以自制的阳离子淀粉醚St-GTA和阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为原料,合成了三元阳离子淀粉絮凝剂St-GTA-g-DMC。通过正交实验和单因素实验筛选出St-GTA的最佳合成条件为:n(CTA):n(St)=1.2:1,催化剂NaOH加入量为0.8 g,醚化温度为70℃,醚化时间为3 h。再以硝酸铈铵(CAN)为引发剂,St-GTA与DMC接枝共聚,合成出三元阳离子淀粉絮凝剂St-GTA-g-DMC,并用FT-IR、SEM对产物结构进行了表征。此絮凝剂的特性黏度为0.82 dL/g,取代度为1.087,应用于2%高岭土溶液,在加药质量浓度为5 mg/L时,浊度可降低到53.46 NTU。
采用脉冲电沉积法在Q235钢表面制备Ni-Sn-Mn合金镀层。利用辉光放电光谱仪(GDS)、扫描电镜(SEM)、Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)考察了镀液pH对镀层元素质量分数、沉积速率、表面形貌、阴极电流效率和耐蚀性的影响。结果表明,随着pH的增大,镀层Sn和Ni质量分数减小,Mn的质量分数增大;镀层沉积速率先增大后减小;阴极电流效率先提高后降低;镀层在3.5% NaCl溶液中耐蚀性先增强后减弱。当pH为4.0时,所得镀层均匀致密,自腐蚀电位(-0.395 V)最正,自腐蚀电流密度(2.594×10-8 A/cm2)最小,电荷转移电阻值(6 945 Ω·cm2)最大,耐蚀性最好。
采用水相回流法制备出光谱可调的CdTe/CdS量子点,分别用透射电子显微镜(TEM)、能谱色散仪(EDS)、荧光分光光度仪对其形貌性能进行表征。用氨基聚倍半硅氧烷(NH2-POSS)功能化CdTe/CdS量子点使其带有正电荷,再与带负电荷的Fe3O4磁性纳米粒子进行静电自组装,最终制备出磁性荧光复合材料(Fe3O4-CdTe/CdS)。并对量子点与氨基聚倍半硅氧烷的质量比、量子点与Fe3O4的质量比以及三者不同的组装顺序进行优化。结果表明,当量子点与氨基聚倍半硅氧烷和Fe3O4的质量比分别为6:1和20:1、组装顺序为量子点-氨基聚倍半硅氧烷-Fe3O4时得到复合材料的性能最佳。
通过电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合法(ARGET ATRP)依次聚合单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯(TMPM),制得嵌段共聚物PMMA-PTMPM,再用3-氯过氧苯甲酸(mCPBA)将TMPM中的哌啶基氧化为2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO),得到负载链段为聚甲基丙烯酸甲酯的氮氧自由基嵌段共聚物PMMA-PTMA。通过红外光谱、核磁共振波谱、紫外可见分光光度计和凝胶渗透色谱等手段对共聚物进行表征。研究了嵌段共聚物在分子氧氧化体系下对伯醇的选择性催化氧化性能,并与均聚物PTMA和负载链段为聚乙二醇的氮氧自由基嵌段共聚物PEG-PTMA进行比较。结果表明,嵌段共聚物在分子氧氧化体系中催化性能良好,整体性能优于PTMA和PEG-PTMA,并且嵌段共聚物回收方便,可以实现重复使用。
