受国家政策的积极影响,自2019年起,国内对二甲苯(PX)产能大量释放,PX产业迎来了由高进口依存度向自给甚至出口的新走向,但随之而来的碳达峰及碳中和目标为PX低碳化生产带来新的挑战。以生物质为原料制取芳烃技术为传统生产的碳减排提供了解决方案。近年来,生物质制芳烃因原料易得且可再生、工艺环保安全等优点备受关注,但其工业化进程缓慢。目前,发展前景较好的工艺有Virent公司开发的Bio-Forming工艺和Anellotech公司开发的生物质热解(Bio-TCat)工艺,其中,后者的中试装置已完成5 000 h运转,工业化前景更为明朗。虽然目前受经济性制约,生物基芳烃大规模替代现有石油基芳烃尚存在困难,但是,通过在石油基芳烃中掺混生物基芳烃的形式来实现碳减排或将成为趋势。
两亲性嵌段共聚物PCL105-b-PEO114自组装形成胶束的同时包封金纳米粒(AuNPs)制得PCL105-b-PEO114@Au胶束。通过动态光散射测定PCL105-b-PEO114@Au的粒径,通过透射电镜(TEM)观察胶束形貌并测定纳米粒包封率和载金率。研究本体法与微流控芯片法制得的PCL105-b-PEO114@Au的粒径、包封率和载金率,并考察在不同流速下曲线型和直线型微流控芯片制得胶束的粒径、包封率和载金率。结果表明,微流控芯片制得胶束的包金效果优于本体法,且相同流速下,曲线型微流控芯片上运行得到的PCL105-b-PEO114@Au胶束的包金效果好于直线型芯片。当AuNPs与PCL105-b-PEO114的摩尔比为1∶0.5时,以400 μL/min的流速在曲线型微流控芯片上制得的PCL105-b-PEO114@Au纳米粒的包封率为76.3%,载金率为110.8%。
用浓度1、5、10 mol/L的KOH活化玻璃表面,通过碱催化甲基含氢硅油(PMHS)的水解和缩合反应,在玻璃表面构建出具有自洁功能的超疏水涂层。通过SEM观察发现,在浓度为10 mol/L KOH、120℃条件下改性2 h的超疏水涂层性能最佳。利用FT-IR、XPS、SEM、EDS对PMHS进行表征,结果表明,OH-不仅能破坏玻璃的晶格使表面暴露出活性—OH位点,还能催化PMHS分子水解生成大量活性—Si—OH;2种活性基团发生化学缩合将PMHS单体接枝到玻璃表面,随后PMHS单体自交联形成微-纳纤维涂层。该方法所制超疏水界面接触角高达168°,透光率为91%,具有很强的耐酸、耐磨和自清洁性能。
天然气水合物大多赋存于海底沉积层或永久冻土带的沉积层孔隙中。用0.5~1 mm和2~4 mm 2种粒径的二氧化硅(SiO2)颗粒模拟真实环境,并量取不同体积SiO2分别与300 mg/L的十二烷基硫酸钠(SDS)进行复配,考察了不同体积的二氧化硅颗粒与SDS的复配体系对水合物生成过程的影响;探究不同初始压力对该体系的影响。结果表明,加入二氧化硅颗粒后能够缩短水合物的诱导时间;同体积2~4 mm二氧化硅颗粒生成水合物的剩余压力均要低于0.5~1 mm粒径;2种粒径中都是50 mL的颗粒中剩余压力最低、储气效果更好;此外,水合物在较高的初始压力下生成效果最好。
基于水热法制备了HKUST-1,通过XRD、SEM、FT-IR、N2吸脱附和NH3-TPD等手段对其进行表征,采用静态和动态吸附法考察了HKUST-1对噻吩(Th)和二苯并噻吩(DBT)的吸附性能,并通过Langmuir和Freundlich等温吸附模型及吸附动力学对吸附机理进行分析。结果表明,Freundlich模型能更好地拟合HKUST-1对Th和DBT的吸附;HKUST-1对噻吩类硫化物的吸附符合准二级动力学模型,吸附主要以化学吸附为主,扩散是吸附速率的影响因素;HKUST-1对Th和DBT的穿透硫容分别为10.03 mg/g和25.64 mg/g。
