概述我国氟化工产品分类并总结了氟化工产业国内外发展现状,对氟化工产业发展环境、产业发展战略、产业链项目发展情况及氟化工产业发展前景进行了详实分析,提出了氟化工行业发展对策建议,建议加快产品结构调整,进一步延伸产业链,推进产业集聚化,产品向更加精细化、高端化发展。

通过分析1900年以来全球合成氨催化剂专利现状,从专利申请趋势、专利申请人及专利地域布局、技术构成等维度,探究了该领域技术发展趋势。合成氨催化剂技术的发展历程中有两次较为显著的专利申请高峰期:第1次出现在20世纪20年代前后,其研究重点是适用于哈伯法的催化剂;第2次则始于2015年,这一阶段的研究重点转向了温和条件下的新型合成氨催化剂。现阶段围绕合成氨催化剂专利申请,国外以热催化技术为主,国内则以电催化技术为核心。

钻井作为油气勘探开发的核心环节之一,随着大数据、人工智能技术在钻井领域的深入应用,智能钻井技术不断取得突破。以德温特创新索引国际专利数据库(DII)为数据来源,利用Derwent Data Analyzer(DDA)、Derwent Innovation(DI)等专利分析工具和平台,对智能钻井领域的专利申请进行了系统分析。结果表明,智能钻井领域专利申请主要集中在中国、美国和加拿大,但美国核心专利数量占据绝对优势。主要研发机构包括中国石油、中国石化、中海油、西南石油大学、哈里伯顿能源服务公司等。技术布局主要集中在利用旋转钻井、测试操作和设备、海洋钻井结构和设备、其他钻井方法和设备、钻井液、打捞和回收工具、缆索钻井等。

加氢站位于氢能产业链的中游,是联系上游制氢、储氢、运氢以及下游用氢的重要节点,是氢能及氢燃料电池产业化和商业化的重要基础设施,而加氢机是保障加氢站系统稳定运行的核心设备。基于IncoPat专利数据库平台,对全球加氢机专利申请趋势、地域布局、重点申请人、技术发展、技术功效等进行了多维度分析,并从关键核心技术和技术功效方面为各类创新主体准确把握技术发展脉络,追踪技术研发动态,以及后续的技术研究和专利布局提供借鉴。进一步建议国内创新主体需不断加强国内外专利布局,着力打造创新联合体,并重点关注加氢机智能化控制、高压加氢枪等新技术发展动向。

作为锂离子电池正极材料体系中的重要分支,磷酸铁锂(LiFePO₄,LFP)凭借其固有安全优势、循环稳定特性和显著成本竞争力,已在全球能源存储领域确立关键地位,本研究利用CiteSpace知识图谱可视化工具,基于中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)核心数据库收录文献,系统分析了2000—2024年CNKI和WOS核心数据库中5 641篇磷酸铁锂相关文献,旨在揭示其研究热点、发展脉络及国际合作特征。结果显示,全球LFP研究发文量呈指数增长,中国在发文量及机构合作网络中占据主导地位。时序演化分析识别出3个特征鲜明的技术发展阶段:材料基础研究期(2003—2015年)以碳基复合改性和晶格掺杂优化为主导技术路径;系统集成发展期(2015—2020年)研究重心向荷电状态估算算法及储能系统匹配技术迁移;近期(2020—2024年)则聚焦热失控传播动力学及退役电池闭环再生体系构建。高被引文献分析显示,LFP的安全性、循环寿命及规模化应用是核心议题。跨学科合作与绿色回收技术被列为未来关键研究方向,以推动LFP在新能源领域的可持续发展。

介绍了不同类型离子导电水凝胶的制备方法及性能特点,并梳理了其在生物传感器、药物释放、伤口修复等生物医学领域的应用进展。最后,讨论了现有离子导电水凝胶存在的问题与挑战,对未来离子导电水凝胶的发展进行了展望。

介绍了Y型、Z型、K型和D型4种全氟聚醚(PFPE)的合成工艺,包括光氧化聚合和阴离子聚合,并简述了2种工艺涉及的反应机理。由于4种PFPE的聚合单体和合成工艺不同,使其分子结构和理化特性存在差异,分别选取了155±5 cSt和265±15 cSt 2种牌号的PFPE,对比了每种PFPE的平均分子质量、密度、运动黏度、黏度指数和表面张力,并深入地分析了4种结构类型PFPE的理化特性,为不同工况下PFPE的选择提供了理论依据和技术支持。最后对PFPE聚合物的未来发展进行展望,为PFPE聚合物的研究提供了思路。

基于近年文献介绍了新污染物的种类、来源和危害,阐述了污染现状,归纳了水体中常见新污染物去除方法的优缺点,包括物理法、化学法和生物法等技术。认为可以联合2种或多种处理技术,以提高处理效率、降低副作用;扩展多种因素相结合来研究新污染物的去除效果,考虑实际操作环境的全面影响因素,深度探索,形成稳定工艺或进行大规模推广应用;从源头控制污染的产生,从根本上减少新污染物的使用,积极寻找替代品,大力发展绿色环保新产业。

分析了不同冶炼工艺所产生铜炉渣的特性及主要成分,归纳总结了铜炉渣在有价组分回收领域的资源化利用现状。铜炉渣中铜、铁的回收主要采用浮选和磁选工艺,分别阐述了浮选铜组分、磁选铁组分的研究现状和工艺方法的优缺点;概述了铜炉渣在建筑、催化、微电解和微晶玻璃材料中的应用现状和存在的问题。未来,进一步加强和优化铜炉渣中铜铁等组分的选矿工艺,研发高效选矿药剂,进一步提高有价金属的回收率;研发铜炉渣固废处理新技术、探索新的利用途径是促进铜炉渣的高值化利用的重要方向。

聚焦于细菌基吸附剂对医疗废水中重金属离子去除与回收现状,探讨了其对重金属离子的吸附机理、影响吸附效率的因素等,揭示了不同类型细菌基吸附剂在治理医疗废水中重金属离子污染的潜力,为医疗废水中重金属离子的去除与回收提供一种新的思路和策略。

综述了生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的研究现状,详细讨论了生物浸出中使用的微生物种类、影响生物浸出过程的因素、提高浸出效率的方法,以及未来的发展方向。

系统介绍了电化学介导胺再生路径、氧化还原活性捕集分子路径、pH调变路径的电化学CO₂捕集的主要技术路径,以及基于3种路径衍生出的电化学CO₂捕集转化一体化路径的工作原理,总结了近几年国内外电化学CO₂捕集技术研究进展,并对比分析了各种技术路径的优缺点。结合我国电力系统发展趋势对几种电化学CO₂捕集技术的进一步的发展方向提出了建议,为后续该技术的发展提供参考。

阐述了水力空化的原理及其空化效应,以及该项技术在乳液制备方面的乳化作用机制;此外,分类综述了近10年来水力空化在乳液制备领域的应用研究进展,并对其进行了总结,展望了未来研究方向。

详细介绍了硅锗分子筛作为一种关键多孔材料的核心特性与应用价值,重点聚焦于锗元素在分子筛骨架中的独特作用。深入分析锗的易水解特性如何被转化为优势,例如UTL型硅锗分子筛可利用选择性脱锗机制,通过ADOR(组装-分解-重整-再组装)或逆Sigma转化方法,在温和或极端条件下(如不同pH和温度)脱除富锗d4r单元形成层状前驱体,进而重构为新型高硅拓扑结构如IPC-n系列或OKO型分子筛,这一过程充分展示了锗位点的有序性如何实现缺陷可控和结构精准调控。同时,还细致分析了硅锗分子筛在催化应用中的表现,包括通过脱锗补硅提升水热稳定性、引入Ti或Sn等活性位点以增强酸催化性能,并在反应如糠醛的Meerwein-Ponndorf-Verley转化或蔗糖制羟甲基糠醛中显示出优异的选择性和效率,突显了非典型锗活性位点的潜力。尽管锗分子筛面临水热稳定性差、锗源成本高及ADOR方法适用范围有限(仅适用于UTL、UOV等特定骨架)的挑战,但通过拓扑转变技术已成功衍生多种新结构,为分子筛设计开辟了新路径,未来需深入探究锗的成核机制和晶化行为,以开发更普适的重构策略并拓展其在多功能催化剂中的应用前景。

