现代化工

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李, 李娜, 智婉婉, 郭莘

现代化工. 2022, 42(8): 1-6. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.001

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交通运输行业由于大量使用化石燃料,其燃烧导致的以CO₂为首的各类温室气体排放显著加剧了环境污染。鉴于此,部分国家相继出台了本国的低碳燃料标准或可再生燃料标准,以限制高排放、高污染的传统化石燃料的使用,并促进可再生能源的开发和利用。调研了北美、欧洲地区部分国家的低碳燃料相关标准,对其涵盖范围、实施情况以及要求等内容进行了介绍和比对。我国目前未见有实施的类似标准,提出了标准建立思路,可作为低碳燃料推广和市场规范化的参考。

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双碳背景下新能源技术发展现状及展望

张和平

现代化工. 2022, 42(8): 7-9. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.002

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简述了"碳达峰、碳中和"背景下比较有前景的3种新能源技术及其发展趋势。光伏、风力发电及制氢技术具有成本低且清洁无污染的优点,有利于实现能源保障和碳减排,但存在地域条件等限制;CO₂加氢制甲醇和乙醇技术有利于废气的回收再利用,绿色环保且能减少碳排放,未来的发展方向是高效催化剂及工艺的开发;城市生活垃圾制氢技术可变废为宝,实现废固的综合利用,且环保效益显著,未来的发展趋势是高效的垃圾焚烧制氢工艺及焚烧设备的开发设计。在全球"碳达峰、碳中和"及环保要求日益严格的形势下,上述3种技术在碳减排方面应用前景广阔,有望得到大力发展。

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固体氧化物燃料电池在LNG/天然气产业中的应用研究

宋鹏飞, 姚辉超, 侯建国, 王秀林

现代化工. 2022, 42(8): 10-15,21. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.003

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固体氧化物燃料电池(SOFC)是最具发展前景的燃料电池技术之一,尤其适合于以清洁的天然气作为原料,能与LNG/天然气产业形成很好的协同效应,实现融合创新的发展模式。介绍了高温燃料发电的原理,对以天然气为原料的固体氧化物燃料电池在大中型固定式发电、中小型分布式热电联供、与微型燃气轮机耦合发电、家用热电联供等方面的应用进行了分析,对SOFC产业与LNG/天然气产业融合发展的方向提出了建议。

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我国现代煤化工产业“十四五”发展布局展望

易学睿, 王强, 田华, 陶怡, 步学朋, 柯彦, 刘蕾

现代化工. 2022, 42(8): 16-21. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.004

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作为资源驱动型产业,现代煤化工产业重大项目建设均以煤炭资源为出发点。中国现代煤化工项目分布呈现"西多东少、北多南少、煤炭产区多消费市场少"的空间分布特征,产能远离消费市场,增加的运输成本一定程度上降低了煤制油气和煤制化工品的竞争优势。为推动现代煤化工产业健康有序发展,需要统筹区域资源供给、环境容量、产业基础等因素,结合全国主体功能区规划以及大型煤炭基地开发,按照生态优先、有序开发、规范发展、总量控制的原则,科学规划我国现代煤化工产业"十四五"布局。

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多相纳米催化剂制备生物柴油的研究进展

陈亚莉, 袁铭霞, 朱贤, 晏金灿, 薛原, 韩生

现代化工. 2022, 42(8): 22-26. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.005

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介绍了国内外多相纳米催化剂用于制备生物柴油的最新进展,归纳总结了不同多相纳米催化剂的类型、优缺点及催化制备生物柴油的研究现状,分析了多相纳米催化剂催化制备生物柴油过程中存在的问题,进而对今后的研究方向和应用做出展望。

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加氢装置换热系统的铵盐结晶研究进展

张建文, 赵亚辉, 李彦, 张帆, 高建苹

现代化工. 2022, 42(8): 27-30. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.006

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对加氢装置换热系统中典型的2种设备(换热器和空冷器)发生的腐蚀情况进行讨论,从实验研究、机理研究、数值模拟3个方面综述了空冷器的铵盐腐蚀研究进展,空冷器和换热器关于机理研究的方法类似,可以互相比较运用。换热器的结晶预测研究仍存在不足,且动态结晶过程研究较少,有待持续深入研究,保障安全生产。

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静态混合器及其在多相反应体系中的应用研究进展

殷鹏镇, 吴芹, 黎汉生

现代化工. 2022, 42(8): 31-36. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.007

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介绍了静态混合器的分类与特点,并综述了其在多相反应中的应用,着重介绍了静态混合器在气液反应、气液固反应、液液反应、液固反应体系中的应用研究进展,旨在归纳总结静态混合器在多相反应体系中的研究现状,同时指出了该过程中存在的问题及其发展趋势,以期为静态混合器的进一步应用提供借鉴与参考。

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化学工艺构建微/纳结构沸腾表面的研究进展

曹泷, 赵露星, 杨辉, 杨卧龙

现代化工. 2022, 42(8): 37-41. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.008

