现代化工

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贺树民

现代化工. 2024, 44(9): 1-5. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.001

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重点介绍了煤和绿氢耦合制甲醇替换煤制甲醇过程的经济效益和CO₂减排情况对比。使用光伏发电电解水生产绿氧、绿氢,绿氧用于煤气化,绿氢全部替代工艺变换产生的灰氢。在煤炭价格为500元/t、工业用电价格为0.86元/kWh时,煤制甲醇单位甲醇成本约为1 527.1元/t;当绿电成本为0.2元/kWh时,煤和绿氢耦合制甲醇生产成本约为1 669.7元/t。若煤和绿氢耦合制甲醇全部替换煤制甲醇,CO₂排放量将减少98.5%。大规模绿氢和绿电与煤化工的深度耦合可实现CO₂直接减排,助力“双碳”目标实现。

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颠覆性制氢技术识别评估方法研究

朱旭敏, 冯连勇, 吴丽丽

现代化工. 2024, 44(9): 6-12. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.002

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以制氢技术路径为例,通过Derwent专利数据库和WOS核心论文合集检索,分析技术专利和论文分布概况;然后利用文本聚类并生成ThemeScape专利地图,结合WOS论文在CiteSpace软件中的关键词聚类、突变结果,初步识别出潜在颠覆性技术路径;最后从四维度评估技术路径,以熵值法赋权指标,最终计算得出最具颠覆性技术路径。分析结果发现,电解水制氢、光催化制氢和生物质发酵制氢具备潜在颠覆性,特别是生物发酵制氢,我国可围绕制氢研究热点和研发前沿先行布局。

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炼化一体化型企业产品碳足迹核算研究

万子岸, 张振莉, 王正元, 李勍, 刘克峰, 高飞

现代化工. 2024, 44(9): 13-16. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.003

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以ISO/TS 14067、GHG Protocol和PAS 2050为依据,描述了炼化一体化型企业全厂碳排放和炼化产品碳足迹的核算方法。通过建立炼化一体化型企业单装置核算模型和全厂核算模型,分析了如何将间接排放分摊到各炼化产品中以及不同碳排放分配方式的适用范围,并对未来炼化一体化型企业产品碳足迹核算的发展进行了讨论。

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基于CiteSpace的国内外土壤污染治理研究进展和发展动态分析

司佳雪, 董鑫, 张晓晴, 任大军, 张淑琴

现代化工. 2024, 44(9): 17-23. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.004

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为全面了解国内外土壤污染防治的研究趋势和热点,利用CiteSpace可视化软件分析了近20年土壤污染治理研究相关文献的发文量、发文国家、发文机构、高被引文献和关键词等。结果表明,中英文发文量呈稳定增长趋势,中国于2010年发文量超过美国而成为该领域发文量最多的国家;中国科学院是发文量最多的机构,但国内机构间的合作较为稀疏;当前土壤污染治理中热点污染物主要侧重于重金属、多环芳烃、石油污染物和农药方面,修复技术则聚焦于生物修复和植物修复方面;学者们近几年更关注土壤污染的来源解析和健康风险评估等;结合基因组学的生物修复、生物炭钝化等高效绿色修复技术是当下和未来土壤污染修复的研究重点。

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磁响应膜在水处理中的研究与应用进展

段宁鑫, 钟慧, 郑祥, 高瑞, 魏源送, 郑利兵

现代化工. 2024, 44(9): 24-29,35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.005

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总结了磁响应膜的概念及其制备方法,阐明了磁响应膜应用于水处理过程中刺激响应机制及应用优势,并综述了磁响应膜在生活污水、工业废水、饮用水以及再生水回用中的研究与应用现状,以期为磁响应膜在水处理中的开发和应用提供支撑。

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聚乙烯塑料微生物降解及表征方法的研究进展

闫景凯, 贾亚婷, 侯彬, 郭学涛, 卢静

现代化工. 2024, 44(9): 30-35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.006

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综述了细菌、真菌对聚乙烯(PE)塑料的生物降解潜力,介绍了生物降解机制,如定殖、破碎、同化和矿化,分析了以真菌为主的微生物酶在PE塑料降解过程中的作用,讨论了生物降解技术的前景和挑战,为PE塑料生物降解研究提供路径选择和理论借鉴。

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重金属镉污染农田修复技术研究进展

田燕燕, 李亚娜

现代化工. 2024, 44(9): 36-39,45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.007

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我国农田镉污染形势严峻,危及粮食安全。经过对不同修复技术方法的讨论和分析,指出镉污染农田修复传统方法以及联合修复方法的优缺点。物理修复适用范围较小;化学修复经济有效,但可能造成二次污染;生物修复周期长但绿色环保,能否大量长期投入使用有待进一步考察。由于单一修复技术具有很多限制,所以多种方法联用修复是一种良好选择。实验分析结果表明,联合修复效果均好于单一修复,建议进一步深入研究联用方法和剂量的选择,提高镉污染修复效率。

