现代化工

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2022年中国成品油行业运行特点分析与2023年展望

孙仁金, 孙悦, 于楠, 董秀成, 邸建凯

现代化工. 2023, 43(7): 1-7. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.001

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2022年中国成品油产量小幅增长,炼厂开工率有所下滑,炼油能力持续增强,成品油需求小幅回升,消费结构变化明显,供需差量继续收窄,成品油价格大起大落;成品油市场逐步进入平稳发展,成品油油库积极改造扩张;成品油进出口量继续下降,出口配额完成率仅为83%;市场政策频出,激发市场发展活力,推动石油流通行业高质量发展,保障成品油市场有序运行。2023年经济有望总体回升,刺激成品油需求增长;国家"十四五"时期全面深化改革的更高要求和"双碳"目标的实施,将保障行业监管措施进一步落实,加快成品油行业的数字化改革和低碳转型。

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我国化工新材料行业发展现状与思考

张丽平

现代化工. 2023, 43(7): 8-13. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.002

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化工新材料是支撑国家战略性新兴产业的重要基础,也是传统石化和化工产业转型升级的重要方向。综合评述了全球化工新材料产业现状及发展趋势,对8种化工新材料的市场规模、竞争格局及发展前景进行系统梳理;分析了目前我国化工新材料行业中存在的主要问题,提出应该加大政策支持力度、围绕产业链部署创新链、搭建共性技术平台、强化复合型高端人才培养。

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可再生能源制零碳天然气助力我国实现碳中和

宋鹏飞, 张超, 侯建国, 王秀林

现代化工. 2023, 43(7): 14-18,24. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.003

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双碳目标加速了我国能源低碳化转型进程,未来将构建以可再生能源为主体的新型能源生产体系和以电、氢为主体的新型能源消费体系。可再生能源制零碳天然气(PTM)不仅能够解决高比例可再生能源的削峰、储能和消纳等难题,还能大规模利用CO₂制取零碳天然气,为下游提供碳中和的清洁能源。对PTM技术中电解和CO₂甲烷化的不同技术路线进行对比,总结了发展现状和技术难点、效率、经济性和竞争力,预期其在我国未来碳中和中的作用和意义,对下一步降低成本和研究方向提出建议。

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绿氢产业链智慧能源系统的思考

李子涵, 王晓霖, 陈博, 满晨冰, 陈钢

现代化工. 2023, 43(7): 19-24. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.004

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智慧能源系统将能源技术与信息技术相结合,"智慧"地实现了系统内各形式能源的协同互补,全面提高能源的综合利用率。介绍了国内外智慧能源系统研究现状;从绿氢制取、储运、消费等环节详细介绍了我国绿氢产业链结构。结合我国能源行业发展背景,给出绿氢产业链智慧能源系统发展方向及发展建议,并对风光氢智慧能源系统这一典型应用进行简要介绍。

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基于新型电渗析将高盐废水资源化的研究进展

张任梁, 陈莉, 朱铭, 田秉晖, 梁峰, 刘鹏宇

现代化工. 2023, 43(7): 25-29,34. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.005

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对传统电渗析、选择性电渗析、倒极电渗析、双极膜电渗析等新型电渗析在处理高盐废水及资源回收方面的应用进行了综述;重点阐述双极膜电渗析的应用与发展,并提出双极膜电渗析存在的局限性及相应解决方案;对高盐废水资源化利用前景进行了展望。

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四氯化硅冷氢化工艺及机理的研究进展

刘继三, 丁哲, 张豪豪, 陈锦溢, 华超, 陆平

现代化工. 2023, 43(7): 30-34. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.006

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介绍了国内外冷氢化过程的研究现状,综述了对冷氢化过程工艺优化、热力学分析以及反应机理等领域的研究进展,分析了目前研究与工业应用之间的差距,并展望了未来的研究方向。

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光催化水泥基复合材料的研究现状

肖力光, 雷潭

现代化工. 2023, 43(7): 35-38. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.007

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光催化剂有着治理环境污染和生产洁净能源的能力,是一种高效节能、绿色环保、无毒无害的功能性材料,将光催化剂与水泥基材料结合而成的复合材料已成为当今建筑材料领域的研究热点。综述了纳米TiO₂和铋系光催化材料的反应机理和催化性能及其光催化水泥基复合材料的研究现状,分析了光催化水泥基复合材料的优势和存在的问题,指出积极开发并应用新型光催化水泥基复合材料具有重要的现实意义。

