氢能产业国际化发展是中国构建新型能源体系、形成新质生产力的关键路径。通过对主要国家氢能战略进行梳理,总结全球氢能发展趋势,指出中国氢能国际化发展在释放新能源优势、重塑国际能源秩序、推动人民币国际化三大机遇,同时强调中国面临国际话语权不足、国际合作受阻、国际竞争加剧三大挑战,最后从细化规划、加快科技创新、积极参与标准制定、重视国际合作四方面提出相关建议。

在全球积极推进碳中和战略的背景下,绿氢作为深度脱碳的关键载体,其系统集成技术正成为氢能产业链的核心突破口。系统综述了绿氢系统集成技术的最新进展,重点分析了电解制氢动态响应控制、电解制氢系统的波动适应性等关键技术,探讨了绿氢制储用一体化系统设计及多能流协同优化方案等。同时指出了当前在设备兼容性和经济性等方面面临的挑战,并对未来发展方向进行了展望。

围绕可再生氢在合成氨、合成甲醇及炼化场景的推广应用,系统分析相关应用的技术经济可行性、市场空间及未来发展路径。研究表明,合成氨、合成甲醇以及炼化行业对于可再生氢的接受价格分别为12~15元/kg、8~10元/kg、12~18元/kg;到2030年,化工行业将成为中国最大的可再生氢需求市场,总体可再生氢消费量预计达到360万~420万t。相关地方、行业应结合现有化工项目产能周期、新增项目规划布局、零碳资源潜力,因地制宜推动可再生氢的产业化利用,同时应加强可再生氢制备技术、可再生氢耦合合成氨/合成甲醇/炼化技术的研发迭代。

总结了近年来CO₂捕集-矿化一体化技术的研究进展,详细讨论了有机胺捕集体系、CO₂矿化过程影响因素以及CO₂捕集-矿化一体化循环工艺。在将该技术应用于广泛应用之前,探究在该工艺各个阶段分别加入的、能够提高捕集与解吸效率的催化剂类型,以及选取和制备晶型控制剂以合成高附加值产物,将是该技术下一步发展的重要方向。

系统综述了多元金属氧化物(Al、Fe、Zr及稀土金属等)及其复合材料在含氟废水处理中的研究进展,重点剖析其吸附特性、除氟机理及应用潜力。多元金属氧化物凭借高比表面积、丰富表面羟基及多金属协同效应,通过静电吸引、配体交换和配位络合等机制实现高效除氟。针对纳米金属氧化物易团聚、难回收的缺陷,通过将其负载于聚合物、碳基等载体材料上构建复合吸附材料,显著提升了材料的稳定性与固液分离效率。然而,多元金属氧化物及其复合材料仍面临构效关系不明确、制备工艺复杂及再生损耗等问题。未来研究需结合原位表征与理论计算揭示多金属协同机制,发展绿色规模化合成技术,并开发智能响应型材料以提升复杂水体中氟的吸附选择性与循环稳定性,实现高效除氟材料从实验室向工程应用的跨越。

综述了铈(Ce)掺杂光催化剂在多个领域的研究进展,重点探讨了其在催化降解、析氢和CO₂转化等方面的应用。Ce掺杂通过调控光催化剂的能带结构、表面特性和电荷传输行为,显著提高了光催化效率。研究表明,Ce掺杂能够有效促进光生电子-空穴对的分离,通过形成氧空位促进反应物分子的吸附和活化。在催化降解方面,Ce掺杂光催化剂在降解有机污染物(如染料、酚类和药物残留)中表现出高效性和稳定性;在析氢领域,Ce掺杂显著提升了光催化剂的析氢性能;在CO₂转化方面,提高了CO₂光催化还原为有价值化学品的效率。还总结了Ce掺杂光催化剂的制备方法及其在复杂环境中的协同机制,展望了未来在低成本制备和性能优化方面的研究方向。

臭氧微纳米气泡(O₃-MNBs)体系较单独臭氧体系,通过微纳米气泡的高表面积与长滞留效应同步强化传质和反应时间,使臭氧利用率和有机物矿化率显著提升。对O₃-MNBs的理化性质进行研究,阐明了其通过直接氧化与自由基间接氧化的双重氧化机制,并评估了该技术在降解芳香族化合物、药品类有机物及藻类等方面的应用效果。研究表明,O₃-MNBs对多种有机物的降解效率较传统臭氧工艺提升1.5~3.6倍,同时降低50%以上的臭氧消耗量。本文为O₃-MNBs技术的理论优化与工程应用提供科学参考。

