2021年, 第41卷, 第4期 刊出日期:2021-04-20
  

  • 全选
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    专论与评述
  • 于广欣, 纪钦洪, 刘强, 肖钢, 熊亮
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    为应对气候变化全球掀起氢能发展热潮,普遍认为氢将在能源转型中发挥关键作用。国内稳定的政策环境,支持产业链上下游企业及社会资本介入,推动氢能及燃料电池产业快速进入示范应用阶段,但大规模发展仍面临着氢燃料电池成本高、加氢站设施薄弱、终端用氢成本高等技术与成本瓶颈。未来,技术、标准规范、政策等多因素协同发力将有助于加快氢能及燃料电池产业商业化步伐。
  • 赵志强, 张贺, 焦畅, 王秋枫, 林贤莉
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    随着全球工业化进程的加快,二氧化碳的大量排放导致气候变暖。如何有效解决碳排放问题已成为全球的研究热点,二氧化碳捕集封存(Carbon Capture Utilization and Storage,CCUS)技术的应用可有效改善碳排放问题。目前,全球许多国家和地区已建有不同规模的CCUS项目,对CCUS技术和项目进行了系统总结。分析结果表明,CCUS项目在解决碳排放问题上有着较好的工业前景。
  • 潘智勇, 邢定峰
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    作为一种环境友好的绿色化学品,世界范围内过氧化氢市场需求量呈逐年上升趋势,行业竞争力也在逐步增强。简要介绍了国内过氧化氢生产技术进展及当前存在的问题,提出了今后的发展建议,并指出了环保、石化、电子、食品等行业是过氧化氢值得开拓的极具潜力的消费领域。
  • 技术进展
  • 毛素华, 方岩雄, 李栋, 党海峰, 刘全兵
    现代化工. 2021, 41(4): 17-21,25. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.004
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    针对石墨相氮化碳(g-C3N4)在电化学能源转换和储存领域的应用,总结了材料的制备和改性方法,对比了这些方法的优缺点;重点介绍了其在电催化、超级电容器、锂硫电池、锂离子电池等方面的应用进展;最后对g-C3N4作为电化学能源材料存在的问题及其未来研究方向进行了展望。
  • 踪张扬, 陈启杰, 王建辉, 魏雅琴, 何飞
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    介绍了淀粉及其衍生物、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、海藻多糖、普鲁兰多糖以及魔芋胶等新型绿色成壳材料的生物特性,综述了相对应的生物基胶囊壳的研究现状,并对生物基胶囊壳的发展前景进行了展望。
  • 苏暐光, 孔磊
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    综述了CO2加氢合成甲醇用Cu基催化剂的国内外研究现状,从催化剂的制备方法、形貌、活性组分与载体间的相互作用、促进剂等方面进行了阐述;详细介绍了目前引起人们广泛兴趣的Cu/ZnO、Cu/ZrO2、Cu/CeO2 3类Cu基催化剂近年来最新的研究进展;并对今后的研究方向进行了分析和展望。
  • 张旭东, 申峻, 王玉高, 牛艳霞
    现代化工. 2021, 41(4): 30-33,37. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.007
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    综述了从蒽油中分离咔唑的研究现状,系统地总结了分离咔唑的主要方法,包括化学法(钾熔法、硫酸法)、物理法(洗涤结晶法、萃取法、蒸馏法、乳化液膜法、区域熔融法)和复合法(溶剂萃取-恒沸蒸馏-升华法、结晶-蒸馏法、精馏-溶剂法、加氢-蒸馏-结晶法),并详细分析和比较了各种分离方法的原理及优缺点,为蒽油中咔唑的分离与精制提供了新思路和新方法,对工业上生产咔唑具有较大的参考价值和指导意义。
  • 于祺, 李瑞峰, 田宏宇, 吴显军
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    介绍了近年来浆态床加氢裂化处理渣油工艺中油溶性分散催化剂的研究进展,阐述了油溶性单金属催化剂和油溶性双金属催化剂的研究现状,并展望了油溶性催化剂应用于浆态床渣油加氢裂化工艺的发展前景。
  • 赵文祥, 杨双霞, 陈雷, 孙来芝, 谢新苹, 伊晓路, 司洪宇, 于萌萌, 华栋梁
