2022, 第42卷, 第11期 刊出日期:2022-11-20

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    稳定性肥料的核心是硝化抑制剂和脲酶抑制剂。系统梳理了国内外抑制剂和稳定性肥料的发展趋势,并提出了我国发展思路。全球硝化抑制剂从2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)、双氰胺(DCD)发展到3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP),逐步解决了毒性大、不水溶、稳定性差等问题。脲酶抑制剂从氢醌(HQ)、苯基磷酰二胺(PPD)发展到目前的N-正丁基硫代磷酰三胺(NBPT),逐步解决了毒性大、添加量高等问题。国内外肥料企业已将抑制剂广泛添加到尿素、硫酸铵、尿素硝铵溶液、复合肥等肥料中,应用面逐步拓宽。但稳定性肥料产品目前均存在持效期短、稳定性差、价格偏高等共性问题。未来在我国发展需着重突破几项关键技术,包括抑制剂在不同肥料中的添加工艺,开发硝化抑制剂与脲酶抑制剂的添加保护技术,研发适合不同作物、不同区域的专用稳定性肥料,开发抑制剂与功能物质配合添加技术等。

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    介绍了2022年美国(总统)绿色化学挑战奖获奖项目的概要、创新与价值。其中绿色合成路线奖授予默克公司开发的一种更环保的方法来制造LAGEVRIOTM;绿色反应条件奖授予安进公司开发的一种用于生产治疗某些非小细胞肺癌新药的改进工艺;小企业奖授予农业科技公司Provivi开发的一种用于控制玉米毁灭性害虫(秋粘虫蛾)的生物信息素产品ProviviFAW®;学术奖授予康奈尔大学宋林教授开发的一种效率更高的用于制药行业的大而复杂分子的产业化工艺;环境特别奖授予加利福尼亚大学戴维斯分校开发的一种利用果糖生产塑料化学品以减少温室气体排放的技术。

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    介绍了硼的基本属性、来源、存在形式、对动植物和环境的影响及吸附法分离硼的意义。目前研究和开发的硼分离技术有酸化法、碱沉淀法、萃取法、逐级结晶法、浮选法、反渗透法和吸附法。研究结果表明,吸附法以选择性高、分离效果好、操作简单、环境友好等优点,成为最有前景的方法。

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    系统介绍了不同形貌、元素掺杂和异质结类型的微纳结构CuO光催化剂的研究现状,并分析讨论了光催化性能产生差异的原因,如比表面积大小、带隙能级高低、可见光吸收强弱、光生载流子分离效率等。最后对CuO基光催化剂未来的研究发展方向进行了展望。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 22-26,32. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.005
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    综述了Zr-MOFs催化剂的制备方法并探讨了影响催化剂性能的因素;总结了近年来对Zr-MOFs催化剂进行离子掺杂、改变活性金属的位置、功能基团的改性修饰、改变活性组分、MOFs热解或部分热解等改性后催化剂在CO2加氢制甲醇反应中的应用及反应机理;提出了目前存在的问题及未来的发展方向。

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    首先对金属氢化物热泵系统工作的内在机理进行了详细阐述,对于金属氢化物材料种类及其性质进行了重点描述,在此基础上,又对通过压缩机或者热驱动进行工作的金属氢化物热泵的功能属性做了分析,并进一步梳理系统中核心部件反应器的发展现状,展望了未来待深入研究的关键技术。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 33-37,43. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.007
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    系统地综述了酸消解、碱消解、氧化剂消解、酶消解及混合消解等化学消解方法,并对不同方法的消解效果、适用对象、对微塑料的影响等进行了讨论。

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    概述了不同种类的吸附材料和催化材料;描述了吸附材料和催化材料进行氨氮和硝态氮的降解机制;综述了吸附材料和催化材料及不同改性方法在无机氮去除率和去除量上的区别;对去除废水无机氮的吸附/催化材料应用前景进行了展望。

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    TiO2具有化学稳定性好、无毒、降解彻底、生产成本低等优点,已成为环境领域常用的半导体材料。然而,TiO2的可见光响应范围小、光致空穴电荷复合快,限制了其实际应用。为了克服这些限制,人们采取了各种策略,包括元素掺杂、形貌调整、贵金属沉积和与其他半导体形成异质结结构等,其中将BiOCl与TiO2偶联制备异质结复合材料的设计越来越受到人们的重视。综述了近年来BiOCl/TiO2复合光催化剂的研究进展,包括二元催化剂、三元催化剂以及四元催化剂的应用,并对BiOCl/TiO2复合光催化的未来发展方向进行了展望。

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    阐述了生物质新型气化技术的原理和优缺点,介绍了以生物质气化为龙头的多联产工艺路线、耦合方式及其特点,对系统物质能量利用研究及其分析方法进行了概括,最后提出了生物质的开发和利用要坚持以提高生物质利用率、寻求生物质气化多联产系统最佳耦合方式为目标。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 54-58,64. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.011
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    总结了碳材料、天然矿物材料、沸石、金属有机骨架和复合材料等吸附材料的主要研究现状,介绍了吸附材料的制备和结构特点,分析了影响吸附材料吸附性能的各种因素,并对挥发性有机物吸附材料的研究方向进行了展望。

