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。
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。
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%)。
以CoCl2和SbCl3为前驱物、NaBH4为还原剂、无水乙醇和聚乙二醇(200)为溶剂,采用微波溶剂热法合成了CoSb3纳米粉体,并考察了反应温度、前驱物的摩尔比以及保温时间对CoSb3纳米粉体的影响。通过XRD、SEM、TEM、激光粒度仪分别对样品的物相、形貌、晶粒尺寸进行表征。结果表明,当反应温度分别为210、230℃和250℃时,样品的主相分别为CoSb、CoSb2和CoSb3。在250℃保温10 min时,产物同时存在CoSb3、CoSb2、Sb三相;保温时间延长至20 min,CoSb2和Sb相含量减少,产物中主相为CoSb3相;保温时间延长至30 min可得到高纯CoSb3相。通过Rietveld精修法对CoSb3产物进行定量分析,CoSb3相质量分数在90.9%以上。CoSb3样品的晶体形貌为小颗粒球状,晶粒分布均匀,平均晶粒尺寸为33 nm。
采用溶胶-凝胶法制备介孔二氧化硅微球(mSiO2),以羧甲基壳聚糖(CMCS)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酰胺(AM)自由基聚合的接枝共聚体对介孔二氧化硅进行功能化改性,制备出具有pH和温度双重响应的介孔二氧化硅纳米药物载体mSiO2@CMCS/NIPAM/AM。通过SEM、TM、FT-IR等表征手段分析该药物载体的结构性能。结果表明,以盐酸阿霉素(DOX)为模型药物,当pH为7时,DOX的平衡吸附量为94.99 mg/g,载药率为9.05%,包封率为66.59%。对搭载了DOX的药物载体进行释药实验,在pH为5.7、温度43℃时,DOX的累积释放率达到71%。
考察了金属盐类成核剂TD-531和NA-11对煤基高流动抗冲聚丙烯K7760H的结晶性能、力学性能及熔融指数等的影响。结果表明,成核剂NA-11和TD-531的引入均可以有效促进K7760H的结晶过程,且低浓度下成核效果更加明显;添加250 μg/g成核剂TD-531和NA-11时,成核聚丙烯体系的结晶温度分别从空白聚丙烯的121.6℃提升至129.8℃和125.3℃。2种成核剂均可有效改善聚丙烯K7760H的拉伸强度且提升效果相当,而TD-531对弯曲模量的提升效果明显优于NA-11;但2种成核剂均使聚丙烯的冲击强度略有下降。添加成核剂使聚丙烯K7760H的熔融指数略有提高,表明成核剂对聚丙烯的流动性有一定提升作用。
采用十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐(HDC)对导电TiO2晶须(AT)进行有机表面改性,制得改性导电TiO2晶须(MAT)。利用水接触角测试、热分析、傅里叶红外光谱和透射电子显微镜等对MAT进行表征。结果表明,当m(HDC):m(AT)=0.05时,改性效果较佳且HDC以物理吸附方式存在AT表面,有机包覆层厚度约为4 nm。将改性前后的导电粉体添加到环氧树脂涂料中,研究导电涂料的流变性能及其涂层的导电性能和力学性能。结果表明,与AT相比,MAT在导电涂料中具有更好的分散性和抗流挂性能,且涂层的导电性能和力学性能更加优异。当MAT质量分数为9%时,导电填料之间相互连接形成三维导电网络,涂层表面电阻可达1.90×106Ω/sq。此外,MAT环氧导电涂料触变性小且储能模量大,具有较高的稳定性。
以间甲酚(MC)为对象,研究了Fe (Ⅵ)/H2O2体系对其的降解效果及机理。考察了Fe (Ⅵ)投加量、H2O2浓度、pH和温度等因素对间甲酚降解率的影响;利用HPLC、GC-MS等方法对其进行分析与表征,解析Fe (Ⅵ)/H2O2体系降解MC过程中的产物并推测可能的降解路径。结果表明,当Fe (Ⅵ)和间甲酚物质的量比为5:1、H2O2浓度为40 mmol/L、pH为4、温度为25℃时,反应16.5 min后间甲酚的降解率可达到100%,最终矿化度为23.85%。Fe (Ⅵ)氧化MC阶段,起氧化作用的主要为中间高价态铁;后期类Fenton氧化阶段,·OH起主要作用,反应符合准一级动力学模型,反应速率常数为0.358 32。
