现代化工

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李宇慧, 石孝刚, 关文龙, 郑浩然, 蓝兴英

现代化工. 2024, 44(10): 1-7,14. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.001

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分子炼油理念主张从分子层次认识石油组成及转化规律,对石油加工过程优化、提高炼厂经济效益具有重大指导意义。通过梳理我国环烷基原油的资源分布、原油性质,概述了环烷基原油高附加值特种产品生产现状,分析了分子炼油理念下环烷基原油加工现状及对应优势,旨在为合理加工利用环烷基原油资源、充分发挥其材料属性、最大限度提升产品竞争力、实现环烷基原油分子定向合理利用目标提供建议。

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基于专利分析的CO₂氧化乙苯脱氢技术研究进展及趋势

董雁春

现代化工. 2024, 44(10): 8-14. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.002

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在当今石化产业链、供应链加速重构的大背景下,全球能源化工均聚焦于绿色化工,作为绿色低碳发展路径之一的CO₂氧化乙苯脱氢技术备受瞩目。通过对CO₂氧化乙苯脱氢技术的技术特点、专利技术发展趋势、研究现状进行分析发现,高性能催化剂研发是该领域的研究重点,其中,钒基、铁基催化剂是其重点发展方向。应加强高性能催化剂研发、优化工艺路线、设计节能反应器等方面工作,促进高校院所与企业合作,加快CO₂氧化乙苯脱氢技术工业化步伐。

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绿氢市场培育政策设计与应用

李雷, 聂荟扬

现代化工. 2024, 44(10): 15-20. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.003

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在遵循双碳目标的框架内,发展绿氢市场对于构建以绿色低碳为核心的能源消费新结构具有关键意义,为此,加强政策导向以充分挖掘绿氢市场潜力并促使其逐步成熟至关重要。剖析了中国发展绿氢市场的迫切性及其所面临的挑战;在此基础上,深入探讨了两类主要的培育政策:支持绿氢经济的政策和绿氢管理的监管政策,涵盖直接激励措施、收益稳定机制、碳定价机制、监管政策以及构建绿氢认证体系等方面;并对这些政策工具做出全面评价,就推动中国绿氢市场发展提出具有针对性的建议。

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合成生物可降解塑料PBAT催化剂的研究进展

李欣蓓, 王明义, 吴华帅, 韩卓然, 王俊文

现代化工. 2024, 44(10): 21-25. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.004

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重点介绍了合成PBAT催化剂领域的研究进展,分析了不同体系钛基催化剂的优势与不足,并简述了目前合成PBAT过程中酯化与缩聚阶段的催化反应机理,提出合成PBAT催化剂的改进措施与研究方向,指出研制高效环保的催化剂是未来可生物降解聚酯行业的主流发展趋势。

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Co/Ni双金属-有机框架物及其衍生物在超级电容器中的研究进展

朱红莉, 王香亭, 张曼, 杨建东, 王晓晴

现代化工. 2024, 44(10): 26-29,33. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.005

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概述了Co/Ni双金属-有机框架物材料(Co/Ni-MOFs)及其衍生物作为超级电容器电极材料的最新研究进展。根据对Co/Ni-MOFs材料的处理分类,可以分为原始Co/Ni-MOFs以及Co/Ni-MOFs衍生物材料(包括多孔碳材料、过渡金属氧化物、氢氧化物、硼酸盐、硫化物、磷化物)。重点综述了Co/Ni-MOFs和Co/Ni-MOFs衍生物材料的合成方法及其电化学性能,讨论了Co/Ni-MOF材料及其衍生物的形貌、结构和电化学性能之间的关系,概述了不同合成策略对提升比电容、循环稳定性和速率性能的贡献。最后,总结并展望了Co/Ni-MOFs在储能应用领域的挑战和机遇。

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生活垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理技术研究进展

农泽喜, 郭尚其, 叶波, 周洁军, 张小兰, 佘韦庆

现代化工. 2024, 44(10): 30-33. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.006

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针对垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理难度大、成分复杂且浓度高的问题,归纳并比较了现有常见处理技术,如回灌法、蒸发浓缩法、高级氧化法和资源利用技术等,分析了它们的优缺点。结合未来环保行业发展趋势,提出了针对性的研究方向建议,并展望了垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理技术的应用前景。

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稠油提高采收率技术现状及发展趋势

王学慧, 代玉杰, 赵阳

现代化工. 2024, 44(10): 34-38,43. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.007

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综述了目前稠油开采的主要方式,介绍了稠油热采技术、化学驱油、二氧化碳驱油、微生物驱油以及电磁加热等稠油开采技术的现状。分析了上述稠油开发技术的优势和不足,对稠油开发方式的发展趋势进行了预测。指出兼顾效益和环保是未来稠油开发的发展趋势。热采碳排放较多,化学驱油容易带来环境污染和水处理困难等系列问题。清洁能源有利于实现稠油开发,提升稠油开采质量。

