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现代化工
2022年, 第42卷, 第2期 刊出日期:2022-02-20
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专题:生活垃圾处理及资源化
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餐厨垃圾干式厌氧发酵技术研究进展及展望
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秦丞志, 张奇, 赵建伟, 袁庆江, 孙英杰
现代化工. 2022, (
2
): 1-5,9. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.001
摘要
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693
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(1375KB) (
5
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总结了餐厨垃圾干式厌氧发酵的关键影响因素(温度、pH、含固率、有机负荷、含盐量和含油量、C/N、氨氮、挥发性脂肪酸),概述了强化餐厨垃圾干式厌氧发酵的主要策略(外源添加剂、预处理、接种物、共发酵)。对餐厨垃圾干式厌氧发酵的发展方向提出了展望及建议。
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快速好氧堆肥工艺在餐厨垃圾处理中的应用
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张军, 周凯, 聂永山
现代化工. 2022, (
2
): 6-9. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.002
摘要
(
752
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(1340KB) (
2
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针对某市餐厨垃圾的资源化处理工程,采用快速好氧堆肥工艺。设计采用双破碎+双分选方式进行原料预处理,实现杂质分选与粒径控制,采用隔油、气浮+膜分离提高油脂回收率。生产中的压榨液、渗滤液等废水采用二级生化、膜处理联合臭氧氧化加混凝沉淀后达标排放。生产过程中的污染气体与VOCs收集后,采用喷淋洗涤与生物滤池处理后达标排放。利用20%木屑和10%熟料进行物料调质,减少反应中的含氮气体排放,缩短堆肥反应周期,并结合经验与前期调试确定了含水量、通气量等主要反应条件。工艺运行稳定,堆肥产品的pH、养分与重金属含量等符合国家标准,整体处理成本约177.57元/t,有机肥料可实现成本回收22.14元/t。
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餐厨垃圾厌氧消化处理技术研究进展
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郑祥, 许海朋, 范庆文, 龙思灵, 华栋梁
现代化工. 2022, (
2
): 10-14,18. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.003
摘要
(
592
)
PDF
(1366KB) (
3
)
针对餐厨垃圾厌氧消化过程中挥发性脂肪酸和氨氮内源性抑制问题,从改进反应器、共消化、添加生物炭、添加微量元素以及生物强化5个方面分析了减缓内源性抑制的优势和不足,并从反应器设备改进和机理研究2方面对减缓内源性抑制进行了展望。
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氨吹脱结晶在垃圾渗滤液处理中的工程研究
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王海棠
现代化工. 2022, (
2
): 15-18. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.004
摘要
(
543
)
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(1348KB) (
3
)
介绍了国内某生活垃圾渗滤液处理工程案例,该案例主要采用氨吹脱结晶-A/O-膜法-电氧化工艺。工程运行结果表明,该工艺路线选择合理,运行稳定可靠,处理后出水可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)表2排放标准。其中氨吹脱结晶可有效去除废水中70%以上的氨氮,生成的硫酸铵产品可外售,在垃圾渗滤液减量化的同时实现了资源化。
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餐厨垃圾与生活垃圾焚烧协同处置的工程应用
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李岚, 赵家良, 朱喜, 张成波, 张显潮, 刘悦
现代化工. 2022, (
2
): 19-24. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.005
摘要
(
586
)
PDF
(2166KB) (
4
)
某市建设的循环经济环保科技示范项目集生活垃圾焚烧、污泥干化、餐厨垃圾和粪便联合厌氧消化为一体,总体工艺设计从循环经济园区角度考虑,共用公辅设施、互为能源原料、工艺系统联通,实现多种垃圾的协同处置。其中餐厨和粪便处理采用"预处理+联合厌氧消化"工艺,利用焚烧系统蒸汽热源满足工艺需求,产生沼气作为辅助燃料回馈焚烧炉,厌氧产渣作为固体燃料与生活垃圾掺混处理,污水产物进入生活垃圾渗滤液处理系统。相较于单一处理模式的独立设厂,建设造价大为减少,运营成本明显降低,人力资源占用少,园区内处理避免不同处理厂间物料渣滓运输对环境造成危害,实现经济效益与环境保护共赢,契合国家垃圾分类及完善垃圾处理终端设施的政策要求和市场走向。
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Fenton-电氧化工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液的中试研究
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吴天
现代化工. 2022, (
2
): 25-30. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.006
摘要
(
575
)
PDF
(1927KB) (
10
)