包载型光催化剂可有效解决粉末催化剂处理水中污染物时的回收和再循环问题。以P25TiO2为原料制备algCa/TiO2凝珠,利用XRD、UV-Vis、FESEM、EDX等技术手段获得催化剂的结构、组成和光吸收性能,研究algCa/TiO2吸附-光催化协同去除水中Cr(Ⅵ)的性能。结果表明,algCa裸珠对Cr(Ⅵ)的吸附去除率为14.5%;在30 W紫外汞灯照射下,algCa/TiO2-9通过吸附-光催化将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)的效率为66.9%。algCa/TiO2表面基团与Cr(Ⅲ)产生的静电引力使催化剂表面残留Cr(Ⅲ),4次循环利用的algCa/TiO2活性为53.8%。同时,提出了吸附-光催化反应机理。
利用泡沫镍的通透性和三维立体网状结构,以泡沫镍为基体材料制备的Cu-Pr/C电极为阴极,以热分解法制备的Ti/RuO2-ZrO2-Ce钛基金属氧化物涂层电极为阳极,在初始pH为3、电流为200 mA、Fe2+质量浓度为100 mg/L的条件下对焦化尾水TOC的去除率达83.7%。利用线性扫描、COD去除动力学拟合和稳定性实验研究了Cu-Pr/C电极的高催化性能、反应速率、去除效能及使用稳定性。通过三维荧光光谱、紫外-可见光谱、气质联用分析仪对处理水样进行分析,探究焦化尾水中难降解大分子有机物的去除规律,结果表明,Cu-Pr/C电极电解焦化尾水可以有效去除其中的芳香族化合物,将大分子有机物转化为小分子有机物,提高焦化尾水的处理效果。
通过比较7种不同来源的产脂肪酶菌种催化性能,选用性能较好的Rhizopus oryzae CGMCC 3.5040细胞催化α-蒎烯的环氧化反应合成2,3-环氧蒎烷,利用单因素试验法研究了反应过程中反应时间、H2O2体积分数、细胞质量、束酸剂物质的量、辛酸浓度对反应的影响,随后采用正交试验法优化工艺条件。结果表明,最优的工艺反应条件为:反应时间为12 h、双氧水与蒎烯摩尔比为7.5∶1、细胞质量为350 mg、束酸剂物质的量为3.5 mmol、辛酸浓度为1 mol/L,此条件下Rhizopus oryzae CGMCC 3.5040细胞催化α-蒎烯环氧化反应的转化率为(97.9±0.9)%,收率为(85.4±1.1)%。
选取丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、含非离子基团抗盐单体(KYD)、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵(DMAAC-18)4种单体,采用水溶液聚合的方法得到聚合物,并将其作为水基钻井液用降滤失剂;通过单因素法对聚合反应条件进行优化,利用傅里叶红外光谱仪对产物的结构进行分析,并对聚合物的降滤失性能进行评价。结果表明,淡水基浆中聚合物质量分数为1.2%时,API滤失量为9.6 mL;在35%的盐水基浆中,API滤失量为9.5 mL;在180℃条件下老化16 h,API滤失量为13.5 mL;通过对基浆中膨润土粒径分布和滤饼微观形貌的分析,确定了聚合物是通过提升滤饼的致密性来降低API滤失量。