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介质阻挡放电等离子体耦合催化氧化挥发性有机物的研究进展

蒋素素, 竺新波, 王发元, 尚政伟, 乐晓妍

现代化工. 2024, 44(10): 39-43. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.008

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介绍了介质阻挡放电等离子体耦合催化氧化挥发性有机物的工艺原理、两者之间的耦合方式及协同效应,分析了等离子体环境下不同种类催化剂对VOCs的氧化机理,重点突出催化剂的形貌和结构对等离子体环境下VOCs氧化的强化机制和机理,指出了形貌调控和微观结构构筑有助于提升催化剂的比表面积,促进表面活性位点的形成,明确了今后低温等离子体耦合催化氧化挥发性有机物的发展方向。

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纤维素制备乙酰丙酸乙酯的研究进展

赵卫东, 王柏林, 张卫军

现代化工. 2024, 44(10): 44-49,54. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.009

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从纤维素原料入手,总结了合成乙酰丙酸乙酯的多种技术路线。通过技术路线优缺点对比,优选了纤维素直接醇解法,并探究了纤维素直接醇解法下乙酰丙酸乙酯形成的关键反应机理。以催化剂为切入点,指出了制备乙酰丙酸乙酯催化剂的研究进展,讨论了该领域研究存在的3个问题,特别强调了适用生物质种类的选择,展望了催化剂进一步研究的发展方向。

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复合菌群去除石油类污染物研究进展

黄迪, 姜岩, 夏斌

现代化工. 2024, 44(10): 50-54. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.010

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以微生物群落的结构特征为依据,综述了复合菌群技术去除油污染的研究现状。提出特异性纯培养菌群已逐步发展成新的研究方向,其结构设计应建立在对天然菌群作用机制的认知上,以微生物间的效应关系以及底物特征为依据,针对性构建具有协同效应的外源菌群。随着对复合菌群技术认识的不断深入,外源菌群强化修复技术将得到长足发展。

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污水中四环素类抗性基因的深度处理研究进展

李照, 宁康辉, 郭宁, 任向征, 郑茹文, 王琳

现代化工. 2024, 44(10): 55-59. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.011

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四环素类抗生素在养殖、医疗行业的大量使用对细菌造成了持续的选择压力,导致四环素类抗性基因(tetracycline resistance gene,TRGs)在环境中广泛分布;多种TRGs被列为Ⅰ级环境风险等级,严重威胁人类健康和生态安全。污水处理厂(wastewater treatment plants,WWTPs)是TRGs的重要储存库,同时也是消减抗性基因的重要途径。总结了WWTPs中TRGs的赋存特征,对比分析了常规处理工艺,重点探索了新型深度处理工艺,以期为进一步有效去除TRGs和全面防控抗生素抗性基因污染提供参考。

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混合纳米流体的制备、稳定性、热导率及其应用研究进展

张西龙, 房玉宝

现代化工. 2024, 44(10): 60-64. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.012

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混合纳米流体作为一种新型高效的传热介质,被广泛应用在冷却散热、切削润滑等多个领域。对混合纳米流体的制备及其热特性、稳定性和应用进行了总结,详细综述了混合纳米流体的热导率测量和热导率预测模型,并对每种模型的预测精度进行了数据分析;同时还介绍了混合纳米流体稳定性控制技术以及多种混合纳米流体保持稳定性的时间等。

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微生物电化学耦合的污水低碳处理技术研究进展

许志成, 孙杰, 曹宗仑

现代化工. 2024, 44(10): 65-69. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.013

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综述了微生物法与电化学法协同的污水低碳处理工艺,展示了其在环境效益、经济效益以及有价资源回收方面的进展。通过不同的微生物与电化学阳极和阴极应用环境,可实现污染物资源化利用、高值化学品生产以及N和P污染物协同处理,为开发和应用低碳节能的污水处理技术提供了经验与借鉴。

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二氧化碳甲烷干重整催化剂的研究进展

宋学伟, 陈再明, 龙涛, 严宇光, 孙华宇, 王保登

现代化工. 2024, 44(10): 70-75. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.014

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基于甲烷干重整反应的最新研究进展,综述了甲烷活化的策略,即添加金属助剂和调控金属载体相互作用;归纳了二氧化碳的活化位点包括活性金属粒径、碱性位点和氧空位对其吸附解离的影响;概括了两活性位耦合的最新进展;最后对DRM催化剂的发展进行了总结。