采用Fenton-电氧化工艺对垃圾填埋场渗滤液纳滤浓缩液进行中试,研究了不同条件下电氧化对COD、氯离子、氨氮和硝酸盐氮等的去除效果,并进行了能耗分析。结果表明,Fenton-电氧化工艺对浓缩液中的污染物处理效果较好,在电氧化时间8 h后,对COD、氨氮、氯离子去除率分别达到96%、99%、51%,吨水能耗为67~92 kWh,控制电流密度可以有效降低能耗。本试验在处理效果和能耗等方面达到了预期效果,可以为电氧化法处理渗滤液膜滤浓缩液的工程应用提供参考。
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垃圾焚烧SCR脱硝催化剂的研究进展
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能士峰, 刘庆岭, 张旺, 王贺, 王天昊, 张亚威, 昝文安
现代化工. 2022, (
2
): 31-34. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.007
摘要
(
683
)
PDF
(1352KB) (
4
)
选择性催化还原(SCR)作为一种实现氮氧化物超低排放的技术,在垃圾焚烧领域逐渐得到应用。SCR催化剂脱硝效率和使用寿命受到烟气温度、SO
2
、H
2
O、烟尘等多种因素的影响。经过脱酸和除尘后,垃圾焚烧烟气呈现低温、低酸、低尘、低重金属含量、高含水率的特点,研究发现烟气温度、SO
2
、H
2
O对催化剂脱硝效率和使用寿命都有较大影响,但SO
2
影响最大,同时催化剂本身的催化活性、抗硫性能也是影响脱硝结果的关键因素。
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专论与评述
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2021年第二十届日本绿色和可持续发展化学奖获奖项目评述
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程海涛
现代化工. 2022, (
2
): 35-39. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.008
摘要
(
774
)
PDF
(2274KB) (
57
)
日本绿色和可持续发展化学奖由绿色与可持续化学网授予,旨在奖励通过化学革新来推动环境和人类健康、安全研究与发展。对2021年第二十届日本绿色和可持续发展化学奖6个获奖项目的创新性和价值进行了评述。
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我国不同行业协同处置利用固体废物情况分析
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桑宇, 张宏伟, 陈瑛
现代化工. 2022, (
2
): 40-44. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.009
摘要
(
716
)
PDF
(1353KB) (
43
)
我国高度重视固体废物处置利用工作,陆续出台了相关法律法规,各行业协同处置利用固体废物产业迅速发展。目前,水泥、混凝土、陶粒、钢铁等行业利用各自的设备、工艺、材料等不同特点协同处置利用各种固体废物得到了广泛的研究与应用,但是仍面临缺乏顶层设计及技术文件、影响设备和产品产量及质量、产品环境风险不确定、产品所占市场份额有待提高等问题。因此,需要完善固体废物被各行业协同处置利用的相关法律法规、政策和标准,加大研究力度,开展各行业协同处置利用固体废物的试点示范。
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聚酯回收再生产业绿色发展模型构建及实践
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姜涛, 蔡宇凌, 周安展
现代化工. 2022, (
2
): 45-50. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.010
摘要
(
663
)
PDF
(1588KB) (
59
)
聚酯凭借其优良的性能,被广泛应用于经济社会的各个领域。随着聚酯使用量剧增,随之而来的是其废弃物的处理处置问题。目前常规的焚烧、填埋等处置方式不仅会造成资源能源的消耗浪费,还可能带来新的环境问题。因此,推动废旧聚酯回收再生产业发展对资源高效利用和环境保护具有重大意义。为了解决上述问题,通过构建模型为废旧聚酯回收再生产业绿色发展提出了明确的建设思路,同时也可为其他废旧物品回收再生产业高质量发展提供参考。
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技术进展
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金属有机框架及其衍生物在甲醇电催化氧化中的应用研究进展
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王彤, 陈康成, 黎汉生
现代化工. 2022, (
2
): 51-56. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.011
摘要
(
655
)
PDF
(2328KB) (
7
)
金属有机框架(MOFs)因多孔性、大比表面积、可设计性等优点,在直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极甲醇氧化反应(MOR)中备受关注。对MOFs及其衍生物在酸性和碱性DMFC体系中MOR的应用进行了综述,并对其未来发展方向进行了总结和展望。
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甲醇制芳烃反应及生产工艺研究进展
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陈诗瑶, 申峻, 王玉高, 牛艳霞, 刘刚, 盛清涛
现代化工. 2022, (
2
): 57-60,67. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.012
摘要
(
814
)
PDF
(1362KB) (
8
)
简单介绍了甲醇制芳烃(MTA)反应机理,总结归纳其集总动力学,详细介绍了MTA固定床、流化床2类工艺路线,发现芳构化与烷基化、歧化反应协同可提高二甲苯的收率;介绍了化工流程模拟软件Aspen在MTA工艺中的模拟应用;最后提出需对MTA动力学和积碳动力学进行深入研究,利用Aspen建立MTA全流程模拟并进行能效、经济分析,以确定较优工艺,为工业化生产提供参考。
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太阳能热解技术制备生物炭的研究进展
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彭昌盛, 魏茜茜, 赵婷婷, 常全超, 杜玉凤, 李杰, 戴敏
现代化工. 2022, (
2
): 61-67. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.013
