现代化工

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张洪涛, 张青福, 祝海丽

现代化工. 2023, 43(2): 1-5. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.001

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炼化企业规模化成为盈利的重要手段。在油品相对过剩的背景下,炼化一体化在整合资源、打通全产业链后路、提升原油附加值、充分利用中间组分等方面更能适应发展需求。为应对气候变化和保护生态环境的要求,绿色低碳的炼化发展成为更迫切的需求。充分剖析新型炼化企业在资源优化配置、流程优化方向、绿色低碳发展等方面的措施,为实现炼油/化工一体化线路规划、生产经营优化、降本减耗提效等方面提供方向性参考和实施措施。

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我国非金属矿行业经济现状与发展

靳涛, 郑业萌, 李刚, 苗振威, 周志广, 李欣欣, 赵洪浩

现代化工. 2023, 43(2): 6-11. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.002

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我国非金属矿业资源储量十分丰富,但行业发展仍处于粗放式水平。以水泥、石墨、滑石、萤石、石灰石等几种矿物为例,介绍了行业发展现状,指出积极推进非金属矿行业健康发展已成为当前的紧迫任务。应遵循"创新、协调、绿色、开放、共享"发展新理念,规范企业准入制度,严格监管,规范产品标准,加大创新专项资金投入,提升企业创新能力,促进复合功能化产品的开发,淘汰污染严重、重复建设的企业,积极推进集群产业化发展,积极发展智能化、绿色环保的规模化企业,以实现矿物资源循环高效利用,促进矿物产业协同、共享发展。

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CCS-EOR技术展望

王传军, 周久穆

现代化工. 2023, 43(2): 12-16. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.003

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以碳捕集封存与提高采收率(CCS-EOR)技术为研究内容,分析了碳捕集封存技术现状,并对高含水油藏、致密油藏、稠油藏开发过程中CCS-EOR技术进行了详细介绍,阐述了如何实现碳捕集封存的同时提高原油采收率,在碳中和背景下为油田高效开发提供参考。

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城市污水处理厂中新兴污染物微塑料的研究进展

张雪峰, 黄云清, 李潜, 黎耀文, 朱静

现代化工. 2023, 43(2): 17-21. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.004

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对现有关于城市污水处理中微塑料的研究成果进行了综述,系统阐述了城市污水处理厂中微塑料的来源、特征、类型及其在污水处理系统中的迁移与归趋情况等,并在此基础上进一步提出防止污水厂中微塑料污染的建议。

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污泥基生物炭处理重金属废水研究进展

农海杜, 沙海超, 张晓玲, 王亮钦, 曾涛涛, 陈胜兵

现代化工. 2023, 43(2): 22-25. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.005

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简述了污泥基生物炭制备方法和吸附重金属的影响因素以及主要机理,包括物理吸附、静电吸附、离子交换、络合作用以及化学沉淀;介绍了污泥基生物炭改性方法以提高吸附重金属效果;最后对污泥基生物炭的应用进行了展望。

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新型水凝胶基伤口敷料的研究进展

梁晓旭, 程倩, 林丹蕾, 叶柳麒, 刘钰婷, 钟海静

现代化工. 2023, 43(2): 26-30. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.006

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从结构特点、制备方法和性能效果等方面,综述了具有应用潜力的水凝胶基伤口敷料在近年来的国内外研究进展,包括海藻酸盐、壳聚糖、明胶、纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇和聚乙二醇,并对水凝胶基敷料的未来发展进行了展望。

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纳米磁流体在驱油应用中的研究进展

常紫汐, 于洪江, 程渊, 杜春保

现代化工. 2023, 43(2): 31-35. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.007

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综述了基于磁性纳米材料所构建的纳米磁流体在提高原油采收率中的应用;总结了纳米磁流体的驱油机理,重点论述了基于氧化铁、钴铁氧体和镍铁氧体等磁性纳米材料所构建的纳米磁流体在提高原油采收率中的应用进展;最后对纳米磁流体在驱油应用中所面临的挑战和机遇进行了总结和展望。

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乙炔选择性加氢单原子催化剂研究进展

张洲, 姚振华, 胡茂从

现代化工. 2023, 43(2): 36-39,45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.008

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简要介绍了乙炔选择性催化加氢反应及其特点,对近年来乙炔选择性加氢单原子催化剂的研究进行了总结,最后对乙炔选择加氢单原子催化剂的前景进行了展望。

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菌-藻协同净化沼液及其共生机制研究进展

洪妮, 巫小丹, 岑庆静, 鲁嘉欣, 卢艳娟, 王子豪

现代化工. 2023, 43(2): 40-45. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.009

