现代化工

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张超, 宋鹏飞

现代化工. 2022, 42(7): 1-4,9. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.001

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国际氢供应链和氢贸易是近年来新出现的一种新型国际能源贸易品类,目前仍处于产业萌芽期,非常类似于当年全球LNG产业的发展初期。国际氢供应链和LNG产业链具有很多相似性,相关经验可以借鉴,我国LNG产业具有开展国际氢供应和氢贸易的先天优势。站在国际氢供应全产业链角度分析了氢气成本构成,结论显示目前除了以有机物储氢的方式氢气成本较低外,采用液氢和氨方式的国际氢供应链的成本与国内市场氢气售价基本持平,并无明显的竞争优势,仍需要进一步降低成本,而降低成本的关键主要在制氢和氢气液化、转化加氢环节。如果全产业链到岸释氢后的氢气价格能够控制在30元/kg以内,将大幅提升市场竞争力。

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美国页岩油勘探开发现状及其对中国的启示

周雪

现代化工. 2022, 42(7): 5-9. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.002

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详细梳理了美国页岩油的资源规模与分布、主要富集区地质特征及勘探开发现状,总结归纳了全美页岩油开发的政策、技术和管理模式。综述了中国陆相页岩油的资源分布、类型及潜力,探讨了我国陆相页岩油开发面临的关键问题。借鉴北美页岩油革命的成功经验,中国应走出具有自己特色的发展之路。

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化肥产品创新途径研究及产业化进程分析

曲均峰

现代化工. 2022, 42(7): 10-14. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.003

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传统化肥产品遭遇生存危机,产能过剩和利用率不高是最突出的问题。创新的化肥产品不仅能够提高肥料利用率,而且具有促进作物生长、提高作物抗逆性、提高产量和改善品质的作用。在国家政策倡导下,创新产品迎来快速发展机遇。通过对当前化肥产品的几种主要创新途径进行梳理,重点介绍了缓释肥、稳定性肥料、脲醛类肥料、增值肥料及新型氮肥的研究进展及产业化生产情况,并为进一步推动我国化肥产品创新提出了建议。

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石化企业环保大数据智能云平台建设探讨

高阳, 刘政伟, 杨文玉, 李焕, 张树才

现代化工. 2022, 42(7): 15-20. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.004

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石化企业环保领域目前已完成信息化普及,对于环保数据的有效利用是环保管理进一步发展的关键。借助大数据技术,从终端汇集层、数据管理层、智能优化层、可视化管理层4个层面出发,构建环保云端数据中心,整合开发智能监控、智能预测、风险评估、管理对策等关键技术服务,辅助企业决策,从技术层面实现大型石化企业环保智能化管理。在大数据平台建设的过程中,建议考虑企业实际情况,规划合理集成方案及终端设备部署方案,保障平台功能的正常运行。

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基于专利分析研究丙烯酸合成技术发展态势

方曦, 梁天娇, 尤宇

现代化工. 2022, 42(7): 21-27. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.005

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由于国内政策一直鼓励丙烯酸树脂产业向高技术方向发展,虽然目前产能很大,但国内对丙烯酸树脂产业的投资热情不减。识别市场主要竞争对手、对标竞争对手专利布局方向,对行业内重点专利进行分析并把握丙烯酸合成技术的热点研发方向,显得尤为重要。通过对丙烯酸合成技术进行专利导航分析,从专利申请趋势、技术发展周期、地域分布、专利申请人、技术构成、技术分支申请趋势角度出发,利用SPSS软件对丙烯酸合成技术的发展趋势进行预测,从而充分认识丙烯酸产业的整体发展趋势。建议企业应围绕基本专利构筑外围专利网、根据研发热点确定研发方向、考虑将丙烯酸合成技术转化为金融工具,助力企业发展。

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基于MES的CO₂减排与高价值有机物转化研究进展

王黎, 张嘉方, 张爱心, 胡宁, 廖梦根

现代化工. 2022, 42(7): 28-31. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.006

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微生物电化学系统(MES)是一种可选择的CO₂减排利器,能够在降解温室效应的同时将CO₂转化为高价值有机物,解决CO₂的能源与资源化问题,因此受到了极大关注。MES系统是一种电驱动的生物电化学电子转移系统,可驱动CO₂转化为高价值C₁~C_<i>n有机物。电活性微生物(EAB)的胞外电子传递效率是提高MES转化效率的关键因素。因此,探索解析电活性微生物胞外电子转移规律和转化过程的影响因素,有望揭示MES的微观机理,提高MES的转化效率,突破MES商业化发展瓶颈。

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铋系半导体光催化材料的研究进展

李大玉, 张文超, 周慧, 沈明

现代化工. 2022, 42(7): 32-36. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.007

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综述了几类常见的铋系半导体光催化材料,铋系半导体粉末、涂层常用的制备工艺方法;介绍了铋系半导体光催化材料的性能增长机制,以及几种特殊的材料结构(花状,微球状等);最后说明了几种常用铋系半导体材料的不同应用,并展望了未来的研究方向和应用领域。