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    综述了生物质经热化学催化转化制富氢合成气的研究进展,重点阐述了热解法、气化法、生物油催化重整法、超临界转化法等各种热化学转化技术以及转化过程中常用的天然矿石类催化剂、碱金属催化剂和金属催化剂对焦油脱除及气体组分特别是H2含量的影响规律,并对新型高效催化剂的结构设计及开发研究进行了展望。
  • 李明, 吴红丹, 周志辉
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    混合有机溶剂(主要有极性/非极性化合物、芳香烃/脂肪烃、芳香烃/脂环烃、同分异构体和汽油脱硫等体系)的分离一直是工业生产中的难题,渗透气化膜分离技术作为一种新兴技术,通过分子范围内的选择性筛分可在低能耗的条件下有效分离混合有机溶剂,相比于传统精馏工艺具有操作简便、能耗较小、易与其他过程耦合等优点。综述了渗透气化膜在混合有机溶剂分离中的应用,分别对各种体系近年研究进展进行了总结,针对该领域存在的问题,提出了潜在的解决方法与发展方向。
  • 李亚丽, 赵国强, 武双, 王晚晴, 华威, 程艳玲, 白洁
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    综述了不同的微藻培养体系对废水的修复能力、微藻在废水处理中的应用、废水处理后微藻的回收与资源化利用,最后提出了微藻在处理废水的过程中所存在的一些问题,并展望了未来需要进一步发展的方向。
  • 岳大然, 张嘉怡
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    以木材结构为研究基础,着重分析细胞排列方向和细胞壁特性对透光率、透光方向、机械性能等透明木材特性的影响,总结归纳透明木材发展所面临的问题并提出针对性意见,以此科学有效地推动和促进透明木材多功能化良性发展。
  • 张甄, 秦绍东, 何若南, 李加波, 邢爱华
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    以合成气一步法制备低碳烯烃的催化剂研发进展为切入点,归纳总结了一步法制备低碳烯烃的几类催化,包括双功能催化剂、铁基催化剂和钴基催化剂;重点阐述了设计合成催化剂过程中其性能的影响因素,如催化剂活性组分、载体、助剂、结构设计及制备方法;此外,还指出当前合成气一步法制备低碳烯烃催化剂的攻关难点,即克服产物分布影响、增加低碳烯烃的选择性。
  • 曾美婷, 何龙, 黄雪莉, 王雪枫, 杨彪, 罗清龙
    现代化工. 2021, 41(4): 63-66,71. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.014
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    综述了生物质液化技术的发展现状,通过考察催化剂用量、液化反应温度、液化反应时间和液固比(苯酚/生物质)对生物质苯酚液化条件进行优化,做到替代部分或全部苯酚,有效解决石化能源不足及环境污染等问题。简要介绍了生物质基酚醛树脂的应用、发展以及其优势与存在的主要问题,并对该技术的下一步研究方向进行了展望。
  • 张鹏, 贾媛媛, 唐中华, 刘兴誉, 刘军强, 刘光利, 巫树锋
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    综述了SO2和H2O造成钒钛系SCR催化剂中毒失活的机理,总结了金属氧化物和非金属氧化物掺杂提高催化剂抗硫抗水性能的研究进展。针对当前存在的问题,提出今后的研究重点是深入分析催化剂SO2和H2O中毒反应的微观过程,进一步考察改性催化剂的成型工艺及工业应用效果,开发出温度窗口宽、抗硫抗水性能稳定且同时具备工业生产和应用条件的脱硝催化剂。
  • 纪钦洪, 徐庆虎, 于航, 于广欣, 刘强, 肖钢
    现代化工. 2021, 41(4): 72-76,81. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.016
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    介绍了氢气来源以及不同水电解制氢技术发展现状,聚焦质子交换膜水电解面临的膜材料、催化剂等技术瓶颈及发展态势,梳理分析了国内外质子交换膜水电解制氢技术应用新方向。
  • 王彦博, 康菡子, 袁璐璇, 蒋文伟
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    总结了阳离子Gemini表面活性剂改性蒙脱土的制备方法,列出了Gemini表面活性剂在层间展现不同的排列方式,描述了含不同烷基链、间隔基、头基和官能团的Gemini表面活性剂对有机蒙脱土的影响,并对Gemini表面活性剂改性的有机蒙脱土应用研究进行了展望。
  • 科研与开发
  • 韩晴玉, 李呈呈, 骆艳芳, 那平
