系统回顾了我国乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)产业的发展历程,深入分析了其产能布局与供需结构的演变态势。研究表明,全球EVA产能正持续向以我国为核心的亚洲地区转移,我国已逐步确立全球主导的生产地位。通过对比高压管式法与釜式法两种主流工艺,探讨了不同技术路线在分子结构调控与规模化生产中的适用性,并进一步分析了EVA与低密度聚乙烯(LDPE)在生产装置切换及下游应用领域中的竞争与协同关系。聚焦光伏封装、发泡、电线电缆、高端涂覆、热熔胶及农用薄膜等关键应用市场,详细阐述了各领域对EVA材料性能的差异化需求,以及当前面临的主要技术瓶颈。研究发现,尽管我国EVA产业国产化进程显著加快,但在高附加值、高性能专用料领域仍存在结构性供给短缺,核心技术瓶颈仍是制约高端产品实现自主供给的关键因素。
从共热解机理、影响协同机理的因素出发,对生物质与化石资源共热解相关研究进展进行了综述。其中共热解过程中生物质大分子(纤维素、半纤维素、木质素)化学键断裂,充当氢自由基供体并产生羟基自由基与化石资源发生协同效应,具有促进烃类小分子的结合、降低产物含氧率、提升产物品质的作用。对氢源充足及含水低、挥发性大、固体含量低等特性,探讨了适合共热解的生物质类型,并基于协同机理分析了关于生物质与油页岩、稠油和煤共热解的相关研究,发现生物质-油页岩热解与共热解前后产物H/C最高提升10.6%;生物质-稠油共热解后,降黏率高达97%和98%;生物质-煤共热解后,实际产气比计算产气提升8.8%,产液提升6.5%,固相产率降低10%。最后基于研究现状,建议从分子模拟方向进一步探索共热解机理,从多元混合物共热解体系来提高共热解效果。
富锌涂层在严苛腐蚀环境中的“过活跃”响应会极大缩短其实际服役寿命。利用离子交换法与石墨烯锚定策略制备了一种水滑石/石墨烯自愈合材料,该材料通过物理屏蔽效应、牺牲阳极保护与智能自愈合作用相协同,用于增强富锌涂层对基体的腐蚀保护。通过离子交换法将缓蚀剂MBT负载至水滑石层间,制备了具有片状夹层结构的水滑石/石墨烯自愈合材料。表征结果表明,缓蚀剂通过离子交换法成功负载至水滑石层间。将该复合材料作为填料加入涂层中,研究了其对涂层防腐性能的影响。相应的电化学测试表明,该复合材料不仅具备优异的物理屏蔽性能,而且还表现出了良好的自愈合效果。与富锌涂层相比,自愈合材料增强富锌涂层在600 h时仍表现出稳定的阴极保护,并且划伤涂层的低频阻抗模值也至少提升了半个数量级。
针对奥克托今(HMX)废水毒性强、难降解的问题,构建基于Fe@Co层状双氢氧化物修饰石墨毡(CoFe-LDH/GF)阴极的生物电芬顿系统(BEF)用于高效降解HMX模拟废水。通过水热法制备复合阴极并表征其形貌与化学态,以双室微生物燃料电池耦合电芬顿单元,考察曝气速率、pH及HMX初始浓度的影响,采用串联质谱法(LC-MS/MS)分析降解中间体并提出可能途径。结果表明,复合阴极具有多孔结构与均匀纳米活性位点,系统最大功率密度达457.72 mW/m2;最适条件下(pH=3、HMX=5 mg/L、曝气速率=0.3 L/min),24 h后HMX降解率95.1%、总有机碳去除率67.07%,HMX被有效降解并部分矿化。该耦合系统实现了对HMX的高效去除,为HMX废水的绿色处理提供了可行途径。
