海南作为中国清洁能源示范区,在氢能领域展现出巨大的发展潜力。近年来,随着“双碳”目标的推进和自贸港建设的不断深化,海南在氢能政策、技术和市场方面的布局初显成效。梳理了海南氢能产业的政策现状、技术进展,探讨了海南氢能产业的核心优势与面临的主要挑战。研究表明,海南在政策支持、资源禀赋和区位条件方面具有显著优势,但仍面临技术成本高、基础设施薄弱等问题。为了加速产业发展,提出了相关建议和措施,包括优化顶层设计、加大技术研发投入、完善基础设施建设、拓展市场应用场景及强化国际合作等。通过系统分析,期望为海南氢能产业的高质量发展提供理论指导和实践参考,同时为全国清洁能源转型提供示范。
系统综述了离子液体改性多金属氧酸盐(POM-IL)在催化木质素氧化降解中的研究进展。介绍了木质素作为可再生生物质资源的化学结构特性,以及C—O与C—C键解聚的化学机理及挑战。分析表明,多酸(POMs)虽具备可调酸性和优异氧化还原活性,但存在易溶于极性溶剂、难回收的缺陷;离子液体(IL)凭借高溶解性、稳定性及可回收性,与POMs结合后可构建兼具高效催化与易回收特性的POM-IL复合体系,显著提升木质素降解效率与产物选择性。POM-IL通过协同作用实现了木质素定向解聚,生成各种高附加值产物,但其工业化仍受限,未来需通过分子设计优化催化剂性能,结合理论计算与实验手段阐明反应动力学机制,并开发绿色可持续工艺,以推动木质素资源的高效转化与工业化应用。
利用2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与3,4'-二氨基二苯醚、1,3-双(4'-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4'-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷通过改进溶液法聚合得到呋喃二甲酸基芳香族聚酰胺材料,并通过凝胶色谱分析仪、核磁共振光谱仪、傅里叶红外光谱仪对合成的聚酰胺的结构进行分析和表征;然后使用X射线衍射仪、热失重分析和差示扫描量热分析分别对合成的聚酰胺的性能进行分析和表征。合成的4种呋喃二甲酸基芳香族聚酰胺材料热分解温度在440~470℃之间,玻璃化转变温度在160~270℃之间,证明所制备的新型环境友好型呋喃二甲酸基聚酰胺材料具有优异的热稳定性能。
采用热解法制备了硫、氮共掺杂铜单原子催化阴极。以Ti/IrO2-RuO2为阳极、Cu-CNS@NF和NF电极为阴极,考察了阴极材质对生成无机氯副产物的影响。在相同实验条件下,Cu-CNS@NF阴极体系中氯酸盐的生成速率仅为NF的79%。通过分槽分步还原实验、·H淬灭实验结合XPS、XAS、电化学行为等表征发现,阴极通过还原中间产物 和ClO-间接减少了氯酸盐的生成,这可能是电解稀氯溶液过程中阴极抑制氯酸盐副产物生成的机理。Cu-CNS@NF阴极经S、N掺杂具有更多的活性位点,降低电荷转移电阻,吸附·H能力更强,促进中间产物的还原,从而表现出更优异的抑制效果。进一步研究了电流密度、初始Cl-浓度、初始pH对氯酸盐生成的影响。
为满足高矿化度复杂水配液的需求,对矿化度均为20×104 mg/L的KCl、CaCl2、MgCl2以及模拟海水中部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的流变性进行了研究,将其与有机锆进行交联,研制了可耐超高矿化度的HPAM凝胶压裂液新体系,并对其交联过程进行深入研究。结果表明,高矿化度盐溶液会降低HPAM的稳态黏度与黏弹性,其中Ca2+的影响最为显著;在自来水、KCl溶液、模拟海水、MgCl2溶液、CaCl2溶液中HPAM凝胶强度依次下降;HPAM恒温小振幅振荡交联过程可用四参数流变动力学方程描述;升温交联过程可以分为缓速交联与快速交联两个阶段;大振幅振荡交联过程表明过高的剪切应变不利于提高凝胶的强度,Lissajous曲线显示HPAM在100%与500%剪切应变下交联过程分别为线性流变行为与非线性流变行为。