通过分析各种增溶策略的作用机理及理论模型,发现溶剂化鞘中金属离子、阴离子和溶剂的分子相互作用与SEI膜之间的科学关系。研究表明,LiNO₃对固体电解质界面膜(SEI)的形成具有关键作用,为锂离子电池电解液的开发提供了新思路。

总结了活化法、水热法和模板法在生物质炭基锂离子电池负极材料制备方面的优势与局限性。针对这3种技术的不足,进一步总结了原子掺杂、负载纳米材料以及高容量过渡金属原子复合对生物质炭材料的改性效果,综述了国内外在生物质炭复合材料领域的研究进展,为锂离子电池负极材料的深入研究和应用提供理论依据和技术参考。

从电极结构设计、电极浆料改性以及外场强化3方面,系统综述了提升锂离子电池厚电极润湿性的最新进展。在电极结构设计方面,重点阐述了通过构建三维多孔骨架、垂直排列孔道或梯度化孔隙结构,以优化电极内部的离子传输路径。在电极浆料改性方面,分析了活性材料、黏结剂等关键组分的特性调控,并探讨了其对改善电极界面润湿性的作用。在外场强化方面,总结了利用电场辅助等外部物理场手段增强电解液渗透驱动力,从而缩短浸润时间的方法。最后,指出了该领域目前面临的挑战与未来发展方向。

综述了用于二氧化碳捕集的混合胺溶液研究进展,包括CO₂捕集技术分类,重点阐述相变体系捕集CO₂现状,如有机胺相变体系(传统与新型有机胺)、离子液体相变体系,分析各体系优缺点并阐明分相机理。相变体系可降低再生能耗但也面临一些挑战,离子液体体系有良好应用前景但存在黏度高、合成复杂和成本高问题,相变机理涉及热致相变、盐析效应、产物亲水性和氢键作用等多种因素。

高性能炭分子筛膜(CMSMs)因独特的孔结构和优异的气体分离性能,在气体分离领域展现出巨大潜力。然而,老化问题导致膜的气体分离性能和稳定性降低,制约了其工业化应用。介绍了老化对膜结构和性能的影响,阐明了CMSMs的老化机理,综述了现有的抗老化和再生策略,对开发抗老化CMSMs材料、优化膜分离工艺做出展望,旨在改善CMSMs的老化问题,以推动其在气体分离领域的规模化应用。

介绍了矿化固碳的方式和发展现状,化学循环矿化的原理和优势,并结合工业应用和实践,从循环助剂、浸出和碳酸化反应工艺优化及碳酸钙产品控制3方面,分析利用固废实现化学循环矿化固碳目前面临的主要技术难度和研究进展。我国已初步形成化学循环矿化的技术体系,但仍需要进一步丰富矿化原料,在关键反应设备开发和放大、能耗和水耗优化、碳酸钙产品质量控制、零废排放以及配套工艺开发等方面继续投入研发,为我国实现碳中和目标提供有力支撑。

综述了可降解材料的主要可降解机制,包括光降解、热降解和生物降解,论述了可降解材料在一次性卫生用品中面层、吸收层和底膜的研究与应用进展,展望了可降解一次性卫生用品的发展趋势。可降解材料在卫生用品中的应用已取得进展,但仍面临降解效率、材料相容性和生产成本等挑战。未来研究应聚焦于优化降解机制、降低生产成本,并推动可降解卫生用品的产业化,以实现资源节约和环境保护的双重目标。

综述了国内外近几年丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯(4MP1)催化剂上取得的进展,介绍了固体碱催化剂及过渡金属催化剂的催化机理及研究现状,分析了不同催化体系的特点,对丙烯二聚催化剂今后的发展方向做出展望。

通过水热法合成双配体Cu-MOF材料Cu-Bipy-BTC,电催化CO₂还原CO₂RR主产物为甲酸。随后采用热解策略制备系列衍生物Cu-Bipy-BTC-X,电催化CO₂RR主产物均为乙烯。产物的转变是由于热解使骨架中Cu析出转化为CuO纳米颗粒均匀分布在碳骨架上,促进了C—C偶联反应。在系列衍生物中,350℃热处理3 h得到的Cu-Bipy-BTC-350性能最佳,乙烯法拉第效率高达52.7%,且在-1.3 V(vs.RHE)下可以连续电解7 h仍能保持良好的稳定性。热处理策略不仅实现了高热值产物的可控转化,且大大提高了材料的导电性,为多功能MOF衍生材料应用于高效电催化CO₂RR提供了新思路。

