基于全生命周期法(LCA)对CO2-DMC(碳酸二甲酯)产业链碳足迹进行了分析,分别以常规反应塔工艺、膜反应塔工艺和反应精馏塔工艺为对象,考察了各工艺在不同能源供应情景下产业链的碳足迹情况,对原料的获取、原料的运输、燃料的使用、燃料的运输以及产品的配送等环节进行了碳足迹分析。结果表明:3种工艺中反应精馏塔工艺能耗、碳足迹最小,常规反应塔工艺最大;以渣油为燃料常规反应塔工艺单位产品碳足迹最大,碳足迹为1.67t CO2/t DMC,以天然气为燃料的反应精馏塔工艺碳足迹最小,单位产品碳足迹为0.70 t CO2/t DMC;燃料消耗碳足迹在总碳足迹中占比最大,其次为原料上游排放。
在HZSM-5中引入金属元素进行改性,可以改变催化剂的酸性和孔结构,进而提高催化剂的抗积炭能力和选择性。选用金属铈改性前后的HZSM-5分子筛催化剂,在内径为16 mm的不锈钢管式反应器中考察反应温度、系统压力等条件对甲醇制汽油(MTG)反应的影响,并结合X射线衍射、FT-IR、低温氮吸附-脱附等对HZSM-5催化剂进行表征,分析了汽油收率、产物分布和产物组成的变化规律。结果表明,经铈改性后HZSM-5催化剂仍能保持完整的MFI结构,L酸强度增加。在反应温度为375℃,系统压力为2.0 MPa,进料空速为1.0 h-1的条件下,甲醇转化率为100%,汽油的收率可达34%以上,反应效果和活性周期明显优于改性前。
新型SBR工艺由SBR反应器和生物选择器构成,其显著特点是通过污泥转移实现除磷优势菌种的筛选,强化除磷效果。以生活污水为处理对象,研究了转移量、温度、pH对释磷的影响。静态释磷试验表明,污泥转移量为0%、15%、30%、40%的比释磷速率分别为3.6、6.79、8.9、8.68 mg(P)/[g(MLSS)·h]。温度分别在5~15、15~25、25~35℃工况培养的污泥,在(24±2)℃时的比释磷速率分别为10.18、8.9、7.71 mg P/(g MLSS·h)。pH=6.5、7、7.5、8条件相对应的比释磷速率分别为7.28、8.39、8.9、9.21 mg(P)/[g(MLSS)·h]。释磷最佳条件为污泥转移量为30%,温度为5~15℃,pH=7~8。
以TiCl4/MgCl2为主催化剂,Al(i-Bu)3为助催化剂,α-烯烃为单体,利用溶液聚合法合成了1-戊烯/1-十二烯二元共聚物减阻剂,首次将1-戊烯作为单体引入减阻剂的制备中。利用室内环道评价聚合物的减阻性能,并考察了反应条件对减阻效果的影响。结果表明,最优聚合条件为戊烯添加量为0.05 mL,十二烯用量为16 mL,主催化剂用量为0.08 g,助催化剂用量为0.1 mL,聚合温度为5℃,此时减阻率可达57.62%。1HNMR、13CNMR对二元共聚物的表征结果表明烯烃聚合完全;一元和二元共聚物的XRD谱图对比结果表明,在1-十二烯中引入1-戊烯共聚可显著降低聚合物的结晶度。
采用二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为复合溶剂,利用单因素法考察了精制温度、剂油比、溶剂复合配比对废润滑油精制效果的影响。DMSO在精制温度为110℃,剂油体积比为1.6∶1,DMF质量分数为10%的最佳工艺条件下,所得再生油的收率为86.7%,黏度指数为132,凝点为-21.4℃,硫质量分数为0.0482%,残炭为0.561%,折光率为 1.4564,色度为2.0;DMF在精制温度为70℃,剂油体积比为0.5∶1,DMSO质量分数为10%的最佳工艺条件下,所得再生油的收率为89.3%,黏度指数为138,凝点为-15.6℃,硫质量分数为0.0462%,残炭为0.549%,折光率为1.4567,色度为2.0,基本达到我国润滑油基础油HVI150的质量标准。同时采用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)软件进行线性回归,得出再生油黏度指数与精制温度、剂油体积比的回归方程。