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天然气湿法脱硫剂的研究进展

陈祥伟, 郭继香, 王立, 罗俊杰, 宋瀚轩, 高晨豪

现代化工. 2024, 44(9): 40-45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.008

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概述了国内外天然气含硫标准,在此基础上综述了湿法脱除硫化氢脱硫剂(络合铁法、胺法、离子液体法、生物法)的最新研究和应用进展;详细总结了各种脱硫剂的作用原理;就现阶段不同湿法脱硫化氢脱硫剂脱硫过程中存在的问题及今后的研究方向进行了分析和展望,为推进天然气脱硫化氢脱硫剂研发提供理论及实践指导。

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铋基光催化复合材料在水处理中的应用研究进展

郑昊昱, 胡可心, 沈莘桐, 白圆

现代化工. 2024, 44(9): 46-49,54. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.009

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综述了Bi基复合材料的特性、主要制备方法,讨论了Bi基复合材料在降解有机污染物、还原重金属离子以及抗菌方面的应用,总结了Bi基光催化材料的反应机理。最后提出了Bi基复合材料目前存在的问题以及应用于实际生产中所面临的困难,并展望了未来的研究方向。

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生物炭基光催化材料去除抗生素研究进展

刘见辉, 王海伦, 尚铭, 许艳芳, 张闻, 郑立稳, 高永超

现代化工. 2024, 44(9): 50-54. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.010

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基于生物炭基光催化材料的优良特性,综述了该类型材料的合成方法,分析了生物炭基光催化材料对抗生素去除的影响因素,介绍了该类型材料去除各类抗生素的应用,最后探讨了生物炭基光催化材料对抗生素的去除机理,为废水中抗生素的高效去除提供一定参考和借鉴。

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有机固废资源化制氢研究进展

黄家俊, 石明岩, 熊祖鸿, 鲁敏

现代化工. 2024, 44(9): 55-58,63. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.011

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重点介绍了当前有机固废资源化制氢的研究现状和技术原理,包括生物处理和热化学处理2种主要技术途径;总结了各种技术的优缺点以及在实际工程中面临的挑战,并展望了未来的研究方向,为有机固废资源化制氢研究提供重要参考。

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选择性电渗析盐分离和资源化的研究进展

刘鹏宇, 陈莉, 朱铭, 张任梁, 田秉晖

现代化工. 2024, 44(9): 59-63. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.012

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概括了目前选择性电渗析中阴离子交换膜提高盐分离效果的主要方式,同时就目前选择性电渗析技术的局限性进行了总结,并对离子交换膜、电极的开发和工艺优化进行了展望。

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电厂脱硫废水回用及零排放技术研究进展

霍俊羽

现代化工. 2024, 44(9): 64-68,74. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.013

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目前脱硫废水处理回用及零排放技术主要围绕预处理、浓缩减量和固化结晶开展研究,针对现有的一些技术方法进行了综述,为电厂实现脱硫废水的深度处理和零排回用提供一定参考和思路。从目前研究现状来看,一些新兴技术发展应用还不够成熟,但多种膜处理技术已经在预处理和浓缩方面有了出色表现。因此,在实际工程应用当中,电厂应从自身实际运行情况出发,综合考虑建设维护成本、可持续稳定运行和避免二次污染等方面来选择绿色经济可行的技术方案。

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控释尿素的制备材料与方法及其研究进展

杨晨曦, 王健, 孙婴婴, 贺普春

现代化工. 2024, 44(9): 69-74. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.014

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综述了控释肥料(CRF)的释放机制与尿素的转化过程,通过尿素释放机制与转化过程总结了制备控释尿素的材料与方法,并阐述了其控释效应与保水、生物降解等方面能力,同时对其环境性能进行了讨论,最后展望了未来规模化制备控释尿素的前景并对制备方法提出了建议。

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含油污泥处理处置技术研究进展及展望

许志成, 孙杰, 杨晏泉, 曹宗仑

现代化工. 2024, 44(9): 75-80. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.015

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介绍了不同来源含油污泥的性质和特点;总结归纳了含油污泥处理处置的辅助技术、资源化技术和无害化技术的作用机制、研究进展、优缺点以及适用条件;并针对各类技术特点对未来含油污泥处理处置技术的发展方向和研究重点做了相应分析和展望,以期对含油污泥处理处置技术的发展提供相关启示和借鉴。

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煤层气采出水处理技术研究进展

孙秀梅, 王庆吉, 张泽俊, 王毅霖, 胡唤雨

现代化工. 2024, 44(9): 81-85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.016

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分析了国内外煤层气采出水的水质特性,结合国家标准与处理工艺分析了不达标污染因子的去除情况,总结出符合我国煤层气采出水的处理工艺,为今后煤层气采出水处理技术研究与处理站建设提供借鉴。

