2021, 第41卷, 第10期 刊出日期:2021-10-20

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    氢能具有清洁环保、能量密度高等优势,被视为极具潜力的可再生替代能源,是实现国家"双碳"目标的重要支撑。目前的核心问题是用氢成本过高,与燃油车和电动车相比没有价格优势。从制氢-运氢-加氢的产业链角度出发,对近、中、远期氢能产业链进行了成本分析,发现在近期和中期,制约氢气价格下降的瓶颈主要在于加氢站,而加氢站氢气成本下降的核心在于提升加氢量、摊薄成本。如果氢燃料电池汽车数量提高,每日加氢量提升至一定水平,会迅速降低氢气成本,并为中、远期的CCUS、电解制氢等更为低碳的制氢技术留出足够的利润空间。同时给出了具体建议,包括通过政策引导大力增加燃料电池汽车数量以增加加氢量;合理规划,减少运氢距离;增加运氢压力以增加单次氢气运载量;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。

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    随着国家将发电行业纳入全国碳市场并开展碳交易,化工作为高碳排放行业纳入碳市场也提上日程,化工行业配额分配方法的研究具有重要意义。通过梳理国际及国内试点碳市场的化工行业配额分配方法,结合我国碳市场发展及化工行业排放特点,提出适合我国化工行业的配额分配方法,并对基准线法使用中的问题提出相关建议,为我国化工行业碳排放配额分配方案提供参考。

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    介绍了2021年美国(总统)绿色化学挑战奖获奖项目的概要、创新与价值。5个奖项的获奖者分别是:绿色合成路线奖授予默克公司,贡献在于合成了吉法匹生柠檬酸盐(Gefapixant Citrate);绿色反应条件奖授予百时美施贵宝公司,贡献在于其开发的5种可持续试剂;设计绿色化学品奖授予Colonial Chemical公司,他们开发了Suga® Boost表面活性剂;小企业奖授予XploSafe有限责任公司,他们开发了新型吸附剂PhosRox;学术奖授予克莱姆森大学,其贡献在于非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)泡沫的研发。

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    在介绍燃煤有机污染物的排放特性的基础上,结合典型燃煤电厂烟气环境,重点介绍了吸附控制技术,主要包括携带流喷射吸附工艺、移动床/固定床吸附工艺,以及有关的吸附机理和模型。最后展望了未来燃煤有机污染物吸附控制技术的发展方向,旨在推动燃煤有机污染物的治理尤其是吸附控制技术的发展。

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    总结了当前工业高盐废水的来源与组成,对其处理技术的研究现状及工程应用进行了综述,分析了实际运用状况,为今后高盐废水的进一步资源化处理、实现真正的零排放提供一定的参考。

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    从3个方面总结阐述了农林废弃物生物质水热液化的研究现状,包括原料的特性(组分、预处理和溶剂等)、操作条件(温度与停留时间等)的影响以及催化剂的作用;指出生物油是多方面作用的产物,优化协调各因素才能取得最佳液化效果。最后,对农林废弃物生物质水热液化的研究前景进行了展望,认为分析完善其反应机理、分步液化提高转化效率和研制高效稳定的催化剂是今后的研究方向。

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    归纳了气相多氯联苯的处理技术,重点综述了催化降解技术的研究现状,并对催化降解机理进行了详细分析,在此基础上对未来多氯联苯处理技术进行了展望。

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    综述了近几年国内外对含酚废水的电化学处理方法,包括电催化氧化法、三维电极法、电-Fenton法、三维电极法与其他技术的联用;指出电化学技术处理含酚废水存在的问题以及发展方向。

  • 现代化工. 2021, 41(10): 38-41,46. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.10.009
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    从膜材料改性和中间层改性2个方面对近年来双极膜的改性研究进行了分析,重点讨论了用不同大分子材料改性双极膜中间层的优势和不足。指出国内多数双极膜的制备仍处于实验研究阶段,而国外的双极膜已在市场上大规模应用,国内外差距较大。因此,改进制膜工艺和方法、寻找更加适用于制备双极膜的基膜材料、降低膜电阻和跨膜电压从而降低双极膜电渗析的运行成本、拓展双极膜的应用领域,将是今后国内双极膜制备领域的主要发展方向。

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    综述了微污染水源地水的水质特点、污染来源以及污染现状;针对微污染水源水的主流处理方法进行了概述;对微污染水源水生物处理技术进行了探讨。

  • 现代化工. 2021, 41(10): 47-50,56. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.10.011
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    系统阐述了壳聚糖、中空纤维、聚醚砜、聚乙烯亚胺和醋酸纤维素5种荷正电纳滤膜的改性方法以及性能特点,并探讨了未来发展的趋势。

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    总结了间、对甲酚异构体分离精制技术的研究进展;系统地介绍了络合分离法、烷基化分离法、结晶分离法和吸附分离法等技术,并评述了其优缺点;展望了间、对甲酚异构体分离方法的发展趋势。

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    针对酚类化合物加氢脱氧过程,从催化剂活性、选择性等方面综述了常用几类催化剂(硫化物催化剂、还原态金属催化剂、磷化物催化剂)的研究进展,为进一步深入研究生物油中酚类加氢脱氧催化剂奠定了基础。

