将氢能作为港口主要能源利用形式是我国港口业绿色低碳发展的重要方向,港口丰富的应用场景也为氢燃料港口集卡、叉车、轮胎吊等氢能技术及设备提供了最佳的应用示范条件。通过研究国际和国内氢能港口发展现状和发展模式,分析了国内氢能港口发展存在的问题,提出了国内氢能港口近期和远期的技术发展路径及运营模式建议。氢能港口发展重点在于下游产业链的氢能应用;其次要做好氢能技术和氢能装备支撑,从车辆及特殊作业机械的动力替换入手至全面替代柴油装备,覆盖港口用电及储能;最后是保障氢能供给,以加氢站建设保障氢港内氢能装备和设施正常运行。
发展核能制氢已成为核能未来发展的重要途径之一,国内外核能制氢研究主要集中于先进堆型,对于现役主要二代核电堆型耦合制氢研究较少。针对中国主要现役二代核电堆型M310,构建了900 MW M310核电站耦合高温固体氧化物电解制氢经济性评估模型,评估了高温固体氧化物电解耦合核能制氢技术的经济性,分析了不同因素对制氢成本的敏感性影响。核电度电成本是影响制氢成本的最主要因素,在现阶段核电平均度电成本下,高温固体氧化物电解耦合现役核电具备市场竞争力。
为实现碳中和、解决全球资源循环难题,近年来各国采取的措施备受瞩目。创新构建新型化学技术体系、推动可持续循环型社会绿色发展,是日本绿色和可持续发展化学奖(JGSCA)的宗旨与目标。本文对2024年第二十三届JGSCA 7个获奖项目的创新和价值进行了解析与评述。
综述了国内外加氢站用压缩机、高压储氢容器和加氢机3大核心设备的安全风险。结果表明,在高压氢环境下,隔膜压缩机的橡胶O型密封圈和膜片易损坏;由于脉冲冲击和排气温度过高会降低液驱活塞式压缩机零部件使用寿命,增加氢气泄漏的风险;高压储氢容器易出现氢脆、疲劳失效和氢气泄漏等问题;加氢机易存在主管泄漏、加注升温以及集成度高导致氢气泄漏后不易扩散等问题。由此提出针对性防范意见,研究成果可为加氢站核心设备的设计改进、选型以及加氢站的长周期安全运营提供参考。
系统综述了过氧乙酸(Peracetic Acid,PAA)去除铜绿微囊藻的研究进展,分析了紫外、热、放电等离子体等不同活化方法对PAA除藻效率的影响;同时从破坏抗氧化系统、细胞膜的通透性和细胞结构方面探讨了PAA对藻细胞的作用机理;最后考察了PAA在除藻过程中协同降解藻源有机物和藻毒素的潜力。基于此,提出了基于PAA的氧化除藻策略与展望,旨在为PAA在除藻中的应用提供理论支持和实践依据。
对导电水凝胶的制备方法、设计策略进行了系统综述,对其在传感、储能、医疗等领域的应用研究进行了重点阐述,并对面临的问题与挑战进行了展望。
基于大颗粒块煤的热解过程探讨了温度、粒径、升温速率、气氛和压力等热解条件对大颗粒块煤热解行为的影响,论述了大颗粒块煤热解动力学特征及其影响机制,并对未来大颗粒块煤的研究方向进行了展望。
介绍了氢气与溴燃烧法、溴化物水解法、溴化钠酸化法等国内外溴化氢制备方法,燃烧法制备溴化氢纯度高,是大规模生产的主要方法。综述了近年来物理吸附法、化学除湿法、膜分离法以及精馏法等杂质去除技术进展,物理吸附法和精馏法工艺简单、除杂效率高,是最主要的杂质去除技术,膜分离法节能方便、最具发展潜力。最后,展望了溴化氢发展趋势。
从MoS2结构与气体分离性能的构效关系出发,综述了多孔MoS2的微结构调整和制备方法、膜的制备及其CO2分离机理,并介绍了多孔MoS2纳米片用于CO2分离膜的研究进展。结合多孔MoS2的微结构与CO2之间的相互作用及气体传递特性,提出了设计和制备多孔MoS2气体分离膜的方法,为国家实现双碳目标提供理论基础和技术支持。