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膜传质强化催化臭氧氧化技术的研究与机理分析

姚福春, 毕莹莹, 刘超, 唐晨, 李泽莹, 张耀宗, 孙晓明

现代化工. 2024, 44(9): 86-91. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.017

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为解决传统臭氧(O₃)曝气技术O₃逸散及污染物处理效率不高等问题,以疏水性聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜材料制成膜接触器,并进行膜接触O₃无气泡传质催化O₃氧化技术研究。以苯酚为污染物,通过对比实验、催化O₃氧化实验、动力学分析、自由基屏蔽实验、紫外-可见吸收光谱分析等对新技术的传质特性、氧化效果和氧化机理进行了研究。结果表明,相较于单独O₃氧化,催化氧化体系对苯酚的去除情况均存在不同程度的提升,其中α-Fe₂O₃表现出较高的O₃催化活性。屏蔽实验通过投加叔丁醇(TBA)和Na₃PO₄来屏蔽自由基和反应位点,COD去除率较正常实验时分别降低了21.05%和11.80%,说明催化剂表面的路易斯酸性位点是催生·OH的主要原因。膜接触O₃无气泡传质与α-Fe₂O₃催化O₃氧化具有良好的协同作用,高效去除苯酚的同时解决了O₃逸散问题。

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水杨醛席夫碱Pd配合物的合成、表征及催化Suzuki偶联反应研究

皇秋燕, 罗志雄, 丁茯

现代化工. 2024, 44(9): 92-96,102. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.018

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以水杨醛和2-氯-4-氟苯胺合成的席夫碱为配体,采用溶剂热法生成新型Pd(Ⅱ)配合物(Ⅰ)。利用傅里叶红外、热重、PXRD、X-射线单晶衍射等测试手段对其进行结构表征与性质研究。结果表明,配合物(Ⅰ)在P2₁/c空间群中属于单斜晶系,通过亚胺N和酚O供体原子以双齿方式与1个钯(Ⅱ)中心配合。以制备的Pd(Ⅱ)配合物为催化剂,考察其催化溴苯与苯硼酸Suzuki偶联反应的反应条件,当催化剂摩尔分数为2%、K₂CO₃为助催化剂、EtOH为溶剂、反应温度为80℃、反应时间为 6 h 时催化产率高达99.6%。考察不同反应底物的催化反应效果,结果表明,含吸电子基团的卤代芳烃表现出更好的催化性能,且溴苯与苯硼酸反应的催化效果最佳。

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复合纳米材料MoS₂@CNTs光电催化降解盐酸四环素的研究

袁盛力, 何德勇, 方洁, 欧千慧, 熊艳

现代化工. 2024, 44(9): 97-102. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.019

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通过水热法成功合成了不同MoS₂与CNTs质量比的复合纳米光催化材料MoS₂@CNTs-x%,并通过滴涂法制备具有光电响应的M@C-x%/FTO光电极。利用SEM、XRD、UV-Vis DRS、I-t、EIS和M-S曲线等表征方法分析了复合纳米催化剂的微观形貌、晶体结构、光电化学性能。将M@C-x%/FTO光电极用于光电催化降解盐酸四环素,考察了四环素(TC)初始质量浓度、初始pH对光电催化降解盐酸四环素的影响。运用自由基捕获实验鉴定了光电催化降解过程中的主要反应活性物种;并结合光催化剂能带分析光电催化降解机理。结果表明,电极M@C-5%/FTO具有最佳的光电催化性能。

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载体晶面诱导的Pt-Sn合金及其丙烷脱氢研究

刘雅楠, 郑天赐, 宋远飞, 翁少霞, 李殿卿

现代化工. 2024, 44(9): 103-108,113. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.020

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针对传统浸渍过程中Sn与氧化铝载体易于形成铝酸锡络合物,在反应过程中Pt-Sn合金结构易偏析的问题,利用Al₂O₃择优暴露晶面诱导效应构筑稳定的Pt-Sn/Al₂O₃有序合金催化剂。通过丙烷脱氢性能评价发现,棒状r-Al₂O₃负载的Pt-Sn催化剂形成了均匀且结构稳定的有序合金结构。在560℃时,丙烷初始转化率达68%,丙烯选择性大于97%,远高于其他氧化铝载体负载的Pt-Sn催化剂。利用SEM、STEM和CO-IR等对系列催化剂结构进行表征,结果表明,Pt-Sn/r-Al₂O₃中形成了隔离且电子富集的Pt物种,从而促进了C—H的活化及丙烯的脱附。

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Pd/NC催化剂高效催化糠醛选择性加氢制糠醇的研究

贺嘉妮, 陈凯丰, 张欢, 谭俊, 汪瑞, 吴泽, 陈凯, 朱丽华

现代化工. 2024, 44(9): 109-113. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.021