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    利用氯化锌、乙酸钾、碳酸钾和草酸钾4种活化剂对高硫石油焦进行化学活化,并对制得的多孔炭材料的微观形貌、石墨化程度、孔径结构等进行表征,探讨了各材料化学活化的过程和机理;将制得的石油焦基多孔炭材料用于HI(1 mol/L)和H2SO4(0.5 mol/L)混合溶液中HI电解阳极材料,并进行循环伏安、线性扫描和交流阻抗等电化学表征,考查电催化I-氧化生成I2/I3-的电化学性能。结果表明,碳酸钾和草酸钾2种活化剂活化的石油焦基多孔材料均具有较好的电化学性能,在电流密度为10 mA/cm2时电位较小,分别为238 mV和236 mV,接近于商业铂丝电极。

  • 现代化工. 2021, 41(10): 68-72,77. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.10.015
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    利用微通道反应器进行苯甲醛和氰乙酸乙酯的均相催化Knoevenagel缩合反应,以出口位置苯甲醛转化率为指标,考察反应温度、反应物浓度、反应物摩尔比、停留时间、催化剂摩尔分数和微通道几何尺寸对实验结果的影响。结果表明,微通道管径越小,反应物转化率越高;增加微通道管长或降低物料进口流速都会延长反应物的停留时间,当温度为335.15 K、停留时间为30 min时,反应器出口位置的转化率可达80.4%;保持停留时间不变,温度每提高10 K,转化率平均提高约10.8%。基于该实验结果进行Design of Experiment(DOE)试验设计,分析了各种条件对实验结果的影响,并建立了以转化率为指标的估算预测模型。微通道反应器能够在保证较高转化率的同时实现连续生产,具有良好的应用前景。

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    筛选了4种商业改性苯乙烯类耐高温磺酸树脂,考察其在异戊烯低聚反应中的催化性能。通过N2吸脱附及离子交换滴定测试各磺酸树脂的比表面积、孔结构及酸量。结果表明,高表面积、大孔径及高酸量有利于异戊烯的低聚反应。在80℃、2 MPa反应条件下,4种磺酸树脂催化异戊烯反应均主要生成二聚产物;其中DA-330催化剂具有较高的异戊烯转化率和二聚产物收率,且稳定性较好,重复使用5次其催化活性没有明显下降。

  • 现代化工. 2021, 41(10): 78-83,90. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.10.017
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    利用浸渍还原法首次合成绿色环保的Ni-B/KIT-6催化剂,并将其用于α-蒎烯加氢反应。结果表明,与其他催化剂相比,镍系催化剂具有成本低、绿色环保的优点,在较为经济的工艺条件下,能使α-蒎烯加氢达到极高的催化活性;顺式蒎烷在催化剂循环8次后选择性依旧保持在97%以上,高于国内外现有研究水平。最后对催化剂结构进行探讨并分析其失活的原因。

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    利用电化学氧化技术在泡沫铜基底上生长出纳米线,再进行退火氧化处理,使其具备高催化还原硝酸盐的性能。实验结果表明,该三维铜电极的比表面积高、传质效果好;用适度氧化后的电极以15 mA/cm2的电流密度,在120 min内基本上可将pH=7的水体中存在的30 mg N/L硝酸盐去除(去除率为99%);为了将生成的氨氮副产物去除,加入NaCl还原120 min,硝酸盐的去除率达91%,氮气选择性高于95%。5次循环实验后硝酸盐的去除率保持在91%~95%,氮气选择性为93%~95%。该材料与工艺的结合解决了水体中硝酸盐的污染问题,为实际水体污染提供了新的解决方案。

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    通过连续离子层吸附反应(SILAR)在芳纶表面自组装碘氧化铋(BiOI)光催化剂。通过X射线衍射、扫描电镜、元素含量分析、紫外-可见分光光度计对复合材料的结构及光学性能进行表征;通过接触角测试复合材料的亲疏水性能。将复合材料应用于光催化降解活性蓝KN-R,考察了不同组装次数的复合材料对KN-R降解效果的影响。结果表明,复合材料表现出优异的疏水性能,组装20次的复合材料,在3 h内对染料的降解率达到90.7%,重复使用5次后催化降解效率仍保持在80%以上,表明复合材料具有防沾污、可降解有机污染物的性能,在多功能防护方面具有潜在的应用前景。

  • 现代化工. 2021, 41(10): 96-100. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2021.10.020
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    采用超声波辅助离子液体法从废弃棉杆中提取了木质素,探究了反应时间、反应温度、离子液体种类及水和离子液体体积比对木质素提取率的影响;对木质素进行结构与性能表征,并探究了其作为抗氧剂对聚丙烯树脂(PP)性能的影响。结果表明,当反应时间为2 h、反应温度为50℃、离子液体为[Bmim]Cl、V(水):V(离)=0:5时,木质素提取率为89.95%。红外光谱与工业木质素标准谱带基本一致,具有较好的热稳定性,微观形貌呈多孔球形。当木质素质量分数为0.5%时,PP的氧化诱导时间提高了78.72%,拉伸强度为37.50 MPa,断裂伸长率为654.97%,10 min静态毛细管流变性能保持最好。