综述了不同种类液态有机储氢材料的储氢性质,重点分析了液态有机储氢技术在固定式供电、分布式可再生能源储能、移动式供能以及大宗能源运输领域的应用现状及应用前景。基于供氢链各环节,对比分析了液态有机储氢技术与传统的高压气态储氢、低温液态储氢、物理储氢等储氢方式的优缺点,研究发现,液态有机储氢技术在能源长期存储和长途运输中具有明显的优势,尤其是用氢地临近海岸的情况。液态有机储氢材料的成本是氢供应链成本的主要部分,后期应把研究重心放在提高储氢载体的储氢能力及循环能力、开发高性能的低成本催化剂上。
面对全球能源需求上升和环境挑战,农林废弃物作为未充分利用的生物质资源展现了转化为可再生能源和高价值产品的潜力。这一过程不仅可助力全球减排目标,还符合推动循环经济和“碳中和”的国策。聚焦于农林废弃物的高值化转化研究,分析了现有研究成果和面临的挑战,旨在为提升资源利用效率和环境保护策略提供指导。
大部分阻燃剂来源于不可再生的石油基化合物。基于绿色发展的考虑,来源丰富且环境友好的生物基阻燃剂受到越来越多的关注。在生物基中引入阻燃元素磷是提高生物基阻燃剂阻燃性能的一种有效手段。介绍了近年来主要含磷生物基阻燃剂的研究现状及应用,包括植酸基阻燃剂、含磷木质素基阻燃剂、含磷壳聚糖基阻燃剂、含磷腰果酚基阻燃剂、含磷衣康酸基阻燃剂、含磷丁香酚基阻燃剂等,最后对含磷生物基阻燃剂存在的一些问题进行了探讨,并展望了其未来发展的趋势。
以纳米零价铁(nZVI)负载到碳基材料孔道结构中或者表面上能有效防止nZVI易团聚、易氧化等缺点。重点分析了能够负载nZVI的碳基材料,介绍了制备碳基负载nZVI复合材料的方法,阐述了影响复合材料去除Cr(Ⅵ)的因素。结果表明,不同的碳基材料负载nZVI后都有利于提高nZVI的稳定性、分散性、反应活性;利用液相还原法和碳热法都能有效提高nZVI的分散性,但是碳热法成本低、nZVI同碳材料之间的结合更加牢固。碳基负载nZVI复合材料对Cr(Ⅵ)的去除能力受pH、温度、共存离子等因素的影响较大。
介绍了光伏驱动电解水的基本概念和原理,对该领域的最新研究进展进行了综述,总结并提出了提高光伏电解制氢效率的策略。针对光伏电解制氢系统的挑战以及未来研究方向进行了展望。
简要介绍了海水电催化过程的反应机理,包括阴极析氢反应、阳极析氧反应和竞争析氯反应。综述了近年来过渡金属磷化物海水电解催化剂的研究进展,包括元素掺杂、二元金属磷化物和构建过渡金属磷化物异质结等,对未来过渡金属磷化物电解海水制氢的研究做出了展望。
纳米酶具有比传统酶更高、更广泛的底物适应性以及更好的稳定性,使其成为一种替代传统酶的生物催化剂。然而纳米酶通常需要在高温、高压甚至有毒条件下制备,工序复杂、耗时且能量效率不高。羟基氧化钴纳米片是一种典型的纳米材料,具有出色的氧化酶相似活性。在常温、常压且无需添加任何化学试剂稳定的条件下,利用飞秒激光液相烧蚀技术成功制备了晶面规则完整的羟基氧化钴纳米片,其与四甲基联苯胺在显色反应中更易结合且反应效率更高。通过显色反应检测了多种抗氧化物质,结果表明,该方法成本低、操作简单、灵敏度高、易观察,在生物化学检测和食品安全检测等领域具有极大的应用潜能。
