现代化工

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李华洋, 陈家傲, 谭强, 朱施杰, 邓金根

现代化工. 2023, 43(S2): 1-5,11. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.001

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在对我国氢能研究现状进行深入调研和分析的基础上,采用文献计量和科学知识图谱相结合的方法对我国近10年来(2013—2022年)氢能主题的硕士、博士学位论文进行系统性的梳理与总结。研究发现,我国现处于氢能研究的高速发展时期,相关学位论文数呈快速上升趋势;绝大部分学位论文属于技术研发及应用层次,所涉及学科种类较多但主要集中于化工和材料2大类;高频关键词都围绕制储氢、催化剂及其相关技术展开;经过10余年的政策布局,我国现已形成较为完备的政策体系。建议继续加大基础研究力度和技术创新力度,加强我国氢能产业创新体系建设和产学研合作,开展示范运行及推广工作,促进中国氢能产业的可持续发展。

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磷石膏资源化利用研究进展及未来趋势的可视化分析

刘榴燕, 凌静, 杨冬升, 吴福飞, 潘驰, 秦坤鹏

现代化工. 2023, 43(S2): 6-11. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.002

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为分析磷石膏资源化利用现状、热点及未来发展趋势,以中国知网(CNKI)数据库和Web of Science核心数据库为数据源,检索2002—2022年有关磷石膏的文献;利用CiteSpace可视化软件,从发文量、作者、发文机构、关键词绘制知识图谱等进行探析。结果表明,中英文发文量一直处于稳定发展期;作者合作强度不紧密;当前磷石膏研究集中在预处理、综合应用、重金属元素的固化和放射性元素的防护;未来该行业的发展方向是促进与其他领域的合作,拓宽应用途径。

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水体中微塑料的源、汇与迁移行为

周志文, 孙杰, 刘慧婷

现代化工. 2023, 43(S2): 12-16. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.003

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综述了近年来国内外关于水环境中微塑料的源与汇的相关研究,分析了微塑料在水体中迁移过程及其影响因素,介绍了主要迁移模型,并对微塑料污染问题的未来研究方向进行了展望,以期为微塑料的污染研究和治理提供参考。

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基于专利分析的钒钛研究现状及发展趋势

周奇, 蒋松, 廖慧敏, 张建军, 曾明

现代化工. 2023, 43(S2): 17-20. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.004

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钒钛作为我国战略资源受到高度重视。为充分认识我国钒钛材料技术研发现状及发展趋势,对钒钛材料专利申请情况、技术分类、应用领域、重点专利等进行了深入分析。结果表明,钒钛研究于1993—2000年进展缓慢,2000—2016年技术推动迅速,2016年至今发展有所减缓;重点申请人以攀钢集团、中国石油化工股份有限公司为主;未来研发重点是钒钛磁铁精矿的绿色高效回收利用、全钒液流电池储能与钒电极材料研发、钒基催化剂的改进、钛合金加工与表面处理技术转向高端应用领域等。

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脱硫废水中硒控制技术研究进展

张硕, 迟雨轩, 石若含, 汪黎东, 齐铁月

现代化工. 2023, 43(S2): 21-25. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.005

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针对燃煤烟气脱硫废水中硒污染物的产生、潜在危害、迁移转化路径及处理技术等方面开展了详细讨论,总结了膜分离技术、零价铁技术、离子交换技术、多孔吸附技术及生物还原技术在硒污染物脱除领域的研究现状,提出开发适应特殊高浓度硫酸盐水环境的新型吸附技术是未来脱硫废水中硒污染物控制的研究方向。

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天然橡胶无机纳米复合材料的研究现状

朱文雅, 李邦森, 石建军, 孙天一, 张小朋, 史载锋

现代化工. 2023, 43(S2): 26-30. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.006

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无机纳米填料在聚合物基体中的良好分散可以实现载荷的有效传递,使得天然橡胶(NR)的机械性能得到明显改善;此外,各类无机纳米填料的功能化改性后可更好地分散在NR基体中,产生的界面作用为NR各项性能的提高提供了重要理论依据。综述了无机纳米填料与NR复合材料的制备方法,以及无机纳米材料及其改性对NR机械性能、抗菌性、热稳定性和导电性等补强的研究现状,并对未来的发展进行了展望。

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聚乙烯醇废水处理技术研究进展

史大林, 高培露, 王铮, 何月玲, 何永涛, 薛罡

现代化工. 2023, 43(S2): 31-35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.007

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基于PVA废水的特征与危害,分析了当前各类物化法处理PVA废水的工艺效能与特点;总结了基于PVA降解菌的生物处理法及好氧、厌氧处理工艺,以及物化、生化组合处理工艺。

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复合半导体纳米材料在光催化领域应用的研究进展

张灏昱, 张霞, 彭利满, 黄姝姝

现代化工. 2023, 43(S2): 36-41,47. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.008

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概述了半导体光催化材料的作用和典型的复合半导体类型,同时对复合半导体纳米材料在有机污染物降解、光解水制氢、二氧化碳还原、抗菌以及空气净化等领域的应用进行了综述,对开发具有高效光催化性能的复合半导体光催化剂的前景和需要采取的措施进行了讨论。

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喷墨打印光子晶体结构色的研究进展

轩子诺, 邱婷婷, 李梦真, 韩颖, 胡建臣

现代化工. 2023, 43(S2): 42-47. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.009

