现代化工

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王曦, 梁杉, 李骥, 董荣, 李新苗, 潘伟亮

现代化工. 2024, 44(S2): 1-5. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.001

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可视化

为了解近10年国内膜生物反应器(MBR)工艺在污水处理领域的研究情况,以2013—2023年CNKI收录的核心期刊的相关研究为数据源,采用可视化分析工具CiteSpace,并运用文献计量学方法绘制出关键词聚类图谱和突现图谱。结果表明,近10年来该领域受到学者们的广泛关注,发文量和被引频次保持在高水平。MBR工艺在污水处理领域的研究多集中在MBR工艺的原理、应用及存在问题等方面,MBR工艺现存问题的解决、污水处理技术的优化组合以及新型MBR的研发是未来研究的热点。

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专利视角下天然气计量技术发展态势分析

刘盼盼, 钟永恒, 刘佳, 王辉, 裴全斌, 张萌萌

现代化工. 2024, 44(S2): 6-12. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.002

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可视化

通过国内外天然气计量技术相关专利,探究该领域的研究现状和未来发展方向。近年来,天然气计量技术专利申请总量呈增长态势;中国企业专利申请数量较多,但部分国外企业在专利价值度方面具有竞争力;高被引专利主要属于美国公司;中国专利布局更多集中在国内,而美国、德国、瑞士等国专利布局更广泛。中国在天然气计量方法的先进性、计量标准装置的精确度、计量设备的国产化、计量数据的智能化和信息化等方面与国外仍然存在差距。未来建议进一步提升天然气计量技术专利质量,加强国际专利布局,重视传统机构与新兴能源企业合作以及产学研合作,瞄准天然气计量领域的前沿热点技术,推动天然气产业发展与创新。

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基于数字化转型的石化企业双重预防机制运行效果提升策略

罗兆琛, 胡炜杰, 卢永前, 陈焕鑫, 欧政

现代化工. 2024, 44(S2): 13-18. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.003

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可视化

概述了我国石化企业建设双重预防机制的作用和必要性,通过深入剖析石化企业双重机制应用案例及问题,进一步研究了基于数字化转型的石化企业双重预防机制效果提升模式,为我国石化企业的双重预防机制优化设计提供策略指导。

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油气管道数据集成及可视化发展现状分析

安超, 王飞跃, 刘鹏程, 王宏军, 李萍, 张涛

现代化工. 2024, 44(S2): 19-23,28. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.004

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可视化

通过调研国内外油气田智能化探索过程中管道数据集成及可视化的发展现状,分析了国内油气管道数据集成及可视化面临的挑战。基于挑战和智能化管道建设需求,从发展趋势和管道业务2方面提出管道数据集成及可视化未来研究方向。发展趋势重点关注管道数据系统、业务流与工作流的一体化以及生产管理的远程、实时化等方面的建设,管道业务则从感知领域、预测领域、管控领域以及优化领域等方面开展数据集成及可视化研究工作。

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全球油田用聚烯烃管材专利技术现状与分析

牛承祥, 徐典宏

现代化工. 2024, 44(S2): 24-28. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.005

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可视化

借助智慧芽(Patsnap)专利分析工具,从申请趋势、地区分布、技术构成、申请人、重点专利等角度分析了全球油田用聚烯烃管材技术领域的相关专利文献。分析结果表明,全球油田用聚烯烃管材技术依然处于高速发展阶段,中国企业拥有绝大部分专利权,但核心专利技术集中在美、日的专利商手中;目前研究开发的重点是以RTP管为代表的聚烯烃复合管技术,特别是复合管中的聚烯烃内衬管材料的选择和配料技术。聚烯烃管材核心技术由美、日等国家掌握,而中国企业虽然起步较晚,但申请量巨大,综合实力不容小觑。

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电容去离子技术选择性分离盐及重金属离子研究进展

王方贤, 柴文翠, 张梦杰, 车楠楠

现代化工. 2024, 44(S2): 29-33. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.006

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基于电容去离子(CDI)技术的发展总结了不同价态盐离子和重金属离子的选择性分离研究进展,并重点从离子的物理尺寸效应、电极材料的选择性吸附、离子交换作用3个方面总结了CDI技术进行离子选择性分离的机制。

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热催化CO₂加氢制乙醇催化剂的研究进展

张鹏, 潘新安, 公晓倩, 刘意

现代化工. 2024, 44(S2): 34-39. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.007

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在"碳达峰、碳中和"背景下,CO₂捕集、封存与利用技术已成为一大研究热点,其中热催化CO₂加氢制乙醇是实现CO₂转化为高价值化学品或绿色燃料的一种有效途径。近年来,将CO₂加氢转化为乙醇已经取得重大突破,但因为CO₂具有稳定的化学性质以及后续复杂的链增长过程,导致乙醇选择性低、副产物多等问题。概述了CO₂加氢制乙醇的研究进展,对贵金属催化剂、过渡金属催化剂、串联催化剂、金属有机框架催化剂、负载型催化剂、金属碳化物催化剂以及沸石类催化剂进行了讨论,并且阐述了CO₂加氢制乙醇的反应机理。

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Geobacter应用于重金属污染生物修复的研究进展

王科凡, 丁明明, 毛维嘉, 施晓晨, 张甜

现代化工. 2024, 44(S2): 40-45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.008

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可视化

随着现代工农业的发展,环境中的重金属污染问题日益突出。传统的重金属去除方法价格昂贵,还会产生有毒副产物,对环境产生负面影响。生物修复技术因其去除效率高、成本低以及可用性高逐渐成为了治理重金属污染的常用手段。对于重金属等不易降解的有毒污染物,细菌生物修复是最安全的处理方法,其中地杆菌(Geobacter)作为地下电极菌群中的关键物种,在生物修复中表现出极高的应用价值。从Geobacter的分类、重金属移除机制及细菌内部解毒机制3个方面,深入阐述了其在重金属修复中的应用价值与发展前景。

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高压PEM水电解制氢技术研究进展

袁先明, 李黎明, 王雪泽, 毕康璐, 张玉广, 冯东辉

现代化工. 2024, 44(S2): 46-50. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.009

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从高压制氢技术原理出发,针对高压、高酸性的苛刻环境,综述了压力对电解效率、氢气渗透、组件降解的影响以及缓解方法等,并讨论分析了高压PEM制氢技术与制-储-运氢体系成本的关系,最后对高压PEM电解制氢技术的未来方向进行了展望。

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食物垃圾和庭院垃圾共水热炭化工艺研究进展

叶波, 任俊杰, 刘晋, 张薄

现代化工. 2024, 44(S2): 51-55. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.010

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综述了食物垃圾和水热炭化(HTC)工艺的特点,对温度、停留时间和催化剂这3个工艺参数和木质纤维素、蛋白质、脂质的炭化机理进行总结。概述了食物垃圾和庭院垃圾协同进行共水热炭化(co-HTC)制造生物燃料颗粒工艺的可行性。

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碳化硅纳米线气凝胶的制备及其应用研究进展

张凯, 张朋旗, 代文文, 张欣悦, 吴燕, 张云

现代化工. 2024, 44(S2): 56-61,67. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.011

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针对SiC纳米线气凝胶在制备及应用方面的研究进展,总结和分析了不同先进SiC纳米线气凝胶的制备工艺对其微观结构及性能的影响,包括化学气相沉积法、模板生长法、静电纺丝法和3D打印法;归纳比较了不同制备工艺的优缺点;阐述了近年来碳化硅纳米线气凝胶作为高温隔热材料和电磁吸波材料的应用现状及研究进展,并对未来研究前景提出展望。

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有机固废好氧发酵堆肥技术研究进展

时尚, 孙文涛, 唐晶, 王道永, 周勇汉, 袁延华, 方宝良, 刘鹏飞

现代化工. 2024, 44(S2): 62-67. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.012