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煤热解工艺及其增油技术研究进展

刘瑞春, 牛犇, 张君涛, 刘俊杰

现代化工. 2022, 42(7): 37-41,45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.008

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综述了最新的煤热解工艺和典型的煤热解增油技术,内构件移动床碎煤热解工艺和内旋式移动床煤热解新工艺适用于小颗粒低阶煤,内旋式移动床煤热解新工艺和中科院工程热物理所240 t/d固体热载体粉煤热解工艺可以更好地解决粉尘夹带的问题,双循环固体热载体工艺对不同煤种具有良好的适应性。在煤热解增油技术中,煤与其他物质共热解和甲烷活化与煤热解耦合技术更具有工业应用前景。

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铋系异质结光催化剂的研究进展

田浩然, 刘福跃, 邰月辉, 刘章沛, 杨修业, 刘崎峰

现代化工. 2022, 42(7): 42-45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.009

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探讨了几种不同类型的铋系异质结,分别是贵金属/含铋复合物、半导体/含铋复合物、2种含铋光催化剂之间的异质结、碳基材料/含铋复合物和元素掺杂含铋化合物,简要概括了各类异质结的特点和研究进展,最后对具有异质结类铋系光催化剂的应用前景做出了展望。

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石墨烯基材料在生物质催化转化中的应用

王淼, 余钊卓, 刘香君, 徐芙清, 王俊淇

现代化工. 2022, 42(7): 46-50. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.010

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阐述了石墨烯基材料在生物质催化转化为重要化工中间体中的应用研究进展。介绍了石墨烯及其衍生物的结构特征,总结了石墨烯基材料直接作为催化剂和作为载体负载磺酸基、单金属、双金属及金属有机骨架材料在催化生物质转化为高附加值化学品的具体应用与催化反应机理。

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煤催化热解焦油提质研究进展

穆飞, 倪效磊, 乔英云, 田原宇

现代化工. 2022, 42(7): 51-55. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.011

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从催化剂与煤的作用状态入手,将煤的催化热解分为催化剂原位催化煤热解和非原位(催化剂对煤热解挥发物的催化提质)2种,并对这2类催化热解方式进行了评述。指出这些热解方式中催化剂加入程序与作用方式的不同,以及应用于工业化规模的优劣势,并考察了煤催化热解中不同类型催化剂、不同催化提质方式的催化提质效果,以实现提高煤热解焦油品质的目的。

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有机杂环缓蚀剂的研究进展

于立冬, 李惠静, 吴彦超

现代化工. 2022, 42(7): 56-59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.012

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有机杂环缓蚀剂具有安全低毒和缓蚀性能好等特点,在海工装备的腐蚀防护领域具有巨大潜力。介绍了具有较高缓释性能的含氮、含硫以及氮硫复合的代表性缓蚀剂,阐述了静态失重法、电化学法、表面分析法及谱学分析方法、分子动力学模拟及量子化学分析等评价缓蚀剂性能的方法,展望了有机杂环缓蚀剂的发展趋势。

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废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术进展

邱宏菊, 郝先东, 桂雨曦, 刘心童, 陈菓, 高磊

现代化工. 2022, 42(7): 60-64,69. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.013

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系统地概述了国内外回收处理废旧磷酸铁锂电池正极材料的研究进展,重点介绍了湿法冶金工艺和修复及循环再生工艺这2种技术路线,在此基础上提出了未来发展过程中面临的问题与挑战,以期对未来电池回收研究提供思路。

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ZrO₂基复合催化剂的应用研究进展

张筱榕

现代化工. 2022, 42(7): 65-69. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.014

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综述了ZrO₂基复合催化剂在醇脱水制备烯烃、CO₂甲烷化、CO₂加氢合成甲醇、甲烷燃烧、光催化降解处理有机污染物的应用研究进展,展望了ZrO₂基复合催化剂的应用前景及发展方向。

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定向冷冻铸造制备三维石墨烯基复合材料的研究进展

俞泽民, 姚顺, 张家豪, 沈松, 王浩泽, 郎士轩

现代化工. 2022, 42(7): 70-74. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.015

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针对三维石墨烯及其复合材料广泛的应用前景,总结了以定向冷冻铸造法制备三维石墨烯基复合材料的研究进展,重点介绍了基于定向冷冻法的三维石墨烯基材料在吸附介质、隔热/导热、传感和储能等领域的应用概况,展望了定向冷冻铸造技术在石墨烯及其复合材料领域的发展方向。

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碳基载体石油馏分加氢脱硫催化剂研究进展

耿新国, 杨卫亚, 隋宝宽, 王刚

现代化工. 2022, 42(7): 75-78,83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.016

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总结了以活性炭、碳纳米管、介孔碳、石墨烯等碳基材料为载体的加氢脱硫催化剂的研究进展。与常规Al₂O₃基载体催化剂相比,碳基载体催化剂比表面积大,活性金属的分散性好,活性金属-碳表面间的相互作用弱,有利于形成高活性的Ⅱ类活性相。以二苯并噻吩及4,6-二甲基二苯并噻吩等含硫有机物为处理对象,碳基载体加氢脱硫催化剂总体上具有比Al₂O₃基载体催化剂更高的加氢脱硫催化活性。为满足碳基载体加氢脱硫催化剂的工业应用要求,需要降低制备成本,并针对催化体系的特点进行孔结构优化及表面改性,同时,还需要加强对碳基加氢催化剂加氢脱硫反应机理和动力学方面的研究,以促进催化剂与工艺技术的进步。

