采用热碱水洗-机械脱水工艺对国内某油田区的石油污染土壤进行处理。考察了热碱水洗条件(包括NaOH质量分数、液固比、洗涤温度)对含油土壤脱油效果的影响,及絮凝剂种类、质量分数对热碱水洗法处理后的含油污泥过滤脱水性能的影响。结果表明,残余油质量分数随NaOH质量分数及液固比的升高呈现先下降后上升的趋势,而随温度的升高呈现持续下降的趋势。在探究含油污泥脱水性能实验中发现铝盐及铁盐类絮凝剂对于高碱性污泥的适应性较差,而钙盐可以很好地破坏油水细砂混合层,有效地改善含油污泥过滤脱水性能。综合考虑含油污泥的过滤速率、滤饼含水率及滤饼残余油质量分数,0.8%的CaCl2溶液处理效果最佳。
针对海上油田重质原油SP复合驱采出液多功能破乳剂的合成和应用进行了研究。以聚醚BH-51与丙烯酸酯化反应得到具有CC结构的YE化合物,在YE中引入阴离子基团—SO-3可以降低沥青质间的结合强度,从而降低界面强度;引入阳离子基团—NH+4可以中和原油-水界面的负电荷使扩散层变薄。优化合成条件得到FC新型高效破乳剂,通过超声波和电场对重质原油SP复合驱采出液进行强化破乳,在驱油剂质量浓度为400~1 600mg/L条件下,原油含水量小于1%,脱出水中油的质量浓度都小于35.0mg/L,可显著缩短破乳时间和减少设备体积,适应高驱油剂浓度下重质原油复合驱采出液快速破乳的要求。
以文冠果壳为原料,利用硫酸法制备糠醛,在单因素实验的基础上采用正交试验法研究硫酸浓度(A)、料液比(B)、蒸馏温度(C)、蒸馏时间(D)对糠醛得率的影响。糠醛渣采用微波辐照氯化锌法制备活性炭,通过正交试验法研究氯化锌浓度(A)、浸渍时间(B)、微波功率(C)、辐照时间(D)对活性炭得率、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值的影响。结果显示,制备糠醛的最佳工艺条件为:硫酸浓度为2.0mol/L,料液比为1∶6,反应温度为160℃,反应时间为2h,在该条件下糠醛的产率为17.2%;制备活性炭的最佳工艺条件为:氯化锌质量分数为40%,浸渍时间为24h,微波功率为700W,辐射时间为5min,在此条件下,文冠果壳木糖渣活性炭的得率为53.35%,碘吸附值与亚甲基蓝脱色力分别达到983.17mg/g和165.59mL/g。
以铈、钙、锌、铝的硝酸盐为原料,尿素为沉淀剂,经沉淀、焙烧制得Ce-Ca-Zn-Al-O固体碱催化剂。通过单因素试验考察了催化剂制备条件对催化剂活性的影响,得到制备催化剂的优化工艺为:n(Ce)∶n(Ca)∶n(Zn)∶n(Al)=0.1∶2∶4∶2,反应温度为125℃,焙烧温度为750℃,焙烧时间为6 h。将优化条件下制备的催化剂用于蓖麻油和甲醇的酯交换反应,在醇/油摩尔比为9,催化剂/油质量比为0.04,反应温度为60℃,搅拌速率为550 r/min及反应时间为4 h的条件下,蓖麻油转化率可达86%。采用Hammett指示剂法、TG、BET、XRD及SEM对催化剂及其前驱体进行表征,结果表明:Ce-Ca-Zn-Al-O固体碱的碱强度H_在7.2~11.2之间;Ce-Ca-Zn-Al类水滑石在760℃后质量几乎为定值;Ce-Ca-Zn-Al-O固体碱催化剂比表面积为28.51m2/g,孔容为0.061 38cm3/g,且主要由CaO、ZnO及Al2O3 3种晶体组成。
以丙烯酰胺、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵为聚合单体,通过自由基引发进行不规则共聚合成一种清洁的CO2泡沫压裂液稠化剂。该稠化剂能够在饱和CO2酸性水溶液环境中溶解,溶液黏弹性好,并具有良好的抗温、耐剪切性能。由质量分数为0.4%的该稠化剂配制的压裂液在120℃、170s-1条件下的黏度保持在60mPa·s以上。同时研究发现,由该稠化剂配合起泡剂配制的清洁CO2泡沫压裂液具有良好的泡沫稳定性,半衰期可达到96h,并且破胶彻底,残渣质量分数低。在中原油田的现场应用表明,利用该稠化剂配制的清洁CO2泡沫压裂液进行施工,增产效果明显。4