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纤维素基汞离子传感器的研究进展

喻勤, 蒋向阳, 张欢, 余金珂, 赵俊虎, 崔晓曼, 张甜

现代化工. 2024, 44(10): 76-80. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.015

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总结了不同形态的纤维素基材料在汞离子传感器方面的研究进展,深入分析了其在比色、荧光和电化学传感等各类传感技术中的重要作用,并探讨了纤维素基材料在汞离子检测中面临的挑战及未来的发展前景。

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ZSM-5薄层沸石协同晶化及其MTP催化性能研究

朱小春, 张腾跃, 赵红娟, 张磊, 刘宏海, 申宝剑

现代化工. 2024, 44(10): 81-87. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.016

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调整双季铵盐表面活性剂与单季铵盐表面活性剂的使用量,通过协同晶化的方式合成了高结晶度、高介孔容的薄层ZSM-5沸石。利用XRD、XRF、SEM、TEM、NH₃-TPD、低温氮气物理吸脱附以及 ²⁷Al MAS NMR对沸石样品进行表征,并评价其甲醇制丙烯反应(MTP)催化性能。结果表明,薄层沸石的b轴厚度随着双季铵盐表面活性剂使用量的减少而增加,适量的单季铵盐表面活性剂的加入可以起到协同晶化的作用,能够有效稳定胶束,从而调控沸石的形貌。优化2种季铵盐表面活性剂的使用量所得薄层ZSM-5沸石的比表面积和介孔孔容都有所增加,在甲醇制丙烯反应中的活性稳定性也得到较大改善。此外,协同晶化的方式减少了双季铵盐表面活性剂的使用,有利于降低薄层ZSM-5沸石的合成成本。

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聚二甲基硅氧烷干法改性气相白炭黑及其应用研究

万小维, 毛宁轩, 鞠杰, 罗玲莉, 胡彦杰

现代化工. 2024, 44(10): 88-93. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.017

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为了进一步改善气相白炭黑的分散性,利用中试流化床对其进行干法改性。选择高含碳量的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为改性剂,考察了预活化、改性温度、时间、气速和改性剂质量分数对气相白炭黑疏水性能的影响。结果表明,最佳工艺条件为:预活化温度为200℃、预活化时间为30 min、用水质量分数为10%、氮气气速为4 Nm³/h、改性温度为300℃、改性剂PDMS质量分数为25%、反应时间为90 min。改性后气相白炭黑含碳量为4.89%,表面羟基量降为0.15个/nm²,可润湿率为0%,提高了气相白炭黑的疏水性。此外,探究了改性气相白炭黑对硅橡胶的补强性能,含碳量为2.5%的气相白炭黑补强时,断裂伸长率提高了24.8%,补强系数提高18.0%,拉伸强度提高8.0%,补强效果最佳,有效提升了硅橡胶的综合力学性能。

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氧化铌负载镍钼催化木质素衍生酚类化合物制备环己烷的研究

黄靖涵, 符祝富, 孙浩云, 薛渊

现代化工. 2024, 44(10): 94-98. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.018

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采用湿浸渍法制备了Ni/Nb₂O₅催化剂,并探究了温度、时间和氢气压力对其催化苯酚加氢脱氧的影响。为进一步增强催化剂的脱氧性能,引入第二金属组分Mo制备了不同Ni、Mo摩尔比的NiMo双金属催化剂,并应用于催化苯酚加氢脱氧反应中。利用XRD、SEM、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,Ni₅Mo₁/Nb₂O₅催化剂表现出最佳的加氢脱氧性能,主要是因为Mo的掺杂形成的NiMo合金促进了NiMo团簇的高分散性。此外,Mo的掺杂增加了催化剂的中强酸性位点,环己烷选择性增大。在240℃、4 h、3 MPa H₂的反应条件下,Ni₅Mo₁/Nb₂O₅催化剂表现出最佳的环己烷选择性。

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胺液净化中离子交换树脂的失效与再生研究

刘艳艳, 王立达, 刘贵昌, 李河金, 郝安峰, 王华

现代化工. 2024, 44(10): 99-103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.019

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离子交换法常被应用于胺液净化领域,但是在低碱液浓度下部分离子交换树脂难以再生,存在失效的问题。利用SEM、EDS、FT-IR和XPS等手段对树脂的失效原因进行分析,并利用电再生的方法对失效树脂的再生进行了探究。实验结果显示,树脂净化胺液前后的骨架和功能基团并未改变,但是硫元素的质量分数显著提升,结合S 2p光谱存在162.2 eV和163.4 eV 2个分裂峰,说明树脂失效的主要原因是吸附的硫离子难以解吸;对失效树脂施加电再生时树脂的交换容量提升了3.6倍,吸附的硫元素质量分数下降了57.5%,表明电再生的方式可以提高树脂的交换容量和树脂内硫离子的解吸程度。