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    以六水合氯化铁和氟化钠为原料、柠檬酸钠为络合剂,采用水热法制备氟掺杂的前驱体,在空气中于650℃热处理得到α-Fe2O3。通过XRD、SEM、EDS和FT-IR对样品结构、形貌与组成进行表征,考察其在可见光下对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。结果表明,氟的掺杂使材料的粒径减小,分散度提高;同时,材料的带隙能缩小,光吸收能力增强。最优样品Fe2O3-3对亚甲基蓝的光催化降解率为97.78%,经过4次重复使用后,对亚甲基蓝的降解率为94.58%,仍具有较好的降解性能。
  • 郝利静, 丁辉, 尚尉, 崔家浩
    现代化工. 2021, 41(4): 87-91,97. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.019
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    为提高常温下对VOCs高效降解中催化剂的活性、降低催化反应温度,以异丙醇为研究对象,通过Pd掺杂的Cu-BTC改性MOF催化剂实现对异丙醇的常温催化降解。结果表明,当Cu与Pd的摩尔比为12:1时,Pd掺杂改性Cu-BTC具有最佳的催化活性,能够在35℃条件下实现对异丙醇的完全降解。对活化温度的优化研究发现,150℃活化后的Cu-Pd-BTC的活性最佳,催化剂在循环利用7次后仍能达到93%以上的降解效果。此外,通过SEM、EDS、XRD等表征手段揭示了Cu-Pd-BTC催化剂的微观结构,证明了Cu-BTC的成功合成,阐明了催化剂的结构与催化活性的关系。
  • 王浩宇, 崔灿, 刘有智, 焦纬洲, 张栋铭
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    通过在滤纸表面依次负载石墨层、聚苯胺(PANI)层和铂(Pt)纳米颗粒,制备了滤纸/石墨-聚苯胺@铂(F/G-PANI@Pt)电极。利用SEM、TEM、XRD和FT-IR等手段对所制备电极表面形貌、结构组成进行表征。并用CV和CA等电化学方法研究了所制备电极在H2SO4介质中对H2O2电还原的催化行为。结果表明,F/G-PANI@Pt电极在酸性环境中具有良好的稳定性,对H2O2的电还原具有优越的电催化活性。其优良的电化学活性归因于特殊的三维(3D)结构以及PANI和Pt之间的协同作用。
  • 许健, 韩宇晴, 王杰, 奚桢浩, 赵玲
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    以丙烯酸镁(MgA)和丙烯酸钠(SA)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为共价交联剂,通过溶液聚合方法制备了系列聚丙烯酸镁/丙烯酸钠(PAMgA/x-PASA)双交联水凝胶,并测试分析了共聚水凝胶材料的结构、吸水特性和力学性能。结果表明,MBA作用下丙烯酸镁和丙烯酸钠形成了双交联结构的共聚水凝胶,显著提高了丙烯酸盐水凝胶的吸水溶胀比、保水性和重复吸水能力。当SA质量分数为20%时,水凝胶的吸水溶胀比达550%,较单一离子交联的聚丙烯酸镁提高近4倍;12 h干燥后的保水率约60%;而多次干燥-吸水溶胀以后,水凝胶的吸水溶胀比仍高达300%。此外,丙烯酸钠和MBA的加入对水凝胶的拉伸强度影响不大,但显著提高了材料的断裂伸长率,可从395%提高到690%。
  • 张艳芬, 张巧玲, 焦纬洲, 郭婧, 刘有智
    现代化工. 2021, 41(4): 103-106,111. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.022
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    以尿素为氮源、硫酸氧钛为钛源、氨水为沉淀剂,采用撞击流-旋转填料床一步法成功地制备了N掺杂TiO2纳米粒子。利用SEM、TEM、UV-Vis、TG-DSC等对催化剂的形貌和性能进行了表征。结果表明,N掺杂TiO2纳米粒子形貌为球形,粒径分布均匀,粒子大小为13 nm;EDS图谱中检测到了N元素,表明N均匀掺杂到TiO2中;与纯TiO2相比,N掺杂TiO2禁带宽度明显降低。以苯酚为目标污染物,考察了N/Ti摩尔比、催化剂质量浓度、溶液pH等因素对苯酚去除率的影响,与纯TiO2相比,改性催化剂去除率提高了40%。
  • 常柳, 朱珊珊, 张彦军
    现代化工. 2021, 41(4): 107-111. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.023
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    采用碳辅助法和原位沉降法将Co3O4与石墨相氮化碳(g-C3N4)进行复合得到Co3O4/g-C3N4复合材料。利用XRD、SEM、TEM等多种表征手段对Co3O4和Co3O4/g-C3N4复合材料进行表征。结果表明,Co3O4均匀分布在g-C3N4片层中形成了(2D-3D)新型结构。电化学性能测试结果表明,Co3O4/g-C3N4复合材料电流密度为1 A/g时,比电容达到1 071 F/g,比纯Co3O4提升4.9倍;在电流密度为10 A/g时,经过1 000次循环,比电容仍能保持95.5%。