以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠为聚合单体,向聚合反应中引入功能单体双键改性的纳米材料,以溶解速度、增黏能力和润湿性为评价指标对其部分聚合条件进行了优化,通过乳液聚合法合成了一种压驱一体化压裂用乳液稠化剂DW-1。结果表明,该乳液稠化剂最佳的聚合条件为单体质量分数为25%、功能单体加量为0.2%、引发剂加量为0.12%、聚合温度为25℃、聚合反应3 h;通过红外光谱证明了其分子结构设计的合理性;该乳液稠化剂具有良好的溶解性能和增黏性能,1 min黏度即达到最大黏度的90%以上,可用于配制一体化压裂液;配制的压裂液具有良好的耐温耐剪切性能,降阻率大于70%;破胶液的驱油效率高达15.63%。
通过水热法合成了聚乙二醇4000(PEG 4000)和油酸(OA)表面修饰的ZnS纳米材料,利用XRD、SEM和TEM分析了改性ZnS纳米结构的组成和形貌;用UV-Vis考察了PEG 4000和OA对ZnS改性润滑油分散悬浮性能的影响;同时研究了PEG 4000和OA对ZnS纳米颗粒作润滑油添加剂的减摩抗磨性能的影响。结果表明,水热改性合成的产物为小尺寸的球状ZnS纳米材料;与未加改性剂的ZnS纳米颗粒相比,PEG 4000和OA的加入使ZnS均匀分散在150SN基础油中,团聚问题得到明显改善,从而提高了润滑油的摩擦学性能;当ZnS/PEG 4000和ZnS/OA作添加剂时,润滑油的平均摩擦系数和磨斑直径比150SN基础油分别降低了31.56%、21.33%和47.12%、24.75%。
以制备的氨基化碳纳米管负载铁铈(NCNTs-Fe/Ce)作为阴极的电芬顿法去除水中的甲基橙(MO)。研究显示,当NCNTs-Fe/Ce中的Fe/Ce摩尔比=2∶1、电流密度30 mA/cm2、pH 3~9、反应90 min时,初始浓度100 mg/L的MO去除率可达88.3%以上,其中pH 6.8(不调pH)时MO的去除率达到98.7%;与相同条件下NCNTs-Fe阴极的电芬顿法(MO去除率80.6%)比较,阴极上Ce的加入促进了铁铈间的氧化还原,显著提高了MO的去除效率。表征结果显示,铁和铈成功负载于NCNTs上,该材料表面存在着酰胺、羰基等多种基团。NCNTs-Fe/Ce阴极还具有良好的稳定性,重复使用10次后,对MO的去除率仍达到92.9%。进一步的淬灭实验发现,单线态氧(1O2)是起主要作用的活性基团。
以二乙烯三胺(DETA)和环氧丁烷(BO)为原料、甲基异丁基甲酮(MIBK)为伯胺基保护剂,通过取代反应、开环加成反应、水解反应、分离纯化等工艺,制备羟丁基二乙烯三胺(HBDETA)碳捕集剂。研究发现取代反应、开环加成反应、水解反应的优化原料比分别为n(DETA)∶n(MIBK)=1∶5、n(DETA)∶n(BO)=1∶2、n(DETA)∶n(H2O)=1∶6。气相色谱分析结果表明,分离纯化后的HBDETA纯度达97%,并通过核磁和质谱验证出HBDETA分子结构的准确性。HBDETA在313 K时CO2饱和负载量为1.00 mol CO2/mol胺、393 K时CO2解吸量为0.83 mol CO2/mol胺,CO2解吸效率为83%,较DETA的解吸效率提升了32.5%。