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通过总结菌藻共生技术在促进废水中营养物质和重金属的去除、微藻生物质的积累和收获等方面的优势,进一步从群体感应信号和基因转移等几个方面探讨了菌与藻的互作共生机制,并对菌藻共生技术在沼液净化中的应用前景进行了展望。

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整体式催化剂在挥发性有机物催化燃烧中的研究进展

王文博, 任秋鹤, 聂宁, 陈冲冲, 刘晓杰, 肖进彬

现代化工. 2023, 43(2): 46-50,55. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.010

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对整体式催化剂的结构、组成和催化活性等几个方面进行了阐述,重点综述了贵金属和非贵金属2大类型的整体式催化剂以及近年来VOCs催化燃烧整体式催化剂的国内外研究近况,为今后整体式催化剂的开发提供一定参考。

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天然来源减肥用脂肪酶抑制剂的研究进展

李玲, 过证核, 杨子婵, 胡永红, 刘媛媛

现代化工. 2023, 43(2): 51-55. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.011

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对脂肪酶抑制剂的研究背景、作用机制、临床应用、植物和微生物来源、天然来源脂肪酶抑制剂的筛选方法等进行概述,并对今后的研究趋势进行了展望。

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离子液体的固载化及其应用研究进展

陈桂, 袁叶, 万维, 向柏霖

现代化工. 2023, 43(2): 56-61. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.012

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简要介绍了近年来离子液体固载化的载体,主要包含分子筛、离子交换树脂、氧化物、碳材料、金属有机骨架材料、石墨烯及其他类载体等;并对固载化离子液体在催化合成、萃取分离、气体吸附和转化、脱硫、废水处理、电化学及生物柴油等领域的应用做了概述,指出了其存在的问题。分析了固载化离子液体的未来发展方向,开发和研制具有低成本和重复利用率高的固载化离子液体成为其研究的关键;除此之外,可先形成聚离子液体后再进行修饰固载也是改善其综合性能、扩大应用范围的方法。

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硅基负极材料预锂化研究进展和工业化趋势

石润锋, 杨乐之, 银华杰

现代化工. 2023, 43(2): 62-65,70. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.013

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综述了锂离子硅基负极材料在循环中所面临的问题及补锂技术的重要性,同时阐述了预锂化技术的概念、机理、分类和研究进展。预锂化技术分类包括化学预锂化法、电化学预锂化法、添加剂预锂化法等,分别比较了各种方法的优缺点和未来硅基负极预锂化技术产业化的挑战。

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低温复合相变材料研究进展

赵乾坤, 倪清, 王金坤

现代化工. 2023, 43(2): 66-70. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.014

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重点研究了无机-无机低温复合相变材料、有机-有机低温复合相变材料、有机-无机低温复合相变材料的制备方法,如浸渍法、微胶囊法、溶胶-凝胶法等,介绍了这些材料在冷链物流、空调蓄冷、建筑节能领域的应用,并对未来低温复合相变材料的研究方向进行了展望。

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高级氧化技术处理炼化废水的研究进展

苏介浦, 李阳

现代化工. 2023, 43(2): 71-73,79. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.015

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介绍了催化湿式氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化和电催化氧化4种高级氧化技术基本原理、优缺点,系统总结了高级氧化技术处理炼化废水的研究进展,并对其未来研究方向进行了展望。

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垃圾渗滤液物化法处理技术现状及进展

刘田田, 叶蕾, 周彦好, 唐良栋, 陈志冬, 赵贤广

现代化工. 2023, 43(2): 74-79. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.016

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综述了垃圾渗滤液的物理化学处理技术的研究进展。在阐述垃圾渗滤液的来源及危害的基础上,介绍了吸附、混凝、化学沉淀、高级氧化及膜过滤等最具代表性的物化法处理技术的处理效果及其机制,同时总结了各处理技术的优缺点及目前研究的热点,提出多种技术协同处理及资源化利用是垃圾渗滤液处理的未来研究方向。

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NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料的制备及其对水中消毒副产物2,6-二氯-1,4-苯醌的吸附研究

孙旭辉, 吴江, 左洋, 鲁征, 杜振霞

现代化工. 2023, 43(2): 80-85. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.017