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炭载Cu掺杂Mn₃O₄的氧还原催化活性与锌空气电池性能强化研究

张钧凯, 诸葛祥群, 刘通, 罗鲲

现代化工. 2024, 44(10): 104-110. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.020

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通过沉积-焙烧方法合成了一种在炭黑上Cu掺杂Mn₃O₄的氧还原反应(ORR)功能催化剂MCO/C。通过优化Mn与Cu的摩尔比合成得到Mn和Cu元素混合价态的MCO/C-51。在ORR过程中,MCO/C-51在Cu₂O/C、Mn₃O₄/C、MCO/C-31和MCO/C-71中表现出最佳的ORR催化活性,其Tafel斜率为73.6 mV/dec,电子转移数约为4.2,具有优异的循环稳定性。在锌-空气电池(ZABs)的阴极使用MCO/C-51催化剂,ZABs的循环寿命在5 mA/cm²时超过128 h,其充放电容量也大幅提升,ZABs的比容量和功率密度分别达到691 mAh/(g Zn)和80 mW/cm²。

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GO/SCI/EP双机制吸波性能复合材料的制备及其吸波性能研究

岳萌, 胡立新, 莫涯, 吴万超, 赵远东, 胡传群

现代化工. 2024, 44(10): 111-114,118. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.021

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以具有电损耗性能的石墨烯(GO)和磁损耗性能的羰基铁(SCI)为吸波剂,以环氧树脂(EP)为基体,制备出具有双机制吸波性能的GO/SCI/EP复合材料,并通过SEM、XRD、TG、电阻率测试复合材料的形貌、结构、热稳定性、导电性,借助微波暗室及矢量网络分析仪分析材料的吸波性能并探究其吸波机理。结果表明,石墨烯、羰基铁的加入提高了复合材料的导电性和热稳定性。当石墨烯质量分数为10%、羰基铁质量分数为90%时,复合材料吸波性能最好,增大了阻抗匹配的性能,反射损耗最高可达-23.32 dB。

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甲醇氧化制甲醛用铁钼催化剂制备工艺的研究

张杰, 刘向春

现代化工. 2024, 44(10): 115-118. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.022

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采用共沉淀法制备甲醇氧化制甲醛用铁钼催化剂,利用XRD、TEM、ICP等表征手段探究催化剂制备过程中滴加方式、各组分金属摩尔比、沉淀过程的pH、焙烧温度以及催化剂成型方式对催化剂活性的影响。结果表明,在并流滴加过程中控制pH为2.5、金属铁钼元素最佳摩尔比为1∶3.4、催化剂焙烧温度为450℃以及拉西环成型催化剂条件下,甲醛收率可达96%以上;优选的催化剂在800 h的寿命评价实验中活性稳定、未见明显衰减,具备潜在的工业化生产价值。

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薄层富羟基高岭石提升g-C₃N₄光催化去除NO效率的研究

刘梦月, 董国辉, 肖晨阳

现代化工. 2024, 44(10): 119-125. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.023

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采用尿素饱和溶液改变高岭石片层厚度制备薄层富羟基高岭石(IK),再与石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合,成功制备了全新光催化材料IKCN。结果表明,薄层高岭石与g-C₃N₄形成界面化学键,显著提升光催化去除NO活性至74%,是纯g-C₃N₄的2倍。剥片高岭石暴露出更多层间羟基,增加了g-C₃N₄与高岭石形成界面化学键的机率和碳空位浓度。界面化学键加快了电子分离与传输,碳空位增强了催化剂表面氧气吸附能力;界面化学键和碳空位的协同作用促进了活性氧自由基的产生,从而提升了IKCN光催化转化NO的效率。

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两亲性木薯淀粉的性质与洗涤应用研究

韦爱芬, 蔡烨玲, 韦莉敏

现代化工. 2024, 44(10): 126-131. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.024

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以木薯淀粉为原料、十二烯基琥珀酸酐为改性剂,制备了两亲性木薯淀粉(ACS)。利用FT-IR、XRD、SEM表征了ACS的结构。通过表面张力探讨ACS在不同温度、不同盐环境及其与LAS、SDS、BS-12复配的表面活性;研究了ACS乳化性能和洗涤应用。结果表明,ACS的表面活性随温度升高而增大;无机盐提高ACS表面活性的能力大小依次为:MgCl₂、NaCl、KCl、CaCl₂,MgCl₂降低表面张力高达25.7%;LAS、SDS、BS-12与ACS复配具有协同增效提高表面活性的作用,增效能力大小依次为:BS-12、SDS、LAS。ACS具有优良的表面活性和洗涤性能,与LAS、SDS协同洗涤效应显著。