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我国的有机固废好氧发酵堆肥技术相对较为成熟,但现有技术成本较高、工艺及设备较复杂、评价手段单一,目前仍是我国有机固废资源化利用的主要途径。系统总结了有机固废好氧发酵堆肥技术优势,综述了传统堆肥工艺、机械化堆肥工艺和反应器堆肥工艺进展,着重介绍了在减污固碳方面不同堆肥工艺的特性,并对其发展趋势进行了展望。

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中空纤维纳滤膜制备研究与产业化开发现状

邓征威, 罗华林, 刘斌

现代化工. 2024, 44(S2): 68-71. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.013

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综述了中空纤维纳滤膜的各种制备方法,主要阐述了不同方法制备的中空纤维纳滤膜的特点,并介绍了当前中空纤维纳滤膜的产业化情况,为我国中空纤维纳滤膜的产业化开发提供参考。

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壳聚糖基多糖复合膜在食品包装中的研究进展

赵冬梅, 夏云飞, 何蒙, 宋阳, 张小玉

现代化工. 2024, 44(S2): 72-75,80. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.014

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从力学性能、阻隔性能和抗菌活性等方面出发,综述了壳聚糖/纤维素、壳聚糖/淀粉、壳聚糖/果胶等壳聚糖基复合膜在食品包装中的研究进展,为壳聚糖基复合膜的研究提供了参考。

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土壤有机污染修复技术研究现状及展望

张海波

现代化工. 2024, 44(S2): 76-80. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.015

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土壤的有机污染物可以转移到水、空气和生物体中,土壤中大量的有机污染物还可以改变土壤的理化性质、破坏当地的生态系统,对该地区的植物和动物造成直接或间接的毒性影响,对人体健康造成严重危害,因此,土壤有机污染问题引起人们的广泛关注。通过介绍污染土壤修复的各种技术,总结了几种常用的土壤有机污染修复方法,并且分析比较了各种方法的优缺点,其中联合修复是未来发展的新方向。

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绿化废弃物定向转化产酵母油脂的技术研究

吴玟仪, 李盼禹, 张永奎, 陈靖

现代化工. 2024, 44(S2): 81-86. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.016

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城市公园建设过程中产生大量的绿化废弃物,是潜在的绿色生物质资源。利用预处理技术破坏绿化废弃物复杂致密的木质纤维素结构并将液体部分直接发酵生产微生物油脂,能够有效实现绿化废弃物的高值化利用。结果表明,圆红冬孢酵母在350 W反应6 min的微波预处理液中长势更佳,累积生物量达1 536.67 mg/L,总糖利用率为85.16%,酵母中油脂质量分数最终稳定在21.44%,其基本性质参数符合大多数生物柴油的标准。该联产模式实现了绿化废弃物向酵母油脂的定向转化,整体流程短、操作简便,为进一步开发利用绿化废弃物生产生物油脂的工艺路线和进行绿色生物制造提供了有力的支撑。

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活性粒子强化剪切稀化流体扩散传质规律研究

张泽, 王炯哲, 童松豪, 许晓飞

现代化工. 2024, 44(S2): 87-93,98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.017

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选用典型模型大肠杆菌代表活性粒子,改变温度、悬浮液中菌数浓度、羧甲基纤维素钠(CMC)质量分数以及细菌活性(活菌和死菌),测量Rhodamine B在不同条件下剪切稀化流体基中的扩散系数。结果表明,大肠杆菌的加入可以有效强化Rhodamine B在剪切稀化流体基中的扩散;扩散系数与悬浮液温度和细菌菌数浓度呈正相关,而与CMC质量分数呈现出负相关;Rhodamine B的活性扩散系数与温度和菌数浓度呈正相关。均方位移随时间的变化图像表明,Rhodamine B在当前实验的时间段内表现为亚扩散行为,且随着扩散时间延长扩散指数变大。

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氨基化明胶海绵的制备及其止血性能研究

朱雨荷, 黄芳艳, 巨晓洁

现代化工. 2024, 44(S2): 94-98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.018

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对明胶进行氨基化改性,同时用京尼平和单宁酸作为交联剂进行交联反应,然后冷冻干燥得到了氨基化明胶海绵。结果表明,该海绵具有丰富的孔状结构以及快速吸水能力,同时能够通过静电相互作用增强与血细胞间的结合能力,使其具有优异的止血性能,为快速止血材料的制备提供了新方法。

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基于热重-质谱分析的榆木/低阶煤共热解特性研究

梅艳阳, 侯原浩, 柴鸿川, 陈莹, 郑炎鑫, 侯靖凡

现代化工. 2024, 44(S2): 99-102,109. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.019

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为了研究烘焙对共热解行为的影响,以榆木(E)、250℃烘焙后榆木(E_T250)和低阶煤(L)为原料,利用热重-质谱联用分析仪(TG-MS)进行榆木/低阶煤不同质量比例下(1:1、1:3、3:1)的共热解实验。TG分析结果表明,相比E和E_T250,L热解需要更高的温度和更长的时间;但当将生物质与低阶煤共热解后,共热解所需的温度和时间都随着生物质质量比的增加而减小;在共热解过程中,E与L的失重特性曲线相互影响,而E_T250在热解过程中与L的失重特性基本一致,说明经250℃烘焙后榆木与低阶煤的品质相似。

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α-FeOOH-Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂-Fe₂O₃光催化材料的制备及对苯酚的降解性能研究

白圆, 沈莘桐, Chanthavong Manininh, 马睿

现代化工. 2024, 44(S2): 103-109. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.020

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以Fe₃O₄和α-FeOOH为核、SiO₂为壳,采用沉淀法制备α-FeOOH-Fe₃O₄@SiO₂磁性复合材料,通过溶胶-凝胶法制备了TiO₂-Fe₂O₃,然后通过厌氧煅烧法制备了α-FeOOH-Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂-Fe₂O₃材料并用来降解苯酚溶液。利用XRD、XPS、SEM、TEM、VSM等表征分析了材料的组成、结构、形貌及磁性能。通过单因素分析确定α-FeOOH-Fe₃O₄@SiO₂@TiO₂-Fe₂O₃光催化反应300 min降解苯酚的最佳条件。结果表明,在pH=2时降解率为82.3%,材料投加量为0.5 g时降解率为62.3%,光照强度为9 W时降解率为91.2%。自由基清除剂实验表明,超氧自由基和羟基自由基在降解苯酚过程中起主要作用。纳米磁性材料有效改善了光生电子/空穴分离效率,而且在维持催化活性的同时赋予了材料磁性,实现了材料的高效回收。

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葡萄籽纳米铁介导微氧污泥床生物脱氮性能研究

李文博, 张潇, 赵博玮, 崔颖, 岳秀萍

现代化工. 2024, 44(S2): 110-115. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.021

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针对微氧活性污泥技术面临的启动周期长、氮去除效率低等问题,通过投加采用葡萄籽提取物为原材料制备的纳米铁(Grape Seed-nano iron,GS-nFe)构建了GS-nFe介导的微氧活性污泥新体系,从而实现了运行效能的提高。研究结果表明,GS-nFe的单个粒径范围在50~300 nm;反应器在投加GS-nFe后,平均出水NH⁺₄-N、TIN和COD去除率分别维持在89.48%、76.24%和79.39%,GS-nFe的投加使得厌氧氨氧化菌属的相对丰度由1.98%增至2.87%。此外,norank_f_norank_o_C10-SB1A的相对丰度占比由1.59%增至3.02%,其可与好氧反硝化菌、铁自养反硝化菌、厌氧氨氧化等菌属共同协作,提高生物脱氮效能。

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高效Li-CO₂电池用富缺陷Co-N-C纳米片电极的制备

雷普英, 李雪莲, 王璇, 郭文奇, 侯凯, 齐凯, 高丽丽

现代化工. 2024, 44(S2): 116-122,129. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.022