以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源、十二胺(DDA)为模板剂、偏钒酸铵为金属活性组分,通过溶胶-凝胶法合成钒改性HMS(V-HMS)介孔材料,利用SEM、小角XRD、BET、FT-IR和TG-DTA对V-HMS进行表征。以30%的H2O2为氧化剂,催化2-萘酚氧化合成2-羟基-1,4-萘醌。分别探究了反应温度、反应时间、金属的负载量、催化剂的质量以及物料摩尔比对该反应的影响。结果表明,反应温度为50℃、反应时间为3 h、催化剂质量为0.04 g、催化剂金属负载量为4%、n(2-萘酚)∶n(H2O2)=1∶48时,2-羟基-1,4-萘醌的收率最高达到95.5%。催化剂可以重复使用。
通过简单的溶剂热法、化学气相沉积(CVD)等制备不同磷质量分数的纳米棒、片自组装的Zn、N共掺杂的磷化钴微球(Zn,N-CoP MSs)。通过XRD、TEM、SEM和XPS对所制得催化剂材料的形貌和物相成分进行表征;同时采用线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对材料的析氢反应(HER)活性和稳定性进行了测定。结果表明,在0.5 mol/L H2SO4溶液中,电流密度为10 mA/cm2时,过电位仅为175 mV,塔菲尔斜率为92 mV/dec,电荷转移电阻为26.6 Ω。优异的催化活性可归因于纳米棒、片自组装的微球具有高的比表面积和完全磷化的Zn,N-CoP MSs之间的协同作用。
运用预处理-反渗透耦合工艺深度处理印染废水,进行了预处理方式的探索,考察了反渗透装置的处理能力,研究了进水压力和温度对反渗透装置运行的影响及反渗透膜的清洗方式。实验结果表明,首先采用石英砂+活性炭进行预处理,然后采用预处理-反渗透耦合工艺进行深度处理,可以有效处理印染废水,对浊度和色度的去除率达到100%,对COD的去除率达到91%,脱盐率在98%左右;在0.8~1.2 MPa的压力范围内,可以通过增加进水压力的方式来提高膜的产水量及装置的脱盐率;在15~40℃温度范围内,进水温度越高,膜的产水量越大;膜污染后,通过盐酸清洗,在进水压力为0.5 MPa时,产水量可恢复至新膜的62%。
针对苦卤水蒸发浓缩工艺高能耗、高成本的特点,将TVR与MVR 2种热泵节能技术应用于该工艺的节能研究,提出了TVR热泵及TVR耦合MVR热泵2种双效蒸发节能工艺。选用ELECNRTL电解质模型模拟该苦卤水体系,同时以能耗和年总费用(ATC)作为蒸发工艺的评价指标,对上述2种节能工艺进行模拟以及优化。研究结果表明,与常规双效蒸发工艺相比,TVR热泵双效蒸发工艺能耗平均减少61.5%,ATC平均节省70.3%;而TVR耦合MVR热泵双效蒸发工艺能耗平均减少71.4%,ATC平均节省69.3%。与TVR热泵双效蒸发工艺相比,TVR耦合MVR热泵双效蒸发工艺能耗平均减少25.8%。由各自ATC计算结果可知,对于电力资源丰富的区域,选用TVR耦合MVR热泵双效蒸发工艺较为合适,而对于淡水资源丰富的区域,选用TVR热泵双效蒸发工艺更为合适。
为研究活化过硫酸盐氧化法处理有机废水时残留的过硫酸盐对水样COD测定产生的误差影响,考察了过硫酸根对COD测定的影响情况,分析干扰机理并提出消除影响的优化方法。研究表明,可将352、420 nm作为测定过硫酸盐阴离子的波长,以忽略来自试剂基质的光谱干扰。过硫酸盐活化处理水样后,溶液中若含有较高浓度过硫酸根离子(0~25 g/L),浓度测定方法为稀释水样后于352 nm处测定吸光值,线性关系方程式为y=0.021 4x-0.001 3,R2=0.999 2;若含有低浓度过硫酸根(0~2.5 g/L),应在未稀释水样的情况下于420 nm处测定吸光度,线性关系方程式为y=0.255 6x-0.006,R2=0.999 3;过硫酸盐浓度与其消耗COD值之间的线性关系方程为y=18.838 94x-7.115 49,R2=0.999 26。