利用溶胶-凝胶法制备Mn-Ce-Ox催化剂,考察了锰铈摩尔比和焙烧温度对催化剂催化氧化NO活性的影响,并对空速和稳定性进行了探究。结果表明,锰铈摩尔比为1,焙烧温度为300℃和400℃时,催化剂的NO氧化活性最佳。不同焙烧温度的催化剂中,400℃焙烧,催化剂呈片状结构,比表面积最大,可达113.8 m2/g;其具有良好的稳定性,在NO体积分数为600μL/L,O2的体积分数为4%,N2作平衡气,空速为480000 mL/(g·h),反应温度为260℃时,NO催化氧化活性最高可达89%;进一步增大空速至960000 mL/(g·h),相同反应条件下,NO催化活性最高可达69%。
在溶剂(水)-反溶剂(乙醇)体系下,利用反溶剂超声分散法制备磷酸二氢铵超细粉体,探索得到一种简便、经济的超细粉体制备方法,为后续灭火材料的制备提供基础。研究了超声时间、溶液初始浓度、溶剂-反溶剂体积比、超声功率等条件对磷酸二氢铵粉体形貌和粒径的影响。利用纳米激光粒度仪、扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射等对原料和产物进行表征分析。实验结果表明:超声时间为4min,磷酸二氢铵溶液浓度为0.1 mol/L,溶剂反溶剂体积比为2∶8,超声功率为仪器总功率的9%时,可得粒径500nm左右的磷酸二氢铵纳米流体;高速离心及真空干燥后,得到粒径2~3μm的固体颗粒产物。
西南某油气公司页岩气开采油基钻屑样品成分复杂,处理难度大,在对其进行理化指标分析的基础上,采用热化学洗涤法进行基油分离处理。通过正交试验确定除油剂中各药剂对除油效果的影响程度:基油剥离剂>润湿反转剂>渗透剂;最佳加药量:基油剥离剂S的质量浓度为0.5g/L,润湿反转剂CTAB的质量浓度为150mg/L,渗透剂OT的质量浓度为50mg/L。通过单因素实验优化工艺参数,考察了温度、pH、时间、洗涤次数、除油剂与油基钻屑的体积比对油基钻屑除油工艺的影响。结果表明:调节pH在4左右,V(除油剂)∶V(钻屑)为3∶1,洗涤温度为50℃,洗涤时间为1.5h,基油分离后泥饼石油类物质质量分数低于1%,同时,分离液可循环用于新的油基钻屑稀释,分离效果良好。
利用还原法制备Ag纳米粒子,利用Stber法成功制备了不同壳层厚度的核壳结构Ag@SiO2纳米粒子。并利用重力沉积方法在玻璃基片上构筑了纳米粒子二维自组装膜结构,探讨了该自组装体对荧光物质的等离子体共振增强荧光性能。结果表明:通过简单的包覆方法,可控制得到不同壳层厚度的Ag@SiO2纳米粒子;Ag@SiO2纳米粒子的二维组装薄膜对荧光物质增强作用具有显著的距离依赖性,当壳层厚度为(5±1)nm时,纳米粒子薄膜对罗丹明B荧光增强作用达到最大,增强倍数约为5倍;当壳层厚度大于22nm时,纳米粒子薄膜对罗丹明B几乎没有荧光增强效应。以Cy5羊抗兔蛋白为荧光物质,进一步证实了该核壳结构Ag@SiO2组装体的有效增强荧光性能。
用容积7L的气/液逆流反应超重力机,强化TEA水溶液单次瞬时吸收常压,进气量为500mL/min,含CO2体积分数为6%的模拟海上油田伴生气,优化出CO2脱除率达80.5%的单一TEA型吸收剂的处理条件:TEA质量分数为20%,超重力机转速为2000 r/min,温度为30℃,气液体积比为10∶1。为了提高CO2脱除率,在TEA质量分数为20%的水溶液中添加不同质量分数的NaOH,组成质量分数为0~20%的NaOH与20% TEA的复合吸收液,进行了CO2的脱除实验。结果表明:5% NaOH+20% TEA的复合液对CO2的单次瞬时脱除率达98%以上,明显高于单一TEA溶液对CO2的脱除率。在180~480min内,该复合液对CO2的连续脱除率明显高于5% NaOH和20% TEA2种单一吸收剂在相同的时间内对CO2的脱除率之和,且无Na2CO3结晶析出过多而阻塞管道的现象。
以间苯二酚、间苯三酚和甲醛为反应物,在硝酸镍存在下,经过溶胶-凝胶、溶剂置换、常压干燥及高温炭化制得镍掺杂碳气凝胶材料。利用N2吸附法、XRD及FE-SEM-EDΛX对碳气凝胶的结构和形貌进行表征,利用循环伏安法、恒流充放电方法对制得的镍掺杂碳气凝胶材料在6 mol/L KOH中的电化学性能进行评价。XRD和FE-SEM-EDΛX测试表明,金属镍成功地掺入到碳气凝胶结构中,随着镍质量分数的增大,碳气凝胶结构中出现较大的孔道;N2吸附-脱附数据表明,镍质量分数为0.5%时,比表面积、总孔容、介孔率较大,表明少量硝酸镍的存在,起到造孔的作用。循环伏安及恒流充放电测试表明,在0~0.8 V电位范围内,电极材料具有典型的双电层电容和充放电可逆性,当镍质量分数为0.5%,在0.5 A/g的电流密度下测得的比电容为134.4 F/g。