合成了不同成环率的妥尔油基胺乙基咪唑啉(TON100),用静态失重法考察了不同成环率的TON100在盐酸中对Q235钢片的缓蚀性能。结果表明,在90℃、4%盐酸溶液体系中,25 mg/L的未成环TON100对Q235碳钢片最大缓蚀率为86.7%,TON100-90%最大缓蚀率为94.8%;同等条件下,成环率越高缓蚀效果越好;TON100在Q235碳钢表面吸附行为符合Langmuir吸附等温式,主要为单分子层吸附;成环咪唑啉比未成环咪唑啉分子轨道间能量更低,更易与金属发生交互行为,亚油酸胺乙基咪唑啉比油酸胺乙基咪唑啉更易作为较好的电子接受体,具有更好的缓蚀效果。
为探究生物炭固定异养硝化-好氧反硝化菌对污水厂尾水中低浓度(约10 mg/L)硝态氮和黑臭水体中高浓度(约100 mg/L)氨态氮的N2O排放影响,采用包埋法制备微生物固定化体。结果表明,好氧条件下生物炭基微生物固定化体对 -N反硝化去除有促进作用,在0~24 h,C/N为4、6和8下, -N平均去除速率为0.163、0.249 mg/(L·h)和0.326 mg/(L·h);固定化体对模拟黑臭水体高浓度 -N(100 mg/L)具有较好的去除效果,前12 h的平均去除速率为5.013 mg/(L·h);固定化体对污染物的去除过程符合一级动力学模型。
为了提高石蜡(PW)的导热性能和改善泄露问题,研究了一种混合尺寸膨胀石墨(mEG)和纳米二氧化硅(SiO2)协同的体系。采用浸渍法制备了一种新型形状稳定的PW/SiO2/mEG复合相变材料,并对复合相变材料的热性能、微观结构、循环稳定性等进行了研究。结果表明,制备的PW/SiO2/EG-20目-18 μm具有丰富的三维吸附网络,对PW吸附效果显著;在110℃及以下温度可实现无泄漏储热,并具有良好的形态稳定性;mEG极大地提高了相变材料的传热性能;10% EG-20目-18 μm的加入使得PW/SiO2/mEG的导热系数提升为4.05 W/(m·K),较纯石蜡提高了约13.1倍;此外,还观察到PW/SiO2/EG-20目-18 μm在经历300次熔融和凝固循环后相变温度仅变化了0.3℃,潜热降低了2.20 J/g,表现出良好的热循环稳定性。
研究了A/O/O-MBR工艺在无混合液回流条件下处理模拟高速服务区高氨氮、低C/N污水的启动特性。结果表明,在进水COD质量浓度为126~145 mg/L、 -N质量浓度为125~142 mg/L、缺氧池和好氧池填充50%聚氨酯填料条件下,进水流量从1 L/h逐步提高到6 L/h,运行18 d后 -N、COD和TN的去除率稳定,分别达到81.54%、86.54%和49.34%,实现了反应器的快速启动。高通量测序结果表明,各处理单元均包含丰富且多样化的硝化菌、反硝化菌以及厌氧氨氧化菌等功能菌。A/O/O-MBR工艺在无混合液回流时达到较高的TN去除率,对高速服务区污水处理具有指导意义。
成功合成了一系列含有不同数目氟取代基的水杨醛亚胺配体(1a~1c)及钛配合物(2a~2c);以甲苯为溶剂,将2a~2c在常压下催化乙烯聚合,考察了配体结构、聚合温度、Al/Ti摩尔比[(n(Al)∶n(Ti)]及催化剂用量对催化性能的影响;采用高温 13CNMR、GPC和DSC对聚合物进行了表征分析。结果表明,以甲基铝氧烷(MAO)为助催化剂,在35℃、n(Al)∶n(Ti)=2 000∶1条件下,配合物2a的催化活性最高,可达9.33×105 g/(mol·h);随着亚胺基苯环上氟取代基数目的增多,所得聚乙烯的分子量进一步提高;配合物2c在较宽的反应条件下均能催化获得超高分子量聚乙烯(UHMWPE),重均分子量(Mw)可达 4.8×106 g/mol,且分子量分布(PDI)较窄为1.6。