  • 魏威, 谷晓凤, 朱瑛, 粟智, 汪鑫, 冶育芳
    现代化工. 2021, 41(4): 112-116,121. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.024
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    为实现甲苯的低温烷基化反应,提高乙苯产率,利用超声空化强化甲苯烷基化反应。首先以单因素实验为基础,考察了甲苯体积分数、乙醇质量分数对产物分布的影响,并结合空化产物的分析对反应历程进行了推导;通过响应面法与单因素实验考察甲苯烷基化生成乙苯的最佳工艺条件为:甲苯质量分数为20%、超声功率为850 W、超声时间为90 min、pH为6。最佳工艺条件下,乙苯最佳产率为34%。
  • 米东伯, 周权宝, 许俊强, 毛逸轩, 魏炳清, 董晓峰, 刘坤
    现代化工. 2021, 41(4): 117-121. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.025
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    活化C—H键直接将羟基引入芳香环是苯酚合成化学中的难题。采用自主研发的常压低能电晕放电技术,利用搭建的电晕针阵列制备苯酚的有机合成装置,在优化实验条件下由水二聚体自由基阳离子[(H2O)2]与苯反应制备苯酚。结果表明,在常温常压下,仅消耗极低的电能即可高效制备苯酚,其苯酚的法拉第效率高达60%。电晕放电阵列技术以及(H2O)2的高反应活性有利于苯一步羟基化合成苯酚。
  • Muhammad Waqas Qureshi, 楚爽, 李翔, 周学荣, 何明, 王安杰
    现代化工. 2021, 41(4): 122-126,131. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.026
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    采用等体积浸渍法在γ-Al2O3中引入了B2O3,以较低P/Ni摩尔比(1.2)的磷酸盐作前驱体,利用程序升温还原法制备了以Al2O3为载体的磷化镍催化剂,并考察了催化剂的加氢脱硫反应性能。结果表明,B2O3抑制了Al2O3与磷酸盐之间的反应,降低了磷损失。获得Ni2P所需的最低B2O3质量分数在10%~20%之间。当B2O3质量分数≤10%时,主要得到Ni12P5。在γ-Al2O3载体中引入B2O3显著提高了催化剂的加氢脱硫活性,但B2O3质量分数大于10%时催化剂的活性降低。二苯并噻吩在磷化镍催化剂上主要通过直接脱硫路径进行反应,引入B2O3提高了磷化镍催化剂酸性和加氢选择性。
  • 吕江维, 魏亚青, 张文君, 陈威, 曲有鹏
    现代化工. 2021, 41(4): 127-131. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.027
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    采用水热合成法制备了SBA-15和SBA-16介孔二氧化硅载体材料,利用浸渍法将模型药布洛芬负载于2种载体上,通过溶出实验测定了载药后载体的释药行为,并利用SEM、TEM、IR、XRD、N2吸附-脱附对载药后载体材料的结构进行了表征。结果表明,SBA-15和SBA-16的载药量分别为30%和29%,药物成功装载于介孔孔道中没有影响介孔二氧化硅的骨架结构,但孔径、孔容及比表面积都有所降低。药物负载于SBA-15载体上呈速释特性,负载于SBA-16载体上呈缓释特性。
  • 尚苏芳, 李立青
    现代化工. 2021, 41(4): 132-135,140. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.028
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    选择Cr (NO33·9H2O与对苯二甲酸为原料,通过溶剂热处理方法制备得到MIL-101(Cr)及MIL-101(Cr)-125Ti,利用SEM、TEM、XRD等对其形貌和结构进行表征,对比了不同吸附剂添加量、溶液pH及温度参数引起的MIL-101(Cr)-125Ti吸附能力变化。结果表明,相对于MIL-101(Cr),MIL-101(Cr)-125Ti粒径尺寸显著增大,可以获得对BPA的更强吸附能力;MIL-101(Cr)-125Ti中同时形成了结晶相与非晶相两种组织形态;MIL-101(Cr)-125Ti大部分孔径接近6.1 nm,说明MIL-101(Cr)-125Ti属于一种介孔结构;MIL-101(Cr)的比表面积更小,形成了更大的孔径。经过对BPA去除率的影响试验结果确定了最优的参数:吸附剂质量浓度为0.75 mg/mL、溶液pH为5、溶液温度为35℃。