摘要
(
595
)
PDF
(2099KB) (
7
)
对传统生物炭生产技术及设备进行了综述,从太阳能热解技术装置设计着手,分析了太阳能聚光器类型、传热方式、热解参数、原料组成等工艺参数对生物炭制备过程的影响,并指出太阳能热解技术生产生物炭的应用前景。
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高盐废水处理新工艺研究进展
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高爽, 刘慧敏, 王美慧, 谢跃林, 丁健, 王亚雄
现代化工. 2022, (
2
): 68-71. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.014
摘要
(
704
)
PDF
(1296KB) (
6
)
综述了含盐废水处理中的最新工艺进展,如电渗析脱盐技术工艺、纳滤膜分离技术工艺、反渗透膜脱盐技术和多效蒸发脱盐技术;指出了目前研究中各种工艺存在的问题与不足,并对未来的工艺和技术改进方向进行了展望。
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硫化氢资源化技术研究进展
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张珂, 李晓玲, 常丽萍, 鲍卫仁, 王辉
现代化工. 2022, (
2
): 72-77,83. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.015
摘要
(
678
)
PDF
(1530KB) (
10
)
在脱除硫化氢的同时实现所含氢和硫元素的资源化转化具有重要的环境、经济和社会效益。硫化氢制备硫磺和硫化工产品的技术成熟,但是氢元素以水的形式浪费。热分解法、电化学法、光化学法、重整甲烷法和热化学循环法可以实现硫化氢资源化制氢,但是须解决各自的瓶颈问题。在硫化氢化学循环中引入中间反应物可以实现硫化氢制备氢气和硫酸,与清洁能源耦合可以实现过程的无碳排放,是实现可持续发展和循环经济的有效途径。
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乙炔氢氯化反应催化剂载体的研究进展
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代元元, 徐小雷, 赵长森, 解荣永
现代化工. 2022, (
2
): 78-83. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.016
摘要
(
565
)
PDF
(1672KB) (
3
)
概述了近年来国内外乙炔氢氯化反应载体的研究现状包括金属/非金属氧化物、分子筛和炭材料等载体材料,分析不同载体应用的优缺点,重点综述了载体的改性手段。研究表明,载体经过改性可调节载体表面酸碱性、化学官能团的分布从而增强载体与活性组分的相互作用、提高活性组分分散度、稳固活性组分价态,最终提高催化剂活性和稳定性;其中氮改性的炭材料被认为是乙炔氢氯化最有工业化应用前景的载体。
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尼龙静电纺丝应用研究的现状与展望
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王学军, 刘军, 冯建立
现代化工. 2022, (
2
): 84-87. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.017
摘要
(
586
)
PDF
(3853KB) (
5
)
简要介绍了静电纺丝的历史及工作机理,总结了静电纺丝纤维的结构特点。详细介绍了尼龙静电纺丝的应用情况,包括空气过滤、污水处理、吸附分离、生物传感、抗菌材料、组织工程和智能穿戴等。讨论了尼龙静电纺丝面临的挑战和未来发展的前景。
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固体二氧化氯制备研究进展
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李鑫, 李惠静, 吴彦超
现代化工. 2022, (
2
): 88-90,96. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.018
摘要
(
486
)
PDF
(1324KB) (
3
)
介绍了固体二氧化氯消毒剂的独特优势,讨论了影响固体二氧化氯制剂性能的因素,针对制备固体二氧化氯的各种不同方法进行了总结对比,其中以有机物为载体的固体二氧化氯制剂能够达到良好的参数,尤其在食品领域应用效果很好,是近年来的研究热点。最后对制备固体二氧化氯制剂今后的研究重点及方向进行了展望。
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硫化铅胶体量子点太阳电池的研究进展
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阮环阳, 马昌期
现代化工. 2022, (
2
): 91-96. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.019
摘要
(
560
)
PDF
(1640KB) (
2
)
介绍了量子点太阳电池的工作原理,重点阐述了硫化铅胶体量子点在太阳电池中的应用研究进展,包括纯硫化铅量子点太阳电池、与有机材料和钙钛矿材料杂化的太阳电池,指出配体工程、活性层微结构设计与表面能级修饰是提升硫化铅胶体量子点太阳电池效率的有效手段与普遍做法。针对硫化铅胶体量子点太阳电池面临的问题进行了分析与论述,提出未来的研究工作需结合太阳电池的工作机理,从最大化光电流传输、全波段的光子捕获、界面质量控制和提高稳定性等角度来提升硫化铅太阳电池的效率。
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耐盐抗剪切型聚丙烯酰胺降阻剂的制备及研究现状
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代雅兴, 张艺夕, 张丰润泽, 郑憬希, 杨子腾, 张鹏
现代化工. 2022, (
2
): 97-101. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.020
摘要
(
604
)
PDF
(1364KB) (
4
)
总结了部分耐盐、抗剪切改性单体的种类,分析了不同降阻剂的溶解时间、相对分子质量以及用量、矿化度、流速等与降阻率的对应关系,以期为耐盐抗剪切型聚丙烯酰胺降阻剂的制备提供借鉴。研究发现,仅含磺酸基团的聚丙烯酰胺降阻剂在流速小于10 m/s时,降阻率在50%~81.3%之间;而同时含磺酸基团和长链疏水基团的聚丙烯酰胺降阻剂在流速大于10 m/s时,降阻率基本高于70%。在流速较高的条件下,同时含有磺酸基团和长链疏水基团的降阻剂应是今后重点研究方向之一。