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综述了近年来多种化学工艺构建微/纳结构表面强化沸腾传热的研究进展,介绍了沉积法、蚀刻法、氧化法以及化学脱合金法等工艺构建微/纳结构表面的构建过程,并对强化传热性能表现进行探究总结,进而提出未来研究的方向。

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秸秆纤维增强水泥基复合材料研究现状

肖力光, 雷潭

现代化工. 2022, 42(8): 42-45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.009

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阐述了国内外秸秆纤维水泥基增强复合材料的研究现状,从生产技术、制备工艺、配合比设计等方面出发,重点介绍了各种秸秆纤维材料对水泥基增强复合材料性能的影响。秸秆纤维水泥基复合材料原料丰富,绿色环保,具备优良的保温隔热、抗冲击能力以及社会经济效益。研究不同秸秆纤维的性能、寻求秸秆纤维水泥基增强复合材料的可持续发展道路具有重要意义。

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石墨烯改性聚丙烯复合材料及其研究进展

董海鹏, 范会生, 张璐, 文建军, 张乐

现代化工. 2022, 42(8): 46-49,53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.010

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综述了石墨烯基复合材料的常见结构和石墨烯/聚丙烯复合材料的制备方法及性能,并对其界面行为进行归纳总结,分析了存在的问题及发展前景。

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二氧化碳固体碱吸附剂改性研究进展

张欣颖, 石国亮

现代化工. 2022, 42(8): 50-53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.011

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结合近年来二氧化碳吸附剂主要研究状况,以CO₂固体吸附剂改性后的常用吸附压力为依据,从加压和常压角度重点对碱金属类、多孔炭类、沸石、多孔膜、有机金属框架5种较为普遍的固体吸附剂的改性进行了详细阐述,并对其应用前景进行了展望。

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0-X型磁电复合材料耦合效应研究进展

兰梦双, 张钦, 敖鸿, 李汶川, 邓小玲, 高荣礼

现代化工. 2022, 42(8): 54-59,64. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.012

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综述了国内外0-X型复合多铁性材料磁电耦合效应的研究进展。由磁性纳米微粒与铁电相复合而成的0-X型磁电复合多铁性材料具有更大的界面面积、更好的分散性以及因磁性相之间较差的连通性所带来的高阻特性等优点,理论上可获得室温下更强的磁电耦合效应。但是,0-X型磁电复合多铁性材料的磁电耦合效应不仅与铁电相和铁磁相本身有关,还依赖于两相的界面、尺寸、外延应变以及连接形式等因素,其中,磁电相之间的连接形式直接决定了复合材料中磁电相的分散性、界面面积及界面之间的作用力大小,进而影响磁电复合多铁性材料的磁电耦合性能。

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双碳目标下乙烯生产技术发展趋势

何盛宝, 侯雨璇, 王红秋

现代化工. 2022, 42(8): 60-64. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.013

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综述了低碳乙烯生产技术进展情况,并进行了对比分析。未来几年,现役乙烯生产装置节能改造仍是重点;随着电加热蒸汽裂解技术发展,使用绿电供能将大幅减少生产过程排放;此外,生物质生产乙烯二代技术、CO₂还原生产乙烯技术以及乙烷氧化脱氢生产乙烯技术成为研发热点。

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微生物燃料电池处理含铬废水的研究进展

赵梦

现代化工. 2022, 42(8): 65-69. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.014

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概述了3价铬和6价铬废水的来源及其特点、现阶段已存在的处理方法的优劣性。简介了微生物燃料电池的基本原理,重点从该方法用于处理含铬废水的研究现状、两室之间交换膜的研究、影响含铬废水的处理效率和产电性能的因素及特点等方面评述了微生物燃料电池法在6价铬废水处理中的最新研究进展,并针对此研究方向提出了展望。

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碳基材料脱硝催化剂的研究进展

张超, 郝敏彤, 孙维, 冯彬, 朱丽娜

现代化工. 2022, 42(8): 70-74. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.015

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综述了近几年碳基材料在氨气选择性还原(NH₃-SCR)技术上取得的相关研究成果,列举了以活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、石墨烯为脱硝载体的负载型催化剂的研究现状,分析了烟气中的水和二氧化硫对SCR催化剂活性的影响,对碳基材料催化剂今后的发展方向做出展望。

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碳四综合利用技术进展

孙建辰, 商良, 张文慧

现代化工. 2022, 42(8): 75-79. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.016

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分析了不同来源碳四馏分的组成差异,综述了混合碳四利用技术现状,从多角度考虑炼厂碳四利用的关键问题。基于对技术应用前景的分析,提出了后续炼厂应更多关注异丁烯利用和碳四裂解制乙烯、丙烯等技术的观点。

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甲醇制烯烃工艺技术发展现状

陈洪派, 商辉, 孔志媛

现代化工. 2022, 42(8): 80-84,88. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.017