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甘蔗糖蜜酒精废液的回收利用研究进展

李俊生, 徐嘉伦, 马娜, 谭冲, 夏至, 左金龙

现代化工. 2022, 42(7): 79-83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.017

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通过回收利用甘蔗糖蜜酒精废液的活性成分和生物转化甘蔗糖蜜酒精废液2个研究方向,综述了近年来甘蔗糖蜜酒精废液处理的相关研究报道,并提出未来研究重点以促进甘蔗糖蜜酒精废液的大规模工业化利用。

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电渗析法脱除硼酸锌中微量氯离子的研究

周得文, 聂国亮, 罗清龙, 董明哲, 李军, 刘忠, 吴志坚

现代化工. 2022, 42(7): 84-89. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.018

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为了解决2ZnO·3B₂O₃·3H₂O (ZB-233)应用于印刷电路板(PCBs)阻燃使氯质量分数偏高导致电子器件发生腐蚀、漏电等问题,采用电渗析技术脱除氯并对实验因素进行探究与优化,得到了最佳工艺条件:电压为23 V、料浆质量分数为10%、电极液Na₂SO₄和NaNO₃浓度为0.03 mol/L;离子交换膜为亚斯通标准阴阳离子交换膜。在上述最佳工艺条件下,氯的脱除率可达87%,能耗为0.029 1 kW·h/kg,最终得到的低氯ZB-233产品可满足PCBs氯质量分数的要求。

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锰基水滑石固定修复U (Ⅵ)污染土壤的研究

周书葵, 杨柳, 段毅, 李嘉丽, 邹威燕

现代化工. 2022, 42(7): 90-96. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.019

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以水热法制备了二元水滑石(MnAl-LDH)和三元水滑石(MnMgAl-LDH),将其作为固定剂对U (Ⅵ)污染的土壤进行修复。利用毒性浸出实验(TCLP)和Tessier逐级化学提取法研究了固定前后铀的浸出特性与形态变化。结果表明,当含铀土壤不添加固定剂时,铀的浸出质量分数为147.20 mg/kg;当土壤中添加MnAl-LDH为固定剂培养28 d后,土壤中铀的浸出质量分数为44.16 mg/kg,浸出率为30.00%;投加MnMgAl-LDH培养28 d后,土壤中铀的浸出质量分数仅为31.90 mg/kg,浸出率降低至21.67%。

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ZIF-67@Co₃O₄催化氧化VOCs性能研究

雷娟, 徐永平, 李淑英

现代化工. 2022, 42(7): 97-102. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.020

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以MOF为前驱体构筑金属氧化物催化剂对于甲苯等VOCs催化氧化具有重要意义。以廉价且易合成的ZIF-67为前驱体,在不同条件下焙烧制备了一系列催化剂用于甲苯催化氧化,研究了焙烧温度和焙烧时间对所得催化剂结构和甲苯催化性能的影响。结果表明,对ZIF-67焙烧温度的控制可有效调控所得催化剂的结构,其中350℃焙烧所得的ZIF-67-Co₃O₄-350有较小的纳米粒径、较大的比表面积和孔径、丰富的缺陷结构、较多的Co³⁺和较强的低温还原性能,展现出优异的甲苯催化活性。此外,焙烧时间也会影响催化剂的活性。

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形貌可控的C掺杂BiOBr高效光催化剂的制备及其对抗生素废水降解的性能研究

刘福跃, 田浩然, 刘崎峰, 刘章沛, 韩博宇, 邰月辉

现代化工. 2022, 42(7): 103-109. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.021

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以Bi (NO₃)₃·5H₂O为Bi源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为Br源和表面活性剂、无水乙酸为溶剂和螯合剂,采用溶剂热的方法成功制备了形貌可控的C掺杂BiOBr (C-BiOBr)。利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS、PL和UV-Vis等对其进行表征,并以环丙沙星(CIP)作为模拟污染物评价催化剂的性能。结果表明,所制备的样品禁带宽度均比纯BiOBr (2.7 eV)明显缩减,光催化性能较好,重复利用性更强。

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生物基2,3-丁二醇选择性脱氢制备3-羟基丁酮反应工艺研究

周峰, 马会霞, 欧阳素芳, 张淑梅, 姜睿, 乔凯

现代化工. 2022, 42(7): 110-113,119. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.022