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粉煤灰中有价元素的高值化利用研究进展

邢静锴, 齐德娥, 秦身钧, 康帅, 王倩, 李神勇

现代化工. 2023, 43(7): 39-43,49. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.008

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为实现粉煤灰中有价元素的高值化利用,阐述了沸石合成、元素提取、微晶玻璃的制备、地质聚合物的合成等高值化利用方式的研究现状,分析这些利用途径的优缺点,展望了粉煤灰的高值化利用前景,为粉煤灰的综合利用提供参考。

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燃煤电厂脱硫废水处理技术路线选择分析

王靖宇, 陈成, 高志刚, 罗纯仁, 钟振成

现代化工. 2023, 43(7): 44-49. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.009

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综述了传统三联箱技术和新型零排放处理技术在燃煤电厂脱硫废水处理中的应用现状。介绍了传统三联箱处理的技术原理及厂区消纳存在的问题;结合工程案例,详细分析了不同零排放处理技术的原理、适用条件及优缺点;最后对燃煤电厂脱硫废水具体技术路线选择提出了建议。

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废塑料化学回收技术进展

付凯妹, 王红秋, 雷俊伟, 侯雨璇, 慕彦君

现代化工. 2023, 43(7): 50-54. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.010

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总结了目前废塑料化学回收技术研究进展,包括热裂解、汽化、催化裂解和微波裂解等技术,在深入分析反应条件、反应器设计、催化剂选用等因素对反应过程和产品收率及分布影响的基础上,指出各项技术存在的问题,提出未来废塑料化学回收技术的研究应以工业应用为目标导向,向开发高效催化体系、优化反应器设计、合理调控反应条件等方向发展。

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陶瓷膜水处理技术应用与膜污染缓解研究进展

黄晓帆, 王雷, 朱跃钊

现代化工. 2023, 43(7): 55-58. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.011

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综述了陶瓷膜在饮用水、工业废水和生活污水处理等方面对污染物去除的应用现状,并对相关文献数据进行了对比分析。结果发现,陶瓷膜通过膜改性和组合协同处理对各类污染物都有很理想的拦截去除效果,对各类污水浊度的去除率很高,保持在95%以上;油水分离性能也十分优异,拒油率普遍维持在95%以上;对各类污水中UV₂₄₅、氨氮和悬浮物等其他污染物也有一定的拦截效果,但受过滤工况和溶液性质不同过滤效果差异较大,污染物去除率也参差不齐。同时改良膜的特性和改变过滤溶液性质,能对膜污染进行有效缓解控制。

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含铋的辐射防护材料研究进展

孙允凯, 吴小霞, 丁雅倩, 王文娟

现代化工. 2023, 43(7): 59-62. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.012

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按照铋在复合材料中的不同形态进行分类,阐述了包括铋金属、铋氧化物、卤化铋、钨酸铋/硼酸铋/钛酸铋、有机铋等用作辐射防护材料的研究进展,介绍了不同形态铋复合材料的制备和应用,总结了铋对X射线和γ射线的防护性能,以期为后续开发新型含铋的复合材料提供便利条件。

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静电纺丝纳米纤维复合材料及其在环境领域的应用

刘辰昊, 卞烨, 张波

现代化工. 2023, 43(7): 63-67. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.013

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概述了静电纺丝工艺,总结了引入金属纳米颗粒、氧化物、氧化石墨烯、丝素蛋白以及金属有机框架(MOF)等改性物质的纳米纤维复合材料的研究进展和应用现状,并对静电纺丝纳米纤维复合材料的未来进行了展望。

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污泥厌氧发酵产酸技术的研究进展

王琳, 潘雷

现代化工. 2023, 43(7): 68-72,78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.014

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综述了污泥厌氧产酸技术的研究进展,主要介绍了预处理和基质共发酵2种技术。根据目前的研究,提出预处理控制条件进行定向产酸值得深入研究,还需进一步探究共发酵过程的代谢机理和微生物机理;此外,可以考虑将预处理和共发酵2种技术联合使用,以寻求更高效的产酸途径。

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催化裂化取热技术研究进展

刘璐, 李国智, 王松江, 卢春喜, 姚秀颖

现代化工. 2023, 43(7): 73-78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.015

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总结了国内外具有代表性的催化裂化取热技术和再生剂调温技术,同时针对外取热器运行过程中出现的取热负荷不足、床层流化性能差和换热管易破裂等问题,重点介绍了外取热器传热强化技术。总结发现,再生剂调温技术可实现高再生温度、高剂油比及高原料油预热温度的"三高"操作;外取热器传热强化技术可通过强化外取热器入口催化剂的均匀分布、换热管外壁处和床层内催化剂的流化性能来提高传热效率和取热负荷,保证外取热器的长周期运行。