通过一步合成法制备了Sur-AlCl3、Ur-AlCl3类离子液体催化剂,并利用拉曼光谱、红外光谱、核磁氢谱、凝胶色谱、高温气相色谱等对2种催化剂及其合成的聚α-烯烃基础油(PAO)产品进行了表征分析。结果表明,AlCl3和N元素配位的Ur-AlCl3具有适宜的酸性,催化齐聚的较优条件为:AlCl3的摩尔分数为0.67,催化剂用量为质量分数1.25%,齐聚温度115℃,齐聚时间90 min,在此条件下可得到无机械杂质的、100℃运动黏度为5.701 mm2/s的低黏度基础油。该PAO产品产率高达91%、凝点为-59℃、黏度指数130、多分散指数(PDI)=1.3、产物组分以三、四聚体为主,说明其具有优异的理化性能。AlCl3和S配位的SUr-AlCl3具有更强的路易斯酸性,催化齐聚的产物组分更集中。
对微孔TS-1分子筛采用四丙基氢氧化铵(TPAOH)水溶液后处理法制备了多级孔TS-1分子筛,继而使用六甲基二硅氮烷(HMD)对该多级孔TS-1分子筛进行了表面硅烷化处理,并对其催化氯丙烯(又名烯丙基氯)环氧化反应的性能进行评价。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、N2吸附-脱附等温线、红外光谱、紫外-可见光光谱、X射线光电子能谱、热重和核磁共振等测试手段对其进行表征分析。结果表明,在后处理过程中,TS-1分子筛表面的硅溶解并与表面的钛在模板剂的诱导下进行了重新排布,在此过程中形成了介孔;硅烷化处理使得TS-1表面的钛与硅烷化试剂发生缩合;钛的化合状态从(SiO)3Ti-OH转变为(SiO)3Ti-O-Si(CH3)3;焙烧使得硅烷化带来的甲基被氧化,钛物种由(SiO)3Ti-O-Si(CH3)3变为(SiO)4Ti。经硅烷化改性后的多级孔TS-1分子筛在氯丙烯环氧化反应中的催化性能显著提高,氯丙烯转化率达到99.7%。
分别采用O2等离子体和Ar等离子体对两种具有不同表面特征的碳纤维进行改性处理,通过SEM、AFM、XPS、微脱粘测试等方法系统研究了等离子体改性对碳纤维表面物理化学特性及聚酰亚胺复合材料界面结合性能的影响。结果表明,碳纤维在等离子体刻蚀下形成微小沟槽并使得原有沟槽加深,表面粗糙程度增大,活性官能团含量最高分别提升38.99%和36.85%。等离子体处理后碳纤维/聚酰亚胺复合材料界面结合性能均明显增强,其中O2等离子体表现出最优的界面改性效果,对应两种纤维的界面剪切强度分别提高19.24%和23.58%。最后,结合界面剥脱断口的微观形貌及碳纤维表面物理化学特性变化,深入探究了界面改性机理。结果表明,等离子体处理通过物理啮合及化学键合的协同作用有效提高了碳纤维/聚酰亚胺界面性能。
使用T型分子筛膜用于正丁醇脱水的渗透汽化分离,研究了其渗透汽化脱水性能。结果表明,75℃时对于含水量 10 wt.%的正丁醇/水体系,T型分子筛膜渗透通量达到9.1 kg/(m2·h),分离因子达10 000。水分子易透过T型分子筛膜,其表观活化能为13.85 kJ/mol。体系含水量为3 wt.%时,T型分子筛膜仍具有较好的分离性能,渗透液含水量为99.5 wt.%。T型分子筛膜在正丁醇/水体系中具有较好的分离稳定性。在75℃持续渗透汽化脱水条件下,可将含水量10 wt.%的正丁醇/水料液脱水至含水量0.5 wt.%以下,满足正丁醇燃料添加标准。
为应对锂离子电池硅电极体积膨胀的挑战,使用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、植酸(PA)和钙离子(Ca2+)合成了水溶性交联粘结剂(C-PA-Ca2+)。CMC-Na和PA中的极性官能团为氢键和共价键的形成提供了丰富的结合位点,氢键和共价键的形成增强了粘结剂的机械性能,再通过Ca2+修饰牢固了整个粘结剂体系。研究了交联型粘结剂 C-PA-Ca2+的电化学性能,结果表明,采用C-PA-Ca2+作硅电极粘结剂时,平均剥离力为2.39 N,优于粘结剂CMC-Na的 1.47 N和C-PA的2.07 N;在0.2 C电流密度下循环200圈,电极Si@C-PA-Ca2+的比容量为2 035.2 mAh/g,优于对比电极 Si@CMC-Na的844.8 mAh/g和Si@C-PA的1 566.1 mAh/g;此外,在0.5 C条件下Si@C-PA-Ca2+电极表现出优异的循环稳定性能,循环300圈后比容量为1 879.7 mAh/g,容量保持率为70.85%,每圈容量损失仅0.097%。C-PA-Ca2+有望成为一种性能优异的新型水溶性硅负极粘结剂。