裂缝性恶性漏失层漏失通道尺寸大,桥接堵漏及水泥和凝胶等堵漏成功率低。通过分析常用堵漏方法存在的不足,提出了新型固结堵漏浆的开发思路,确定了堵漏浆组分,通过室内实验,得出了各组分的合理加量,形成了新型固结堵漏浆。新型固结堵漏浆具有较好的流动性,便于泵送;具有较好的剪切稀释性,便于在漏失通道内滞留。新型固结堵漏浆形成的固化物抗压强度随温度升高呈增加趋势,在95℃下强度可达到18.9 MPa;具有微膨胀特点,有利于形成致密封堵层;韧性好,不易产生掉块造成卡钻等井下复杂问题,利于施工安全。新型固结堵漏浆对较大的裂缝性漏失层具有较好的封堵效果,能够满足压差较大的漏失层的封堵要求。
采用小麦秸秆液化产物制备包膜尿素。通过正交实验对影响控释性能的5个因素进行了研究,采用ATR-FTIR、SEM分别对液化和包膜过程的物料、膜层的微观形态进行了表征。结果表明,小麦秸秆液化产物制备包膜尿素的最佳配方为:液化剂聚乙二醇400与丙三醇的质量比为130∶20,催化剂三氧化钨和硫酸的质量比为0.22,吐温的质量为0.5g,乙二胺在组合多元醇中的质量分数为2.2%,多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)与组合多元醇的质量比为1.9。小麦秸秆液化产物富含羟基,且结构中包含了麦秆分解产物,液化产物和PAPI在尿素表面反应生成了聚氨酯膜,膜层致密均一,对尿素控释效果良好。
自主研发了MPTR和MPTT型原油脱金属剂,并进行原油脱金属性能评价。结果表明:MPTR型原油脱金属剂对金属元素的总脱除率可达到56.6%,脱钙率为60.5%,对金属元素钠和镁的脱除率均高于90%;而MPTT型原油脱金属剂对金属元素的总脱除率高达76.5%,脱钙率为95.0%,金属元素钠和镁的脱除率均大于95%,金属元素铁的脱除率为57.7%,具有较MPTR型原油脱金属剂更好的原油脱金属效果。MPTR和MPTT型原油脱金属剂溶液对脱金属剂储罐及电脱盐装置的模拟腐蚀实验结果表明:在不同温度条件下,不同浓度的原油脱金属剂溶液对20号碳钢的腐蚀速率均较低;利用扫描电子显微镜观察不同实验条件下腐蚀试片表面的腐蚀情况可知,MPTR和MPTT型原油脱金属剂溶液对20号碳钢的腐蚀均为均匀腐蚀,腐蚀凹坑遍布整个碳钢表面。
以粘胶纤维生产过程中产生的半纤维素废碱液为基础原料,丙烯酸(AA)为接枝单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联单体,(NH4)2S2O8-NaHSO3为氧化还原引发体系,采用水溶液聚合法合成了半纤维素-AA高吸水树脂。在此基础上,引入三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)对其进行共聚改性,合成半纤维素-AA-TEGDA高吸水树脂,考察了单体TEGDA添加量对树脂吸水率的影响,并对比分析了树脂改性前后的吸盐水率和吸水速率。此外,通过红外光谱分析及扫描电镜分析对2种树脂进行了结构表征。结果表明:TEGDA改性合成的高吸水树脂较半纤维素-AA高吸水树脂具有较高的吸水率和较快的吸水速率,吸盐水率也有所提高。
利用涂覆交联的方法,以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)的共混液为活性层铸膜液,水解的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为支撑层,Fe(NO3)3水溶液为交联剂,制备了一种新型共混复合纳滤膜。其最佳制备条件为:CMC/PAAS共混质量比为4∶1,交联剂浓度为0.125mol/L,交联时间为2.5h。利用全反射红外光谱(ATR-IR)、扫描电镜(SEM-EDAX)对膜结构进行表征。结果表明,Fe3+能够有效地交联活性层与支撑层,形成结构稳定的纳滤膜。纳滤膜对无机盐的截留按以下顺序依次降低:Na2SO4、NaCl、MgSO4、MgCl2,表现出荷负电纳滤膜的截留特征。在连续运行24h后,纳滤膜的纯水通量仍可达到7L/m2·h,截留率约为85%,显示了较好的稳定性能。