  • 蒋郑峰, 郑殿秋, 陈昱光, 孙士杰, 刘幽燕, 李青云
    现代化工. 2021, 41(4): 136-140. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.029
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    在聚氨酯泡沫(PUF)固定化细胞降解氰化物研究的基础上,探讨了泡沫组分硅油(L-580)、交联剂(1006-2)以及发泡剂(水)质量分数对材料亲水性、孔壁性质的影响,并对氰化物降解菌固定化细胞量、降氰酶活的影响进行了研究。结果表明,当PUF组分中L-580、1006-2和水的质量分数分别为1%、10%、0%时制备所得泡沫用于氰降解菌的固定化,体系的总生物量比游离细胞体系提高了43%,降解氰化物的总酶活约为游离细胞体系的2倍。
  • 王成仟, 刘先哲, 张龙
    现代化工. 2021, 41(4): 141-145,150. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.030
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    合成了一种聚酯多元醇异氰酸酯预聚体界面相容剂,并成功用于以玉米秸秆粉和废聚丙烯为原料的生物质-废塑料复合材料制备中。考察了界面相容剂的适宜合成工艺条件及性能。通过扫描电镜(SEM)、力学性能分析、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对复合材料的形貌、力学性能和热性能等进行了表征。结果表明,相容剂能有效改善生物废弃物粉末和PP间的相容性,当相容剂的添加量为5.0%时,玉米秸秆粉和PP复合材料的最大弯曲强度为43.26 MPa (未添加时为34.83 MPa)和抗拉强度为23.06 MPa (未添加时为15.70 MPa)。同时相容剂的加入提高了木质纤维素-塑料复合材料的热稳定性和耐水性。研究表明,新型相容剂具有价格适中、加入量少、增容效率高等特点,解决了目前使用的相容剂制备过程复杂、成本高的问题。
  • 赵洪凯, 张克含, 芮守鹏
    现代化工. 2021, 41(4): 146-150. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.031
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    以改性微晶纤维素(MCC)和壳聚糖(CS)为原材料,通过添加十二烷基磺酸钠(SDS)和新戊二醇二缩水甘油醚(NGDE)制备了一种新型泡沫吸水材料。利用SEM、FT-IR、XRD和BET对吸水材料的结构进行表征。结果表明,当SDS质量分数为4%、NGDE质量分数为4%时,其吸水效果最高,能够吸收120 g/g去离子水,在盐水中能够达到62 g/g,具有良好的保水性能和再膨胀性能。
  • 赵媛媛, 郭丁丁, 张新儒, 王永洪
    现代化工. 2021, 41(4): 151-156. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.032
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    为高效分离CO2,采用共混法制备了以PMDA-ODA型聚酰胺酸为前驱体、多级孔石墨碳(HPGC)为填料的混合基质炭膜。利用氮吸附对HPGC进行测试,探究了单一气体条件下HPGC的活化条件及其质量分数对混合基质炭膜分离性能的影响,结果表明,在活化时间为2 h、活化温度为800℃、KOH质量为1 g时,制备的HPGC掺杂混合基质炭膜表现出最优的气体分离性能。
  • 王广建, 石林, 王芳, 邴连成, 季生福, 郭庆杰
    现代化工. 2021, 41(4): 157-161. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.033
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    分别以商品化和水热法合成的多级孔结构的γ-Al2O3为载体,采用磷源热解法制得负载型Ni2P催化剂。通过XRD、SEM、N2物理吸脱附和CO化学吸附等手段对所制备的载体及催化剂进行表征,考察了不同载体对催化剂常压下噻吩加氢脱硫性能的影响。结果表明,自制的γ-Al2O3具有更高的比表面及发达的微观结构,以其为载体制备的Ni2P催化剂具有更高的分散度及催化脱硫性能。在反应温度为370℃、反应压力为1.01×105 Pa、氢/油体积比为500、空速为3.2 h-1的条件下,HDS转化率达到95.5%。
  • 罗化峰, 李通达, 乔元栋, 宁掌玄, 薄春丽
    现代化工. 2021, 41(4): 162-166. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.034