利用钯膜对氢气的选择透过性可以实现甲烷蒸汽重整的反应-分离一体化制氢,但钯膜的分离效果受气体组成及工艺条件的影响较大。根据甲烷蒸汽重整产品气的典型组成配制模拟甲烷蒸汽重整产品气,在固定床钯膜反应器上考察了CO2、水蒸气等杂质气体和工艺条件对钯膜反应器分离氢气效果的影响。结果表明,CO2及水蒸气等组分都会与氢气发生竞争吸附,从而影响钯膜反应器分离氢气的效果。非氢气组分对氢气的渗透存在一定的抑制作用,并且伴有副反应发生,降低了钯膜对氢气的分离效果。此外,工艺条件能够显著影响钯膜反应器的氢气分离效果。当跨膜压差一定时,同一温度下,渗透侧氢气的纯度随膜两侧气体压力的增加而降低;同一压力下,渗透侧氢气的纯度随温度的增加而降低。这说明过高的反应温度和原料压力会大大降低钯膜对氢气的选择透过性,降低分离得到氢气的纯度。
2,2-二甲基-3-氯丙醇(简称LBC)是1,2-转位重排法生产布洛芬过程中产生的副产物。采用卤代醇皂化水解路线将LBC转化成新戊二醇,能够提高布洛芬生产工艺的原子经济性,降低生产成本,但目前LBC皂化反应收率较低。对LBC皂化反应开展研究,通过单因素实验探究了相转移催化剂(PTC)浓度、反应初始压力、温度、碱浓度、原料配比(氢氧化钠与LBC摩尔比)对目标产物2,2-二甲基-1,3-环氧丙烷(简称HBM)收率的影响规律,在优化条件下HBM收率达到94.47%。首次使用气质联用技术(GC-MS)对副反应产物进行研究,发现有甲醇、甲酸钠和异丁烯等副产物生成。根据副产物推断副反应路径如下:LBC首先生成一氯甲醇与异丁烯,然后一氯甲醇与氢氧化钠反应生成甲醛和氯化钠,甲醛在碱性条件下继续发生Cannizzaro反应最终生成甲醇和甲酸钠。
针对挤条成型氧化铝催化剂机械强度的调控机制,系统考察了成型工艺与热处理参数对径向抗压强度的影响规律。实验表明,胶溶剂与助挤剂的添加量存在最优阈值,当添加质量分数为5%的柠檬酸与田菁粉时,颗粒径向强度分别达到27.43 N/mm和27.65 N/mm;粒性分析中,三叶草形颗粒因双接触线结构,其平均径向强度较圆柱形颗粒提升16.69%。热处理过程中,干燥升温速率从2℃/min提升至10℃/min可使强度增加9.96%;焙烧时,温度对强度具有显著调控作用,850℃焙烧样品较450℃样品强度提高72.76%,焙烧时间对机械强度的影响幅度相对有限,焙烧时间由4 h延长至24 h则强度提升16.2%。不同元素掺杂同样会对机械强度产生影响,实验发现含4% La2O3的氧化铝颗粒强度分布集中,优于其他掺杂体系。该研究揭示了胶溶-挤出协同作用及晶相转变对孔隙结构与应力分布的调控机制,为高机械强度催化剂的可控制备提供了工艺优化窗口。
提出了一种静电喷雾干燥制备超细墨粉的新工艺,对该工艺涉及的静电雾化过程进行了实验研究,分析了电压、流量、针头内径等因素对高压电场中液体雾化模式和雾化效果的影响。结果表明,随着电压的增加,乙醇的雾化呈现出滴落模式、锥射流模式、鞭动模式、多极分岔射流模式和稳定多股射流模式,其中稳定多股射流模式下的雾化效果较好。雾化液滴的平均粒径随电压的增大先减小后基本保持不变、随针头内径的减小而减小、随流量的增大而增大。各因素对液滴分布均匀性以及液滴平均粒径大小的影响程度均为电压最大、针头内径次之、流量最小。最佳实验条件为电压8 kV、流量2.5 mL/min、针头内径0.2 mm,该条件下平均粒径最小为37.96 μm。使用质量分数5%的墨粉前驱液进行静电雾化实验,液滴主要分布在15~35 μm,液滴的平均粒径为24.49 μm,计算得到墨粉的平均粒径为8.31 μm。