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压裂液多功能性研究进展
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高晨豪, 郭继香, 许振芳, 张世岭
现代化工. 2022, (
2
): 102-105,111. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.021
摘要
(
587
)
PDF
(1338KB) (
2
)
概述了压裂前与压裂后不同时期的压裂液实现降黏、渗吸、酸化、调剖和驱油功能的原理与方法,综述了压裂液多功能性的研发现状,为开发低成本多功能压裂液提供思路。
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电吸附除盐技术在燃煤电厂中的应用研究进展
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董旭明, 张胜寒, 卢权, 檀玉
现代化工. 2022, (
2
): 106-111. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.022
摘要
(
569
)
PDF
(1412KB) (
2
)
介绍了4种碳电极材料的优缺点;分析了国内外燃煤电厂的电吸附除盐技术应用案例,并结合电厂脱硫废水的特点指出了电吸附技术的发展方向以及存在的一些问题。实际应用结果表明,电吸附技术对水的前处理要求简单。处理能力达到200 m
3
/h及以上的工业化应用案例表明,电吸附除盐技术处理火力发电厂循环冷却水,在产水率为70%~76%的条件下,硬度、钙硬度以及氯化物的去除率可达65%~80%,电吸附技术处理火力电厂循环冷却水排污水的除盐成本较低。
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碳化物气凝胶隔热材料的研究进展
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王子寒, 刘学宁, 邰菊香, 付俊杰, 袁美玉, 徐世玉, 崔升
现代化工. 2022, (
2
): 112-116. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.023
摘要
(
547
)
PDF
(1521KB) (
3
)
综述了近几年来氧化物气凝胶、碳气凝胶和碳化物气凝胶在高温隔热方向的研究进展,介绍了改性制备过程和隔热性能研究,并对耐高温碳化物气凝胶隔热防护材料未来的发展进行了展望。
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MOFs材料去除水中放射性核素的研究进展
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周义朋, 王晓伟, 贾铭椿, 杜志辉, 梁成强
现代化工. 2022, (
2
): 117-121. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.024
摘要
(
518
)
PDF
(1656KB) (
3
)
综述了MOFs及MOFs复合材料在放射性核素去除方面的研究进展,并对MOFs在分离水中放射性核素的应用前景做出了展望。同时指出了MOFs材料在合成和应用过程中存在合成成本高、吸附效率较低等问题,为今后MOFs材料在去除水中放射性核素的研究提供了方向。
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氮化硼/蚕丝导热复合材料的制备及其性能研究
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侯文轩, 吕喆, 刘香兰, 张献, 宫艺, 田兴友
现代化工. 2022, (
2
): 122-125. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.025
摘要
(
595
)
PDF
(3432KB) (
5
)
针对传统导热材料基体难以自然降解的问题,选择更加环保的蚕丝蛋白为基体材料,采用球磨共混-热压成型制备了氮化硼/蚕丝蛋白导热复合材料,考察了复合材料的形貌结构和导热性能。结果表明,氮化硼在复合材料中沿水平方向分布,导致复合材料表现出明显的导热各向异性。复合材料的导热系数随着氮化硼质量分数的增加而提高。当氮化硼质量分数为50%时,复合材料的水平方向导热系数为12.42 W/(m·K),垂直方向导热系数为0.41 W/(m·K)。红外热成像结果表明,氮化硼/蚕丝蛋白复合材料具有优异的传热性能。
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刘晓宇, 张蓉, 张超, 何盼, 卢静, 侯彬, 麦翠蓥
现代化工. 2022, (
2
): 126-130. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.026
摘要
(
540
)
PDF
(1960KB) (
3
)
采用微生物燃料电池-膜生物反应器系统(MFC-MBR)对微电场作用下污泥性质进行分析。对MFC-MBR的产电性能和优化分析发现,在水力停留时间为36 h、曝气量为1.5 L/min的工况条件下,该系统在稳定输出电能的同时能够高效降解苯酚废水。MFC-MBR和C-MBR (空白对照膜生物反应器系统)在最佳工况条件下的长期运行结果表明,微电场的施加使得膜污染得到缓解。与C-MBR相比,MFC-MBR膜污染的缓解归因于污泥性质的改变,主要体现在Zeta电位绝对值降低、污泥平均粒径变大、SMP和LB-EPS质量分数降低。因此,在最佳运行条件下,通过对MBR施加微电场既能促进苯酚废水的降解,又能改变污泥性质、缓解膜污染。
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吕苏云, 杨文涵, 王聪, 班飒, 尹大学, 朱浩
现代化工. 2022, (
2
): 131-135,141. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.027
摘要
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530
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3
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采用溶胶-凝胶法合成了钴(Co)、氮(N)、碳(C)共掺杂的TiO
2
纳米复合光催化剂。并通过SEM、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis和XPS等手段对样品的形貌、结构和带隙进行了表征。结果表明,Co、N、C共掺杂的TiO
2
可以在TiO
2
的带隙中形成杂质能级,缩短带隙能量(2.69 eV)。在Co、N、C共掺杂TiO
2
(Co/N-TiO
