2020, 第40卷, 第7期 刊出日期:2020-07-20

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    近年来,大数据领域基础研究取得突破,相关应用发展迅速。国家有关部门陆续出台多方面扶持政策,推动大数据在工业领域特别是化工领域的应用。在工业领域,大数据主要应用于工艺排程与调度、异常工况诊断与预测、产品检验与质量管理、物流和产品链分析及优化等方面。其中,大数据在化工领域已有若干应用实例,达成了生产过程优化、设备运维改善、下游需求匹配、生产自动化程度提高等效果。大数据应用的深化应以信息资源共享的推进及数据归属、权限和安全界限的明晰为基础,着力于实现工业大数据与工业云的深度融合及人工智能应用的拓展。

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    氢气的运输成本约占加氢站最终氢气成本的30%~40%。氢气的经济运输是制约氢能产业发展的瓶颈性问题。利用已有相对完善的天然气管道设施,掺入一定比例的氢气进行传输,已成为欧美各国的研究热点,为传统油气行业参与氢能产业、获得效益增长点提供了宝贵机遇。我国在此领域的研究较少,缺少相应的标准规范。综合分析了目前全球这一研究领域的最新研究情况,分别分析了掺氢后对管道材料、压缩机和管件等的影响,对居民、燃气轮机和内燃机等下游用户的影响,对管道泄露与运行安全的影响等;并对目前国内外对掺氢比例的要求进行了梳理总结;对我国发展天然气掺氢提出了若干建议。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 11-14,20. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.003
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    从专利角度分析了对沙特阿美原油制烯烃技术的专利保护情况,包括沙特阿美相关专利技术的申请年趋势分布、最新法律状态,重点从技术布局的角度剖析了其核心专利技术。沙特阿美自2006年开始进行相关技术的专利申请,其研究类型涉及工艺、设备和催化剂;工艺为重点,形成了蒸汽裂解产物流分离工艺、集成工艺、高强度流化催化裂化工艺等代表性技术,并构成了庞大的专利布局;涉及设备和催化剂的专利较少,其中催化剂技术的特点是利用催化裂化工艺中的选择性催化剂与裂化催化剂混合,以实现原油最大化裂化。

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    介绍了传统及等离子体甲烷重整制氢技术,归纳分析了传统甲烷制氢技术催化剂的最新进展及工艺优化,并对等离子体甲烷制氢技术及制氢能效进行了总结。通过对2种技术的分析、比较,提出存在的问题及应用前景。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 21-24,29. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.005
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    在废水处理方面,传统纳滤膜的耐化学性、选择透过性等性能不够理想。为了提高纳滤膜的性能,往往需要合适的有机或无机材料来对其进行改性。着重介绍了近年来常用的改性材料(石墨烯、无机纳米材料、共价有机框架等)以及其产生的作用,展望了改性纳滤膜的发展趋势。

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    针对NH3-SCR技术,以微孔分子筛型铜基脱硝催化剂为核心,从载体活性、抗硫抗水机理以及制备方法3个方面出发,综述了此类脱硝催化剂的以往研究成果与当前研究进展,并对未来研究方向做出展望。

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    纳米金属氧化物可用于石油化工和环境等领域内的有机物催化氧化过程,占据了很重要的位置。重点概括了纳米金属氧化物的制备方法以及在有机物催化氧化过程中的应用。纳米金属氧化物制备方法主要包括物理方法、化学方法和生物合成方法。生物合成方法具有无污染、操作简单等优点,逐步受到研究人员的关注。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 36-39,44. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.008
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    在挥发性有机化合物(VOCs)的催化燃烧反应中,由于贵金属催化剂存在易挥发、烧结、中毒和稀缺等缺点,限制了其进一步商业应用;而非贵金属钴催化剂因其具有较高的催化活性和低成本而展现出良好的应用前景。介绍了钴基催化剂的结构、晶粒尺寸、形貌与晶面效应,并总结了钴基催化剂的制备方法和Co3O4的助剂、载体效应,概述了催化燃烧VOCs的反应机制,最后指出了现阶段钴基催化剂存在的问题及今后的研究方向。

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    介绍了SCR脱硝催化剂中稀有金属回收浸出和分离2个阶段的技术进展,对其中的各种方法做出了总结和展望。废弃SCR脱硝催化剂中有价金属回收流程长、金属回收率和产物纯度低等问题,高压碱浸-离心过滤-离子交换工艺路线有望解决,并具有较高的工业化前景。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 45-49,54. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.010
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    聚焦生物质厌氧发酵制氢技术进展,分别从发酵菌源、生物质制氢原料、生物质制氢反应器、发酵制氢影响因素和优化工艺等方面进行综述。研究结果显示,不同种类的生物质原料能有效拓展生物质发酵制氢的应用范围,反应器结构和发酵工艺因素的优化有利于提高生物质发酵制氢的产率和效率。近年来,通过固定化技术、添加纳米颗粒等方法能够促进生物质发酵产氢,通过将暗发酵与光发酵偶联,有利于提升生物质发酵制氢工艺的经济性。在此基础上,对生物质发酵制氢技术进行了展望。

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    介绍了纤维素、木素、淀粉、环糊精、壳聚糖、DNA、蛋白质等生物质化合物作为聚合物材料阻燃剂的研究现状,并展望了生物基阻燃剂的发展趋势。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 55-59,64. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.012
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    介绍了秸秆捆烧技术的基本原理和技术特点,阐述了秸秆捆烧过程污染物生成机理,总结了现有秸秆捆烧锅炉类型,并指出了秸秆捆烧技术的主要影响因素。综述了目前国内外对捆烧技术的研究现状,并通过对比分析指出我国在秸秆捆烧技术研究上与国外存在的差距,对今后我国捆烧技术的研究重点提出了相关建议。