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采用溶剂热法合成了NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料,以此绿色环保材料为吸附剂对醌类高毒性消毒副产物 2,6-二氯-1,4-苯醌(2,6-DCBQ)进行吸附,通过超高效液相色谱-紫外检测器(UPLC-TUV)检测方法对2,6-DCBQ含量进行测定,并表征其吸附性能。通过XRD、SEM、TEM、FT-IR和N₂吸附-脱附实验对合成的NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料进行表征,结果表明,制备的材料比表面积较高(130.3 m²/g)、晶粒形貌清晰、结晶度高;同时考察了温度、pH和2,6-DCBQ质量浓度对其吸附的影响,结果表明,在20℃、pH 7、2,6-DCBQ质量浓度为20 mg/L时吸附120 min,NH₂-MIL-53(Fe)金属有机框架材料对水中2,6-DCBQ吸附率达到95%以上,且吸附过程符合准一级动力学规律。5次循环实验后,NH₂-MIL-53(Fe)对水中2,6-DCBQ吸附率仍达到75%以上。

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双溶剂法制备Pd/MIL-100及其催化Suzuki偶联反应的研究

李千帆, 李铁夫, 刘颖雅, 孙志超, 遇治权, 王瑶, 王安杰

现代化工. 2023, 43(2): 86-91,97. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.018

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采用溶剂热法合成了MIL-100(Cr),通过双溶剂浸渍法负载Pd纳米粒子制备负载型Pd/MIL-100催化剂。以溴苯与苯硼酸偶联合成联苯为模型反应,考察了溶剂、碱助剂、温度等因素对Suzuki偶联反应性能的影响。结果表明,以V(EtOH)∶V(H₂O)=2∶1为溶剂、K₂CO₃为碱助剂,在60℃反应0.5 h,溴苯转化率达到97%,目标产物联苯选择性>99%;催化剂对于对位和间位供电子基团取代的芳基硼酸具有良好的底物适用性;Pd/MIL-100催化剂循环使用3次仍保持良好的催化活性及稳定性。XRD、XPS、ICP及TEM表征结果表明,催化剂失活的主要原因是由于Pd纳米粒子在MIL-100表面发生了迁移团聚。

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木质素基碳纳米管/炭复合材料的制备及电化学性能研究

余澎, 涂操, 郭博森, 王闻达, 赵航, 彭玉婷, 罗卫华

现代化工. 2023, 43(2): 92-97. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.019

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通过移动化学气相沉积法制备了木质素基碳纳米管/炭复合材料(L-CNT/C),并对其进行活化处理,获得高比表面积和发达的多孔结构的L-CNT/C电极。通过FESEM、TEM、Raman、FT-IR、TG等手段对复合材料的形貌、结构进行表征与分析,并考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,温度升高利于碳管数量的增加,但过高的反应温度会导致复合材料石墨化程度降低。在三电极体系中,0.2 A/g电流密度下,L-CNT/C电极的质量比电容可达234.04 F/g,而木质素基炭材料的比电容仅为61.22 F/g。同时,L-CNT/C电极经过3 000次恒电流充放电测试后仍可保持初始电容的95.2%,循环稳定性优异。

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SnO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈异质结的制备及其光催化活性的研究

王景州, 张喜生, 马紫微, 姚陈忠

现代化工. 2023, 43(2): 98-103. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.020

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采用水热法合成SnO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈(SnO₂/NMTO)异质结,考察了SnO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈对罗丹明B(RhB)的光催化活性。结果表明,SnO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈的光催化活性优于NMTO和SnO₂,SnO₂的质量分数为10.0%时,具有最好的光催化活性;光照时产生的光生电子大部分迁移到界面处,有助于延长光生电子-空穴对的寿命,从而提高其光催化性能。瞬态光电流响应结果证实,光生电子-空穴对得到了有效分离。

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伯胺N1923从废SCR催化剂碱浸出液中萃取分离钨的研究

肖海兵, 王正豪, 陈良, 翁定崧, 殷仁涛, 罗冬梅

现代化工. 2023, 43(2): 104-109. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.021

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为回收利用废弃选择性催化还原(SCR)催化剂,采用酸化伯胺N1923从钠化焙烧废SCR催化剂的浸出碱液中萃取分离钨(W),并对萃取参数进行了优化。结果表明,在溶液pH为10、N1923质量分数为10%、水相和有机相的相比为1、时间为4 min和温度为25℃时,W的单级萃取率高达99.28%;溶液中的其他元素P、V和Si的萃取率分别为55.44%、96.70%和55.00%;用硫酸洗涤除去共萃的杂质元素P、V和Si,W的损失可忽略不计,氨水可以从有机相中反萃出96.89%的W得到钨酸铵溶液。利用傅里叶红外光谱仪分析了萃取过程,N1923经H₂SO₄预酸化后转化为伯胺盐(RNH⁺₃),通过阴离子交换萃取了WO^2-₄。