2
@C)和可见光照射30 min后,其对四环素(TC)的降解率为94.5%;照射60 min后,TC的降解率高达97.19%。在Co/N-TiO
2
@C和可见光存在下循环3次后,TC的降解率降低到70.19%,这是由于掺杂离子浸出导致催化剂活性降低。
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不同金属改性剂对Rh/FePO
4
催化剂氢甲酰化性能的影响
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高照华, 宋华兴, 颜晓瑞, 魏海生, 王文华, 任万忠
现代化工. 2022, (
2
): 136-141. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.028
摘要
(
498
)
PDF
(2597KB) (
3
)
采用等体积浸渍法制备了不同金属(La、Co、Ce、Cr)改性的M-Rh/FePO
4
催化剂,考察不同催化剂在1-辛烯氢甲酰化中的反应性能;利用XRD、H
2
-TPR、XPS等对催化剂进行表征。结果表明,不同改性剂对Rh/FePO
4
催化剂中金属Rh与载体FePO
4
改性效果不同,其中金属Cr的加入对Rh/FePO
4
催化性能的提高明显优于其他3种改性剂,同时,过多金属Cr的加入降低了催化性能。当金属Cr质量分数为0.1%时,可显著增强金属Rh与载体FePO
4
之间的相互作用,在1-辛烯氢甲酰化反应中表现出较好的催化性能,可获得99.4%的转化率和92.8%的醛收率。催化剂经5次循环反应后仍保持较好的活性和选择性,具有良好的循环稳定性。
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载体诱导HAP沉淀处理含PO
4
3-
废水效果分析
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李怡冰, 陈平, 丁雅楠
现代化工. 2022, (
2
): 142-145. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.029
摘要
(
463
)
PDF
(1530KB) (
3
)
以含PO
4
3-
配水为处理对象、CaCl
2
为沉淀剂,得到无载体时PO
4
3-
去除最佳条件;在最佳条件下,对比12种备选载体诱导HAP (Ca
5
OH (PO
4
)
3
)沉淀效果,选出最佳载体;考察不同来源最佳载体的诱导沉淀效果,分析了载体成分对诱导沉淀除PO
4
3-
、Ni
2+
、Pb
2+
效果的影响。结果表明,无载体时最佳沉淀条件为:pH为10.0、沉淀剂投加摩尔比为4∶1、平衡时间为80 min;添加10种载体后,反应平衡时间均显著减少,PO
4
3-
去除率均提高,其中白云石诱导沉淀效果最佳;白云石中CaO、MgO、SiO
2
、Al
2
O
3
含量与PO
4
3-
平衡去除率呈正相关,Fe
2
O
3
、Na
2
O、K
2
O含量与平衡去除率呈负相关,白云石诱导NiS、PbS沉淀与HAP有相似规律,以不同成分对平衡去除率影响程度为参数选择白云石,应选择其正相关成分影响程度大且含量高的白云石。
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制备方法对钼铋系选择氧化制甲基丙烯醛催化剂性能的影响
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冯莎莎, 刘波, 李静, 杜海龙, 阎梁, 王磊, 许文友, 王晓亮
现代化工. 2022, (
2
): 146-150,156. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.030
摘要
(
515
)
PDF
(3111KB) (
4
)
采用共沉淀法、普通水热法和微波辅助水热法分别制备了一系列Mo-Bi-Fe-Co系复合氧化物催化剂,利用XRD、FT-IR、H
2
-TPR、FE-SEM、BET以及TEM等表征手段对3种方法制备的催化剂进行分析,并以固定床活性评价装置考察催化剂的反应性能。结果表明,与共沉淀法相比,普通水热法和微波水热法制备的催化剂晶型结构、表面性质和颗粒形貌发生显著变化,催化性能大幅度提高。其中微波水热法制备的催化剂催化活性最好,在反应温度为360℃、空速为3 300 h
-1
的条件下,其TBA转化率和MAL选择性分别可达69%、90.1%。
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低温低C/N比污水微氧生物脱氮性能研究
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李慧, 张潇, 曹岳, 赵博玮, 岳秀萍
现代化工. 2022, (
2
): 151-156. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.031
摘要
(
565
)
PDF
(2120KB) (
3
)
为探究低温条件下溶解氧(DO)质量浓度对微氧生物脱氮反应器启动和运行的影响,采用外曝气回流上升流式微氧污泥处理系统,将低C/N比模拟城市污水泵入反应器进行处理,实验各阶段微调DO浓度并测定主要出水水质指标。结果表明,反应器对TOC、IC、NH
4
+
-N和TN去除率分别为62.32%、60.02%、91.56%、64.09%,在低温、低DO、低C/N比的条件下处理效果良好。菌群结构分析表明,驯化污泥存在促进颗粒化菌,好氧氨氧化、厌氧氨氧化、自养反硝化、异养反硝化和好氧反硝化可协同脱氮,在低温、低C/N比下富集节能高效脱氮菌群。
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绿色合成纳米铁/铈催化剂联用过氧化氢降解甲氧苄啶的研究
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张磊, 范晨, 郭波
现代化工. 2022, (
2
): 157-162. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.032
摘要
(
553
)
PDF
(3419KB) (
2
)
以抗生素中常见的磺胺增效剂甲氧苄啶(TMP)为目标污染物、葡萄籽提取液合成纳米铁铈(Fe/Ce-NPs)为催化剂,采用非均相类芬顿体系对甲氧苄啶的降解进行研究。利用SEM、FT-IR、XRD和XPS等对合成的催化剂进行表征。同时考察了反应温度、H
2
O
2
浓度、催化剂投加量、TMP初始质量浓度和溶液初始pH对降解甲氧苄啶的影响。结果表明,在TMP初始质量浓度为30 mg/L、Fe/Ce-NPs质量浓度为0.27 g/L、H
2
O
2
浓度为0.6 mol/L、35℃和pH 4.0的条件下反应50 min时,TMP的去除率可达100%。伪一级和伪二阶动力学模型均能有效拟合该类芬顿法对TMP的降解过程,但伪二级拟合效果更优,表明该反应过程以化学反应为主,且Ce
3+
/Ce
4+
催化还原体系以及CeO
2