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采用自主知识产权并已工业化的铜基脱氢催化剂研究了2,3-丁二醇(BDO)选择性脱氢生产3-羟基丁酮(3H2B)反应工艺,分别考察了温度、空速、氢醇摩尔比等条件对反应的影响。结果表明,在临氢工况下,反应压力为常压~0.2 MPa、温度为250~270℃、氢醇摩尔比为3∶1、LHSV在2.0~9.0 h^-1时,2,3-丁二醇转化率≥56%,3H2B选择性≥97%;在非临氢工况下,反应压力为常压~0.2 MPa、温度为250~270℃、LHSV在2.0~5.0 h^-1时,BDO转化率≥60%,3H2B选择性≥96.0%。催化剂经1600h稳定性实验后,催化性能保持稳定,BDO转化率≥65%,3H2B选择性≥96%。

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Co₃O₄/HY选择性催化苯甲醇氧化合成苯甲醛的研究

王园园, 董省身, 宋华, 张梅, 孙兴龙, 王雪芹, 王文艺, 朱天汉

现代化工. 2022, 42(7): 114-119. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.023

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以HY分子筛为载体,采用水热法合成了系列Co₃O₄/HY复合分子筛催化剂,通过XRD、SEM、EDS、FT-IR、BET等手段对Co₃O₄/HY进行表征,并对Co₃O₄/HY分子筛催化氧气液相氧化苯甲醇合成苯甲醛的性能进行研究。结果表明,Co₃O₄的引入未破坏分子筛的骨架结构,且Co₃O₄在HY晶体表面形成片层蜂窝状多孔结构,可有效增加催化剂样品的介孔孔容和外表面积,增加催化活性。但Co₃O₄负载过量易出现堆叠现象,使得介孔孔容和外表面积降低,不利于氧化反应进行。以1.0-Co₃O₄/HY为催化剂,在适宜的反应条件下苯甲醇的转化率和苯甲醛的选择性分别达到73.2%和95.8%;催化剂重复使用5次,依然表现出较好的催化活性。

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Mo基、W基催化剂的制备及其丙烷脱氢性能研究

宋卫余, 杨坤, 赖自强, 宋少佳

现代化工. 2022, 42(7): 120-124,129. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.024

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为探究Mo基、W基催化剂的丙烷脱氢性能,分别以ZSM-5分子筛和S-1分子筛为载体,通过浸渍法制备了5%负载量的Mo基、W基催化剂,并通过活性测试检测其催化活性,发现同为5%负载量下Mo基催化剂的活性要高于W基催化剂。以不同硅铝摩尔比的ZSM-5为载体制备1% Mo基催化剂,研究载体酸性对催化活性的影响。结果表明,随着硅铝摩尔比的逐渐增大,其B酸量降低,从而稳态下的转化率逐渐变小;与之相反,目标产物丙烯的选择性随着硅铝摩尔比逐渐增大而增大。

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二维沸石咪唑骨架有效催化二氧化碳电还原的研究

张蕊, 王思月, 洪耀华, 马星宇, 姜晓乐

现代化工. 2022, 42(7): 125-129. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.025

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成功合成了2种金属有机框架材料,并探究其在CO₂电催化还原反应中的应用。结果表明,二维ZIF-L催化剂的CO₂电催化还原活性、选择性和稳定性显著高于ZIF-7。在-1.3 V (vs.RHE)时,CO法拉第效率可达78.5%,是相同电势下ZIF-7的近2倍;CO的电流密度为16.8 mA/cm²,高于文献中报道的Zn基MOFs上CO的电流密度值。二维ZIF-L催化剂独特的孔腔结构有利于CO₂的吸附,从而有效催化CO₂电还原。

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Co/Si/Mo/Ni/Al₂O₃催化剂对汽油加氢脱硫性能的影响

田鑫, 李欣, 王薇, 吕鹏, 马保军

现代化工. 2022, 42(7): 130-134,140. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.026

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为了研究活性组分的负载对催化剂加氢脱硫性能的影响,设计并制备了Co/Si/Mo/Ni/Al₂O₃多元复合催化剂。通过固定床催化剂评价装置对其进行二苯并噻吩加氢脱硫反应活性评价,并利用X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附测试仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和Mapping等分析测试手段对催化剂进行表征。结果表明,复合催化剂具有优良的加氢脱硫性能,当活性组分负载量为(0.5% Co)/(1.5% Si)/(3.0% Mo)/(10.0% Ni)/Al₂O₃时,其加氢脱硫性能最高可达到96.1%。

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城市污泥与秸秆共水热炭化产物的燃烧特性与动力学研究

胡剑坤, 邢献军, 常珠侠

现代化工. 2022, 42(7): 135-140. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.027

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采用热重分析法研究了城市污泥(SS)与小麦秸秆(WS)在220℃下共水热炭化(Co-HTC)产物水热炭(Hydrochar)的燃烧特性与反应动力学。对比分析水热炭从室温升至1 000℃的燃烧特性,采用KAS法计算燃烧过程中样品的活化能。结果表明,水热炭化后,污泥和秸秆的着火温度升高、失重率下降。随着混合物中WS质量分数从30%增加到70%,共炭化产物的综合燃烧特性指数从3.47增加到11.35,燃烧性能显著增强,且T_i和T_f之间的温度区间变窄。城市污泥与秸秆混合水热制备的生物质炭燃烧过程中存在协同作用,在320℃时协同作用最强。WS质量分数为50%时,水热炭燃烧的平均活化能达到最小值,为22.55 kJ/mol。