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    为提高煤基活性炭(AC)在催化甲烷裂解制氢反应中的活性,通过煤原位添加Ca(OH)2调控KOH化学活化法所制活性炭(xCa-AC)的结构和表面性质。利用FT-IR、XRD、SEM等对其进行分析,结果表明,煤原位添加Ca(OH)2可提高xCa-AC的比表面积和孔容,也可提高xCa-AC表面的含氧基团浓度和炭结构的无序性。在催化甲烷裂解制氢过程中,xCa-AC较AC有更高的转化率,而且积碳中碳纤维的数量增加。
  • 何旺, 栗秀萍, 刘有智, 于洋
    现代化工. 2021, 41(4): 167-171. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.035
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    为解决传统间歇式搅拌反应釜制备硫化亚铁产物粒径大、分布不均匀和重复性差的问题,以FeSO4·7H2O和Na2S·9H2O为原料,在超重力反应器(撞击流-旋转填料床)中成功连续制备了粒径小且均一的硫化亚铁纳米粒子。利用扫描电镜、X射线衍射和激光粒度仪等方法对样品的粒径分布和形貌结构进行表征,考察了反应物初始浓度、超重力因子和撞击初速对硫化亚铁粒径的影响。结果表明,随着反应物初始浓度、超重力因子以及撞击初速的增大,硫化亚铁的粒径先减小后增大,粒径分布逐渐变均匀。最佳制备工艺条件为:反应物初始浓度为0.1 mol/L,物料比为1:1,超重力因子β=239.8,撞击初速μ=9.43 m3/s。在此条件下制备的硫化亚铁纯度较高且粒径分布均匀,中位粒径D50为87 nm,90%的硫化亚铁颗粒在150 nm以下,对铬(Ⅵ)离子有较强的吸附能力,最大吸附量为196.85 mg/g。
  • 张金瑶, 王祖武, 余琬冰, 王兰蕙
    现代化工. 2021, 41(4): 172-176. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.036
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    以ZSM-5分子筛为载体,采用浸渍法制备了钌基催化剂Ru/ZSM-5,研究了催化剂在不同浓度及空速条件下对甲苯的催化氧化性能,探讨了催化剂的稳定性及其对CO2的选择性。结果表明,催化剂具有良好的稳定性及CO2选择性,空速和浓度增大会使催化剂的催化活性降低。实验条件下,Ru/ZSM-5催化氧化甲苯的最低T90值为161℃,并且催化剂在较大的空速范围内对甲苯具有优越的低温催化氧化性能。
  • 王小瑞, 姜楠, 张兆瞳, 董鹏
    现代化工. 2021, 41(4): 177-180. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.037
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    采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为刻蚀剂制备了KH-550-HZSM-5系列催化剂,利用XRD、SEM、NH3-TPD、FT-IR表征手段对催化剂的结构、形貌及酸性变化进行测试,并在固定床中进行催化MTO反应的性能评价。结果表明,从催化剂性能及经济性评估,KH-5500.3-HZSM-5催化剂在温度为490℃、常压、氮气流量为20 mL/min、WHSV=1.08 h-1、催化剂质量为0.5 g、石英砂质量为5 g条件下,甲醇的转化率为100%,乙烯和丙烯的总选择性约为64.95%,烯烃总选择性为85.90%;然而,与HZSM-5相比,C9+的总选择性从22.03%降到7.12%。
  • 田翔, 田恒水
    现代化工. 2021, 41(4): 181-184. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.038
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    采用水热合成法于不同晶化温度制备SBA-15载体,并用浸渍法制备铯负载型催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、ATR-FTIR和NH3/CO2-TPD等手段对载体和催化剂的结构和性能进行表征。结果表明,晶化温度为373 K时,载体具有较致密的孔壁结构和合适的比表面积,使催化剂含有较多的碱位数量及合适的孔径,进而展示出较优的催化性能。当反应温度为663 K、空速为20 mL/[h·g (cat)]、n(乙酸乙酯):n(甲醛)=2.5:1时,丙烯酸乙酯和丙烯酸的总收率为67%,总空时收率为69.2 h-1
  • 郑薇, 王爽
    现代化工. 2021, 41(4): 185-189. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.039