的氧空位作用会促进Fe-NPs/H
2
O
2
降解TMP。
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柴油污染土壤烷烃降解菌的筛选及降解特性研究
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王兴龙, 颜家保, 胡杰, 鲍彦舟
现代化工. 2022, (
2
): 163-166. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.033
摘要
(
491
)
PDF
(1941KB) (
3
)
从某炼油厂柴油罐区污染土壤中分离筛选出优势柴油降解菌L12,并经过形态学观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,鉴定为不动杆菌属(
Acinetobacter
.sp)。采用摇瓶实验研究了菌株L12对正十六烷的适宜降解条件,并考察了该菌对柴油的降解能力。结果表明,菌株L12最佳的培养初始pH为7、接种量为5%、摇床转速为150 r/min、培养温度为30℃,菌株可耐受正十六烷质量浓度高达5 000 mg/L。最优条件下培养7 d,该菌株对正十六烷的降解率高达90.33%,能将质量浓度为3 000 mg/L的柴油几乎完全降解,表明该菌具有良好的用于生物修复柴油污染土壤的潜力。
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碱性离子液体催化Friedlander反应合成2,3-二苯基-1,8-萘啶的研究
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孙健, 伞影, 谢宁, 金朝辉, 高华晶
现代化工. 2022, (
2
): 167-171. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.034
摘要
(
470
)
PDF
(1698KB) (
3
)
合成了1-丁基-2,3-二甲基咪唑咪唑盐([Bmmim][Im])等6种咪唑类离子液体,并测定了其pH和热分解温度,通过红外光谱(FT-IR)确定了离子液体的结构。将上述离子液体作为溶剂和催化剂分别应用于二苯基乙酮和2-氨基-3-吡啶甲醛的Friedlander反应,考察了底物的摩尔比、反应温度、反应时间等条件对2,3-二苯基-1,8-萘啶收率的影响。结果表明,在以[Bmmim][Im]为催化剂、反应温度为80℃、反应时间为24 h、离子液体用量为5 mL、二苯基乙酮和2-氨基-3-吡啶甲醛摩尔比为1∶0.6的条件下,产品收率可达89.71%,[Bmmim][Im]循环使用4次催化活性没有明显降低。
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响应面法优化己二酸二甲酯低压催化加氢工艺研究
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弓浩宇, 杨幸川, 方鑫, 刘国际, 徐丽
现代化工. 2022, (
2
): 172-176. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.035
摘要
(
534
)
PDF
(1973KB) (
1
)
利用CuO-ZnO-Al
2
O
3
催化剂对己二酸二甲酯催化加氢制1,6-己二醇低压工艺进行研究。采用单因素实验法探究了反应压力、液时空速、反应温度、氢酯摩尔比对反应的影响。并采用Box-Behnken Design对加氢工艺进一步优化。在3 MPa条件下,以反应温度、液时空速、氢酯摩尔比为变量,以1,6-己二醇收率为响应值,建立回归方程。响应面优化后确定的最优工艺条件为:反应温度为204.2℃、液时空速为0.206 h
-1
、氢酯摩尔比为120,该条件下1,6-己二醇收率可达97.71%。
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漂浮型BiOCl/EP光催化剂的原位合成及其光催化降解性能
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尹金慧, 王帅, 刘湘
现代化工. 2022, (
2
): 177-182,187. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.036
摘要
(
531
)
PDF
(3724KB) (
2
)
通过原位沉积法将BiOCl负载到膨胀珍珠岩(EP)孔隙表面,制备出新型漂浮型BiOCl/EP光催化剂,并通过一系列手段对样品进行表征。结果表明,在模拟太阳光照射下,BiOCl/EP复合材料在125 min内对100 mL 15 mg/L罗丹明B溶液的降解率可达95.8%,远高于纯BiOCl。光催化活性的提高主要归因于BiOCl/EP复合材料中的Bi—O—Si键可作为电子传输通道促进光生电子-空穴对的分离和迁移、更高效的太阳光能利用率以及活性氧物种产生的效率。经过5次连续循环使用后,该复合物的光催化降解效率仍可达到91.0%。
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咪唑类离子液体对苯系挥发性有机物脱除性能的研究
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郑秋丽, 赵志军, 李鸿, 罗明生
现代化工. 2022, (
2
): 183-187. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.037
摘要
(
619
)
PDF
(1523KB) (
2
)
为研究咪唑类离子液体吸收甲苯的性能,考察了甲苯体积分数、吸收温度、N
2
进气速度和离子液体流量等对吸收甲苯性能的影响,并评价了离子液体的再生性能。结果表明,[Emim][Tf
2
N]、[Bmim][Tf
2
N]和[Omim][Tf
2
N]这3种离子液体对甲苯的吸收率均在90%以上,且阳离子碳链越长,对甲苯的吸收率越高,3种离子液体对甲苯的吸收率大小为:[Omim][Tf
2
N]>[Bmim][Tf
2
N]>[Emim][Tf
2
N]。甲苯体积分数为3 113 μL/L、N
2
进气速度为50 mL/min、离子液体流量为15 mL/min和吸收温度为20℃的条件下,离子液体对甲苯的吸收率最高。离子液体在140℃、5 066 Pa下干燥再生5次后性能基本稳定。
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新型光催化复合膜TiO
2
/GR/PDA的制备及性能研究
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侯笑笑, 柴涛, 田楠, 刘悦
现代化工. 2022, (
2
): 188-192. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.038
摘要
(
547
)
PDF
(5244KB) (
3
)
