制备了胶粉改性沥青(CRMA)并在实验室中进行老化,并在老化后的CRMA中添加苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、橡胶油、胶粉进行再生。以SBS质量分数、橡胶油质量分数、胶粉质量分数以及再生温度作为四因素进行正交实验,并对结果进行极差和方差分析,探究各因素对再生CRMA性质的影响,并对其进行了优化。实验结果表明,各因素对再生CRMA性质影响程度大小依次为:温度、SBS质量分数、橡胶油质量分数、胶粉质量分数;优化结果为:SBS的质量分数为1%,橡胶油的质量分数为6%,胶粉的质量分数为7%,再生温度为200℃,在此方案下制备的再生CRMA各项性质符合中石化CRMA-Ⅲ类标准。
以高岭土为原料,采用晶种替代模板剂在水热条件下合成ZSM-5分子筛。考察了晶种质量分数、碱硅摩尔比及晶化时间对合成分子筛的影响。用XRD、FESEM、N2吸附-脱附、NH3-TPD等手段对合成样品进行了表征,并在甲醇制芳烃(Methonalto Aromatics,MTA)反应中评价其催化性能。结果表明:晶种质量分数为3%,NaOH/SiO2摩尔比为0.15,晶化时间为24 h,晶化温度为200℃时,合成出的ZSM-5分子筛相对结晶度最高为96%,晶粒为典型六棱柱状,大小约为1μm。合成的ZSM-5分子筛在MTA反应中具有较高的催化活性,BTX和芳烃选择性分别为29.7%和31.6%,较南开ZSM-5原粉分别提高1.5%和0.3%。
以葡萄糖、烯丙基磺酸钠为原料,分别采用引发接枝、水热接枝2种方法成功制备了磺酸基碳微球,并通过SEM、FT-IR、Boehm滴定对催化剂进行表征,结果表明,磺酸基碳微球表面存在着大量—SO3H、—COOH、—OH等活性官能团。同时考察了接枝法的制备工艺条件,得出最佳引发接枝SO3H量为0.965 mmol/g和水热接枝SO3H量为0.946 mmol/g。将该磺酸基碳微球应用于催化合成环己酮乙二醇缩酮反应中,结果表明:在催化剂质量分数为15%,带水剂用量为15mL,反应时间为3h的条件下,产物最终的缩合收率可达92.9%,且引发接枝法制备的催化剂要优于水热接枝法制备的催化剂。
高能颗粒已用于固体推进剂中,但用于液体燃料则面临颗粒沉积等问题。通过表面改性可使纳米颗粒分散在液体碳氢燃料中。采用三正辛基氧膦对硼颗粒进行表面改性,考察了改性颗粒在燃料中的分散稳定性以及对燃料密度、能量和黏度的影响。结果表明,表面改性能够减少硼颗粒的团聚和沉降,使其较稳定地分散在高密度燃料(HD-03,密度为1.03g/mL)中;燃料的密度和体积热值显著提高,保持液体状态并具有良好流动性。当添加质量分数为10%和60%颗粒时,燃料密度分别为1.12 g/mL和1.33 g/mL,体积能量分别为49.7 MJ/L和69.8 MJ/L,动力粘度为33mPa·s和87mPa·s。
质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种清洁高效的发电技术,其中膜电极是PEMFC的核心部件,膜电极的材料和制备工艺对电池性能的影响明显。为了对电池性能进行优化,针对Pt/C催化剂类型、膜电极热压温度、碳粉导电层疏水特性以及催化层中Nafion质量分数等因素进行了电流-电压实验测试,获得了电池性能的影响规律。实验结果表明:Pt/C催化剂类型、碳粉导电层疏水性以及催化层Nafion质量分数对电池性能有显著影响,当碳粉导电层聚四氟乙烯质量分数为24%,催化层中Nafion质量分数为30%时,电池性能达到最优值。膜电极热压温度对电池性能影响较小,但对导电碳粉层与催化层的粘结力影响显著,过低的温度会导致膜电极出现分层。
利用外热式反应釜,以城市污泥和白杨木锯末混合物为原料共热解制备生物炭。研究了共热解工艺条件对生物炭产率和吸附性能的影响,对最佳工艺条件下所制备生物炭的比表面积、孔结构、表面形貌进行了表征,并且分析了生物炭的营养物质、pH、重金属质量分数。结果表明,最佳共热解工艺条件:锯末掺混比为20%,热解温度为400℃,催化剂质量分数为6%,反应时间为30 min。最佳生物炭表面存在较多的孔隙结构,中大孔较多,比表面积为6.411m2/g,碘吸附值为311.63mg/g,亚甲基蓝吸附值为95.42mg/g。最佳生物炭中速效氮、速效磷和有机质质量分数分别为115.5mg/kg、287mg/kg和535.63g/kg,呈碱性,pH为9.88,重金属质量分数除Zn外均远低于农用土壤二级标准,可作为土壤改良剂或肥料使用。
针对我国水合物海底分离部分的技术空缺,对国内外现有的海底分离技术进行分析总结,并结合海底深水浅层天然气水合物固态流化绿色开采技术,设计了一种适合于天然气水合物海底预分离的工艺,并利用水力旋流器对水合物浆体进行分离。建立水力旋流器的力学模型,基于雷诺应力模型研究了一种适合固-固-液三相流的流场模拟分析方法,并通过数值模拟得到了旋流器内部流场的相应参数,证实水力旋流器对海底水合物分离的可行性与可靠性。通过改变混合浆体中颗粒粒径、进给速度、进给混合浆体中泥砂体积分数以及水力旋流器的锥角,分析水力旋流器分离效率的影响规律,得到了在颗粒粒径为10~90μm的工况下,最优的分离效率的粒径为50~70μm;进给速度为7m/s左右,泥砂体积分数为25%左右。
研究了云南褐煤和城市污泥共水热改性后的产物,分析了城市污泥掺混量对固体产物、液体产物、气体产物的理化特性的影响,探讨了在共水热改性过程中,污泥掺混量对云南褐煤的作用机制。结果表明,云南褐煤和城市污泥在共水热改性过程中有协同碳化作用;随着污泥掺混量的增加,两者混合物发生明显的脱水、脱羧及芳香化反应;当污泥掺混量为10%和30%时,芳香C的比例显著增加,芳香化反应程度更加剧烈,尤其当污泥掺混量为10%时,固体产物芳香C比例及芳香化程度最高。气相色谱分析(GC-MS)结果表明,随着污泥掺混量的增加,液体产物中杂环类有机物含量呈增加的趋势,酚类有机物呈减少的趋势。固液气三相产物碳含量分布结果表明,至少80%碳封存于固体产物中,可以实现最大程度的碳封存。
建立了超声辅助提取-反相离子对高效液相色谱法同时检测纸塑食品包装材料中3种荧光增白剂:荧光增白剂28(CBS)、荧光增白剂85(VBL)、荧光增白剂220(BBU)的方法。利用单因素试验和正交试验确定3种荧光增白剂的提取条件。该方法具有良好的精密度和准确度,符合常规检测要求。根据离子对试剂的作用原理,将四丁基溴化铵水溶液反向离子对作流动相配合使用,使研究对象中的3种荧光增白剂出峰时间大大延迟,并得以有效分离,提高了检测效率。以校园周边超市出售的奶茶、方便面、奶糖、牛奶等纸塑食品包装材为研究对象,对其中的CBS、VBL、BBU等3种荧光增白剂进行测定,结果10种样品中均检出BBU,未检出CBS,7种样品中检出VBL。