装置上的测试奠定了基础。该研究方法在电厂溶剂法CO₂捕集中试装置上的成功应用,大大提高了中试现场的工作效率,也将为更大规模的溶剂法CO₂捕集示范工程提供宝贵的借鉴经验。

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加氢柴油掺炼减一线加氢生产轻质白油和变压器油的研究

金吉海

现代化工. 2022, 42(12): 247-251. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.044

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以加氢改质柴油掺炼绥中减一线为原料,考察采用临氢降凝-补充精制-精密分馏工艺制备满足行业标准NB/SH/T 0913—2015轻质白油(Ⅰ)指标要求和国标GB 2536 T-40℃变压器油指标要求产品的可行性。结果表明,在反应压力为15 MPa、氢油体积比为500、空速为1.0/0.5 h^-1的条件下,以加氢柴油为原料,当反应温度为T₁/T₂时,可生产满足轻质白油(Ⅰ)、变压器油指标要求的产品;以绥中减一线为原料,无法生产满足轻质白油(Ⅰ)、变压器油指标要求的产品;以加氢柴油掺炼10%减一线为原料,在反应温度T₁+60/T₂+60℃时,可生产满足轻质白油(Ⅰ)、变压器油指标要求的产品。

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年产2万t钾钠盐分质回收成套装置设计

夏天天, 李敬超, 于海洋, 李胜, 李湸

现代化工. 2022, 42(12): 252-254,258. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.045

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利用蒸发技术设计建设了一套年产2万t钾钠盐分质回收装置,从项目概述、工艺流程、设备选型、产品规格和消耗定额等方面进行阐述。该装置实现了冶金工业废水的零排放处理,日均可生产NaCl结晶盐42.5 t、KCl结晶盐17.5 t、蒸发水量21.2 t/h。

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1,2-二氯叔丁烷制备甲基烯丙基氯的工艺研究

寇然, 金一丰, 尹红, 王胜利, 董楠

现代化工. 2022, 42(12): 255-258. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.046

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异丁烯氯化法是制备重要有机中间体甲基烯丙基氯的主要方法,有效利用该方法的副产物1,2-二氯叔丁烷可以进一步提升该方法的总收率。设计了一种组合式精馏塔进行反应精馏工艺探索,主要考察了进料氢氧化钠浓度、氢氧化钠与1,2-二氯叔丁烷进料比例、进料速率、进料温度、回流比对1,2-二氯叔丁烷消除反应制备甲基烯丙基氯的影响,得到了较佳制备工艺,甲基烯丙基氯的收率大于99.0%。

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天然气净化厂产品气气质达标技术研究

李鹏飞, 叶世贵, 吴鹏斌, 李长春, 杨洋, 韩雪梅

现代化工. 2022, 42(12): 259-262,268. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.047

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为满足GB 17820—2018《天然气》和GB/T 37124—2018《进入天然气长输管道的气体质量要求》中总硫含量的要求,通过分析净化厂原料气及产品气组分并结合净化装置实际运行情况,指出脱除羰基硫是产品气总硫含量达标的解决方法。比对了羰基硫水解和分子筛脱硫工艺方案,确定采用更符合净化厂现状的羰基硫水解工艺方案。羰基硫水解模拟计算结果及催化剂性能探究表明,增设羰基硫水解工艺可实现产品气中总硫含量小于20 mg/m³。在净化装置生产运行中,产品气总硫含量低于12 mg/m³,LS-05天然气有机硫水解催化剂对羰基硫水解率大于99%。

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甲基磺酸湿法回收废铅酸蓄电池过程中铜杂质含量分析方法研究

熊颖, 谭力玮, 孙艳芝, 潘军青, 陈咏梅

现代化工. 2022, 42(12): 263-268. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.048

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使用火焰原子吸收分光光度法,考察了酸基体、铅基体以及其他杂质存在对铜含量测定的影响。首次发现,采用过氧化氢催化加热预处理可同时消除体系中甲基磺酸以及铅离子基体对测定铜含量的干扰。研究结果表明,该分析方法铜的检出限为0.01 mg/L,铜的回收率为97.4%~101.7%,相对标准偏差(RSD,n=7)小于1.5%。

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咖啡因中荧光物质的分析及脱除

岳金彩, 李晓阳, 周波, 郑世清

现代化工. 2022, 42(12): 269-272. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.12.049

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使用高压液相色谱和荧光检测器对咖啡因样品进行分离和荧光检测,经过优化确定采用220 nm为激发波长、400 nm为发射波长进行检测,建立了相对于咖啡因的荧光物质含量的定量方法,并对不同咖啡因样品进行分析。研究发现,粗品咖啡因中荧光物质主要有6种,合格成品咖啡因中荧光物质剩余4种,确定保留时间为17.29 min的物质(简称物质3)为导致产品荧光指标不合格的主要物质。采用工业上常用的高锰酸钾氧化、连二亚硫酸钠还原、活性炭吸附和重结晶咖啡因精制方法对回收的一浓品咖啡因进行了处理。结果表明,重结晶能够有效脱除物质3,脱除效率为89.5%,其他方法都不能有效去除物质3且呈现出不同的影响趋势。

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2022年, 第42卷, 第12期　刊出日期：2022-12-20

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