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丝素蛋白水凝胶在骨组织工程中的研究进展

李娜, 张锋

现代化工. 2023, 43(7): 79-83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.016

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首先介绍了丝素蛋白水凝胶的物理、化学制备方法及原理;然后介绍了几种不同性状的丝素蛋白水凝胶;最后重点介绍了丝素蛋白水凝胶及其联合因子、干细胞在骨组织工程中的应用,并对其发展进行了总结与展望。

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己内酰胺生产技术进展

范壮志, 史延强, 孙斌, 赵俊琦

现代化工. 2023, 43(7): 84-88. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.017

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以己内酰胺生产技术进展中的几个重要创新点为切入,综述了当前己内酰胺生产中关键技术如环己酮制备、氨肟化技术贝克曼重排与加氢精制的技术进展;重点介绍了中国的己内酰胺生产技术,尤其是中国石化成功开发了新的反应路径、新的催化材料与新的反应工程技术,形成了具有完全自主知识产权的整套己内酰胺绿色生产技术。

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石墨烯/纳米纤维素修饰的碳纳米纤维的制备及其性能研究

孟凡杰, 黄贺东, 梁新月, 蒲浩, 贾海洋, 邹忠冉, 郭泽宇

现代化工. 2023, 43(7): 89-94,98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.018

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采用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)为前驱体、氧化石墨烯(GO)和纳米纤维素(CNFs)为改性添加剂,经过预氧化和碳化处理制备多功能型复合碳纳米纤维膜,考察了不同GO和CNFs质量分数以及碳化温度对复合纤维膜理化性能的影响。结果表明,随着GO和CNFs质量分数的不断提高,复合纤维膜的疏水性能和导电性能均单调递增,在m(GO)∶m(CNFs)=1∶2、GO质量分数为4%时,复合纤维膜水接触角达到142.98°,与纯PAN碳纳米纤维膜相比提高近1倍;电导率为1.894 S/cm,比原来提升207%;吸油系数在GO质量分数为3%时达到最大,继续添加改性剂,吸油性能反而出现下降趋势。

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双模板法制备大孔/介孔HPW/SiO₂催化剂及其氧化脱硫性能研究

陈学兵, 陈刚, 栗嘉琪, 杜岳

现代化工. 2023, 43(7): 95-98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.019

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采用双模板法,以正硅酸乙酯(TEOS)酸性水解固载磷钨酸(HPW),得到的凝胶在450℃焙烧15 h获得孔径约230 nm的有序大孔/介孔HPW/SiO₂催化剂,对其结构和性能进行表征。结果表明,当模板剂聚苯乙烯(PS)微球和P123质量分别为TEOS质量的102%和42%、HPW质量为催化剂质量的20%时,得到的催化剂表面孔结构完整且排列规则有序;在60℃常压条件下,对模拟燃油中的二苯并噻吩(DBT)催化氧化脱除效率达99.8%,重复使用6次性能基本不变。

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基于钴掺杂煤沥青基碳材料构建茜素红电化学传感器的研究

许亮, 努尔比亚·亚力坤, 王强, 丁真, 曹精文, 聂栩冬

现代化工. 2023, 43(7): 99-103,112. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.020

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以煤沥青(CTP)为碳源、二氧化硅为模板、KOH强碱为活化剂、硝酸钴为钴源,采用高温碳化法制备煤沥青基钴掺杂多孔碳材料(Co-PC);将Co-PC作为电极修饰材料构建茜素红(AR)快速检测的电化学传感器;通过扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试对材料性能进行分析。结果表明,在最佳条件下,浓度为5~200 μmol/L范围内,传感器检测分析结果呈现较好的线性关系,检出限为0.013 μmol/L(S/N=3),并且该传感器具有高稳定性、高灵敏度与极好的抗干扰性能等。Co-PC各种优异的性能为制备具有增强电化学活性的AR传感器提供了新的选择。

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游离氨预处理污泥促进有机物释放过程研究

沈嘉辉, 王侃宏, 梁玉帅, 郁达伟, 魏源送

现代化工. 2023, 43(7): 104-112. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.021