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采用原位生长-模板保护-裂解组装策略,对双金属类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)前驱体进行结构调控,成功制备 Co-N_x、N-C活性位点及缺陷共存的二维钴-氮-碳纳米片(Co-N-C NFs)催化剂。Co-N-C NFs耦合了内在的Co-N-C的电子结构和外在的富缺陷的二维片层结构,为锂-二氧化碳电池(LCB)提供了有利的气-液-固三相反应界面;纳米薄片彼此交互,构建出有利于CO₂吸脱附、锂离子和电子迁移输运路径以及便于产物寄宿的空间结构。基于Co-N-C NFs催化剂正极构筑LCB电池,电池表现出优异的电化学性能,放电容量达到2 880 μAh/cm²,在100 μA/cm²的大电流密度下,放-充电平台维持在 2.60 V和4.40 V,且能稳定工作超1 480 h。

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LDH改性电极强化CW-MFC耦合系统深度处理污水研究

张静, 李玉霞, 刘玉香

现代化工. 2024, 44(S2): 123-129. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.023

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构建了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)耦合系统,探究了层状双氢氧化物(LDH)材料改性电极对CW-MFC系统运行性能及其微生物群落结构的影响。结果表明,LDH材料的结构及其中的Fe、Ni元素显著影响电极生物膜中的微生物群落结构及与脱碳除氮相关的功能微生物数量,聚苯胺(PANI)的添加增强了LDH的电导率,这些因素共同作用改善了系统的污染物去除性能和产电性能。其中,阴阳极均用FeNi-LDH/PANI改性的反应器的性能最好,其COD、NO^-₃-N和NH⁺₄-N的去除率分别为95.68%、96.72%和95.32%,出水水质可达到地表水Ⅱ类标准;该系统稳定运行期间的平均输出电压为108.96 mV,最大功率密度可达到1.99 W/m³。

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基于双重乳液对称分裂的微囊高通量可控构建

范林玲, 潘大伟, 汪伟, 褚良银

现代化工. 2024, 44(S2): 130-133,139. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.024

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设计构建了一种用于双重乳液高通量可控构建的三级分裂微流控装置,并深入分析了多级分裂后最终双重乳液的尺寸与单分散性。此外,以油-油-水(O/O/W)双重乳液为模板合成了尺寸均一的核壳型三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯(ETPTA)微囊。相关研究结果可为高度单分散双重乳液及微囊的高通量可控构建提供理论指导。

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废玻璃制备方沸石用于吸附废水中的重金属研究

柏静, 钟海滢, 郭建宁, 容俊琪, JEAN-BAPTISTE MAWULE DASSEKPO

现代化工. 2024, 44(S2): 134-139. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.025

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以废玻璃为原材料,采用水热合成法制备方沸石,探究其对废水中Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺的吸附性能。通过批式实验系统考察了多种物理化学因素(pH、温度、接触时间等)对吸附量的影响。结果表明,初始pH对吸附量的影响较为显著,而温度变化对平衡吸附量的影响较小。确定了方沸石吸附Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺的最佳工艺参数。利用Langmuir等温线模型对方沸石吸附水中的Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺过程进行拟合,结果表明,该吸附过程是均质单分子层吸附,且吸附动力学特征更符合准二级动力学方程,证实了该吸附过程主要通过离子交换、化学吸附和表面络合作用实现。为废玻璃的资源化利用及废水中重金属的去除提供了一种低成本、高效率的方法。

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多取代芳基重氮盐环合芳基五唑的过程研究

刘力乐, 秦丰, 王钲鑫, 王鹏飞, 胡炳成, 孙呈郭

现代化工. 2024, 44(S2): 140-145. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.026

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重氮盐与叠氮化合物经[3+2]环加成反应是构建五唑环的关键步骤。以对氨基苯酚、2-甲基-4-氨基苯酚和 2,6-二甲基-4-氨基苯酚盐酸盐为原料,采用低温提取方法分离得到相应的盐酸重氮盐、硫酸重氮盐及四氟硼酸重氮盐固体,并通过光谱、质谱和扫描电子显微镜等确定其结构特征和形貌。热稳定性研究表明,随着苯环上羟基邻位上甲基取代个数的增加,所合成的重氮盐热稳定性越差,但四氟硼酸重氮盐的稳定性优于硫酸重氮盐和盐酸重氮盐。采用紫外光谱定性分析了不同重氮盐与叠氮化钠反应制备芳基的产率变化,结果表明,重氮盐的稳定性与其合成的芳基五唑收率呈反比关系,稳定性较差的3,5-二甲基-4-羟基苯基重氮盐酸盐合成的芳基五唑收率最好,当反应温度高于-30℃时芳基五唑的收率降低,所以合成芳基五唑温度应控制在-30℃及以下。

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吸附法脱除低碳烷烃中微量甲醇

姜玉坤, 丁辉, 朱静东, 曹改瑜, 张艺馨, 郭戈, 孙承林

现代化工. 2024, 44(S2): 146-148,154. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.027

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低碳烃中微量的甲醇等含氧化合物会对其后续应用和装置运行造成不利影响。以含有1.2 wt%甲醇的正己烷为模型底物,利用甲醇独特的反应性能和甲醇与正己烷的极性差异,分别考察氯化钙、磺化树脂、大孔氧化硅和4A分子筛等吸附剂的甲醇脱除性能。实验结果表明,磺化树脂具有良好的甲醇脱除性能和再生重复性。在甲醇去除率≥90%的条件下,磺化树脂对甲醇的有效吸附量为0.41 g/g,磺化树脂经过再生后吸附甲醇性能与新鲜树脂相比基本不变,可重复利用,具有良好的实用性。

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F-Al双掺杂改性Li_6.28-xAl_0.24La₃Zr₂O_12-xF_x及其性能研究

吉闫, 谢佳磊, 张佳熠, 刘晶香, 陈召勇

现代化工. 2024, 44(S2): 149-154. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.028

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为提高锂镧锆氧(LLZO)固体电解质的离子电导率和致密度,实现低成本的LLZO陶瓷制备,采用传统固相法制备了F^-和Al³⁺双掺杂改性的固体电解质Li_6.28-xAl_0.24La₃Zr₂O_12-xF_x(LALZOF),并通过调节Al₂O₃和LiF的添加量以优化LALZOF陶瓷的离子电导率和致密度。SEM、PSD和XRD分析结果表明,F^-和Al³⁺掺杂进入LALZOF中并稳定了立方相,且F^-可以降低LALZOF的粉体粒径尺寸。在高温烧结后,SEM、EDS、EIS和致密度测试结果表明,F^-对LALZOF陶瓷晶粒的发育具有促进作用,可以增加陶瓷的致密度,并提高锂离子电导率,且F^-均匀的掺入在LALZOF晶粒内;在F^-掺杂量为0.2 mol时具有最佳性能,致密度为86.28%,总离子电导率为4.30×10^-4 S/cm。

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MCM-41/NH₂-MIL-101(Fe)复合材料的制备及其光催化还原CO₂性能

江雨婷, 徐红, 钟毅, 毛志平, 张琳萍

现代化工. 2024, 44(S2): 155-160. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.029

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采用水热法将分子筛MCM-41与光催化剂NH₂-MIL-101(Fe)复合制备了MCM-41/NH₂-MIL-101(Fe)复合光催化剂(NMM),用于光催化还原CO₂。借助XRD、BET、SEM-EDS、UV-Vis DRS、PL、XPS等分析手段对催化剂的微观结构进行详细的分析和表征,解析了催化剂理化性质对催化活性的影响,明确了在NH₂-MIL-101(Fe)催化剂中掺杂MCM-41对CO₂还原为甲酸产量提升有积极作用。实验结果表明,在光照5 h后,在水溶液中未添加牺牲剂的条件下,10% MCM-41添加量的10% NMM将CO₂还原为甲酸的产量为109.11 μmol/g,是纯NH₂-MIL-101(Fe)的5倍(21.78 μmol/g);添加牺牲剂TEOA后10% NMM的甲酸产量为132.78 μmol/g,是纯NH₂-MIL-101(Fe)的4倍(33.67 μmol/g)。催化剂在2种溶液体系中重复使用3次后,仍保持很高的催化活性。