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    石墨炔缺乏高活性位点使其在电催化方面表现出较低活性,难以发挥其化学结构的优势。因此,为了提高石墨炔材料的电催化活性,设计合成了一种基于铁卟啉的石墨炔纳米片。通过第一性原理计算、X射线衍射、透射电子显微镜及电化学测试等手段对铁卟啉基石墨炔材料的物理与化学性质进行预测和表征。结果表明,铁中心位点具有较高的电催化活性,结合卟啉sp2杂化态与石墨炔sp杂化态构建的全共轭骨架结构,铁卟啉基石墨炔纳米片表现出良好的ORR电催化性能。
  • 易雄健, 郭继香
    现代化工. 2021, 41(4): 190-193,199. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.040
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    以水、甜杏仁油和小麦胚芽为原料,采用分散均质机高速剪切制备乳状液。利用纳米粒度仪、电子显微镜、界面张力仪和流变仪对样品的性质进行分析。结果表明,乳状液中体积分数最高的液滴粒径为0.4 μm,液滴呈紧密堆积,小麦胚芽乳化剂的临界胶束浓度为3.1%。乳化剂质量分数为3%的乳液的弹性模量始终大于黏性模量,随着剪切速率的增加,乳液表现出剪切稀化。对自制的保湿乳液进行保湿效果评价,结果表明,相比于皮肤自身,保湿乳液具有大约8 h的保湿效果。
  • 工业技术
  • 吕志超, 宋秀兰, 席玉鹤, 苏小莉, 董文艺, 孙飞云
    现代化工. 2021, 41(4): 194-199. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.041
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    针对污水生化处理过程中关键水质参数难以实时监测、进水冲击负荷变化下难以及时稳定调控等问题,在中试水平下连续运行可调容积型多级AO工艺,探究瞬时监测的各单元工艺参数(DO、ORP、pH)与延时水质参数(COD、氨氮、总氮)的相关性与转换性以及ASM2d模型仿真数据,通过构建模拟仿真系统,确保中试水平的多级AO工艺稳定运行与调控。结果表明,工艺运行过程中不同单元的瞬时pH、氧化还原电位(ORP)、温度(T)、溶解氧(DO)等参数与工艺各阶段的关键水质指标(COD、TN、TP、NH4+-N、NO3--N等)具有较高的相关性,通过仿真软件数据库优化拟合获得实时的工艺调控指导方案,实现工艺的及时地调控与参数修正,优化运行工艺保证出水水质稳定,达到地方排放标准的目标。
  • 刘海彬, 赵顺雯, 周丽强, 王建
    现代化工. 2021, 41(4): 200-204,210. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.042
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    提出了一种具有热集成的甲醇三效精馏工艺,并成功应用在50万t/a甲醇精馏提质增效改造项目中。采用专业的化工模拟软件对各主要精馏塔进行了模拟优化,新增高压精馏塔理论板数N=52层,回流比R≥2.5,进料位置NF=48,加压精馏塔和常压精馏塔回流比分别为2.3和1.8,进料位置分别为48和45。改造后,精甲醇产量达到76万t/a,产品甲醇中乙醇质量分数降至0.01%以下,蒸汽单耗由原来的1.24 t/t降到了0.82 t/t,年增经济效益约3 944.6万元。
  • 李娟, 徐学军, 王海涛, 王继锋
    现代化工. 2021, 41(4): 205-210. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.043
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    在小型加氢反应装置上进行了体相催化剂级配装填技术的研究,结果表明,原料油中二次加工油质量掺炼比从38%提高到70%,体相催化剂体积装填比例从25%提高到43%,可以加工生产超低硫柴油产品。当反应器氢气压力为6.4 MPa时,体相催化剂装填在反应器中部的超深度加氢脱硫活性好于其装填在反应器下部,氢气压力为9.2 MPa时,体相催化剂装填在反应器下部的超深度加氢脱硫活性好于其装填在反应器中部。工业应用结果表明,根据研究结果进行体相催化剂装填,体相催化剂级配技术在装置能力和炼油厂生产目的限制下发挥最大性能,可长期稳定生产超低硫柴油产品。
  • 孙雪婷
    现代化工. 2021, 41(4): 211-214. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.044
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    根据多晶硅产业副产物四氯化硅的组成特性,提出-整套精制工艺流程,可以得到光纤级四氯化硅。对于年产1万t光纤级四氯化硅,对流程中的精馏塔设计差压多效节能精馏方式,装置可以比普通精馏节约50%以上的蒸汽和循环水用量,节能效果明显。