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    从二氧化碳工业源排放入手,介绍了目前不同行业工业源采用的CO2捕集技术,包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、深冷法以及新兴碳捕集技术,分析了各类捕集方法的原理及优缺点,并对未来发展提出了展望。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 65-69,75. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.013
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    总结了催化膜的制备方法,综述了高分子聚合物催化膜的种类及其在处理有机废水中的应用与不足,提出探索制备高分子聚合物催化膜的新技术;结合催化膜降解有机污染物的机理,指出增强高分子聚合物催化膜的使用寿命是未来研究的方向,为高分子聚合物催化膜降解新兴污染物提供理论基础。

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    分析了近年来浸渍法与同晶取代法对ZSM-5进行改性的研究进展,并对2种方法进行了比较,结果表明,同晶取代较浸渍法对催化剂的酸性可调节性更大,且BTX选择性更高、积碳更少、寿命更长。同晶取代法与其他方法复合使用,芳烃的选择性更高,催化性能更加优良。最后,对ZSM-5分子筛催化剂用于MTA的发展方向做出了展望。

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    系统介绍了氢能开发领域中各类制氢关键技术的工艺原理、应用现状,包括化石能源制氢、工业副产气制氢、化工原料高温裂解制氢、电解水制氢以及其他制氢技术,对比分析了各类氢能制备技术的优势与现存不足。详细展示了碳捕获、利用与封存(CCUS)技术的工艺原理、适用场合以及研究现状。最后,综合分析了耦合CCUS技术的低碳制氢关键技术研究进展,并为实现我国"双碳"目标、推动氢能源低碳可持续发展进行了展望。

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    针对大气污染物超低排放标准下对现有烟气除尘设备的改造需求,介绍了相关行业和地区的排放标准,综述了预荷电技术在电除尘、布袋除尘、旋风除尘和陶瓷管上的应用。结果显示,其投运后提高了细颗粒物的捕集效果,除尘总效率上升,颗粒物排放浓度降低,降低了布袋除尘器和陶瓷管的压力损失。该技术在钢铁、水泥、锅炉等领域均有相关工程应用,对原有除尘器能力有明显提升。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 87-92,99. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.017
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    共聚酰亚胺BTDA-TDI/MDI (P84)作为气体分离材料具有优异的气体分离选择性,但其气体的渗透性及机械性能有待进一步提高。鉴于聚醚砜(PES)优良的热稳定性、化学稳定性及机械性能,将其与P84共混,并探究了不同共混质量比、溶剂质量比、制膜温度、空隙停留时间、凝固浴温度等制膜条件对制备出的皮层无缺陷的整体型非对称膜的影响。结果表明,共混膜的CO2通量为3.78 GPU,CH4通量为0.12 GPU,CO2/CH4选择性为30.7,强度为13.85 MPa,拉伸率为10.28%。

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    以无定形酸性硅铝材料ASA30和ZSM-35沸石为母体材料,通过复配制备了一系列组成不同的复合催化材料,并考察了其在1-己烯临氢异构化反应中的催化性能。利用N2物理吸-脱附、NH3-TPD和Py-IR等对复合催化材料的孔结构和酸性质进行研究。结果表明,复合催化剂的孔结构参数、酸类型、酸强度及强弱酸酸量随其组成发生有规律的变化。骨架异构化率及异构烷烃选择性最好的AZ-3/2在250℃就达到其最优异构化性能,骨架异构化率为84.81%,异构烷烃选择性为27.53%,异构烯烃选择性为57.28%,正构烷烃选择性仅为4.65%。此时L/B酸比例为2.3、中强酸/弱酸比例为5.26。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 100-105. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.019
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    为提升网状捕雾器的集雾效率与寿命,通过电沉积法在20目的304不锈钢网上制备了氧化铈-硬脂酸疏水涂层并考察其集雾性能。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等考察了电流密度、溶液浓度、反应时间、温度等因素对涂层疏水性的影响。结果表明,在电流密度为2.0 mA/cm2、浓度为0.04 mol/L、反应时间为20 min、温度为20℃时,涂层疏水性能最佳,经硬脂酸改性后水接触角达到152.12°,具有超疏水效果。该超疏水不锈钢网的雾水收集速率为4 350 mg/(cm2·h),相比原始不锈钢网提升了90%以上,且具有良好的稳定性。

  • 现代化工. 2022, 42(11): 106-110. https://doi.org/10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.11.020
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    针对黑磷(BP)纳米片易团聚的问题,利用静电自组装方法将带正电荷的改性硅球和带负电荷的BP自组装成BP/SiO2复合材料。自组装后的BP/SiO2复合材料可有效避免BP纳米片间的团聚,从而暴露出BP纳米片更多的化学活性位点,进而增强BP的光催化性能。利用TEM、紫外光谱及光催化降解实验对其进行表征,结果表明,BP纳米片与改性硅球发生了静电自组装,且自组装后的BP纳米片比未组装的更薄,表明改性硅球确实能使BP纳米片层间的团聚受到抑制;在静置1 h以后,自组装后的BP纳米片比未发生自组装的BP纳米片获得了更加优异的光降解性能(MO去除率提高了23.26%)。