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DAAM/ADH接枝交联复合改性淀粉木材胶黏剂的制备及表征

吴栋栋, 程力, 马丕明, 洪雁, 顾正彪

现代化工. 2024, 44(S2): 161-165. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.030

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以硝酸铈铵(CAN)为引发剂,将双丙酮丙烯酰胺(DAAM)接枝到玉米淀粉上,通过DAAM的酮羰基(CO)与己二酸二酰肼(ADH)间的酮肼交联反应,制备了DAAM/ADH接枝交联复合改性淀粉胶黏剂。通过胶黏剂的接枝率、接枝单体分布以及刨花板性能确定了最佳DAAM添加量,利用FT-IR、TGA和SEM表征了接枝和交联改性对胶黏剂性能与结构的影响。结果表明,当DAAM添加量为45 g时效果最佳,接枝率为16.75%,DAAM在淀粉上的分布最均匀,制备的刨花板断裂模量为10.56 MPa,弹性模量为1 741.33 MPa,吸水厚度膨胀率为8.5%,接枝和交联反应成功进行,并且提高了胶黏剂的储藏稳定性、抵抗破坏的能力和热稳定性。

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外加电压对原位缓释碳源释碳效果影响的研究

董元昊, 赵博玮, 张潇, 谢飞

现代化工. 2024, 44(S2): 166-171,176. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.031

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为改善城市污水处理厂外加碳源成本高、产泥量大等问题,利用废弃纸屑与纤维素降解菌为原料制备投加型缓释碳源,并通过控制外加电压调控碳源释放速率。研究结果表明,在0.4 V的电压下,释碳微生物的响应效果最为显著。高通量测序结果显示,外加电压能够显著抑制产酸菌活性,而促进电活性菌丰度增加,证明外加电源的方法可通过调控功能微生物的群落结构及活性来控制碳源释放情况,可为进一步优化污水处理工艺自动化控制及碳源投加方式的选择提供理论依据与技术支撑。

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新型CaCl₂·6H₂O-MgCl₂·6H₂O复合相变材料的制备研究

李祥林, 王强强, 罗孝学, 曹士博, 王天任

现代化工. 2024, 44(S2): 172-176. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.032

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为制备相变温度适宜、潜热值大、性能优越的空调相变蓄冷材料,采用CaCl₂·6H₂O-25% MgCl₂·6H₂O为空调蓄冷基材,添加丙三醇和乙醇作温度调节剂,成功制备了一种新型有机-无机共晶空调蓄冷材料(PCM);利用DSC与高低温交变箱测试了新型蓄冷材料的相变潜热值与相变温度。以SrCl₂·6H₂O与SrCO₃作成核剂,经过100次热循环实验发现新型复合PCM未出现相分离,具有良好的热稳定性。

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混合醇胺法吸收电厂烟气中CO₂的性能研究

盛荟霖, 胡大鹏, 魏炜

现代化工. 2024, 44(S2): 177-183,189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.033

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为改善一乙醇胺(MEA)溶液体系的吸收解吸性能,搭建了实验平台,针对以MEA为主吸收剂的混合醇胺溶液体系进行了吸收解吸实验。结果表明,在同样浓度的11种混合溶液体系中,N-(2-氨乙基)哌嗪(AEP)与N-(2-羟乙基)乙二胺(AEEA)的加入对于提升捕集性能最为有利,可以兼顾较高的吸收容量与解吸率;针对不同浓度比例的AEP+MEA与AEEA+MEA溶液体系进行研究发现,AEP浓度为1.5 mol/L时,吸收容量较单一MEA体系提升30.57%,解吸率提高6.72%,循环容量提高了45.86%。

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用乙醇注入法包封EGCG的研究

刘志军, 万鑫, 李志义, 刘凤霞, 李士生, 魏炜

现代化工. 2024, 44(S2): 184-189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.034

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以卵磷脂和胆固醇为壁材,采用乙醇注入法制备EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)脂质体。系统考察了制备过程中壁材质量比、乙醇加入量、EGCG添加量、搅拌温度、吐温80用量、搅拌时间对脂质体粒径和包封率的影响,并通过正交实验分析得出最优组合。采用纳米粒径分析仪、紫外分光光度计等对制备的脂质体微胶囊进行表征。结果表明,当胆固醇:卵磷脂质量比为1:5、EGCG质量分数为0.06%、吐温80质量分数为0、乙醇体积分数为14%、搅拌温度为40℃、搅拌速度为540 r/min时,脂质体粒径小于100 nm,包封率大于90%。通过实验优化,能够得到小粒径、高包封率的脂质体,提高了EGCG生物利用度。

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La_(1-x)Sr_xNiO₃钙钛矿型催化剂的制备及其用于氨催化裂解产氢的研究

张颢玉, 张振东

现代化工. 2024, 44(S2): 190-196. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.035

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采用凝胶溶胶法制备了Sr²⁺掺杂的La_(1-x)Sr_xNiO₃(x分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8)的钙钛矿型催化剂,Sr²⁺掺杂可以通过增强催化剂碱性和碱性位点数量、改善催化剂氧化还原行为提升催化剂活性。气相色谱分析结果表明,当x=0.4时,催化剂活性最高,在裂解温度为650℃、NH₃流速37 500 mL/(h·g)的100% NH₃中,NH₃转换率可达100%,较LaNiO₃催化作用下的NH₃转换率提高了5.12%。利用Design Expert软件对La_0.6Sr_0.4NiO₃进行合成条件优化发现,在煅烧温度为700℃、煅烧时间为3.39 h、柠檬酸与硝酸盐的物质的量的比为1.2时催化剂催化活性最高,600℃下NH₃转换率达到95.548%。

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酯交换合成碳酸二甲酯反应动力学研究

李强, 李海勇, 侯颖, 刘聪, 王红星

现代化工. 2024, 44(S2): 197-201,207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.036

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研究了离子交换树脂催化碳酸乙烯酯(EC)和甲醇(MeOH)酯交换合成碳酸二甲酯(DMC)的反应动力学。在间歇搅拌釜式反应器中研究了催化剂的种类、搅拌速率、醇酯摩尔比、催化剂用量和反应温度对酯交换过程的影响;采用拟均相动力学模型对实验数据进行关联。结果表明,估算的动力学参数使计算结果和实验数据吻合较好,建立了离子交换树脂催化酯交换反应的动力学模型,为反应精馏过程中的模拟计算以及工业化生产提供了一定的理论支持。

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污泥源腐殖酸对铅铬复合污染土壤的淋洗效果研究

王英戈, 杨凯, 张卫珂, 介颖泽, 杨艳青

现代化工. 2024, 44(S2): 202-207. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.037

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以某污水处理厂的市政污泥为原料,从市政污泥中提取腐殖酸,分别对云南某冶炼厂以及湖北某矿区采集的铅铬复合污染土壤进行淋洗处理,研究土壤与腐殖酸固液比分别为1:10、1:20、1:30下对土壤中铅、铬的去除效果。利用SEM、FT-IR对污泥源腐殖酸进行表征,利用ICP-MS以及紫外分光光度计对淋洗前后土壤的重金属含量、分布形态以及酶活性进行测量。结果表明,污泥源腐殖酸能减少土壤中重金属的有效态含量;在土壤与腐殖酸淋洗剂固液比为1:20的情况下对红土中重金属铅的去除效果最好;1:30的情况下对黑土中Pb的去除效果最好;腐殖酸对红土以及黑土中重金属Cr的去除效果随着土壤与腐殖酸固液比的增加而增加,这是由于腐殖酸含有大量的官能团,能为重金属络合反应提供活性位点,从而减少土壤中的重金属含量。

