在可持续发展背景下,低碳智慧化工受到广泛关注。中国在此方面已取得一定进展,但仍面临政策支持不足、技术创新能力弱、国际合作待加强、产品结构不合理与公众低碳意识低等诸多挑战。概述了国内外低碳智慧化工发展现状,分析了中国化工实践问题,提出了构建“1+3”联动机制模式优化路径,包括成立发展协调组、构建技术攻关联合协作体、打造技术转化联盟等,以推动中国低碳智慧化工政策有效实施,促进化工行业低碳、智慧、可持续发展。
能源转型、“双碳”目标及高质量发展要求的背景下,中国炼化行业正处于前所未有的大变革时代,炼油产业在大规模市场需求支撑下仍具有较大发展机遇,但同时也面临转型升级、模式变革、产业链供应链自主掌控能力偏弱等挑战。分析认为,炼化行业从近、中、长期时间尺度看,都将是不可或缺的产业门类。未来我国炼化产业要继续实施优化升级,着力谋划产业强链升链、绿色低碳发展、数智化转型,加强国际合作,稳步推进产业转型,为助力我国提升产业控制力、保障国家能源安全做出应有贡献。
交联聚乙烯(XLPE)由高压聚乙烯(LDPE)中的电缆专用料交联制备得到,电缆专用料约占LDPE的10%。当前我国高压及超高压LDPE电缆专用料和XLPE基本依赖进口,年缺口超10万t。分析总结了我国LDPE电缆专用料发展现状,并在此基础上对其和XLPE的发展前景进行展望并提出建议,为提高我国LDPE电缆专用料及XLPE行业竞争力、促进相关企业健康快速发展提供有利借鉴。
通过文献调研,总结了深冷分离、变压吸附、膜分离和电化学氢分离4种天然气掺氢分离提纯技术的研究现状,并对各分离技术未来的研究方向进行了展望。国内外研究表明,深冷分离技术受到分离原理的影响,提氢纯度中等、工艺过程能耗成本高,可用于电厂等大规模生产场所的第一级分离提纯模块;变压吸附技术提氢纯度高但能效较低,适用掺氢浓度低的小规模生产用户;膜分离技术分离过程无相变、无高耗能,以其经济性和稳定性是未来最具前景的分离技术,其中无机膜中钯合金膜是今后研究的热点;电化学氢分离技术的过程驱动力是电势差,工艺流程简单,虽然提氢纯度高,但目前膜材料的强度、渗透性还有待解决,该技术用于天然气掺氢分离前景还有待考证。未来天然气掺氢分离技术可能会根据终端用户的需求采用多种分离方法的结合,尤其是结合膜分离方法的耦合工艺。
系统综述了CGFS中碳质资源的分离技术,涵盖物理法、化学法、联合工艺法等,深入剖析了各技术的优缺点及适用范围。同时,全面介绍了碳质资源在吸附材料、电化学材料、环境修复等领域的应用现状,并对未来的研究及应用前景进行了展望。
基于PD/A的反应机理,系统探讨了多种因素对耦合工艺脱氮效率及微生物群落的影响;介绍了PD/A工艺的多种形式及其应用现状,并展示了该工艺在实际废水处理中的表现;总结了PD/A工艺未来研究及应用中需要持续关注的问题,以期为其在主流污水处理中的推广应用提供思路。
分析了碳烟催化氧化的主要机制,详细介绍了三维有序大孔(3DOM)催化剂的制备方法,特别是胶体晶体模板法,以及在碳烟催化燃烧中的应用效果。重点讨论了不同元素掺杂对3DOM催化剂性能的影响,同时对未来的研发方向进行了展望,强调了长期稳定性、成本效益和多污染物处理是未来发展的方向。
传统工艺难以从水溶液中回收稀土离子,造成稀土资源的严重浪费。改性生物炭因来源广泛、制备简单、成本低廉且环境友好使其被应用于水处理领域。吸附法是有前途的回收方法,总结了生物炭的原料性质及改性方法,探讨了改性生物炭对水溶液中稀土离子的吸附机理及应用研究,最后展望了其领域未来的发展方向。
从废旧锂离子电池的结构入手,介绍了废旧锂离子电池回收过程及方法,包括预处理、物理回收、化学回收、生物回收等,并对其技术特点、研究现状和应用情况进行了分析和比较,为废旧锂离子电池的资源化技术发展提供参考。最后,提出废旧锂离子电池回收的必要性和关键共性问题,组合工艺将是未来研究热点,构建全生命周期价值链“电池循环-原料再造-材料再造-电池包再造”。