以氯化胆碱、尿素为原料合成氯化胆碱-尿素低共融体系离子液体,考察原料配比、反应温度、反应时间对离子液体合成的影响。最佳合成条件为:n(尿素):n(氯化胆碱)=2:1,反应温度为80℃,反应时间为90 min。利用傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见分光光度计、旋转黏度计以及溶血实验对合成产物进行检测。合成产物的红外光谱图与氯化胆碱-尿素离子液体谱图一致;由紫外可见分光光度计检测可知,氯化胆碱-尿素低共融体系合成过程中透过率随时间的延长而增大,最终趋于稳定;合成的离子液体的黏度随温度的升高而减小;溶血实验结果表明,合成的离子液体不会发生溶血现象,具有良好的生物相容性。利用合成的离子液体溶解牛皮胶原,通过分析溶解产物的红外光谱可知,离子液体能够直接对牛皮中胶原进行物理溶解。
为了探究高温条件下净化VOCs的可行性,对生物滴滤器处理高温苯系物气体进行了研究。以苯、甲苯、二甲苯为挥发性有机物,在高温条件下,通过实验选出最合适的添加剂及其添加浓度,探究了添加剂对生物滴滤器处理高温苯系物气体的强化效果。实验结果表明,在进气温度为60℃的条件下,选择的2种表面活性剂中吐温-20对苯系物气体的去除效果较好,选择的7种金属离子中Mn2+的促进效果最明显。当进气口质量浓度为1 000 mg/m3、停留时间为240 s时,添加50 mg/L的吐温-20和35 mg/L的Mn2+使苯系物气体的去除效率达到最高,为91.7%,去除能力为14.9 g/(m3·h)。
离子交换膜是发展道南渗析去除Cu2+的关键部分。首先由单体聚合制备含有离子交换基团的共聚物,然后以PVA为基体,通过溶胶凝胶法制备了一系列不同共聚物质量分数的PVA基有机-无机杂化阳离子交换膜。在此基础上,评价道南渗析去除Cu2+性能。通过分析渗透通量,系统讨论了共聚物质量分数、接受侧H+浓度对道南渗析去除Cu2+的效果的影响。结果表明,随着共聚物和PVA的质量比从0.25:4增加到1:4,Cu2+的渗透通量从4.825×10-10 mol/cm2·s增加到10.01×10-10 mol/cm2·s;而接受侧H+浓度的增加对渗透通量的影响呈现先增加后保持基本不变的变化趋势。膜结构和接受侧H+浓度两者协同影响杂化阳离子交换膜道南渗析去除Cu2+性能。
利用磷酸亚铁铵对5倍铅(GB 15618-1995三级标准)污染土壤进行固化,并通过TCLP和Tessier连续提取法对固化效果进行分析。结果表明,磷酸亚铁铵的加入使可交换态和碳酸盐结合态铅显著减少,降低了重金属Pb的有效性,可有效固化土壤中的重金属Pb。磷酸亚铁铵质量分数为1.5%时能达到固化要求,且加入的固化剂量越大,稳定效率越高。利用XRD和SEM对土壤进行结构表征,结果表明,经固化处理后形成的磷酸铅盐(PbH2PO4、Pb3(PO4)2)、类磷氯铅矿(Pb-PO4-Cl/OH)及混合重金属沉淀物(Fe-PO4-Pb-OH)结构稳定,使得重金属离子难以浸出。
利用自行设计和制造的微流控两相和三相装置实现对聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]微球的可控制备,并对其性能进行研究,调控微流控操作参数,制备PLGA微球,并以传统乳化/溶剂挥发法作对照同时制备PLGA微球,对所得微球的形貌及粒径进行分析。结果表明,乳化/溶剂挥发法得到的微球分散性差,大小不均一,离散系数(coefficient of variation,CV)为44.13%,而微流控法得到的微球分散性极好,大小均一,且CV仅为2.73%(两相)和1.93%(三相),说明微流控法能够制备单分散性很高的PLGA微球,有着乳化/溶剂挥发法无法比拟的优势。