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汽车电池负极材料的制备与电化学性能研究

苏张磊, 李玮, 罗志敏

现代化工. 2022, 42(7): 141-146. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.028

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采用中频感应熔炼的方法制备了La_0.8-xCe_xMg_0.2Ni₃Co_0.6储氢合金,研究了不同Ce摩尔分数的退火态La_0.8-xCe_xMg_0.2Ni₃Co_0.6储氢合金的物相组成、微观结构和电化学性能。结果表明,La_0.8-xCe_xMg_0.2Ni₃Co_0.6储氢合金的主要物相都为(La,Mg) Ni₃、(La,Mg)₂Ni₇和LaNi₅相,随着x值从0增加至0.20,La_0.8-xCe_xMg_0.2Ni₃Co_0.6储氢合金的最大放电容量C_max和腐蚀电流密度i逐渐减小,100次充放电的循环寿命S₁₀₀逐渐增加,交换电流密度I₀先增加后减小,氢扩散系数D₀逐渐减小,高倍率放电性能先增加后减小,当x=0.10时La_0.8-xCe_xMg_0.2Ni₃Co_0.6储氢合金取得高倍率放电性能最大值;La_0.8-xCe_xMg_0.2Ni₃Co_0.6储氢合金的高倍率放电性能主要由I₀决定。

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添加物尺寸对ZIF-71/PEBA2533/PTFE膜结构及其分离性能的影响

郝鹏, 霍宇辰, 王晓东, 黄伟

现代化工. 2022, 42(7): 147-151. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.029

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以合成的颗粒尺寸为140 nm×450 nm×1 μm的ZIF-71晶体为添加物、PEBA2533为有机基质,在PTFE载体上制备了一系列ZIF-71/PEBA2533/PTFE混合基质膜,并利用SEM、XRD和FT-IR等表征方法研究不同尺寸ZIF-71晶体及相应膜材料的形貌和结构,探究ZIF-71颗粒尺寸对膜材料结构的调节作用,同时将膜材料应用于苯酚-水溶液的分离。结果表明,小尺寸的ZIF-71晶体在膜中分布均匀且未发生团聚,但当添加物颗粒尺寸较大时会发生团聚现象。掺杂小尺寸ZIF-71颗粒可同时提高膜材料的苯酚通量和分离因子。

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LNC/MMT纳米复合材料处理高浓度味精废水的研究

赵白云, 刘泽, 刘小凯, 史奇, 刘燕蓉, 王丽

现代化工. 2022, 42(7): 152-157. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.030

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以木质纤维素(LNC)、蒙脱土(MMT)为原料,采用插层-聚合法制备木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料(LNC/MMT)。利用SEM、EDS、XRD与FT-IR对LNC/MMT进行表征。结果表明,LNC中—OH、C—O、C—O—C键与MMT中—COOH、Si—O、Al—O键发生络合反应,MMT晶体结构遭到破坏,形成了插层-剥离型LNC/MMT。在处理温度为40℃、处理时间为6 h、处理剂质量为0.1 g时,LNC/MMT处理味精废水(MSGW)时对SS、COD及NH₃-N的去除量达到最大,分别为199.460、112 905、25 829 mg/L。

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餐厨废油基活性炭负载Ni-Cu双金属催化裂解餐厨废油制备氢气的研究

何卫东, 郝松源, 袁红

现代化工. 2022, 42(7): 158-165. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.031

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以餐厨废油模型化合物为原料制备活性炭(AC),并负载金属Ni、Cu组分制备系列催化剂,用于催化裂解餐厨废油模型化合物(MWCO)制取氢气和碳纳米管(CNTs)。通过ICP-OES、N₂-BET、XRD、H₂-TPR对催化剂进行结构和化学表征。研究了不同Ni和Cu质量分数催化剂、裂解温度、废油流量对产氢量的影响。结果表明,20% Ni-10% Cu/AC为催化剂时,反应活性最高,850℃时氢气瞬时体积分数可达41.1%,得到的CNTs产率最高为1 528%。CNTs主要为丝状多壁结构,且具有较高的氧化稳定性和石墨化程度。

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球型纳米颗粒Ca (OH)₂的制备及其强化污泥电渗透干化研究

李亚林, 黄羽, 韩欣宏, 黄文宝, 孙猛, 张行

现代化工. 2022, 42(7): 166-170. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.032

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为了探究纳米Ca (OH)₂强化污泥电渗透干化的可行性,在常温条件下采用液相沉淀法制备Ca(OH)₂,并将制备得到的球型纳米颗粒Ca (OH)₂用于强化城市污泥的电渗透干化。结果表明,在分散剂的用量为8 mL、表面活性剂质量为0.2 g、搅拌时间为30 min、NaOH用量为60 mL、滴加速率为4.6~5 mL/min时,纳米Ca(OH)₂的纯度可达到94.02%。制得的纳米Ca(OH)₂为结晶度完整的球型和椭球型颗粒,并对污泥电渗透干化具有良好的强化作用,当通电电压为40 V、纳米Ca(OH)₂质量分数为20 mg/g DS时,电渗透干化污泥的含水率可降至57.69%。