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总结了目前典型的MTO工艺技术,主要有国外的UOP公司、Mobil公司、Exxon-Mobil公司MTO工艺和Lurgi公司MTP工艺以及国内大连化学物理研究所DMTO系列技术、中国石化上海石化研究院SMTO工艺、清华大学FMTP工艺、神华集团公司SHMTO工艺技术等。根据产物组成并遵循节能降耗以及烯烃损失少等原则,烯烃分离技术可分为前脱丙烷流程技术和前脱乙烷流程技术。根据不同催化剂和反应器选择不同工艺和分离过程,并从原料、工艺、催化剂、产品、经济、能耗等方面分析了进一步技术革新发展的方向。

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声波团聚耦合技术在去除烟气细颗粒物中的应用进展

柳晓琳, 杜健敏, 刘恒, 黄炎俊, 王易, 张垒

现代化工. 2022, 42(8): 85-88. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.018

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传统除尘方法对烟气中微米/亚微米级细颗粒物的去除效率相对较低。声波团聚是一种有效的预处理方法,高强度的声场可以使细颗粒在进入常规除尘设备之前将其团聚,形成更大的颗粒,便于沉淀分离。但是单一声波团聚技术效果有限,与其他技术联合使用更节能高效。概述了声波耦合喷雾、相变冷凝、化学添加剂和电场4种最新技术应用进展并进行对比分析,最后对声波团聚耦合技术进行了展望。

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温和条件下多级孔Mg-MOF催化CO₂与环氧化物的环加成反应研究

胡春慧, 吴晶晶, 刘雪霆

现代化工. 2022, 42(8): 89-95. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.019

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以镁离子(Mg²⁺)为金属中心、富氮多羧基2,4,6-三[(对羧基苯基)氨基]-1,3,5-三嗪(H₃TATAB)配体为连接器,通过溶剂热法合成了一种新型的多级孔金属有机框架(MOFs) Mg-TATAB,并利用XRD、SEM、XPS、FT-IR和BET等分析手段对其进行结构表征。在常压、无助催化剂和无溶剂的温和条件下有效进行二氧化碳与环氧化物的环加成反应,结果表明,Mg-TATAB对环加成反应具有较高的催化活性和选择性;催化剂重复使用后,选择性下降微小。

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连续流微反应器快速合成邻甲基环己基醋酸酯的研究

宋青明, 许蓉, 李闯, 李军峰, 杨红军, 陈建

现代化工. 2022, 42(8): 96-99. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.020

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以邻甲基环己醇和醋酸酐为原料,采用微通道反应器进行快速反应合成了邻甲基环己基醋酸酯。考察了反应温度、物料摩尔比以及停留时间等工艺条件对产物收率的影响,结果表明,微通道合成邻甲基环己基醋酸酯的最佳工艺条件为:反应温度为70℃、邻甲基环己醇与醋酸酐摩尔比为1∶1.2、停留时间为25 min、催化剂质量为邻甲基环己醇质量的0.5‰。

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NaAlCl₄/γ-Al₂O₃@ZSM-5空心微球核壳复盐催化剂的制备及歧化性能研究

沈蒙莎, 程永兵, 黄鸿坤, 徐雨, 樊俊杰, 徐文媛, 陈曦, 廖梦垠

现代化工. 2022, 42(8): 100-104,112. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.021

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利用浸渍法将复盐NaAlCl₄负载在空心微球表面,对比不同硅铝摩尔比下催化剂的性能,研究了不同温度、不同NaAlCl₄负载质量分数(4%、8%、12%、16%)下催化剂的催化效率,利用XRD、BET、SEM、TEM、FT-IR、EDS等对催化剂进行表征。结果表明,在硅铝摩尔比为150、反应温度为200℃、复盐负载质量分数为8%、催化剂质量为0.7 g时,催化性能最好。

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咪唑类离子液体的合成与表征

许玥, 解田, 全宏冬, 杨秀国, 李鸿雁

现代化工. 2022, 42(8): 105-112. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.022

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通过两步法合成了阳离子含亲水性咪唑离子基和疏水烷基链结构、阴离子相同的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([Bmim]Ac)、1-己基-3-甲基咪唑醋酸盐([Hmim]Ac)3种离子液体。利用红外光谱对其进行结构表征,并探究温度对pH的影响;考察温度、离子液体质量浓度、有机溶剂对电导率的影响;测定临界胶束浓度和溶解性。结果表明,[Emim]Ac、[Bmim]Ac、[Hmim]Ac碱性递减,其在不同溶剂中的电导率随温度(28~60℃)的升高、离子液体质量浓度(6~20 g/L)的增加而增大,且受溶剂性质影响;临界胶束浓度分别为11.46、9.92 g/L和9.72 g/L;其溶解性随溶剂极性的增强、侧链烷基的伸长而增大。

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Fe³⁺-TiO₂@CGS三维电极电化学处理苯酚及氨氮废水的研究

李健, 徐向平, 朱菊芬, 范晓勇, 闫龙, 王玉飞

现代化工. 2022, 42(8): 113-117,122. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.023

