2023年, 第43卷, 第8期　刊出日期：2023-08-20

  

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微塑料
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  淡水中微塑料的污染现状及去除技术研究进展

  王钰淇, 王海迪, 晏振凯, 程金星, 王庆波, 赵长伟

  现代化工. 2023, 43(8): 1-5,10. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.001

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  总结了淡水系统中微塑料的污染现状;系统地综述了不同水处理技术(混凝、吸附、浮选、膜分离、高级氧化以及微生物降解)对微塑料的去除效果;对不同方法的优缺点和效率进行了比较,并提出了今后可行的研究方向,为如何有效去除淡水中微塑料提供了研究基础。
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  混凝技术去除水中微塑料的研究进展

  陈金垒, 王蕾, 黄华斌

  现代化工. 2023, 43(8): 6-10. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.002

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  综述了近年来混凝技术处理水中微塑料的研究进展,系统分析了混凝剂种类与投加量、微塑料种类与尺寸、pH、共存物质等参数对去除微塑料的影响,介绍了混凝去除微塑料的主要机理,并对混凝技术处理微塑料的未来研究方向做出展望。
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  大气微塑料来源、分析方法和危害研究进展

  胡造时, 李丽和

  现代化工. 2023, 43(8): 11-15. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.003

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  大气微塑料的主要来源包括工业生产过程、海洋和陆地环境输入、日常生活产出、垃圾处置过程;从样品采集、样品前处理、仪器分析3个方面总结了大气微塑料分析方法的优缺点;微塑料既可自身释放有毒物质,也可吸附其他污染物,对人体健康产生影响。微塑料污染的防治对策主要有加强宣传教育从源头控制、投入资金研发环境友好型产品、加强国内外的交流合作。建议建立标准化的大气微塑料分析体系、加强对大气微塑料影响因素的研究、加大力度研究微塑料对人体健康的危害。
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  微塑料对有机废物厌氧消化影响的研究进展

  车起锐, 孔鑫, 牛佳楠, 李青霞, 景佳

  现代化工. 2023, 43(8): 16-21. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.004

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  总结了厌氧系统中微塑料的来源、存在种类、形态以及含量;探讨了不同厌氧消化体系中,微塑料对水解、产酸和产甲烷3阶段运行特征的影响异同;在此基础上,从细胞结构、酶活性和微生物群落演替3方面对微塑料影响厌氧消化机制进行综述分析。有研究表明,由于微塑料会在反应过程中不断释放毒性物质,在厌氧代谢的不同阶段常起抑制作用,但一些研究也发现微塑料会通过增溶作用促进厌氧代谢。现有研究主要以污泥厌氧消化为对象,而对其他底物或者共消化厌氧系统中微塑料的研究较少,而微塑料对厌氧代谢过程中微生物互营关系特别是种间电子传递的影响,还有待进一步深入研究。
专论与评述
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  中美煤层气勘探开发现状对比及启示

  范鹏鹏, 刘晓, 陈贞龙, 崔彬, 王志永, 龚伟

  现代化工. 2023, 43(8): 22-25,30. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.005

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  系统梳理了全美煤层气的富集区地质特征、分布与资源储量,对美国煤层气勘探开发的发展历程进行详细介绍,总结了推动美国煤层气产业成功的关键要素;同时着重概述了中国煤层气的资源储量、分布及发展潜力,深入探讨了国内煤层气开发存在的挑战。通过对比,归纳出北美煤层气的成功开发对我国的启示与借鉴意义。
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  固体氧化物燃料电池产业发展现状及前景分析

  郭土, 孙兆松, 张伟

  现代化工. 2023, 43(8): 26-30. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.006

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  固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种直接将燃料化学能转换为电能的能量转换装置,不受卡诺循环的限制,能量转化效率高,而且具备燃料适应性广、清洁无污染、全固态结构、不使用贵金属催化剂等优点。SOFC技术的应用领域十分广泛,不但能够对氢能进行绿色高效利用,还能实现对传统化石能源的高效清洁利用,为实现我国碳达峰、碳中和目标做出重要贡献。介绍了国内外SOFC产业的发展现状,对产业发展前景进行了分析;针对我国SOFC产业发展所遇到的困难提出了相应的解决办法和建议。
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  电子商务技术在化工行业企业的应用

  宋佳佳

  现代化工. 2023, 43(8): 31-36. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.007