探究TS-1催化剂在1-戊烯(AM)环氧化反应中的性能、失活原因及再生性能。利用X射线衍射谱、N₂物理吸附、紫外拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱等研究了TS-1的结构及钛物种配位状态在反应及再生前后的变化情况。研究发现,新鲜TS-1在1-戊烯环氧化反应中表现出优异的催化性能,但失活较快。失活原因可归结为被副产物堵孔和其活性钛物种的转化。焙烧再生可脱除堵孔物质,但钛物种的转化是不可逆的,因此再生难以使其催化性能完全恢复。

针对创伤修复材料中止血与抗菌性能割裂的难题,通过构建载药壳聚糖冷冻凝胶体系,实现了止血与抗菌功能的协同增效。该材料基于三维互连大孔网络,兼具超高吸液率(>5 800%)与表面氨基质子化特性,通过毛细效应快速浓缩血液成分并介导红细胞聚集,使凝血时间较传统纱布止血缩短70%以上。同时,左氧氟沙星(LEV)的双相释药模式(0~40 min释放88.6%的药物)在创面形成动态抗菌屏障:初期快速释放实现40 min内99%病原菌清除率,后期缓释维持24 h抑菌圈直径>43 mm,壳聚糖的静电破膜作用与LEV的DNA旋转酶抑制机制协同增强抗菌效力。材料血液相容性优异(溶血率<0.3%),其“物理止血-化学抑菌”协同策略为急性创伤救治提供了兼具快速响应与高效防护的多功能解决方案。

采用水热法合成了FeSe₂,对光辅助FeSe₂活化过一硫酸盐(PMS)去除内分泌干扰物双酚A(BPA)的性能进行了研究。通过SEM、XRD、XPS表征了FeSe₂的结构与性能。探究了不同的催化体系、催化剂浓度、PMS浓度、pH、阴离子对降解BPA的影响。结果表明,在PMS浓度为1 mmol/L,FeSe₂催化剂浓度为0.2 g/L,pH为3.0时对BPA的降解效果最好,1 h对BPA的降解率达到99%。探究了在体系降解过程中产生的活性物质,通过淬灭实验和电子顺磁共振发现 ¹O₂、SO₄^·-和·OH起主要作用。同时材料具有较好的稳定性,循环5次对BPA的降解仍能达到98%。

探索了一种用于高压甲烷干重整(DRM)的倒载型M-Au/MgAl₂O₄(M=Ni、Co)催化剂,高分散且不溶于Au表面的活性金属Ni/Co具有抗积碳和抗烧结性能。利用SEM/Mapping与Line-scan对新鲜M-Au/MgAl₂O₄的表面结构进行分析,证明了活性金属在Au/MgAl₂O₄上高度分散且与Au不互溶。设计的催化剂在化学计量比进料、850℃、2 MPa条件下表现出显著的稳定性(100 h)。XRD、TGA、TEM对反应后催化剂上积碳分析,在M-Au/MgAl₂O₄上仅检测到少量积碳物种,而对照样品上识别出明显的顽固石墨和晶须碳,且存在明显烧结,揭示了具有高度分散活性金属形态的M-Au/MgAl₂O₄(M=Ni,Co)催化剂在高压甲烷干重整中的抗积碳和抗烧结性能。

利用银纳米线(AgNWs)作为光热纳米材料,温敏性聚合物N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)作为单体,通过单向冷冻诱导自组装,成功制备出一种具有开放多孔结构的快速光热响应水凝胶。该水凝胶在恒定近红外(NIR)光照射下迅速弯曲,并利用自遮蔽效应建立内置负反馈回路,实现持续稳定自振荡。得益于其快速响应性,水凝胶振荡器能够实时自主跟踪光源,并在不同入射角范围内保持连续振荡。其优异的光热驱动能力结合多向可控性优势,为自动化控制、软体机器人及微型运输系统等前沿领域开拓新的技术路径。