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CuAg双金属催化剂选择性还原CO₂为CH₃OH的研究

杨浩瑜, 谢娟, 王虎

现代化工. 2024, 44(S2): 208-214. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.038

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CO₂选择性电催化还原生成甲醇、乙醇等液相产物是CO₂资源化利用的有效途径,但该技术存在产物选择性差、法拉第效率低等问题。因此,以Ag修饰的泡沫铜为催化剂,在0.1 mol/L Na₂SO₄的电解质溶液中将CO₂电化学还原为液相产物。结果表明,CuAg双金属催化剂能抑制析氢反应的产生,并显著提升甲醇产物的选择性,甲醇的法拉第效率高达85.48%;电解超过100 h,催化剂的催化性能仍保持稳定。

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多孔MnO₂-Fe₃O₄壳聚糖微球用于增强类Fenton降解染料废水的研究

王东钢, 汪志敏

现代化工. 2024, 44(S2): 215-222. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.039

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将壳聚糖与金属盐混合溶液滴入碱性溶液中,采用一步法制备了金属壳聚糖微球(MnO₂-Fe₃O₄/CS),并用于刚果红(CR)的类Fenton降解。结果表明,与单金属壳聚糖微球(MnO₂/CS、Fe₃O₄/CS)相比,MnO₂-Fe₃O₄/CS具有更好的催化活性;在最佳条件下(50 mg/L CR,pH=7,0.9 mol/L H₂O₂,2.0 g/L催化剂,60 min),CR的去除率达到100%。MnO₂-Fe₃O₄/CS的高活性归因于其较大的比表面积和孔体积,特殊多孔结构有利于反应物的吸附/扩散和活性位点的暴露;Mn-Fe双金属之间的协同作用促进了电子传递,有效提高了催化活性。金属壳聚糖微球可以很容易地从反应体系中收集,重复使用5次后仍然保持较高催化活性(88.2%)。

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聚四氟乙烯纳米颗粒改性磺化聚醚醚酮膜的研究

王体东, 纪亚

现代化工. 2024, 44(S2): 223-227,223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.040

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制备了一种基于磺化聚醚醚酮的复合膜,通过聚多巴胺将聚四氟乙烯纳米颗粒连接在复合膜表面进行改性。通过调控聚四氟乙烯纳米颗粒质量分数获得了一种高性能改性磺化聚醚醚酮复合膜。结果表明,该改性复合膜具有优越的离子选择性、良好的稳定性,在组装的全钒液流电池中,电流密度为100 mA/cm²时电池的库仑效率和能量效率分别高达99.2%和85.6%。聚四氟乙烯纳米颗粒对磺化聚醚醚酮膜的成功改性,证明其在全钒液流电池中具有广阔的应用前景。

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宽带隙钙钛矿太阳能电池预旋涂工艺研究

谭理, 李海进

现代化工. 2024, 44(S2): 228-233. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.041

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宽带隙钙钛矿太阳能电池是晶硅-钙钛矿叠层电池的主要组成部分。由于宽带隙钙钛矿材料存在缺陷密度大、相分离严重等问题,限制了宽带隙钙钛矿太阳能电池的发展。为改善这些问题,提出了一种预旋涂方法,即两步法制备钙钛矿薄膜,在碘化铅层表面均匀涂覆甲胺乙醇溶液(MES)+苯乙基碘化铵(PEAI)完成预旋涂工艺。通过预旋涂后,器件最佳效率为20.81%,优于未预旋涂器件(19.7%)及单一PEAI预旋涂处理器件(20.2%),同时也表现出优良的稳定性。

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异养硝化-好氧反硝化菌群YQS脱氮及聚集特性研究

杨欣雨, 刘玉香

现代化工. 2024, 44(S2): 234-240,245. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.042

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从自然环境中分离得到一个兼具异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)性能和聚集性能的菌群YQS,鉴定其优势属为 Rhizobium、Azoarcu和Hydrogenophaga。综合分析了菌群YQS的脱氮性能、影响异养硝化性能的因素、聚集性能和胞外聚合物(EPS)的分泌情况。结果表明,菌群YQS对氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除率分别为97.33%、89.55%和85.94%;碳源为柠檬酸钠、C/N为12、温度为30℃、转速为130 r/min是菌群YQS进行异养硝化的最佳条件;菌群YQS的良好聚集性能与其分泌的EPS有关,聚集指数可达53.72%。菌群YQS的分离为实现污水生物高效脱氮和功能微生物富集提供了新的生物资源。

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气凝胶在稠油热采井水泥浆中的应用

李宇, 谢海英, 王佳, 杨汉元, 唐建军

现代化工. 2024, 44(S2): 241-245. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.043

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随着稠油油气资源不断勘探开发,稠油黏度升高。在热采过程中,由于热量散发大,油气温度很低,导致流动性变差,甚至出现凝固,降低了稠油产量。针对这一问题,以SiO₂气凝胶为原料,采用正辛烷溶剂对其进行改性制得了具有良好分散特点的纳米亲水性气凝胶HYA-1。研究表明,加入2%亲水气凝胶HYA-1,水泥石养护14 d后抗压强度衰减不明显,抗折强度提高了1.09倍,具有良好的力学性能,渗透率降低了97%,水泥石导热系数降低了91%,实现了二氧化硅气凝胶低导热的属性。HYA-1应用到旅大热采固井中,显著降低了热采固井水泥浆的导热系数,固井质量优秀,解决了渤海辽东湾海域热采井热量损失大的问题,满足了正常热采固井水泥浆的隔热和保温需求。

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聚苯乙烯合成工艺热危险性研究

贾学坤, 王文和, 李志涌, 马宇驰

现代化工. 2024, 44(S2): 246-251,259. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.044

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为了研究聚苯乙烯合成工艺聚合反应的热危险性,利用反应量热仪(RC1mx)研究聚合反应过程的热效应;利用绝热加速量热仪(ARC)测试聚合反应前后混合物料的绝热分解特性,并开展动力学研究。RC1mx实验结果表明,聚合反应总放热量为82.612 kJ,绝热温升ΔT_ad为152.6℃,最高合成反应温度为252.6℃,技术最高温度为146℃。ARC实验结果表明,聚合反应混合物料的绝热过程分为2个阶段:第1阶段放热在62~118℃,绝热温升为56℃;第2阶段放热在118~145℃,绝热温升为27℃。根据ARC实验第1阶段绝热分解动力学分析,得到表观活化能为120.55 kJ/mol,指前因子A为36.5 min^-1,求得失控反应最大反应速率时间。根据RC1mx和ARC实验结果对聚苯乙烯合成工艺聚合反应进行了热危险性评估。

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基于分子动力学理论的碳捕集用吸附剂选择与实验研究

魏炜, 崔志博, 刘凤霞, 许晓飞, 徐扬, 刘志军

现代化工. 2024, 44(S2): 252-259. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.045

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选择13X、NaY、MCM-41、NaA和CaA 5种代表性的沸石材料分别建立了分子模型,利用大正则蒙特卡罗(GCMC)模拟研究了该5种沸石材料分别对纯CO₂和N₂的吸附分离行为,获得了单组分等温曲线和等容吸附热曲线,以此揭示不同沸石材料的吸附机理。结果表明,NaY在室温下对纯CO₂的饱和吸附量最高(6.14 mmol/g);在对CO₂/N₂混合气体选择性吸附的研究中发现,CaA与CO₂的结合力最强,NaY对CO₂选择性最高。该模拟计算有助于吸附法CO₂捕集中沸石骨架材料的筛选,并为后续实验研究提供理论依据。