采用共沉淀法制备Mn-Mg-Ce/AC催化剂,并研究了其在苯酚废水降解过程中的性能和作用机理。利用XRD、FT-IR、SEM、EDS对催化剂的结构、形貌及组成进行表征,并考察了苯酚降解的最佳反应条件及其反应动力学。结果表明,催化剂表面金属氧化物负载均匀、催化效果好。当催化剂的质量浓度为2.5 g/L、溶液初始苯酚质量浓度为450 mg/L时,在较大pH范围内催化效果良好,苯酚去除率达到了99%以上,COD去除率达到了92%。该催化臭氧氧化反应动力学均为准一级反应,并用一系列自由基捕获的方法探究了降解反应机理,结果发现反应活性氧自由基(·OH、·O2、1O2)参与了苯酚的降解。
采用工业钛白废酸和氢氟酸酸解氢氧化铝,合成了含氟硫酸铝型无碱速凝剂。考察了不同掺量下含氟无碱速凝剂对水泥浆料性能的改变,同时通过XRD和SEM分析了加入速凝剂后水泥水化产物的组成和微观结构;提出水化概念模型,模拟含氟无碱速凝剂水化反应机理。结果表明,钛白废酸结合氢氟酸能更好地溶解氢氧化铝,且加入氢氟酸有利于提高速凝剂中铝元素的含量,使得含氟速凝剂质量分数最高可达48%,性能更佳;在7%含氟速凝剂掺量下,水泥基体初凝时间和终凝时间分别为3.17 min和5.33 min,所制备的无碱速凝剂符合GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》中合格品的要求。该技术为废硫酸重复再利用提供了一种参考方式。
为降低能耗的同时提高天然气提氦工艺回收率和粗氦产品体积分数,提出了基于低温精馏原理的天然气提氦流程,该流程具有设备少、回收率高、粗氦产品体积分数高以及能耗低的特点。利用HYSYS软件建立了天然气提氦模型,并对一次提氦塔塔压、一次提氦塔塔顶进料温度、二次提氦塔进料温度等关键参数进行了分析,确定了较优的工艺参数,在回收率为95%、粗氦产品体积分数为75%的条件下,总能耗为425 kW。最后采用GFDA3分析方法定量地确定了流程中各设备的GFDA3损失大小,为流程改进指明了方向,其中GFDA3损失最大的设备是冷箱,其次为压缩机,第三是水冷器,第四是节流阀,第五是精馏塔,混合器GFDA3损失最小。
介绍了某炼厂溶剂再生装置的工艺流程、再生机理,探讨了溶剂再生装置运行中存在闪蒸罐温度难以控制、B系列富液夹带杂质等问题。建议采用增加贫富液换热二级换热器的方式,提高闪蒸温度及可控性,进一步脱除富胺液中的溶解烃。加氢裂化装置送来的富胺液中夹带杂质,可通过增加过滤器的方式进行消除,确保胺液再生系统平稳生产。采用Aspen Plus软件建立溶剂再生装置模型,对闪蒸温度进行模拟分析,发现A、B富胺液闪蒸温度控制在60~65℃有利于脱除富胺液中的烃类,烃类闪蒸率均超70%。对A、B系列溶剂再生塔塔顶压力与塔顶回流量进行优化,进一步降低蒸汽能耗,为装置高质量运行提供理论支撑。
制备了多壁碳纳米管/聚甲基红膜修饰电极(MWCNTs/PMR-GCE),采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了替米考星(TMS)在修饰电极上的电化学行为。研究了修饰量、缓冲体系、最佳pH、扫描速率对TMS检测效果的影响。结果表明,在柠檬酸-Na2HPO4(pH=6)的缓冲溶液中,TMS在修饰电极上出现了不可逆氧化峰。在4.0×10-6~1.0×10-4 mol/L的浓度范围内,TMS的氧化峰电流与TMS浓度呈良好的线性关系,线性方程为Ip=0.143 2C+6.973,相关系数r=0.995 8,最低检出限为6.0×10-7 mol/L。所制备的修饰电极具有良好的稳定性和可重复性。研究表明,MWCNTs/PMR-GCE可用于替米考星的电化学检测。
以邻苯二胺和无水氯化锰为原料,水热法合成发射橘红色荧光的锰掺杂碳点(Mn-CDs),对其进行形貌表征、官能团和表面分析以及光学性能表征。结果显示,Mn-CDs呈现为尺寸范围在3.0~8.0 nm的球形形状,且粒径均匀,平均粒径为6.75 nm;该碳点表面含有丰富的—COOH和—NH2等水溶性官能团,使得该碳点在水中有很好的分散性。在最佳激发波长为440 nm的照射下,最佳发射波长为599 nm,且荧光很稳定。在pH=7.4的磷酸盐溶液中测定不同离子对Mn-CDs的荧光影响发现,只有Cu2+能够对Mn-CDs荧光进行明显猝灭,而精氨酸(Arg)能够对淬灭荧光进行明显恢复。以上荧光猝灭与恢复的强度与Cu2+及Arg的浓度存在较好的线性关系,表明合成的Mn-CDs可以作为检测Cu2+和Arg的分析平台,Cu2+和Arg的最低检出限分别为0.234、0.650 μmol/L。