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利用高温热解金属有机框架(MOFs)制备不同Pd负载量(0.1%、1%、5%)的氮掺杂碳负载Pd纳米颗粒催化剂(Pd/NC),考察了其催化糠醛选择性加氢性能。当Pd负载量为0.1%时,Pd/NC催化剂在反应温度为120℃、反应压力为3.0 MPa H₂的条件下催化糠醛加氢反应4 h,糠醛转化率为93.8%,糠醇选择性为86.7%,糠醇收率为81.4%。利用SEM、TEM、HRTEM、XRD、XPS、STEM和STEM-EDX元素面扫等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征与分析,结果表明,高分散的小尺寸Pd金属纳米粒子与载体之间存在着协同作用,使催化剂表现出优异的催化糠醛选择性加氢制糠醇性能。

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柚子皮基钠离子电池硬碳孔结构的调控及其储钠性能研究

张京涛, 吉闫, 左宇程, 邹飞杨, 葛志清, 陈召勇

现代化工. 2024, 44(9): 114-118. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.022

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以氧化镁为模板,将葡萄糖酸镁和柚子皮粉混合低温预烧生成碳复合材料的前驱体,并进一步通过高温碳化制备多孔结构硬碳材料。通过XRD、SEM、FT-IR、XPS和BET对复合材料进行表征分析,表明氧化镁作为模板制备了具有明显多孔结构的柚子皮基硬碳。对组装的钠离子电池进行循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)及电化学充放电测试,结果表明,在30 mA/g的电流密度下,电池放电容量达到400 mAh/g。

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亲水性CIT-NaYF₄∶Yb³⁺,Ho³⁺纳米粒子的制备及其发光性能研究

白安琪, 彭孔浩, 宿欣瑶, 其布尔, 李淑荣, 孟佩俊

现代化工. 2024, 44(9): 119-124,131. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.023

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采用溶剂热法制备了油溶性稀土掺杂上转换纳米粒子NaYF₄∶Yb³⁺,Ho³⁺,并利用TEM、XRD、IR、荧光光谱法等考察了反应温度、反应时间、掺杂比等反应条件对纳米粒子形貌、结构、发光性能的影响。结果表明,在反应温度为300℃、反应时间为50 min、稀土离子掺杂比为NaYF₄∶20% Yb³⁺,2% Ho³⁺条件下,制备出的油溶性NaYF₄∶Yb³⁺,Ho³⁺纳米粒子呈标准六方晶型,尺寸均一、单分散性好,平均粒径为31.55 nm。通过表面配体交换法成功将柠檬酸修饰在其表面,转为亲水性CIT-NaYF₄∶Yb³⁺,Ho³⁺纳米粒子。

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CdS/In₂O₃/g-C₃N₄复合材料的制备及光催化性能研究

朱蓓蓓, 周杰, 张海滨, 刁国旺

现代化工. 2024, 44(9): 125-131. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.024

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采用溶剂热法成功合成了一种新型的Z型CdS/In₂O₃/g-C₃N₄三元复合光催化材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS和紫外-可见漫反射光谱仪对光催化材料的相结构、形貌、原子价态和光响应性能等进行表征,通过可见光降解苯酚评价其光催化活性。结果表明,具有零维结构的CdS、一维结构的In₂O₃和三维结构的g-C₃N₄形成了0D/1D/3D三元复合材料,该材料在180 min可有效降解90%的苯酚,降解速率是CdS的2.9倍、g-C₃N₄的6倍,且具有较高的稳定性。复合材料光催化能力的增强主要归因于三维多孔g-C₃N₄与CdS和In₂O₃形成的三维空间电场。三维多孔结构不仅有利于污染物的高效吸附,而且为光催化反应提供活性位点,三维空间和网络互连结构有利于光生电荷的定向迁移,增加载流子寿命。

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复合纳米流体在直接吸收式太阳能集热器中光热特性的研究

张宇航, 周璐, 吉祝昊, 马红和

现代化工. 2024, 44(9): 132-136,142. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.025

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为研究用于直接吸收式太阳能集热器的二元Cu/SiO₂纳米流体的光吸收和光热转换,制备了PVP(聚乙烯吡咯烷酮)表面修饰的一系列不同组分的Cu/SiO₂复合纳米流体,并通过测量实验流体的透射率和闷晒实验,研究了水基复合纳米材料在不同情况下的光吸收和光热转换性能。结果表明,PVP浓度增加对纳米流体在反复加热情况下的热稳定性有明显增强作用,但存在最佳浓度使流体稳定效果达到最佳。闷晒实验结果表明,随着实验次数的增加,测得纳米流体的透射率逐渐升高,宏观表现为流体的稳定性变差、沉淀产生变多。通过复合纳米流体的光热转换实验并结合理论模型分析表明,二元Cu/SiO₂复合纳米流体的光热转换效率与Cu/SiO₂材料的复合比例关系密切且存在最佳复合比例使二者达到最大值。

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原位诱导CuCo₂S₄@CuCo₂O₄异质结催化剂的构筑及光催化性能研究

霍西学, 于晓婷, 李慧, 迟忠美, 王琼

现代化工. 2024, 44(9): 137-142. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.026