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  伴随数字化技术日新月异的发展,电子商务在社会中的应用愈加广泛。在中国,B2C(企业-个人)电商的发展尤为迅猛,B2B(企业-企业)电商发展亦是方兴未艾。以某大型央企集团电商平台建设背景为依托,详细论述了电子商务技术在化工行业企业的应用,包括电子商务技术所涉及的业务领域、化工行业企业细分的特点、电子商务解决的业务痛点、电子商务技术依托的平台架构,为化工企业通过应用电子商务技术而达到降本增效提供参考。
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  2022年第二十一届日本绿色和可持续发展化学奖获奖项目评述

  程海涛

  现代化工. 2023, 43(8): 37-43. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.008

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  日本绿色和可持续发展化学奖旨在奖励通过化学革新来推动环境和人类健康、安全研究与发展,由日本绿色和可持续发展化学网(GSCN)发起并授予。2022年第二十一届日本绿色和可持续发展化学奖包括文部科学省授予奖、创新创业企业奖、绿色和可持续发展化学鼓励奖3类、共7个奖项。对获奖项目的创新和价值进行了介绍、分析与展望。
技术进展
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  醇解法制备生物基化学品乙酰丙酸酯的研究进展

  张晶阳, 张为宏, 郑晓阳, 阎振丽, 赵子高, 常春

  现代化工. 2023, 43(8): 44-48,53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.009

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  综述了近年来醇解法制备乙酰丙酸酯的研究进展,分别对生物质直接醇解法、糠醇醇解法和其他原料醇解法进行了总结,重点对催化剂和反应体系的研究进展进行了综述,并对醇解法制备生物基乙酰丙酸酯进行了展望。
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  化学驱高效乳化提高驱油效率研究进展

  冷开齐, 黄伟, 刘卫东, 丛苏男

  现代化工. 2023, 43(8): 49-53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.010

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  综述了石油磺酸盐与重烷基苯磺酸盐的乳化性能,调研了2种表面活性剂与不同材料混合后形成的复配体系的乳化性能变化,以及乳化能力与原油采收率的关系,并对乳化驱油在油田现场的应用进行了总结与展望。
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  氢燃料电池阴极催化剂研究进展

  张瑞权, 姚振华, 胡茂从

  现代化工. 2023, 43(8): 54-57. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.011

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  针对3种不同类型的氧还原反应(ORR)催化剂(Pt基催化剂、非贵金属催化剂、非金属催化剂),比较和分析了它们的优缺点,Pt基催化剂催化活性好、制备工艺成熟,但储量少、价格昂贵;非贵金属催化剂价格低,但抗毒能力弱;非金属催化剂储量丰富、价格低廉、稳定性好。由此指出,非铂催化剂是今后的研究方向,并对其发展进行了展望。
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  UiO-66用于CO₂加氢制甲醇存在的问题及改进

  文蹇林, 纳薇, 左俊怡, 杨学磊, 张平尧, 高文桂

  现代化工. 2023, 43(8): 58-62,68. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.012

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  首先介绍了UiO-66的结构、质地特性和应用,然后阐述了其在CO₂加氢合成甲醇方面的研究进展,最后重点阐述了UiO-66存在的结构稳定性问题和合成策略问题及已经做出的改进。
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  纤维素气凝胶在组织工程领域的研究进展

  王子豪, 邓鹏鹏, 姜发堂, 牛燕丽

  现代化工. 2023, 43(8): 63-68. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.013

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  综述了纤维素气凝胶的种类和制备方法,详细介绍了纤维素气凝胶在伤口修复、骨组织修复和神经修复等组织工程领域的应用,最后展望了纤维素气凝胶材料在组织工程领域的发展前景和研究方向。
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  铋基材料在光催化降解抗生素中的研究进展

  李丹, 郭小鑫, 程宏俊, 刘侃侃, 刘晓庆

  现代化工. 2023, 43(8): 69-73. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.014

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  介绍了铋基光催化材料降解抗生素的机理;并从抗生素降解角度出发,总结了不同种类的铋基光催化剂在降解抗生素领域的最新研究进展;最后对铋基光催化剂在降解抗生素的未来研究方向进行了展望。
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  铁活化过硫酸盐降解水中污染物的研究进展

  张福宁, 荆国林, 孙征楠, 李洪晶, 颜飚

  现代化工. 2023, 43(8): 74-78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.015

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  综述了硫酸根自由基(SO^-₄·)的形成及SO^-₄·降解各类污染物的机制,重点综述了近年来国内外研究的几种常见铁基材料(零价铁、亚铁、含铁矿物)活化过硫酸盐(PS)的机制,探讨了各种铁基材料的优缺点与研究现状,对相应材料不足之处进行改进。最后,对铁基材料活化PS现存问题进行梳理,并对铁基材料活化过硫酸盐技术的发展进行了展望。
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  等离子体技术回收固体废物中金属的研究进展

