2018, 第38卷, 第8期 刊出日期:2018-08-20

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    炼化企业是传统的能源和排放密集型行业,其低碳化发展对我国节能减排具有重要的意义。以物质流分析方法为基础,建立了企业内部碳流动分析模型。以国内某1 000万t/a大型炼化企业为例,分析了该企业2015年碳流动规律并计算了隐含碳排放量,预测了3种情景下该企业2016—2035年间的CO2减排趋势。结果表明,每加工1 t原油会产生82 kg的隐含碳排放;二次加工是隐含碳排放量最大的环节,约占总量的75.1%,其中,延迟焦化装置是隐含碳排放的主要工序,约占总量的42.8%;到2035年,3种情景下相对2015年可分别减少隐含碳排放11.7%、14.9%和19.6%。

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    目前我国尚未针对有害化学污染物建立全面的防控体系,对污染物种名和种类缺少顶层设计,有害化学污染物种名分散在各行业的水气排放标准中。通过对美国有害化学污染物防控体系在大气、水体、固体废物、化学品等领域防控有害化学污染物的经验介绍,提出了我国有害化学污染物防控建议。我国应从顶层设计入手编制有害化学物质的管理清单,并从日常排放和应急响应两方面系统推进有害化学污染物防控。

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    介绍了甲醇汽油的毒理特性,分析了其潜在危害。基于国内外研究成果,对甲醇汽油对发动机动力性能和燃烧性能的影响、甲醇汽油的常规污染物与非常规污染物的排放形成和控制、甲醇汽油的腐蚀性和溶胀性以及甲醇汽油的稳定性和清净性等进行了讨论。

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    从三维石墨烯基光催化剂的制备、3D GBP的分类以及基本作用等方面对三维石墨烯基光催化剂进行综述,分析了三维石墨烯促进所负载催化剂电子-空穴高效分离、光吸收范围变宽以及污染物吸附性能提高的原理。此外,还综述了化学掺杂N和B原子石墨烯基底对三维石墨烯基光催化剂(3D GBP)催化性能的重要影响。

  • 现代化工. 2018, 38(8): 23-27,29. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.08.005
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    综述了低温等离子体技术处理净化有机废水的现状及进展,分析并探讨了其降解有机废液的作用机理和不同放电形式。同时分析其影响因素及复合其他高级氧化技术的各自优势和现存的问题,并提出了设备结构、运行成本及系统稳定性是协同处理技术亟需解决的问题。

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    首先对木焦油进行概述,详细介绍了木焦油的特性、理化性质及相关实际应用,其次阐述了木焦油制备功能制剂的作用机制。国内外研究主要集中在以木焦油为原料制备胶黏剂、阻聚剂、固化剂以及鞣剂这4类功能制剂上,文章详细介绍了这4种功能制剂的制备、性能分析及研究现状,分析了基于木焦油为原料制备功能制剂具有的优势及不足,并指出了木焦油型功能制剂的前景和发展方向。通过对木焦油及木焦油型功能制剂的全面分析,认为对木焦油中各化学成分进行深度利用是木焦油资源化发展的方向之一,并且在化工改性领域具有极大的市场潜力,既能实现开发木焦油利用新途径,又为制备功能制剂提供丰富的原料来源。

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    着眼于卤水直接制备电池级碳酸锂和工业级碳酸锂经纯化后制备电池级碳酸锂,分析对比了目前应用较广的几种制备方法,如苛化法、重结晶法、电解法、沉淀法、氢化法等。上述工艺所得碳酸锂产品不易达到高纯国标要求,一般还需进一步去除钙镁等杂质。最后,结合我国实际情况对电池级碳酸锂制备工艺的发展趋势进行了展望,并提出了多种工艺联合制备电池级碳酸锂的方法,以期实现电池级碳酸锂的高效制备。

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    综述了离子液体及聚离子液体在杀菌、脱盐、去除水中酚类物质和金属离子、提高水处理膜的抗污染性能等方面的研究,期望在今后的科研工作中尽快开发出离子液体(ILs)和聚离子液体(PILs)的其他应用潜能,使其在未来的水处理领域发挥更加重要的作用。