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利用一步水热法结合原位硫化策略成功制备了具有丰富孔隙和紧密异质结界面的CuCo₂S₄@CuCo₂O₄半导体催化剂,层级多孔的形貌有效地提高了催化剂的光捕获能力,异质结内建电场和低能垒界面协同促进了光生载流子的定向转移与分离,进而提高催化剂的光催化能力。研究结果表明,通过调控硫源的加入量,CuCo₂S₄@CuCo₂O₄-3对双氯芬酸和罗丹明B的降解率分别为81.9%和90.3%,对Cr⁶⁺的还原率可达73.9%。催化剂展现出良好的抗干扰能力和循环稳定性,CuCo₂S₄@CuCo₂O₄对水体中有机污染物和重金属离子均有较好的催化去除能力。

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氧化锌黄芩苷紫外屏蔽复合材料的制备与研究

余瑶瑶, 孙晓敏, 吴鑫, 蔡悦, 左士祥, 姚超

现代化工. 2024, 44(9): 143-147,154. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.027

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将正硅酸乙酯在pH=8~10的条件下水解形成的SiO₂包覆于纳米ZnO的表面制备SiO₂/ZnO复合材料,以降低纳米ZnO的光活性。将天然药物黄芩苷(BA)包覆在SiO₂/ZnO表面制得BA/SiO₂/ZnO复合材料,使其兼具紫外屏蔽性能和抗氧化功效。通过Zeta电位、TEM、UV-Vis、FT-IR、TG和XRD等方法对制得的材料进行表征。结果表明,SiO₂以Si—O—Zn键的形式结合在纳米ZnO表面,适宜包覆量为20%;药物BA是以无定型的形式包覆在SiO₂/ZnO表面,最佳包覆量为20%。抗氧化性实验结果表明,BA/SiO₂/ZnO复合材料对DPPH自由基和·OH自由基的清除率与维生素C接近。防晒性能测试结果表明,BA/SiO₂/ZnO复合材料具有优异的紫外屏蔽能力。

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超重力法制备FeS及其Al₂O₃负载改性后脱汞性能研究

吕俊辉, 栗秀萍, 于洋, 王正恬

现代化工. 2024, 44(9): 148-154. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.028

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采用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)结合共沉淀法获取粒径小且分布均匀的FeS粉体,利用浸渍法对其进行负载型改性得到复合材料FeS/Al₂O₃,并利用其进行脱汞性能探究。利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对复合材料的组成和形貌结构进行表征;利用粒度分析仪测试FeS粉体的粒径分布;利用原子吸收分光光度计测试脱汞率,考察吸附剂用量、处理时间、pH、共存离子等对脱汞效果的影响。结果表明,超重力法制备纳米FeS的最佳条件为:c(Fe²⁺)=0.10 mol/L、超重力因子为106.6、撞击初速度为9.43 m/s,此时,得到的FeS的粒径小(D50=91 nm)且分布很窄(68~114 nm)。FeS/Al₂O₃复合材料的脱汞最佳条件为:pH为6、吸附材料质量浓度为2.0 g/L、处理时间为240 min,此时,脱汞率可达99.96%,最大饱和吸附容量为 1 775.9 mg/g,出水质量浓度为0.04 mg/L。

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白酒糟中纤维素酶解工艺优化研究

徐健, 赵雨, 胡芳, 刘建忠, 程润喜, 汪江波

现代化工. 2024, 44(9): 155-159,166. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.029

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为实现白酒糟资源的综合利用,探究了白酒糟渣中纤维素酶解的最佳工艺参数。以可发酵糖得率为评价指标,通过单因素实验探究了预处理条件(固液比、硫酸体积分数、处理温度、处理时间)及酶解条件(酶添加量)对酒糟中纤维素酶解效果的影响,在此基础上用神经网络分析结合遗传算法进行进一步优化。结果表明,白酒糟纤维素的最佳酶解工艺参数为:固液比为1∶10、硫酸体积分数为7%、温度为170℃、时间为40 min、酶添加量为23 FPU/g。此条件下酒糟纤维素酶解得到的可发酵糖总量为(19.77±0.56) g/L,得率为88.97%。以该酶解液作为碳源进行丁醇发酵,溶剂(丁醇、乙醇、异丙醇和丙酮)总产量为1.56 g/L。

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银基复合催化剂用于二氧化碳电化学还原性能研究

罗丹洋, 刘鑫宇, 薛渊

现代化工. 2024, 44(9): 160-166. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.030