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总结了光子晶体墨水的种类、影响墨水可打印性能的因素和喷墨打印光子晶体墨水的应用,比较了不同墨水成分、优化的打印方法造成的呈现效果间的差异,并提出了拓展喷墨打印光子晶体结构色的功能、开拓应用领域、促进制备连续性的发展方向。

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催化燃烧催化剂的水热稳定性研究进展

金晓东, 曾利辉, 苏雅文, 祝高庆, 李霖

现代化工. 2023, 43(S2): 48-52. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.010

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从常用载体γ-Al₂O₃和稀土氧化物的稳定性出发,详细阐述了有机废气尤其是轻质烷烃的催化燃烧催化剂的水热稳定性调变方法,并对活性金属的金属比例、核壳结构等进行总结,对催化剂水热稳定性的提高方法进行了综述。

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3种生产1,3-丙二醇技术路线的研究进展

张鑫, 杨艳艳, 周如金, 曾兴业

现代化工. 2023, 43(S2): 53-57. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.011

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综述了甘油氢解法、微生物发酵法和丙烯醛水合加氢法生产1,3-丙二醇工艺路线的原料、催化体系、工艺过程及研发状况,分析了这些技术路线的特点,为1,3-丙二醇的开发提供思路。

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片状α-Al₂O₃制备技术及应用研究进展

王玉琪, 康乐, 李晓星

现代化工. 2023, 43(S2): 58-61. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.012

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详细阐述了片状氧化铝(α-Al₂O₃)的制备方法和应用等方面的研究现状和发展趋势,为α-Al₂O₃的制备、性能优化和市场应用提供参考,并对其发展方向提出了展望。

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有机固体废弃物热化学转化技术研究进展

王子奇, 沈骏, 刘雪松

现代化工. 2023, 43(S2): 62-65,71. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.013

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分析了未来发展潜力较大的有机固废热化学转化技术。主要介绍了焚烧技术中飞灰的处理现状,详细分析了当下热点的汽化制氢以及水热液化制油技术存在的技术壁垒和发展前景。总结了近年来国内外有机固废热化学转化技术的发展历程,综合各技术的优缺点,提出不同技术所涉及的设备、过程工艺参数及影响因素的优化策略,为后期大规模的工程应用提供参考和指导。

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从石油基飞灰中回收有价金属的研究进展

贾雨昊, 秦冰, 曹晓磊

现代化工. 2023, 43(S2): 66-71. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.014

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燃料油燃烧和石油炼制过程中会产生石油基飞灰,有较高的环境风险,但同时其富集的钒、镍、钼又是有价金属元素,具有资源化潜力。综述了从石油基飞灰中回收有价金属的研究进展,对其中的焙烧、浸出工艺进行了重点讨论。

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烟气脱硫技术应用于电解铝的研究进展

李凤果, 熊仁艳, 张敏, 王文印, 银光, 孙志宽, 王经

现代化工. 2023, 43(S2): 72-75. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.015

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为促进电解铝行业绿色健康发展和环境保护提升,综述了目前国内外电解烟气脱硫研究现状,从理论及工艺优缺点等方面进行了分析研究,并提出了电解铝烟气脱硫治理技术未来研究的建议,以期为电解烟气治理技术发展提供思路与借鉴。

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磷石膏综合利用及预处理方法综述

白平, 胡峻菘, 梁傲岚, 高红

现代化工. 2023, 43(S2): 76-79,85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.016

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介绍了我国磷石膏政策环境、主要杂质和资源化利用现状,综述了国内对磷石膏进行预处理的各种常用方法,简要叙述了各种预处理方法的优缺点。

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超临界CO₂布雷顿循环燃煤发电研究进展

周维国, 祝朝阳, 陈栓俊, 王士星, 曹子雄

现代化工. 2023, 43(S2): 80-85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.017

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介绍了典型的超临界二氧化碳布雷顿循环系统布局,重点论述了超临界二氧化碳燃煤动力锅炉设计、再压缩超临界二氧化碳循环燃煤发电系统优化和系统经济性分析,对超临界二氧化碳燃煤动力系统的发展前景与挑战提出了建议。

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基于界面黏附的微液滴/水凝胶微颗粒组装结构的构建

黄庆, 潘大伟, 汪伟

现代化工. 2023, 43(S2): 86-92. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.018

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通过界面能驱使微液滴界面上的表面活性剂分子形成双分子层,构建了基于液滴界面黏附的微液滴组装结构,并以此结构为模板制得基于水凝胶微颗粒组装聚集的水凝胶功能材料。以含N-异丙基丙烯酰胺和海藻酸钠的水溶液与含4% T154的大豆油分别作为分散相和连续相,采用微流控技术可控制备了尺寸均一的微液滴作为基本单元,系统研究了液滴组成和物性对界面黏附行为的影响规律。结果表明,N-异丙基丙烯酰胺浓度为0.1 mol/L和海藻酸钠质量分数为0.7%时,液滴界面黏附比可达到49.53%,实现了液滴界面的稳定黏附。成功构建了基于不同数目微液滴的组装结构,并以其为模板经紫外光照聚合制得水凝胶微颗粒组装功能材料。

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生物炭对镉和镉铅复合污染土壤性质与镉形态变化的影响

康明晖, 赵保卫, 李烨炜

现代化工. 2023, 43(S2): 93-97,105. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.019