  张春飞, 赵吕菲

  现代化工. 2023, 43(8): 79-83. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.016

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  阐述了应用于固体废物处置的热等离子体分类、热等离子体熔炼原理及其优缺点;详细综述了热等离子体熔炼技术在电子废弃物中回收金属、赤泥中回收铁、回收电镀污泥中的金属、回收锂离子电池中的金属、铝渣中回收铝、冶金废物中回收金属的研究进展。并对等离子体熔炼技术的发展进行了展望。
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  Mo基CO/CO₂加氢制低碳醇催化剂的研究现状与展望

  黄子田, 狄佐星, 依孜迪娜·艾山, 罗明生, 王亚涛, 李洪娟

  现代化工. 2023, 43(8): 84-87. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.017

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  介绍了Mo基催化剂在CO/CO₂加氢制低碳醇工艺(CO/CO₂-HAS)中的应用;简要讨论了活性组分和不同助催化剂对催化活性的影响,并对部分反应机理进行了总结;展望了Mo基催化剂在CO/CO₂-HAS工业应用中的未来。
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  磁性生物炭的制备及吸附水中有机污染物的研究进展

  王怡菁, 郭质彬, 周昕彦

  现代化工. 2023, 43(8): 88-92,98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.018

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  综述了磁性生物炭的制备方法,分析了孔隙填充、疏水作用、π-π电子供体-受体作用、静电吸附和氢键等吸附机理,介绍了磁性生物炭的应用与再生现状,最后探讨了吸附有机污染物的影响因素。在此基础上提出今后磁性生物炭研究的重点方向,以期为磁性生物炭在有机废水处理领域的应用发展提供参考。
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  长周期生产超低硫柴油工业应用技术进展

  孙进, 郭蓉, 段为宇, 姚运海

  现代化工. 2023, 43(8): 93-98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.019

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  针对长周期生产超低硫清洁柴油的需求,介绍了国内外各大专利技术供应商最新催化剂和级配工艺技术的研发进展。通过深化加氢反应机理的认识,提高催化剂的活性,从而开发新催化剂制备技术;通过对反应环境、操作工艺条件的认识和优化,强化加氢反应,开发了相应的级配和工艺技术。最后指出,需要从催化剂活性、加氢程度、原料及生成物种等多维度去思考,选择催化剂以强化级配优势,发挥不同操作工况下性能。
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  生物丁醇原料中抑制物的抑制机理与脱毒方法研究进展

  冯俊伟, 赵雨, 韩景灼, 张瑞景, 蔡凤娇, 余启, 徐健

  现代化工. 2023, 43(8): 99-103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.020

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  为了有效降低原材料成本,研究人员开始利用廉价的生物质资源作为发酵原料生产丁醇。然而,原料与预处理过程中产生的抑制物会影响发酵,脂肪酸、呋喃和酚类化合物是原料中主要的3类抑制物。介绍了脂肪酸、呋喃和酚类化合物对ABE(丙酮-丁醇-乙醇)发酵的影响,并讨论了常见的脱毒方法对这3类抑制物的脱毒效果,旨在为优化ABE发酵过程提供借鉴。
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  海上含油废物处理研究进展

  宋瀚轩, 郭继香, 郑连杰, 叶艳, 张世岭, 王健

  现代化工. 2023, 43(8): 104-108. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.021

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  海洋油气资源开采造成的环境污染问题日益严重,其中含油废物的处理是难点。目前对海上含油废物的处理依然是采用传统的焚烧法、回注法、固化法、热处理法、生物法等,但传统法的能耗大、作业周期长。针对海上特殊的工作环境,传统处理法不能满足当前高效绿色的环保要求及"3R"原则,所以超声处理法、环保新材料处理法和含油废物作为原料生产活性炭法等新型的处理方法应运而生。
科研与开发
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  4-(3-吡啶基偶氮)苯酚与钴四苯基卟啉轴向配合物的合成与性能研究

  王蓉, 孙呈郭, 江毕涛, 胡浩冉, 胡炳成

  现代化工. 2023, 43(8): 109-114. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.022

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  针对有机光致变色材料应用中存在的抗疲劳性差、记录信息在读取后遭到破坏等问题,设计并合成了4-(3-吡啶基偶氮)苯酚与钴四苯基卟啉轴向配合物。光致变色研究结果表明,该配合物在365 nm的紫外光和515 nm的可见光交替照射下可发生可逆的光致变色反应,且重复光照多次后展示出良好的抗疲劳性。在415 nm激发光波长的作用下,化合物中4-(3-吡啶基偶氮)苯酚转变为顺式结构时比反式结构具有较高的荧光强度,2种状态下明显的荧光对比度可实现数据的无损读取功能。
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  氨循环法制备纤维状碳酸钙及其影响因素研究