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金属有机骨架逐层生长法制备PET@CuBTC分级多孔纳米纤维的研究

田鹏, 李翔, 赵伟, 张鑫, 克力木·吐鲁干

现代化工. 2024, 44(10): 132-136,143. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.025

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以水相合成CuBTC的方法为基础,通过简单、低成本的逐层生长法制备PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)@CuBTC复合纤维膜。采用静电纺丝和后处理两步成功控制PET纤维的表面形貌,通过调节生长周期控制CuBTC生长尺寸形貌,制备了纤维直径均匀、比表面积高、骨架晶体层致密牢固且尺寸适中的PET@CuBTC复合纤维膜。结果表明,该方案有效解决了粉末形态MOF应用受限的问题,并证明其在高效过滤及抑菌方面具有潜在应用价值。

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磷、氟杂质对建筑石膏性能的影响研究

宋金宝, 梅毅, 夏举佩, 周琼波, 何宾宾, 聂云祥

现代化工. 2024, 44(10): 137-143. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.026

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以磷石膏应用为研究目标,通过向天然石膏中添加磷酸、氟硅酸、氢氟酸、磷酸氢钙,研究水溶磷、水溶氟、共晶磷对石膏砌块物理力学性能的影响。结果表明,水溶磷、共晶磷对石膏砌块凝结时间均有缓凝作用,力学性能随添加量增加而降低;共晶磷的影响小于水溶磷;水溶氟缩短了砌块凝结时间,降低了力学性能;水溶磷、水溶氟的共同作用对砌块具有促凝功能,在水溶磷、水溶氟总质量分数为0.15%时,石膏砌块力学性能出现最大值;随着水溶磷、水溶氟质量分数的增加,抗折抗压呈现断崖式下降。在含有0.2%共晶磷的石膏中加入水溶磷、水溶氟时,由于水化过程中共晶磷部分转化为水溶磷,导致凝结时间延长,力学性能下降。

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氧化石墨烯修饰的碳纳米管负载Ni-Pd双金属催化聚苯乙烯加氢反应研究

石优, 刘平, 钱俊峰, 刘振宇, 孙中华, 何明阳

现代化工. 2024, 44(10): 144-149,155. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.027

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聚苯乙烯(PS)性脆、玻璃化温度不高、抗冲击性不足等缺陷限制了其应用领域。通过苯环加氢可以有效改善PS的性能缺陷,通过氧化石墨烯(GO)修饰的碳纳米管(CNT)负载Ni-Pd双金属制备加氢催化剂可以用于PS的加氢反应。结果表明,GO修饰的CNT作载体的Ni-Pd双金属催化剂具有较高的催化活性和稳定性;在催化剂质量分数为7.5%、反应温度为153℃、反应压力为5.4 MPa、反应时间为6.2 h的条件下,PS转化率大于99%,加氢产物的链长保留率达90%。加氢产物的力学性能、玻璃化温度得到显著提升,且密度和吸水率更低。

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PBPB-GO复合膜修饰电极的研制及其在快速检测亚硝酸盐中的应用

李林, 赵敏, 鲍彦舟, 胡杰, 颜家保

现代化工. 2024, 44(10): 150-155. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.028

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通过改进的hummers法合成氧化石墨烯,将氧化石墨烯(GO)分散液滴涂至玻碳电极表面,然后利用电聚合法将聚溴酚蓝(PBPB)修饰到电极上,成功制备出PBPB-GO复合膜修饰的NO^-₂检测电极。利用扫描电镜对电极材料的形貌进行表征,并对NO^-₂在复合材料上的电化学氧化机理进行了探讨。采用计时电流法对NO^-₂进行定量检测。结果表明,制备的复合膜修饰电极响应电流与NO^-₂浓度在1.0×10^-6~1.0×10^-2 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为6.41×10^-7 mol/L(S/N=3),电极稳定性高、重现性好、抗干扰能力强。依据国标法提取榨菜中的亚硝酸盐,用该复合电极对其进行加标回收实验,加标回收率为104.90%~112.80%,与分光光度法相比,该法的相对误差为3.49%~9.43%。

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CdS/SnO₂复合材料的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)的性能研究

潘会, 王瑞琼, 杨子轩, 朱雨璐, 甄盈, 徐宁宁

现代化工. 2024, 44(10): 156-161. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.029

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采用原位沉积法制备了一系列CdS/SnO₂复合光催化材料,通过XRD、UV-Vis、XPS、SEM、TEM和I-t曲线对其结构和性能进行表征分析,并将其用于光催化还原Cr(Ⅵ)的研究。结果表明,CdS与SnO₂复合增强了单一半导体材料的可见光吸收能力及光催化活性;当m(CdS)∶m(SnO₂)为0.7时,CdS/SnO₂表现出最佳的光催化活性,光照10 min后光催化还原Cr(Ⅵ)接近100%;0.7CdS/SnO₂光催化剂循环使用5次后,其还原率仍为99%。将CdS与SnO₂复合增强了单一半导体材料的抗光腐蚀能力,从而提高了其稳定性。

