介绍了2013年美国总统绿色化学挑战奖获奖项目的概要、创新与价值。5个奖项的获奖者分别是:绿色合成路线奖授予生命技术公司,他们的创新贡献是合成了安全、可持续的用于生产PCR试剂的化学物质;绿色反应条件奖授予陶氏化学公司,他们开发了EVOQUETM预复合聚合物技术;设计绿色化学品奖授予嘉吉公司,其贡献在于合成了一种用于高压电力变压器的植物油电解质绝缘液体;小企业奖授予法拉第技术公司,他们开发了一种利用3价铬电镀液生产功能性铬镀层的技术;学术奖授予德拉瓦大学教授Richard P.Wool,他的贡献在于可持续的聚合物和复合材料之间的优化设计,生产生物基材料。
以四异丙基钛酸酯(TIP)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用表面活性剂自组装软模板法将SiO2掺杂到TiO2中,成功制备了SiO2-TiO2有序多孔复合材料。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和红外光谱分析(FTIR)等测试手段对材料进行了表征,结果表明:SiO2-TiO2多孔复合材料中存在Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si3种化学键。将制备的多孔复合材料进一步—SO3H功能化(SiO2-TiO2-SO3H),以水溶液中的碱性品红为目标污染物,考察了改性材料对染料的吸附性能,结果显示,经—SO3H功能化的材料具有较优的吸附性能,吸附率达到90%以上。染料的吸附动力学能很好的符合伪二级动力学模型,经线性拟合得到的相关系数R2均大于0.996。
建立聚乙二醇(PEG)/磷酸氢二钾(K2HPO4)双水相体系,通过对大肠杆菌(Escherichia coli AS1.505)细胞进行超声波破碎制得谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)酶液,并利用双水相萃取对GAD进行分离纯化,然后,采用超滤离心对双水相上相中的GAD与PEG进行分离并分别回收。实验结果表明,大部分GAD分配于上相,其纯化倍数为55.60,酶活率为97.78%。通过响应面分析,对超滤离心工艺参数进行优化,确定了超滤离心转速为10 000r/min,离心时间为20min,混合液的稀释倍数为5倍,此条件下GAD的回收率为81.52%,PEG的回收率为84.41%。
羟基乙叉二膦酸(HEDP)是一种常用的水质稳定剂,具有优良的阻垢和缓蚀作用,广泛用于工业循环冷却水系统中。以三氯化磷、冰醋酸和乙酸酐为原料,经焦亚磷酸的制备、焦亚磷酸的乙酰化以及二乙酰焦亚磷酸的水解三步合成羟基乙叉二膦酸,分析了3个合成步骤的影响因素。试验结果显示,在三氯化磷、冰醋酸和乙酸酐的摩尔比为1.24∶3∶0.62,焦亚磷酸制备的反应温度控制在35~40℃,焦亚磷酸乙酰化的保温温度为120℃,保温时间为2 h,充分水解后得到目标产物,其红外光谱表征表明合成的目标产物为羟基乙叉二膦酸,其收率大于90%,正磷质量分数低于1%,亚磷质量分数低于1%,活性组分大于50%,螯合值大于450mg/g。
通过温熵图和焓熵图结合工艺流程图对MVR系统进行了深度剖析,在Aspen Plus软件的辅助计算下,以水为蒸发工质,忽略系统的一切热量损失,对系统中的各个操作单元进行了理论上的分析,并结合工艺要求给出了最佳的操作条件:原料进入蒸发室前需要预热到蒸发压强下的饱和温度或者处于微过热状态;在设备条件允许的条件下,尽量控制在较高的真空度下蒸发;罗茨压缩机对二次蒸汽压缩时,压缩比控制在2左右最佳,既能保证有效的传热温差,又能拥有很高的能效比;冷凝液可以作为补充水源来消除压缩蒸汽的过热度,使过热蒸汽饱和化或处于微过热状态;蒸汽冷凝液应在饱和液体状态下引出,然后去预热原料和充当补充水;真空系统的处理应由真空泵抽吸不凝性气体和少量的二次蒸汽,为了维持MVR系统的能量平衡,应适时的补充少量新鲜蒸汽。
双回流真空变压吸附(Duplex VPSA)是一种中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时得到较高体积分数的轻、重组分产品。利用Aspen Adsorption模拟软件,以Li-X氧分子筛为吸附剂,对两塔Duplex VPSA空气分离进行了模拟研究。每个循环包含进料/轻组分回流、均压升、重组分产品升压、重组分回流/吸附、均压降、逆向降压6个步骤,在吸附压力200kPa和解吸压力57kPa下能够得到体积分数98.08%的氧气和体积分数97.57%的氮气,回收率分别为90.32%和98.89%。研究了不同进料位置、进料流量和回流比对产品气的体积分数和回收率的影响。结果表明,Duplex VPSA过程能够同时得到较高体积分数和回收率的氧气和氮气。