  凡远洋, 郑强, 刘海利, 曲笑原, 邢润, 岳岩, 李雪

  现代化工. 2023, 43(8): 115-119,125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.023

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  以含轻烧白云石和氨废液为原料,采用含氨废液循环法制备碳酸钙晶须。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及白度仪对碳酸钙样品进行表征,考察了循环次数、循环液中NH⁺₄和Ca²⁺浓度对制备的碳酸钙晶须回收率以及技术指标的影响。结果表明,采用循环法生产碳酸钙晶须能够使碳酸钙晶须总回收率由50%左右提高到70%左右,白度达到98,纯度(以CaCO₃计)也达到了98%以上。在不补加氨盐溶液的基础上循环4次之后,碳酸钙晶须长径比变小、形貌变差。
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  催化剂焙烧温度对合成碳纳米管的影响

  闫超, 林艳, 张天乐, 于银瑞, 何燕

  现代化工. 2023, 43(8): 120-125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.024

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  采用共沉淀法制备了铁基水滑石催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)等对催化剂进行表征;研究了催化剂焙烧温度对其理化性质和催化丙烯裂解制备碳纳米管的影响。结果表明,当焙烧温度为500℃时,催化剂的比表面积和催化倍率达到最大,分别为130.71 m²/g和1 800%;碳纳米管的缺陷程度最小,仅为0.98,此时碳纳米管的直径分布也较为均匀,集中在10~14 nm范围内。合理的焙烧温度有利于活性物质在载体表面分散,能使催化剂具有较高的比表面积、孔体积,因而能够制备出产量高、直径均匀、石墨化程度高、灰分少、电阻率低的碳纳米管。
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  Ni-Fe共掺LiMn₂O₄正极材料的合成及电化学性能研究

  王紫林, 刘红雷, 郭昱娇, 吉颖, 向明武, 刘晓芳, 郭俊明

  现代化工. 2023, 43(8): 126-132. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.025

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  采用固相燃烧法快速合成了LiNi_0.08Fe_xMn_1.92-xO₄(x≤0.08)正极材料,并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明,Ni-Fe共掺没有改变LiMn₂O₄的立方尖晶石结构,促进了其晶体发育和{111}、{110}、{100}晶面的择优生长,部分颗粒形成了以高暴露{111}晶面为主和少量{110}、{100}晶面的截断八面体形貌。LiNi_0.08Fe_0.05Mn_1.87O₄样品在较低倍率(≤5 C)时,其倍率性能和长循环寿命得到显著提高,在25℃下,1 C的首次放电比容量为106.1 mAh/g,1 000次循环后容量保持率为82.0%;5 C的首次放电比容量为100.1 mAh/g,2 000次循环后容量保持率为72.8%。LiNi_0.08Fe_0.05Mn_1.87O₄材料的锂离子扩散系数和表观活化能分别为1.75×10^-15 cm²/s和26.52 kJ/mol,表明其有较好的Li⁺迁移动力学性能。
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  自支撑NiCo₂O₄/NF电极的合成及其电化学性能表征

  李艳华, 王书桓, 李群

  现代化工. 2023, 43(8): 133-138,144. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.026

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  以泡沫镍(NF)为自支撑集流体,通过溶剂热法和焙烧处理制备了NiCo₂O₄/NF自支撑电极,利用XRD、SEM、TEM、XPS、氮气吸脱附对NiCo₂O₄/NF的化学组成及微观结构进行表征,结果发现,由细小纳米颗粒组成的线状NiCo₂O₄有序、垂直生长于NF骨架表面,NiCo₂O₄/NF具有的高比表面积和大量孔结构促进了电解液和电极间的充分接触,NF作为基底有利于提高NiCo₂O₄的结构稳定性。同时,对NiCo₂O₄/NF电极进行了电化学测试,结果表明,NiCo₂O₄/NF在0.5 A/g下的比电容达 1 095 F/g,10 A/g的容量保持率为68.3%,说明其具有良好的倍率性能。此外,经过999次循环,NiCo₂O₄/NF的比容量为初始比电容的82.3%。
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  硅橡胶复合膜的制备及气体分离性能研究

  张艳文, 郭猛, 任秀秀, 徐荣, 孙云娟, 马忠林, 钟璟

  现代化工. 2023, 43(8): 139-144. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.027