  • 郭晓东
    现代化工. 2021, 41(4): 215-217,223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.045
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    在Innovene气相工艺聚丙烯(PP)生产装置上采用氢调法生产技术,优化聚合、挤压工艺,成功试生产出均聚注塑聚丙烯树脂,通过实验研究进一步发现,Hyperform HPN900ei助剂的加入明显提升了聚丙烯(PP-2)的光学性能、力学性能及热性能,与普通的Z30S均聚料相比,这种高性能注塑聚丙烯物性指标优越、外观更漂亮、加工性更好。
  • 蒋洪, 李浩玉, 胡成星, 王金波
    现代化工. 2021, 41(4): 218-223. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.046
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    针对乙烷回收传统闭式混合制冷冷剂配比困难、运行调节复杂等现状,提出了开式混合冷剂制冷的GLSP乙烷回收流程,为比较闭式、开式混合冷剂制冷循环两者之间的差异,对两者进行热力学分析发现,开式混合冷剂制冷的GLSP乙烷回收流程具有一定节能效果:综合能耗节约约0.9%,GFDA3损量减少约14%,且混合冷剂制冷循环有效能利用略优于闭式混合冷剂制冷循环。最后对提出的开式混合冷剂工艺进行特性及适应性分析发现,该开式混合冷剂制冷工艺较适合于超富气气质工况。
  • 分析测试
  • 伍欢, 董社英, 郭靖珺
    现代化工. 2021, 41(4): 224-228,233. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.047
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    采用化学共沉淀法制备了磁性石墨烯相碳化氮纳米复合材料(g-C3N4/Fe3O4),并将其作为吸附剂用于水样中3种苯基类有机农药(phenyl-OPs)的超声辅助磁性固相萃取(UAE-MSPE),采用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)对其进行分析测定。在最佳萃取/解吸条件下,该方法在0.1~200 μg/L浓度范围内线性关系良好(R2>0.9912),检出限(S/N=3)为0.02~0.12 μg/L,加标回收率为84.1%~94.2%,相对标准偏差(RSD)为3.5%~5.7%。研究表明,该方法操作简单快速、回收率高、重复性好,对环境水样中苯基类有机农药的快速筛选具有潜在的价值。
  • 张元, 张兵兵, 孙彦峰, 姜楠, 赵文志, 韩晨灏
    现代化工. 2021, 41(4): 229-233. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.048
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    利用全自动石墨消解仪,以50%王水消解样品,在5%盐酸介质中用0.8%硼氢化钾(含0.2%的氢氧化钾)作为还原剂,采用氢化物发生-原子荧光光度法(HG-AFS)对地球化学样品中的砷、汞2种元素同时进行测定。结果表明,该方法砷和汞的检出限分别为0.006 8、0.004 3 μg/g,砷和汞的相对标准偏差(RSD%,n=12)分别为0.43%~4.05%、2.98%~7.88%,均小于10%。该方法结果准确,操作简便、快速,应用成本低,精密度和准确度均满足地质实验室质量管理规范要求(DZ/T 0130—2006),可广泛应用到测定地质样品中砷、汞的实际工作中。
  • 赖宇明
    现代化工. 2021, 41(4): 234-237. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.04.049
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    采用两步法合成了金纳米星,通过消光光谱和透射电镜的表征,发现金纳米星的表面有多个针尖状纳米结构。针尖状结构末端的尺寸5~10 nm,可形成多个拉曼热点。将其作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底,通过拉曼光谱检测了塑化剂DBP的含量,检出限可达到10 ng。金纳米星可作为一种灵敏的SERS活性基底为食品、生活用品等环境中的塑化剂提供快速的检测。
  • 外企专访
  • 现代化工. 2021, 41(4): 238-239.
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