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锯齿板状阴极电化学除垢工艺优化及机理研究

黄亚鹏, 赵世鑫, 王立达, 刘贵昌, 贺永鹏, 邓海涛, 刘锦程, 孙文

现代化工. 2023, 43(2): 110-116. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.022

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针对电化学除垢系统处理工业循环冷却水时能耗高的问题,采用锯齿板状阴极使系统能耗低至6.82 kW·h/(kg CaCO₃)。实验和数值模拟结果表明,系统能耗降低是因为锯齿板状阴极的尖端区域水垢的沉积速率快、垢层与阴极结合力弱,使得垢层容易脱落;同时垢层覆盖锯齿状阴极尖端区域后,垢层沉积反应逐渐由尖端区域向平缓区域转移,大大延长了阴极失活时间,使得电化学除垢系统能耗降低。因此,通过尖端区域和平缓区域的协同作用,可以有效缓解阴极失活导致的高能耗问题。

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膨胀珍珠岩负载纳米零价铁高效除磷的研究

范晨, 孟家琪, 郭波

现代化工. 2023, 43(2): 117-122,127. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.023

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采用液相化学还原法制备纳米零价铁,并负载于膨胀珍珠岩上制备nFe@EP材料,用于去除水体中的磷酸盐。考察了溶液初始pH、温度、nFe@EP投加质量浓度和初始磷酸盐质量浓度的影响。结果表明,nFe@EP对水中磷酸盐有良好的吸附性,在温度298 K、pH 5.0、初始磷酸盐质量浓度为100 mg/L、nFe@EP质量浓度为3.0 g/L时,磷酸盐的去除率可达95.7%,吸附量达到31.9 mg/g。吸附动力学研究结果表明,伪二级吸附动力学模型能够更好地拟合nFe@EP吸附磷酸盐的行为,说明吸附过程是以化学吸附为主。热力学分析结果表明,吸附是自发放热的过程。

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两步法制备亚胺类COF-Re及其光催化应用研究

李杨松, 李征, 李静, 郝泽坤, 杨秋生

现代化工. 2023, 43(2): 123-127. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.024

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采用两步法制备亚胺类COF-Re光催化剂,利用SEM、XRD和TGA等手段对COF-Re进行表征,并通过光催化降解甲基橙(MO)评价其光催化性能。结果表明,COF-Re具有良好的结晶度、规整的形貌和高比表面积。COF-Re质量浓度为 150 mg/L、初始pH为4.5、模拟可见光照射120 min时,MO降解率达到98.1%。COF-Re重复使用3次,MO降解率仍达到88.5%,表现出较高的催化活性。降解机理研究表明,·O₂^-是降解MO的主要活性物质。

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胺基修饰高交联聚苯乙烯微球对水中对硝基苯酚的吸附特性

饶何逊, 宋佩霖, 申萌萌, 楼冉, 罗一多, 戴钰, 夏月, 王镜玮, 陈文静

现代化工. 2023, 43(2): 128-132. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.025

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通过"傅氏后交联+表面氨基化"的工艺路线制备出一种胺基修饰高交联聚苯乙烯微球A-HPM,考察了A-HPM对溶液中对硝基苯酚(PNP)的吸附特性。结果表明,A-HPM具有比表面积高、纳米孔结构与胺基官能团丰富等特点,能够通过微孔填充、π-π和酸碱作用协同吸附去除溶液中的PNP。溶液pH对A-HPM去除PNP的性能有较大影响,弱酸性条件下(pH为5~6)A-HPM对PNP的最大吸附量可达153.9 mg/g(初始质量浓度为200 mg/L)。A-HPM对PNP的吸附属于放热反应,且吸附性能不受溶液中共存离子的影响。动力学研究表明,A-HPM对PNP的吸附可在1 200 min达到平衡。吸附饱和的A-HPM能够通过NaOH溶液进行高效再生,再生后A-HPM的吸附性能保持稳定,从而实现长期循环使用。

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电磁悬浮下氢还原气氛对硅铁合金脱磷的影响研究

张桂芳, 杨睿潇, 姜琦, 刘宇, 张培培, 潘哲儒

现代化工. 2023, 43(2): 133-136. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.026

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磷杂质的去除是生产纯净度高的冶金级硅的关键。相对于传统方法,电磁悬浮精炼技术具有避免坩埚污染、使材料内部成分均匀、高温快速熔炼等特点,该方法可以实现硅铁合金中磷杂质的去除。通过控制悬浮氢还原气氛的浓度、悬浮时间及悬浮温度,探索了脱除硅铁合金中磷杂质的机理及效果。结果表明,当氢还原气氛为50% Ar-50% H₂、气体流量为1 000 mL/min、悬浮时间为2 700 s、悬浮温度为1 750℃时,硅铁合金的脱磷效果最好。