汞(Hg)作为毒性最强的重金属之一,引发的水体污染已成为全球重点关注的环境问题。目前主要采用离子交换法、电解法、吸附法、膜分离法、絮凝法和生物法等技术进行处理。深入分析这些处理技术的原理、研究进展、优缺点后发现,每种方法都有其独特之处与应用局限。在此基础上,对未来含汞废水处理技术的发展方向进行了展望。通过对多种处理技术的综合探讨,旨在为含汞废水治理提供一定的理论依据和技术参考,推动相关领域的进一步发展。

系统梳理了OCCS技术的研发现状,重点对比了燃烧前捕集、富氧燃烧捕集及燃烧后捕集3大主流技术路径。研究表明,燃烧后捕集技术因改造便捷、成本可控等优势,在海运领域更具应用潜力,其细分技术包括膜分离、物理吸收、化学吸收及低温分离等。尽管部分技术已在船舶场景完成初步验证,但捕集效率、能耗优化及规模化应用等问题仍需突破。进一步探讨了OCCS技术面临的设备成本高、碳储运设施不足等现实挑战,并展望了未来发展方向,以期为航运业低碳转型提供理论支撑。

退役晶硅光伏组件中的银、铝等金属和硅片、光伏玻璃等非金属具有较高的回收价值。在综合考虑全价值回收的基础上,提出2种资源回收技术路线:拆解无损回收和破碎综合回收。对拆解无损回收路线中的EVA和背板去除技术进行了深入探讨,包括EVA解离的物理、化学和热解法,以及背板去除的破碎和焚烧法。针对破碎综合回收路线,重点探讨了采用浸出工艺提取晶硅组件颗粒中的银、铝和铜技术。最后,探讨了光伏组件回收存在的主要障碍,对光伏组件设计和回收体系建设提出了建议。

聚焦于C₉+重芳烃脱烷基制BTX,分别阐述了以自由基机理和碳正离子机理为主的脱烷基反应原理,并结合相关催化剂设计思路及目前研究现状进行了详细总结,最后对未来C₉+重芳烃脱烷基制BTX的发展方向进行了展望,旨在为未来催化剂设计以及C₉+重芳烃脱烷基技术的发展提供有益指导。

深入研究了CO₂管道输送技术,详细阐述了其输送工艺,分析了超临界相输送的优势;系统探讨了管道腐蚀、防腐及监测等制约因素与解决措施;梳理了国内外代表性管道工程案例;并从技术研发、成本控制、政策法规和国际合作等方面对未来发展进行了展望。研究表明,通过持续的技术创新、政策支持和国际协作,CO₂管道输送技术将在大规模CCUS项目中发挥重要作用,助力全球碳中和目标的实现,为相关领域的研究和工程实践提供重要参考。

阐述了全球主要伴生稀土磷矿中稀土的品位和储量;分析了湿法工艺和热法工艺对磷矿中稀土元素富集的影响;综述了结晶法、沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法和从磷石膏中回收稀土的研究进展,并提出未来的研究方向。

采用等体积浸渍法制备了一系列不同负载量的活性炭负载镧催化剂,通过XRD、SEM、TEM、BET、NH₃-TPD等方法手段对催化剂进行表征,并用固定床评价其对甲醇和合成气制乙酸的影响。结果表明,镧在活性炭中高度分散,负载镧之后活性炭的孔结构和酸度发生了变化。在280℃、5 MPa、体积空速2 h^-1、v(CO)∶v(H₂)=1∶2的工艺条件下,5% La/AC催化剂的催化活性最好,甲醇转化率达90.40%,乙酸选择性为22.83%,乙酸甲酯选择性为11.16%。考察了温度和压力对反应的影响,发现最适宜的反应温度和压力分别为260℃和5 MPa。

以席夫碱官能化氮杂环卡宾配体和Pd(O₂CCH₃)₂为原料,成功制备了新型非正常席夫碱官能化氮杂环卡宾单齿 L1-Pd配合物。该配合物有效地应用于Suzuki-Miyaura交叉偶联反应,在不同芳基卤化物与苯硼酸的偶联反应中均得到了预期产物,且L1-Pd配合物可重复使用4次以上,催化性能未出现明显衰减。氮杂环卡宾特殊的介离子共振形式对催化过程的电子效应和空间效应有明显的影响。该研究揭示了新型非正常氮杂环卡宾钯配合物催化剂在环境友好条件下对C—C键形成过程中的应用潜力。

研究了纳米级零价铁(nZVI)存在下克雷伯氏菌(Klebsiella sp.-LJB2)的厌氧反硝化作用及其机理,采用血清瓶装置,接种克雷伯氏菌快速启动短程反硝化进程,在此基础上添加纳米级零价铁(nZVI),构建了加铁的短程反硝化反应封闭装置。阐明了nZVI和Klebsiella sp.-LJB2之间的相互作用和脱氮贡献率,探究了不同C/N比、不同pH脱氮效能的影响机制及微生物种群响应特性。nZVI加速了硝态氮和氨氮的去除,减少了亚硝酸盐氮的积累。nZVI投加量是影响厌氧反硝化效果的关键因素。结果表明,nZVI可以有效提高废水中的氮去除率。Klebsiella sp.-LJB2的电子转移效率得到增强。nZVI还刺激了厌氧反硝化过程中反硝化酶及相关基因的表达。

采用玉米秸秆为原料制备磷酸二氢钾改性的生物炭(PBC),并用于去除水中的U(Ⅵ)。对改性前后生物炭进行了扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和比表面积分析(BET)表征,结果显示,改性后的生物炭发生了显著的结构和化学变化。考察了溶液pH、生物炭投加量、吸附时间、共存离子等因素对PBC去除U(Ⅵ)效果的影响。结果表明,当PBC投加量为0.2 g/L、溶液初始pH=3、温度40℃、吸附时间为240 min时,PBC对U(Ⅵ)的去除效果最佳,吸附量可以达到228.87 mg/g。PBC对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir等温吸附模型(R²>0.99),表明吸附过程是化学单分子层吸附;X射线光电子能谱(XPS)分析证实磷酸基团与含碳官能团参与了U(Ⅵ)的吸附固定,这些发现表明PBC具有修复铀污染的潜力。

研究了Fe(Ⅱ)/SPC体系去除典型非离子型碘代X射线造影剂(ICM)—碘帕醇(IPM)的反应机理。在初始pH=6.5、Fe(Ⅱ)浓度为0.4 mmol/L、过碳酸钠(SPC)浓度为0.2 mmol/L的条件下,10 mg/L的IPM在10 min内被完全去除。Cl^-、$\mathrm{NO}_{3}^{-}$、腐殖酸对Fe(Ⅱ)/SPC体系有轻微抑制作用,$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$对体系影响较大。三维荧光分析和自由基淬灭实验显示·OH、¹O₂、$\cdot \mathrm{O}_{2}^{-}$和$\text { - } \mathrm{CO}_{3}^{-}$是活性物质,·OH起主导作用。循环伏安和计时电流曲线测试证实电子转移过程的存在,同时发现Fe(Ⅱ)/SPC体系存在一定的絮凝作用。液相色谱-质谱鉴定出IPM降解过程中可能存在的10种中间产物,利用生态结构活性关系模型(ECOSAR)对其毒性进行了预测,同时提出了可能的降解路径。此外,Fe(Ⅱ)/SPC去除IPM过程中,碘仿(CHI₃)的生成量(0.38 μg/L)低于单独SPC(0.84 μg/L)体系,且矿化效果较好。