采用绿色工艺制备石墨烯(GR),以聚多巴胺(PDA)为黏合剂、混合纤维素滤膜(MCE)为基体,借助真空辅助抽滤法制备二氧化钛/石墨烯/多巴胺复合膜(TP-G/MCE)。研究了不同质量分数GR的TP-G的性能,考察了丙酮熏蒸透明化膜的柔韧性及对负载牢固度的影响等。结果表明,经丙酮蒸气渗透后,白色多孔的MCE膜变成透明TP-G膜,具有优异的柔韧性与负载牢固性。与TiO
2
相比,TP-G发生了明显红移,TP-8.0% G膜的光催化降解甲基橙的降解率为81.84%,经过3次光催化降解循环后降解率为80%。
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Co/Co-N-C高效氧还原催化剂的制备及其用于镁-空气燃料电池的研究
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谢敏, 晁自胜, 王鸣玉, 韩胜华, 胥琦, 李松阳
现代化工. 2022, (
2
): 193-198. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.039
摘要
(
672
)
PDF
(6711KB) (
4
)
采用还原性气氛一步热解ZIF-67的方法制备钴和氮共掺杂的蓬松絮状碳纳米管Co/Co-N-C催化剂。该催化剂具有高的比表面积和良好的导电性,利用三电极体系在旋转圆盘上进行测试,结果表明,其半波电位为0.82 V,起始电位为0.93 V,表明其氧还原性能表现突出。在镁-空气燃料电池实际应用体系中进行测试,负载该催化剂的单电池最高功率密度可达60 mW/cm
2
,在长达20 h的恒流放电测试中,放电电压没有明显衰减,表明其具有良好的放电稳定性和应用前景。
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阴离子聚丙烯酰胺水包水乳液的制备
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滕智子, 刘通义, 戴秀兰, 孙井泉, 魏俊, 林波
现代化工. 2022, (
2
): 199-203. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.040
摘要
(
486
)
PDF
(3727KB) (
2
)
以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为原料,以质量比为2∶1过硫酸钾和无水亚硫酸钠为引发体系,在高矿化度的条件下采用水分散聚合的方式制备出阴离子型丙烯酰胺水包水乳液,利用FT-IR及SEM等表征手段对乳液的结构和性能进行测试。结果表明,当丙烯酰胺的质量分数为14%、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量分数为3.5%、分散剂的质量分数为8%时,体系的增黏能力最好,且溶解性和稳定性良好。
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Mn-Fe普鲁士蓝类似物制备费托合成催化剂及其性能研究
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郭祥贺, 刘广波, 李冰爽, 杨胜男, 李琢, 于建强
现代化工. 2022, (
2
): 204-209. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.041
摘要
(
528
)
PDF
(6926KB) (
2
)
锰是铁基费托合成催化剂的常用助剂,其引入方式是影响催化剂性能的重要因素。以Mn-Fe普鲁士蓝类似物为前驱体,经简单焙烧制备了核壳型Mn-FeC
x
@C催化剂,通过考察助剂锰质量分数对催化剂结构性质及催化性能的影响,研究锰质量分数对催化剂结构变化规律和催化剂构效关系的影响。结果表明,锰的引入改变了催化剂FeC
x
活性相的生成和表面性质,并在一定程度上降低了催化剂活性,增加了产物低碳烃的烯烷比,当锰质量分数为2%时,低碳产物烯烷比可达4.8。锰的引入对催化剂FeC
x
活性相结构的影响是引起反应性能变化的主要原因。
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电解脱硫废水及产物回喷氧化烟气中Hg
0
的研究
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纪明轩, 刘世念, 龙一飞, 李鸿鹄, 赵宁, 胡将军
现代化工. 2022, (
2
): 210-214,219. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.042
摘要
(
507
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PDF
(2171KB) (
3
)
为了处理燃煤电厂排放的高氯脱硫废水、解决烟道气氯元素质量分数不足及选择性催化还原催化剂对Hg
0
氧化效率较低等问题,利用电解法降低脱硫废水中的氯离子质量分数,并将电解产物回喷入烟道内,提高Hg
0
氧化效率。研究了电流和氯离子初始质量浓度对脱硫废水中Cl
-
脱除量和阳极电解产物中Cl
2
所占比例的影响。考察了不同条件下的电解脱硫废水阳极液产物回喷到烟道内对SCR催化剂氧化Hg
0
的效率的影响。随着电流和氯离子初始质量浓度的增加,脱硫废水中的Cl
-
脱除量有所增加,阳极电解产物中Cl
2
所占比例也有增加的趋势。将不同电解脱硫废水阳极液产物回喷至燃煤烟气中,SCR催化剂对Hg
0
氧化效率明显提升。
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氧化石墨烯掺杂对氧化锌气敏性能的影响
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李客, 李林萍, 曹治中, 刘延辉
现代化工. 2022, (
2
): 215-219. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.043
摘要
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523
)
PDF
(2414KB) (
2
)
通过水热法和Hummers法分别制备纳米氧化锌和氧化石墨烯(GO),采用物理球磨法进行掺杂实现对纳米氧化锌改性,并对掺杂氧化锌的气敏性能进行测试。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行结构和形貌表征,考察GO质量分数对氧化锌形貌和气敏性能的影响。结果表明,掺杂质量分数为3% GO的氧化锌对体积分数为100 μL/L乙醇的响应值(
S
=
R
a
/R
g
)达到153.504,是掺杂前的4倍。GO掺杂纳米ZnO可作为检测乙醇气体的新型传感材料。
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寡层Ti
3
C
2
T
x
改性锂硫电池隔膜的研究