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  采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷(PDMS-B)2种不同硅橡胶制备成膜,并将其应用于气体分离,探究了2种不同侧基的硅橡胶复合膜对CO₂分离性能的影响。结果表明,与具有甲基侧链的PDMS相比,具有苯基侧链的PDMS-B主链间距扩大,降低了空间位阻,同时,庞大的苯基侧基抑制了聚合物主链的协同运动,使得制备的复合膜网络结构较为疏松。制备的PDMS-B复合膜与PDMS复合膜相比CO₂渗透通量提高了1倍,CO₂/N₂选择性提高了69%,为CO₂分离提供了有利选择。
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  掺铝有序大孔HPW/TiO₂催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

  陈学兵, 陈刚, 栗嘉琪, 雷家珩

  现代化工. 2023, 43(8): 145-148,155. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.028

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  为进一步提高燃油氧化脱硫(ODS)的脱硫效率、改善催化剂回收困难问题,以350 nm单分散聚苯乙烯微球(PS)为模板,采用溶胶-凝胶法制备得到一系列掺铝有序大孔HPW/TiO₂-20催化剂,并研究了其结构和脱硫性能。结果表明,掺铝0.025%的有序大孔4-HPW/TiO₂-20催化剂催化氧化脱硫性能最佳,其大孔孔径约230 nm,比表面积为78.3 m²/g,总孔体积为0.19 cm³/g,另外,该催化剂存在平均孔径为2.8 nm的烧结孔。该催化剂在温度60℃、质量为0.15 g、氧硫比为4时,反应 1 h对模拟燃油中二苯并噻吩(DBT)的催化氧化转化率达100%,循环使用8次后脱硫效率仍达96.5%。
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  CLAM钢表面Fe-Al/Al₂O₃涂层的制备及其耐腐蚀性能研究

  邵宗明, 杨浩, 柳伟平, 郑明杰

  现代化工. 2023, 43(8): 149-155. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.029

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  采用热浸镀及热扩散工艺在中国低活化马氏体钢(CLAM)表面制备出一层FeAl合金层,通过氧化处理成功地在CLAM表面制备出一层致密的氧化涂层。利用高分辨透射电镜分析了表面生长的氧化层为单一的氧化铝涂层。利用场发射扫描电镜(FESEM)及能量散射谱仪(EDS)分析了不同氧化工艺对于涂层结构及组成的影响。通过电化学阻抗谱测试分析不同氧化条件下制备的样品的耐腐蚀性能。结果表明,750℃下氧化4 h制备的涂层耐腐蚀性能最佳,其极化电阻值为8 059.54 Ω·cm²,有效孔隙率为0.142 87。
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  豌豆荚碳量子点的合成及其性能研究

  吴玉娟, 宗洪凤, 斯杭珺, 李彤彤, 高妍, 高云

  现代化工. 2023, 43(8): 156-161. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.030

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  以豌豆荚为原料,通过水热法绿色合成蓝色荧光碳量子点(CQDs),利用透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对制备的CQDs的形貌及表面结构进行表征;并对Cu²⁺和EDTA进行连续定量检测。结果表明,Cu²⁺可以特异性猝灭豌豆荚CQDs荧光,Cu²⁺浓度在20~200 μmol/L范围内与荧光强度呈现线性响应,检出限为5.35 μmol/L;加入EDTA可恢复已猝灭的CQDs荧光,线性范围为20~120 μmol/L,检出限为6.29 μmol/L;根据这一特性可以构建CQDs荧光"on-off-on"模式连续识别Cu²⁺和EDTA,并应用于食品及自来水的检测。
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  Mn/ZIF-67复合催化剂低温协同催化还原NO_x的研究

  张艳芳, 夏福婷, 何云刚, 段玉梅, 阙婷婷, 段开娇

  现代化工. 2023, 43(8): 162-167,174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.031

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  考察了溶剂热、浸渍-溶剂热法合成ZIF-67和Mn/ZIF-67催化剂的NH₃-SCR脱硝性能,结果发现,Mn和ZIF-67的相互作用不仅拓宽了Mn/ZIF-67催化剂的低温窗口,而且提高了其低温催化活性,该催化剂在100~200℃的脱硝效率大于98%。同时考察了煅烧时间和煅烧温度对Mn/ZIF-67催化剂脱硝活性的影响,得到最佳煅烧时间为3 h、煅烧温度为350℃。XRD、SEM、BET、NO_x-TPD、XPS、NH₃-TPD等表征结果表明,Mn/ZIF-67催化剂形成的CoMn₂O_4.5增大了催化剂的比表面积,产生的双金属协同效应增加了表面氧物种和活性酸位点,加速了NH₃、NO、NO₂反应气体的吸附,进而提高了催化剂的低温脱硝活性。
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  Ge改性TiO₂对V-Mo-O/TiO₂催化剂低温脱硝活性的影响

