化工行业碳排放点源多、工艺复杂,绿色低碳发展面临艰巨挑战,如何找准降碳路径、把握脱碳节奏、高质量实现“双碳”目标亟待探讨。构建了耦合“自上而下”宏观需求预测方法和“自下而上”能源系统优化模型的综合评估模型框架,用以开展不同碳约束情景下中国化工行业中长期转型潜力和降碳路径研究。结果表明,在“双碳”目标约束下,化工行业预计在“十五五”实现碳达峰,能源消费总量峰值出现在2045—2050年。节能及工艺技术优化、产业结构调整、电气化技术应用以及深度应用绿氢绿电、加强耦合负碳技术是主要转型路径。

基于全球碳足迹体系建设发展与现状,聚焦研究化工行业产品碳足迹核算体系存在问题并提出完善优化路径。以有机硅产品中羟基封端聚二甲基硅氧烷(107胶)为典型案例,结合生命周期评估(LCA)理论与政策背景分析,揭示当前核算体系的关键挑战并提出系统性解决方案。研究发现,当前化工行业面临细分领域碳足迹核算规则缺失和数据标准不统一的双重挑战。对此,提出了按产品类别制定专项核算指南和构建化工专属碳因子数据库的优化框架,为化工行业碳足迹核算体系的优化提供了兼具理论深度与实践价值的解决方案,可为全球化工行业构建更加切合实际的全生命周期绿色产品提供参考依据。

详细阐述了氢能在工业、电力、交通和建筑等多个关键领域的应用现状,深入探讨了绿氢化工应用、氢冶金、煤电掺氨、氢燃气轮机、氢燃料电池汽车、加氢站、燃料电池热电联供、氢能建筑一体化等技术进展及应用情况。研究表明,氢能作为一种清洁、高效的能源载体,是实现工业、电力、交通和建筑等领域大规模深度脱碳的重要选择,将在支撑“双碳”目标的实现过程中发挥重要作用。尽管存在技术成熟度、基础设施建设和安全管理等方面的挑战,但通过技术创新、政策支持和国际合作,氢能的广泛应用将为构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系提供有力支撑。

简述了纹影技术的发展与应用,介绍了聚焦纹影关键技术的进展。讨论了聚焦纹影技术的原理、发展与应用,展示了其在实验流体力学、空气动力学和其他科学领域的重要作用,总结了其在科学、技术层面上的优缺点,对将来发展方向提出建议。通过系统综述纹影技术的发展历程、原理、应用及其最新进展,期望能够为相关领域的具体研究提供有价值的指导和启示。

系统综述了CO₂催化转化技术的最新进展,重点探讨了光催化、电催化和热催化3种主要途径的机理、催化剂设计及性能优化策略。在电催化领域,通过调控催化剂结构,可显著提升CO₂还原为甲酸的效率;光催化方面,S型异质结材及二维/一维纳米复合结构通过增强载流子分离效率,实现了CO₂高选择性还原为甲醇;热催化技术则以工业应用为导向,通过铁基、铜基催化剂优化,推动了CO₂加氢制甲醇及短链烯烃的进程,但受限于Anderson-Schulz-Flory分布规律。此外,金属有机框架、多孔碳及离子液体功能化材料在CO₂环加成反应中表现出优异的催化活性和稳定性。进一步分析了不同催化技术的优缺点,指出未来需通过多机制协同、催化剂多功能化及反应机理的深入解析,突破产物选择性低、能耗高等瓶颈,为CO₂资源化利用及碳中和目标提供技术支撑。

简述了铝电解废阴极炭的组分为石墨和氟化钠,详细阐述目前高危固废铝电解废阴极炭在资源化利用领域的3种主要研究方向:能源材料方向、吸附材料方向和其他材料方向(半导体碳化硅和沥青改性)的应用,明确指出铝电解废阴极炭转化为功能材料的发展现状以及未来研究重点。