介绍了利用矿渣固体废弃物进行烟气湿法脱硫的进展,并对5种特定类型的矿渣进行了研究:磷矿石、锰矿石、赤泥、镁渣和铜渣。深入分析了每种矿渣在脱硫过程中的性能、优点和缺点,其中包括对炉渣的数量、形态特征、影响变量和操作参数等因素的讨论。通过整合现有研究成果,概述了炉渣脱硫的潜在未来方向。
围绕锌空气电池(ZABs)的析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)电催化性能提升,从三维纳米结构角度综述了空心、多面体、核壳、蜂窝状、三明治结构和其他三维结构的形貌构建策略和性能调控机制,并分析了这些材料在ZABs中的电化学应用,最后总结了提升三维结构催化剂电化学性能的科学策略,并对ZABs的未来研究方向进行了展望。
详细介绍了木质纤维素的组成结构,对常见木质纤维素的组分占比进行了总结。但木质纤维素的复杂结构阻碍了人们对它的分离和利用,需要通过预处理来消除这一障碍。重点介绍了有机溶剂预处理技术,对酸/碱均相和多(两)相预处理组分分离木质纤维素的研究现状进行了概述。针对各体系中溶剂的不同,总结了它们的预处理条件/效果及优缺点,并对有机溶剂高效全组分分离木质纤维纤维素的发展前景进行了展望。
综述了氖同位素的分离方法,包括热扩散法、低温精馏法、低温色谱法、气体扩散法、等离子离心法、质谱法、原子衍射法等,重点探讨了各方法的原理、特点、分离效果以及优缺点等。最后根据相对成熟的氢同位素分离技术提出了氖同位素分离技术未来可能的发展方向,先通过低温吸附进行分离,再通过低温精馏法对解吸后的混合物进行富集。
综述了脱硫石膏的应用现状,重点探讨了硫酸钙晶须的生长机理、制备方法及其应用研究进展,旨在引起科研人员对脱硫石膏及硫酸钙晶须的关注,推动其在环境治理和材料科学中的应用。
介绍了1,3-丁二烯与甲醇调聚反应在高纯度1-辛烯合成工艺中的应用以及调聚反应催化剂的研究进展。目前国内外对均相催化剂的研究较为广泛,虽然均相氮杂环卡宾配体在丁二烯调聚反应中表现出超高的反应活性和优异的目标产物选择性,但是不及膦配体更适用于工业应用,且两者仍面临催化剂体系分离回收利用难及稳定性差等问题,非均相催化剂因能降低金属钯的流失率,实现催化剂的循环利用,近年来备受关注。实现1,3-丁二烯与甲醇高效、高稳定性非均相调聚过程是目前该领域亟待解决的难题。
通过3种不同的晶种制备方法,探讨了晶种制备对晶体生长和聚集的影响。结果表明,优质晶种能显著减少细小颗粒以及晶体聚集现象,从而获得高质量产品;而劣质晶种会导致产品尺寸呈现双峰分布。流场分布分析显示,晶体在中心区域的聚集现象受到晶种质量和流场特性的共同调控。进一步的模拟研究表明,流场中晶体表面的速度和压力分布对晶体生长和聚集具有重要影响。
采用连续管式反应器对三氟氯乙烯裂解反应过程进行研究,考察了反应条件对三氟氯乙烯裂解反应的影响,确定了裂解反应的最佳条件为反应温度550℃、反应停留时间30 s,在此条件下RC316、RL316含量分别为25.5%和3.05%。研究了RC316裂解反应合成RL316的最佳条件为反应温度570℃、RC316进料流速0.2 mL/min时,RL316含量为4.75%。对氟氯乙烯裂解反应动力学进行了研究,确定裂解反应级数为一级,反应活化能为115.51 kJ/mol。探索了三氟氯乙烯裂解反应机理,三氟氯乙烯裂解合成RL316是串联反应过程,并将产物中RC316分离循环至三氟氯乙烯裂解反应中,促进了RL316生成,使RL316含量提高到6.58%。