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以钛板为阳极、石墨板为阴极、煤气化渣负载Fe³⁺-TiO₂粒子(Fe³⁺-TiO₂@CGS)为三维电极,构筑了电化学处理苯酚废水、氨氮废水的三维电极反应器,考察了废水溶液pH、电流强度、粒子投入量对废水COD和NH₃-N的去除效果的影响。结果表明,苯酚废水溶液在pH=3、电流强度为1.2 A、粒子质量为3 g的条件下,COD去除率达到42.3%;氨氮废水在溶液pH=7、电流强度为1.0 A、粒子质量为3 g的条件下,NH₃-N去除率可达到67.5%。

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片状镍MOFs掺杂的松香基醇酸树脂清漆的制备研究

谭政亮, 余会成, 石展望, 文新萍, 雷福厚, 苏东荣

现代化工. 2022, 42(8): 118-122. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.024

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采用水热法合成了一种片状Ni-MOFs (Ni-金属有机框架)材料,利用扫描电镜及X射线粉末衍射对Ni-MOFs的形貌及结构进行表征。以丙烯海松酸(乙三胺)酰胺(APAA)及长油度醇酸树脂(LAK)为成膜物质、Ni-MOFs为掺杂剂,制备了一种(Ni-MOFs/APAA-LAK)/醇酸树脂清漆。将制备的清漆分别涂于碳钢电极及马口铁片上,采用Tafel极化曲线、电化学交流阻抗、盐雾腐蚀试验及硬度实验测试涂层的性能。结果表明,添加Ni-MOFs质量分数为0.3%的清漆防腐性能最好,腐蚀电流密度为4.53×10^-6 A/cm²,而未添加Ni-MOFs材料的清漆腐蚀电流密度为67.2×10^-6 A/cm²;与未加Ni-MOFs的清漆相比,Ni-MOFs杂化材料显著改善醇酸树脂清漆的性能。

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CO₂环境中醋酸对X65钢湿气管线顶部腐蚀行为的影响

封子艳, 崔铭伟

现代化工. 2022, 42(8): 123-127. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.025

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为研究延长气田CO₂环境中醋酸对X65湿气管线顶部腐蚀的影响,通过自制顶部腐蚀模拟实验装置以及动电位极化曲线和电化学阻抗法,采用挂片失重、扫描电镜分析手段研究了CO₂环境中醋酸对X65电化学腐蚀行为的影响。结果表明,腐蚀介质pH与HAc质量浓度呈对数函数变化,HAc质量浓度升高则腐蚀电流密度变大,阴极反应增强,腐蚀产物膜的溶解性增加,易产生孔隙,诱发氧浓差腐蚀。不同HAc质量浓度下,EIS高频容抗弧与界面双电层的行程有关,EIS低频斜线与腐蚀介质扩散有关。内层腐蚀产物膜与基体结合界面凌乱。HAc质量浓度增加,顶部腐蚀速率增加,腐蚀速率与HAc质量浓度呈对数函数关系。

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生物模板法制备SAPO-34分子筛及其对CO₂/CH₄吸附分离性能的研究

董晓莹, 周扬, 宁跃文, 肖永厚

现代化工. 2022, 42(8): 128-133. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.026

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采用生物质模板(茶花粉)掺杂制备SAPO-34分子筛,研究了SAPO-34分子筛对CO₂和CH₄的静态吸附性能,同时考察了水热晶化时间、硅铝摩尔比(SiO₂/Al₂O₃摩尔比)和有机模板剂对茶花粉掺杂合成SAPO-34分子筛的影响。结果表明,茶花粉的加入可以制备性能良好的SAPO-34分子筛并降低其尺寸在1~2 μm之间;晶化时间(24~36 h)的延长有利于分子筛结晶;当硅铝比为0.6、有机模板剂摩尔比为2时,SAPO-34分子筛的晶化效果最佳。茶花粉清液合成的SAPO-34分子筛在静态吸附实验压力为100 kPa时,CO₂和CH₄的总吸附量分别为2.92 mmol/g和0.58 mmol/g,CO₂/CH₄的理想分离系数为5.05。

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不同金属三嗪类卟啉配位自组装染料敏化太阳能电池的研究

武彧, 慈成刚, 刘家成, 陈三春, 成美

现代化工. 2022, 42(8): 134-140. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.027

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根据配位自组装策略设计并合成了含有不同金属的上层天线卟啉MPor (Zn、Cd、Mn、Co),与锚定卟啉ZnPA通过金属-配体构建轴向配位自组装体MPor-ZnPA,并制备染料敏化太阳能电池器件。与ZnPA相比,MPor-ZnPA的光伏性能有明显的提高,尤其是上层金属采用Zn或Mn时具有较好的光捕获能力,可以提高电池性能。当采用金属Co时,结构位阻较大,产生不利的染料聚集,导致其光敏器件效率较低。利用理论计算和TEM对MPor-ZnPA的结构进行了表征。

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Pd/C催化聚苯乙烯加氢制聚环己烷基乙烯的研究

钱俊峰, 郭欣荣, 刘平, 钟东文, 孙中华, 王钘, 吴中, 韦梅峻, 何明阳

现代化工. 2022, 42(8): 141-145. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.028