总结了矿井水中有机污染物赋存水平的研究现状,阐述了4种常见水处理技术(吸附法、高级氧化技术、膜分离技术和电絮凝技术)对有机污染物的去除效果,进一步分析了不同技术在实际水处理应用中的优劣势,探讨了其在矿井水处理领域去除有机污染物的应用前景。展望了我国煤矿矿井水中有机污染物的未来发展方向,提出了可行研究路径,为相关政策和标准的出台提供科学支撑。

为实现污泥的环境友好资源化利用,对污泥的单独热解以及共热解情况进行了综述。对于单独热解处理,主要是利用热重联用技术以及不同形式的反应器,并考虑升温速率、热解温度、停留时间及原料特性4个因素对热解过程及污泥热解产物的影响;对于共热解技术,就加入生物质、煤以及其他添加剂对共热解特性的影响进行讨论,并就存在的协同作用进行探究。最后基于污泥热解与共热解技术的发展以及存在的问题,对未来的发展方向提出建议。

详细论述了污染源识别方法、企业优先控制污染物的选取、污染物监测与分析,风险评估方法等。通过对比与分析,建立从识别污染源,选取企业优控污染物,企业场地风险评估分级到分级治理措施的在产企业地下水污染防控体系,旨在为在产企业提供科学的地下水污染环境管理体系与防控措施,促进产业持续健康发展,提高环境质量和保护公众健康。

综述了畜禽粪便厌氧发酵沼液的特点,以及生化处理和资源化利用的研究进展,总结了这些技术的优缺点、应用场景和前景。对今后畜禽沼液处理的研究方向进行展望,将藻菌引入沼液处理并结合沼气生产,形成“三沼”联合处理的生态产业模式,实现资源的高效回收与再利用。

通过构建等级孔结构、设计双核位点、功能化配体和构筑MOFs复合物等策略,可以有效提升MOFs材料对甲苯的吸附容量和吸附速率。通过精确调控MOFs的结构和化学特性,可以优化甲苯吸附性能,满足特定工业需求和环境净化目标。

综述了常规与新兴化学预处理对剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的影响和发酵液作为碳源的应用。常规方法中碱、氧化剂预处理通过破解污泥、改变微生物丰度和增强水解酶活性影响产酸效果;新兴方法中生物表面活性剂通过自身特性促进污泥增溶,氧化还原介体增强电子传递能力从而促进产酸。与传统碳源相比,富含VFAs的发酵液具有更高的效率和经济性,以发酵液作为碳源,可以解决污水处理厂进水碳源短缺的问题,并提高氮磷的去除效率。

介绍了重要有机氟单体六氟环氧丙烷(HFPO)的合成工艺,主要包括氧气氧化法、液相氧化剂氧化法、电化学氧化法、其他氧化法等。工业生产主要以氧气氧化法、液相氧化剂氧化法为主,2类方法均面临HFPO收率低、副反应和副产物较多,反应后处理烦琐等系列问题。其他合成方法仅停留在实验室阶段。开发成本可控、原料转化率高、目标产物选择性好、生产连续化的HFPO工业合成工艺是HFPO生产研究的重要课题。

通过对环境中PAEs污染修复治理不同处理方式的总结分析,发现与高级氧化技术、物理吸附等非生物手段相比,细菌降解具有生物安全高效、无二次污染等优势,可以达到对PAEs的有效控制,减少对环境和健康的潜在和累积风险。

综述了固体氧化物电解池(SOEC)技术现状及产业化进展,梳理了电解池结构与原理,关键材料体系,电池、电堆及系统设计,指出目前存在的技术问题和改进方向,分析了SOEC技术适配的融合应用场景和发展潜力,并提出未来材料开发、结构设计、系统集成优化及应用方向等建议,为开展SOEC技术研究与示范应用提供思路和参考。