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以油菜秸秆、胡麻秸秆和鸡粪为原料制得了3种生物炭,探究了这3种生物炭对镉和镉铅复合污染土壤性质和镉形态变化的影响。结果表明,土壤TOC含量、pH、电导率(EC)和残渣态镉含量均随着生物炭施加质量分数(1%、3%、5%、10%)的增加而提高,而阳离子交换量(CEC)无明显规律性变化,且3种生物炭对镉铅复合污染土壤中镉的固定效果均优于镉单一污染。此外,镉形态转化与土壤TOC含量、pH和EC改变有显著相关性,与CEC相关性较低。

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NiCo-LDH/NiCo-DH复合材料的流动合成及其电化学性能研究

李敏嘉, 刘颖雅, 孙志超, 王安杰, 王瑶

现代化工. 2023, 43(S2): 98-105. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.020

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储能性能高的金属氢氧化物电极材料通常采用水热合成和间歇共沉淀法制备,耗能大且在规模化生产过程中容易出现批次差。采用一种简单高效的连续合成策略,利用Y形微通道反应器连续制备具有良好储能性能的金属氢氧化物电极材料。通过优化镍钴前驱体的流速、碱浓度和摩尔比得到了NiCo层状双氢氧化物和NiCo双氢氧化物复合材料(NiCo-LDH/NiCo-DH),将传统间歇共沉淀法制备的NiCo-LDH/NiCo-DH复合材料成功转移到连续操作中。制备的复合材料具有较高的比电容(1 A/g时为1 396 F/g)和良好的循环稳定性,在10 A/g的电流密度下进行1 000次循环充放电后仍能保持84.7%的比容量。

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氮硫共掺杂MXene非水溶剂锂空气正极的制备及其性能研究

李浩, 杨帆, 王中华, 董臻, 许冠南, 张业龙

现代化工. 2023, 43(S2): 106-109,114. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.021

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锂空气电池因具有超高的理论能量密度而受到人们的广泛关注,但是锂空气电池正极的不稳定性和低催化活性限制了其广泛应用。用氯化铵和硫脲分别作氮源和硫源,成功合成了氮硫共掺杂MXene(N,S/MXene)材料。结果表明,该材料具有增大的层间距和丰富的反应活性位点,当以N,S/MXene作锂空气电池正极时,在500 mA/g的电流密度、600 mAh/g的限定容量下,实现了150圈的稳定循环,显示出了优异的电化学性能。

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MDI型聚脲的制备及其性能研究

宋奇奇, 李先科, 付蕊, 赛华征, 郝燕

现代化工. 2023, 43(S2): 110-114. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.022

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聚脲具有优异的防水性、防腐性以及耐磨性等,广泛应用于建筑、交通、化工、电子等领域。采用预聚法合成了异氰酸酯,并确定了最佳反应温度为85℃、最佳反应时间为3 h。在氨基化合物的制备过程中,探究了不同胺类扩链剂用量对聚脲凝胶时间的影响。将异氰酸酯、氨基化合物混合后制备出聚脲材料,并利用红外光谱、热重和浸润性测试对其进行表征分析。结果表明,成功合成了具有优异耐热稳定性和疏水性的聚脲材料。

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近井地带润湿调控型清洗体系的构筑与性能评价研究

杨岚骏, 朱元强, 孙瑞珩, 冯锐杰, 赖南君

现代化工. 2023, 43(S2): 115-120,124. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.023

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针对致密砂岩油藏在水相圈闭、残留工作液、胶质沥青质沉积及油膜黏附等造成的近井壁污染问题,以脂肪醇聚氧乙烯醚和马来酸酐合成了一种新型润湿调控剂(GX),通过红外光谱仪、核磁共振仪对GX进行结构表征,并探究了其在亲油岩石的表面活性及吸附行为。以GX为核心构筑了润湿调控型清洗体系,对该体系的油膜剥离性能、降黏性能、解除水相圈闭伤害性能及储层保护性能进行了综合评价。结果表明,GX将油水界面张力降为0.11 mN/m,水滴接触角由130.45°降至70.01°,说明GX可将亲油/疏水的岩石表面调控为弱亲水/水下疏油状态。清洗体系可以有效促使油膜脱落。

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多次循环三元锂电池材料气体排放安全预警研究

赵璐璐, 王荣, 张玉魁, 马悦, 李尧, 魏凯

现代化工. 2023, 43(S2): 121-124. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.024

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采用热重分析系统和质谱相耦合定性分析老化的三元锂电池产生气体的种类和释放量趋势,判断电池工作安全区间及危险临界点。结果表明,三元锂电池在100~200℃开始有挥发性物质释放,生成的气体以H₂、CH₄等小分子为主,在200℃以上会持续释放长链大分子含碳气体。可依据上述特点对电池存在的风险进行提前预警。

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MoS₂复合膜的制备及其透水性能研究

王秋雁, 刘壮

现代化工. 2023, 43(S2): 125-128. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.025

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采用共混真空抽滤的方式构建了一系列不同二茂铁含量的MoS₂复合膜,利用XRD研究了MoS₂膜在二茂铁分子支撑作用下的层间距,考察了不同二茂铁含量下MoS₂膜的水相稳定性,研究了MoS₂复合膜的透水性能。结果表明,当二茂铁质量分数为33%时,水分子传质速率可提升至214 g/(m²·h)。

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过渡金属磷硫化物加氢精制及电催化析氢反应性能研究

胡洋, 李翔, 盛强, 尚森森, 张晨曦, 邹洁

现代化工. 2023, 43(S2): 129-135. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.026