选用3种不同硅铝比粉煤灰(0.9、1.3、2.0)为原料,制备了芳纶纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶(AF/Si-Al气凝胶)复合材料。结果表明,粉煤灰的硅铝比显著影响Si-Al气凝胶的孔径分布及综合性能:硅铝比低时,小孔比例高,材料表现为刚性,具有较好的单轴抗压能力;硅铝比高时,大孔比例增加,材料的柔韧性显著提高。通过引入芳纶纤维,该复合材料增强了机械强度和结构完整性,同时保持了优异的隔热性能。该方法为利用粉煤灰制备Si-Al气凝胶提供新思路,并为气凝胶复合材料的开发奠定了理论基础。

为解决高效氯氰菊酯在自然环境中易分解、流失的问题,以O/W型Pickering乳液为模板,采用界面聚合法合成可酶解的羧甲基壳聚糖-聚氨酯负载高效氯氰菊酯微球。通过改变羧甲基壳聚糖溶液的pH及其投放量、高效氯氰菊酯投放量等因素,优化制备方案。采用红外光谱和扫描电镜对所制得的载药微球结构及形貌进行了表征;采用紫外-可见分光光度计测定载药微球的包封率和载药量;研究了载药微球在50%乙醇溶液中的药物释放行为以及药物释放机理。研究表明,该载药微球可以分别被溶菌酶和纤维素酶降解。

使用水热磷化法制备了CoP,XRD和SEM表征证明其为厚度82.67 nm的纳米片。使用CoP作负极,IrO₂催化剂作正极,Nafion115膜作为电解质,组装成了PEM水电解槽,首次研究了CoP在PEM水电解槽上的性能。研究结果表明,电流密度为1 A/cm²时,电压为1.86 V,与某研究者自制Pt/C的1.85 V电压相近,在常温及相同条件下甚至低于Pt/C的1.93 V电解电压。CoP催化剂在电流密度超过1.3 A/cm²时电压增速反而降低,在90 d运行中保持了较稳定的电流密度。

为提高硫气化器的服役寿命,提出一种可应用于高温硫蒸气下的陶瓷涂料涂层,使用X射线衍射(XRD)和能量色散光谱(EDS)等手段对涂层进行表征,并在高温硫腐蚀环境下测试该陶瓷涂层的防护性能和物理性能。结果表明,该陶瓷涂层与310S不锈钢具有良好的机械相容性,在高温硫腐蚀环境中能保持优异的结构稳定性。此外,搭建了换热系数测试设备,发现在不同温度和流速下,涂覆该陶瓷涂层的310S换热管,其换热系数比未涂覆的310S基体换热管高出20%左右。

通过研制新型绿色复配阻垢剂HPMA-AMPS-PAA,并利用6种实际地热流体验证其阻垢性能。研究结果表明,当HPMA、AMPS和PAA投加量分别为2、6 mg/L和8 mg/L时,复配阻垢剂较单一阻垢剂阻垢率提升25.92%,在200℃高温或 pH=9条件下,停留时间为24 h时仍可保持80%以上阻垢率,同时Na⁺、K⁺、Mg²⁺等离子由于盐效应可进一步提升阻垢效果。通过对阻垢机理研究得出,HPMA-AMPS-PAA通过晶格畸变、螯合和分散协同作用,促使碳酸钙从方解石向球霰石晶型转变,有效抑制碳酸钙生长。

针叶木硫酸盐木质素(SKL)因含有较多的愈创木酚而具有较高的化学活性,使其具有部分替代苯酚制备木质素基酚醛树脂(LPF)的潜力。通过单因素实验,优化了SKL部分替代苯酚制备LPF的工艺,并通过FT-IR对LPF的结构进行表征。研究表明在SKL替代率60%、酚醛摩尔比1∶1、碱用量20%、反应时间60 min的条件下,制备的LPF粘度为230 mPa·s,胶合强度为1.32 MPa,游离苯酚和甲醛含量分别为0.34%和0.27%,达到国家标准GB/T 14732—2017的要求。红外光谱分析表明LPF具有与酚醛树脂(PF)相似的结构。该研究为利用SKL部分替代苯酚生产木材用胶黏剂提供了新的思路,有助于推动SKL的规模化和高值化工业应用。

利用胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus,P.m.)对硅铝比相同[n(SiO₂)∶n(Al₂O₃)=100]的Beta、USY和ZSM-48这3种分子筛进行脱硅改性,研究生物脱硅对分子筛物相组成、孔道结构、酸性及其催化萘和甲醇烷基化反应性能的影响。结果表明:经P.m.脱硅改性后,P.m./Beta、P.m./USY和P.m./ZSM-48的比表面积和孔体积均有所下降,但酸性显著增加。在温度440℃、压力0.1 MPa、原料甲醇与萘的摩尔比为2∶3及质量空速2.5 h^-1的条件下,Beta、USY和ZSM-48分别催化萘与甲醇烷基化反应,催化评价表明Beta和USY显示较高的甲基萘选择性,ZSM-48显示较高的萘转化率;而P.m./Beta和P.m./USY的萘转化率和二甲基萘的产率显著提升,P.m./ZSM-48表现出更高的甲基萘选择性。

采用机械化学法制备了Co、Fe、Ce、Zn等助剂改性的Ni-Al₂O₃催化剂,考察了助剂对Ni-Al₂O₃催化剂结构、CO甲烷化性能和表面积碳行为的影响。通过X射线衍射(XRD)、H₂-程序升温还原(H₂-TPR)、N₂-低温物理吸附(BET)和热重分析(TG-DTG)等表征方法,对反应前后催化剂进行了组成、结构和表面特征解析。结果表明,负载Fe助剂可以促进催化剂活性组分Ni在载体Al₂O₃表面的分散,改善镍铝尖晶石NiAl₂O₄的存在形式,强化活性组分与载体的相互作用。该催化剂表现出更为优异的活性和选择性,其CO转化率、CH₄选择性和CH₄收率分别为96.03%、89.05%和82.6%。基于反应后催化剂的XRD分析和氧化性气氛下TG-DTG积碳烧失测试发现,负载Fe助剂的催化剂具有更好的抗烧结能力和抗积碳性能。

采用等体积浸渍法在Hβ分子筛上负载WO₃,制备W基分子筛催化剂,应用于2,5-二甲基呋喃和乙烯反应制备对二甲苯。当WO₃负载量为8%时催化剂8W/Hβ具有较好的催化性能,采用一系列表征方法对催化剂进行分析。结果表明,该催化剂的高活性归因于较高的中强酸性和适宜的孔道结构。进一步优化工艺条件,当催化剂焙烧温度650℃、反应温度280℃、初始压力3 MPa、反应时间4 h时,2,5-二甲基呋喃的转化率达到95.5%,对二甲苯的收率达到92.4%,且催化剂具有较好的循环稳定性。