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以水为氧、氢源电催化氧化与还原有机物的研究

张浩然, 张培立

现代化工. 2023, 43(2): 137-141. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.027

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利用煅烧法合成了Cu₃P,以水为氧源探究其在碱性条件下对4-甲氧基苄胺脱氢氧化反应的催化性能。结果表明,在0.1 mol/L KOH中,4-甲氧基苄胺被氧化为4-甲氧基苯甲腈,选择性达到98.9%,法拉第效率为99.1%。4-硝基苯酚被还原为4-氨基苯酚,选择性为100%,法拉第效率为96%。同时,对乙腈进行还原,基本没有副产物,全部转化为乙胺,最后进行耦合全反应体系。

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磷共掺杂改性多孔铁氮碳用于电催化氧还原反应的研究

王源, 阮伟, 周尧

现代化工. 2023, 43(2): 142-148. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.028

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通过惰性气氛下高温热解沸石咪唑酯框架(ZIF-8)纳米颗粒得到氮掺杂多孔碳(NPC),再将其与植酸和铁源进行浸渍后,在氩氨混合气中进行二次煅烧,获得磷共掺杂改性的多孔铁氮碳氧还原电催化剂(Fe/PN/C)。考察了分步煅烧温度、煅烧气氛、植酸添加量等制备条件对其组成、结构及氧还原电催化性能的影响,并利用XRD、XPS、TEM、BET等对催化剂组成和结构进行表征。结果表明,性能最优的多孔氮磷共掺杂Fe/PN/C催化剂具有高达1 014.3 m²/g的比表面积,吡啶氮和石墨氮物种占比高。电化学性能测试结果表明,最优的Fe/PN/C电催化剂的半波电位为0.902 V,较商用贵金属铂催化剂高约22 mV,而未掺杂磷元素的对照样品Fe/N/C-900-900的半波电位为0.885 V,表明磷元素共掺杂可提高铁氮碳材料在碱性条件下对氧还原的电催化性能。

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阴极对电化学消毒效果及无机氯副产物生成的影响研究

庞锐, 张峰, 崔建国

现代化工. 2023, 43(2): 149-154. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.029

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采用循环流反应器,以DSA(Ti/IrO₂-RuO₂)电极为阳极,考察了3种不同材质阴极(CuZn合金、Ti、Zn)对电化学消毒效果及无机消毒副产物生成的影响,同时探究了电流密度、初始Cl^-浓度与初始pH对该过程的影响。结果表明,在相同的实验条件下,阴极材质的改变对电化学消毒效果无明显影响,但采用CuZn合金阴极较其余2种阴极生成的氯酸盐更少。电化学析氯消毒对大肠杆菌的灭活效果随着电流密度与初始Cl^-浓度的升高而升高,随pH升高而降低。

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微气泡-电催化协同氧化降解高浓度垃圾渗滤液的研究

梁正义, 黄华林, 梁斌, 周俊华, 黄柠, 黄慨

现代化工. 2023, 43(2): 155-162. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.030

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利用微气泡-电催化协同氧化技术对高浓度垃圾渗滤液进行降解研究,考察了电流密度、pH、微气泡通气量等工艺条件对处理高浓度垃圾渗滤液的影响,对比研究了单一使用微汽泡、双氧水、电催化及其双组合协同工艺方案去除COD和氨氮的效果,并采用Design Expert 8软件进行响应面优化协同氧化工艺。结果表明,响应面预测的最优工艺条件为:电流密度为 33.3 mA/cm²、通气量为8.5 L/min、渗滤液初始pH 8.5,在该条件下COD和氨氮的去除率分别为75.3%和97.1%,与预测值(COD为75.0%,氨氮去除率为95.4%)基本相符。

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基于核酸外切酶ExoI的DNA折纸结构纯化方法

雷云翔, 梅治超, 程岚军, 何雨晴

现代化工. 2023, 43(2): 163-166,172. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.031

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基于核酸外切酶(Exo I)选择性降解单链DNA的性质,为增加DNA折纸结构纯化方法的多样性,开发了一种快速除去剩余DNA单链、纯化DNA折纸结构的新方法。以三角形和矩形DNA折纸结构为研究对象,对缓冲液环境、酶用量、反应温度、反应时间等实验条件进行了优化,采用琼脂糖凝胶电泳方法与原子力显微技术对产物进行分析与表征。结果表明,该方法可以达到快速除去DNA单链、纯化DNA折纸结构的目的,Exo I酶处理不影响DNA折纸结构的完整性及后续的应用开发。