利用有机合成法制备了三吡啶二胺结构镍配合物Ni-1和Ni-2;分别以6个碳长链烷烃和芘为吸附单元,将Ni-1和Ni-2修饰到多壁碳纳米管上制备为催化电极,探究其在0.1 mol/L KOH水溶液中电催化糠醇氧化的性能。系统研究表明,制备的Ni-1固载催化电极具有更加优异的催化活性,2.5 h内催化氧化糠醇的转化率达到100%,糠酸产率达到92%。连续5次循环实验中,催化电极活性无明显下降,表明该催化剂在电解条件下具有良好的稳定性。

以Hβ沸石作载体,用浸渍法负载不同n(P)/n(Ni)的硝酸镍和亚磷酸混合物制备了Ni-P(y)/Hβ[y=n(P)/n(Ni)]催化剂的前驱体。采用程序升温还原这些前驱体的方法制备了Ni-P(y)/Hβ催化剂。以十氢萘作模型化合物,考察了催化剂的加氢开环性能。结果表明,还原硝酸镍和亚磷酸混合物前驱体时,能够以较低的n(P)/n(Ni)(0.6~0.7)在Hβ载体上制备纯相Ni₂P。Ni-P(y)/Hβ催化剂表面富磷,并且前驱体中n(P)/n(Ni)基本不会影响催化剂表面n(P)/n(Ni)。其中,Ni-P(0.9)/Hβ催化剂表面Ni₂P相含量最高,表明适当过量的P有利于Ni₂P的生成。Hβ负载Ni₂P后提高了Lewis酸的相对含量,其中Ni-P(0.9)/Hβ的强酸中心中Brönsted酸与Lewis酸分布较为均衡。Ni-P(0.9)/Hβ在十氢萘的加氢开环反应中表现出最高的活性和最佳的产物分布,是潜在的加氢开环催化剂,其良好的加氢开环性能可能与其最高的表面Ni₂P含量以及均衡的强酸中心分布有关。

制备了页硅酸铜催化剂,实现了生物质平台分子5-羟甲基糠醛(HMF)高选择性加氢转化,在180℃、1.6 MPa下获得94.9%的2,5-二甲基呋喃(DMF)收率。通过调控催化剂还原温度,优化金属-载体相互作用,精确调控催化剂表面Cu物种分布。系列表征显示,页硅酸盐衍生催化剂中铜物种呈高分散态,而传统沉淀法催化剂发生颗粒团聚。机理研究表明,在400℃还原时催化剂Cu⁰/Cu⁺比例最优:Cu⁰位点促进H₂解离,Cu⁺位点活化C—OH键,协同加速脱氧决速步骤。该研究为生物质催化转化提供了高效铜基催化剂设计新策略,凸显金属-载体强相互作用对催化性能的调控机制。

通过热聚合法使用三聚氰胺与NH₄Cl制备了含氮空位的g-C₃N₄(PCNx-1),对其结构和光学性质进行表征,研究其在可见光照射下活化过硫酸盐(PMS)降解磺胺甲𫫇唑(SMX)的性能和机制。结果表明,N空位的引入增加了PCNx-1的光吸收能力,提高了电子-空穴的分离效率。相较于体相g-C₃N₄(BCN)系统,PCNx-1/PMS/Vis系统的降解SMX效率显著提升。当投加量均为0.5 g/L时,可见光照反应60 min后,PCNx-1系统的SMX降解率可达94.11%,而BCN系统的SMX降解率仅为35.04%。EPR和淬灭实验发现,在PCNx-1/PMS/Vis系统中,涉及自由基和非自由基的耦合作用,其中·O₂^-、h⁺、¹O₂起主要作用,SO₄^·-和·OH起次要作用。

突破传统纤维素制备需酸解-漂白两步法的技术路线,创新性地开发了一步法提取微晶纤维素工艺。通过构建甲酸-过氧化氢(FA-H₂O₂)协同体系,实现糠醛残渣中残余纤维素的高效提取。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪(LPSA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)及固态 ¹³C核磁共振(¹³CNMR)等技术对提取产物进行结构表征,并与商业微晶纤维素进行对比分析。实验结果表明,在70℃反应条件下,以5 g糠醛残渣为原料,采用40 mL甲酸并分7次添加总量为35 mL的过氧化氢进行一步法处理,最终可实现86.07%的纤维素回收率,且残余木质素质量分数仅为0.03%。