以循环流化床灰(CFB-FA)、脱硫灰(SDA)和赤泥(RM)作为硅铝质固废、硫酸盐固废和碱性固废,研究了SDA和RM对碱激发CFB-FA体系调控的差异性,主要涉及凝结时间和抗压强度的影响。结果表明:碱激发CFB-FA体系最佳Na/Al和Si/Al配比分别为1.0和4.8,对应初终凝时间分别是80 min和300 min,28 d抗压强度为17.4 MPa。总体来看,SDA使碱激发CFB-FA体系促凝,RM则缓凝;掺SDA和RM均加速了Ⅰ型C-S-H和文石的生成,而掺SDA实验会更明显。掺SDA和RM后,由于Ⅰ型C-S-H和文石的出现与消亡和强度息息相关,印证了实验前期强度发展而后期强度倒缩的现象。均出现了硅酸三钙,没有出现钠长石。随SDA掺量增加,硅酸三钙和碳酸钙含量减小,C-S-H凝胶含量增加,随RM掺量增加,硅酸三钙和碳酸钙含量无明显变化,但C-S-H凝胶含量减少。

设计合成了一种石胆酸衍生物并优化了其合成工艺。以石胆酸为起始原料,经酰胺化、还原、酯化、脱卤化氢、肟化等反应对石胆酸进行结构修饰和改造,得到可与Zn²⁺络合实现其浓度灵敏测定的衍生物3-{2-[2-(6-乙醛肟吡啶基)乙醛肟醚基]乙酸酯基}-胆甾烷-24-吗啉,纯度达98.6%,可用于辅助某些疾病的预警与诊断。优化后的合成工艺条件温和,适合工业化生产。

$\mathrm{PO}_{4}^{3-}$介导活化污泥炭(SBC)去除模拟废液中的Cr(Ⅵ),通过引入磷酸改变了污泥炭的电子结构,增强了污泥炭材料的氧空位稳定性,对氧空位周围的未饱和配位原子进行电荷补偿。$\mathrm{PO}_{4}^{3-}$调制的电子结构促进H₂O和O₂的吸附和活化,阻止这些原子填充氧空位,磷酸改性污泥炭(PSBC)对Cr(Ⅵ)的去除率提升到98.39%,吸附容量达9.88 mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich模型。大量氧空位是主要活性位点,增强了Cr(Ⅵ)与·COOH和·OH基团的络合作用,实现高效快速吸附。

采用一步水热法以不同碳氮比下的P.m.菌体为前体合成氮掺杂碳量子点(N-CQDs),对其进行结构表征,评估其自由基清除能力及对烟草盐胁迫(NaCl)氧化损伤的影响。结果表明,N_0.5-CQDs比N₀-CQDs和N₅-CQDs具有更多的—OH、—COOH和—NH₂官能团,显示最强自由基清除能力;N_0.5-CQDs对$\cdot \mathrm{O}_{2}^{-}$、·OH和DPPH·清除率分别为76.3%、60.9%和79.3%,半抑制浓度IC₅₀为0.86、1.72 mg/mL和0.71 mg/mL。NaCl处理使烟草叶片过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量升高,棕色沉淀增多;而N_0.5-CQDs+NaCl显著缓解NaCl诱导的H₂O₂和MDA含量升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别提升27.73%和22.25%,抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)含量增加31.91%和30.49%。研究表明,N_0.5-CQDs协同增强烟草抗氧化酶活性与抗氧化物含量,缓解盐胁迫的氧化损伤。

为开发更高效的热能储存散热设备,设计了一种新型模块化矩形腔体-内插U型管相变储能散热器,该相变储能散热器以石蜡为储能介质、泡沫铜为填充材料,通过在散热端设置风机实现结构优化,并针对该散热器的储热和释热过程,开展不同工质流量、装置入口空气流速和环境温度条件下的实验研究,结果表明在储能单元中泡沫铜显著增强石蜡导热性能,显著缩短储能时间,并有效提升储/放热速率;当装置入口空气流速为6 m/s时,其潜热释放时间约为2 m/s的50%,当环境温度在18℃时,其凝固时间较25℃缩短了32%。同时,散热间距的增加和空气入口温度的降低可以显著提高凝固过程的传热速率,缩短凝固时间。

研制了分别基于瓜尔胶基、田菁胶基和羧甲基纤维素钠稠化剂体系的水基压裂液,根据表观粘度、挑挂性能、破胶性能、耐温性能、悬砂性能、残渣含量等6个方面对3种压裂液进行性能研究。结果表明,基于瓜尔胶为稠化剂的水基压裂液表观粘度值为37.5 mPa·s,在60℃时降至50 mPa·s以下,可实现挑挂,10 h后破胶彻底,悬砂性能为6 mm/min,残渣含量为 376 mg/L,各项指标均满足SY/T 6376—2008《压裂液通用技术条件》评价标准,综合性能优异。该水基压裂液体系的研制可为未来常规压裂液体系的拓展优化和粘性土壤压裂增渗技术提供一定的借鉴。

为解决含氟硅渣制备氟化钠时硅含量过高的问题,采用碱浸脱硅方式对氟化钠进行提纯。考察了脱硅反应温度、时间、固液比、氢氧化钠添加量对氟化钠产品纯度的影响,并采用热力学及晶体解析研究脱硅机理。结果表明,在反应温度为85℃、反应时间为90 min、固液比1∶2、氢氧化钠添加量为10%时,氟化钠产品纯度比氟化钠原料提高了18.7%,达到了97.56%。碱浸脱硅产物生成顺序为:Na₂SiO₃·5H₂O>Na₂SiO₃>Na₂O·2SiO₂>Na₂O·SiO₂。晶体结构研究表明二氧化硅在浸出反应过程中主要是晶面(0 0 3)与氢氧化钠反应生成Na₂SiO₃·5H₂O。

生物质衍生的生物炭具有比表面积大、孔道结构丰富的特点,在电化学能源存储领域具有广泛的应用。以香蒲为原料,KOH为活化剂,通过预炭化和化学活化两步法制备香蒲衍生的生物炭材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱对样品进行表征及BET比表面积分析,研究不同活化温度对多孔炭形貌结构的影响及其在锌离子混合超级电容器中的应用。结果显示,在900℃下制备的生物炭BC-900具有大的比表面积(1 562.8 m²/g)和适宜的微孔结构,有利于提高材料与电解液之间的接触面积以及电解质离子的嵌入和脱出,提高电化学性能。以BC-900组装的锌离子混合超级电容器(ZIHSs-900)在0.1 A/g电流密度下的比电容为192.2 F/g,在10 A/g时的倍率性能为27.0%;在5 A/g下循环38 000圈后,电容保持率可达91.9%,具有优异的稳定性。

酯交换法生产碳酸二甲酯工艺中副产的1,2-丙二醇含有微量杂质并具有刺激性气味,达不到医药级标准。为了获得合格的医药级1,2-丙二醇,利用精馏实验筛选添加剂,确定80%水合肼为最佳添加剂,并从添加剂添加量、反应温度、反应时间、去离子水添加量和回流比这5个方面优化提纯脱味工艺。为获得品质更好的1,2-丙二醇,采用椰壳活性炭对原料进行前处理。结果表明,当实验条件为4%活性炭前处理、80%水合肼用量20 mg/L、反应温度70℃、反应时间60 min、去离子水添加量20%、绝对压力8 kPa、除水回流比1/3、精制回流比为1~3时,得到的1,2-丙二醇产品符合医药级标准,并且品质较高,在220、275 nm和350 nm处的紫外透光率分别为66.6%、94.5%和99.8%。

目前采用焚烧方法处理丁腈固体釜残会排放温室气体,与“双碳”政策相悖。以Fe₂O₃、Al₂O₃和CaO作为催化剂,将丁腈固体釜残催化热裂解成低氮燃料油,研究了不同条件下所产生的油、残渣、不凝气三相比例。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)以及总氮含量测试对热解油性质进行表征,并采用扫描电子显微镜(SEM)对残渣进行形貌分析。结果表明,Fe₂O₃作为催化剂获得的热解油产率(64.59%)最高;且所获热解油的氮含量从未加催化剂时的7.492%降至2.560%。该工艺为工业含氮固废低碳资源化提供了新思路。