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针对污泥厌氧消化水解阶段有机物释放受限、影响产甲烷的问题,通过优化游离氨预处理的剂量,考察了不同游离氨预处理浓度、持续时间下,污泥水解阶段的有机物释放效果。结果表明,与控制组相比,优化剂量的游离氨处理后TCOD、SCOD质量浓度分别提高了134.64%~250.34%、154.70%~274.55%,表明优化的游离氨水平有效强化了污泥的预处理效果。组分分析结果表明,溶解性蛋白质、多糖浓度分别提高111.70%、412.37%,VS水解率增加16.60%~80.38%。三维荧光光谱(3D-EEM)的PARAFAC分析表明,游离氨预处理后提高了生物可降解有机物占比,主要以溶解性微生物副产物(41.18%)、类酪氨酸(29.32%)为主;同时促进难降解有机物的转化。不同于高能耗预处理的强力溶胞破壁,以温和调节的游离氨预处理方式强化水解,可提高液相中溶解性有机物质量浓度,进而改善污泥中有机物释放效果。

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二维少层碳化钛/氧化锌复合材料的制备及其气敏性能研究

尹优优, 刘晨辉, 杨黎, 王访, 李燕, 许仙琼, 高冀芸

现代化工. 2023, 43(7): 113-119. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.022

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通过水热法和化学选择性刻蚀法分别制备一维氧化锌(ZnO)纳米线和二维层状碳化钛(Ti₃C₂T_x),采用静电自组装和双向冷冻干燥技术得到超轻少层碳化钛/氧化锌(f-Ti₃C₂T_x/ZnO)复合材料,并利用XRD、SEM、TEM等对样品进行结构和形貌表征。将f-Ti₃C₂T_x/ZnO复合材料制成气敏元件,考察其气敏性能,并与纯Ti₃C₂T_x进行比较。结果表明,200℃下,Ti₃C₂T_x质量分数为14%的复合材料对100 μL/L二氧化氮(NO₂)的响应值(S=R_g/R_a)达到30.31,相比纯Ti₃C₂T_x提高7.27倍。f-Ti₃C₂T_x/ZnO复合材料可用作检测NO₂气体的新型传感材料。

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亚超临界体系Fe-Ni/SnO₂酸化资源化降解制药污泥的研究

张宇威, 王紫嫙, 郭俊江, 王兴源, 李彬, 宁平

现代化工. 2023, 43(7): 120-126. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.023

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利用浸渍法制备Fe-Ni/SnO₂多金属催化剂,并将其用于抗生素的液相催化。结果表明,在反应温度为330℃、反应时间为0.5 h、催化剂添加质量分数为20%、氧化系数为2.5的条件下,诺氟沙星TOC去除率高达78.62%,同时,甲酸质量浓度为64.65 mg/L、乙酸质量浓度为201.65 mg/L、丙酸质量浓度为15.09 mg/L、乳酸质量浓度为35.24 mg/L。回用催化剂催化效率可达到新鲜催化剂的80%,具有较好的稳定性。

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CuCeO_x催化剂的制备及其催化氧化对二甲苯的研究

汪志, 孟杰, 刘经伟, 吴凤芹, 姚超

现代化工. 2023, 43(7): 127-131. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.024

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采用氨水沉淀法合成了铜铈氧化物催化剂,在固定床反应器中考察了Cu-Ce摩尔比、煅烧温度对铜铈氧化物催化剂催化降解对二甲苯效果的影响。通过XRD、SEM、H₂-TPR表征了催化剂的理化性质。结果表明,Cu₁Ce₃-550催化剂具有分布均一的纳米颗粒和孔道结构,形成Cu-Ce固溶体,拥有最优的低温还原性。Cu-Ce摩尔比为1∶3、煅烧温度为550℃下制备的催化剂Cu₁Ce₃-550,在空速为15 000 h^-1、对二甲苯质量浓度为2 400 mg/m³条件下,表现出最优的催化性能。

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IMAP副产磷淤渣制备硫基磷铵杂质的控制及表征

邓伏礼, 杨韩, 丁瑶, 龙秉文

现代化工. 2023, 43(7): 132-135. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.025

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工业级磷酸一铵(IMAP)生产时会产生大量的废磷淤渣,磷淤渣采用硫酸酸解后经脱氟、氨中和、冷却结晶、除杂可用来生产硫基磷铵。考察了结晶后的溶液在除杂过程中pH对制备硫基磷铵的影响。结果表明,当溶液pH为2.8时,滤液中MgO、Fe₂O₃和Al₂O₃质量分数分别为0.44%、0.06%和0.41%。硫基磷铵产品经ICP分析,Fe、Al和Mg元素质量分数分别为0.046%、0.074%和0.94%。XRD和红外以及热重分析表明,硫基磷铵是NH₄H₂PO₄和(NH₄)₂SO₄组成的复合物。