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由可再生能源驱动的二氧化碳电化学还原是碳中和的有效途径,但二氧化碳电化学还原仍存在低选择性、低产率、低稳定性和过电位等问题。二氧化碳电化学还原的性能与催化剂的结构和组成密切相关,因此,设计高活性的催化剂对二氧化碳电化学的商业化应用具有重要意义。利用煅烧三聚氰胺制备的C₃N₄作为银纳米颗粒的载体合成均匀分布的Ag/C₃N₄,用于提高二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的活性。C₃N₄含有富电子氮原子,作为载体能够改性金属Ag的电子结构,从而优化复合催化剂的电催化活性;Ag纳米颗粒均匀分散在C₃N₄载体上可以提高活性面积、避免团聚,进而提高反应稳定性。研究结果表明,相比于Ag/C催化剂和纯Ag纳米催化剂,Ag/C₃N₄催化剂提高了电催化二氧化碳还原制备一氧化碳的选择性、反应速率和稳定性。在电流密度为100 mA/cm²以上反应7 h后,一氧化碳法拉第效率仍维持在90%以上。

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氢化改性钒基催化剂降解氯苯的机理研究

陈士杰, 宗建成, 傅一枭, 罗京, 秦恒飞

现代化工. 2024, 44(9): 167-171,179. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.031

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为了在低温下高效、稳定地降解挥发性氯代有机污染物(CVOCs),以偏钒酸铵为VO_x前驱体制备2D纳米片与3D纳米结构的互穿多孔网络结构的L-V₂O₅催化剂,并通过氢化技术对催化剂中部分V⁵⁺进行还原(H-V₂O₅)。结果表明,该氢化技术降低了催化剂中部分V⁵⁺的化学价态,增加了V—O(Ⅱ)和V—O(Ⅳ)上的氧空位数量和催化剂表面活性氧数量。在275℃时,相较于L-V₂O₅,H-V₂O₅对氯苯催化降解的效率提高了约40%。

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氟喹诺酮类抗生素在PSNPs-NH₂上的吸附行为及量子化学分析

姚美婧, 杨杰, 李亚男, 吴渊, 武亚宁, 吴伟琴, 景康健

现代化工. 2024, 44(9): 172-179. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.032

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纳米塑料在环境中运输迁移后表面会产生氨基官能团,易与抗生素形成复合污染物。选取400 nm氨基官能化聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs-NH₂)与氟喹诺酮类抗生素培氟沙星(PEF)、依诺沙星(ENO)为研究对象,研究PEF、ENO在PSNPs-NH₂上的吸附行为,探讨环境条件对吸附的影响。结果表明,PSNPs-NH₂对PEF和ENO的最大吸附量分别为331.235 mg/g和345.065 mg/g,吸附动力学均符合拟二级动力学模型,吸附速率受外扩散和颗粒内扩散控制,吸附等温线符合langmuir模型。强酸强碱、盐度、Cu²⁺、Zn²⁺抑制PSNPs-NH₂吸附PEF和ENO,海藻酸钠抑制PSNPs-NH₂吸附PEF。量子化学计算结果表明,该吸附行为主要通过氢键和范德华力进行,范德华最大穿透距离为PEF-PSNPs-NH₂(1.19 Å)、ENO-PSNPs-NH₂(1.20 Å)。

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油溶性降黏剂SVM的合成及降黏机理探究

全红平, 石峻榜

现代化工. 2024, 44(9): 180-186,194. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.033

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以甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、4-乙烯基苯甲酸(VBA)和顺丁烯二酸酐(MA)为单体,合成一种能有效降低新疆克拉玛依稠油黏度的油溶性降黏剂(SVM)。通过单因素实验得到SVM降黏率最高为60.55%,红外和核磁分析结果证明了SVM的成功合成。通过对加入降黏剂前后的稠油体系进行分子动力学模拟发现,降黏剂主要分散了稠油中沥青质组分;进一步通过SEM、EDS和AFM探究SVM对沥青质分散情况发现,SVM降黏剂能有效破坏沥青质致密的堆叠结构,抑制沥青质聚集。稠油体系模拟得到的氢键数目从98个/帧增长到143个/帧。实验和模拟结果表明,氢键数目变化协同苯环共轭能力的增强能有效破坏沥青质的聚集,降低稠油黏度。

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改良介孔碳负载四氧化三钴纳米粒子的制备及阴极氧还原反应的电化学性能研究

杜瑞成, 王小玉, 李燕

现代化工. 2024, 44(9): 187-194. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.034

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以六水硝酸钴为钴源、碳酸氢氨为沉淀剂、聚乙二醇为分散剂,采用浸渍法与改良后的无定形介孔碳制备Co₃O₄/C催化剂,利用XRD、SEM、BET和XPS和电化学手段对其成分、结构及电化学性能进行表征。结果表明,改良后的无定形介孔碳具有高比表面积和丰富的空隙,比表面积达977.33 m²/g,能够使负载的Co₃O₄均匀分散,减少了氧还原反应期间Co₃O₄纳米颗粒团聚等问题。该催化剂应用在直接甲醇燃料电池的阴极上呈现出良好的氧还原催化活性和循环稳定性。

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孔结构在MgFe₂O₄改性活性炭脱硫过程中的作用

陈铭, 梁晓怿

现代化工. 2024, 44(9): 195-200,207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.035