以鹤壁某燃用高硫煤电厂产生的脱硫石膏为原料,通过氯化铵盐溶液溶解脱硫石膏,在石膏浸出滤液中加入氨水,通入模拟电厂烟气制备微纳米CaCO3。在提取过Ca2+的滤液中加入金属氯化物与SO2-4结合,形成微纳米XSO4沉淀。实验结束后,残余液体仍然为氯化铵溶液,且可循环用于下一次浸出。利用XRD和SEM对样品进行测试。结果表明,制备的碳酸钙是球霰石和方解石的混合晶体,晶粒尺寸为微纳米级,纯度近100%;制得的XSO4晶粒尺寸亦为微纳米级,纯度近100%。通过计算,理论上每吨脱硫石膏可以固定135 kg CO2,产生307 kg微纳米碳酸钙,制备718 kg微纳米硫酸盐。该研究为电厂烟气不经捕集而直接利用提供了新途径,将减少高额的CO2捕集费用,为脱硫石膏的资源化利用和碳减排提供一种可商业化运行的途径。
采用共沉淀法制备了MoP以及铈和钛氧化物改性的MoP催化剂前驱体(分别记作Ce-MoP和Ti-MoP),并用程序升温还原的方法制备了相应的催化剂。利用XRD、TEM、XPS和H2程序升温脱附对催化剂进行了表征,结果表明,在Ce-MoP和Ti-MoP催化剂中,铈和钛分别以Ce2O3和金红石相TiO2形式存在。铈和钛氧化物的引入对MoP颗粒形貌和尺寸以及表面组成影响不大,但是降低了MoP催化剂的结晶度,同时增加了MoP表面电子密度,促进了氢在MoP上的吸附。在MoP催化剂上,低温下MoP表现出很高的甲醇选择性;高温下还会发生逆水煤气变换(RWGS)反应和甲烷化反应。铈和钛氧化物助剂主要提高了MoP催化剂在高温下的RWGS和CO2甲烷化反应活性,但抑制了CO2加氢生成甲醇的反应。
采用水热合成法制备了MoS2和NixSy催化剂,再通过机械混合法制备NixSy/MoS2催化剂;采用NixSy/MoS2对煤焦油中典型模型化合物二苯并呋喃进行加氢脱氧。利用XRD、XPS、H2-TPD、O2-TPD、DMP-FT-IR和NO-pulses分别对催化剂的结构、表面性质和活性位点进行分析。在320℃、6 MPa条件下,利用高压反应釜对不同催化剂的反应性能进行评价。结果表明,NixSy/MoS2催化剂上二苯并呋喃的反应速率相较于MoS2催化剂提升了2.4倍,目标产物联环己烷收率由8.3%提高至77.0%,表明机械混合后NixSy有效促进了MoS2的反应性能。
采用单滴定共沉淀法制备了水滑石氢氧化物前驱体MgFeAl-LDHs,经500℃高温焙烧4 h制得焙烧态类水滑石氧化物MgFeAl-LDOs。通过SEM、XRD、FT-IR、BET等手段对焙烧前后材料进行表征。研究了MgFeAl-LDOs对硒的吸附性能,并对其吸附动力学和等温吸附模型进行了研究,同时考察了脱硫废水中杂离子的存在对吸附效果的影响。结果表明,在35℃、溶液初始pH=5、吸附剂投加质量浓度为1 g/L条件下,对50 mL初始质量分数为10 μg/g的硒去除率可达98.64%,最大吸附量达188.5 mg/g;可用准二级动力学模型及Freundlich等温吸附模型对吸附过程进行拟合;杂离子存在情况下,硒去除率仍达80%以上;经4次循环实验,硒去除率仍可保持87.26%。