为了开发高效的电催化剂以提高锂氧电池(LOBs)的性能,以水热法并经煅烧合成了介孔MoS2/C,然后在银氨溶液中通过浸渍法在其表面负载纳米银,制得MoS2/C-Ag。通过负载银可以提高MoS2的边缘活性位点和改善电子结构及增强导电性。结果表明,MoS2/C-Ag对氧还原/氧析出反应(ORR/OER)表现出很强的催化活性,在用作锂氧电池阴极催化材料时,首次放电比容量高达23 345 mA·h/g,循环寿命长达269圈。
以硅胶为载体,通过共沉淀法制备了SnO2/SiO2复合固体酸催化剂,并经硫酸酸化调控其表面酸性质,用于山梨醇脱水制异山梨醇。系统研究了硫酸酸化条件(酸浓度、用量、温度和时间)对催化剂性能的影响,结合NH3-TPD、Py-FTIR等表征手段揭示了催化剂表面酸性质与催化性能的内在联系。结果表明,最佳酸化条件为2.5 mol/L硫酸、硫酸用量[v($\mathrm{SO}_{4}^{2-}$):m(Sn-Si)]5:1、60℃、酸化3 h,在此条件下130℃反应5 h,异山梨醇收率达75.7%。同时,通过原位FT-IR探讨了催化作用机制,分析表明反应中间产物在催化剂表面形成稳定吸附态。
为获得较高的催化效果,通过在钛网上镀银并在PbO2活性层中掺杂Co元素制备出Ti/Ag-PbO2/Co电极。首先对电极进行表征分析和电化学性能测试,随后对比了不同电极在苯酚去除中的效果。结果表明,镀银处理可以增加PbO2晶体的结晶度和含量,Co掺杂处理可以使PbO2晶体尺寸变小,这些均有利于增强电极的催化活性和使用寿命。当两者共同作用时,电极的电子转移阻力明显减小,电化学性能更强。将其应用于电催化苯酚性能研究,确定了Ti/Ag-PbO2/Co电极在氯化钠添加量2 g/L、电流密度10 mA/cm2、搅拌速度120 r/min下对260 mL初始浓度为100 mg/L的苯酚模拟废水进行催化降解,效果最佳,反应30 min时苯酚去除率为99.8%,能耗仅为1.0 kWh/m3。该电极进行10次重复试验后对苯酚去除率没有明显降低,表明电极具有较高的稳定性。
针对在锌离子电池的锰基阴极材料易溶解且导电效果较差的问题,通过静电自组装的方式制备了一种新型的MXene@MnO2复合材料,利用MnO2的高容量和MXene的高导电性,将MnO2纳米片均匀地分散在MXene表面和层间,MXene为MnO2提供了附着的活性位点,扩大了层间距,确保了层间稳定的电子传输;同时MnO2有效抑制了MXene的自堆叠问题,保证结构的稳定性。结果显示,该材料在3电极测试中1 A/g下的比电容为173.5 F/g,以材料为阴极的锌离子电池在0.2 A/g的电流密度下放电比容量达到348.5 mAh/g,循环150次后电容量保持率达到82.6%。
利用一锅煅烧法制备铁钼类芬顿催化剂(FMN),并利用非均相类芬顿体系对盐酸四环素(TCH)进行降解性能研究。采用XRD、SEM、FT-IR、XPS等手段对催化剂进行表征分析,探究不同因素对TCH废水降解性能的影响,并探索该体系的催化降解机理。结果表明,在反应温度30℃、初始pH=4.5、催化剂FMN材料投加量0.2 g/L、H2O2浓度15 mmol/L的条件下,60 min内该体系对TCH的降解率可达87.2%,同时,该催化剂表现出良好的抗干扰能力和循环稳定性,具备较强的实际应用价值。在降解过程中,·OH和 1O2为主导反应的活性物质,二者协同作用强化了TCH的降解。
针对燃煤电厂V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂因硫酸氢铵、飞灰沉积及碱金属中毒而失活,研究了其再生方法。在清洗失活催化剂后,于含钒浸渍液中添加表面活性剂(CTAB、TEP-90、SEA-10)以改善钒负载。其中,添加0.04% CTAB效果最佳,使再生催化剂脱硝活性提升约10%,在350℃下NO转化率达95%。CTAB与溶液中V5+及催化剂载体相互作用最强,使催化剂钒含量增至4.475 mg/L,显著提高了活性组分中V5+比例及表面活性氧含量,增强了低温可还原性,从而提升脱硝性能。