醇胺化学吸收法是现有碳捕集最成熟的技术之一。其中,羟乙基乙二胺(AEEA)是一种潜在的新型高效吸收剂。探究胺液浓度和吸收温度对AEEA溶液碳捕集的影响,比较热解吸和微波解吸的效果,结合 ¹³C核磁共振(NMR)分析验证AEEA吸收CO₂的反应机理,并利用pH法对AEEA溶液吸收CO₂过程的各组分离子浓度分布进行计算。结果表明,AEEA合适的吸收温度和浓度分别是40℃和2 mol/L,微波解吸方式显著优于热解吸。¹³CNMR分析证明AEEA吸收CO₂时,首先生成氨基甲酸盐,随着负载量增加逐渐生成$\mathrm{HCO}_{3}^{-} / \mathrm{CO}_{3}^{2-}$;建立了pH法计算AEEA溶液离子浓度分布模型,构建的模型能够很好地预测该体系的离子浓度分布。最后,结合pH得到了定性预测醇胺溶液吸收CO₂过程反应进度的方法。

系统探讨了不同形貌Co₃O₄在催化氧化环己烷制KA油(环己醇和环己酮)中的构效关系。通过水热法可控合成了纳米立方体、纳米片及纳米线3种典型形貌的Co₃O₄纳米催化剂,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Brunauer-Emmett-Teller理论(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等手段揭示了形貌差异对暴露晶面表面结构的调控规律。以Co-C为催化剂对催化反应进行优化得到最佳反应条件(150℃,1 MPa,1.5 h),在此基础上研究了形貌对催化氧化环己烷的影响,发现主要暴露(110)面的Co-W转化率最高(12.13%),而Co-C的选择性最高(73.65%),揭示了KA油选择性与表面氧空穴之间的关联,为通过形貌工程优化Co₃O₄催化氧化环己烷制KA油提供了理论支撑。

采用后嫁接方法在分子筛MCM-41中引入铝,再采用等体积浸渍法制备了Ni/MCM-41以及含铝MCM-41负载的Ni催化剂[Ni/Al_x-MCM-41,x代表n(Si)∶n(Al)]。结合多种催化剂表征技术,研究了铝对Ni/MCM-41催化N-乙基咔唑(NEC)加氢性能的影响。引入铝后在载体MCM-41中产生了以Lewis酸为主的酸中心,并且酸量随铝含量的增加而增加。X射线光电子能谱结果表明,与Ni/MCM-41相比,Ni/Al_x-MCM-41催化剂表面还原态Ni物种含量更高,电子密度也有所增加。随铝含量的增加,Ni/Al_x-MCM-41催化剂的H₂化学吸附量急剧降低。引入铝显著降低了Ni/Al_x-MCM-41催化NEC加氢活性。载体结构和酸性质并非影响催化剂活性的主要因素。铝与镍金属的强相互作用可能是导致Ni催化剂表面性质改变、H₂化学吸附量降低及其对NEC加氢活性显著降低的主要原因。

以葡萄糖和双氰胺为碳源和氮源、硫酸亚铁和硫脲为铁源和硫源、氯化钠为模板,采用冷冻干燥和高温热解工艺制备了氮掺杂多孔碳负载FeS纳米颗粒电催化剂。结果表明,所制备的多孔碳催化剂具有较高的比表面积和丰富的内部孔隙,为电化学反应提供丰富活性位点的同时,使负载的FeS均匀分散,阻止FeS在电化学过程中发生团聚。得益于以上优势,该催化剂在氧还原和析氧反应中表现出良好的电化学活性和稳定性。基于该催化剂所组装的锌-空气电池也展现出较高的功率密度(123 mW/cm²)和优异的循环稳定性。

从焦化污染的土壤中成功分离出一株具有高效苊(Acenaphthene,ACE)降解能力的菌株AC-1,经鉴定该菌株属于不动杆菌属(Acinetobacter sp.)。在pH 6.0~8.0、30℃的条件下,菌株AC-1对50 mg/L苊的降解率达65.96%。进一步的广谱性测试发现,该菌不仅能降解苊,还可有效降解萘、芴及菲。此外,通过与萘的共代谢,菌株AC-1对苊降解率提升至82.61%。中间产物分析检测到水杨酸正己酯等,表明菌株AC-1可能通过水杨酸途径实现苊的降解。研究结果为PAHs污染场地的生物修复提供了有效菌种资源及理论依据。

近年来,我国天然气联合循环发电(NGCC)增长迅速。相较于燃煤电厂烟气CO₂含量,燃气电厂烟气CO₂含量更低、分离过程更难,且捕集技术低成本化的难度更高。吸附分离技术是具有广泛应用前景的CO₂捕集方法,其中固体吸附剂的性能是影响该方法实施效果的关键。选取了5种固体CO₂吸附材料,包含USY分子筛、椰壳基活性炭、13X沸石、及2种固态胺吸附剂,研究了再生温度、吸附温度、气体流量、CO₂以及水蒸气体积分数对其吸附捕集燃气电厂CO₂的影响,此外,还测试了上述吸附剂的循环稳定性。结果表明,选取的5种固体吸附剂对低含量CO₂表现出了较好的吸附性能和稳定性,其中固态胺1^#,即约30%聚乙烯亚胺负载量的多孔硅表现出了最佳的CO₂捕集能力,首次循环吸附量达到2.7 mmol/g,20次循环仍然能保持2.16 mmol/g的CO₂吸附量。

针对钯残留问题,采用功能化硅胶吸附剂去除奎宁中钯。通过静动态吸附实验,数学模型拟合及COMSOL Multiphysics数值模拟,考察其吸附性能。结果表明,升温与增加吸附剂用量均能提升吸附性能,静态最优条件为35℃、8 g吸附剂,去除率达99.53%、平衡吸附量为11.84 mg/g,吸附过程符合拟一级动力学模型;动态实验中,升温与降低流速可延长穿透时间,Thomas、Yoon-Nelson和Adams-Bohart模型拟合良好,最佳条件为35℃、进料流速10 mL/min;数值模拟进一步揭示吸附器内压力场等分布特征。

以6FDA-DAM型聚酰亚胺为基质,引入磺化聚醚醚酮(SPEEK)作为填料共混制备复合气体分离膜。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析、拉伸试验及X射线衍射分析表征了复合气体分离膜的形貌、化学结构、热稳定性、机械强度和结晶度,测试了复合膜吸水率随SPEEK加入量的变化,并测试了湿态膜的CO₂/CH₄、CO₂/N₂的气体分离性能。结果表明,由于6FDA-DAM和SPEEK之间的酸碱相互作用提高了膜的机械强度和结构稳定性,在SPEEK的加入量为5%(质量分数)时,其机械强度达到最大,为95.21 MPa,较纯6FDA-DAM提升了20%,与此同时湿态下该膜的CO₂/CH₄的分离选择性可达38.55,是纯6FDA-DAM的2倍。

吸附法因操作简单、运行成本低、吸附剂可回收利用及处理污染物的优异性能,已成为有效的含油污水处理技术之一。基于液滴微流控技术可控制备油包水乳液,以乳液为模板制备氧化石墨烯(GO)@海藻酸钙复合微球,再将微球进行还原处理,得到具有亲油疏水、一定机械强度以及环境友好性的还原GO@海藻酸钙微球,具备良好的油吸附性能。GO投加量为0.05 g的复合微球还原后吸附0^#柴油的能力约为5.6 g/g,吸油能力是还原前的微球的2倍。研究结果为开发高效油污吸附剂提供了有价值的理论参考依据。