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韩胜华, 王鸣玉, 李松阳, 胥琦, 谢敏, 晁自胜
现代化工. 2022, (
2
): 220-224. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.044
摘要
(
492
)
PDF
(4268KB) (
2
)
利用氟化锂和盐酸对前驱体Ti
3
AlC
2
进行刻蚀,成功得到寡层Ti
3
C
2
T
x
纳米片,通过真空抽滤将其负载至商用锂硫电池PE隔膜上,得到修饰层厚度约为710 nm的层状选择性透过Ti
3
C
2
T
x
材料修饰PE隔膜。通过层间距筛分多硫化物和锂离子,该复合隔膜能够有效阻挡多硫化物的穿过,但不影响锂离子的传输。实验结果表明,选择性透过隔膜的锂硫电池具有优异的循环性能,在1 C倍率下,其初始比容量为750.3 mA·h/g,循环200圈后比容量仍然有481.3 mA·h/g,容量保持率高达64.15%。
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工业技术
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水泥窑炉湿法脱硫耦合控制SNCR脱硝氨逃逸的研究
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刘定平, 沈康
现代化工. 2022, (
2
): 225-228,235. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.045
摘要
(
541
)
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(2062KB) (
2
)
针对水泥分解炉脱硝系统氨逃逸问题,提出了利用湿法脱硫系统实现水泥工业烟气氨排放达标的方法。通过在水泥窑尾脱硫系统进行试验,研究了湿法脱硫系统对气态NH
3
的脱除特性。结果表明,湿法脱硫系统浆液吸收作用能有效脱除烟气中的气态氨。液气比、脱硫浆液pH及浆液中氨氮浓度对尾气中氨逃逸影响较大。增大液气比有利于提高氨脱除效率,在液气比由4.3 L/m
3
提高到7.0 L/m
3
时,氨脱除效率由86.0%提高到92.5%;当浆液pH由5.8升高至6.4时,氨脱除效率由94%降低至67%;氨氮浓度由4.03×10
3
mg/L升高至4.06×10
3
mg/L时,氨脱除效率由91.9%降低至86.0%。
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重汽油萃取精馏制溶剂油工艺设计与模拟
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王祥瑞, 杨扬, 邹雄, 董宏光
现代化工. 2022, (
2
): 229-235. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.046
摘要
(
546
)
PDF
(2025KB) (
6
)
提出了以汽油加氢装置的切轻重汽油为原料产重芳烃溶剂油新工艺,从而提高资源利用效率。采用萃取精馏的方法,首先确定环丁砜作为重芳烃与非芳组分分离的基础溶剂,并通过复配萘的方法降低萃取溶剂的沸点,解决了萃取溶剂高温分解的问题,实现了重芳烃分离过程的平稳运行。随后利用Aspen Plus软件模拟计算并设计加氢重汽油制重芳烃溶剂油产品工艺流程,确定了萃取剂配比及用量,并优化萃取精馏塔和溶剂回收塔工艺参数,最终获得满足溶剂油产品指标的重芳烃产品。
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碳纳米管超细粉碎分级的特性研究
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张明星, 马小辉, 樊钦宇
现代化工. 2022, (
2
): 236-240. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.02.047
摘要
(
540
)
PDF
(3537KB) (
3
)
为了制备超细碳纳米管粉体,利用机械磨和气流磨对碳纳米管粉体进行超细粉碎,通过调控设备运行时分级机和引风机的转速,对不同运行参数下制备的超细碳纳米管的粒度、能耗、形貌特征进行测试与分析。研究发现,常温下气流磨分级机转速在2 100~7 200 r/min时,所制备的碳纳米管细粉粒度
d
50
在10.127~2.540 μm;高温(200℃)下气流磨转速在4 800~6 000 r/min时,所制备的碳纳米管细粉粒度
d
50
在5.061~2.831 μm。机械磨风量在339.757~688.903 m
3
/h时,所制备的碳纳米管细粉粒度
d
50
在4.892~11.443 μm。当粉碎到相同粒度
d
50
分别为5、10 μm时,机械磨的产能分别为气流磨的1.6、2.1倍,而气流磨的单位吨能耗分别为机械磨的3、3.9倍。机械磨粉碎后的碳纳米管颗粒粒度明显减小,大多呈规则形状;气流磨粉碎后的碳纳米管颗粒粒径相对于机械磨粉碎后的颗粒粒度明显减小,大多呈无规则形状。因此,在工业生产中,综合考虑粉碎的粒度、能耗和形貌特征,可以选择机械磨进行粉碎,通过选择恰当的运行参数,既能满足粒度要求,又能实现节能的目的。
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502
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3
)
制备了一种新颖、可靠、快速的检测平台用于检测食品中多种化学污染物。通过种子两步生长法合成出金纳米双锥体,采用消耗诱导分离法获得纯度接近100%的金纳米双锥体,利用液-液界面自组装法制备出大面积致密的金纳米双锥体表面增强拉曼散射(SERS)活性基底。研究表明,以结晶紫(CV)作为拉曼探针分子,该基底具有较好的SERS灵敏性和重复性;而且对抗生素孔雀石绿(MG)、农药残留福美双(THR)和塑化剂邻苯二甲酸卞酯(BBP)的检测灵敏性较高,检测限分别达到10
-9
、10
-9
、10
-8
mol/L,对酒中BBP的检测限为1.3 mg/kg。
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2
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选择4-羟基苯甲酸(4-HBA)和3,4-二羟基苯甲酸(3,4-DHBA)作为捕集剂和探针分子,采用化学活化法制备了玉米秸秆基生物多孔碳(PBC),并以此构建了多孔碳修饰电极(PBC/GCE),对修饰材料进行了表征,优化了富集时间、富集电位、缓冲溶液的pH等电化学条件。在最佳条件下,探针分子3,4-DHBA在50~850 μmol/L浓度范围内显示出良好的线性关系,检测限为21.25 μmol/L (S/N=3)。经验证,该方法成功应用于外场环境中OH·的检测。
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