采用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化与超声破碎结合的方法制备了不同氧化程度的纳米纤维素(CNF)薄膜,探究次氯酸钠和TEMPO添加量以及Ca2+离子交联对CNF薄膜透光性和力学性能的影响。结果表明,增加次氯酸钠和TEMPO添加量,在一定程度上增加了CNF薄膜的透光率,降低了CNF薄膜的雾度;改变次氯酸钠的添加量对CNF薄膜的拉伸强度和弹性模量均有影响,其拉伸强度从50.2 MPa降低至34.7 MPa,弹性模量从4 123.4 MPa增加至5 063.4 MPa,而其断裂伸长率则从3.0%降低至1.6%;改变TEMPO的添加量使CNF薄膜的弹性模量升高,最高可达5 851 MPa,断裂伸长率则会降低,最低为2.9%;Ca2+会增强膜的力学性能,交联后CNF薄膜的拉伸强度最高可达122.37 MPa,弹性模量最高可达6 597.1 MPa。研究结果为制备具有良好的光学与力学性能的薄膜及包装材料等提供了技术支撑。
以合成的短b轴取向的ZSM-5纳米片分子筛为催化剂,在固定床反应器上研究了其催化甲醇制丙烯(MTP)反应性能,并考察了不同硅铝比、b轴厚度及原位掺杂硼改性对催化反应性能的影响,探究了孔道结构和酸性协同效应对MTP催化性能的影响。结果表明,随着硅铝比的提高,丙烯选择性( )和丙烯/乙烯比(P/E)显著提升,氢转移指数(HTI)明显降低。硅铝比为200的纳米片ZSM-5催化剂具有最好的催化性能, 达到46.52%、P/E为4.44、HTI为0.016 2。缩短b轴厚度可显著提高催化剂的稳定性,其中b轴厚度为60 nm的ZSM-5纳米片分子筛在200 h内稳定运行,表现出最佳的稳定性。原位硼改性可有效减弱强酸强度并降低总酸量,其中B75%/Al25%催化剂的催化效果最佳, 为49.99%、P/E为11.01、HTI为0.002 6,并在200 h内保持优良的稳定性。
以2-戊基蒽为原料,分子氧作氧化剂,在N-羟基邻苯二甲酰胺(NHPI)/亚硝酸叔丁酯(TBN)的催化体系下高效地制备了2-戊基蒽醌化合物。通过考察催化剂、引发剂、溶剂、压力、温度和时间等影响因素,确定最佳反应条件,以96.5%的收率得到了2-戊基蒽醌。随后测定了2-戊基蒽醌在1,2,4-三甲苯中的溶解度,并用经典热力学方程Apelblat方程、λh方程、Van’t Hoff方程及NRTL方程进行拟合,采用平均相对偏差和均方根偏差来检验模型的准确性,NRTL方程拟合效果最好。最后通过蒽醌法对其生产双氧水的能力进行测试,结果表明2-戊基蒽醌在循环使用5次之后氢效值仍然在10左右。
以氧化石墨烯为原材料,通过引入Fe-Ni合金催化剂,在高温催化石墨化作用下制备了二维互连碳纳米笼。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对其结构与成分进行分析,结果表明二维互连碳纳米笼具有丰富的空腔和缺陷结构,并掺杂了少许N原子。通过吸附碘作为正极组装锌-碘电池,利用循环伏安法对其电化学动力学研究表明,电池材料呈现出快速电化学响应特征,在20 mV/s的扫速下,其表面电化学反应过程贡献的电荷占比高达67.0%。充放电测试显示其在2 mA/g的电流密度下具有约185.8 mAh/g的比容量。二维互连碳纳米笼材料在锌-碘电池方面具有良好的应用效果。