  李泽清, 张鑫丰, 陈红萍

  现代化工. 2023, 43(8): 168-174. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.032

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  采用共沉淀法制备Ge改性TiO₂载体,考察了V-Mo-O/xGe-TiO₂催化剂低温氨选择性催化还原(NH₃-SCR)活性和抗硫稳定性。与传统V-Mo-O/TiO₂催化剂相比,Ge的加入可以显著提高催化剂在低温窗口下的脱硝活性,同时使催化剂具有较高的N₂选择性以及稳定的抗硫性。当Ge/Ti原子摩尔比为0.004时,催化剂在180℃时脱硝活性可达92%。N₂吸附-脱附、XRD分析结果表明,Ge的加入增加了催化剂的比表面积和介孔孔容,并稳定了TiO₂的锐钛矿晶型。NH₃-TPD、H₂-TPR以及XPS分析结果表明,Ge改性促进了V、Mo之间的相互作用,增加了V⁴⁺的含量,同时催化剂表面的Brønsted酸含量进一步增加,并产生额外的Lewis酸,增强表面对氨的吸附活化作用,从而使催化剂表现出低温高活性和高稳定性。
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  还原氧化石墨烯固定化溶菌酶的研究

  李慧, 庞姗姗, 田家瑶, 龚国利

  现代化工. 2023, 43(8): 175-179,184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.033

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  为了改善游离酶稳定性差、易失活、不易储存等缺点,将还原氧化石墨烯(RGO)作为载体进行溶菌酶固定化研究。考察了溶菌酶浓度、缓冲液pH和固定化时间对固定化酶活力的影响,通过正交实验得出最佳固定化条件,溶菌酶质量浓度为0.5 mg/mL、缓冲液pH为6.0、固定化时间为2 h时,固定化酶的活力最高。固定化酶的最适温度为55℃、最适pH为6.5,热稳定性、耐酸碱性和储存稳定性都比游离酶有所提高。固定化酶的抑菌性明显优于游离酶,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌均具有较好的抑制效果。
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  连续条件下氨基酸的N-苄基化反应研究

  张娇娇, 辜顺林, 严生虎, 张跃, 陶正东, 刘建武

  现代化工. 2023, 43(8): 180-184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.034

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  以氨基酸、苯甲醛、氢氧化钠、硼氢化钠为原料合成了一系列N-苄基氨基酸类化合物,并选取典型天然氨基酸进行连续N-苄基化反应,考察了缩合反应中苯甲醛摩尔分数、反应温度、停留时间等因素对反应的影响;以及还原反应中硼氢化钠摩尔分数、反应温度、停留时间等因素对反应的影响。对典型案例进行连续和间歇反应结果的对比,结果表明,连续法能大大缩短反应时间、简化操作、提高装备效率与收率,该研究为氨基酸的连续N-苄基化生产应用奠定了理论基础。
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  官能团调控对石墨烯正极电化学性能的影响

  宗军, 栗煜, 董菲菲, 李冬, 郭湘立, 刘景良, 汪天洋

  现代化工. 2023, 43(8): 185-190. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.035

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  为了系统分析石墨烯正极材料中含氧官能团的量对材料电化学性能的影响,通过氧化石墨的低温膨胀法及后处理手段制备出3种不同官能团含量的石墨烯粉体材料,并进行了系统的理化表征和电化学性能表征。结果表明,当石墨烯材料用作锂离子电容器正极时,在其比表面积略微降低的前提下,若氧原子摩尔分数提高约14.5%,可逆比容量提升约13.4%;若氧原子摩尔分数降低约79%,可逆比容量降低约80.1%。说明含氧官能团的量是影响材料可逆比容量的关键因素。将此类石墨烯正极材料应用于软包型锂离子电容器器件中,器件表现出较好的电化学特性(在60 C充放电倍率下,器件容量保持率仍有47%)。
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  Cu/SiO₂复合材料体系的构建及其高效催化醇类脱氢性能研究

  李正萍, 史明豪, 李楠, 马江权

  现代化工. 2023, 43(8): 191-197. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.036

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  铜基催化剂对环己醇的非氧化脱氢具有较高的选择性,但转化率仍然不足,且铜基催化剂的稳定性因铜烧结而需要提高。通过湿化学法制备了Cu/SiO₂纳米颗粒,并对催化剂进行了XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET、XPS和UV-Vis表征。结果表明,在280℃和WHSV为11.62 h^-1的条件下,该催化剂对环己醇脱氢制环己酮的选择性接近100%,摩尔转化率为81%。此外,该催化剂对苯甲醇脱氢制苯甲醛也有良好的性能,在260℃、WHSV为12.48 h^-1时,苯甲醇的摩尔转化率为75%,苯甲醛的收率为61%;该条件下,催化剂的活性在48 h内保持稳定。
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  焦化厂失活低温SCR催化剂再生性能研究