为实现甲醇-乙腈共沸体系的高效分离,以离子液体1-己基-3-甲基-咪唑双[(三氟甲基)磺酰基]亚胺盐([HMIM][NTF2])为萃取剂,探究甲醇-乙腈-[HMIM][NTF2]三元物系在101.325 kPa下的等压气液相平衡(VLE)行为。结果表明,当[HMIM] [NTF2]的摩尔分数为0.039 5时,体系不再共沸,甲醇和乙腈得到有效分离;同时,离子液体摩尔分数的增加可提高甲醇相对于乙腈的相对挥发度。通过NRTL模型进一步验证实验结果的准确性;此外,利用过量焓、高斯和Aspen Plus对分离机理过程进行了分析。
采用共沉淀法制备Ni0.90Mn0.10(OH)2前驱体,并经过配锂煅烧合成相应的正极材料,探究了pH对前驱体、正极材料形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在pH为10.8~11.3的范围内,随着pH的增大,溶液状态过饱和,成核速率超过生长速率,前驱体的二次颗粒粒径依次减小。当pH为10.8时,制备得到的正极材料LNM91呈现相对较大的二次颗粒粒径,材料与电解液接触面积较小,表现出最佳的循环性能,1 C电流密度下200次循环后容量保持率为84.20%;当pH为11.0时,合成的LNM91材料粒径较小,锂离子的扩散路径变短,有利于锂离子的脱嵌,展现出最佳的首次放电比容量(201.80 mAh/g)和首次库仑效率(85.87%)。
采用水热法合成了δ-MnO2,考察了其作为常温湿式空气氧化反应的催化剂对模式污染物双酚A(BPA)的催化降解性能。 结果表明,在一般环境的催化湿式空气氧化(AP-CWAO)系统中,50 mg/L的BPA在3 h内的去除率为52.0%,而在外电场辅助的催化湿式空气氧化(ECWAO)系统中,BPA在80 min内即可完全去除;在AP-CWAO中δ-MnO2的表面催化机理主要是通过形成单线态氧(1O2)对BPA实施氧化降解,在ECWAO中主要通过活化O2分子生成活性氧种[O-/O2-]*;BPA在不同反应系统中的降解途径不同,但降解中间体产物的毒性均明显降低;将δ-MnO2作为ECWAO的催化剂应用于实际污泥滤液的处置,可使废水的COD去除率达到80.8%且循环稳定性良好。
采用一步热液法在泡沫镍表面均匀生长3D绣球花状结构CoAl-LDHs。对比了不同形貌的CoAl-LDHs对电化学性能的影响。结果表明,当电流密度为1 A/g时,绣球花状的CoAl-LDHs的比电容为982.2 F/g,比块状的CoAl-LDHs的比电容(251.1 F/g)大。将绣球花状的电极材料与活性炭(AC)组装为超级电容器CoAl-LDH//AC,得到的最大功率密度为1.58 kW/kg,最大能量密度达249.5 Wh/kg,同时循环5 000次后得到改性后的CoAl-LDH//AC的电流保持率为85.5%,比改性前的电流保持率(60.2%)有较大提升。
以环氧氯丙烷、十八胺和芥酸酰胺丙基二甲基叔胺(pKO-E)为原料,合成了四聚十八烷基-芥酸酰胺丙基阳离子叔胺(TCTA)和六聚十八烷基-芥酸酰胺丙基阳离子表面活性剂(HAEE);研究了TCTA、HAEE分别与水杨酸钠(NaSal)和氯化钠(NaCl)形成TCTA/NaSal、HAEE/NaSal和HAEE/NaCl黏弹性胶束新体系的流变性,考察了盐浓度、温度和表面活性剂浓度对胶束体系流变性的影响,优化获得了各黏弹性胶束体系的最佳组成。结果表明,各黏弹性胶束体系流动曲线符合Carrea-Yasuda本构方程;建立四参数流变动力学方程可表征黏度随剪切时间的变化曲线;证实HAEE/NaSal胶束体系具有热增稠和热触变行为。HAEE/NaSal和HAEE/NaCl胶束体系的黏度和黏弹性均随表面活性剂浓度增加而增大。