以银作为等离激元效应供体,负载铂为助催化剂,在金属钛片基底上通过二次离子溅射法成功制备了光电催化析氢自支撑电极(Pt-Ag/Ti foil)。电极的微观形貌、晶体结构和光吸收性能采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见光分光光度计进行表征。对银电极和银铂复合电极进行光电催化析氢性能测试,结果表明,银的等离激元效应可有效驱动光电催化析氢反应的发生,并且负载铂纳米颗粒后加速了电极界面析氢反应动力学过程,使其光响应电流波动值增加了2.48倍。
采用三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)作为电解液添加剂,研究对Si-C/Li电池电化学性能及负极界面性质的影响。结果表明,在基础电解液中添加质量分数为3%的TMSB,Si-C/Li电池在0.2 C的电流下充放电100次后,电池容量保持率提升24.7%。利用X射线光电子能谱(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)对循环后的硅基负极进行界面表征,证实了TMSB添加剂有助于在硅基负极表面形成稳定的固体电解质界面层(SEI),抑制电解液分解,有效提升了硅基负极的界面稳定性。
针对苯与乙醇烷基化制备乙苯的反应,选用纳米片型ZSM-5分子筛为母体催化剂,采用固定床反应器考察了其在苯-乙醇烷基化反应中的催化性能并评价其稳定性。探究了Mg、Zn、B元素等体积浸渍改性对催化剂的烷基化反应性能的影响,精确调控负载量,并在苛刻条件下评价改性催化剂及母体催化剂的稳定性。结果表明,使用母体催化剂时,苯-乙醇烷基化反应连续运行150 h,苯转化率保持在45%以上,乙基(乙苯+二乙苯)选择性稳定在96.9%左右,表明母体催化剂具有优良的稳定性。经Mg、Zn、B负载改性后,改性催化剂的乙基选择性均有所提升,其中经1% B负载后改性效果最佳,苯转化率提升至46.7%,乙基选择性达98.6%,产品中二甲苯含量降至1 050 ppm。在空速15 h-1的苛刻条件下,改性催化剂可稳定运行130 h而不失活。
利用商业轻质氧化镁为原料,通过一锅离子交换结合低温热处理的方法实现了铜钴复合氧化物的制备。分析表明,所合成的复合氧化物具有高度分散的结构、较大的比表面积和均匀的元素分布。其作为电极用于储能型超级电容器,实现了优于单一氧化物的超级电容器性能,在电流密度为1 A/g时,复合氧化物的比电容高达650 F/g;在功率密度为775 W/kg时,复合氧化物电极的能量密度高达37.8 W·h/kg。当铜和钴的质量比为1:2的复合氧化物用于光催化还原CO2时,同时实现了较高的甲烷和一氧化碳收率。
合成了两种油溶性催化剂油酸镍和油酸铁,研究了两者在常温常压下协同超声波对原油黏度的影响。在超声催化裂解实验中,油酸镍和油酸铁能够与超声波产生协同作用,使原油黏度分别降低了39.11%和32.24%。采用SARA、FT-IR和元素分析等方法对处理前后沥青质和胶质的结构进行了探究,并揭示了其黏度降低的机理。结果表明,超声波具有改变分子结构的能力,大分子化合物通过超声振动裂解成小分子。油酸镍促进大分子化合物裂解,而在油酸铁的催化下,杂原子键更容易分解。
选取聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚{3-[(2-氨乙基)氨基]丙基}甲基(二甲基)硅氧烷(NH2-PDMS)两种不同的硅橡胶材料分别与1,4-双(三乙氧基硅基)苯(BTESB)交联,制备铸膜液,采用刮涂法将铸膜液刮涂于聚丙烯腈(PAN)支撑体上制备成膜,并将其应用于气体分离。探究硅橡胶材料种类和铸膜液质量分数对膜分离性能的影响;通过金属掺杂对NH2-PDMS进行改性研究,探究不同金属元素对材料结构及膜性能的影响。结果表明,相同质量分数下,NH2-PDMS膜表现出更大的CO2渗透速率;随着铸膜液质量分数的降低,NH2-PDMS膜的CO2渗透速率逐渐升高;随着金属元素的加入,改性NH2-PDMS膜的CO2渗透速率均增大。当NH2-PDMS铸膜液质量分数为1.0%、加入金属Co时,膜的分离性能最佳,此时CO2的渗透速率达到3.71×10-6 mol/(m2·s·Pa),CO2/N2选择性为11。