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研究了不同载体负载的Pd催化剂Pd/MCM-41、Pd/Al₂O₃、Pd/MC和Pd/C在聚苯乙烯(PS)加氢制聚环己烷基乙烯(PCHE)中的性能。考察了催化剂质量、搅拌速度、反应温度、反应时间及反应压力等对PS加氢反应的影响。结果表明,具有较高分散度的Pd/C催化剂表现出优异的催化活性和稳定性。在催化剂质量为0.1 g和较低的反应温度(160℃)下,Pd/C催化PS加氢的转化率>99%,且产物PCHE具有较高的玻璃化转变温度、较低的密度和吸水性及较高的抗拉强度。

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重质沥青基活性炭的制备研究

刘洋, 郭少青, 孙万兴, 孙正轩, 成伟杰, 高丽兵, 郭静静

现代化工. 2022, 42(8): 146-150. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.029

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以重质沥青为原料,采用空气热聚合法-物理活化法协同制备重质沥青基活性炭。通过正交设计法系统研究了预氧化升温速率、恒温温度、恒温时间、活化时间、活化温度、炭化时间、炭化温度等因素对重质沥青基活性炭的影响。利用扫描电镜、碘吸附值等对活性炭的表面形态及吸附特性进行表征。结果表明,空气热聚合法-物理活化法协同制备重质沥青基活性炭的优化条件为:预氧化升温速率为2℃/min、预氧化恒温温度为300℃、预氧化恒温时间为1 h、炭化温度为500℃、炭化时间为120 min、活化温度为850℃、活化时间为90 min,该工艺条件下制备的活性炭具有较为发达的微孔结构,碘吸附值为689.33 mg/g。

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二氧化硅壁材包裹棕榈酸相变微胶囊的制备及性能研究

谭俊华, 渠靖, 欧鑫, 徐彭辉, 程宇轩

现代化工. 2022, 42(8): 151-154,160. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.030

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以棕榈酸(PA)为芯材、九水合硅酸钠为硅源,在芯壁材质量比为1∶1、反应温度为70℃条件下,采用溶胶-凝胶法成功制备PA@SiO₂相变微胶囊。通过FT-IR、XRD、DSC及SEM等表征手段对相变微胶囊的组成、结构和相变性能进行分析。结果表明,芯材PA与壁材SiO₂之间仅仅只是物理结合,并未发生化学反应产生新的物质。制得的PA@SiO₂相变微胶囊具有典型的"核-壳"结构,球形粒子分散性良好,粒径较均匀;相变储热性能优异,包裹率可达87.5%。

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兼具乳液分离和染料吸附性能的复合海绵的制备及性能研究

余芳, 廖腾飞, 张芝蕾, 彭冬梅, 肖倩, 江南, 吕中, 杨浩

现代化工. 2022, 42(8): 155-160. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.031

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通过两步浸渍法制备了具有水下超疏油和抗油污染性能的SiO₂-CS/SA海绵,该海绵仅通过重力作用就能分离含油废水,对多种油水混合物和含表面活性剂乳液的分离效率分别在99.0%和99.1%以上,通量分别在60 000 L/(m²·h)和1 694 L/(m²·h)以上。此外,该海绵还可同时分离含刚果红染料的乳液,经4次循环之后乳液分离效率仍达99.0%以上,对染料吸附率达94.5%以上。因此,这种环境友好型的海绵材料可以促进功能界面材料的发展,在含染料的乳液分离领域具有潜在的应用前景。

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基于萘二胺多氟聚合物颗粒的制备及吸附性能研究

郑丹, 贾琳, 黄廷洪

现代化工. 2022, 42(8): 161-166. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.032

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以1,5-萘二胺与2,3,5,6-四氟对苯二甲醛为原料,在冰乙酸催化条件下合成席夫碱,并以三乙酰氧基硼氢化钠为原料、二氯甲烷为溶剂还原胺化生成含氟胺类还原产物。利用FT-IR、XRD、SEM、BET和TG对其进行表征,考察其对甲基橙废水的吸附性能。结果表明,吸附剂质量为25 mg、吸附温度为60℃、吸附时间为70 min时,含氟席夫碱对甲基橙的脱色率为25%,经光催化后脱色率可提升到55%;含氟胺类还原产物对甲基橙脱色率可达到95%以上。含氟胺类还原产物吸附甲基橙符合Freundlich吸附等温模型。含氟聚合物颗粒是废水处理的潜在有效吸附剂。

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中空笼球状Ca基CO₂吸附剂的合成及其循环吸脱附性能研究

陈秋月, 江坤, 李涛, 刘运权, 李水荣, 王兆林

现代化工. 2022, 42(8): 167-171,176. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.033