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乙炔氢氯化多元铜基催化剂的制备及应用

陈方永, 邹明军, 罗思宇, 陈俊达, 高歌

现代化工. 2023, 43(7): 136-141. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.026

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以CuCl₂为活性组分、非贵金属SnCl₄和BiCl₃为助剂,采用等体积浸渍法制备多元铜基催化剂。结果表明,在反应温度150℃、V(HCl)/V(C₂H₂)=1.10、乙炔空速为315 h^-1的条件下,10% CuCl₂-5% SnCl₄-1% BiCl₃/AC三元催化剂的初始活性达到50%;乙炔氢氯化反应9.5 h后,催化活性依然超过相同条件下的汞催化剂。BET、H₂-TPR和XPS表征分析结果表明,乙炔氢氯化反应发生在催化剂微孔内;Sn助剂提高了催化剂的抗还原性,稳定了Cu活性组分的价态,从而改善了铜基催化剂的初始活性。

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原位硫化法制备Ni₉S₈/MnS₂复合材料及其赝电容性能研究

邵晨, 孙明哲, 杨涛, 王爽

现代化工. 2023, 43(7): 142-148. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.027

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采用两步水热法并通过原位硫化制备了三维Ni₉S₈/MnS₂复合物超级电容器正极材料,由于硫化物的高导电性和双金属硫化物协同作用提供丰富的活性位点,Ni₉S₈/MnS₂复合材料表现出较高的比容量,在10 A/g时循环3 000圈后电容保持率为73.1%。以活性炭为负极组装成混合超级电容器,在功率密度为850.1 W/kg时其能量密度达到48.8 Wh/kg。5种颜色的商用LED小灯泡都可以被此器件成功点亮,表明所制备的Ni₉S₈/MnS₂复合材料具有良好的实际应用潜能。

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可见光活性CuMOF/CdS复合光催化剂的合成

杨烨民, 董如林, 陈智栋

现代化工. 2023, 43(7): 149-152,158. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.028

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以二水合醋酸镉、硫代乙酰胺、乙二胺为原料,采用水热法合成了CdS纳米颗粒;以三水合硝酸铜、均苯三甲酸为原料,采用溶剂热法合成了CuMOF。通过对2种晶体超声分散、混合制备CuMOF/CdS复合光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS及FT-IR分析方法对合成的CuMOF/CdS复合光催化剂进行表征。以亚甲基蓝为模拟的待降解有机污染物,考察了CuMOF复合量对光催化降解效率的影响。结果表明,当CuMOF与CdS质量比为1∶1时,CuMOF/CdS光催化剂对亚甲基蓝(MB)溶液表现了最佳的光催化降解效果;与单纯CdS和CuMOF晶体相比,其在相同条件下对MB的光催化降解效率分别提高了502%和287%。

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g-C₃N₄/壳聚糖复合微球对银离子的吸附性能及其拉曼应用研究

陈广洲, 王铧, 吴国强, 邓心悦

现代化工. 2023, 43(7): 153-158. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.029

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利用壳聚糖的吸附性能和石墨相氮化碳的光催化特性制备了g-C₃N₄/壳聚糖复合微球,并对银离子进行吸附还原,将所得产物应用于表面增强拉曼(SERS)基底来检测孔雀石绿(MG)。结果表明,制备的复合微球对银离子有较好的吸附容量,可达到152.17 mg/g,吸附银离子后的微球对孔雀石绿的吸附能力降至2%。SERS图谱的特征峰较易分辨,对MG的检测范围为1×10^-7~1×10^-3 mol/L,但复合微球对孔雀石绿的降解能力会影响其长时间的拉曼检测。扫描电镜与能谱分析结果表明,复合微球表面较粗糙,有纳米银生成,分布较为均匀。XPS分析结果表明,复合微球表面主要为单质银。红外光谱分析表明,复合微球没有改变g-C₃N₄与壳聚糖原有的结构。

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胡敏素-锰氧化物复合材料对铅的吸附特征研究

绳琳琳, 黄占斌, 王颖南

现代化工. 2023, 43(7): 159-164,170. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.030

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以矿源煤基胡敏素(Humin,HM)为基体,用不同浓度KMnO₄溶液制备改性胡敏素材料胡敏素-锰氧化物复合材料(HMM),考察了HMM用量、初始pH对重金属的吸附效果影响;利用吸附动力学和吸附等温线以及扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等对其进行表征分析,探索了HMM对重金属的吸附机理。结果表明,HM表面负载MnO_x后增加了HM的表面吸附位点,随KMnO₄浓度的升高,HMM对Pb²⁺吸附效果略有升高,吸附动力学遵循准二级动力学模型,化学吸附占主导作用;吸附等温线符合Langumir模型方程,0.05HMM对Pb²⁺的最大吸附量Q_m为397.911 mg/g,是HM的2.5倍;通过改性提高了HM对Pb²⁺的吸附能力以及吸附的稳定性。