针对低浓度CO2烟气吸附捕集过程开发,在15% CO2/85% N2(体积分数)体系中,采用自制TCDS分子筛开展吸附工艺研究。利用固定床吸附装置考察了吸附工艺条件与CO2穿透吸附量和选择性的关系,确定了吸附剂硅铝比2.0、吸附温度40℃、压力150 kPa、空速150 h-1为最优CO2吸附条件。通过测定TCDS吸附剂的吸附等温线和传质系数,确定TCDS分子筛在30℃、100 kPa下的CO2吸附容量较高,可达5.2 mol/kg。进一步采用Aspen Adsorption软件建立固定床吸附穿透模型和两级真空变压吸附模型进行低浓度CO2吸附捕集。模拟结果得到CO2产品纯度95.6%,CO2总收率91.2%,能耗为2.16 GJ/t CO2,为后续工程设计提供了可靠的理论依据。
利用等温积分反应器,在压力4~8 MPa、温度473.15~553.15 K、空速8 000~20 000 h-1、进料组成为yCO=0.08~0.24、 =0.03~0.12、 =0.64~0.75、 =0.05~0.13的反应条件下,对中石化南京化工研究院有限公司研制的C307-M催化剂进行本征动力学研究。基于CO、CO2竞争加氢合成甲醇的Langmuir-Hinshelwood型动力学模型,根据所得实验数据,采用遗传算法联合马夸特法优化动力学模型参数。数理统计检验表明,所建立动力学模型是可信的。
通过在Au纳米棒表面沉积不同的高活性金属(Ag、Pd、Pt)壳层,形成等离激元吸光中心-催化位点核壳纳米结构 Au rod@M(M=Ag、Pd、Pt),以针对性地提高对CO2和H2O分子的吸附活化能力。催化实验结果表明,在不使用空穴牺牲剂时,Au rod@Pt催化CO2转化速率10.39 μmol/(g·h)与纯Au纳米棒相比提高了近26倍。原位拉曼光谱结果表明Pt壳层对于Au纳米棒吸附CO2及H2O的能力的提升,是促进CO2催化转化效率提高的关键原因;同时其对中间产物CO适当的吸附强度,进一步推进了光驱动多电子-质子转移生成CH4的反应过程。这项工作为等离激元催化惰性分子的高效活化转化和吸附态定向调控提供了思路。
将牌号为CR232的氯丁橡胶溶解在甲苯中分别与ZnCl2等助剂在80℃下反应,通过核磁共振氢谱对反应物的结构进行表征分析,发现了1,2结构单元异构化的结构,且胶液未出现交联状态。改变助剂种类和用量、反应气氛、反应时间以及反应温度进行试验研究,结果表明,在80℃时使用ZnCl2(其质量相当于氯丁橡胶质量的0.6%)能够使CR的1,2结构单元在1 h内全部异构化;同样条件下,以丙烯酸锌(ZDA)、CuCl2和Zn(OH)2为助剂时只有较少部分的CR的1,2结构单元发生异构化;以ZnO或MgCl2作助剂时,未发现明显异构化。将反应氛围由氮气改为空气后,异构化过程加快。当反应温度高于60℃时,随温度升高,异构化过程加速。在能发生异构化的体系中加入过氧化苯甲酰(BPO),可提升异构化完成速度,同时也加剧了CR上活性氯的脱出。