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以水热法制备的碳球为模板,经尿素水解和煅烧活化获得具有中空笼球结构的纳米CaO,该纳米CaO经高温活化后能有效克服普通商业CaO高温下循环吸附CO₂时易烧结失活的问题。在同步热分析仪上对其吸脱附性能进行了评估,结果表明,中空笼球结构有利于CO₂的扩散与传质,从而增强吸附反应的进行;在850℃下活化3 h后获得的吸附剂具有最好的热稳定性;其CO₂最大吸附量可达0.696 4 g_CO₂/(g吸附剂),且在经历50次吸脱附循环后,仍能保持理论吸附量的64.5%。

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Sb掺杂二氧化钛光电极的制备与性能研究

顾明广, 苏芳

现代化工. 2022, 42(8): 172-176. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.034

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采用水热法制备了Sb掺杂的二氧化钛纳米棒(Sb-TNR)光电极材料,分析了TNR和Sb掺杂TNR的微观结构和光电化学性能。结果表明,Sb部分取代了TNR中Ti的位点,从而形成Sb均匀掺杂的Sb-TNR晶体结构。TNR和Sb-TNR具有较好的光电流稳定性,且Sb掺杂有助于提升电荷转移效率和提高光电催化效率与光电活性,Sb-TNR具有更好的光电化学性能。掺杂Sb的TNR的光电流密度要高于未掺杂Sb的TNR,且掺杂5% Sb的TNR具有最高的光电流密度,即具有最佳的光电响应特性。

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多种电极电氧化深度处理焦化废水生化出水的研究

许驰, 杨艺, 马磊, 范秋雨, 张博宇, 张建国

现代化工. 2022, 42(8): 177-182. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.035

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考察了电氧化方法处理焦化废水生化出水的效果和可行性。选取3种不同类型的阳极材料(BDD电极、亚氧化钛电极和钌钛电极)进行电氧化评价,考察了电流密度、溶液初始pH和废水流速对反应结果的影响。结果表明,3个因素对3种电极氧化效果的影响趋势是一致的,从电氧化能力来看,BDD电极电氧化能力最强(COD去除率>95%),亚氧化钛电极次之(COD去除率维持在60%左右),最差的是钌钛电极(COD去除率保持在45%左右)。

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层级NiS@CoS复合微米花超级电容器电极材料的研究

温雅琼, 李步高, 王玉珍, 张海荣, 郭永

现代化工. 2022, 42(8): 183-187. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.036

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在CoS纳米花基底上生长NiS合成层级NiS@CoS复合微米花材料,微米花由许多不规则纳米片交错组装而成。该微观形貌可缩短电子传输途径,使材料不易团聚,提高循环稳定性。结果表明,层级NiS@CoS复合微米花具有优良的超级电容器电极性能,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为2 A/g时比电容量最高达到1 205 F/g;复合材料电极在功率密度为400 W/kg时,能量密度可达26.8 Wh/kg;1 000圈恒电流充放电循环后,比电容仍可保持其初始电容的91.27%。表明制备的层级NiS@CoS复合微米花可用作超级电容器电极材料。

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银、铈改性MIL-101脱硫吸附剂的制备与优化

巩明月, 赫英明, 辛颖, 姜伟, 王东军

现代化工. 2022, 42(8): 188-192. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.037

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利用银、铈双金属改性金属有机骨架MIL-101制备Ag-Ce/MIL-101吸附剂,并对Ag-Ce/MIL-101进行XRD、SEM、BET和ICP表征。考察了制备条件对Ag-Ce/MIL-101吸附苯并噻吩(BT)性能的影响。结果表明,Ag-Ce/MIL-101未破坏MIL-101的原始晶格结构,比表面积和孔容有所降低。适宜Ag-Ce/MIL-101的制备条件为:负载顺序为先银后铈,金属负载浓度均为40 mmol/L,金属溶液用量均为2 mL,负载温度为150℃,负载时间为9 h。在吸附剂质量为0.1 g、模拟油用量为20 mL、吸附温度为30℃、吸附时间为12 h时,Ag-Ce/MIL-101对BT的吸附量达到33.9 mg/g。

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高效硝化菌Alcaligenes faecalis CL-8降解特性及其应用研究

古才荣

现代化工. 2022, 42(8): 193-198,203. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.038

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为进一步提高前期筛选获得的Alcaligenes faecalis CL-8菌株的硝化效率,对该菌株在硝化过程中的发酵条件进行优化,通过对碳源种类、碳源浓度、初始pH、培养温度、摇床转速进行单因素实验,确定了Alcaligenes faecalis CL-8的最适培养条件为:乙酸钠为碳源、C/N=10、培养温度为28℃、摇床转速为160 r/min、pH=7.2。实验证明钙离子的存在会对菌株CL-8产生抑制作用,钙离子浓度越高抑制作用越强。将菌株投入废水中进行污水处理实验,结果表明,Alcaligenes faecalis CL-8对废水处理有积极作用,且能够在高氨氮废水处理中占据种群优势。

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紫外光诱导法合成纳米银/羟基磷灰石及其性能研究

令新科, 钱功明

现代化工. 2022, 42(8): 199-203. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.039