以O2为氧化剂、乙酸为溶剂、Co/Mn/Br为催化体系,研究了微通道反应器中液相连续流氧化间二甲苯合成间苯二甲酸工艺。考察了Co(Mn)摩尔分数、Co2+与Mn2+摩尔比、Br-摩尔分数、氧气摩尔分数、反应温度、反应压力、停留时间对反应的影响。结果表明,在优化工艺条件下,间二甲苯的转化率和间苯二甲酸的收率均>99%。相比于间歇釜式反应工艺,该工艺操作简便、反应条件易控制、氧化效率和安全系数更高,为工业上合成间苯二甲酸提供了一种高效、绿色、经济的方法。
为探究高盐废水中三维电极体系对腐植酸(HA)的电催化氧化及硝酸盐氮的还原效能,用天然黄铁矿作为粒子电极构建了三维电极体系。通过SEM、XRD对黄铁矿反应前后状态进行表征。研究了电流密度、极板间距、粒子电极投加量、初始pH等工艺参数对模拟水中TOC、NO3--N和TN去除效果的影响。通过自由基淬灭实验分析了不同自由基对去除效率的贡献,评估了该体系的复用性,并通过处理实际高盐废水验证了其工业应用的可行性。结果表明,该三维电极体系在最佳条件下能高效协同去除C、N,且具有良好的复用性,适用于实际废水处理。
光催化二氧化碳与水转化获得化学能可以同时解决二氧化碳排放和能源需求增加的问题。在氙灯(350W)照射的光微反应器中,评估了CuO/NF纳米复合结构在连续光催化还原CO2为甲醇中的性能。通过将含有不同浓度的CuO纳米颗粒水热法负载在镍泡沫上,制备了具有光响应性的CuO/NF纳米复合结构。通过形貌和BET表征可知,与裸镍泡沫相比,CuO的负载使复合材料在可见光区具有更好的活性。通过紫外漫反射和带隙分析可知,当Cu浓度为0.05 mol/L时,在可见光下具有最佳的光催化性能。结果表明,所设计的光微反应器中甲醇的产率为8.01 μmol/h,约为普通管式反应器的1.45倍。
通过共沉淀方法制备了3种锌基双金属催化剂Ni/ZnO、Co/ZnO和Cu/ZnO,将其用于催化乙酰丙酸(LA)选择性加氢制备γ-戊内酯(GVL)。结果表明,催化剂活性顺序为: Co/ZnO>Cu/ZnO>Ni/ZnO。表征结果表明,制备得到的3种催化剂均具有类似花状形貌且颗粒尺寸分布均匀。Co/ZnO催化剂的高催化活性主要来自于Co0金属位点、Co0与ZnO间强相互作用以及高的酸性位点含量。当Co/ZnO催化剂质量为100 mg、反应温度为130℃、反应压力为2 MPa H2、反应溶剂为1,4-二氧六环、反应时间为4 h时,LA转化率为100%,GVL收率为95.5%。催化剂循环5次后,活性并未明显降低,展现出了较好的稳定性。
以十二烷基硫酸钠(SDS)、硝酸镁为形貌和晶型调控剂,分别制备了方解石型球状碳酸钙(CS-CaCO3)和文石型晶须状碳酸钙(AW-CaCO3),并与水、橄榄油混合制备了相应的Pickering乳液,利用稳定性分析仪研究了颗粒形貌、粒径、用量、油水质量比等因素对Pickering乳液稳定性的影响。SEM测试结果表明,CS-CaCO3颗粒由类棱形纳米初级碳酸钙晶体聚集而成,平均粒径约1.5 μm;AW-CaCO3晶须长度为12~20 μm,长径比约15。随着碳酸钙质量分数的增大,Pickering乳液液滴的粒径和迁移速率均减小、稳定性提高。由AW-CaCO3制备的Pickering乳液内部可形成网状结构而具有优异的储存稳定性。