为选择性脱除高炉煤气中微量的硫化物,以有机胺(MDEA、TEDA、DBU、MOR)、有机溶剂(NMP)、水和络合铁为原料构建选择性脱硫吸收剂体系。优化复配吸收剂组分比例,确定最优脱硫吸收剂配方为6% MDEA-14% TEDA-5% DBU-5% MOR-55% NMP-15% H2O-0.25% Fe,优化脱硫吸收剂工艺条件并考察脱硫吸收剂的循环性能和使用寿命。结果表明,最佳工艺条件为:吸收温度50℃,气体流量300 mL/min;循环5次之后尾气中的总硫含量仍低于4 mg/m3,脱硫吸收剂循环性能较好;吸收20 h脱硫率仍保持在94%以上,选择性最大达到925,吸收20 h后尾气中总硫含量低于6 mg/m3,远远低于国家超低排放要求,达到了高炉煤气精脱硫的目标。
以糠醛渣中提取的纤维素(Cel)为原料,与聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)混合,采用冻融法和Ca2+交联法,冷冻干燥得到Cel/PVA/SA气凝胶,进一步用甲基三氯硅烷(MTCS)疏水改性得到Cel/PVA/SA@MTCS材料。Cel/PVA/SA@MTCS材料的密度为0.035 g/cm3,孔隙率高达97.1%,与水的接触角可达154.5°。该材料对各种油和有机溶剂的吸收量达到36~65 g/g;经过10次循环使用后,对大豆油和真空泵油的吸油量分别为最初吸油量的79%、74%,并且在1 000 r/min转速下离心 10 min后,其对大豆油和真空泵油的保油率分别达到76%、80%。该材料优异的吸油性能、良好的油水分离效果和漂浮性,为开发高性能、低成本、可循环利用的油水分离材料提供了一种极富潜力的新路线。
以1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)作为可聚合乳化剂,搭配吐温-80作为复合乳化剂,通过半连续种子乳液聚合法成功制备了高固低粘丙烯酸酯无皂乳液。探究了反应时间、反应温度、搅拌速度等影响因素对乳液固含量、粘度、凝胶率、稳定性等性能的影响,并通过红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱、粒径、透射电镜(TEM)、凝胶色谱(GPC)等对乳液及涂膜进行结构与成分表征。结果表明,当反应时间为3.5 h、反应温度为77℃、搅拌速度为300 r/min时,制备的丙烯酸酯无皂乳液固含量可达60.29%,粘度为125 mPa·s,凝胶率较低仅0.93%,稳定性达标。反应性乳化剂完全聚合,成功接枝至聚合物主链,乳胶粒形貌呈现核壳球状,粒径为371.8 nm,大小适中,有助于形成紧密的堆积结构。粒径分布(PDI)和Zeta电位分别为0.055 mV和-44.9 mV,体系有良好的单分散性和电荷稳定性,可以实现体系的稳定。
为实现农业固体废弃物的资源化利用、减少碳排放,利用小麦秸秆制取重要平台化合物乙酰丙酸,并提出了利用反应后的木质素等生物质固体残渣以及有机废水厌氧发酵后产生的沼气作为燃料与生物质电厂耦合的系统方案。尽可能减少工艺流程中废物的生成,降低处理成本并发电,从而促进生物质的资源化利用以及农业的可持续发展。利用Aspen Plus软件对麦秆制备乙酰丙酸的工艺流程进行设计并模拟,得到质量分数为99.2%的产品LA。计算和分析结果表明,每年生产的乙酰丙酸量为11 864.2 t,生物质电厂的发电功率为10.3 MW,净发电效率为34.3%。在运行周期内,新系统的净现值可达到3 7961万元,动态回收周期为3.57 a。由此可知,新系统是高效且经济可行的。