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以硫脲为固体硫化剂、相应过渡金属磷酸盐为前驱体,采用程序升温还原的方法制备了Co₂P、MoP和WP的磷硫化物。结果表明,添加硫脲后制备的催化剂结晶度和粒度都有所降低。在酸性条件下电催化析氢反应(HER)中,磷硫化物活性随前驱体中硫脲质量分数的增加呈先增加后降低的趋势。制备Co₂P、MoP和WP的磷硫化物时前驱体中最佳的硫脲质量分数分别为26%、33%和33%。过渡金属磷化物催化HER、杂环含氮化合物加氢以及二苯并噻吩(DBT)加氢脱硫(HDS)活性顺序均为MoP>WP>Co₂P,说明这些反应之间存在内在联系。

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盐湖提锂副产镁渣的炼镁工艺研究

乔小斌, 李直, 徐梓馥, 李雪, 黄小锐, 许光文

现代化工. 2023, 43(S2): 136-140. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.027

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以提锂副产镁渣为原料,经预处理提纯、除杂后进行高温煅烧,煅烧后的产物与特定比例的氧化钙、萤石、硅铁球磨混合、压片,在高温真空环境下进行还原炼镁实验。采用正交实验法研究了不同工艺参数对镁还原率的影响,利用XRD、XRF、SEM和EDS对预处理镁渣、煅烧后镁渣、还原镁渣以及还原得到的粗镁的物相、结构、组分和微观形貌等进行研究。结果表明,影响镁还原率的工艺参数依次为:萤石添加量>氧化镁煅烧温度>钙镁摩尔比>氧化钙煅烧温度>制片压强。最优炼镁实验方案为:氧化镁煅烧温度为800℃、氧化钙煅烧温度为900℃、钙镁摩尔比为1.4、压力为6 MPa、萤石添加质量分数为5%,此时镁还原率达83.41%。

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粉煤灰改性制备多金属复合材料及其对磷的去除研究

于生慧, 胡小敏, 何嘉宁, 郭军康, 张蕾

现代化工. 2023, 43(S2): 141-147,152. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.028

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以粉煤灰(FA)为原料,通过NaOH熔融改性制备具有大比表面积和介孔结构的多金属复合材料。考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间、磷初始浓度等因素对复合材料吸附水体中磷的影响。结果表明,基于粉煤灰制备的复合材料在酸性条件下对磷酸盐有着良好的吸附效果,接触30 min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量高达51.61 mg/g,比原粉煤灰的吸附容量提升约16倍。复合材料对磷的吸附主要通过静电吸引作用,吸附过程符合准二级动力学模型,热力学符合Langmuir模型。

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新疆气流床煤气化炉渣的特性研究及在砂质土壤改良中的应用

余蕾, 岳蕴辉, 张朝青, 李慧

现代化工. 2023, 43(S2): 148-152. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.029

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新疆气流床加压气化炉渣的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO及残余碳,岩相组成主要为残余碳、石英、磁黄铁矿和方镁石,有较大的比表面积、较高的常量和微量养分。气化炉渣中的重金属质量分数较低,满足土壤质量环境标准要求。将该气化炉渣与沙质土壤按照一定比例混合后,土壤全盐量下降2.8%~18.8%,速效钾、有效磷、水解性氮、全氮等营养元素提高5.8%~246.0%,该气化炉渣能疏松土壤、阻断盐析、提供土壤所需的有效营养及微量元素,可作为改良土壤的可生化基质。

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用于柔性传感器的高性能聚氨酯的制备与研究

彭炯, 岳胜利, 李昕

现代化工. 2023, 43(S2): 153-158. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.030

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聚氨酯材料由于力学性能的限制以及负载其他功能材料时易出现团聚和附着性低的问题,影响了传感器的灵敏度和检测范围。为解决以上问题,在发泡过程加入MXene,通过两者之间在发泡过程产生相互作用获得具有优越力学性能和热稳定性的柔性PUF基材料。将制备的材料应用于柔性压阻式传感器,可有效改善导电材料MXene易脱落的问题。传感器获得了在0%~83.39%的宽压缩应变范围内检测外部压力以及非常快速的响应时间(8.06 ms),循环1 000次后的电信号依然非常稳定且可重复性高,具有极高的灵敏度。

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Fe³⁺负载介孔丝光沸石吸附脱除二氯甲烷废气的研究

王心愿, 张佳, 王鹏飞, 余金鹏

现代化工. 2023, 43(S2): 159-163. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.031

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用NaOH、H₂C₂O₄和Fe(NO₃)₃对丝光沸石依次进行改性,连续改性不会破坏丝光沸石拓扑结构。先碱后酸的改性方式可以提升丝光沸石的比表面积、孔容和引入介孔,使比表面积从255 m²/g增加到356 m²/g,孔容从0.135 cm³/g提升到0.249 cm³/g,对二氯甲烷废气吸附穿透容量从45 mg/g提升到148 mg/g。继续在丝光沸石上负载Fe³⁺,孔容随着负载铁质量分数的增加而下降,对二氯甲烷废气吸附穿透容量与负载铁质量分数呈现倒"U"关系,负载0.98%的铁时吸附穿透容量达到163 mg/g。原位漫反射傅里叶变换红外测试结果表明,二氯甲烷分子与丝光沸石之间作用较弱,主要是被孔道捕获;而负载的Fe³⁺会与氯原子相互作用而吸附二氯甲烷分子。

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煤液化残渣高压诱导缩聚制备冶金焦研究

罗化峰, 李通达, 魏征, 乔元栋

现代化工. 2023, 43(S2): 164-168,172. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.032