为了获得具有优异脱盐性和高耐氯性的管式纳滤复合膜,以PET无纺布和HOP(PP+PE)无纺布为支撑层的聚醚砜超滤膜为基膜,通过界面聚合技术制备聚醚砜/聚磺酰胺管式纳滤复合膜(PES/PSA);研究了水相和有机相各组分浓度对于PES/PSA复合膜脱盐性能的影响以及在不同次氯酸钠(NaClO)浓度和时间下PES/PSA复合膜的耐氯性能。通过FT-IR、SEM对PES/PSA复合膜的物理、化学结构进行了表征,结果表明,当水相中哌嗪(PIP)质量分数为0.8%、4-二甲氨基吡啶(DMAP)质量分数为0.015%、十二烷基硫酸钠(SDS)质量分数为0.01%及有机相中均苯三磺酰氯(TSC)质量分数为0.05%、丙酮质量分数为3%时,制备的PES/PSA复合膜具有长期稳定的高脱盐性能;PES/PSA复合膜在pH=5.0、1 000 mg/L活性氯处理24 h以及pH=5.0、不同质量浓度活性氯处理2 h的条件下,脱盐性能依然保持稳定,具有优异的耐氯性。
硅基负极在LIB充放电循环中的巨大体积膨胀以及较低的e-、Li+电导率限制了其进一步发展。提出了一种高效且快速的Pickering乳液油相扩散法一步合成胶囊结构的SiOx/G@PPO-C复合微球。乳液油相作为牺牲层构筑了微球的空心结构,为内部包埋的SiOx体积膨胀提供了缓冲空间。通过高温碳化和额外碳掺杂制备了复合微球的导电碳球壳(SiOx/G@C),旨在提高负极材料活性单元的导电性。结果表明,Pickering乳液油相扩散法具有操作耗时短、工艺过程简单、技术适应性强等显著优点,可为新型硅基锂离子电池负极材料的设计和产业化制备提供新的选择。
采用光电化学腐蚀单晶硅方法进行宏孔硅阵列制备技术研究,探究了高乙醇含量电解液体系下腐蚀电压对宏孔硅形貌的影响,分析了单晶硅定向溶解机理。结果表明,高乙醇电解液下,单晶硅的腐蚀主要为二价溶解过程,有别于常规电解液体系下单晶硅的四价溶解过程;在该体系下,单晶硅的溶解速度较快,具有较好的应用前景。在腐蚀电压为1.5 V、腐蚀时间为 2 h,得到深宽比为23的宏孔硅阵列,腐蚀速度最快可达75 μm/h;反应过程中有氢气产生,使腐蚀速度增大,腐蚀至115 μm后,过量氢气堆积使孔尖腐蚀受抑制。
采用水热法制备了颗粒为球形且粒径均匀的镍铁水滑石(NiFe-LDH)前驱体,并通过湿法合成手段将Ru负载在NiFe-LDH上,制备出不同质量分数Ru负载的RuNiFe-LDH催化剂。利用XRD、SEM和FT-IR等测试方法研究RuNiFe-LDH的微观结构;通过活化过氧单硫酸盐(PMS)降解抗生素磺胺甲噁唑(SMX)考察催化剂的催化性能。结果表明,负载Ru后的催化剂能够在60 min内完全降解SMX;相比NiFe-LDH,负载Ru后催化剂的催化性能得到有效提升、在复杂水体环境下的抗干扰能力优秀,同时淬灭实验表明单线态氧(1O2)为反应中的主要活性物种。
在连续流微反应器中,以环烷酸锰为催化剂,在不同的原料浓度、反应温度、反应压力和氧气用量下,研究了正戊醛连续氧化制备正戊酸的反应工艺。为了进行比较,在鼓泡塔反应器中通过相同反应物浓度对正戊醛氧化进行了研究。结果表明,在其他实验条件相似的情况下,连续流微反应器中正戊醛质量分数为50%、n(O2)∶n(原料)=0.6∶1、停留时间为8 min、催化剂质量分数为10 μg/g、温度为40℃、压力为0.6 MPa时,正戊酸的收率>95%,停留时间、反应温度和压力均明显降低。同时在微反应器中考察了不同底物醛的氧化效果,并用气相色谱-质谱联用表征不同底物醛氧化反应进程和产物组成。结果表明,温度是影响不同醛转化率的关键,低碳链的醛结构简单、反应活性好、收率最高。醛的碳链越长结构越复杂,需要进一步提高反应温度来提高醛的反应活性和产品收率。