针对无外部高温热源的应用场景,提出了一种采用多级回热、阴极尾气再循环的固体氧化物电解制氢系统。建立了100 kW SOEC电解制氢系统模型,分析了运行温度、水蒸气转化率、水蒸气摩尔分数对制氢效率的影响。结果表明,典型工况下系统制氢效率可达到77.11%,制氢能耗为3.87 kWh/m3,阴极尾气再循环比例为13.7%。系统中电堆电解功率占比为79.47%,蒸气发生器用电功率占比为18.57%,水的相变能耗是无外部热源SOEC电解制氢系统必须承担的代价。系统制氢效率随温度升高呈小幅下降的趋势、随水蒸气转化率增大呈逐步增大的趋势、随水蒸气摩尔分数的增大呈逐步下降的趋势。
基于Aspen Plus流程模拟软件,对75万t/a煤制合成氨项目中低温甲醇洗装置的2种低压闪蒸流程进行了模拟计算和分析,探究了主要操作参数对尾气中CO2含量、富甲醇温度、富甲醇CO2含量、CO2回收率及运行成本的影响,并对2种流程的CO2回收成本进行了对比。结果表明,硫化氢浓缩塔的操作压力宜选择0.07~0.08 MPa,氮气气提流程中气提氮流量宜选择900 kmol/h,真空解吸流程中真空解吸的操作压力宜选择-0.086 MPa。为尽可能提高低温甲醇洗装置CO2回收率,可将低压闪蒸系统由常规氮气气提流程改造为真空解吸流程,从而实现CO2回收率≥97%,且能够大幅降低CO2回收的运行成本。
建立了聚乙二醇(PEG)2000-磷酸氢二钾双水相体系萃取人工合成甜味剂安赛蜜的方法。首先采用浊点滴定法对不同分子量的PEG与磷酸氢二钾的成相能力进行对比,确定成相组分;其次考察了成相物质对安赛蜜吸光度的影响,利用紫外分光光度计检测PEG 2000-磷酸氢二钾双水相体系对安赛蜜的萃取能力,在2~20 μg/mL的范围内线性关系良好,相关系数达0.999,方法检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.33、1.1 μg/mL。对自来水样中人工合成甜味剂安赛蜜的加标回收率可达92.4%~95.0%,RSD为1.4%~1.7%。该方法简单、快速、易于操作,为食品及环境中安赛蜜的检测提供了理论基础。
为便捷、准确测定大批量铜矿石中银(Ag)含量,建立了高压密闭消解结合电感耦合等离子体发射光谱仪测定铜矿石中Ag元素的方法。对消解酸的选择、消解酸比例、消解时间等试验条件进行优化,确定了最佳前处理消解条件。通过模拟矿石消解液试验,确定了Ag 328.068 nm作为测定银的最佳特征谱线。结果表明,本方法对Ag元素具有良好的线性关系(y=2 203.5x+219.02),线性相关系数r在0.999以上;对不同含量的国家一级铜矿石标准物质进行测定,检出限为0.021 μg/g,相对误差(RE)为-0.62%~0.19%,相对标准偏差(RSD)为0.59%~1.38%,回收率在95%~105%之间,满足地质矿产行业标准(DZ/T 0130—2006)对Ag元素的质控要求。
采用微波辅助热消解对蔬菜样品进行溶解、原子荧光光谱法测定蔬菜中砷含量。以西红柿、黄瓜、水芹、西兰花、菠菜、白菜等6种蔬菜为样品研究对象,分别对消解体系、消解温度和消解时间进行实验,确定最佳实验条件为:消解体系为8 mL硝酸-双氧水(体积比为1∶1),消解温度为150℃,消解时间为35 min;此外,添加硫脲-抗坏血酸掩蔽剂可降低Cu、Co、Ni离子对测试砷元素的干扰。该方法检出限为0.013 μg/L,在0~60 μg/L浓度范围内线性良好,相关系数为0.999平共处8,样品加标回收率为96.8%~104%,相对标准偏差(n=6)为3.6%。该方法简便快捷、准确度高、重现性好,经西红柿等6种实际蔬菜样品测试证,可以进行蔬菜中砷含量测定。