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以羧甲基纤维素钠(CMC)为模板剂,采用紫外光诱导制备了羟基磷灰石(HAP)负载银纳米颗粒(AgNPs)的复合光催化剂(Ag/HAP)。通过X射线粉末衍射仪、扫描电镜、紫外-可见光吸收光谱仪、X射线光电子能谱仪等对其化学组成、形貌结构和光学性能等进行表征。结果表明,CMC作为模板剂不仅在紫外光诱导下将Ag⁺还原为Ag⁰,还对载体HAP的形貌、粒径起到调控作用。在甲基橙光催化降解试验中,当Ag的质量分数为1%时,降解率最高达98.31%,银纳米颗粒和HAP两者间的协同作用有效地提高了光催化性能。

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APTES-TiO₂-B₄C/PVDF膜的制备及其光降解有机染料的性能研究

欧阳园园, 李三喜, 蒋大富, 王松, Otitoju Tunmise Ayode

现代化工. 2022, 42(8): 204-208. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.040

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采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对纳米碳化硼(B₄C)和二氧化钛(TiO₂)的混合颗粒进行改性,制备出功能化APTES-B₄C/TiO₂复合颗粒。利用相转化技术将APTES-B₄C-TiO₂复合颗粒引入聚偏氟乙烯(PVDF)膜基质中,得到具有光催化性能的APTES-B₄C-TiO₂/PVDF复合膜。通过XRD、SEM、EDS和水接触角测试对制备的复合膜进行表征。以50 mg/L的罗丹明B (RhB)水溶液模拟废水考察APTES-B₄C-TiO₂/PVDF复合膜的光催化性能。结果表明,当复合粒子的质量分数为0.5%时,复合膜具有最高的孔隙率(68.3%)、最大的膜比表面积(8.25 m²/g)和最低的水接触角(69°)。光催化实验结果表明,APTES-B₄C-TiO₂复合粒子的质量分数为0.5%时,APTES-B₄C-TiO₂/PVDF复合膜光催化性能最佳,对RhB的去除率达到82.92%,远高于纯膜的去除率(65.73%)。

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天然气/煤制乙二醇路线碳排放与经济分析

卜庆佳, 张媛媛, 李俊杰, 杨潇潇, 许德平, 田亚峻

现代化工. 2022, 42(8): 209-214,219. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.041

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从生命周期角度出发,对煤制乙二醇(coal to ethylene glycol,CTEG)路线和天然气制乙二醇(natural gas to ethylene glycol,NGTEG)路线进行全面的技术、碳排放与经济对比分析。结果表明,CTEG路线单位产品能耗是NGTEG路线的1.5倍,单位产品碳排放是NGTEG路线的1.6倍。然而,CTEG路线具有较好的经济效益,利润与投资回报率分别比NGTEG路线高1 499元/t和3.4%。通过分析原料、燃料和产品价格波动对2条路线经济竞争力的影响,发现CTEG路线受3种价格波动影响较小。CTEG路线具有良好的发展前景,但必须通过技术进步解决高能耗和高碳排放问题。

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膜浓缩+蒸发塘处理工艺在燃气电厂废水零排放中的应用

韩倩倩, 游晓宏, 朱一鸣, 沙海伟

现代化工. 2022, 42(8): 215-219. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.042

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在对以煤化工尾气为燃料的燃气电厂脱硫废水进行分析的基础上,对燃气电厂高盐废水零排放提出了"膜浓缩+蒸发塘"的处理工艺路线,采用双碱法软化+陶瓷超滤膜预处理及反渗透膜浓缩减量工艺,浓缩减量后废水通过蒸发塘处理。提出采用带机械雾化蒸发装置的蒸发塘作为高盐废水零排放处理末端固化工艺,并给出了蒸发塘和机械雾化蒸发装置的设计计算过程。

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基于热管的储能型热管理系统的实验探究

农增耀, 苏庆宗, 王亚雄

现代化工. 2022, 42(8): 220-224,228. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.043

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基于相变储能系统的储能及热管理性质,结合热管的热超导性与均温性,设计了一种耦合热管的储能型热管理装置。对装置在不同工况下进行测试,获得了装置各部分的温度分布及热管热阻变化。结果表明,引入储能模块可有效降低系统中热管热阻及蒸发端温度,保证了热管良好的均温性质,其中在20~160 W热输入区间测试时,添加储能单元的系统热管热阻降低了35.5%~44.5%,在80 W热输入时存在热阻最小值为0.053 91℃/W。通过对比装置不同放置角度下相变材料(PCM)熔化特性及热管性能发现,水平放置时自然对流影响更为显著,PCM熔化速率更快,熔化更均匀,储能装置中PCM储能效果更佳,系统热阻最小。同时,由于PCM存储了一部分输入热量,可达到一个优异的热管理效果,有效地提高了系统的稳定性及可靠性。

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利普斯他汀的微填充床连续流动加氢

郭远良, 张吉松, 彭滢

现代化工. 2022, 42(8): 225-228. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.044