以泡沫镍为基底,成功地将二维镍铁双层氢氧化物负载并原位生长Mo/Ni3S2纳米片,形成了具有三维核桃状结构的Mo/Ni3S2@2D NiFe-NF纳米阵列,通过电化学工作站对其电化学性能进行测试。结果表明,与Ni3S2和2D NiFe相比,三维核桃状结构的Mo/Ni3S2@2D NiFe-NF纳米阵列提供了更稳定的结构,同时Mo/Ni3S2与2D NiFe产生协同效应降低了电化学阻抗,提高了电子转运速率,提供了丰富的活性位点,加快了氧气释放。在电流密度为40 mA/cm2时,过电势仅为168 mV;在电流密度为11.6 mA/cm2的条件下,电流密度维持超过50 h无明显的下降。
通过湿式浸渍法合成二元AgCoO2/g-C3N4催化剂,以四环素为目标污染物,评价了AgCoO2/g-C3N4协同H2O2的光催化活性。结果表明,在可见光条件下,AgCoO2/g-C3N4协同H2O2降解四环素的效果显著,最佳降解效率达到92.19%;同时催化剂表现出良好的循环稳定性和较宽的pH适应范围。此外,对光催化剂的结构、微观形貌和光学特性进行表征分析,AgCoO2的引入改善了g-C3N4的光响应范围及光生载流子的分离性能。
以双氧水修复并活化纳米二氧化硅表面羟基,通过分子间脱水将壳聚糖磷酸酯负载到纳米二氧化硅表面制备了纳米二氧化硅@壳聚糖磷酸酯,将纳米二氧化硅@壳聚糖磷酸酯添加到氯氧化镁胶凝材料中进行耐水改性。结果表明,纳米二氧化硅@壳聚糖磷酸酯的加入增加了氯氧化镁胶凝材料各龄期的抗压强度,改性后的氯氧化镁胶凝材料养护龄期7 d和28 d的抗压强度分别为116 MPa和127 MPa,比未改性试样增加了11.5%和5.8%。改性后的氯氧化镁胶凝材料水泡28 d后的抗压强度高达102 MPa,比相同水泡时长下磷酸改性的试样高8.3%。同时,纳米二氧化硅@壳聚糖磷酸酯可以细化氯氧化镁胶凝材料的孔结构。
采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、物理吸附、透射电镜和X射线荧光光谱等对来自30×104 t/a乙二醇厂使用18个月的草酸二甲酯催化剂进行了分析表征,以探究其失活原因。结果表明,经过18个月工业使用,催化剂钯晶粒尺寸由2~3 nm长大到4~6 nm,这可能是造成催化剂活性下降的主要原因。
鉴于PVC干燥过程的高能耗特点,把MVR热泵、吸收式热泵及高温热泵等节能技术应用于PVC的干燥过程,在传统干燥工艺的基础上,提出了MVR耦合吸收式热泵及高温热泵2种节能干燥工艺。以热泵系统的性能系数(COP)、干燥过程的能耗及年总成本(ATC)等作为评价指标,对提出的节能干燥工艺进行模拟与优化。研究结果表明,PVC干燥尾气的排烟温度为27℃,传统干燥工艺中约29.8%的低温余热未被利用。与传统干燥工艺相比,MVR耦合溴化锂吸收式热泵干燥工艺能耗降低了27.9%,ATC节省了15.7%。高温热泵系统最有效的循环工质为R718,该干燥工艺要比传统干燥工艺节能52.6%,节省ATC约40.0%,且高温热泵干燥系统的COP要比MVR耦合溴化锂吸收式热泵系统的COP高出4.4,因此高温热泵干燥工艺用于PVC的干燥更具技术和经济优势。