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    简要介绍了稀土元素性质及其存在,综述了从含稀土磷矿酸浸液中提取稀土元素的方法,主要有萃取法、树脂吸附法、膜分离法等,并进行了总结和展望。

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    介绍了国内外光伏组件回收利用的现状,分类阐述了晶硅组件和薄膜组件回收利用的方法和途径,并对未来光伏组件回收领域的发展方向进行了展望。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 69-73,78. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.015
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    介绍了蒽醌加氢制取H2O2的化学原理,指出活性组分与载体是催化剂的关键组成部分,合理地调控两者的物化性质是有效提升催化剂性能、降低制备成本及提高H2O2生产效率的重要手段。在活性组分上,Pd颗粒的尺寸与分散度密切相关,直接影响催化剂的活性与选择性;引入第二金属能够与Pd发生电子协同效应,可进一步优化催化剂性能。对于载体,主要从孔结构、表面性质、耐烧结性及微观结构4个方面进行改性处理,有利于降低反应物在催化剂孔道内的传质阻力,改善反应物在催化剂表面的吸附选择性,增强载体稳定性及提高活性金属的分散度。催化剂的活性组分与载体发生协同效应时才能使催化剂的综合性能得以提升。单原子催化剂是对催化剂性能进行深度调控的一个值得探索的研究方向。

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    针对石化类污染场地普遍存在的石油与重金属复合污染问题,利用螯合型表面活性剂N-acyl ED3A开展石油-Cd复合污染土壤修复研究。结果表明,淋洗液pH是影响石油增溶、Cd螯合效果的主要因素,Cd螯合反应平衡时间(90 min)显著短于石油增溶平衡时间(12 h)。最佳淋洗条件下石油和Cd的同步洗脱效率分别达到50.8%和56.4%,但洗脱动力学过程存在差异与洗脱效率及洗脱平衡时间差异和共存于土壤时的交互作用有关。石油和Cd污染物主要存在于黏粒组分,占比分别达64.5%和55.3%,土壤黏粒组分占比高、洗脱效率低(石油为31.6%、Cd为34.4%)是影响整体修复效率的主要原因。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 79-82,89. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.017
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    以偏钒酸钠、乙酸钙为原料,柠檬酸和PVP为形貌控制剂,采用乙二醇-水双溶剂热法制备花簇状钒酸钙微球。探讨溶剂配比、反应温度及保温时间对微球形貌的影响,对花簇状钒酸钙微球的生长机理进行了研究。结果表明,当乙二醇与去离子水的体积比为4:3时,花簇状钒酸钙的形貌最完整、比表面积最大;随着反应时间的延长,花簇生长越加明显;随着温度的升高,产物的结晶度逐渐增加。同时,用柠檬酸调节前驱体溶液的酸性可有效改善钒酸钙微球在波长范围260~320 nm的紫外吸收性能。

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    现有工艺难以满足低温下染料废水的生物处理要求,为进一步提高低温染料废水的处理效率,分析了低温下活性污泥处理酸性红B和活性红2染料废水的处理效果及微生物群落结构。结果表明,系统稳定运行周期内,低温时酸性红B染料废水的去除效率高于活性红2染料废水,R1、R2、R3、R4 4组反应器的平均酶活性分别为8.87、6.98、7.24 mg (TF)/g (SS)和6.53 mg (TF)/g (SS)。低温时反应器中活性污泥微生物主要以ProteobacteriaBacteroidetesChloroflexiplanctomycetesAcidobacteriaActinobacteriaGemmatimonadetes核心菌群为主。

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    以造纸黑液中提取的酸不溶木质素(AIL)为原料,K2CO3/尿素为活化剂,制备了多级孔结构的超高比表面积活性炭(SSAC),并对其进行了结构表征,研究了SSAC对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附性能。结果表明,木质素原炭(LC)呈质地致密、表面光滑的碎片状,仅存在孔径分布集中在0.66 nm的微孔结构。SSAC则显示出孔洞丰富的3D泡沫状类珊瑚礁形态,为孔径分布集中于0.69~1.71 nm和3.09~48.6 nm的微-介孔共存的结构,且介孔数量随活化温度的提高而增加。其中,SSAC-900具有最大的比表面积(2 969.97 m2/g)和孔容积(2.018 cm3/g),可以有效快速地吸附MB阳离子染料。吸附等温线实验表明,Langmuir吸附等温线更适用于拟合SSAC对MB的吸附过程;吸附动力学分析显示,SSAC对MB的吸附行为符合准二级动力学模型。

  • 现代化工. 2020, 40(7): 95-99,104. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.07.020
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    以片状g-C3N4、六水三氯化铁、柠檬酸三钠和尿素为原料,聚丙烯酰胺为稳定剂,采用水热法制备Fe3O4/g-C3N4复合材料并作为过硫酸钠(PS)降解罗丹明B (RhB)的活化剂。通过XRD、SEM、EDS、FT-IR对样品结构、形貌与组成进行表征。考察Fe3O4与g-C3N4的质量比、活化剂质量、PS质量、溶液pH等对Fe3O4/g-C3N4活化PS降解RhB效果的影响。结果表明,与g-C3N4复合有效提高了Fe3O4的分散性和活化性能;在Fe3O4与g-C3N4质量比为3:4、Fe3O4/g-C3N4质量为50 mg、PS质量为20 mg、RhB溶液pH为2.1时,反应120 min RhB的降解率达到100%。Fe3O4/g-C3N4可用磁铁进行分离回收,循环使用5次,活化PS去除RhB降解率仍达95.5%。