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    综合介绍了长链二元酸从微生物发酵液提取过程中常用的分离提纯技术以及近期的发展动态。结合相关案例,从发酵液的预处理、分离提纯、精制工艺等方面分析了现有技术的特点,重点提出了长链二元酸提纯精制的关键环节—结晶工段中有待解决的问题,探讨了长链二元酸精制工艺的发展方向。

  • 现代化工. 2018, 38(8): 48-51,53. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.08.010
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    介绍了合成聚合氯化铝的原料,包括含铝矿石、工业含铝废料和含铝化工产品及中间体等;阐述了制备聚合氯化铝的工艺方法,如酸法、碱法、中和法等,以及制备工艺过程中存在的问题和影响聚合氯化铝产品性能的工艺参数的研究现状;指出了聚合氯化铝的发展趋势。以含铝资源制备聚合氯化铝产品的成本远低于现有的无机混凝剂,对投放系统及操作人员皮肤、衣物的腐蚀性小,大大改善了劳动条件,未来的市场应用前景广阔。

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    介绍了大孔聚合物萃取技术在海上油田采出水处理中的应用,同时综述了国内外吸附剂法、光电化学法处理油田采出水的研究进展。针对光电催化法处理效果易受水质影响的问题,简述了电解、臭氧氧化、膜分离与光电催化法的耦合工艺,指出光电催化法与其他工艺的耦合是未来的一个新的研究方向。

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    介绍了基于C1化学的低碳烯烃合成反应机理研究进展。常规FTO路线的合成气直接转化制取低碳烯烃工艺产物组成受ASF分布规律限制,副产物CH4、饱和烷烃选择性高,目标产物C=2~C=4选择性很难突破58%。基于MTO催化机理的核壳型FeMnK@SAPO-34双功能催化剂,CO最高转化率可达92.4%,总低碳烃(C2~C4低碳烃)选择性高达69.2%,C=2~C=4低碳烯烃选择性最高值达46.6%,CH4选择性最低值仅为10.5%,CO2选择性最低仅为16.8%;基于乙烯酮中间体机理的OX-ZEO双功能催化剂在400℃、2.5 MPa、H2/CO=2.0的反应条件下,可实现C2~C4低碳烃类总选择性94%、C=2~C=4低碳烯烃选择性80%,且CH4选择性可进一步降低至2%。此外,CH4高温分解、CH4氧化偶联、CH4无氧转化、CO2加氢等技术,也为低碳烯烃的合成开辟了新的技术路线。

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    在已有研究的基础上,主要针对硫酸钡锶垢在化学防垢剂优选及评价、结垢监测技术、提升化学挤注工艺和水力压裂阶段固体防垢技术等4方面开展了研究与试验,有效提高防垢效率和防垢工艺有效期,控制成本。对于国内海上油田、低渗透油田不同开发阶段的结垢防治有一定的借鉴意义。

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    采用原位生长法合成磁性碳纳米管(Fe3O4-CNT),并将其填充到自具微孔聚合物PIM-1中,通过溶剂挥发法制备PIM-1/Fe3O4-CNT混合基质膜,考察了外加磁场作用下Fe3O4-CNT质量分数和磁场强度对混合基质膜的理化结构及其氧氮渗透性能的影响。结果表明,磁性碳纳米管与PIM-1基体间的相互作用增强,磁性碳纳米管在膜中的分散状态得到明显改善,同时混合基质膜的力学性能也得到了提高。Fe3O4诱导磁场和CNTs中空结构的协同作用显著提高了混合基质膜的氧氮渗透性能,当Fe3O4-CNT质量分数为1.5%时,PIM-1/Fe3O4-CNT混合基质膜的O2渗透系数为602 Barrer,O2/N2选择性达到了4.32,与纯PIM-1膜相比分别提高了76%和27%;外加磁场强度增大,混合基质膜的O2渗透系数和O2/N2理想选择性同时提高。

