2020, 第40卷, 第9期 刊出日期:2020-09-20

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    液化天然气(LNG)接收站相关核心技术与关键设备长期以来被国外技术垄断,项目建设投资和设备采购价格难以掌控。中国海油形成了3种LNG装备的国产化科研模式,有效推进了国内LNG装备制造业发展。以LNG气化器、LNG潜液泵和LNG储罐罐顶防爆型起重机为例,重点介绍中国海油LNG关键装备的国产化科研模式,总结国产化研究过程中的经验和注意事项,为后续LNG和其他行业的装备国产化提供参考。

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    农村生活污水治理作为改善农村人居环境的重要环节,其治理模式也越来越成为业界讨论和关注的焦点。以中部地区农村为切入点,结合农村污水治理现状调研,分析其污水治理模式,指出存在的一些问题,以期为我国农村生活污水治理提供参考和借鉴。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 8-13,19. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.003
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    三石膏是当前迅速发展的工业生产中产生的3种主要的石膏,分别是酸法钛白生产副产的钛石膏、磷化工副产的磷石膏以及工业炉窑尾气脱硫副产的脱硫石膏。"三石膏"因处置方式的局限性而大部分简单地堆存于渣场,由此带来一系列严重的环境问题。针对当前"三石膏"利用率低的问题,分析了"三石膏"基本特征以及应用现状,并提出了"三石膏"循环利用新工艺。

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    以天然气为原料的燃料电池分布式供能已经成为分布式能源发展的新趋势之一。基于不同种类燃料电池的工作原理和特点,总结了4种典型的燃料电池分布式供能技术路径,对每种路径的工艺特点和应用案例进行了分析,梳理了目前仍有待解决的问题,对燃料电池分布式供能未来的发展提出建议。结论认为4种燃料电池供能路径技术上都有可行性,燃料电池供能效率明显高于传统供能模式,小微型家用燃料电池分布式可采用PEFC和SOFC,MCFC和SOFC更适合基荷性连续运行的大、中型电站。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 20-24,29. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.005
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    介绍了微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)技术原理、材料、产电微生物,分析了MFCs应用领域及其限制因素,综述了MFCs的最新研究状况,最后对MFCs的未来发展前景进行了展望。

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    系统地综述了绿色环保的壳聚糖类吸附材料的制备方法及其在废水处理中的应用。主要梳理和总结了壳聚糖类吸附剂对重金属离子的吸附机理、制备吸附剂的方法以及在处理重金属Cu2+、Pb2+、Cr2+等离子方面的应用效果,并以此为基础对壳聚糖类吸附剂的研究现状及其研究方向进行了总结和展望。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 30-34,40. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.007
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    详细介绍了通过产甲烷菌实现油藏地质封存中的CO2生物转化为CH4的技术背景、菌群基础和代谢路径;讨论了菌群结构、环境条件和营养物配比等影响因素;回顾了本源/外源微生物相关试验;探讨了其技术可行性,为该技术未来发展及潜在应用提供参考思路。

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    阐述了国内外深度处理焚烧厂垃圾渗沥液的技术研究进展,如吸附法、混凝沉淀法、膜分离法、化学氧化法及高级氧化技术等,重点介绍了新型的活化过硫酸盐高级氧化技术,并提出了未来垃圾焚烧厂渗沥液深度处理技术的发展方向。

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    介绍了当前甲苯选择氧化制苯甲醛的主要方法——液相氧化法、气相氧化法;重点综述了近年来相应催化剂的研究进展,并为研发高效绿色催化剂以及气相氧化法工艺工业化指明方向。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 45-50,55. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.010
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    总结了有关硫化零价铁(特别是硫化纳米零价铁)去除水体污染物的最新研究和进展,对硫化零价铁技术发展历程及其制备方法进行了介绍。深入分析了硫化试剂类型、硫化改性方法和S/Fe摩尔比对硫化零价铁处理水体污染物的影响,并且详细归纳、阐述了硫化显著提高零价铁反应活性的机制。最后提出了将来需要关注的问题以及研究方向。

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    综述了纳米流体在多孔介质微通道内强化传热的最新研究进展,简述了金属泡沫和纳米磁流体的基本概念,分别从金属泡沫微通道、纳米磁流体微通道、纳米磁流体耦合金属泡沫微通道及其熵产优化分析4个方面进行了系统的讨论和总结。最后指出,这种集成的新型强化传热技术本质上是一个磁场-流场-温度场多场耦合作用下的强化传热过程,具有广阔的应用前景,但机理的基础性研究工作还刚刚起步。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 56-60,65. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.012
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    针对助剂对钴基催化剂的促进作用,介绍了近年来钴基催化剂助剂的研究进展。综述了助剂添加方式、助剂功能和助剂作用、详细分析了助剂对钴基催化剂的还原度、分散度、稳定性和费托反应性能的影响、重点讨论了助剂的结构作用、电子作用和协同作用,并对今后催化剂的研究提出了一些建议。

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    具有精确控制释放模式的智能农药能对光敏感、热敏感、湿度敏感、土壤pH和酶活性等微生态环境变化做出响应;还介绍了利用纳米材料建立智能化、可控的农药释放技术;这些技术可以增加农药负载量,提高活性成分的分散性和稳定性,提高靶向性。