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负载相变材料的埃洛石杂化气凝胶的制备及性能研究

房爱省, 李海明, 李洪彦

现代化工. 2024, 44(S2): 260-264,268. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.046

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以负载了甲基丙烯酸甲酯(MMA)和相变材料的埃洛石纳米管(HNTS)为载体,与改性氧化石墨烯共同构建负载相变材料的杂化气凝胶(HGA)。聚合物单体被引入到HNTS管腔中,通过聚合形成聚合物纳米线,与相邻石墨烯(GO)纳米片相互作用,将HNTS和GO紧密连接,形成三维(3D)多孔杂化气凝胶。当样品负载时,载荷将在GO纳米片、HNTS和聚合物纳米线之间有效传递。通过SEM、FT-IR、比表面积和孔径测试等表征了HGA的成功制备。通过压缩性能测试、激光显微拉曼光谱研究了HGA的应力传递行为。测试了材料的热性能,分析了其相变行为。结果表明,PMMA聚合物链和HNTS可以增强杂化气凝胶的结构,HGA中的相变材料在低温发生相变并具有良好的隔热保温性能。

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工艺条件对含氟氯化氢催化氧化制氯气的影响

于蒙, 胥亚琨, 李育桥, 郑佳, 王昊

现代化工. 2024, 44(S2): 265-268. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.047

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采用等体积浸渍法制备了耐氟铜基催化剂,在99.9% HCl+0.1% HF混合气氛下制氯气,通过正交实验考察了反应温度、HCl和O₂体积比、质量空速对HCl单程转化率的影响。结果表明,在反应温度为390℃、HCl和O₂体积比为2:1、质量空速为1 h^-1的最佳反应条件下,氯化氢单程转化率可达92.5%;为进一步验证催化剂稳定性,运行1 500 h后HCl单程转化率稳定在91%~93%之间。通过ICP分析,催化剂中活性组分Cu元素流失率为1.175×10^-5 g/h,初步估算稳定运行10 000 h后,Cu流失仅为催化剂Cu元素添加量的1.68%,说明该催化剂具有较好的活性、稳定性和耐氟能力。

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UiO-66-NH₂/wood复合材料的制备及其甲醛吸附性能研究

房梦迪, 丁佳蓉, 赵爱晨, 胡泽文, 刘玉

现代化工. 2024, 44(S2): 269-273. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.048

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以巴沙木为载体,通过溶剂热法在木材管道内原位生成UiO-66-NH₂/wood复合材料;以甲醛为降解目标,对复合材料的甲醛吸附性能进行研究。并借助XRD、FT-IR、SEM和热重分析表征手段探讨了材料结构对吸附动力学的影响。结果表明,以木材为载体制备的UiO-66NH₂/wood复合材料的比表面积和孔径尺寸为木材的2倍,且其在200℃以下热稳定性较UiO-66-NH₂材料有明显提高,UiO-66-NH₂/wood复合材料对甲醛有良好的吸附性能,在100 min内对甲醛最高吸附效率为95.64%,其对甲醛的吸附过程符合准二级动力学模型,主要表现为物理吸附,经颗粒内扩散模型分析,其甲醛的吸附过程以内部扩散为主。

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新型可溶暂堵绳结性能及应用研究

郑健, 罗鑫, 岳文翰, 肖勇军, 陈智, 刘丙晓, 古志斌

现代化工. 2024, 44(S2): 274-279. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.049

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为考察暂堵绳结尺寸对封堵性能的影响,以可降解材料聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)熔融纺丝制备暂堵绳结,考察了暂堵绳结直径、尾翼长度和尾翼条数对其封堵性能的影响,并研究了PGA/PLA质量比对暂堵绳结降解性能和承压性能的影响。结果表明,在90℃条件下,随绳结尺寸增加封堵率整体呈先提高再稳定后降低的规律,当绳结直径大于18 mm、尾翼条数超过6条、尾翼长度在35~50 mm范围内时封堵性能最佳;绳结降解率随PGA/PLA质量比的增大而增大,绳结承压能力与PGA/PLA质量比成反比,当PGA/PLA质量比为80/20时,绳结在清水中26 h完全溶解,在0.1%滑溜水和30 000 mg/L的盐水中23 h降解率可达100%,承压能力在PGA/PLA质量比为50/50时可达50 MPa。

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二氧化硅对磷石膏生产氧化钙过程的影响

张达平, 李珊, 杨秀山, 左伟, 郑旭, 赵强

现代化工. 2024, 44(S2): 280-284,289. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.050

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研究了二氧化硅杂质对磷石膏生产氧化钙过程的影响。虽然热力学计算结果显示SiO₂与CaO化合会导致磷石膏生产的CaO纯度降低,但实际反应过程中,SiO₂对反应的阻碍作用才是导致生成CaO的纯度降低的原因;同时磷石膏中氟化钙的存在能够激发SiO₂与CaO化合生成Ca₂SiO₄等硅酸盐,从而降低CaO纯度。因此,SiO₂杂质会对磷石膏生产CaO过程产生显著的不利影响。对原料磷石膏进行脱硅和脱氟预处理将是获得高纯度CaO的必要条件。

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水包离子液体微乳液的制备及其缓蚀性能研究

刘帅, 李进, 陈佳雯, 刘若兰, 朱元强

现代化工. 2024, 44(S2): 285-289. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.051

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针对碳钢易被腐蚀的问题,以离子液体1-己基-3-甲基咪唑二(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(ILs)、壬酸、TX-100、正丁醇、水为原料,利用滴液法制备微乳液缓蚀剂并绘制拟三元相图,同时应用静态挂片失重法考察离子液体质量分数对缓蚀率的影响。结果表明,该微乳液是水包离子液体型微乳液,当1-己基-3-甲基咪唑二(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺和壬酸组成的内相质量分数为0.7%时,碳钢片的缓蚀率可达84.25%;其中离子液体与酸质量比为1:1时缓蚀效果最好,缓蚀率可达86.33%,说明有机酸对微乳液体系缓蚀效果具有促进作用。

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利用Fe-P-N-H₂O体系E-pH图对硝磷酸体系合成磷酸铁的热力学分析研究

谷任权, 吴俊虎, 杨秀山, 张志业, 许德华, 钟本和

现代化工. 2024, 44(S2): 290-295,302. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.052

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硝磷酸法合成磷酸铁新工艺因生产流程简单、磷源成本低、设备投资小、能耗较低、绿色环保而具有很强的竞争力。利用FactSage和HSC等热力学软件中已有的热力学数据并运用E-pH图的绘制原理,得到Fe-P-N-H₂O体系不同浓度、298~473 K的E-pH关系图。研究表明,在水溶液中,磷酸铁具有较大的热力学稳定区域,能够很好地解释现有的液相沉淀法制备磷酸铁的实际操作条件。此外,从E-pH图中获得了共沉淀法合成磷酸铁的合适条件:温度为363 K左右、高氧化还原电位为 0.5 V、适宜pH为1~3、浓度为0.01 mol/L,该工艺为硝磷酸体系共沉淀法合成磷酸铁提供了热力学理论依据。

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适用于超高温碳酸盐岩储层的环保型固体酸体系研究

王鼎立, 汪全航, 石孝志, 钱思蓓, 张照阳, 鲍晋, 张阳, 毛金成

现代化工. 2024, 44(S2): 296-302. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.053

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现有酸液体系以液体盐酸为主剂,在存放、运输和使用过程中存在设备成本高、安全风险大、酸岩反应速率快、高腐蚀、高污染的问题。基于一种无毒的有机酸酐得到一种耐高温且环保的固体自生酸SGA,其在180℃下的最高生酸浓度和生酸时间分别为17.10%盐酸当量和120 min。通过添加其他助剂进行复配得到一种耐超高温固体自生酸体系,并系统研究其性能。优选的自生酸体系为30%固体酸+3%~5%缓蚀剂+0.5%铁离子稳定剂+0.5%助排剂+0.6%胶凝剂。180℃下,高压动态平均腐蚀速率仅为78.36 g/(m²·h),远低于标准值[80 g/(m²·h)];残酸表面张力较低且无生物毒性;酸岩反应速率为-1.49×10^-4 mol/(s·cm²),远远小于常规酸液体系的反应速率。该耐超高温固体自生酸具有生酸浓度高、耐高温、低腐蚀、缓速效果好的优点,适用于180℃以上深层、超深层碳酸盐岩储层的酸化改造。