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将煤液化残渣与聚合因子混合,在一定温度和压力下制备聚合物,并将其高温炭化成冶金焦;研究不同聚合因子、温度、停留时间、添加量和灰分对聚合物缩聚率和真密度的影响。结果表明,糠醛因含有醛基和呋喃环官能团而表现出最佳诱导缩聚效果,温度对煤液化残渣缩聚影响最大,氢氟酸脱除煤液化残渣灰分所制炭化物真密度和硫含量分别为2.63 g/cm³和0.72%,远远超出工业冶金焦标准,其表面结构呈现"岩石"状,所含碳微晶结构也趋于排列规整,石墨化程度提高。

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CuO/碳纸溶解氧还原电极的制备与性能研究

赵晨, 黄彦杰, 何张龙, 贺浩

现代化工. 2023, 43(S2): 169-172. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.033

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为改善碳纸电极的溶解氧氧还原性能,以官能团化碳纸为载体,通过浸渍焙烧工艺制备负载型CuO/碳纸电极。采用XRD、SEM、EDS等分析手段确认CuO以球形颗粒附着在碳纸纤维表面。通过循环伏安测试(CV)、功率曲线、恒流放电曲线等方式评价电极的溶解氧氧还原催化活性。结果表明,负载的CuO能显著提高碳纸对溶解氧的电催化氧还原活性与稳定性,1 cm² CuO/碳纸电极在氧气饱和模拟海水中和13 mA电流下可以达到12.35 mW的最大放电功率。

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氧化石墨烯表面的气泡动力学及传热实验

国乐心, 李超杰, 李红海

现代化工. 2023, 43(S2): 173-176. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.034

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采用氧化石墨烯(GO)纳米片沸腾自组装法制备GO纳米涂层表面,考察表面改性对传热性能、近壁面流场行为和气泡动力学参数的影响。结果表明,GO纳米涂层表面的强化换热效果明显,临界热流密度(CHF)达到211.2 W/cm²,换热系数(HTC)达到8.12 W/(cm²·K),与光滑铜表面相比,分别提高了89.7%和75.9%,GO纳米涂层表面上的气泡脱离直径小,脱离频率高,成核位点多,近壁面的流场更复杂,对流传热更明显。

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气固流化床中气泡行为及流场结构的研究

曲家宁, 刘飞, 王伟文

现代化工. 2023, 43(S2): 177-181. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.035

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基于粒子图像测速技术(PIV)及计算流体动力学软件(CFD-DEM)模拟方法对气固流化床中气泡演化特性及流场结构进行了研究。结果表明,初始颗粒在流化床内部的堆积,会对气体分布、气泡的生成及演化产生影响;进气时的气泡顶部存在一个区域,在其上方的颗粒被吹起,而其下方的颗粒会影响气泡底部颗粒的运动;气泡生成过程中,径向气体的运动基本呈中心对称,只有当气泡将要破碎时才会出现气体流向的偏移;当气泡面积变小到492 mm²后,又会生长到与初始气泡类似的大小,两者的面积差异只有1.7%。

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响应曲面法优化EF-FeO_x体系处理餐厨废水

王诗雯, 李海松

现代化工. 2023, 43(S2): 182-187. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.036

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采用外加过氧化氢(H₂O₂)的电芬顿-铁氧化体系(EF-FeO_x体系)处理餐厨垃圾发酵液MBR出水。探究了H₂O₂投加量、电流密度、反应时间对餐厨垃圾发酵液污染物去除率的影响,并用响应曲面法对以上3个因素进行优化,预测的最佳条件为:H₂O₂投加量为1.94 mmol、电流密度为0.016 5 A/cm²、反应时间为45 min;预测的餐厨垃圾发酵液的COD去除率为64.77%,验证实验的平均去除率为64.32%,相对偏差为2.8%。对比进出水三维荧光光谱(3D-EEM)可知,餐厨垃圾发酵液MBR出水的污染物在反应过程中被部分降解,自由基识别(EPR)结果显示·OH起主要氧化作用。

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活性炭负载金属催化剂催化合成三联苯的性能研究

刘俊成, 刘东东, 詹石玉, 李神勇, 常涛, 康莲薇

现代化工. 2023, 43(S2): 188-191,196. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.037

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采用浸渍煅烧法制备了改性活性炭负载复合金属催化剂,考察了活性炭改性条件对合成三联苯的影响。结果表明,活性炭载体经10%磷酸改性、添加10%~35%载体质量的CuFeZn复合氧化物,在反应温度为85℃、70℃下老化48 h、550℃煅烧4 h后制得催化剂,研磨颗粒至60目。该催化剂用于三联苯合成可显著提高其选择性,减少四联苯、五联苯等副产物的产生,提高了以苯为原料合成氢化三联苯导热油的纯度和产品性能。

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4H-SiC衬底电化学氧化行为研究

徐泽栋, 孙文, 刘贵昌, 王立达

现代化工. 2023, 43(S2): 192-196. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.038

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为了提高电辅助加工技术用于碳化硅(SiC)衬底的加工效果,系统地研究了p型4H-SiC在硫酸钠溶液中的电化学氧化行为。结果表明,该单晶SiC的载流子浓度为2.0×10¹³ cm^-3,平带电位为0.8 V_SCE。通电后,SiC被氧化为中间产物,之后继续氧化为二氧化硅(SiO₂)。在0~9 V_SCE的电位范围内,SiC的阳极氧化经历4个阶段:活化区、钝化区、过渡区和过钝化区,且随着电位的增加,氧化速率增加;当电位高于击穿电位(约7.4 V_SCE)即电位处于过钝化区时,SiC表面钝化膜被破坏且表面发生孔蚀(孔的深度约为0.069 μm)。该结果为提高电辅助加工效果提供参考。