基于纳米二硫化钼(MoS2)表面缺陷位点对巯基的亲和性,构建了一种具有靶向性、抗耐药性及生物相容性良好的普朗尼克F68(PF68)与精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽(RGD)功能化修饰的二硫化钼/葛根素纳米载药体系PF68-PEI-MoS2-RGD(MPPR-PUE)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对合成材料进行表征;以葛根素为模型药物,通过紫外-可见分光光度计探究该载药体系的载药与释药性能,并通过细胞计数试剂盒-8(CCK8)和划痕实验考察纳米载药体系对肝癌细胞增殖和迁移的影响。结果表明,成功制备了MPPR-PUE纳米粒子,其载药量达46.91%±3.27%,包封率达到82.52%±0.82%。在pH为5.50的磷酸缓冲盐(PBS)溶液中,24 h药物的释放率可以达到61.60%±5.01%,具有pH响应性释药特性。MPPR-PUE纳米粒子对肝癌细胞增殖和迁移的抑制效果最好。
针对富锂锰基正极材料(Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2)因初始活化过程引发的结构失稳问题,提出活化速率物理调控新策略。系统研究0.1~1 C活化速率的影响规律,发现1 C高倍率活化可显著提升材料性能:层状有序度(I003/I104)从1.54增至1.91,阳离子混排降低;100次循环后容量保持率达88.43%;电荷转移阻抗下降且锂离子扩散系数提升。机理研究表明,高倍率活化可缩短高压反应时间,协同抑制晶格氧释放、减少Li+/Ni2+混排并形成超薄正极电解质界面(CEI)膜,突破了传统包覆/掺杂局限,为富锂材料规模化应用提供高效的物理调控新策略。
采用不同浓度CdSO4胁迫培养铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),探究其对胞外聚合物(EPS)吸附特性的影响及在Cd(Ⅱ)去除中的应用潜力。结果显示,50 mg/g CdSO4胁迫效果最佳,EPS产量达136.23 mg/g,蛋白质含量增至104.67 mg/g(提升125.29%),吸附量升至212.81 mg/g(增长25.52%)。胁迫后EPS中色氨酸、酪氨酸类荧光物质增加,苯丙氨酸等氨基酸含量显著上升,C—O/C—N与C=O比例提高,共同促进吸附性能。EPS的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,理论最大吸附量达666.67 mg/g,且对Cd(Ⅱ)亲和性优于Zn(Ⅱ)。研究表明,胁迫后EPS吸附性能显著增强,在重金属治理中具有应用潜力。
针对固相法制备LiFexMn1-xPO4/C材料过程中,传统球磨混合法存在混合时间长、能耗高的问题,探索了一种高速剪切混合法的高效替代工艺,并系统研究了由其制备的LiFe0.5Mn0.5PO4/C材料的理化性质与电化学性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜结合能谱仪(SEM-EDS)和透射电镜(TEM)等表征手段,证实高速剪切混合法可在极短时间(15 min)内实现反应物元素的均匀分散,且所得材料在650℃下烧结后结晶良好,形成厚度约2~3 nm的均匀无定形碳包覆层。电化学性能测试表明,该材料在0.05 C倍率下放电比容量达139 mAh/g,且循环稳定性优异(200次循环后容量保持率约92%),其综合性能与传统球磨12 h制备的样品相当。结果证明,高速剪切混合法是一种高效、可靠的固相合成工艺,为高性能锂离子电池正极材料的快速、低能耗制备提供了新的可行方案。
以三聚氰胺与三聚氰酸为原料高温煅烧制备g-C3N4,经球磨法负载Ag制得Ag/g-C3N4复合光催化剂,改善纯 g-C3N4光生载流子高复合的缺陷。通过X射线衍射分析仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征其结构、组成与载流子分离效率,以10 mg/L甲基橙为目标污染物考察可见光催化性能,并结合自由基捕获实验探究机理。结果表明,负载Ag可拓宽g-C3N4可见光响应范围、提升载流子分离效率;Ag的摩尔比为0.5%时催化剂性能最优,光照射60 min甲基橙降解率达95%,反应速率常数为纯g-C3N4(CN)、未优化g-C3N4(CN0)的5.4倍、9.77倍,·$\mathrm{O}_{2}^{-}$和h+为关键活性物种。该研究为g-C3N4基光催化剂优化及有机废水处理应用提供实验依据。