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合成了一系列MgFe₂O₄基改性球形活性炭吸附剂,用于室温下去除加湿空气中的H₂S,同时研究了孔隙结构对吸附性能的影响。通过SEM-EDS、氮气吸附-脱附和XRD对材料进行表征。结果表明,样品MFOR2-20对H₂S的吸附性能最好,达到204 mg/mL(571 mg/g);脱硫过程中形成的FeOOH作为中间体起到催化作用;产物包括单质硫和硫酸盐。H₂S的脱除包括吸附和催化氧化2种方式,H₂S的催化氧化一直持续到催化剂的所有有效孔被氧化产物堵塞。较小的孔隙可以增强催化剂的分散性、提供吸附中心并储存氧化产物。

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偏三甲苯液相空气氧化制偏苯三酸Ni-Mn-Br-Zr催化剂的研究

唐明远, 马子涛, 周晔, 汪沛能, 王琪, 崔鹏

现代化工. 2024, 44(9): 201-207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.036

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针对Co-Mn-Br-Zr催化剂氧化性强导致副产多的问题,以氧化性稍弱的Ni-Mn-Br-Zr为催化剂探究催化剂各组分摩尔比对偏三甲苯液相空气氧化生成偏苯三酸反应的影响,同时与Co-Mn-Br-Zr催化剂在相同条件下进行比较。结果表明,随着Ni、Mn摩尔分数的增大,偏三甲苯的转化率、偏苯三酸摩尔收率都有所提高,同时副产物苯二甲酸和均苯四酸的收率也随之增加;随着Br摩尔分数的增大,偏三甲苯转化率迅速增大,但偏苯三酸摩尔收率仅有略微增大;Zr摩尔量变化对反应几乎没有影响。在200℃、2.0 MPa、Ni(Co)∶Mn∶Br∶Zr摩尔比为1∶1∶1∶0.05、反应时间为80 min的条件下,Ni基催化剂下偏苯三酸的摩尔收率达到了56.60%,杂质酸收率为3.16%;优于Co基催化剂下偏苯三酸的摩尔收率54.85%和杂质酸收率3.66%。

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催化硝酸氧化油酸制备壬二酸的研究

卫杰, 沈国良, 温瑞阳, 霍悦, 徐世洁, 于洋, 姜思谨

现代化工. 2024, 44(9): 208-212. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.037

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以钒酸盐为催化剂、苄基三乙基溴化铵(TEBA)为相转移催化剂,通过硝酸氧化油酸合成壬二酸。结果表明,硝酸氧化油酸合成壬二酸的适宜操作条件为:催化剂质量分数为0.30%、TEBA质量分数为0.10%、硝酸质量分数为65%、硝酸与油酸的摩尔比为8.0、反应温度为100℃、反应时间为12 h,此时壬二酸产率达67.81%,壬酸产率达74.31%。将含催化剂的结晶母液循环使用,壬二酸的产率可提高到71%左右。

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铁-锌双金属氰化络合催化剂的改性及其性能研究

蔡文杰, 张竞, 孙中华, 钱俊峰

现代化工. 2024, 44(9): 213-216. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.038

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以叔丁醇为主螯合剂,乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、氮川三乙酸(NTA)为共螯合剂,制备了一系列双金属氰化物络合催化剂(DMC)。利用FT-IR、XRD、XPS、SEM对催化剂的结构和形态进行表征分析。结果表明,螯合剂的加入使DMC催化剂的结晶性变差、无定型比例提高;通过添加共螯合剂(EDTA、DTPA、NTA)达到改变立方体结构、提高非结晶度、增加无定型比例、提高催化剂的活性。DTPA作为共螯合剂改性后的DMC-DTPA催化剂结晶度最差,更趋向于无定型状态,单位时间聚合物黏度最大为0.45 cSt,催化活性更优。

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装备制造产业集群VOCs废气末端治理措施常见问题及对策

赵会民, 何硕, 杜文文, 孔祥启, 刘乾坤

现代化工. 2024, 44(9): 217-220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.039

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选取某装备制造产业集群开展了涂装工序末端治理措施调查研究,评估了VOCs治理设备的治理效果,阐述了治理设备应用过程中存在的突出问题,并结合技术原理和工程经验,提出了针对性的优化方向和措施。

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高浓度、小烟气量制酸系统的工艺融合控制及优化

孔波

现代化工. 2024, 44(9): 221-226. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.040

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某环保科技有限公司100 kt/a硫酸项目底吹吹炼炉冶炼烟气具有气量小、SO₂浓度波动大和气量不稳定的特点;设计初期从投资成本、运行成本和除雾效率、效果整体考量,决定取消作用为增加烟气停留时间、雾粒子粒径长大的增湿塔。生产实践证明,净化电除雾前取消增湿塔,对净化工段的除雾效果没有关键性影响。试生产前期没有达到期望的设计条件,但经过吹炼、制酸系统的工艺优化调整和协调融合后,稳定了操作条件,提高了粗铜产量,增加了硫酸产量。