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进料顺序对磷酸锰锂正极材料的电化学性能影响研究

何泓江, 张永强, 路晓晨, 刘松涛, 赫文秀

现代化工. 2023, 43(S2): 197-200. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.039

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磷酸锰锂(LiMnPO₄)是一种极具潜力的高效正极材料,其锂离子的低电子导电性和单一的扩散通道要求该材料在合成过程中具有良好的颗粒尺寸和形状控制。通过改变溶剂热法原料进料顺序合成了不同形貌的LiMnPO₄/C材料,结果表明,LiMnPO₄/C材料的电化学性能与粒度有显著的关系。通过应用Mn-P-Li序列制备的LiMnPO₄/C纳米棒表现出更优异的电化学性能,在0.1 C下放电容量可达155 mAh/g,且在0.5 C下循环100次后仍有96.9%的容量保持率。

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绿色纳米铁/铈联用过碳酸钠改善厌氧消化污泥脱水性能的研究

陈越, 曹群, 郭波

现代化工. 2023, 43(S2): 201-207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.040

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采用绿色合成的纳米铁/铈(Fe/Ce-NPs)联用过碳酸钠(SPC)对厌氧消化(AD)污泥进行调理,考察了Fe/Ce-NPs投加量、SPC投加量、调理时间、初始pH对AD污泥脱水性能的影响。通过Box-Behnken响应面试验设计对前3个单因素进行优化,以确定其交互作用和最优解。结果表明,构建了响应值为含水率的二次模型,模型的P<0.05、R²=0.989 9>0.95,模型拟合效果显著。根据响应值的分布特点,确定AD污泥脱水的最佳条件为:Fe/Ce-NPs投加量为41.3 mg/(g·TSS)、SPC投加量为308 mg/(g·TSS)、反应时间为43 min,最佳条件下泥饼含水率降至73.6%,与模型预测值相差仅0.118%,具有较高的精确度。同时,对厌氧消化(AD)污泥的脱水机理进行了分析。

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纤维素-壳聚糖基复合材料对磺胺二甲氧嘧啶的吸附研究

聂飘, 刘蓉, 何池洋, 刘仰硕

现代化工. 2023, 43(S2): 208-213. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.041

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以羧甲基纤维素(CMC)和京尼平交联羧烷基壳聚糖(GCC)作为原料,与磺化氧化石墨烯(SGO)相结合制备一种新型多活性位点海绵体复合材料(CMC/SGO-GCC),用于对磺胺二甲氧嘧啶(SDM)的吸附。结果表明,在20℃、pH 8时,CMC/SGO-GCC对SDM的最大吸附量为422.5 mg/g,CMC/SGO-GCC对SDM的吸附在40 min内达到吸附平衡,且CMC/SGO-GCC重复使用后对SDM仍具有很高的吸附能力。

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臭氧催化氧化技术高效处理三元锂电行业P507废水研究

王伟, 施佳泽, 罗军, 马东东, 黄秀文, 周衍波

现代化工. 2023, 43(S2): 214-218,224. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.042

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三元锂电行业P507废水主要为含油废水。采用臭氧催化氧化技术处理含油模拟废水、实际废水,对比分析了污染物去除性能。讨论了臭氧催化氧化对油类的降解机理,并依据实际项目进行投资成本和运行成本估算,进行经济性分析。结果表明,采用臭氧催化氧化技术处理模拟废水的COD、TOC、总油的去除率分别为71%、95.9%和99.9%,处理实际废水COD、TOC、总油的去除率分别为75%、75.2%和93.5%;油类降解过程中,醛类物质是主要的反应中间体,过程中还会生成小分子酮、酯、羧酸等物质;臭氧催化氧化技术处理P507废水投资成本和运行成本均低于树脂吸附技术。

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丝光沸石的形貌调控及其烷基化性能研究

常玉, 张安峰, 郭新闻, 尚淑洁, 张嘉兴

现代化工. 2023, 43(S2): 219-224. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.043

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片状丝光沸石合成中大多采用季铵盐阳离子为结构导向剂,不利于反应物及产物在分子筛内的传质。通过向合成体系中引入N,N,N-三甲基-1,1-金刚烷基氢氧化铵(TMAda⁺)和六亚甲基亚胺(HMI),研究了纳米颗粒堆积型以及纳米片状丝光沸石的形貌调控方法。结果表明,TMAda⁺可以与HMI协同诱导纳米片状丝光沸石的形成,降低分子筛内部的传质阻力,提高苯和甲醇烷基化的转化率和甲苯选择性。

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BOPP薄膜热封温度对其包装成型光学性能的影响

贺韧, 闫爱华, 方鑫, 汤世祥, 黄正涛

现代化工. 2023, 43(S2): 225-227,232. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.044

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双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜热封温度对产品的质量、外观带来最直接的影响。目前BOPP薄膜的最佳热封温度范围为135~160℃,通过对BOPP薄膜热封温度的控制,从薄膜的成分、表面形貌、透光率等方面展开了深入研究。结果表明,在热封温度为155℃下的薄膜性能达到最优,其透光率达到92.5%,薄膜表面形貌排列整齐;经过3个月的存放后,透光率仍能够达到89.5%,仅降低3.2%。