为有效提高低渗高温高矿化度油藏的开采效率,通过羧甲基化法以脂肪醇聚氧乙烯醚和氯乙酸为主要原料制备了一种驱油用表面活性剂AEO-C,并对其进行了系统的性能评价。实验结果表明,AEO-C具有优异的界面活性和强劲的润湿反转能力,当浓度为0.005 mol/L时油水界面张力能达到10^-3 mN/m超低界面张力水平;浓度为0.01 mol/L时,模拟矿化水与改性石英片的接触角最低至24.37°;其渗吸采油率达到16.72%,但起泡高度仅为20 mm,5 min内稳泡高度为0。在80℃、1.6×10⁵ mg/L NaCl、9×10³ mg/L CaCl₂的高温高矿化度条件下静置7 d后均能达到超低界面张力水平;与模拟油几乎不发生乳化,60 min内乳化效率为0。

以薄荷酮为芯材,β-环糊精(β-CD)和羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)为壁材,采用共沉淀法、冷冻干燥法制备薄荷酮/β-CD和薄荷酮/HP-β-CD包合物。结合粉末X射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外光谱对包合物结构、形貌以及组成进行表征,通过热重分析仪对包合物的热稳定性进行分析;采用紫外分光光度法测定包合物的包埋率以及常温和高温下的缓释性能。结果发现,薄荷酮/HP-β-CD包埋率为47.81%,高于薄荷酮/β-CD的22.21%;两种包合物的热解温度均高于300℃,远高于薄荷酮的114℃;包合物的热稳定性能好,薄荷酮/HP-β-CD在25~120℃条件下释放一段时间后,薄荷酮累计释放量仅为4.24%~45.47%,具有良好的缓释性能,优于薄荷酮/β-CD。

对来自S-Zorb工业装置的废剂进行了失活分析,利用溶解-沉淀连续处理方法对废剂进行复活。结果表明,脱硫反应产生的积碳和硫化物堵塞废剂孔道,活性相与载体相互作用形成惰性相Zn₂SiO₄致使活性位点减少,以及L酸量的减少导致了吸附剂的失活和脱硫能力降低。废剂经焙烧后碳沉积物被去除,ZnS转化为ZnO,再经过溶解-沉淀连续处理,孔结构得到有效恢复及重构,并产生了少量的>7 nm的介孔结构。此外,Zn₂SiO₄转化为活性ZnO,新形成的ZnO具更小的粒径,复活剂上产生了更多的L酸位点,还原性能提升,活性位点增多。复活后的废剂脱硫率达到91.2%,高于再生剂和新鲜剂,同时反应余液中活性金属Ni、Zn的损失率分别为0.332 μg/g和4.075 μg/g,对吸附剂的脱硫和储硫性能几乎没有影响。

采用机械研磨法制备了Zn-Al-M三元金属氧化物催化剂用于催化尿素醇解合成碳酸乙烯酯(EC),并优化了催化剂中各氧化物比例和反应工艺条件。结果表明,在使用n(Zn)∶n(Al)∶n(M)=3∶1∶0.5的催化剂、反应温度160℃、乙二醇(EG)/尿素摩尔比为1.35∶1、压力5 kPa、催化剂用量为体系质量的1.5%、反应时间2.75 h、转速500 r/min的条件下,乙二醇和尿素反应得到的碳酸乙烯酯收率最高,达到94.12%。催化剂重复使用4次仍保持良好活性。XRD等表征表明Zn和M有协同催化作用,能促进EC生成。

草甘膦生产中甲醛在母液中的累积会降低产品收率,并限制母液循环。采用NaBH₄还原沉积法、等体积浸渍法、氨水沉积法和改进的NaBH₄还原沉积法制备了Pt/TiO₂催化剂用于氧化水相甲醛,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段进行了表征。结果表明,在70℃、0.7 MPa反应条件下,改进的NaBH₄还原沉积法制备的Pt/TiO₂催化剂表现出最优异的催化性能,在0.7%的低Pt负载量下,反应20 min,可实现99%的甲醛转化率,且经过5次循环使用后仍保持稳定的催化活性。具有较高的金属态Pt⁰比例(Pt⁰/Pt值)和丰富的表面缺陷氧物种是优异催化性能的主要原因。动力学分析显示,该催化剂上甲醛氧化反应的表观活化能为52.3 kJ/mol。

针对临盘田家储层渗透低,注水开发难的实际问题,基于“酸化+表面活性剂”协同作用,利用界面张力仪和高温高压渗吸仪,探索了表面活性剂N-01的最佳适用条件,并结合核磁共振技术从温度和浓度两方面开展了岩心渗吸洗油效率影响因素评价实验,进一步通过岩心驱替实验,明确了酸液协同表面活性剂N-01的降压增注性能以及最佳注入时机。结果表明,当表面活性剂N-01用量为1.0%时,地层水与原油间的界面张力仅为4.09×10^-3 mN/m,静态渗吸洗油效率最高可达42.40%。依次注入0.5 PV(孔隙体积)酸液与1.0 PV表面活性剂N-01段塞后,可使岩心的水驱注入压力降低50.58%以上,采收率提高41.7%以上,可有效为现场施工提供理论基础与技术指导。

通过探究预烧温度、碳分配比例、分散剂加入量、烧结温度、粒度级配等核心影响因素,制备出高压实密度纳米磷酸铁锂正极材料。材料压实密度为2.59 g/cm³,0.1 C下放电容量为160.16 mAh/g,1 C倍率下循环200圈容量保持率为97.81%,表现出优异的电化学性能。该研究对高压实磷酸铁锂材料开发具有重要指导意义,在高性能动力电池领域具有广泛的应用前景。

以苯酚和松节油为原料,通过调节二者比例制备了4种萜烯酚树脂;以丙烯酸异辛酯(EHA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸甲酯(MA)为单体通过溶液聚合制备了不同的聚丙烯酸酯;将4种萜烯酚树脂分别加入不同的聚丙烯酸酯中,考察不同共混物相容性和粘接性能的差异。研究结果表明,随着苯酚用量增加,萜烯酚树脂的极性先增大后基本保持不变;极性较小的萜烯酚树脂与聚丙烯酸酯相容性更佳;萜烯酚树脂对聚丙烯酸酯的粘接性能有所提高,但是对其润湿性能有负面影响。

针对现有二甲胺取代脲类除草剂合成工艺中存在的安全风险高、反应效率低、资源利用率不足等问题,开发了一种安全高效的二甲胺取代脲合成新方法。以二甲胺、二氧化碳作原料制得二甲胺-CO₂络合物(Dimcarb),再与取代异氰酸酯溶液共进料,连续制备二甲胺取代脲。结果表明,在SK-5静态混合反应器中,取代异氰酸酯与Dimcarb的摩尔比为1∶0.52、反应温度为60℃、停留时间3.1 min时,二甲胺取代脲的收率均达96%以上,产物纯度均达98%以上。该方法显著提升了反应效率,有效减少了副产物,具有安全高效、近零排放等优势,适合工业化生产。

研究了TC-348捕集剂在高镉磷矿石制酸工艺中的除镉机理。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及毒性浸出程序(TCLP)测试,结合配位价键和Lewis软硬酸碱理论,考察TC-348捕集剂与镉的配位机制、共生金属竞争顺序及螯合物稳定性。结果表明:TC-348通过—P(══S)—S—基团中的S电子供体与Cd²⁺形成sp³杂化螯合结构,实现镉的高效脱除;磷酸介质中共生金属脱除顺序为Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺>Fe³⁺,后续脱镉工艺TC-348用量需考虑Cu²⁺干扰;镉螯合物在中低浓度磷酸中稳定,仅在85%(质量分数)磷酸中有少量镉浸出;TCLP测试表明螯合物水稳定性高,Cd²⁺浸出量为0.075 mg/L低于标准限值,且Cd浸出率仅为0.0004%,可采取填埋方式进行处置。