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电渗析去除模拟放射性废水中核素的性能研究

谢雨东, 王晓伟, 门金凤, 秦飞波, 罗梦丝

现代化工. 2023, 43(7): 165-170. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.031

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运用小型电渗析装置配制含Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)的模拟放射性废水,研究了不同操作条件下电渗析对废水中核素的去除性能。结果表明,随着电压的升高,3种核素的总去除率均上升;随着流速升高,3种核素的总去除率均降低;随着pH升高,Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的总去除率降低,Cs(Ⅰ)的总去除率提高。在操作电压为12 V、流速为0.14 m/s和pH为6.0的条件下,Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Cs(Ⅰ)的总去除率分别为98.21%、97.77%和99.81%。

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二茂铁基阳离子表面活性剂改性碳纳米管-硫复合材料对锂硫电池性能的影响

曹翔宇, 申羽佳, 崔展翔, 张敏刚, 张秀玲, 郭婷婷, 闫娟枝

现代化工. 2023, 43(7): 171-175,181. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.032

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以N,N-二甲基二茂铁甲胺与溴代十二烷合成阳离子表面活性剂(甲基二茂铁)十二烷基二甲基溴化铵(FC-DBAB)。用FC-DBAB和十二烷基三甲基溴化铵分别对碳纳米管/硫复合颗粒进行表面改性。利用接触角仪和Zeta电位仪对改性和未改性产品的表面性质进行分析;以改性材料为正极制备组装锂硫电池,并进行电化学性能测试。结果表明,表面改性使碳纳米管/硫复合颗粒表面电负性增大,含有二茂铁基团的表面活性剂改性效果更为显著;改性后的锂硫电池在高倍率下充放电性能更好,二茂铁基团还起到吸附多硫化物、抑制穿梭效应的作用。FC-DBAB-CNTs@S电池在1 C下充放电循环300圈,单圈衰减率为0.1%,比DTAB-CNTs@S电池下降30%。

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基于膜吸收法处理垃圾渗滤液废水的研究

杨跃, 任亚涛, 赵子龙, 侯惠惠, 王宏杰, 董文艺

现代化工. 2023, 43(7): 176-181. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.033

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为了处理垃圾渗滤液废水中高浓度氨氮,通过"泡沫分离、混凝沉淀、除钙、微/超滤"和膜吸收法脱氨组合工艺对垃圾渗滤液进行预处理,以保证后续生化处理系统的稳定运行。结果表明,膜吸收前处理可有效削减垃圾渗滤液中表面活性物质、大分子有机物、悬浮颗粒物和重金属,使Zn、Cu和Pb等离子含量满足生活垃圾填埋污染控制标准(GB 16889—2008)排放要求。在渗滤液pH=11.5、流速为3.6 cm/s、吸收液浓度为2 mol/L、流速为1.1 cm/s条件下,采用4级串联的中空纤维膜组件对垃圾渗滤液进行连续处理,氨氮去除率可达到97%以上,出水氨氮质量浓度始终低于50 mg/L,过膜通量基本稳定在3.0~3.2 mg/(m²·s)。

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一锅法全细胞催化合成烟酰胺单核苷酸的研究

施玲慧, 王宇晓, 任宇红

现代化工. 2023, 43(7): 182-187,192. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.034

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对以腺苷酸(Adenosine monophosphate,AMP)为底物合成β-烟酰胺单核苷酸(β-Nicotinamide mononucleotide,β-NMN)的途径进行了研究。在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中构建AMP核苷酶(AMN)与磷酸核糖焦磷酸合成酶(PRS)的共表达及融合表达体系,其中,融合菌株PRS-L4-AMN与烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)构成的双菌催化体系具有较高的催化效率,是三菌混合催化体系的2.42倍。进一步对全细胞催化合成NMN的反应体系进行优化,包括pH、温度、缓冲液、金属离子及菌粉投加量等。结果表明,在优化条件下,反应2 h时NMN产量达到最高,为23.7 mmol/L,总收率达33.4%,实现了NMN的一锅法生物合成。

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NCO含量对聚氨酯混合料抗水损害性能的影响

田新伟, 吴海兵, 余沛东, 张均, 姜志国

现代化工. 2023, 43(7): 188-192. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.035