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胺改性分子筛吸附CO₂的研究

魏炜, 陈俊营, 刘凤霞, 许晓飞, 刘志军

现代化工. 2023, 43(S2): 228-232. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.045

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利用浸渍法,以聚乙烯亚胺(PEI)为胺基功能化材料对13X分子筛进行功能化改进;在PEI中添加Span80或PEG200对13X分子筛进一步优化,以提高分子筛对CO₂的吸附性能。利用XRD和FT-IR证明了PEI和Span80/PEG200的成功附着。Span80和PEG200的加入显著改善了吸附剂对CO₂的吸附性能,增加的最大CO₂吸附比例分别为21.97%、16.74%。改性后分子筛在70℃时对CO₂吸附具有较高水平,为吸附剂在碳捕集领域的应用打下了基础。

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温和条件下MnO₂催化剂的制备及其降解甲醛的研究

周辉, 步宇婷, 唐兢, 夏广达, 刘玉

现代化工. 2023, 43(S2): 233-237,242. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.046

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为解决室内环境中甲醛污染问题,采用温和条件下的氧化还原法制备二氧化锰催化剂,以实现室温条件下对甲醛的催化降解。结果表明,KMnO₄与MnSO₄·H₂O的摩尔比为4∶4时反应得到的二氧化锰(MnO₂-4)催化降解甲醛效果最好。通过对二氧化锰催化剂的降解能力和循环降解性能进行测试发现,其对甲醛的降解能力在300 min以内保持在80%以上,且经过 4次循环后对甲醛的降解能力仍达到67.27%。利用SEM、XRD、XPS、BET等对MnO₂-4表征分析发现,MnO₂-4较高的比表面积及丰富的表面羟基、活性氧等物质使其在催化氧化甲醛过程中,促进了其与甲酸盐等中间产物反应而降解为CO₂和H₂O,进而获得室温降解甲醛的能力。

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绿色混合反溶剂对钙钛矿薄膜形貌的影响

张万年, 李志义, 魏炜, 刘凤霞, 刘志军

现代化工. 2023, 43(S2): 238-242. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.047

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采用乙酸乙酯(EA)和异丁醇(IBA)作为绿色混合反溶剂。调节EA与IBA的混合比例,通过控制前驱体溶液的成核速率来控制晶体的成长,最终制备成表面形貌良好、大颗粒且无针孔型钙钛矿薄膜,为制备绿色环保型钙钛矿太阳能电池提供新方法。

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共沸反应精馏合成丙交酯的工艺研究

刘沙, 窦欣宇, 姚洪, 王红星

现代化工. 2023, 43(S2): 243-246. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.048

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提出了一种共沸反应精馏合成丙交酯的工艺。首先,对共沸反应精馏合成丙交酯进行了实验研究,然后运用Aspen Plus软件对工艺进行流程模拟和优化设计,并得出优化后的各操作参数。结果表明,在共沸精馏下反应,丙交酯产率为82.64%,纯度为98%。采用Aspen软件模拟确定最佳优化的条件为:理论板数15、回流比5、进料位置为第8块塔板、精馏段和提馏段的塔板数分别为4和5,此时,丙交酯产率达到86.48%。实验结果与工艺设计优化结果吻合度较高,为进一步的工业化奠定基础。

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响应面法优化对硝基氯苯水解工艺的研究

郑潘, 蔡宇昊, 刘肖岍, 刘径源, 蒋文伟

现代化工. 2023, 43(S2): 247-251. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.049

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通过对硝基氯苯(NCB)水解制备对硝基苯酚钠(SNP)。以SNP收率为指标,考察了碱质量分数、水油质量比、水解温度和水解时间对SNP收率的影响,筛选出对SNP收率影响较大的因素进行响应面实验,得出各因素与SNP收率之间的数学模型及最优工艺条件下的收率。结果表明,碱质量分数为10%、水油质量比为4.9、水解温度为155℃时,SNP收率最高,此时预测值为96.43%,实验值为96.52%。优化后的工艺稳定可靠,碱用量降低5%~10%,水解温度降低10~15℃,提高了生产效益。

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月桂酰胺丙基-2-羟基-3-磺基甜菜碱的合成及性能研究

李柳月, 阳小成, 蒋文伟

现代化工. 2023, 43(S2): 252-255. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.050

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以月桂酸为原料,与N,N-二甲基-1,3-丙二胺在氢氧化钾为催化剂的碱性条件下缩合反应生成月桂酸酰胺丙基二甲基胺(PKO12),再与3-氯-2-羟基丙磺酸钠进行季铵化反应合成月桂酰胺丙基-2-羟基-3-磺基甜菜碱(LHSB)。通过讨论反应方式及反应条件(时间、温度、用量)等对转化率的影响,得出了缩合反应和季铵化反应的优化合成工艺条件。最终产物LHSB的临界胶束浓度(CMC)为1 mmol/L、CMC下的表面张力为18.16 mN/m、起泡高度为10.5 cm、稳泡性能达到0.90,具有广泛的应用前景。

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化产回收型独立焦化企业二氧化碳排放的研究与分析

吉伟, 周印羲, 袁进, 彭雅, 石万

现代化工. 2023, 43(S2): 256-262. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.051