为了解决传统甲基丙烯酸丁酯间歇生产工艺产率低且产物分离困难的问题,基于钛酸四丁酯催化反应动力学和热力学数据,设计甲基丙烯酸丁酯反应精馏生产工艺。通过单因素分析优化确定最优操作条件,得到甲基丙烯酸甲酯转化率99.12%,单位产品能耗为813.71 kJ/kg的结果。为了进一步降低过程能耗,采用隔壁塔节能技术进行工艺集成,建立反应精馏隔壁塔工艺流程。通过对2种工艺进行详细对比,结果表明,反应精馏隔壁塔生产甲基丙烯酸丁酯过程中能耗降低17.0%,具有显著节能优势,为后续工艺放大提供指导。
针对LNG轻烃分离存在LNG冷能利用不足、设备负荷过大、工艺流程综合能耗过高等问题,基于2种已有的轻烃分离技术发明专利,提出了一种新型的LNG轻烃分离工艺流程,使用HYSYS软件对3种流程进行模拟比较,分析影响甲烷质量分数、乙烷回收率和综合能耗等关键参数。结合响应面法和遗传算法,建立了多目标优化模型,采用自适应第二代非支配排序遗传算法(NSGA2)进行最佳解集的求解。结果表明,相比较于专利A,新工艺在乙烷回收率提高了4.31%,综合能耗降低了 2 002.79 kW;相比较于专利B,乙烷回收率提高了3.05%,综合能耗降低了24 709.9 kW,降幅约46.6%。优化前后综合能耗相近时,优化后乙烷回收率可提高1.05%;优化前后乙烷回收率相近时,优化后综合能耗减少3 098.9 kW,综合能耗降低10.94%,相对误差均在2%以内。
构建了二甲醚驰放气的“吸收-双级精馏”耦合工艺,通过多级逆流吸收塔实现了二甲醚(DME)的高效捕集,并结合双塔精馏装置提纯富集液,最终在主精馏塔T103塔顶得到质量分数为99.8%的DME产品。通过模型分析工具中的灵敏度分析与多目标优化,系统考察了吸收塔与精馏塔的理论塔板数、进料板位置及摩尔回流比等关键工况参数对DME分离效率的影响。对吸收-双级精馏工艺优化后,DME回收率达99.5%,吸收剂甲醇的回收率为99.8%,同时实现废热梯级利用。
探讨了双极膜电渗析电解硫酸钠制质量分数4%氢氧化钠和5%硫酸技术中双极膜电渗析电解装置组成,电解硫酸钠制酸碱的原理,电解工艺过程中主要影响因素及膜堆清洗维护注意事项。结果表明,双极膜电渗析电解硫酸钠运行最佳工艺是硫酸钠质量分数10%~11%,盐室温度25~30℃,随着电解时间延长,酸碱室浓度增大,电解效率降低。双极膜使用过后用质量分数2%~3%盐酸清洗保养。
采用电芬顿-紫外一体化设备处理垃圾渗滤液,在进水流量为4~5 m3/h,进水pH=3.0,析出电压=6 V(运行方式为间歇开启20 min),还原电压=8 V(持续运行),H2O2(7.5%)投加比例4%的反应条件下,针对蒸发产水、混合产水、DTRO产水分别可以达到60%、71%、78%的COD去除效果,并且电芬顿耦合紫外催化的组合工艺可以显著提升COD的去除效果,对比传统芬顿工艺,电芬顿在运行成本上可以节约15%~20%,具有较好的应用优势。
介绍了近年来稀土金属配合物荧光探针方面的应用进展,主要聚焦于检测离子与小分子物质这2种类型的稀土配合物荧光探针。相比于其他传统类型荧光探针,稀土金属配合物荧光探针具有生物相容性好、荧光寿命长、斯托克斯位移大、荧光无极化等优点而被赋予了更大的应用优势,对于稀土金属的综合利用以及作为荧光探针的研究具有重要的意义。
一氧化氮(NO)在许多生理过程中起着关键作用,灵敏检测其含量具有重要生物医学意义。采用滴涂Ti3C2Tx纳米片修饰于玻碳电极(GCE)表面,再电聚合铂纳米粒子(Pt NPs)后构筑了Pt NPs/Ti3C2Tx/GCE,并采用循环伏安法(CV)表征电极,差分脉冲伏安法(DPV)考察了NO在修饰电极上的电化学行为。Pt NPs/Ti3C2Tx显示了良好催化活性。进一步优化检测条件,在pH为7.4磷酸缓冲液中,+0.70 V电压下记录i-t曲线,氧化峰电流值与NO浓度在0.9~15.3 μmol/L范围内有较好线性关系,R2为0.994 1,该方法的检出限为0.012 μmol/L。