以丙烯酸(AA)、魔芋葡甘聚糖(KGM)、腐植酸(HA)为原料,N,N′-二亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用水溶液合成法制备具有半互穿网络结构的PAA/KGM/HA三元共聚吸水树脂。研究了丙烯酸中和度、单体配比、聚合温度、引发剂质量分数和交联剂质量分数对吸水树脂分别吸自来水和盐水的性能的影响,并对产物分别进行FTIR、SEM等表征测试。结果表明:当丙烯酸中和度为80%,温度为80℃,制备材料的最佳配比为m(AA)∶m(KGM)∶m(HA)∶w(APS)∶w(MBA)=10∶1.5∶0.1∶1.6%∶0.8%,此时吸自来水倍率最高可达1012 g/g,吸盐水倍率为112 g/g,并且拥有较好的保水能力。
以六水合硝酸锌和对苯二甲酸为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过微波辅助合成的方法制备了金属有机骨架MOF-5晶体。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热失重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等对晶体的表面形貌、晶体结构及热稳定性等进行了表征。结果佳合成工艺条件:反应温度为130℃,反应时间为60 min,微波辐射功率为100 W,此时合成的MOF-5晶体为规则的立方体结构,粒径均匀,大小约在20~40μm。反应温度升高或降低均不利于合成规则形态的晶体;反应时间太短,晶体产率太低,延长反应时间对晶体的结构与性能影响不大,但会使产率提高;微波辐射功率对晶体的表面形貌、结构和性能有较大影响。
以乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,RuCl3·nH2O为前体盐[n(PVP)∶n(Ru3+)=10∶1],还原制备了高分子稳定的Ru纳米簇。通过TEM、XRD表征发现,制得的钌粒径在2.5 nm左右;通过控制钌的负载量制备了一系列聚砜/钌纳米簇杂化膜,通过SEM、XPS、TG、透气性能和孔隙率测试对杂化膜的结构及性能进行表征。结果发现,由于Ru和聚砜中的S、O元素存在着配位作用而使得杂化膜热稳定性提高,透气选择性明显提高;杂化前后,膜的孔隙率由21%增大到52%左右,而负载量的变化对膜的孔隙率影响不大。基于以上基础研究,通过干湿法纺丝制得PSF/2% Ru杂化中空纤维膜并经费托测试发现,在190℃时,产物中C1~C4质量分数达到6.3%左右,对费托反应起到一定的催化作用。
以1,3-二氯-2-丙醇和二乙胺为原料合成一种空间位阻胺1,3-二(二乙胺基)-2-丙醇(BDAP)。采用ChemBio 3D软件对BDAP分子进行键角及空间位阻能分析。利用单因素分析法对合成条件进行优化,探讨反应物摩尔比、反应时间、反应温度以及反应介质与产物产率的关系,并用红外光谱(IR)和核磁共振氢谱(1HNMR)对产物结构进行表征。在二乙胺与1,3-二氯-2-丙醇的摩尔比为3∶1,反应温度为110℃,反应时间为6 h,反应介质无水乙醇与反应物之间的体积比为1∶1时,BDAP产率最高,达到91.1%。脱硫性能测试表明:BDAP对H2S的酸气负荷达到0.1378,同样条件下脱硫性能优于MDEA。BDAP的吸收选择性在同等条件下也优于MDEA。
针对高酸原油碱洗脱酸过程中反应速率较慢且乳化严重的问题,以十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)为相转移催化剂和乳化抑制剂,利用电导率、Zeta电位和全功能稳定性分析等方法对原油与NaOH溶液之间反应速率和乳状液稳定性进行了研究。结果表明,DDBAC可以显著提高原油与碱液反应速率并且有效抑制乳化。在25℃,DDBAC质量浓度为400 mg/L时,反应速率提高了15倍;在反应温度为50℃,NaOH质量分数为4%时,随着DDBAC质量浓度的增加,碱液含油量和Zeta电位均显著降低,当DDBAC质量浓度为300 mg/L时,4% NaOH溶液油含量降至79.69 mg/L,减少51.79%,Zeta电位从-38.087mV降至-27.97mV。原油酸值经二级碱洗脱酸后可以降至0.41 mg(KOH)/g。