以四乙烯五胺和β-环糊精(β-CD)为主要单体,环氧氯丙烷做交联剂,采用溶液聚合法合成了一种新型页岩抑制剂(TD)。产物经红外光谱和热重表征,证明为目标产物。抑制性能评价结果表明:膨润土块在TD抑制剂溶液中可维持其完整性,表面无孔洞且微裂缝减少;当TD质量分数为3%时,膨润土的线性膨胀高度为4.65 mm,同时页岩滚动回收率为76.75%,相比去离子水中增加了52.95%,证明其抑制性能良好。采用电动电位(Zeta电位)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)揭示了抑制剂TD的微观作用机理,结果表明:TD可与粘土发生插层吸附并改变粘土的微观形貌。TD通过中和粘土颗粒表面的负电荷压缩双电层,在粘土颗粒表面形成强吸附,拉紧晶层,抑制水分子向粘土层间侵入,从而抑制粘土的水化膨胀。
炔醛法生产工艺过程产生的粗1,4-丁二醇(BDO)溶液中含有大量的水需要去除。采用渗透汽化膜分离技术对BDO溶液进行脱水,系统考察了膜重复性、操作温度及测试时间对分离性能的影响规律。随着料液的温度从70℃升高到100℃,膜的通量从1.3 kg/(m2·h)升高到2.6 kg/(m2·h),增至2倍,且重复性较好。温度变高后杂质含量变化较少,而BDO损失率降低。随着渗透汽化时间的进行,原料侧水含量持续降低,而渗透液通量稍有降低,但水含量均在98%(质量分数)以上,化学需氧量(COD)值低于2 500 mg/L。对测试前后的膜进行表征,表明该分子筛膜在高含水量条件下具有优异的长期稳定性。
加氢反应是化工生产中的关键过程,其中不饱和羰基化合物的选择性加氢已成为绿色化学与精细化工领域的重要研究方向。2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(TMCD)作为一种重要中间体,广泛用于合成性能优异的聚酯材料。目前TMCD主要通过2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮(TMCB)的催化加氢制得,因此开发高效催化剂成为该领域的重点。针对贵金属催化剂成本较高的问题,采用分步沉淀法制备了Cu-Zn-Al非贵金属催化剂,系统探究了金属摩尔比对催化剂结构及其加氢性能的影响,并优化了反应温度、压力和时间等工艺参数。实验结果表明,在Cu∶Zn∶Al摩尔比为15∶7∶1、反应温度140℃、氢气压力5 MPa、反应时间0.5 h的条件下,TMCB转化率可达99.83%,TMCD选择性达93.49%。
为提高NH3在SO2存在时的吸附效率,采用水热法制备SAPO-11,应用离子交换法将Cu修饰于SAPO-11上得到Cu-SAPO-11,随后在其表面掺杂α-Fe2O3,构建出Fe/Cu-SAPO-11,应用于含有SO2的NH3吸附。研究结果表明:分子筛 Cu-SAPO-11整体形貌呈球体结构,直径约7~10 μm,α-Fe2O3掺杂形成的Fe/Cu-SAPO-11整体形貌和孔道结构不变;在修饰与掺杂过程中,分子筛SAPO-11、Cu-SAPO-11、Fe/Cu-SAPO-11比表面积逐步降低,由142 m2/g减少至59 m2/g,且具有弱酸性特征。只有NH3时,分子筛0.2 Fe/Cu-SAPO-11对NH3吸附性能最佳,穿透吸附容量高达1.54 mmol/g,均显著优于未掺杂 α-Fe2O3的Cu-SAPO-11;0.3 Fe/Cu-SAPO-11抗硫吸附性能最佳,吸附容量高达1.21 mmol/g,时间延长至9.96 min。掺杂 α-Fe2O3后,分子筛表面Fe元素先于Cu与SO2发生反应,对NH3吸附行为起到显著调控作用。