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    通过浸渍法制备了Ni-HZSM-5催化剂。利用XRD、SEM、N2物理吸附、NH3-TPD和Py-IR对催化剂进行表征,分别用丙烯、丁烯、2种比例丙烯丁烯的混烯、C3~C7多种混合烯烃等原料考察了催化剂烯烃齐聚反应的性能。结果表明,NiSO4处理可以增加催化剂的酸度和介孔体积,其中Lewis和Brønsted酸性位点的数量和强度明显增加。Ni-HZSM-5分子筛催化剂在多种烯烃原料下均表现出优异的催化性能。不同烯烃原料下的齐聚反应转化率均在75%以上,选择性均在80%以上,产物碳数分布主要集中在C6~C16之间。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 70-74,79. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.015
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    以蚕丝油为分散相、卡波姆水凝胶为连续相,设计玻璃管微流控器件,制备液滴尺寸均一可控的液滴悬浮液。卡波姆水凝胶的流变测试表明其具有剪切变稀的性质。在没有剪切力的情况下,卡波姆水凝胶黏度较大,可以稳定悬浮液滴;在微流控器件中高速剪切下,卡波姆水凝胶黏度变小,可以流动并乳化油相。通过改变内相蚕丝油的流速和外相卡波姆水凝胶的流速,可以调节液滴悬浮液中液滴的大小和油水的比例;通过微流控器件的平行放大设计,可以实现液滴悬浮液的连续和批量生产。微流控技术精确控制乳化过程并制备液滴悬浮液具有广阔的应用前景。

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    通过仿生矿化技术在PVDF超滤膜表面和孔壁修饰无机ZrO2矿化层来制备PVDF/ZrO2矿化膜,考察矿化时间对膜的微观结构、机械强度和抗压密性能的影响。结果表明,ZrO2矿化层均匀负载于膜表面和膜孔内壁,且随着矿化时间的增加矿化层逐渐增厚;无机ZrO2矿化层可显著提高PVDF膜的结构刚性,矿化时间为60 min的PVDF/ZrO2矿化膜的拉伸强度和硬度比纯PVDF膜分别提高了76%、79%,运行过程中因机械压密产生的通量衰减率则从纯PVDF膜的53%降低至32%,达到利用ZrO2矿化层提高PVDF膜抗压密性能、抑制通量衰减的目的。同时,ZrO2矿化层改善了PVDF膜的透水性能,PVDF/ZrO2矿化膜的纯水通量和BSA截留率分别达到165.2 L/m2·h和91.4%。

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    在逆流旋转填料床中用水吸收挥发性有机化合物异丙醇气体,考察了超重力因子(β)、空床气速(u)、液体喷淋密度(q)、异丙醇气体进口体积分数等操作参数对异丙醇气相总体积传质系数(KGa)和吸收率(E)的影响。结果表明,异丙醇气体的KGa随着β、uq的增大而增大,且异丙醇气体进口体积分数对KGaE的影响较小;E随着β、q的增大而增大,但随着u的增大而降低。在β=60、u=0.9 m/s、q=15.92 m3/(m2·h)、异丙醇进口体积分数为10 000 μL/L时,吸收率为96%,KGa达21.7 s-1,是板填料式逆流RPB的2.1~3.2倍,是板填料式错流RPB的4~6.2倍,表明逆流旋转填料床可有效强化吸收异丙醇气体。

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    以GaNO3为改性剂,采用浸渍法对ZSM-5催化剂进行改性。利用XRD、FT-IR、SEM等手段对改性前后催化剂进行表征,并进行催化性能评价。结果表明,使用2-Ga-ZSM-5催化剂进行反应,小桐子油的转化率为37.22%,液体产物酸值为1.67 mg(KOH)/g,皂化值为8.94 mg(KOH)/g;液体产物主要成分为芳香族化合物,质量分数为96.03%。

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    通过简单的溶剂热-原位沉积-光致还原法成功合成了一种新型等离子体光催化剂Ag/AgBr/Bi2MoO6。利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、透射电镜和高分辨透射电镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱对Ag/AgBr/Bi2MoO6催化剂的物理性质和光物理性质进行表征和分析。研究了Ag/AgBr/Bi2MoO6复合材料对罗丹明B的光催化降解活性。结果表明,Ag/AgBr质量分数为30%时光催化性能最优,其复合材料的光催化效率是纯Bi2MoO6的6.4倍。Ag/AgBr/Bi2MoO6复合材料的高活性主要归因于协同作用诱导的光生电子-空穴对的有效分离。基于Ag纳米粒子表面的等离子体共振效应理论,探讨了Ag/AgBr的引入改善Bi2MoO6光催化活性可能的机理。

  • 现代化工. 2020, 40(9): 96-99,105. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2020.09.020
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    以过氧乙酸为氧化剂,通过化学氧化法制备了不同插层效果的可膨胀石墨。利用XRD、FT-IR、SEM等对样品结构、氧化程度、微观形貌进行表征。结果表明,过氧乙酸对石墨有显著的氧化插层效果,在石墨与过氧乙酸体积比为1:3时制备的可膨胀石墨的膨胀容积达到200 mL/g,其主要技术指标优于国标GB 10698—89中KP 180-Ⅲ型优等品的要求。过氧乙酸氧化机理在于其—COO-可从石墨层夺取电子,导致石墨被氧化,打开石墨层,插层剂因静电作用进入石墨层间,形成可膨胀石墨。该方法所采用的过氧乙酸由于其成本低、环保等特点,有望应用于膨胀石墨的生产。