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生物质固体阻燃浮力材料的合成与阻燃性能研究

栾国华, 吴一鹏, 李鑫, 吴韬

现代化工. 2024, 44(10): 162-166. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.030

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为了解决油品储运过程中所用的固体阻燃浮力材料存在的环保和阻燃性能不理想等问题,以空心玻璃微珠为基体、微晶纤维素为炭源、植酸溶液为酸源和气源,合成了一种新型环保无毒的生物质阻燃浮力材料,并对材料形貌、极限氧指数、密度、体积电阻率、机械强度、隔热及抑制油品挥发等性能进行表征。结果表明,材料的极限氧指数为53%,最低密度为0.469 g/cm³,体积电阻率为2.178×10⁷ Ω·m,抗压强度为512 kPa,油品挥发抑制率为97%。该生物质材料具有阻燃性能优异、机械强度高、抑制油品挥发性能良好、可降解等特点,可满足油品储运过程中阻燃防护的要求。

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玉米芯基氮掺杂多孔炭的制备及其电化学性能研究

仇乐乐, 张燕, 徐鸣, 于海燕, 肖剑, 尉圣儒, 颜禀吉, 赵云鹏

现代化工. 2024, 44(10): 167-173. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.031

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以农业废弃物玉米芯为炭前驱体、氢氧化钾为活化剂,通过氮掺杂结合预炭化和化学活化法制备了氮掺杂分级多孔炭。结果表明,三聚氰胺与预炭化生物炭的质量比为1∶1、活化温度为800℃时制备的多孔炭材料具有最大的比表面积(3 639 m²/g)和孔容(1.96 cm³/g)。与其他氮源相比,三聚氰胺有利于炭材料中氮原子的均匀掺杂和分级孔结构的形成。该电极材料在三电极体系中0.5 A/g时获得了342 F/g的高比电容,在10 A/g下比电容仍达到303 F/g。两电极体系中,该材料在500 W/kg时能量密度为32.3 Wh/kg;该器件在10 A/g下进行10 000次充放电后电容保持率为82.2%。

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Cl掺杂CuO在Cu⁺和O空位协同作用下高效电催化还原CO₂为C₂H₄

樊成, 沈斌浩, 王逸菲, 文建军, 杨淑清

现代化工. 2024, 44(10): 174-179. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.032

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通过简单的一步水热合成法合成具有富集Cu⁺和氧空位活性位点的氯掺杂氧化铜催化剂(Cl-CuO),并通过调节氯元素的掺杂量使得Cu基催化剂对乙烯(C₂H₄)拥有较高的选择性和法拉第效率(FE)。结果表明,在-1.2 V[针对可逆氢电极(RHE)]下,C₂H₄的最大法拉第效率为46.8%;并且在经过15 h电解后,法拉第效率和电流密度无明显下降。Cl-CuO中C₂H₄的生成归因于Cu⁺与氧空位的协同作用。

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CoPC/g-C₃N₄的制备及其光催化降解苯酚性能研究

贾建岗, 何淑媛

现代化工. 2024, 44(10): 180-185. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.033

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采用水热法制备CoPC/g-C₃N₄复合催化剂,并研究其光催化降解苯酚的性能。通过FT-IR、SEM、XRD、ICP、XPS以及电化学测试技术分析催化剂结构和性能关系,提出可能的光催化反应机理。结果表明,相比于单一g-C₃N₄,CoPC的负载使复合催化剂CoPC/g-C₃N₄的光催化降解性能提升了1.7倍,CoPC/g-C₃N₄的苯酚降解率达到82%。光催化性能的提升归因于CoPC的负载提升了CoPC/g-C₃N₄复合催化剂的光吸收性能,CoPC的负载可以有效增强光生载流子迁移速率,从而提升了光催化降解苯酚的性能。

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负载型ZnCl₂/AC催化剂用于乙二醇氢氯化反应的研究

赵萌达, 郭豹, 李文松, 刘继东, 吕建华

现代化工. 2024, 44(10): 186-191. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.034

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采用湿浸渍法制备了ZnCl₂/AC(活性炭)催化剂并用于乙二醇氢氯化反应合成2-氯乙醇,通过XRD、FT-IR、Py-IR和N₂等温吸附-脱附等手段对催化剂进行表征,考察了ZnCl₂负载量对AC的物化性质和催化活性的影响。结果表明,负载ZnCl₂后,AC上的Lewis酸位点数量显著增加,催化活性得到显著增强。在温度为220℃、LHSV为1 h^-1、n(HCl)/n(EG)为2∶1时,10% ZnCl₂/AC催化剂表现出最佳催化性能,乙二醇转化率和2-氯乙醇选择性分别为88.26%和93.57%。