以氯碱工业废料中盐泥和芒硝为原料,通过常压酸化法,在98℃、钙镁离子摩尔比为1∶1、pH为1条件下,反应4 h,成功制备出绿色功能材料半水硫酸钙晶须(CSHW)。探究了CSHW对阴离子染料刚果红(CR)的吸附性能。试验表明,当模拟染料废水CR初始浓度为100 mg/L、pH为7、吸附剂投加量为4 g/L、吸附时间为120 min时,CR去除率可达94.82%。CSHW对CR的吸附行为更符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型,吸附行为以单层吸附为主,吸附过程为自发吸热过程。CSHW对CR优异的吸附性能归因于氢键和静电吸附作用。本研究为工业固废资源化利用及染料废水治理提供了技术参考。

采用物理共混方法制备了具有交联结构的聚乙二醇/聚乙烯醇/MXene-Cu纳米线柔性复合相变薄膜MXene:xCu。由于MXene纳米片具有丰富的表面官能团,提供了额外的氢键结合位点,从而促进了交联,提高了薄膜柔韧性;而Cu纳米线有效提高了薄膜的光热转换效率和导热性能。其中,MXene:0.75Cu初始焓值为200.1 J/g,经过200次加热冷却循环后,焓值为185.7 J/g,具有良好的热循环稳定性。其光热转换效率可达93.9%,具有良好的光驱动可恢复性,60 s内恢复率接近100%。因此,MXene:xCu具有可重复的光-热转换稳定性,优异的光驱动形状可恢复性,良好的化学相容性、亲水性、结晶性能,良好的热稳定性和热可靠性,具有潜在应用前景。

采用水热-高温热解的方法制备了一种花生衣衍生的氮掺杂碳催化剂(NAC-NH₃,N,A,C和NH₃分别代表二氰二胺,无水氯化钙,碳基质和氨气),用于电化学二氧化碳还原反应(ECO₂RR)。结果表明,NAC-NH₃具有高吡啶氮含量、高比表面积和理想的多孔结构,有效地将二氧化碳(CO₂)转化为一氧化碳(CO),在-0.6 V下,CO的法拉第效率高达95.7%,CO的部分电流密度为-5.6 mA/cm²。此外,在20 h的ECO₂RR过程中,NAC-NH₃催化剂表现出良好的稳定性。

针对镍基硫化物在电解水反应中存在的本征活性及耐久性不足的问题,采用杂原子掺杂策略构建了Mo掺杂硫化镍多级纳米球状复合材料(Ni₅Mo₁S_x@NF)。实验表明,Mo掺杂可有效调控NiS_x的电子结构,通过增强镍活性位点的氧化态及优化关键氧中间体的吸附能,显著提升材料的本征催化活性。电化学测试显示,该催化剂材料在10 mA/cm²电流密度下的析氧反应(OER)过电位低至160 mV,使用该材料组装的阴离子交换膜电解槽(AEMWE)在1.72 V工作电压下即可实现500 mA/cm²电流密度,并保持200 h稳定运行。结合实验表征与理论计算分析,揭示了Mo掺杂诱导的电子结构重构对材料性能增强的关键作用。

采用固相反应策略,以氟化亚锡和固体过氧化物为前驱体,成功制备了氟掺杂二氧化锡纳米光催化剂。结构表征显示,所制备的样品具有纳米晶特征,XRD谱图呈现宽化衍射峰,表明催化剂具有极小的晶粒尺寸。扫描电镜观察证实样品由纳米级颗粒组成,尺寸分布均匀。XPS分析确证了氟元素的成功掺杂。紫外-可见光吸收光谱测试表明,氟掺杂显著增强了催化剂在可见光区域的吸收能力,并有效降低了其禁带宽度。荧光光谱分析揭示了氟掺杂导致氧空位浓度增加,从而改善了光生载流子的分离效率。掺氟二氧化锡催化剂具有更高的光电流密度和更小的电化学阻抗谱。光催化实验数据显示,最优样品分别在可见光照射100 min、紫外光照射8 min或太阳光辐照6 min后,可实现对甲基橙染料的完全降解。基于实验结果,本研究进一步探讨了氟掺杂二氧化锡的光催化作用机理。