探究低温等离子体(LTP)协同Pd/Ce催化剂在甲烷(CH₄)降解中的应用,通过制备和表征不同催化剂(γ-Al₂O₃、Pd/Al₂O₃和Pd/Ce/Al₂O₃),并结合LTP实验,评估其在不同电压和气体流量条件下的CH₄转化率和CO₂选择性。结果表明,Pd和Ce的引入显著提高了催化剂的性能,Pd/Ce/Al₂O₃在高电压和低流量条件下表现出优异的CH₄转化率和CO₂选择性。催化剂表征结果揭示了Pd和Ce的协同作用机制,Ce的引入促进了高氧化态Pd的形成,显著增强了催化剂的氧化还原能力,为LTP协同催化剂在低温甲烷降解中的应用提供了新的技术路径和理论依据。

采用单因素及正交实验,以萝卜硫苷和多酚得率为指标,优化水提法提取工艺中的提取时间、提取温度、溶剂倍量和提取次数,并对西兰花芽提取物进行1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH·)、2,2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)阳离子自由基(ABTS⁺)清除活性检测。结果表明,西兰花芽的最佳水提取工艺为:提取温度100℃、提取60 min、溶剂倍量12倍,提取3次,此时西兰花芽中萝卜硫苷的得率为(1.197 3±0.078 8)mg/g,多酚得率为(1.569 9±0.003 3)mg/g。该工艺条件下所得的西兰花芽提取物清除DPPH·自由基的半抑制浓度(IC₅₀)为0.26 mg/mL;清除ABTS⁺自由基的IC₅₀为0.39 mg/mL,具有较好的体外抗氧化性。

随着工业和经济的快速发展,二氧化碳过量排放引发的温室效应等诸多环境问题,已影响人类的生存和发展。因此,二氧化碳的资源化利用已成为当今环境治理和碳化学的研究重点。基于二氧化碳的绿色羧化制备精细化学品,制备了一种新型Li₂O-CaO/MgAl₂O₄双碱金属镁铝尖晶石催化剂,并应用于苯酚钠的二氧化碳绿色催化羧化,在二氧化碳超临界条件下苯酚钠转化率为92.93%,水杨酸的选择性为91.55%。研究了碱金属催化剂结构和催化羧化之间的构效关系,催化剂中双金属碱性活性位点是催化中心,镁铝尖晶石结构强化了双碱性金属活性位点的催化作用,其之间的协同催化作用是二氧化碳超临界羧化获得高收率的关键。

以高镉磷矿石为原料,制备湿法磷酸工艺需采取净化措施,将磷酸中的Cd等重金属脱除。对TC-348黑药类螯合捕集剂脱除磷酸中Cd的方法进行了研究。实验结果表明,在反应温度为30℃、反应时间为1 h、药剂用量为目标金属Cd理论量的125%时,Cd的脱除率最佳,达到98%,净化后磷酸中,Cd含量相对P₂O₅降至1.995 mg/kg;在镉、铜、锌3种金属共存时,TC-348的优先脱除顺序为Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺;TC-348对磷酸质量无影响,但有少量酸的消耗;制备1 t磷酸(P₂O₅的质量分数为61.58%)的TC-348消耗量为7.544 kg。

通过阴极材料设计优化氧还原反应(ORR)动力学迟缓特性,从而提升质子传导型固体氧化物燃料电池(H⁺-SOFC)在中低温下的性能。采用溶胶-凝胶法制备了A位Pr³⁺缺位型Pr_0.95BaCo₂O_5+δ钙钛矿阴极材料,利用共压法制备了阳极支撑型固体氧化物燃料电池。实验表明,相比于传统的PrBaCo₂O_5+δ,A位Pr³⁺缺位制备的Pr_0.95BaCo₂O_5+δ晶胞体积收缩,能有效提升氧空位浓度,提高Co⁴⁺的比例,显著增加了ORR活性。微观结构表征结果显示,由此材料构建的单电池各层结构结合更加紧密,材料颗粒内部及晶界处均呈均匀分布,未出现明显元素聚集。在750℃下,单电池峰值功率密度达到625 mW/cm²,较以传统PrBaCo₂O_5+δ构建的单电池性能提升35%,极化阻抗低至0.037 Ω·cm²。研究结果揭示了缺陷工程能有效改善现有H⁺-SOFC在中低温下工作性能低的缺点,为开发高效稳定的阴极材料提供了新思路。

选取水基钻井废屑和市政污泥作为原料,通过改变市政污泥掺量、烧结温度等参数,制备烧结砖,并对其性能进行测试。研究表明,当市政污泥绝干掺量为10%~15%、烧结温度为950℃、保温时间为2 h,制得的烧结砖性能符合国家标准《烧结普通砖》中MU10的要求。市政污泥掺量低于15%时,烧结温度是影响烧结砖性能的主要因素;污泥掺量过高时,烧结砖内部空隙增加,烧结温度对烧结砖的性能没有影响。通过水基钻井废屑和市政污泥的协同处理,不仅减少了它们对环境的危害,实现了工业固废的高效利用,还为可持续能源开发提供了新的思路。

以α-蒎烯为原料,通过与马来酸酐(MAH)的Diels-Alder加成反应及其与聚乙二醇-1000的酯化反应,合成了一种新型萜烯基乳化剂TP-1000,并利用该乳化剂成功制备稳定的萜烯树脂乳液。结果表明,TP-1000作为乳化剂时,萜烯树脂乳液稳定性优于市售乳化剂。且当乳化剂浓度为12%时,萜烯树脂乳液各项稳定性能优异。研究发现,将制备的萜烯树脂乳液与橡胶乳液共混后,压敏胶膜的初粘强度和剥离强度均显著提升,并在添加量为70%时达到最大值。与市售松香乳液相比,萜烯树脂乳液对橡胶乳液压敏胶膜的力学性能的改善效果更为显著。

糖尿病患者人数众多,需要准确、及时监测血糖浓度的低成本传感器。为此,开发了基于浸渍提拉镀膜法制备的环境友好、低成本的Ni掺杂Fe₂O₃薄膜/FTO电极。结果表明,数量较多的由Fe₂O₃纳米颗粒构建的3D微米球和大孔洞,显著增大了Ni掺杂Fe₂O₃薄膜比表面积和活性位点,有利于捕获葡萄糖,促进氧化反应。在理想工作条件下,传感器对0.1~1 mmol/L葡萄糖溶液呈现良好的线性响应,灵敏度为0.212 mA·L/(mmol·cm²)。

研究了醇辅助沉淀法和传统共沉淀法对Co掺杂Cu/Zn催化剂性能的影响。采用XRD、TG-DSC、H₂-TPR、CO₂-TPD和XPS等表征手段考察了催化剂的晶相结构、表面性质以及活性金属价态对催化性能的影响。结果表明,焙烧温度会对催化剂的性能产生一定影响。随着焙烧温度的提高,催化剂比表面积逐渐减小,这与残留碳物种的减少有关。Cu物种粒径、草酸滴加速率、催化剂比表面积、Cu⁺/Cu⁰和碱性位点分布会对催化剂的性能产生影响,但ZnO_x界面的生成才是影响性能的关键。使用OX2催化剂,在260℃、3 MPa条件下,CO₂转化率为12.37%,甲醇选择性为67.32%,时空产率达到0.335 g_MEOH/(g_cat·h)。