随着工业化进程的快速推进,以含铜废水在内的重金属废水治理成为重要环境问题。以玉米秸秆为原料,经KCl-尿素协同活化改性后添加导电炭黑(SP)制备形成生物质炭电极。通过调控电极的制备条件,优化得到以600℃碳化秸秆、以氯化钾(KCl)与SP质量比为8∶2∶1制备形成的CSPC-600-4-8电极对于铜离子的去除效率最高。同时对电沉积溶液体系进行了探究,优化溶液条件为pH=5、电压5 V的条件下其对于铜离子的去除率达到86%。而X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等表征其石墨化多孔结构与氮官能团,揭示其对Cu2+电沉积速率的促进机制,为生物质电极的制备提供了方法,为含铜废水处理提供科学依据与技术支持。
为实现燃煤机组变负荷下循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉的NOx排放浓度预测,采用数据驱动-集成学习的4种算法构建了6个预测模型。以某300 MW燃煤机组的CFB锅炉为例,采用6个模型算法研究了不同负荷、给煤量和一次风量对CFB锅炉NOx排放浓度的影响,并对其NOx排放浓度进行了预测。研究结果表明,与其他5个模型相比,LightGBM-CatBoost(L-C)模型的平均绝对误差和均方根误差分别为0.12和0.16,拟合优度为0.98,预测精度和稳定性最佳。随CFB锅炉的负荷变化,NOx排放浓度预测值与实测值最大相对误差小于13.9%,预测值相对误差小于3%。给煤量变化时,XGBoost-CatBoost和LightGBM-NGBoost 2模型预测的NOx排放浓度值与实测值最大相对误差为9%,小于L-C模型预测的相对误差13.9%。在NOx浓度高于120 mg/m3时,L-C模型预测的NOx排放浓度值与实测值最大偏差小于5%。L-C模型能够保证宽负荷条件下对CFB锅炉NOx排放浓度值精准预测。本研究可以为选择性非催化还原技术的低氮氧化物燃烧及控制提供新的思路,对CFB锅炉的灵活性改造提供了重要的方法和数据支持。
探讨了钢铁行业副产煤气的资源化利用路径,提出“钢化联产”的绿色产业链构建方案。针对年产1 000万t钢焦融合企业,通过煤气平衡测算得出可优化转炉煤气13亿m3/a、焦炉煤气16亿m3/a。研究设计了以副产煤气为原料生产甲醇、醋酸、双氧水和乙二醇的技术路线,并进行了成本效益分析。数据显示,焦炉煤气制甲醇较煤制甲醇成本降低24%,转炉煤气制乙二醇成本较煤制降低1 010元/t,醋酸及双氧水成本分别降低318、145元/t,典型项目投资回收期在1~2 a间,展现了显著的经济优势。研究验证了钢化联产模式在资源整合、成本控制和环境效益方面的多重价值,为钢铁企业提升产品附加值提供了可行路径。
以玉竹叶片为生物质碳源,采用绿色简便的一步水热法制备了具有优异荧光性能的碳量子点(P-CQDs)。材料表征显示P-CQDs呈椭球形/球形,平均粒径2.6 nm,表面富含C—O、O—H等亲水官能团,在381/454 nm处具有强荧光响应。该碳量子点对Cr(Ⅵ)表现出高选择性荧光猝灭响应,检测限低至0.135 μmol/L,显著低于饮用水安全限值(50 μmol/L)。机理研究表明,Cr(Ⅵ)与表面官能团的配位作用导致荧光淬灭。实际应用中,P-CQDs在商陆、青葙等植物样品中Cr(Ⅵ)检测的回收率达92.7%~101.8%,RSD≤1.5%,为富集植物中Cr(Ⅵ)检测提供了可持续的检测方案。