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新型高温纳米SiO₂降黏剂的合成与性能评价

程云龙

现代化工. 2024, 44(S2): 303-308. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.054

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利用硅烷偶联剂KH550对纳米SiO₂进行改性,并加入MA、SSS、AA和AMPS单体成功合成了一种新型改性纳米SiO₂降黏剂。利用红外光谱仪、热重分析仪和扫描电镜对合成的改性纳米SiO₂降黏剂进行表征,并优化了新型降黏剂合成的单体质量比、反应温度、反应时间、单体质量分数、引发剂质量分数和合成环境pH;研究了JN-54和新型改性纳米SiO₂降黏剂的加量、实验温度和剪切速度对降黏效果的影响。结果表明,最佳合成条件为:单体质量比m(AMPS):m(MA):m(SSS):m(AA):m(SiO₂)=7.5:3:13.5:4:2或7:2.5:13:3.5:4、单体质量分数为30%、反应温度为40℃、pH为6.5、引发剂质量为单体总质量的0.3%、反应时间为8 h;改性纳米SiO₂降黏剂在110℃、100 s^-1条件下降黏率仍可达到98.7%且最佳质量分数为1.5%;对比JN-54,改性纳米SiO₂降黏剂有更好的降黏效果和耐温耐剪切性能。

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C₈芳烃中乙苯吸附分离材料的制备与性能研究

赵可心, 濮鑫, 刘纪昌, 张健, 张金山, 胡炳星

现代化工. 2024, 44(S2): 309-316,323. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.055

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采用水热合成法制备低硅铝比X型分子筛(LSX),通过离子改性法研究了离子种类、交换次数等制备Rb-LSX的最佳条件。利用单组分和多组分吸附实验探究吸附时间、溶液浓度等对C₈芳烃吸附分离的影响,并对其进行吸附动力学、吸附等温线和吸附扩散性能研究。结果表明,在298 K下,单组分吸附实验中C₈芳烃在Rb-LSX上的吸附量大小为:乙苯(EB,162.05 mg/g)>对二甲苯(PX,141.00 mg/g)>间二甲苯(MX,128.67 mg/g)>邻二甲苯(OX,125.02 mg/g),且Rb-LSX对4种芳烃分子的吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型;在多组分吸附实验中,EB/PX、EB/MX和EB/OX的选择性分别为6.94、5.41、7.20;C₈芳烃分子在Rb-LSX分子筛中的扩散能力大小为:EB>MX>PX>OX。

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盐泥中钾镁资源的回收利用研究

任惠敏, 王秋臣, 孙艳芝, 潘军青, 张茂勇, 南乖乖, 陈咏梅

现代化工. 2024, 44(S2): 317-323. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.056

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以氯碱企业中生产的固体废弃物盐泥为原料,采用旋转液膜反应器强化水洗及CO₂碳化方式分别浸取其中的氯化钾和氢氧化镁资源,考察了盐泥浆液的固液比及浆化温度对氯化钾浸出含量的影响以及碳化反应条件对盐泥中氢氧化镁浸取率的影响。实验结果表明,在盐泥与水的固液比为1:5、浆化温度为35℃时,盐泥中氯化钾的浸出率可达到95.12%。氢氧化镁碳化浸取实验中,当固液比为1:13、碳化温度为25℃、搅拌转速为900 r/min、CO₂通入流量为45 mL/min、通入时间为140 min时,盐泥中氢氧化镁的浸出率可以达到95.43%。水解实验结果表明,在100℃下水解30 min,可得到纳米花状的Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O产品,水解率达到95.30%。该工艺操作简便,对环境友好,为盐泥的综合利用提供了新的思路。

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二价钯络合物催化合成肉桂酸酯类的Heck反应研究

刘梅, 周明霞, 夏卫亮, 陈伟强

现代化工. 2024, 44(S2): 324-329,336. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.057

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以二芳基碘 GFDA2 盐与丙烯酸酯为反应物、碳酸银为添加剂,在1,2-二氯乙烷溶剂中实现了无需磷配体的钯催化合成肉桂酸酯类化合物的Heck偶联反应。通过核磁共振氢谱(H¹)、碳谱(C¹³)和高分辨质谱(HRMS)对肉桂酸酯类产物进行了结构表征。结果表明,在带有双齿胺配体的钯催化剂与催化量的碳酸银复配下,可以催化二芳基碘 GFDA2 盐与丙烯酸酯发生偶联反应,不需要额外添加磷配体;该反应条件温和、催化剂用量低、适用范围广。合成的肉桂酸酯类化合物具有抗炎活性,为医药研发提供了理论依据。

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甲基三甲氧基硅烷对Li/NCM811电池性能提升的影响

李婧, 徐航, 吕佳琦, 纪敏

现代化工. 2024, 44(S2): 330-336. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.058

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LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)是一种高镍锂电池的正极材料,比容量高,但在应用中存在阳离子混排、表面结构不稳定等问题。采用金属锂片为负极,1 mol/L LiPF₆-EC:DEC(体积比为1:1)为电解液,研究了甲基三甲氧基硅烷(MTMS)作电解液添加剂对Li/NCM811电池电化学性能及正极表面性质的影响。研究发现,在电解液中加入质量分数4%的MTMS,0.5 C的电流下充放电循环100圈后,电池容量保持率增加131.95%。电化学测试及反应前后电极表面性质表征结果表明,MTMS添加剂有助于NCM811表面形成稳定致密的CEI膜,抑制电解液分解,有效保护了活性位点的化学稳定性,抑制了电极材料不可逆相变的进行。

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中水用于某卷烟厂异味处理系统的效果评估

刘雅君, 周婷婷, 许梁, 苏畅, 廖旭, 赵全保

现代化工. 2024, 44(S2): 337-342. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.059

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采用某卷烟厂污水处理系统产生的中水和自来水分别对烟草加工过程中产生的废气进行水洗,并分析了水洗前后废气、废水成分和处理效果。结果表明,废气中的污染物经中水水洗后转移至淋洗水中,中水水洗去除了废气中77.6%的乙醇及78.6%的非甲烷总烃,废气中的TVOCs经水洗后下降了59.8%,总有机硫化物去除率高达94.6%,其中甲硫醇为有机硫化物主要成分,且经水洗后去除率高达96.4%。与自来水对比,采用中水能够有效去除废气中的污染物、节约水资源、降低运行成本。

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基于AOA优化SVM的工业过程故障检测

李鑫妮, 王亚君, 许晓婷

现代化工. 2024, 44(S2): 343-347,354. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.060

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为了提高工业生产过程故障检测的精度,保证产品的质量和生产过程的安全,提出了一种基于算术优化算法(arithmetic optimization algorithm,AOA)优化支持向量机(support vector machine,SVM)的故障检测方法。首先,对工业过程中产生的数据进行标准化处理;然后,将处理后的数据作为训练样本建立SVM模型,同时采用算术优化算法对支持向量机中的惩罚参数C和核函数参数g进行优化,通过多次迭代对模型进行训练,建立最佳故障检测模型;最后,将测试数据导入建立的故障检测模型中进行故障检测。将提出的AOA-SVM方法应用于田纳西-伊斯曼过程进行实验验证,并与传统SVM、灰狼优化算法优化的支持向量机(GWO-SVM)方法进行比较,该研究提出的模型具有更高的准确率。实验仿真结果表明,提出的AOA-SVM故障检测模型具有更好的表现。