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新型热泵增湿除湿海水淡化系统性能研究

王炳东, 沈九兵, 朱文婷, 王文欢

现代化工. 2024, 44(9): 227-231. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.041

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为解决增湿除湿海水淡化技术高能耗问题,提出了一种新型热泵增湿除湿海水淡化系统,将热泵蒸发器用作二级除湿器,并增设过冷器对深度除湿后的空气进行复温。选用R134a为热泵工质,通过数学模型的建立与求解,分析讨论了制冷剂充注量、进料海水温度和液气质量比对系统性能的影响,并与现有文献中的热泵增湿除湿海水淡化系统性能进行对比。结果表明,系统存在最佳的制冷剂充注量、进料海水温度和液气质量比;当进料海水流量为720 kg/h时,最佳制冷剂充注量为240 kg/h,对应的最佳淡水产量和造水比分别为28.83 kg/h和7.21,均优于文献报道值,表明新系统具备实际产品开发的价值和广阔的应用前景。

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变换冷凝液汽提装置的作用及优化分析

王阳, 尹程达, 李颖, 蔡国斌

现代化工. 2024, 44(9): 232-235,241. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.042

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介绍了变换冷凝液汽提装置在保证气化和变换运行稳定性中的作用,并结合项目实践分析了汽提装置运行中的痛难点。针对某大型IGCC煤气化项目的优化,提出了一体式闭式汽提流程有助于解决变换汽提装置运行的问题,实现气化和变换水系统氨氮含量的有效控制,同时起到良好的节能降耗效果并降低业主运行维护的成本。

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甲醇制烯烃工业反应器产品选择性预测及操作条件优化研究

南海明, 邢爱华, 文尧顺, 孙保全, 林华东, 关丰忠, 金海峰

现代化工. 2024, 44(9): 236-241. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.043

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基于甲醇制烯烃固定流化床反应器的反应结果,建立了产品气组成与醇剂比的关联函数,同时假定催化剂在工业反应器内的停留时间分布符合全混流模型且一定条件下产品选择性只与醇剂比有关,最终形成了适用于MTO工业反应器产品气选择性预测及操作条件优化的计算模型。模型对于甲醇制烯烃工业装置正常运行期间主要产品选择性的预测比较准确,其中对于乙烯、丙烯、乙烯+丙烯选择性的预测误差分别为0.91%、0.80%和0.55%,对于C₄的预测误差为1.81%。该模型还可用于甲醇制烯烃工业装置操作参数的优化,以提升低碳烯烃的收率。

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循环水中氯离子检测电极的制备及性能研究

张宇航, 赵敏, 鲍彦舟, 胡杰, 颜家保

现代化工. 2024, 44(9): 242-246. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.044

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以银盘电极为基底电极,在0.1 mol/L HCl溶液中、沉积电流密度为1 mA/cm²、沉积时间为30 min的条件下,采用恒电流法制备了氯离子选择性电极,并考察了该电极的电化学性能。结果表明,该电极在1×10^-1~1×10^-4 mol/L的氯化钠溶液中呈现良好的能斯特响应,响应斜率为59.01 mV/dec,电极检测极限为1.94×10^-5 mol/L(0.69 mg/L),响应时间在40 s以内,具有良好的重现性和抗干扰能力,电极使用寿命超过2个月;与摩尔法相比,实际循环水样的检测结果误差为4.26%,满足循环水中氯离子快速检测要求。

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自动电位滴定法测定热镀锌助镀剂中氯化铵的含量

侯静, 胡艳舒, 包涵, 胡优石, 张一驰, 赵学聪, 康莲薇

现代化工. 2024, 44(9): 247-250. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.09.045

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建立了自动电位滴定法准确测定热镀锌助镀剂中氯化铵含量的方法,探讨了自动电位滴定法测定热镀锌助镀剂中氯化铵含量的复合掩蔽剂A用量、复合掩蔽剂加入的介质条件和滴定起始pH对滴定突跃的影响。进行了相应的方法学验证。结果显示,对于氯化铵含量为10 g/L的助镀剂在体系介质pH为5~6时加入复合掩蔽剂A溶液15 mL、体积比为1∶1的甲醛水溶液5 mL,用0.1 mol/L氢氧化钠溶液自动电位滴定仪滴定。方法学验证显示,线性回归方程为y=0.934 9x-0.043 25,r²=1,氯化铵在5~40 g/L范围内与氢氧化钠消耗量呈良好的线性关系;重复测定6次,样品加标回收率范围在100.1%~100.8%,表明该方法的准确度高。不同人员和仪器7次测定消耗0.1 mol/L氢氧化钠的RSD值(n=7)为0.28%,氯化铵含量的RSD值(n=7)为1.28%,实验结果符合国家标准要求(RSD<5%),测定结果没有显著性差异(t=1.329,P>0.05)。

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2024年, 第44卷, 第9期　刊出日期：2024-09-20

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