搭建了污泥动态传导式干化装置,通过模拟污泥在间壁式干燥机中的运动状态,直观地记录干燥过程中污泥特性,并对不同温度下污泥特性曲线、残余固体的燃烧热值(Q)和挥发固分(VS)及冷凝液的有机物含量(TOC)进行分析。结果表明,温度对污泥干燥有促进作用,随着温度的升高,恒速阶段干燥速率增大,脱除水分减少。温度在125℃时,污泥干燥速率降低,干化处理缓慢,污泥处理量受限。在205℃以上高温区,干燥速率提升明显,污泥内脂肪类等有机成分及纤维素、木质素等不可降解物质因高温分解而释放,TOC浓度升高,固体挥发分减少,干污泥热值降低明显,不宜采用。综合考虑干燥效率和干化后污泥再利用,动态传导式污泥干燥的最佳区域应在145~185℃的恒速阶段。干燥冷凝水TOC浓度最小值为220 mg/L,属于高浓度有机废水,需处理后排放。污泥残余固份热值较高,可作为热源性物质加以利用。
为提高对高含盐量石油发酵工业废水的处理效果,中试试验采用了AMBBR/SMBBR工艺,并与某石油发酵企业原厂的A/O工艺出水水质进行对比分析,结果表明,工厂现有的A/O工艺对污水中COD、NH3-N、TP的平均去除率分别为96.4%、78.79%、96.8%,而AMBBR/SMBBR工艺对污水中COD、NH3-N、TP的平均去除率可达到98.1%、96.3%、95.9%,其中NH3-N的平均出水浓度为1.44 mg/L,达到国家的一级A标准,脱氮效果明显优于A/O工艺。AMBBR/SMBBR分别在进水流量增加1.5~2.0倍、NH3-N浓度增加3~5倍的条件下,表现出较强的抗冲击负荷能力,出水氨氮浓度依然能达到一级A标准。AMBBR/SMBBR工艺可在原厂A/O工艺的基础上完成提标改造。
提出了非均相层析-萃取精馏分离工艺,并基于Aspen Plus对该分离过程进行模拟研究,以得到质量分数为98.3%的异丙醚和99%的异丙醇,水相异丙醚的质量分数小于2×10-5,异丙醇的质量分数小于1×10-4为目标,确定了粗馏塔、醚精制塔、异丙醇精制塔、乙二醇回收塔最佳工艺参数。粗馏塔的理论塔板数为26,进料板位置为第13块理论板,摩尔回流比为0.14。醚精制塔的理论塔板数为23,进料板位置分别为第3和15块理论板,摩尔回流比为0.92。异丙醇精制塔的理论塔板数为25,进料板位置为第3和第18块理论板,摩尔回流比为2.85。乙二醇回收塔的理论塔板数为40,进料板位置为第15块理论板,摩尔回流比为0.08。总体工艺具有流程简单、产品纯度高、易于操作的特点。
对氨法烟气脱硫制亚硫酸氢铵过程进行数值模拟和工艺优化,考察了吸收温度、氨水质量分数和烟气SO2质量浓度对脱硫效果的影响,优化了工艺参数。脱硫过程采用两级吸收塔,分析结果表明,第一吸收塔温度对亚硫酸氢铵质量浓度和SO2总吸收率影响较小,对吸收塔尾气中SO2和NH3质量含量影响较大,第一吸收塔温度优选40~45℃;第二吸收塔温度对烟气脱硫效果影响很大,第二吸收塔温度优选25~30℃;氨水质量分数优选25%~33%;脱硫效率随烟气SO2质量浓度的增加而降低,随着烟气SO2质量浓度增大,亚硫酸氢铵和亚硫酸氨的浓度增大,亚硫酸氢铵与亚硫酸铵质量比减小,吸收塔排放尾气中SO2质量含量增大。
制备了双硫腙修饰的玻碳电极,利用阳极溶出伏安法并通过超声波富集测定痕量重金属离子Hg2+。Hg2+与电极表面的双硫腙通过螯合作用而被富集在电极表面,在-1.20V时还原成Hg0,当电极电势从-0.50V到0.70V扫描时,被还原为单质的Hg0从电极表面溶出,在0.20V左右形成灵敏的阳极溶出峰。选择0.1mol/L的NaCl溶液为支持电解质并对pH、富集时间、富集电位、双硫腙的修饰量等参数进行优化。在优化条件下,Hg2+浓度为5.0×10-8~2.0×10-4mol/L时与溶出峰电流呈现良好的线性关系,检出限为1.1×10-8mol/L,重现性良好,可用于水样中痕量重金属离子Hg2+的快速检测。