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为探明化产回收型独立焦化企业在当前生产技术水平下吨焦CO₂排放量及其在不同生产负荷下的CO₂排放情况,对山西省3家企业2020年实际生产状况和生产数据进行了调查,在分析企业CO₂排放源的基础上,参考《中国独立焦化企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》中的核算边界与方法进行计算并分析。结果表明,在当前生产技术水平下,独立焦化企业的吨焦CO₂排放量为240~320 kg/t;焦炉大型化在不同程度上可以减少CO₂排放,但限产、停炉保温等操作将会导致焦化企业吨焦CO₂排放量大幅上升。

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MTO催化剂性质与装置工艺参数的匹配性研究

闫庆亮

现代化工. 2023, 43(S2): 263-267. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.052

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某公司MTO装置连续使用过2种不同的催化剂,为确定最新MTO催化剂工艺参数的调整方案,对替换前后的催化剂物理性质和固定流化床性能进行对比分析。结果表明,新剂相比原剂具有堆积密度低、单程寿命长、双烯选择性高的特点。据此降低装置的反应温度、再生温度、反应藏量、循环量和再生主风量,以匹配新剂高催化活性的特点,其中再生温度降低30℃,主风量降低25%,取消外补氧气,大幅降低了能耗;从产品组成看,应用新剂后,乙烯和丙烯总收率提高0.75%,副产物碳四、碳五以及产品气中二甲醚均下降,生焦率和碱洗塔"黄油"量下降。

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脱硝助燃剂在浙石化3.0Mt/a催化裂化装置的应用

贾伟峰, 康浩, 石梓良, 杨大伟, 谭卫东

现代化工. 2023, 43(S2): 268-272. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.053

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在3.0 Mt/a FCC装置中添加脱硝助燃剂来进一步实现烟气超洁净排放目标和SCR模块安全运行指标,从而降低再生烟气NO_x排放量和减少SCR模块喷氨用量。工业应用结果表明,该装置再生系统停用CO助燃剂、开始加注脱硝助燃剂后,稀相温度平稳未升高,同时当脱硝助燃剂占系统藏量质量分数的2.5%后,再生烟气中NO_x浓度和SCR脱硝单元喷氨用量大幅下降,效果较为明显。

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氢燃料电池密封胶线压缩仿真分析与研究

李天, 樊中免, 李昊依, 刘长军

现代化工. 2023, 43(S2): 273-277,282. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.054

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为了探究质子交换膜(PEMFC)工作过程中密封件的压缩比对电池密封性能的影响,首先采用Mooney-Rivilin 5超弹性本构模型对EPDM70密封条材料进行曲线拟合,以提高分析和仿真精准性。然后对密封件的高度、形状进行设计计算,设计了用于压缩仿真的圆角为0.2 mm的矩形模型,并通过拓扑优化分析逐步设计为双峰结构。最后采用ANSYS非线性有限元方法对燃料电池密封条的压缩进行仿真分析。结果表明,圆角密封胶线的密封力更大,圆角平面密封胶线的密封力与双峰结构一致,并在密封要求下提出了密封件的初始高度。

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甲醇制烯烃装置外排COD超标问题解析及解决方案

蔡华

现代化工. 2023, 43(S2): 278-282. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.055

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甲醇制烯烃(MTO)单元副产水,反应产物中水分占比达56%,单套装置水系统循环量高达2 400万t/a。因水系统存在汽提系统操作条件设置不合理和系统已有设备不匹配等问题,容易造成净化水COD值长期偏高、急冷水外排量长期偏高,使得甲醇制烯烃装置外排COD超标,对污水处理造成很大的生产和环保压力。以某MTO装置为例,介绍了MTO装置的水系统工艺流程,对实际运行过程中汽提系统操作条件的优化和系统已有设备的改进做出分析,并提出几种解决方案,以便更好地保障甲醇制烯烃工业装置水系统的安全、平稳和长周期运行。

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LNG高压供气系统工艺方案研究

曹鹏伟

现代化工. 2023, 43(S2): 283-286. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.056

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LNG(液化天然气)高压供气系统主要应用于大型LNG动力船舶,其中MAN ME-GI二冲程低速机一直受制于国外技术。为了打破这一局面,对典型的LNG高压供气系统工艺进行分析梳理,提出了2种新型LNG高压供气系统工艺替代方案。通过实际案例分析比较,对LNG动力船舶在航行、装卸、加注、港口和锚地工况的BOG(蒸发气)气体量进行平衡计算,对比了不同LNG高压供气系统关键设备的规格,推荐BOG再液化装置采用Turbo-Brayton型、BOG/LNG管式混合器替代传统BOG/LNG换热器,优选出方案2作为国产化的LNG高压供气系统,为后续实船验证提供了工程基础。

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DSC单峰法分析有机结晶物质纯度的评述

陈群, 顾浩, 周永生, 徐丽亚, 周维友

现代化工. 2023, 43(S2): 287-293. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.S2.057

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对测定有机结晶物质纯度的DSC单峰法进行了评述,从原理层面阐述了DSC法测定时被测样品的基本条件,分析了动态DSC测定法和上述基本条件衔接中存在的问题及在实践中DSC测定法的可靠性,探讨了在数据处理过程中存在的问题。陈群-顾浩经验公式综合考虑了样品整体熔化过程中热效应重叠的熔融吸热峰面积的再分配问题,避免了传统方法对熔化早期阶段无法确认而进行面积补偿带来的结果不准确性,可用于快速、准确测定有机结晶物质的纯度。

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2023年, 第43卷, 第S2期　刊出日期：2023-10-31

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