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燃料电池交联型聚砜阴离子交换膜的性能研究

乔宗文, 陈涛

现代化工. 2022, 42(7): 171-175. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.033

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以聚砜为基础材料,基于后磺化法构筑一种具有较长侧链的交联型聚砜阴离子交换膜,并通过FT-IR对其结构进行表征,研究了阴离子交换膜的吸水率、质子传导率和尺寸稳定性等性能与温度之间的变化关系。结果表明,由于亲水季铵基距离主链较远,强化了阴离子交换膜的相分离结构,同时形成一种三维网状结构,使得所制备的聚砜阴离子交换膜在高质子传导率下仍能保持很好的尺寸稳定性和耐碱性,其中IEC为1.56 mmol/g的CPS-HN-3膜在室温和85℃的吸水率达到了39.6%和61.6%,高于商业化Nafion115和Nafion117膜,但是吸水溶胀性仅为5.1%和11.7%,氢氧根离子传导率达到了38 mS/cm和89 mS/cm,该膜在强碱中浸泡600 h的传导率保留量达到了83.9%。

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基于氧化石墨烯和亚氧化钛的纳米复合材料用于脱盐的研究

郑鹏坤, 王黎, 余杨

现代化工. 2022, 42(7): 176-181. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.034

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以不同质量比的石墨烯(GO)与亚氧化钛为原料制备复合电极,并通过对比复合材料的形貌结构及其电化学特性选择出最适合的质量比;再将复合电极制作成电容去离子脱盐装置进行吸附实验。通过X射线衍射、红外光谱、循环伏安曲线以及电化学电阻抗等对其进行表征,结果表明,m(GO)∶m(亚氧化钛)∶m(聚乙烯醇)=4.9∶2.1∶3时,其比电容量为100.76 F/g,比表面积为247.06 m²/g,吸附量为13.78 mg/g。复合材料之所以表现出良好的脱盐性能,是因为GO和亚氧化钛对Na⁺吸附的协同作用。

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污泥基生物炭活化过硫酸钠降解水中萘的研究

桑瑞, 孟宪荣, 许伟, 施维林

现代化工. 2022, 42(7): 182-187. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.035

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以城市污水处理厂脱水污泥为原料制备污泥生物炭并利用污泥炭活化过硫酸钠降解水中的萘,考察了不同温度(500、700、900℃)条件下热解制备的污泥炭(SDC-5、SDC-7、SDC-9)活化过硫酸钠对降解水中萘的性能与效果。利用SEM、N₂吸附-脱附和FT-IR对材料进行表征。结果表明,随着制备温度的升高,生物炭的比表面积逐渐减小,基团丰富度不断下降。在pH为6、萘质量浓度为8 mg/L、SDC-9质量浓度为0.4 g/L、过硫酸钠浓度为8 mmol/L时,对萘的去除率可以达到83%。自由基抑制实验结果表明,在酸性条件下,SO^-₄·起主要作用;在碱性条件下,·OH起主要作用。

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咪唑类离子液体脱除气体中有机硫化物的研究

郭玉超, 康洛铭, 李爱蓉, 陆原

现代化工. 2022, 42(7): 188-194. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.036

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以1-丁基-3-甲基咪唑为阳离子制备了[BMIM]Ac、[BMIM]HSO₄、[BMIM]DBP、[BMIM]SCN等4种脱有机硫咪唑类离子液体,通过FT-IR和¹HNMR等表征验证了其分子结构特征,考察了不同咪唑离子液体对硫醇的脱除效果。结果表明,4种离子液体中[BMIM]Ac可与硫醇形成稳定的氢键,表现出较优的脱硫能力,常压下当含硫醇的原料气流量为100 mL/min时,吸收2 min后可脱除83%的甲硫醇和乙硫醇,丙硫醇的脱硫率可达到92%;另外,该离子液体脱硫性能稳定、再生循环性能优异,可推广用于天然气中有机硫的脱除。

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NH₂-MIL-101(Fe)/BiVO₄异质结光催化剂还原水中硝酸盐性能研究

刘霞, 姬咏琪, 李旭明, 王世凤, 田成, 石会龙

现代化工. 2022, 42(7): 195-200. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.037

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以水热法结合溶剂热法制备了NH₂-MIL-101(Fe)/BiVO₄异质结光催化剂。在紫外光照射下,以硝酸盐脱除率R(NO^-₃)和氮气选择性S(N₂)为评价指标,考察了催化剂组成、空穴捕获剂种类、空穴捕获剂添加量和杂质阴离子种类等因素对NH₂-MIL-101(Fe)/BiVO₄异质结光催化剂硝酸盐脱除性能的影响。结果表明,向BiVO₄中添加NH₂-MIL-101(Fe)制备得到的异质结光催化剂在紫外光照射下可以高效地将硝酸盐污染物还原为无毒无害的氮气,硝酸盐脱除率可以达到93.9%,氮气选择性可以达到90.16%;0.06-MBiVO光催化剂化学性质稳定、可重复利用性良好。