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为提高聚氨酯(PU)混合料在路面工程中的使用寿命,以聚醚多元醇(PPG1000)和改性二苯基甲烷二异氰酸酯(MM-103C)为主要原料,制备了不同异氰酸酯基(NCO)质量分数的PU胶黏剂,并与AC-13级配骨料拌和得到PU混合料。通过黏度、表干时间测试,研究了PU胶黏剂的工艺性能;通过马歇尔稳定度、劈裂强度和肯塔堡飞散测试,研究了PU混合料抗水损害性能。结果表明,25℃时PU胶黏剂表干时间小于30 min,PU混合料固化速度快;浸水马歇尔稳定度与标准马歇尔稳定度均高于28 kN;随着NCO质量分数的增加,冻融劈裂强度比先增加后减低,最高为94.1%;肯塔堡飞散损失率随NCO质量分数的增加呈现先降低后增加的趋势,标准飞散及浸水飞散损失率都小于13%,两者相差的最大值与最小值分别为6.09%和0.7%。

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BiOBr/CN的制备及光催化降解6-APA性能研究

嵇翠芬, 李双凤, 徐卓业, 赵艳艳, 姚日生

现代化工. 2023, 43(7): 193-198. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.036

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通过原位生长法成功制备了BiOBr/CN复合光催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)和X射线能谱(XPS)等对所制备的催化剂的微观结构和形貌进行表征,通过在可见光照射下光催化降解罗丹明B(RhB)来评价催化剂的活性,并考察了其降解青霉素类抗生素母核6-APA的性能和机理。结果表明,可见光照射60 min时,BiOBr/CN对RhB的降解效率为84.52%;可见光照射120 min时,其对6-APA的降解效率为95.32%。根据活性物种捕获实验,·O^-₂和·OH是主要活性物种,h⁺和e^-是次要活性物种。环境毒性实验结果表明,制备的催化剂为环境友好型催化剂。

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微气泡分散对间甲基苯甲酸合成过程的强化作用

周士磊, 郑权, 王岚, 王龙耀

现代化工. 2023, 43(7): 199-201,210. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.037

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传统的鼓泡塔间二甲苯(MX)氧化生产间甲基苯甲酸(MTA)工业过程中存在反应时间长、转化率低、选择性差等问题。在对物料平衡及反应速率控制步骤分析的基础上,研究了MTA的气相氧化及其微气泡强化分散合成过程。结果表明,采用微孔曝气可以得到平均直径30~100 μm的微气泡,相界面面积较单管曝气增加了约300倍。当反应压力大于300 kPa时,高沸点酯类及MTA深度氧化副产物增多。在优化反应条件下(130℃、300 kPa、曝气100 L/(m³·s)、钴催化剂摩尔分数为0.5‰)氧化反应5 h时,MX的转化率和MTA的生成率分别可达60.0%和45.0%,提高了氧化反应的效率和MTA的生成率,并且较同等条件下单管曝气的反应时间缩短了约1半。

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In₂O₃/Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合催化剂的制备及其可见光催化性能的研究

张小伏, 吴兆才, 郭卓

现代化工. 2023, 43(7): 202-210. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.038

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制备了氮掺杂石墨氮化碳(N-g-C₃N₄)负载Cd_0.5Zn_0.5S固溶体复合材料,并以此为基础复合另一种优秀的半导体催化剂In₂O₃制得In₂O₃/Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄催化剂,通过三者的复合界面加速电子的传输和阻碍电子-空穴对的复合以提升光催化性能。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射对所制备的催化剂微观形貌和结构进行表征,利用电化学工作站进行瞬态光电流测试和气相色谱仪对产氢性能进行测试。结果表明,采用两步水热法制备得到较好分散的In₂O₃/Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合催化剂;在In₂O₃和Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄质量比为4∶10时具有最好的催化效果,产氢量为100.22 μmol,产氢速率为21.760 μmol/h,说明In₂O₃/Cd_0.5Zn_0.5S/N-g-C₃N₄复合光催化剂有较好电荷载体的快速迁移能力及稳定性。

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醋酸甲酯加氢制燃料乙醇强化工艺的全厂控制

刘继艳, 孙兰义

现代化工. 2023, 43(7): 211-215,220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.039

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对以醋酸甲酯和氢气为原料生产燃料乙醇的强化工艺进行了控制研究,采用集成仿真与启发式规则的全厂控制设计方法,分别建立了反应单元和分离单元的控制方案,并通过添加进料流量扰动考察系统的响应效果。虽然该流程中涉及分隔壁精馏塔和萃取分隔壁精馏塔,流程复杂、变量之间耦合度高,但各产品纯度在扰动后均能恢复稳定值。提出的全厂控制方案可为醋酸甲酯加氢制燃料乙醇的工业应用提供参考。