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采用微填充床反应器首次实现了利普斯他汀连续流动加氢合成奥利司他,优化的反应条件为:氢气压力为1 MPa,温度为50℃,溶剂是庚烷,原料浓度是50 mg/mL,氢气/利普斯他汀摩尔比为3∶1,质量空速为0.3 h^-1,催化剂采用1% Pd/Al₂O₃。相较于传统高压加氢釜工艺,连续流动加氢工艺节约钯催化剂80%,产率提升5%,同时具有本质安全的特点,更适合现代工业生产。

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典型炼化企业污水处理厂VOCs治理技术改造及分析

郑家乐, 蔡磊, 崔柳华, 薛明, 崔翔宇

现代化工. 2022, 42(8): 229-233. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.045

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研究了典型炼化企业污水处理厂VOCs排放现状及治理技术和改造状况,针对500 m³/h炼化污水处理厂,VOCs废气排放量约35 000 m³/h,不同装置VOCs排放浓度差别明显,低浓度废气平均为200 mg/m³,高浓度废气平均为2 600 mg/m³。针对此类VOCs排放,采用吸附-冷凝预处理加生物氧化的治理工艺存在冷凝效率低、投资运行成本高等问题。结合炼化企业生产工艺特点,将低浓度废气浓缩后与高浓度废气混合通入炼化装置加热炉进行焚烧处理具有可行性,可显著降低设备投资及运行成本,改造结果显示VOCs去除率大于99%,年节约成本200余万元。

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用于特种烟尘排放控制的三段式低温等离子体处置技术研究

李聪, 郑钦臻, 黄逸凡, 刘振, 朱文超, 闫克平

现代化工. 2022, 42(8): 234-238. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.046

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针对含有毒有害细颗粒物的特种烟尘排放控制,设计了一套三段式低温等离子体处置系统,该系统包括流光氧化、双极性凝并和静电收集3段。以粉煤灰样品作为替代物进行荷电和收集实验,结果表明,细颗粒物在经过双极性荷电发生凝并后,又经三电场静电除尘,烟尘排放出口浓度最低可达0.076 mg/m³,颗粒物收集效率达到99%。利用L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐在缩比反应器中进行流光等离子体氧化实验,处理后,结果表明,—CH₂、—CO、芳环和—NH等官能团大部分被破坏。该系统在化工、制药等行业具有良好的推广应用前景,可用于一些含有毒有害细颗粒物特种烟尘的排放控制。

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基于同心圆三电极阵列的局部电化学测试方法

唐晓, 孙涛, 管婷

现代化工. 2022, 42(8): 239-242. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.047

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设计了同心圆三电极阵列,将局部电化学测试方式由扫描探针转变为高速切换离散的电极单元,并基于此发展了一种适用于液滴体系局部腐蚀电化学测试方法。该方法不仅能够实现液滴与电极界面腐蚀电位及电偶电流分布特征的表征,而且能够实现局部电极位置的电化学阻抗谱、极化曲线等电化学测试。基于测试数据的分析,可以获得界面电化学反应及传质等动力学过程的局部电化学信息,用于研究电极/液滴界面双电层以及附近的扩散层等电极过程的动力学机制。该方法可应用于多种非均相介质腐蚀电化学研究体系,也为工业领域电化学工程及腐蚀监测技术发展提供了一种可供选择的解决方案。

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石墨烯-Nafion修饰电极的构建及其对环境水中过氧化氢的电化学检测

王若男, 孟佩俊, 李淑荣, 靳敏, 刘燕茹, 罗利霞

现代化工. 2022, 42(8): 243-247. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.048

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在玻碳电极表面制备石墨烯/Nafion修饰电极,采用循环伏安法研究过氧化氢的电化学行为,运用差分脉冲伏安法在最优条件下对修饰后的工作电极在过氧化氢溶液中的各项电化学性能进行分析检测。结果表明,修饰电极的灵敏度较高,检出限(0.057 mmol/L)较低,重复性、稳定性和选择结果也令人满意,而且成功用于4种真实样品中过氧化氢的测定。

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抑制荧光猝灭法测定痕量双酚S的研究

刘宝亮, 姚成龙, 翟翔熊, 陈正玲

现代化工. 2022, 42(8): 248-251. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.08.049

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建立了一种吖啶橙-Fenton试剂荧光光谱法测定双酚S含量的方法。在酸性介质中,吖啶橙能被Fenton试剂产生的羟自由基氧化并引起荧光猝灭,而双酚S能够抑制羟自由基对吖啶橙的氧化作用,其抑制荧光猝灭程度在一定范围内与BPS的浓度呈线性关系。研究结果表明,在最佳实验条件下,双酚S浓度在2.5×10^-8~1.5×10^-7 mg/L范围内与吖啶橙荧光强度变化ΔF呈良好的线性关系(R=0.996 55),检出限为2.661×10^-9 mg/L。该测定方法简便、快速、需样量少、灵敏度高,加标回收率为96.02%~101.4%。

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2022年, 第42卷, 第8期　刊出日期：2022-08-20

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