以乙二胺(ED)为改性剂对MIL-101(Cr)-NDC进行表面改性,以改变材料的亲油疏水性能。经XRD、FT-IR、N2吸附和脱附等表征表明,ED分子成功连接入材料中。采用C5~C7正构烷烃模拟油气组份测定材料的油气吸附性能,并考察了相对湿度对改性前后材料油气吸附性能的影响。结果表明,25℃下,C5~C7正构烷烃和水蒸气在ED-MIL-101(Cr)-NDC上静态吸附量分别为0.558、0.695、0.613g/g和0.254g/g,与改性前材料相比,ED-MIL-101(Cr)-NDC的C5~C7正构烷烃静态吸附量较高,水蒸气静态吸附量较低;ED-MIL-101(Cr)-NDC在97%相对湿度下的C5~C7正构烷动态吸附量为0%相对湿度下C5~C7正构烷动态吸附量的65%左右。改性后材料的油气静态吸附性能提升明显,且水蒸气对ED-MIL-101(Cr)-NDC油气吸附影响较小。
以聚醚多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)、苯酚、2,2′-二氯-3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯基甲烷等为主要原料合成了单组分热固化聚氨酯弹性涂料,考察了封端过程中温度、时间、催化剂质量分数对封端反应的影响,利用差示扫描量热法研究了涂料的解封温度,红外光谱法对封端结果进行表征,对所得涂膜各项性能进行了测试。结果表明,封端过程中反应温度为80℃,反应时间为6 h,催化剂质量分数为035%时,封端效果较为理想,封端率达90%左右,封端反应较为完全,预聚体解封温度从120℃开始,约180℃完全解封,所得涂膜各项性能优异,是一种具有良好性能的单组份热固化涂料。
采用吸附-交联的方法获得凹凸棒土固定的β-葡萄糖苷酶,酶的固载量为147mg/g,表观酶活为87.5U/g。固定后,酶在加入叔丁醇混合溶剂中催化合成辛基葡萄糖苷的催化效率显著提高,葡萄糖转化率提高80.6%。在反应温度为50℃,pH为6.5,葡萄糖浓度为0.05mol/L,V(辛醇)∶V(叔丁醇)∶V(水)=8∶1∶1的反应条件下,葡萄糖转化率可达到20.4%,反应达到平衡的时间从自由酶催化反应的120 h缩短至72h。反应动力学研究表明,葡萄糖对酶催化反应具有底物抑制作用,通过固定化可提高酶耐受底物抑制的最大葡萄糖浓度,增加最大反应速率。固定酶在重复使用3次后酶活下降70%。
针对我国主要的10万t污水处理厂100 m3/h的沼气,利用Matlab进行了二段膜法纯化系统的设计,并用运行生产能力指数法进行了技术经济分析。结果表明,100 m3/h的二段膜法沼气纯化系统总投资费用为84.9万元,年运行费用为34.8万元,单位处理能力投资为8 500元/(m3·h),单位沼气处理成本为0.35元/m3。膜组件和压缩机费用为最主要的投资成本,压缩机电耗为最主要的运行成本。处理规模从100 m3/h提高到1 000m3/h时,膜系统的单位处理能力投资和单位处理成本均显著下降。操作压力增高,膜使用面积显著降低,但压缩机费用增大,功耗增加。
采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)同时测定废旧SCR脱硝催化剂中多种微量元素。通过对废旧SCR脱硝催化剂进行化学处理,建立了适用于ICP-OES测定的废旧SCR脱硝催化剂预处理方法。建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定脱硝催化剂中P、S、As、Fe、Tl、Cr、Mg、Ni、Pb、Na、K、Hg这12种元素的方法,该方法的检出限为 0.000 2~0.053 3μg/mL,回收率为93.59%~101.07%,相对标准偏差RSD(n=10)为0.88%~3.83%。能准确测定废旧SCR脱硝催化剂中的多种微量元素,可用于废旧SCR脱硝催化剂再生处理、回收、报废的评价。