  唐萌, 刘文杰, 龙一飞, 纪明轩, 陈颖慧, 胡将军

  现代化工. 2023, 43(8): 198-202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.037

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  对国内某焦化厂商用失活V₂O₅-MoO₃/TiO₂低温选择性催化还原法(SCR)催化剂进行了失活原因分析,并对其再生处理最佳条件进行了探究。结果表明,硫酸盐与炭黑覆盖堵塞造成了低温催化剂的中毒失活,采用"热再生+酸洗再生"联合工艺再生效果良好,当热再生温度为300℃、稀盐酸浓度为0.8 mol/L时,再生效果最佳,再生催化剂最佳脱硝效率提升至88.8%;表征分析结果表明,再生催化剂氧化性能和表面酸度增强,催化剂吸附能力和活性得到恢复,具有良好的工业应用潜力。
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  β-环糊精/丙烯酸酯共聚吸油树脂的制备及其性能研究

  刘浩, 洪丹丹, 马磊, 戴玉华, 靳海波

  现代化工. 2023, 43(8): 203-208. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.038

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  以甲基丙烯酸异辛酯(EHMA)、聚丙烯酸十八烷基酯(SMA)为功能单体,以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA)为交联剂、聚乙烯醇(PVA)为分散剂、2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、苯乙烯(ST)为刚性单体、丙酮为致孔剂,利用悬浮聚合法制备了一系列吸油树脂;通过引入β-环糊精(β-CD)对其性能进行优化合成了EHMA/SMA/St/β-CD共聚的吸油树脂,考察了相关因素对其吸油率的影响,并对树脂结构进行了表征。吸油性能测试结果表明,其最佳合成条件为:m(SMA)∶m(EHMA)=4∶1、m(ST)=4 g、w(EDGMA)=2%、w(PVA)=2%、w(AIBN)=1%、m(丙酮)=3 g、w(β-CD)=3%。饱和吸附时间在2 h内,柴油、煤油、汽油的饱和吸油率分别为15.542、13.923、12.274 g/g;同时,该吸油树脂可循环使用3次。
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  2-巯基苯并咪唑锌盐合成新工艺的研究

  李合平, 刘俊勇, 杨瑞朝, 常帅军, 刘诗新, 葛雪莹

  现代化工. 2023, 43(8): 209-212. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.039

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  以邻苯二胺、二硫化碳为原料,在4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下合成了2-巯基苯并咪唑,然后加入氧化锌得到2-巯基苯并咪唑锌盐。考察了不同催化剂及其质量分数、反应介质、反应原料的摩尔比、成盐条件等对2-巯基苯并咪唑锌盐合成工艺的影响。结果表明,反应的最优工艺条件是:以水为反应介质,加入理论产量的1.0‰ DMAP催化剂,反应原料n(邻苯二胺)∶n(二硫化碳)∶n(氧化锌)=1∶1.5∶0.52,成盐反应温度为125~130℃。相对于传统工艺,该工艺反应时间短、操作简单、三废少,适合工业化规模生产。
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  曲面响应法优化电化学氧化工艺深度处理垃圾渗滤液生化出水的研究

  陶仁杰, 李祥, 黄勇

  现代化工. 2023, 43(8): 213-218. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.040

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  以Ti/RuO₂-IrO₂电极为阳极、不锈钢电极为阴极构建电化学氧化工艺,用于前置反硝化/PN/Anammox混凝后的垃圾渗滤液脱氮除碳处理的研究。采用响应曲面法的BBD法考察电流密度、极板间距、初始pH、反应时间对COD去除率的交互影响,并建立相关的数学模型,分析电化学氧化过程中总氮的转化。结果表明,各个影响因素显著,模型回归线性好,预测COD去除率最大值为89.38%。最佳实验条件为:电流密度为350 mA/cm²、极板间距为24 mm、初始pH为7.0、反应时间为3.2 h。实际测得的COD去除率为90.12%,对腐殖酸、腐殖质类物质去除效果好,总氮中的氨氮被完全去除,部分氨氮转化为硝氮。
工业技术
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  基于电解水制氢和甲醇合成/重整的零碳新能源消纳系统

  贾承宇, 张钟, 陈衡, 王轶男, 徐钢, 陈宏刚

  现代化工. 2023, 43(8): 219-223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.041