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载姜黄素类化合物PCL-PEG-PCL微球的制备及释药性、抗氧化性研究

蔡杰慧, 杨英全, 郑燕菲

现代化工. 2022, 42(7): 201-206. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.038

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以两亲性聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCL-PEG-PCL)共聚物为载体、姜黄素类化合物为模型药,采用溶剂挥发法制备了载姜黄素(或双去甲氧基姜黄素或四氢姜黄素) PCL-PEG-PCL微球,并利用FT-IR、GPC、SEM对其进行表征,研究了其释药性和抗氧化性。结果表明,PCL-PEG-PCL微球对姜黄素、双去姜黄素和四氢姜黄素具有缓释作用;原药、载药PCL-PEG-PCL微球对ABTS·⁺、DPPH·、·OH具有较好的清除作用,且清除作用随样品浓度增加而增强。

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丙烯酸酯二元高吸油树脂的合成及性能研究

吕燕军, 文婕, 张连红, 于明伟

现代化工. 2022, 42(7): 207-212. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.039

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以聚乙烯醇(PVA)为分散剂、二乙烯基苯(DVB)为交联剂、过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂、乙酸乙酯(EA)为致孔剂,选用长链单体甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)和短链单体甲基丙烯酸异丁酯为原料以悬浮聚合法成功合成了一种丙烯酸酯二元共聚高吸油树脂。通过红外(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)分析法对树脂进行表征,并考察了各因素对4种待测油品吸油性能的影响。结果表明,该树脂对三氯甲烷、甲苯、环己烷、柴油的饱和吸油率分别为20.69、13.87、12.05、10.93 g/g。树脂的最佳合成条件为:w(SMA)80%、w(BPO)1%、w(DVB)0.5%、w(PVA)1%、w(EA)50%、W/O为5∶1。

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多级孔ZSM-5负载PtNi催化木质素衍生物选择性加氢脱氧制备环烷烃的研究

马北冰, 李晓雪, 牛晓坡, 王庆法

现代化工. 2022, 42(7): 213-218,223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.040

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通过改变微、介孔模板剂的摩尔比合成不同孔分布的多级孔ZSM-5分子筛,并采用等体积共浸渍法制备了多级孔ZSM-5分子筛负载Pt-Ni双金属催化剂,系统研究了分子筛载体中不同微、介孔分布对愈创木酚和二苯并呋喃二元混合物加氢脱氧制备环烷烃的影响。利用X射线晶体衍射(XRD)、氮气吸脱附(N₂-BET)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和场发射透射电子显微镜(TEM)对Pt-Ni催化剂的形貌和结构进行了表征。结果表明,不加入微孔模板剂时,合成的分子筛为无定形形貌,随着微孔模板剂摩尔分数的增加,分子筛的结晶度逐渐提高且介孔体积逐渐减小;当微、介孔模板剂摩尔比为15∶5时,Pt-Ni催化剂表现出最佳的联环己烷选择性。

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过渡金属负载Al-SBA-16分子筛催化剂的制备、表征及性能研究

孟杰, 刘经伟, 朱伟, 汪洋, 管国锋

现代化工. 2022, 42(7): 219-223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.041

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以凹凸棒土为原料制备Al-SBA-16分子筛,分别负载Mn和Co制备Mn/Al-SBA-16、Co/Al-SBA-16催化剂,考察其对甲苯、乙酸甲酯、乙醇的催化燃烧性能。结果表明,随着Mn或Co负载量的增加,催化剂的比表面积和孔容逐渐减小。当Mn或Co元素质量分数为8%时,催化剂性能最佳;当甲苯、乙酸甲酯、乙醇质量分数分别为2000、10000、6000 μg/g及空速为20000 h^-1时,8% Mn/Al-SBA-16和8% Co/Al-SBA-16能够分别将甲苯的T₉₀降低至340℃和343℃,将乙酸甲酯的T₉₀降低至313℃和320℃,将乙醇的T₉₀降低至236℃和222℃。

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反应精馏合成丙二醇甲醚乙酸酯的研究与模拟优化

蔡鑫磊, 黄益平, 孙玉玉, 岳昌海, 黄晶晶, 吴丹, 夏苗, 朱小磊, 冯晖

现代化工. 2022, 42(7): 224-227. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.042

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研究了丙二醇甲醚(PM)与乙酸(HAC)酯化合成丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)的萃取反应精馏工艺。通过间歇反应筛选出合适的催化剂,通过连续反应精馏确定了合适的带水剂及催化剂装填量;模拟优化得到较优的工艺条件,在该条件下PM转化率为93.12%,PMA选择性为98.46%。实验证明模拟结果可靠。

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工业尾气制醋酸甲酯的分离精制工艺

黄辉

现代化工. 2022, 42(7): 228-231. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.043