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pH响应乳液型聚丙烯酰胺的制备及其应用研究

李彦萍, 刘娅, 鲁红升

现代化工. 2023, 43(2): 167-172. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.032

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为改善聚丙烯酰胺类乳液减阻剂的溶解性和稳定性,合成了pH刺激响应型表面活性剂的乳化剂,并合成具有pH响应能力的改性聚丙烯酰胺乳液。研究了油水比、乳化剂质量分数对乳液稳定性的影响,使用反相乳液聚合法得到改性聚丙烯酰胺乳液,最佳聚合条件为油水比为0.82、乳化剂质量分数为3%。利用FT-IR及 ¹HNMR对表面活性剂及聚合物的结构进行表征。结果表明,0.5%的改性聚丙烯酰胺乳液在pH小于6或大于8的水中可迅速破乳并溶解,在30 s内便能迅速起黏,并在 1 min 内达到最大黏度。用pH 10的水配制质量分数为0.5%的聚合物溶液,减阻率能达到63%;在盐水中减阻率达到60%。

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MoO_3-x/SiO₂催化剂的制备及其在氧化脱硫中的应用

刘红利, 单媛媛, 杜朕屹

现代化工. 2023, 43(2): 173-179. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.033

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以钼酸铵为前驱体、亲水性SiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型MoO_3-x/SiO₂系列催化剂。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、紫外光谱(UV-Vis)、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱仪(XPS)和氢气程序升温还原(H₂-TPR)等技术手段对催化剂性质进行表征。以乙腈为萃取剂、过氧化氢为氧化剂的氧化脱硫反应中,研究了催化活性与催化剂表面性质的内在规律关系。结果表明,MoO_3-x活性组分的团聚是抑制氧化脱硫活性的主要原因,适宜的焙烧温度有利于获得所需活性位点且分散性高的催化剂,可有效对H₂O₂快速活化,提高DBTs脱硫率。在焙烧温度为350℃、O/S摩尔比为3、反应温度为60℃的最佳脱硫条件下,苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的脱除率分别为77.2%、99.3%、96.4%。该催化体系中DBT的脱除率可达到国家脱硫标准(<10 μg/g)。

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酶解法制备土霉素菌渣吸附剂的研究

杜欣欣, 王红英, 周传文, 钱斯日古楞

现代化工. 2023, 43(2): 180-185,190. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.034

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针对土霉素菌渣存在危险处置及不合理利用等问题,采用酶解法制备了土霉素菌渣吸附剂,以实现菌渣的资源化利用。采用高温高压蒸汽预处理菌渣,破坏菌丝体细胞壁和细胞膜结构;采用风味蛋白酶对菌丝体进行酶解处理,使菌丝体中的蛋白质、多肽等成分水解溶出,保留细胞多糖框架结构用作吸附剂的制备。结果表明,菌渣经酶解处理后菌丝分支变短、透光率提高;主要官能团没有发生改变;制备的菌渣吸附剂对亚甲基蓝的吸附率达到78.29%,比原菌渣的吸附量提高了1.44倍,达到了传统吸附剂活性炭的91.14%。

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甜菜碱类复合缓蚀泡排剂的制备与性能研究

吴秋伯, 郭东红

现代化工. 2023, 43(2): 186-190. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.035

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针对气田开发中后期面临出水和腐蚀两大问题,气田现用泡排剂和缓蚀剂配伍性较差,排水采气和缓蚀效果均受到影响。以十二烷基二甲基羟丙基磷酸酯甜菜碱作起泡组分主剂,有机膦类缓蚀剂和气田现场缓蚀剂作缓蚀组分,制备出一种甜菜碱类复合缓蚀泡排剂配方体系。结果表明,当甜菜碱类复合缓蚀泡排剂质量分数为0.31%时,200 mL溶液初始起泡体积为710 mL,析液半衰期为420 s,泡沫半衰期6 h以上,腐蚀速率为0.065 9 mm/a,可满足现场对缓蚀泡排剂起泡性能和腐蚀速率的要求。

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CMC-P(AA-AM)水凝胶的制备及溶胀性能测定

王向鹏, 郑云香, 宗丽娜, 张春晓, 张雅静

现代化工. 2023, 43(2): 191-195. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.036