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  为解决氢能不易储运的问题,提出了基于电解水制氢和甲醇合成/重整的零碳新能源消纳系统。该系统利用风能、光伏等电力,采用固体氧化物电解槽电解水,所产氢气和系统循环的二氧化碳合成甲醇,最终甲醇经运输至内设甲醇重整设备的站内加氢站进行重整制氢,产生二氧化碳和天然气制氢产生的二氧化碳合并进行循环,实现零碳排放和氢的异地产出。在此基础上,对此系统进行了能量和经济性分析。结果表明,零碳异地甲醇重整制氢系统的整体效率为46.38%,当电价为0.2元/kWh、工业氧气价格为0.42元/m³、加氢站售氢价格为70元/kg时,动态回收期为6.63 a,净现值为11 223.63万元,系统具有一定的可行性,对未来的氢能利用链提供了一种有价值的技术选项。
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  煤化工废水脱酸脱氨流程的多目标优化

  张佳宇, 贾江鹏, 陈赟

  现代化工. 2023, 43(8): 224-229. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.042

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  对某气化厂85 t/h煤化工废水单塔脱酸脱氨流程进行模拟,在此基础上建立以塔釜再沸器热负荷最小化和产物收率(氨气+酸性气)最大化为优化目标的多目标优化模型。由于化工流程的特殊性,对现有的多目标粒子群算法进行改进,加入边界检验以提升运算速度。运用改进后的算法对模型进行求解,得到一组Pareto解集。以目前工况为基准,选定2个Pareto解进行分析。结果表明,在维持当前塔釜再沸器热负荷基本不变的情况下,产物收率增加10.21%;在维持当前产物收率基本不变的情况下,塔釜再沸器热负荷降低16.98%。
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  柴油高压加氢生产低芳石油醚和优质白油的研究

  金吉海, 张翠侦, 宋君辉, 严金龙

  现代化工. 2023, 43(8): 230-235. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.043

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  以加氢柴油为原料,采用临氢降凝-补充精制-精密分馏工艺,通过调整催化剂级配考察制备满足GB/T 15894—2008低芳石油醚、NB/SH/T 0913—2015轻质白油(Ⅱ)、GB 2536 T-40℃变压器油的可行性。结果表明,在反应压力为15 MPa、氢油体积比为1 000∶1、降凝/精制体积空速为SV/SV-0.7 h^-1的条件下,以加氢柴油为原料,当反应温度为T-20/T℃时经精密分馏切割工艺所得低芳石油醚产品芳烃质量分数均<0.005%,其他性质指标满足GB/T 15894—2008指标要求;所得轻质白油满足NB/SH/T 0913—2015轻质白油(Ⅱ)指标要求。
分析测试
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  纳米二氧化铈/石墨烯传感器的构建及其对饮品中抗坏血酸的检测

  王若男, 孟佩俊, 李淑荣, 靳敏, 张凌燕, 梁青青, 罗利霞, 卢怀民

  现代化工. 2023, 43(8): 236-240,245. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.044

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  采用滴涂的方式将纳米二氧化铈(CeO₂)/石墨烯(Gr)混合悬浮液修饰在玻碳电极(GCE)表面,利用Gr优异的导电性与CeO₂强催化性的协同效应构建了用于灵敏检测抗坏血酸(AA)的CeO₂/Gr/Nafion/GCE传感器。通过循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究AA的电化学行为并对传感器的各项电化学性能进行分析检测和评价,提升传感器性能进而获得更宽范围、更精确的检测。结果表明,AA浓度在0.1~7.0 mmol/L的范围内与峰电流值呈良好的线性关系,检出限为 3.5 μmol/L(S/N=3);传感器的重复性、稳定性和选择性良好,并对饮品中AA含量的测定结果较满意。
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  离子色谱法测定镍锰酸锂正极材料中的硫酸根含量

  邓蓓, 彭桂香, 戴泽桦, 高鹏

  现代化工. 2023, 43(8): 241-245. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.08.045

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  采用离子色谱法测定镍锰酸锂中硫酸根离子的含量,用盐酸和双氧水溶解试样,通过固相萃取柱净化后至离子色谱仪上进样测试,通过多次对比实验优化了试验方法。在优化的试验条件下,硫酸根在0~20.0 μg/L范围内具有良好的线性关系,线性相关系数为0.999 8。对4个不同含量的样品分别进行了11次平行测定,相对标准偏差(RSD)为1.6%~5.9%。在镍锰酸锂试样中加入硫酸根标液进行加标回收实验,硫酸根离子的加标回收率在96.1%~106.3%。与传统的硫酸钡比浊法相比,离子色谱法操作简便快捷,方法检出限低,测量范围更宽,干扰少,测定结果可靠,再现性良好,适合大批量快速样品分析。