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基于分布式证据学习算法的脱硫浆液品质监测模型研究

徐侠, 朱万进, 薛钧赢, 苏志刚, 郝勇生

现代化工. 2024, 44(S2): 348-354. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.061

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基于分布式计算框架与证据学习算法,对脱硫浆液品质建立了健康品质监测模型,突破了海量脱硫系统运行数据对基于传统机器学习的浆液品质监测方法所带来的计算瓶颈,并利用该模型对江苏某1 000 MW电厂的浆液品质进行了在线监测。测试表明,所建立的监测模型能够准确监测出脱硫浆液品质的恶化,与其他3类先进监测方法对比结果说明了所建立模型能够达到最优的报警及时性。将分布式计算框架结合证据理论应用于脱硫浆液品质监测是可行的,为脱硫浆液品质监测提供了一种新方法。

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市政污水处理厂重金属冲击后活性污泥的重建方法与调控策略

邸强德, 张名

现代化工. 2024, 44(S2): 355-358,365. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.062

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西南城市某一市政污水处理厂遭受高浓度重金属冲击后,通过增加曝气量和投加碳源等方式干预并未实现出水水质达标,活性污泥絮体完全解体,因此执行生化池活性污泥重建。对生化池清池、活性污泥接种和驯化过程进行了详细介绍,可为我国污水处理厂应对类似环境事件提供有效借鉴,快速实现污水厂活性污泥系统重建和出水稳定达标。

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气化渣破碎与预干燥过程数值仿真及实验研究

周柏屹, 王浩南, 夏良志

现代化工. 2024, 44(S2): 359-365. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.063

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为解决气化渣回收过程受高黏湿特性阻碍的问题,通过搭建实验级破碎和预干燥装置对其进行预处理,结合实验和单向CFD-DEM数值仿真研究了不同因素对气化渣破碎和预干燥效果的影响。结果表明,流场速度随转子转速增加而明显上升,但随着进气速度增加上升幅度减小。建模颗粒团尺寸确定为2 mm,随转子转速增加,颗粒与转子碰撞强度增大,运动速度为2~4 m/s的颗粒数量增多,破碎率升高;随进气速度增加,对颗粒的扰动作用增强,破碎率小幅增加;随进料量增加,颗粒与转子的碰撞强度下降到一定程度后趋于稳定,低速运动的颗粒数量急剧增加,破碎率降低。随进气速度和进气温度的增加,热风对颗粒的传热效果增强,出料温度升高;进气速度增加能有效减少低温颗粒的数量,进气温度升高对颗粒的升温效果影响有限。数值仿真和实验结果为气化渣的大规模工业化处理提供了理论参考。

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催化裂化烟气循环再生技术对再生器的影响分析

闫鸿飞, 王慧, 孙世源, 杨鑫, 王龙延, 孟凡东

现代化工. 2024, 44(S2): 366-368. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.064

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催化裂化(FCC)烟气循环再生技术以部分循环再生烟气和纯氧作为再生器助燃介质,可将再生烟气中的CO₂浓度提高至95 v%以上,有利于CO₂的捕集和利用。通过模拟计算,分析了烟气循环再生技术对再生器热平衡、旋风分离器和再生效率等方面的影响,提出应考虑的影响因素,为烟气循环再生技术的工业示范应用提供参考。

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射流鼓泡反应器喷嘴结构的数值模拟与分析

刘鑫源, 马宏方, 张海涛, 李涛

现代化工. 2024, 44(S2): 369-374. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.065

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利用CFD的模拟方法研究射流鼓泡反应器内不同喷嘴结构对射流鼓泡反应器的混合和传质性能影响,选择4种喷嘴结构(圆形缩径式、扭转三角形、三棱多边形和三棱圆锥式喷嘴)为考察对象。在相同的操作条件下,对比喷嘴结构在反应器内的流体速度分布、湍动能分布、气含率分布以及气泡直径分布的特性,发现采用旋扭三角形喷嘴的射流鼓泡反应器中,产生更小、更均匀的气泡,平均气含率得到显著提升,气液之间的接触面积增大,提高了气液传质效率,所需混合时间更少。

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生物柴油在柴油机上的应用研究

李凯, 郭琼心, 张杰

现代化工. 2024, 44(S2): 375-377,385. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.066

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为验证生物柴油在柴油机上的适用性,在不改变柴油机内部结构的前提下,分别考察了0号车用柴油D100和生物柴油BD20(BD100与D100按质量比1:4调合而成的生物柴油)作为燃料时对柴油机润滑性能的影响,期间对润滑油各项指标进行了监控,并在试验结束后进行拆机检查。结果表明,润滑油中混入生物柴油BD20后不利于其抗磨性能和抗氧化性能,一方面表现在发动机运行过程中润滑油磨损金属元素含量和氧化值的增加,另一方面表现在拆机后活塞清净性变差。因此,使用生物柴油有加大发动机磨损、严重时导致喷油嘴堵塞的风险。

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基于LASSO-GSWOA-KELM模型的石化行业碳排放预测研究

余博, 王尹, 柴俊松, 乔子恒, 孙野

现代化工. 2024, 44(S2): 378-385. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.067

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石化行业是碳排放的重要来源,构建精确预测石化行业碳排放的模型对我国实现"双碳"目标具有重要意义。通过采用STIRPAT模型和LASSO回归筛选影响碳排放的关键因素,并利用全局搜索策略的鲸鱼优化算法优化KELM模型以提高预测精度,构建了LASSO-GSWOA-KELM模型。实证结果显示,该模型预测精度超过其他模型,证明该模型为准确预测石化行业碳排放提供了有效工具。预测结果显示,我国石化行业碳排放将继续增长但增速放缓,预计在2029年达峰值。针对研究结果,提出了发展CCUS技术、淘汰落后产能、建立绿色金融体系等建议,为石化行业减排提供理论和决策支持。

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沸石膜用于BDO副产丁醇脱水的中试研究

程晋曦, 薛明明, 王建平, 文婷

现代化工. 2024, 44(S2): 386-390. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.068

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为了解决现有1,4-丁二醇(BDO)装置副产丁醇回收的问题,设计了一套沸石膜丁醇脱水中试样机,并进行了中试研究。中试采用循环脱水的操作方式,在丁醇水溶液循环流量为500 kg/h、膜管外侧压力约为0.5 MPaG(表压)、内侧压力约为10 kPaA(绝对压力)的条件下,考察了温度从90℃到130℃时ZEBREX^TMZX0和ZEBREX^TMZX2两种型号沸石膜的丁醇脱水性能,结果表明,随着操作温度和含水率的升高,沸石膜通量会升高,最佳操作温度为130℃,最大膜通量为12.45 kg/(m²·h);在中试条件下,水与丁醇的分离因子>3 900,ZX0和ZX2膜都对水和丁醇有较好的分离效果。沸石膜脱水技术在BDO装置副产丁醇回收上的应用是可行的。

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偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定有色金属矿中二氧化硅

袁润蕾, 李小辉, 于亚辉, 刘春霞, 杜峥, 赵冲

现代化工. 2024, 44(S2): 391-396. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.S2.069

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采用偏硼酸锂于950℃熔融样品,冷却后用盐酸溶解提取定容,选择Si发射波长251.6 nm为最佳分析谱线,建立了电感耦合等离子体发射光谱法测定有色金属矿中二氧化硅的方法。结果表明,二氧化硅在线性范围内的标准曲线相关系数为0.999 9,方法检出限为0.32%。对4个国家一级有证标准物质中的二氧化硅进行分析,测定值均与认定值相符。该方法准确度和精密度均满足地质矿产实验室测试质量管理规范(DZ/T 0130—2006)的相关要求。

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2024年, 第44卷, 第S2期　刊出日期：2024-10-31

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