  • 现代化工. 2018, 38(8): 73-76,78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2018.08.015
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    采用硫酸铵镁沉淀法回收硫酸铵废水中高浓度氨氮,考察了V(乙醇)∶V(溶液)、溶液pH、n(N)∶n(Mg)、反应时间、晶种投加等因素对氨氮回收效果的影响。结果表明,投加镁盐和无水乙醇可以实现一步化处理硫酸铵废水,在n(N)∶n(Mg)=1.5、n(N)∶n(S)=0.9、V(乙醇)∶V(溶液)=1.0、反应时间为5 h的条件下,初始质量浓度为2 500 mg/L的氨氮溶液的回收率可达到70.1%,其结晶产物硫酸铵镁可作为硫肥施用于农田。晶种的投加对氨氮回收率并无显著提高,但部分晶种的投加可以使晶体团聚在一起并以晶簇形式存在。动力学分析显示,该反应符合准二级动力学方程,相关系数为0.998 7。

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    以自制离子液体1-癸基-3-甲基咪唑溴盐(DMImBr)为中间体,通过固相研磨法和微波辐射法制备得到了2种离子液体1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(DMImBF4)和1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(DMImPF6),并通过FT-IR、1H-NMR对产物结构进行表征。在最佳条件下,从工艺、反应时间和产品收率等方面比较了固相研磨法和微波法合成离子液体与传统方法的差异,讨论了3种方法制备离子液体的优缺点,初步提出制备离子液体DMImBF4和DMImPF6的较佳方法。

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    对煤衍生油中酚油馏分的物化性质进行了分析,并以乙二醇水溶液为萃取剂进行提酚工艺条件考察,结果表明,最佳流量为80~180 mL/min,最佳转速为2 000~2 400 r/min,最佳相比为0.4~0.7∶1。在理论计算的基础上,确定了2级逆流萃取和2级逆流反萃的工艺流程。在最佳工艺条件下,酚油粗酚提取率为92.61%,萃取剂回收率为93.46%,反萃剂回收率为92.10%。

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    以葡萄糖为前驱物,在氮气保护氨水辅助的隔氧体系中水热合成单分散炭微球。考察了不同碳源、配料种类、氨水浓度和通氮时间对炭微球粒径分布和形貌的影响。采用SEM、BET、XRD、FT-IR、XPS、粒度仪对炭微球的形貌和成分进行表征,用差热法分析了炭微球的热稳定性。结果表明,氨水浓度与通氮气保护对炭微球的形貌与粒径分布影响显著,在0.1 g/mL葡萄糖溶液、0.05 mol/L氨水溶液和以200 cm3/min的速率通入氮气保护20 min的实验条件下,可制备出平均粒径为11.5 μm且表面富含官能团—OH、=CO、—COOH的单分散炭微球。

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    以生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)为原料,白云石和碳酸钠为催化剂,在小型气流床气化炉上开展实验研究。通过气相色谱质谱仪(GC-MS)分析焦油组成和含量,研究催化剂对3组分气化焦油析出特性的影响。结果表明,木质素的焦油产率远高于纤维素和半纤维素。白云石和碳酸钠对半纤维素的降焦油效果均十分显著,但两者的机理存在差异;碳酸钠对纤维素存在一定抑制作用。2种催化剂对纤维素和木质素气化焦油组成含量影响不大,但碳酸钠显著降低了半纤维素气化焦油中杂项碳氢类物质的相对含量。研究表明,不同催化剂对生物质某一组分的降焦油效果存在明显差异,同一催化剂对3组分的降焦油效果也可能完全不同。

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    采用置换反应法制备了铜包铁粉催化剂,并用SEM、XRD、ICP对其进行了表征。研究了铜包铁粉催化类Fenton反应处理废切削液过程中,pH、催化剂质量浓度、反应时间、絮凝沉淀等工艺条件对COD去除率的影响。结果表明,当废切削液破乳出水初始pH 3、催化剂质量浓度为4.228 g/L、过氧化氢体积分数为193 mL/L、反应时间为3 h时,铜包铁粉催化类Fenton反应处理效果最优,反应后回调pH 10,投加10 g/L的聚合氯化铝混凝沉淀后,废切削液COD去除率可达96.7%。在铁基类Fenton催化剂上负载单质铜,可以显著提高其催化活性。