介绍了2015年美国总统绿色化学挑战奖获奖项目的概要、创新与价值。其中,绿色合成路线奖授予LanzaTech公司,其创新贡献在于独特的气体发酵工艺;绿色反应条件奖授予美国德州石化(SOLTEX),他们开发了1种利用固定床固体催化剂,高效地制备高活性聚异丁烯的催化反应工艺;设计绿色化学品奖授予Hybrid Coating Technologies与Nanotech Industries公司,其贡献在于合成了绿色混合无异氰酸酯聚氨酯;小企业奖授予任马提科斯公司(Renmatix),他们开发了plantrose工艺;学术奖授予科罗拉多州立大学教授Eugene Y.-X.Chen,其设计了1种用于生产可再生化学品、液体燃料和可生物降解聚合物的绿色缩合反应;特别环境效益奖授予Algeno生物能源公司,其开发了乙醇和绿色原油生物燃料生产工艺。
天冬氨酸-赖氨酸共聚物(PAL)是聚天冬氨酸的改性新产品,为将其用作阻垢剂,考察了不同条件下PAL对碳酸钙、硫酸钙阻垢性能的影响。结果表明,在温度为80℃,成垢离子浓度积(Ksp/CaCO3)为0.045(0.15mol/L Ca2+、0.30mol/L HCO-3),恒温时间为14h,PAL投加量为4 mg/L的条件下,PAL对碳酸钙的阻垢率可达70%左右;在温度为80℃,成垢离子浓度积(Ksp/CaSO4)为0.04(0.20mol/L Ca2+、0.30mol/L SO2-4),恒温时间为14h,PAL投加量为4mg/L的条件下,对硫酸钙的阻垢率达到80%左右。表明改性新产品PAL可作为一种新型阻垢剂。
以6% Mo-0.7% Co/HZSM-5催化剂为基础,分别添加第3金属活性组分Mg、Ni、Zn、Fe,采用共浸渍法制备一系列催化剂,并考察他们对甲烷无氧芳构化催化性能的影响。结果表明,在HZSM-5分子筛上浸渍得到的6% Mo-0.7% Co-0.1% Ni/HZSM-5催化剂与6% Mo-0.7% Co/HZSM-5相比甲烷的最大转化率从12%增加到13.9%,苯收率从6.58%增加到7.05%,同时还提高了催化剂的稳定性,使其失活速率由13.72%/h降低到12.73%/h。NH3-TPD等结果表明,6%Mo-0.7% Co/HZSM-5中添加第3活性组分Ni后,分子筛的酸强度及酸量得到优化,弱酸量与强酸量比例适中。TG的表征进一步说明了Ni物种调节了B酸位与Mo物种之前的相互作用,优化了催化剂的积碳行为。
构造板式微通道用于互不相溶的液-液两相分散体系的连续快速分离。通过改变上板的材料可以构造GS-PTFE、SS-PTFE和PTFE-PTFE 3种类型的板式微通道。萃取后产生的油水分散体系在微通道中通过与通道上下壁面的相互作用实现油水两相的快速分离,分离后的油相从微通道的油相出口流出,水相从水相出口流出。微通道的分离效率与微通道的高度、液-液分散体系在通道中的体积流率、微通道与液-液分散体系的接触时间以及微通道的类型有关。高度为100μm的GS-PTFE型微通道在体积流率低于4.8mL/min的条件下可以实现油水两相的完全分离,其分离效率为100%。相比于传统的重力沉降分离方式,板式微通道极大地节约了液-液两相分离的时间,提高了工作效率。
以SRFP-1增稠剂、SRFC-1交联剂、SRCS-1黏土稳定剂和SRCU-1助排剂工业品为研究对象,以现场配液用水配制SRFP压裂液。评价了SRFP压裂液的耐温耐剪切性能、静态滤失性能、破胶性能及压裂液滤液对岩心的伤害性能;测定了破胶液的表面张力及残渣含量。结果表明:SRFP压裂液在100℃和120℃条件下具有良好的流变性能;初滤失量为3.29×10-2m3/m2,滤失系数为1.71×10-4m/min0.5,滤失速率为6.53×10-4m/min;压裂液滤液对岩心基质伤害率为14.6%;在 60~90℃,破胶剂质量分数为0.005~0.04%条件下,2h即可破胶,破胶液黏度小于5 mPa·s,破胶液表面张力小于28mN/m,破胶液残渣小于100mg/L;最后将SRFP压裂液成功应用于2口低渗透致密薄互储层压裂作业,最高产油量分别为5.2m3/d和9.7m3/d。
利用Aspen Plus软件对含有四氢呋喃、正丁醇、γ-丁内酯和水的工业废液的分离提纯工艺进行了确定和模拟。确定使用1,4-丁二醇作为萃取剂,采用四塔流程分离该工业废液,回收四氢呋喃和正丁醇。四氢呋喃的回收使用萃取精馏,溶剂比为0.9,回流比为5,所需塔板数为28块,废液和萃取剂分别从第16块板和第5块板以泡点进料;正丁醇的回收使用两塔共沸精馏,所需脱水塔塔板数为7块,回收塔塔板数为5块。在此操作参数下,模拟所得四氢呋喃回收率可达99.9%,质量分数为99.99%,正丁醇回收质量分数达到99.99%。通过实验结果与模拟结果的比较,验证了本工艺的可行性和模拟结果的可靠性。
由于我国大量工业废渣的堆放方式原始、粗放,导致了大量重金属离子和有毒有害元素在自然环境中极易迁移并造成污染。为了掌握废渣中硒在多重氧化态中含量及形态,采用改进的SES法,连续浸提了废渣样品中硒的水溶态、交换态、酸溶态、有机态、单质态及残渣态,以ICP-MS测定提取液中总硒含量,同时,利用HPLC-ICPMS研究了硒的形态。研究表明:CCT动态反应碰撞模式能有效降低多原子离子检测的干扰,优化ICP-MS检测环境;工业废渣中的硒含量极高,在自然环境中易发生迁移,尤其是酸性环境下;前三态的硒含量超过了总硒的50%,且主要以毒性较高的亚硒酸盐形式存在,小部分以硒酸盐形式存在,含硒工业废渣存在较大的潜在环境风险。