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以工业尾气为原料经二甲醚羰基化制备的醋酸甲酯料液,连续通过脱轻塔、精密精馏塔、脱重塔进行分离精制。采用化工模拟软件对该工艺模拟优化计算,脱轻塔塔顶脱轻组分,侧线采出质量分数99.9%以上的二甲醚,并将二甲醚中烯烃杂质质量分数控制在14×10^-6以下,以免循环回羰基化反应工段造成催化剂失活;精密精馏塔塔顶同时脱除和醋酸甲酯共沸的水、丙酮、甲醇杂质,脱重塔塔顶采出质量分数99.9%以上的醋酸甲酯产品,将工业尾气变废为宝,产生巨大经济效益。

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关于对纳滤-反渗透-MVR分盐工艺参数的讨论

张旭

现代化工. 2022, 42(7): 232-235,240. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.044

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危废盐中最主要的可溶性盐类为氯化钠与硫酸钠,再生过程中会产生氯化钠与硫酸钠的共饱和母液。开发了一种"稀释"、"纳滤"、"反渗透"与"蒸发结晶"相结合的氯化钠、硫酸钠共饱和母液处理工艺,并获得了溶液稀释浓度与产品盐量、杂盐量、电耗、蒸汽耗量和年运行成本的定量关系。分析结果表明,母液被稀释倍数越高,纳滤膜对2价离子的截留效率越高,产品盐回收率越高,外排的杂盐量越少,总运行成本越低。

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燃煤电厂脱硫废水选择性电渗析浓缩处理中试研究

徐浩然, 封立林, 李强, 欧阳丰, 冯向东, 吕佳慧

现代化工. 2022, 42(7): 236-240. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.045

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开发了选择性电渗析中试系统,浓缩处理某燃煤电厂湿法脱硫系统排污废水。研究了电流密度、进水水质和浓淡水产水量对脱硫废水浓缩效果的影响,考察了系统连续运行期间的稳定性和经济性。结果表明,选择性电渗析系统能够高效处理并资源化回用不同水质的脱硫废水,使Cl^-等污染物在浓水富集,且不会使SO^2-₄发生大量迁移,连续运行6个月以来膜堆未发生结垢或污堵。高电流密度条件下减小淡水产水水量能够有效提高淡水产水水质,浓水产水量的控制需综合考虑浓缩效果、离子迁移效率和结垢情况。连续运行期间,淡水产水回收率达到70%~80%,吨水平均处理电耗为11.0kWh,吨水平均处理成本为4.4元,有效降低了燃煤电厂废水"零排放"工艺运行成本。

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变压吸附氢回收率低的原因分析及解决方法

张钢强, 葛庆, 孙朋涛, 刘书缘

现代化工. 2022, 42(7): 241-245,250. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.046

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以50万t/a煤焦油加氢配套的荒煤气制氢(1.0×10⁵ m³/h)项目为研究目标,对变压吸附的原理进行了简要探讨,同时初步分析了造成荒煤气制氢中变压吸附氢回收率低的原因,并结合实际给出了一定的解决措施,使得变压吸附制氢装置能够高效、稳定、经济运行,同时变压吸附氢气回收率由原始运行的90.0%~92.3%提高到95%左右。

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甲醇装置串压风险分析及解决方案

顾英

现代化工. 2022, 42(7): 246-250. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.047

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甲醇装置存在多处高压串低压的风险部位,需要逐一分析引发原因及风险级别,根据分析结果采取相应的安全防控措施以保证装置本质安全;在工程设计中还要根据对上下游的影响、采购周期、施工复杂性等综合因素选取最优解决方案。

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基于微型光谱仪的总磷监测仪设计

戴犀尊, 罗学科, 姜子豪, 蒋凯

现代化工. 2022, 42(7): 251-254. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.048

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以总磷参数为研究对象,研发了一种基于微型光谱技术的水质在线监测仪。采用嵌入式技术,基于紫外光谱检测原理,利用最小二乘法建立了回归模型,绘制了总磷参数的浓度-吸光度标准工作曲线。实验结果表明,在0~50 mg/L量程范围内,其拟合优度≥0.9984。对配置的不同浓度的总磷标准溶液进行检测,相对标准偏差(RSD)为2.20%~2.65%;直线性为1.08%~3.51%;相对误差为5.67%~7.01%。实验结果与国标法相对比无明显差别。该监测仪具有实时性好、稳定性高等特点,为水质在线监测提供技术支持,尤其适用于站房式、浮标式水质监测。

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聚γ-氨基丁酸修饰电极测定丹皮酚的电化学研究

吕惠萍, 陈美凤, 马心英, 郭莹莹

现代化工. 2022, 42(7): 255-259. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.07.049

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用电化学方法将γ-氨基丁酸聚合在玻碳电极(GCE)表面,制备了聚γ-氨基丁酸修饰电极(poly γ-aminobutyric acid modified electrode,P-γ-ABA/GCE)。探究了丹皮酚(paeonol,Pae)在此修饰电极上的电化学行为,建立了测定丹皮酚的新方法。结果表明,在pH=7.0的Na₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲溶液(PBS)中,Pae的浓度与氧化峰电流在2.0×10^-7~8.0×10^-5 mol/L范围内有良好的线性关系,相关系数R为0.9927,检出限为8.0×10^-8 mol/L。在样品Pae的测定中,回收率为96.3%~103.7%。该方法可用于实际样品的测定。

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