基于PAA液膜流延段干燥工艺的参数优化的需要,开展了相关的实验及建模研究。在设计加工的实验装置上进行PAA液膜的热风干燥实验;根据得到的干燥曲线和干燥速率曲线分析溶液干燥特性,并建立PAA液膜热风干燥数学模型。结果表明,PAA液膜的干燥特性符合非多孔性物料的干燥特点,可分为恒速段和降速段且恒速段较短;风温升高、风量增大均可使干燥速率增大、临界含湿量增大、干燥时间缩短,风温升高使平衡含湿量降低;引入7种常用的干燥模型对实验数据拟合分析,结果表明Verma方程最适合描述PAA液膜的干燥过程,拟合出的湿分比预测模型可用于PAA液膜干燥过程的动力学描述。本研究为PI薄膜工业化生产中流延段的工艺参数优化及流延炉能效提升提供理论依据。

采用聚氧乙烯硬脂酸酯(Brij^®S20)表面活性剂促进MWCNTs纳米材料在高粘PVA溶液中稳定有效分散,使其能通过微流控技术连续可控制得PVA/MWCNTs复合导电水凝胶微纤维。当MWCNTs质量分数为0.5%时,PVA/MWCNTs复合导电水凝胶微纤维具有最大的拉伸强度(5.77 MPa)和优异的拉伸率(658.34%)。在此基础上,通过浸泡含有LiBr的乙二醇/水(EG/H₂O)混合溶液,微纤维的拉伸强度和杨氏模量均得到进一步提升,且同时具备抗冻性,其凝固点低于-50℃。该复合导电水凝胶微纤维在0%~75%应变范围内的灵敏度因子约为1.86,而在75%~250%应变范围内的灵敏度因子约为3.44,表明其可在0%~250%的宽应变范围内进行检测。此外,该复合导电水凝胶微纤维还具有良好的抗疲劳性,可在50%应变下实现300次拉伸循环。相关研究为创制新型应变传感微纤维材料提供了新策略。

通过共沉淀法合成Co-Fe PBAs,利用相转化技术将其掺杂于基膜,随后通过界面聚合反应制备一种多功能纳滤膜(PBAs/PAN-P),用于高效去除Cs⁺。实验结果表明,当Co-Fe PBAs掺杂量为60 mg时,PBAs/PAN-P膜展现出优异的性能,吸附容量约为254.33 mg/m²。整个吸附过程符合拟二阶动力学模型和Langmuir模型,表明吸附主要为化学吸附,具有单分子层吸附的特征。此外,以PBAs/PAN-P膜为基膜制备的纳滤膜,对Cs⁺的截留率为87.35%,水通量为36.51 L/(m²·h·bar),性能显著优于PAN-P NF膜和商用PSf NF膜。

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基膜,高岭土纳米管(HNTs)与氧化铁(Fe₂O₃)复合纳米颗粒(HNTs/Fe₂O₃)为改性材料,通过多巴胺的原位氧化聚合,辅助共沉积策略,构建超亲水/水下超疏油HNTs/Fe₂O₃@PDA-PVDF复合膜用于分离油水混合物。采用SEM、FT-IR、XPS、EDS和接触角测量仪等对复合膜进行表征。考察了复合膜的渗透性、分离性能以及抗污染性。结果表明,通过涂覆改性颗粒,获得的复合膜在空气中表现出超亲水性(接触角为0°)。随着HNTs/Fe₂O₃颗粒涂覆量的增加,复合膜的渗透通量和截油率均先增大后减小,涂覆量为20 mg的复合膜M3亲水性及分离性能最佳,其动态水接触角能够在2 s达到0°,纯水通量为9 945.4 L/(m²·h),油水乳液通量达3 996.2 L/(m²·h),对油水混合物的分离效率和截油率可达95%以上。考察了复合膜的抗污性能,截油后用纯水清洗,通量恢复率均在90%以上,其中膜M3的通量恢复率最高可达97.6%。最后,探究了复合膜的油水分离机理。

为实现丙酮-环己烷体系的有效分离,以1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺([EMIM][DCA])为萃取剂,在303.15 K和1.013 25 MPa下测量了三元体系的液-液相平衡(LLE)数据,计算得出分配系数(β)与选择性(S)分别为11.04和607.99,表明[EMIM][DCA]能够有效分离丙酮和环己烷。使用Othmer-Tobias方程验证热力学一致性,R²>0.99。基于非随机双液(NRTL)模型对LLE数据进行关联,均方根误差(RMSD)<2%。通过相互作用能、静电势(ESP)以及基于独立梯度模型(IGMH),揭示了[EMIM][DCA]与共沸物间相互作用的大小、位点与作用类型。通过Aspen Plus软件进行萃取模拟及优化。