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以羧甲基纤维素钠(CMC)为原料、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044)为引发剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂制备了CMC-P(AA-AM)水凝胶,研究了聚合条件对其溶胀性能的影响,通过单因素试验确定最佳聚合条件;利用傅里叶红外光谱、热失重对水凝胶结构进行表征;重点考察了水凝胶在不同盐、pH及表面活性剂溶液中的溶胀性能。结果表明,CMC、VA-044、NMBA、AM占AA的质量分数分别为9%、0.7%、0.7%、33.3%时,水凝胶溶胀倍率最大,为253.2 g/g。CMC-P(AA-AM)在不同盐溶液中的溶胀性能差距较大,对重金属离子更为敏感。水凝胶在pH 5~9范围内保持了较高的溶胀性能,表现出良好的pH响应性能。CMC-P(AA-AM)在阴离子表面活性剂溶液中溶胀性能优于非离子、阳离子溶液,在油酸钠中的吸水倍率为210.0 g/g。

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钒钛基催化剂气固相催化氧化2-甲基萘制备2-萘甲醛的研究

李佳睿, 于毅, 徐丽, 刘国际, 姚怀伟

现代化工. 2023, 43(2): 196-202. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.037

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为解决气固相催化2-甲基萘氧化制备2-萘甲醛反应的复杂性,用等体积浸渍法制备了钒钛基催化剂,促进2-甲基萘合成2-萘甲醛。考察了载体粒径大小、焙烧升温速率以及使用不同的扩孔剂对催化效果的影响。利用FT-IR、SEM、H₂-TPR 和XRD对其进行表征。结果表明,选用T1样品(晶粒尺寸为14.7 nm的锐钛矿TiO₂)为载体,控制焙烧升温速率为5℃/min时,2-萘甲醛的收率较高。此外,选用尿素或PEG 400为扩孔剂能够提高催化剂的低温性能,但对2-萘甲醛的收率没有明显改善。

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改性聚丙烯酰胺絮凝废弃油基钻井液中有害固相的研究

吴嘉蕾, 佟拉嘎, 李红英, 张云雷, 孙保明

现代化工. 2023, 43(2): 203-208. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.038

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以丙烯酰胺和甲基丙烯酰乙基三甲基氯化铵为原料,采用反相乳液聚合法制备了应用于废弃油基钻井液的新型絮凝剂。通过红外光谱、热重分析等方法测定了絮凝剂分子的结构与热稳定性;通过特性黏度法测量了絮凝剂分子的分子质量;通过絮凝剂乳液及絮凝前后分散相的粒径变化规律,分析了该絮凝剂对废弃油基钻井液的絮凝率与絮凝效果。结果表明,该处理剂在油相中对于有用固相絮凝效果微弱,但可以高选择性地絮凝钻屑等有害固相,在絮凝剂最佳质量分数为2.5%时,固液分层效率最高(43%),絮凝效果最好(92.13%)。将该絮凝剂应用于湛江某井的废弃油基钻井液,絮凝率达到了97.92%,经固控设备处理后的废弃油基钻井滤液性能稳定,能满足现场使用要求。絮凝剂可以循环使用,有效降低了钻井液使用成本。

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废弃SCR催化剂氧化酸洗除As工艺及机理研究

朱媛霏, 李海霞, 田丽艳, 雒敏婷, 杨秀红, 张迎春

现代化工. 2023, 43(2): 209-214. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.039

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砷(As)及其他杂质元素是导致燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂失活的主要原因,借助Fenton反应对废弃SCR脱硝催化剂中的有害杂质元素As及Fe、Al进行氧化酸洗脱除,探究了酸洗液种类、酸浓度、氧化剂浓度、反应温度、反应时间、液固比等因素对杂质浸出率的影响。结果表明,最佳的杂质浸出条件为:反应温度为50℃、H₂SO₄浓度为1.5 mol/L、H₂O₂浓度为 1.5 mol/L、转速为500 r/min、反应时间为240 min、液固比为20 mL/g,此时As、Fe、Al的浸出率分别为99.58%、41.80%、39.60%。废弃催化剂杂质元素浸出机理为过氧化氢与被硫酸浸出的Fe²⁺形成了芬顿试剂,将As³⁺氧化为As⁵⁺,使其氧化溶出,提高了As元素的脱除效率。

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内部热耦合-上置隔壁塔的设计与优化

纪玉, 陈海胜

现代化工. 2023, 43(2): 215-218,222. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.040

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为了提高化工分离过程的节能效果、扩展内部热耦合精馏塔以及隔壁塔的运用,提出了内部热耦合-上置隔壁塔(ITC-TDWC)的新结构。以甲醇-乙醇-正丙醇三元混合物系作为研究对象,选用进料比例为0.5、0.25、0.25,以上置隔壁塔(TDWC)的结构为基础并结合发展内部热耦合(ITC)来设计ITC-TDWC的最优化结构。在最终确定ITC-TDWC的最优结构后,将该结构的回收年限、能耗等数据与TDWC进行了对比分析,结果表明,ITC-TDWC在达到三元混合物分离要求的同时,回收年限会略有增加,但节能效果显著,比TDWC的分离过程节能约30%。