在正浮选氯化钾的过程中,富含氯化钾的精钾母液大都被回用于调浆或冷分解环节,存在钾组分回收利用效率较低的问题。利用精钾母液配比适量水氯镁石,通过反应结晶方法来制备光卤石、钾石盐等原矿,并返回到浮选环节以提取其中的钾组分。试验结果表明,该方法能有效回收母液中的钾资源,制得的钾矿品位在14%~22%之间,氯化钾回收率为80%~95%,并得出制备原矿的最佳工艺条件:精钾母液与水氯镁石质量比为1:2,搅拌时间为30 min,搅拌速度为1 600 r/min,结晶时间为15 min,结晶温度为15℃。通过精钾母液的反应结晶,除能够向浮选生产线供应优质原矿之外,还能缓解母液排放引起的钾资源流失。
提出了一种利用高炉渣余热裂解废旧轮胎油气联产的新思路,将液态高炉渣经干法粒化制成的高温炉渣颗粒作为热载体,通过轮胎胶粉直接接触换热,胶粉颗粒在炉渣热载体的作用下迅速升温裂解,实现油气联产。对以高炉渣为热载体的轮胎胶粉裂解过程中的影响因素,包括裂解温度、高炉渣与胶粉当量比、胶粉粒径进行了研究,发现炉渣占比越高,颗粒间的热传递效果越好,在相同的固相停留时间内裂解反应进行得越彻底,裂解油收率越高,裂解残留物炭黑的产率则越低。减小胶粉粒径可以提高裂解产物中气体产率,但会造成裂解油和炭黑产率下降。在裂解温度为550℃,高炉渣与胶粉质量比为2:1时,裂解油收率最大,达到49.1%。
孤岛油田东区用于配聚的污水主要来自孤三联外输水,污水成分复杂,造成注聚井井口黏度降低,严重影响了区块的开发效果。通过对孤岛配聚污水进行综合分析,明确了硫酸盐还原菌代谢产生的硫化物为聚合物溶液黏度降低的主要影响因素。针对这一问题,采用生物脱硫保黏技术对污水进行处理,不仅能够抑制SRB产生新的硫化氢,而且能够去除污水中原有的硫化氢。在孤岛东区开展了9 500 m3/d的生物脱硫现场应用,污水硫化物含量由2~4 mg/L降到0.2 mg/L以下,东区北聚合物溶液井口平均黏度由17 mPa·s上升至35 mPa·s左右,东区南井口黏度由33.2 mPa·s上升至53.2 mPa·s。
聚合物涂层膜中溶剂浓度的控制是成膜质量的一项重要指标。激光共焦扫描成像拉曼光谱仪在测量液体样品时具有高分辨率、不直接接触样品、操作便捷、快速等优点,适用于测试聚合物涂层液在干燥固化过程中溶剂的浓度。但是在测试过程中拉曼散射光的强度易受待测样品中溶剂背景噪音、折光率、检测器的稳定性以及散射池的结构等影响,为消弱或抵消这些影响,采用拉曼峰强对比法可以在一定程度上抵消非线性关系。笔者以聚甲基丙烯酸酯(PMMA)-丙酮涂层溶液为例,利用拉曼测试涂层膜中丙酮的含量。结果表明,拉曼对比法能有效地测定PMMA/丙酮涂层液中丙酮的含量,当丙酮质量分数从52%增加到100%时,丙酮质量分数(Wa)与两者的相对峰强比值(A1)呈线性关系,得到线性回归方程为A1=-11.371 92+0.229 71·Wa,线性相关系数达到96%以上,具有良好的拟合度。
为了解决昌吉井区稠油集输困难的问题,对昌吉井区的稠油集输工艺进行了研究,制定出一套适合该地区稠油集输的有效工艺。实验通过测试3种表面活性剂对该地区稠油乳化后的静态稳定性、流变性发现,乳化液稳定性依次为OP-10 > XP50 > AG-16;OP-10乳化后的黏度最好。温度低于42℃时,AG-16>XP50;高于42℃时,XP50>AG-16,因此选择OP-10为本区块掺活性水乳化降黏的主添加剂。通过参数优化实验发现,OP-10的添加量为质量分数0.75%,乳化温度为50℃,含水率为30%时,不仅能有效降黏,还能达到较好的经济效果。研究表明,稠油掺活性水乳化降黏是稠油集输中一种经济高效的集输工艺,具有乳化液黏度小、性能稳定、乳化剂用量少等优势。