在当前炼化企业“油转化、油产化”的背景下,开发了劣质重油最大化生产芳烃组合工艺,可实现劣质催化裂化原料最大化转化为BTX等轻质芳烃。该工艺是在双提升管催化裂化装置的基础上,通过重油提升管汽、柴油产品轻重分离,选择性加氢裂化和第二提升管回炼富芳烃原料的方式实现最大化生产轻质芳烃。以重油提升管加工量计,该工艺轻质芳烃收率可达30.14%,BTX收率可达21.94%,为传统炼油装置实现增产高附加值化工原料提供了新路径。

基于蝴蝶结模型(bow-tie,BT)的模糊贝叶斯网络(fuzzy bayesian network,FBN)分析方法,旨在建立液氢储罐泄漏定量风险评估模型。该方法通过BT模型确定液氢储罐泄漏发生的演变机制和关键风险因素,重点从储罐超压、材料失效、外部冲击等方面分析,并结合BN模型进行风险量化。最后利用GeNIe软件风险诊断技术,确定了泄漏的主要风险因素,为液氢储罐的事故预防和管理提供了科学意见。

针对100 kW质子交换膜燃料电池发电系统用空气填料加湿塔,采用Aspen Plus软件建立空气加湿过程模拟流程,分别考察加湿喷淋水温度、加湿喷淋水流量和空气入口温度和湿度对加湿后空气湿度的影响。模拟计算结果表明,前三者对加湿后空气湿度均有影响,其中加湿喷淋水流量影响最大,空气入口温度和湿度的影响几乎可以忽略,加湿喷淋水温度影响介于两者之间。兼顾加湿塔出口空气湿度和系统经济性,典型的100 kW燃料电池发电系统最适宜的加湿喷淋水温度为62℃,最适宜加湿喷淋水流量为2 600~3 000 kg/h。加湿塔对进口空气温度及湿度剧烈扰动有良好的适应性,一方面可以减小环境温度变化对系统性能指标和稳定性的影响,同时可取消空压机出口中冷器,实现降低系统复杂性,提高系统经济性的目的。搭建了100 kW燃料电池发电用加湿试验装置,并进行了试验验证,验证结果表明,试验装置能够满足100 kW燃料电池发电系统对空气湿度的要求,试验结果与模拟计算结果吻合,为加湿塔进一步设计优化奠定了坚实的基础。

为了能够准确地测定食品和药物中阿莫西林的含量,建立了金纳米颗粒复合聚瓜氨酸修饰玻碳电极灵敏测定阿莫西林的电化学方法。在金纳米颗粒复合聚瓜氨酸修饰的玻碳电极上,观察到一对峰形良好的阿莫西林氧化还原峰,这是由于电极表面的金复合瓜氨酸具有良好的电催化活性。试验优化了该电极的制备参数和阿莫西林的最佳测定条件。在最佳的实验条件下,采用差分脉冲伏安法,阿莫西林浓度在8.00×10^-8~2.00×10^-6 mol/L范围内具有良好的线性响应,检测限为2.00×10^-8 mol/L。该方法操作过程简便、稳定性好、灵敏度高,可用于食品和药物中阿莫西林的含量的检测,结果令人满意。

为解决牛奶和肉制品中环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)药物的残留问题,构建了一种新型探针,基于比率荧光传感技术实现CIP残留的检测。以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)和单宁酸为原料,通过一步水热法快速制备了发射蓝色荧光的Si NPs,并与异硫氰酸荧光素(FITC)混合制备双信号发射的荧光探针Si NPs-FITC。通过TEM、XRD、FT-IR对Si NPs进行表征。基于CIP可以有效猝灭Si NPs-FITC探针荧光强度的现象,建立了快速、准确的检测环丙沙星的荧光新方法。在最优检测条件下,该方法的线性范围为8.54~400 μmol/L,检出限8.54 μmol/L。将该方法用于牛奶和肉制品中CIP的检测,表现出较高的稳定性和回收率,加标回收率为98.9%~106.6%。