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混合C₄作乙烯原料的研究及经济性分析

潘宇, 侯建峰, 李晓鹏, 刘学龙, 韩小平

现代化工. 2023, 43(2): 219-222. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.041

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以混合C₄作乙烯裂解原料,通过GK-Ⅵ型蒸汽裂解炉分别进行了4个不同稀释比(水和物料的质量比)及裂解温度评价试验,并进行未加氢混合C₄与加氢混合C₄裂解性能对比评价实验。结果表明,在裂解温度为838℃、反应压力为0.085 MPa、稀释比为0.55的条件下,加氢混合C₄三烯收率大于50%,并且经济效益达到最大,为最佳裂解条件。加氢混合C₄可以作为原料蒸汽裂解制烯烃的有效补充。

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OXO低板间距异构物塔扩能改造

侯鹏成, 徐圣君, 马青茂, 张宝国, 何银天

现代化工. 2023, 43(2): 223-226. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.042

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通过对齐鲁二化丁辛醇异构物塔的成功改造,着重介绍了低板间距的塔盘设计要点,同时也介绍了在壳体设备不动火的改造下该塔改造后的塔盘运行效果。

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联产乙烷的天然气提氦工艺研究

周军, 彭操, 王璿清, 彭井宏, 梁光川

现代化工. 2023, 43(2): 227-233. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.043

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为了解决单一的天然气深冷分离提氦工艺中设备能耗大、投资大、效率低的问题,将天然气深冷分离提氦工艺与膜分离提氦工艺结合以提高氦体积分数与回收率,同时结合天然气乙烷回收工艺实现冷能的最大化利用,建立了联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺。利用HYSYS软件对联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺与单一的天然气乙烷回收工艺和深冷-膜分离提氦工艺进行流程模拟。模拟结果表明,4种典型乙烷回收工艺中气体过冷工艺的乙烷回收率最高,可达90.13%;将天然气深冷分离提氦工艺与膜分离提氦工艺结合后氦体积分数由66.77%提高到了99.6%;联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺可以有效地集成回收和利用冷量,相较天然气深冷-膜分离提氦工艺+部分干气循环工艺,总压缩能耗低23.10%,单位综合能耗低20.46%。

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负载普鲁士蓝的CoOOH纳米片用于抗氧化活性检测的研究

王青, 刘学, 孙亚娟, 杨成

现代化工. 2023, 43(2): 234-238. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.044

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为寻找一种方便、稳定、快速的途径来评估抗氧化剂的抗氧化能力,采用一种简单、经济的方法制备负载普鲁士蓝(PB)的羟基氧化钴纳米片(PB-CoOOH NFs)。以对苯二甲酸(TA)为荧光探针研究了PB-CoOOH NFs酶促反应的机制,基于PB-CoOOH NFs/TMB/H₂O₂体系对10种常见的抗氧化剂进行了抗氧化活性测定(TMB为3,3',5,5'-四甲基联苯胺)。结果表明,CoOOH纳米片的过氧化物模拟酶活性随着普鲁士蓝的引入而增强。相比天然酶(HRP),PB-CoOOH NFs具有更小的K_m值,对底物的亲和力更高。在一定浓度范围内,10种抗氧化剂测得的吸光度差与浓度呈良好的线性关系,相关系数(R²)均大于0.994,检出限为0.082~0.315 μmol/L,与其他检测抗氧化活性的方法相比灵敏度更高。

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基于萘并2-氢-吲哚衍生物的反应型Cu²⁺荧光探针的合成

李宏达

现代化工. 2023, 43(2): 239-243. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2023.02.045

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通过简单的还原反应构建了基于萘并2-氢-吲哚衍生物的具有微弱荧光的反应型铜离子荧光探针1,通过 ¹HNMR和MALDI-TOF MS对其结构进行了表征。研究结果表明,铜离子能够氧化探针1中N-乙基-2-氢-吲哚单元变为N-乙基-吲哚季铵盐单元,延长了探针1分子的共轭体系,产生卓越的光学性能变化;探针1对铜离子具有良好的选择性,且不受其他阳离子分析物的干扰,在弱碱性条件下探针1识别铜离子是非常迅速的过程,溶液颜色产生明显的变化,可以应用于"裸眼"识别复杂环境中铜离子;探针1溶液中逐渐滴加铜离子后荧光信号逐渐增强,且荧光强度变化与加入铜离子浓度呈现良好的线性关系,可以监测较低浓度水平的铜离子。

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