对近年来常见的深冷、膜+深冷、膜分离3种含氦天然气提浓工艺进行了模拟,希望找到更为经济的氦气提浓方式,从而为国内低品位含氦气田的经济利用提供有益的参考。模拟发现,对于氦气体积分数为0.0416%的天然气,膜分离技术可以大幅降低氦气提浓过程的能耗,3种提浓工艺中,膜分离工艺单耗最低、氦气收率最高。因此,目前对于低品位含氦天然气提浓过程,膜分离工艺是最为适合的提浓工艺。
丙烯水合法生成异丙醇过程中会产生水/异丙醇/正丙醇共沸体系,将其中有机产物及附加产品高效回收是分离领域的研究重点。通过量子化学计算筛选出二甲基亚砜为萃取剂。利用Aspen Plus V12软件搭建常规萃取精馏(ED)工艺并分离出符合工业要求的产品。引入渗透汽化技术进行节能改进,进一步提出渗透汽化-萃取精馏耦合工艺(PV-ED)。通过计算年总成本(TAC)、气体排放量(Mgas)和㶲效率来对工艺进行经济性能、环境性能和热力学效率方面的评价和比较。计算结果显示,相较ED工艺,PV-ED工艺的TAC减少了21.31%;Mgas降低了38.83%;整体㶲损失减少了541.46 kW, 㶲效率提高了7.01%。
为提高聚酯级乙二醇收率,同时提高乙二醇产品质量,新疆天盈石化实施了乙二醇液相加氢技改项目,首次设计了 2种操作工况,分别为乙二醇产品塔全回流液相加氢工况和乙二醇产品塔侧采产品液相加氢工况。工业化运行结果表明,在 2种工况下,液相加氢提高紫外透光率和降低醛含量效果明显,聚酯级乙二醇收率均提高至100%;在全回流液相加氢工况下,回流液和侧采产品的紫外透光率得到了提升,且降低了醛含量;在侧采液相加氢工况下,液相加氢后乙二醇产品紫外透光率、醛含量、含水率和轻组分指标均能达到聚酯级指标要求。
以红花羊蹄甲叶片和尿素为前驱体,采用一步水热法合成氮掺杂碳量子点(N-CDs),并对其形貌特征、粒径分布、结构组成和光学性质进行表征。 结果表明,制备的N-CDs平均粒径约为4.9 nm,具有良好的水溶性和光学稳定性,最大激发/发射波长为370/445 nm。研究发现,Cr3+可以选择性猝灭N-CDs的荧光,猝灭效率和Cr3+浓度在0~100 μmol/L的范围内呈良好的线性关系(R2=0.998 2),最低检出限为0.53 μmol/L。适用于水中Cr3+的检测,回收率好(96.8%~100.35%)。红花羊蹄甲氮掺杂碳点为实际水样中Cr3+检测提供了一种简单、快速、灵敏的检测方法。
高效定量地测定固体废物中氰化物含量对环境应急监测、加强环境生态保护及修复具有重要意义。通过对试样预处理及测试仪器条件的优化,建立了水汽蒸馏提取-全自动流动注射分析仪测定固废中氰化物的分析方法。氰化物的质量浓度在0~200.0 μg/L范围内呈现良好的线性关系,相关系数R为0.999 9,方法的检出限为0.005 mg/kg,测定下限为0.02 mg/kg,测定结果的相对标准偏差为2.49%~8.45%(n=6),样品加标回收率为90%~110%。试验方法与HJ 745—2015分光光度法进行比对,分析结果基本一致。本方法拓展了固体废物中氰化物的测定方法,提高了检测效率,有效降低了测试过程中对环境和人体的危害。