为解决荒漠区河流非常规水源中砷、氟含量超标的问题,本着“以废治废、就地取材”的原则,制备了铁改性玉米芯生物炭,探究改性生物炭材料对水中砷、氟的协同去除效果和吸附机理。探索了初始浓度、吸附时间、pH、共存离子等因素对吸附的影响,并结合扫描电镜、红外光谱、X射线等技术对生物炭材料进行表征和分析。结果表明,负载微米级煤矸石粉的铁型生物炭(煤矸石/Fe@CCBC)是孔隙结构优良的介孔型生物炭,能在6 h内快速吸附水中As、F离子。pH为4.0~5.0时,煤矸石/Fe@CCBC对As、F的吸附效果最优;其等温吸附符合Langmuir模型;其动力学吸附符合拟二级动力学模型;$\mathrm{CO}_{3}^{2-}$是对其吸附效果影响最大的离子。研究吸附机理发现,羟基是吸附过程中起关键作用的物质,金属改性可为炭表面新增大量金属羟基(M—OH),M—OH可通过络合作用和离子交换作用对As、F进行化学固定。研究表明,煤矸石/Fe@CCBC是一种能有效去除水体中As、F的吸附材料。本研究为去除非常规水源源水中As、F的复合污染去除提供了新路径。

针对传统开发方式周期长、成本高、效率低的问题,从22种有机胺CO₂吸收体系参数中筛选并采用了10种关键特征变量,通过7种不同的机器学习方法构建了常见有机胺溶剂吸收CO₂性能的预测模型。研究结果表明,GBDT模型具有最佳的预测表现。基于SHAP、PI及MDI方法的特征重要性分析结果显示,二氧化碳分压、温度、胺基百分比是影响CO₂吸收效果的关键特征,并以此揭示了其优势区间。

含油污泥与生物质共热解处理方法在实现油泥资源化的同时能够提高产物热值,为研究不同反应条件对于能耗的影响,利用Aspen Plus软件建立了含油污泥与微藻共热处理工艺模型。研究结果表明,热解能耗随微藻添加比的增加先升高后降低,这与热解油产率的变化趋势一致。此外,油泥的初始含水率对热处理工艺的能耗有着显著影响,在考虑能耗最小化的情况下,初始含水率在30%以下的油泥采用单独热解的方式处理的能耗更低,而在初始含水率为30%~40%的油泥的热处理工艺中,微藻的添加可以有效降低系统能耗。

针对高含硫天然气净化装置存在的再生单元能耗高及商品气收率不足等问题,搭建基于响应面-遗传算法的多目标协同优化模型。通过Aspen Plus模拟软件结合Box-Behnken响应面设计,研究贫液温度、填料高度、吸收压力和溶液循环量对再生能耗的交互影响规律,并基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)构建Pareto最优解集。优化结果表明,当贫液温度46℃、填料高度13.5 m、吸收压力4.7 MPa、溶液循环量251 m³/h时,再生能耗降至3.312 GJ/t,较传统工艺节约低压蒸气31.2×10⁴ t/a,按工业蒸气均价220元/t计,年节约人民币约6 864万元。

利用Aspen Plus流程模拟软件构建了煤焦化学链气化流程模型,包括空气反应器(AR)和燃料反应器(FR)等。在对上述模拟流程分析时发现,化学链气化流程中的载氧体存在着提供晶格氧和提供气化能量的作用,两者存在高度耦合。模拟结果表明,采用Gibbs自由能最小化方法所搭建的模型,可以准确预测气化产物的产率、产物组成等。同时进行了㶲效率分析,发现借助在载氧体中掺杂惰性组分的方法可有效解决载氧体供氧和供能的耦合问题,有效提高冷煤气效率和㶲效率,分别由60.9%和67.3%提升至71.3%和75.1%。此外,合成气中H₂和CO含量分别由18.1%和64.6%提高到22.1%和75.0%。

针对催化柴油(FCC柴油)芳烃含量高但硫氮杂质多、色度深的难题,利用闲置低压加氢装置,通过“加氢脱色-定向切割-组分调和”工艺制备高沸点芳烃溶剂。研究表明,在反应温度310℃、氢分压2.4 MPa、空速1.5 h^-1条件下,全馏分加氢后切割215~290℃馏分(色度Pt-Co=89.6,芳烃含量87.2%),与C10+重芳烃(芳烃含量99.9%)按3∶1调和,可制得色度92、总芳烃96.5%的SA-2000型溶剂,关键指标符合GB/T 29497—2017标准。该工艺解决了催化柴油直接利用价值低的问题,为其高值化转化提供了技术支撑。

系统分析了石油储罐主动安全防护系统各运行环节的能耗现状与节能潜力,提出了针对性的优化策略。具体包括:空压机“变频+余热回收”技术、制氮工艺优化策略、基于峰谷电价的氮气储罐储能优化策略、运行管理优化策略。通过实际案例分析验证了方案在降低能耗、优化运行成本方面的经济性和可行性,为石油储罐主动安全防护系统的优化运行、节能降耗提供一定的参考。

提出使用共沸精馏工艺脱除丙酸中的水分,经过共沸剂比选,选择环己烷作为共沸剂。利用Aspen Plus流程模拟软件建立共沸模拟模型,对共沸精馏工艺进行模拟计算和优化,并结合运行数据验证了NRTL物性方程的准确性;经过灵敏度分析以及运行数据对比确定最优工艺参数,确定操作压力是43 kPa,全塔理论板数20块,气相进料位置第14块板,液相进料位置第18块板,共沸剂的循环流量2 400 kg/h,优化后的工艺参数能够满足关键流股的控制指标要求,为丙酸脱水共沸精馏装置的优化升级提供了数据基础。

通过对NMP溶液回收装置的模拟分析研究,研究了NMP回收塔板数、回流比、进料情况对NMP纯度的影响,同时对本工况隔壁塔精馏工艺进行分析。结果表明,在同工况下,一级精馏塔为12块塔板,一级精馏塔回流比为0.12,二级精馏塔塔板数为10块;二级精馏塔在回流比为0.10时,塔顶NMP纯度达到99.98%,满足锂离子电池对NMP纯度的要求,同时塔顶水分中NMP含量亦在控制指标之下。隔壁塔T1的塔板数为8块,T2的塔板为6块,T3部分的板数为5块时,同时隔板把从T3进T1部分的气量分割为占比约0.75时,隔壁塔顶产品D2中NMP的含量为99.989%。

构建了2套地下渗率系统,考察了土壤-煤渣分层装填(系统1)及土壤-煤渣-生物基质分层装填(系统2)在15 cm/d运行工况下的污水处理效果,分析填料对地下渗滤系统的影响。结果表明,运行稳定后,2系统对COD和TP的平均去除率均高于89%,对$\mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$的平均去除率均高于75%;系统1、2对TN平均去除率分别为60.55%、52.95%;分层装填生物基质可改善系统氧化还原环境,并释放有机物,补充反硝化所需碳源,有效提高系统脱氮效果。

采用顶空-气相色谱法技术,成功实现了对聚磷酸酯阻燃剂EPPE中环氧乙烷残留量的直接测定。试样于顶空瓶中用水溶解,采用顶空气体进样的方式,用HP-INNOWAX石英毛细管柱(30 m×0.53 mm×1 μm)进行待测组分有效分离,氢火焰离子化检测器(FID)检测。结果显示,该方法环氧乙烷质量在0~100.0 μg范围内呈现出良好的线性关系,线性相关系数达0.999 9,相对标准偏差(RSD)介于1.22%~2.02%,不同添加水平的加标回收率介于97.1%~100.7%,检出限为0.000 03%,定量下限为0.000 1%,能够满足聚磷酸酯阻燃剂EPPE中残留环氧乙烷含量的分析检测要求。