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加氢裂化装置产品分离流程节能优化

李征容

现代化工. 2023, 43(7): 216-220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.040

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从加氢裂化产品分离的工艺流程角度探讨节能优化方案。充分利用反应产物已初步分离成较轻的冷低分油和较重的热低分油工艺的特点,将轻、重组分分别送至不同的汽提塔,实现装置节能的目标。以典型200万t/a加氢裂化装置为例,通过流程模拟软件计算对比,优化流程可在不增加装置投资、不影响产品质量和收率的前提下,将装置能耗降低1.73 kg/t。

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催化柴油芳烃抽提与催化裂化组合工艺研究

杨鑫, 孙世源, 闫鸿飞, 孟凡东

现代化工. 2023, 43(7): 221-224. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.041

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为了解决催化柴油进第二提升管多产汽油工艺中因加氢催化柴油(HLCO)循环量较大而产生的产品分布恶化等问题,提出了催化柴油芳烃抽提与催化裂化组合工艺。该工艺采用加氢精制-轻重分离-芳烃抽提-催化裂化组合工艺加工催化柴油,分离出难以裂化的多环芳烃组分进行单独利用,第二提升管加工HLCO中的易裂化组分,解决了HLCO中多环芳烃在催化裂化反应中难以裂化的问题,压减柴油、增产高附加值产品效益显著。

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化学制药液液萃取工艺的放大考虑

李爱军, 于东山, 刘宝擅

现代化工. 2023, 43(7): 225-227,232. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.042

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针对化学制药工艺放大过程中液液萃取容易出现的问题进行了分析,并对工艺改进提出了意见和建议。

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陶粒窑、异位化学氧化技术联用的某修复工程实例研究

俞明, 毕宁, 王习羽

现代化工. 2023, 43(7): 228-232. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.043

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浙江某金属制品厂地块受到重金属、多环芳烃等复合污染。根据复合污染物互相作用的特性及现场实际情况,采用陶粒窑协同处置和异位化学氧化联用技术对污染土修复施工,更高效、环保地去除污染物,达到预期的修复目标和修复效果,实现了修复后土壤的资源化利用。该修复工程实例的研究为其他复合污染场地修复工程提供了宝贵经验和技术支撑。

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电化学法检测克拉霉素的研究

秦洪伟, 刘妍

现代化工. 2023, 43(7): 233-236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.044

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通过滴涂法和恒电位电聚合法将多壁碳纳米管(MWCNTs)和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)修饰到玻碳电极表面,制备出多壁碳纳米管聚3,4-乙烯二氧噻吩复合修饰电极(MWCNTs-PEDOT/GCE),采用差分脉冲伏安法(DPV)逐步对克拉霉素(CAM)的检测条件进行优化。结果显示,以pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)为支持电解质,CAM在MWCNTs-PEDOT/GCE上呈现良好的电化学响应,在4.0×10^-6~1.0×10^-4 mol/L范围内,电化学响应情况与CAM浓度呈明显的线性关系。

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以8-羟基喹啉为探针电化学测定铝离子

郭萌, 马心英, 王宜磊, 尹明静, 陈美凤, 朱琪

现代化工. 2023, 43(7): 237-241. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.07.045

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为快速检测食品中铝添加剂含量,建立了以8-羟基喹啉为探针电化学测定铝离子的新方法。利用电化学聚合方法制备了聚L-瓜氨酸修饰电极(poly L-citline modified electrode,PLCit/GCE),与玻碳电极(glass carbonelectrode,GCE)相比,8-羟基喹啉在修饰后的电极上的电流响应信号显著增大。由于8-羟基喹啉与铝离子易形成配位化合物,向8-羟基喹啉溶液中加入铝离子时,会使8-羟基喹啉在PCLit/GCE上氧化峰电流减小,产生负相关,因此用8-羟基喹啉为探针可实现对铝离子的检测。利用循环伏安法研究了8-羟基喹啉在PLCit/GCE上的电流与铝离子浓度的线性关系。优化实验条件后,以8-羟基喹啉为探针对Al³⁺进行测定,Al³⁺浓度在8.00×10^-8~1.00×10^-6 mol/L内时,与8-羟基喹啉氧化峰电流呈现良好的负相关线性关系,相关系数R=0.993 8,检出限为6.00×10^-8 mol/L。该方法用于蜂蜜中铝离子的测定,回收率为95.0%。

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