以三聚氰胺脲醛(MUF)为壁材、正十六烷为芯材,采用原位聚合法制备了正十六烷-三聚氰胺脲醛相变微胶囊。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)分别对相变微胶囊的形貌、化学结构、相变性能和热稳定性进行了表征和分析。结果表明,乳化剂[Span-80、Tween-80、十二烷基硫酸钠(SDS)]种类和用量对相变微胶囊的形貌有很大影响。当SDS含量为0.75 g时,制备的相变微胶囊分散性较好,同时具有较规则的球形。微胶囊的包覆率为84%,熔融相变潜热值为189.7 J/g,结晶相变潜热值为189.9 J/g。

以IrCl₃和PdCl₂为金属前驱体,120℃反应1 h得到端羟基超支化聚合物(HBP)负载的双金属复合材料,继而在350℃煅烧2 h合成得到HBP自组装碳骨架限域稳定的Pd-Ir合金纳米粒子(Pd-Ir@HBP-350)。结果表明,以Pd-Ir@HBP-350为硝基苯加氢催化剂,在异丙醇中,1.5 MPa H₂压力下60℃反应2 h,硝基苯转化率为100%,苯胺选择性达99%以上,表现出高催化活性、高选择性、良好的稳定性和可重复使用性。

以氯化聚氯乙烯(CPVC)超滤膜为基膜,分别以聚乙烯亚胺(PEI)及聚醚胺PEA/PEI混合体系为两种不同的水相单体,以均苯酰氯(TMC)为有机相单体,通过界面聚合法制备了新型CPVC复合纳滤膜。探讨了PEI浓度及PEA/PEI(质量浓度比)对CPVC复合纳滤膜选择层的微观结构、表面粗糙度、亲水性、表面Zeta电位、过滤性能以及对模拟活性黑5(RB5)废水处理效果的影响。结果表明,随着PEI浓度及PEA/PEI的增大,CPVC复合纳滤膜的选择层厚度和表面粗糙度均增大;CPVC复合纳滤膜选择层微观结构随着PEI浓度的增加变得致密,而随着PEA/PEI增加,CPVC复合纳滤膜选择层微观结构变得疏松。纯水通量和染料废水通量随着PEI浓度的增加迅速下降,随着PEA/PEI增加而急剧增加。PEI质量浓度为1 g/L时,纯水通量和染料废水通量最大,分别为5.4 L/(m²·h·bar)和3.4 L/(m²·h·bar);PEA/PEI为5/5时,纯水通量和染料废水通量最大,分别为14.4 L/(m²·h·bar)和9.5 L/(m²·h·bar),与PEI相比分别提高了167%和179%。CPVC复合纳滤膜对RB5的截留率大于90%,对NaCl和MgSO₄的截留率小于10%,可实现对染料和盐的有效分离。

介质阻挡放电(DBD)等离子体与氮化硼(BN)的协同作用为甲烷干重整(DRM)反应低温高效运行和对于温室气体CO₂和CH₄的资源化利用提供了一种潜在的替代方案。采用不同温度(800、900、1 000、1 050℃)热解氮化硼,并将其与DBD等离子体协同催化DRM反应。对所制备的材料进行一系列表征分析,考察其与DBD协同催化DRM反应制合成气(H₂和CO)的反应性能。结果表明,BN_1000表现出最高的催化性能。TEM和N₂吸脱附曲线的孔径分析结果表明,1 000℃热解的BN材料中丰富的孔隙结构促进了CO₂的吸附和低阻力扩散,从而提高了DRM反应中进料气的转化率,而其B—O键的存在也增强了合成气的选择性。

利用自制的钯膜反应器进行天然气制氢蒸汽重整反应研究,对反应温度、反应压力及水碳摩尔比等工艺条件进行了考察,并对钯膜反应器与传统热反应器进行对比。结果表明,钯膜反应器利用其自身反应-分离一体化优势可以获得纯度高于99.7%的氢气,与传统热反应器相比其制氢效率具有明显优势。当反应温度超过500℃时,钯膜反应器相比传统热反应器具有明显优势,且随温度升高优势愈发明显;提高压力能够提高氢气渗透的压差,从而强化钯膜的氢气透过效率;使用钯膜反应器可以节省水的用量,有助于降低实际生产过程水气化过程的能耗。