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二级管式反应连续制备DBT工艺的开发与研究

张宝忠

现代化工. 2024, 44(10): 192-196,202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.035

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利用二级管式反应器耦合渗透分离装置,以对苯二甲酸(PTA)和正丁醇为原料,在高温、高压条件下不使用催化剂实现对苯二甲酸二丁酯(DBT)的连续制备。考察了反应温度、压力、停留时间、醇酸摩尔比等对最终二级酯化产物收率的影响。结果表明,当反应温度为360℃、反应压力为16 MPa、反应停留时间为25 min、醇酸摩尔比为30∶1时,原料PTA一级酯化转化率达到90.06%,目标产物DBT收率达到66.14%;二级酯化原料转化率达到99.03%,目标产物DBT收率达到84.18%。

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电化学法对低浓度氨氮去除的研究

唐良栋, 吴月, 夏江楠, 陈安童, 赵浩, 赵贤广

现代化工. 2024, 44(10): 197-202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.036

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研究了电化学法去除废水中低浓度氨氮的效果和氨氮的氧化机制。考察了氯离子浓度、电流密度和pH等操作参数对氨氮氧化效果的影响。结果表明,电化学法对低浓度氨氮的去除主要通过电解过程中阳极产生的次氯酸根和羟基自由基的间接氧化作用。在氯离子质量浓度为400 mg/L、电流密度为20 mA/cm²和不调节原水pH的条件下,电解150 min后氨氮质量浓度由100 mg/L降至1.7 mg/L,去除率达98.1%,无副产物亚硝酸盐氮(NO^-₂-N)产生,最终副产物硝酸盐氮(NO^-₃-N)质量浓度为1.9 mg/L,氮气选择性约为97%。

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反应精馏塔制备硅烷多目标优化研究

李天宇, 陆平, 张豪豪, 蔡卫滨, 华超, 陈锦溢

现代化工. 2024, 44(10): 203-207,213. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.037

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以年总操作费用(TAC)、CO₂排放量(GEC)和精馏塔热力学效率(η)为目标,提出了基于粒子群算法(PSO)的优化方法,并将该方法应用于三氯氢硅(SiHCl₃,TCS)歧化制取硅烷(SiH₄,MS)反应精馏塔的优化设计。在Aspen Plus V7中建立流程进行模拟,使用平衡级模型,对RD-2IC(带有2个中间冷凝器的反应精馏塔)和高压分离塔的双塔构型建立稳态模型,考察了塔压、塔板数、回流比、进料位置、反应段持液量和中间冷凝器气相分率等影响因素,初步确定了各参数的最优值,为进一步深度优化提供了初值和可行域。结果表明,与单因素灵敏度分析结果相比,PSO算法优化后的TAC节省了54.50%、GEC减少了38.13%、η提高了22.55%。

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燃煤锅炉燃烧利用矿井乏风甲烷改造经济性及运行影响分析

郭前鑫, 魏琳, 王虎, 谢国威, 何超, 王志超, 刘超, 赵勇纲

现代化工. 2024, 44(10): 208-213. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.038

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为处理矿井大流量乏风中的超低浓度甲烷,拟采用将乏风作为锅炉二次风进行处理利用。对此类工程改造的锅炉引风、投资运行成本、项目改造收益、锅炉效率影响进行了分析。结果表明,矿井乏风甲烷利用工程改造减小了原来锅炉烟气的产生量,且烟气量改变很小,无需对锅炉侧进行改造。管道及保温材料的采购与安装是此类改造工程的主要投资部分。该类项目的主要收益为乏风处理的碳汇补贴收益。乏风流速越低,工程投资成本变高,但运行成本变低,有助于项目的长周期盈利。绘制了不同输运长度下乏风总量与瓦斯绝对涌出量的20年期盈利平衡曲线。提出了优化矿井侧及二次风侧的乏风输送系统,并对乏风温度、湿度等因素对锅炉效率的影响进行了分析。对矿井乏风利用项目的立项及可行性分析提供了指导。

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煤制乙二醇副产乙醇提纯工艺及其应用

施志国, 刘飞, 涂万辉

现代化工. 2024, 44(10): 214-215,220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.039

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采用分子筛膜分离-精馏耦合工艺对煤制乙二醇副产乙醇进行提纯,建成年处理4 000 t副产乙醇的工艺装置,产品乙醇达到工业级一等品标准。对该工艺进行了经济性分析,年新增利润超650万元,为该工艺在煤制乙二醇行业的推广、实现企业节能增效建立了示范。

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SNAR新型除酸脱硝技术在催化裂化装置上的工业试验探究

王振南, 刘甜甜, 王国刚, 张海超, 张欣, 王海青, 李世鹏

现代化工. 2024, 44(10): 216-220. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.040

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某公司催化裂化装置因生产加工的减压渣油中硫含量较高,造成烟尘中SO₃含量比较高,所形成的H₂SO₄气溶胶导致烟气出现蓝烟拖尾状况。采用SNAR清洁型选择性非氨基还原除酸脱硝技术进行试验,结果表明,SNAR生产工艺在高温段下NO_x的脱除率达80%~95%,而且无氨逃逸存在,SO₃的总体脱除率达60%~80%,蓝烟拖尾状况有明显改善,同时未对生产线设备产生腐蚀等不良影响,为催化裂化设备安全运行增加了经济收益和环境效益。

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扁平纵向翅片管换热器的传热特性分析及结构优化

雷露晓, 王政伟, 纪国剑

现代化工. 2024, 44(10): 221-225. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.041

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为进一步优化传统纵向翅片管换热器的传热性能,提出了一种扁平纵向翅片管换热器。基于传热流动基础理论,建立扁平纵向翅片管的物理模型,给出相关传热计算公式,优化扁平管和翅片的结构参数。进一步将扁平翅片管和圆管翅片管以及组成换热器的换热性能进行比较分析,结果表明,等截面同翅片结构参数下单位体积内气侧换热面积增加1.5倍,同质热负荷下换热器的体积减少50%以上,结构紧凑,具有较好的综合优势,为该换热器的推广应用提供参考。

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基于全二维气相色谱法定量分析煤焦油中的噻吩类含硫化合物

冀志刚, 孔娇, 王美君, 闫伦靖, 常丽萍, 鲍卫仁

现代化工. 2024, 44(10): 226-231,236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.042

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建立了一种全二维气相色谱-氢火焰检测器(GC×GC-FID)定量分析煤焦油中8种典型噻吩类含硫化合物的方法。采用外标法定量分析,8种含硫化合物标准曲线的线性相关系数R为0.999 0~0.999 9,检出限为0.19~0.26 mg/L,加标回收率在100.0%~115.0%之间,相对标准偏差为0.72%~5.5%(n=6)。该方法操作简单,重复性好,适用于煤焦油中噻吩类含硫化合物的定量分析,可为其资源化利用提供理论基础。

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焦化厂蒸氨废水中氨氮快速检测方法的研究

黄家伟, 赵敏, 鲍彦舟, 胡杰, 颜家保

现代化工. 2024, 44(10): 232-236. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.043

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蒸氨废水中存在较高浓度的S^2-,严重影响离子选择性电极法测定结果的准确性,因此,焦化厂蒸氨废水中氨氮的检测一般采用纳氏试剂比色法,但该方法操作过程烦琐、测定时间长,分析结果滞后。鉴于此,研制了全固态铵离子选择性电极,通过向废水中加入适量的醋酸锌消除S^2-的干扰,进而建立一种适用于蒸氨废水中氨氮快速检测的电化学分析方法。调节水样的pH至4~7,加入适量的醋酸锌,测量铵离子选择性电极与Ag/AgCl参比电极间的电位差,通过标准曲线即可快速获得水样中氨氮的浓度。该方法对氨氮的检测线性范围为0.14~1 400 mg/L,检出限为0.011 mg/L,相对标准偏差RSD为1.14%~3.02%,加标回收率为99.85%~104.18%。该方法操作简便,测定时间短,可快速分析焦化厂蒸氨废水中的氨氮,并具有开发氨氮在线监测装置的良好应用前景。

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动能歧视碰撞-电感耦合等离子体质谱法测定高纯石英砂中16种元素

何沙白, 白露, 杜天军

现代化工. 2024, 44(10): 237-241. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2024.10.044

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采用动能歧视碰撞模式消除多原子离子干扰,以干扰方程扣除Sr对Ca的双电荷干扰,建立一种用单四级杆电感耦合等离子体质谱仪同时测定Al、Ca、Cr、Cu、Fe、Ge、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、P、Sr、Ti、Zn 16种杂质元素含量的方法,检出限为 0.001~0.1 μg/g,样品回收率为92%~110%。将其应用于高纯石英标准物质测定,结果的相对误差(RE)为-29.03%~10.77%,相对标准偏差(RSD)不大于6.0%(n=10)(仅考察给出认定值的元素)。方法用于4N8纯度高纯石英砂中杂质含量的测定,结果满意。

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2024年, 第44卷, 第10期　刊出日期：2024-10-20

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