梳理了我国炼化企业由“燃料型”向“化工材料型”转型的背景与动因。研究选取2019年以来投产及在建的26个典型炼化一体化项目为样本,运用物质流分析方法,揭示了项目中乙烯、丙烯、丁二烯三大烯烃下游产品分布格局与延伸特征,并进一步剖析了我国炼化企业化工产品路线在转型升级中的布局逻辑与结构型特点。结果表明:我国炼化企业虽已明确转向“化工材料型”发展路径,并大力发展下游高附加值化工品,但在产品高端化供给、核心技术自主性以及产业链纵向协同3个方面仍存在明显短板。基于此,从技术创新驱动、产品结构升级、原料多元化供给和产业链协同整合4个维度,提出我国炼化企业高质量发展的对策建议。
综述了橡胶热氧老化的寿命预测研究进展,重点分析了Arrhenius方程与WLF方程等经典理论的优化路径及其在寿命预测中的应用。通过回顾分子动力学模拟(MD)、蒙特卡罗模拟(MC)和人工神经网络(ANN)等计算技术的研究成果,探讨了这些方法在揭示橡胶热氧老化机理、预测寿命及优化参数等方面的优势与局限性。指出目前模型存在的主要问题包括多环境因子协同效应建模不足、复合材料界面多尺度效应未有效纳入、计算精度与效率之间的平衡挑战。未来的研究应着重发展光-热-湿-化学介质多场耦合模型,结合贝叶斯优化与GPU加速等计算策略,推动橡胶寿命预测从经验驱动向数据驱动的转型。
系统综述了蓝铁矿、HAP和MAP主流结晶法的研究进展,重点分析了其反应原理、关键影响因素、适用废水类型及应用效果。蓝铁矿结晶法适配厌氧体系,通过微生物-矿物协同作用可实现75%~85%的磷回收率;HAP结晶法耐高COD与复杂杂质干扰,借助固废基钙源可实现“以废治废”,磷回收率通常在85%以上;MAP结晶法可同步回收氮磷,鸟粪石产物作为缓释肥具有较高农用价值,磷回收率可达85%~95%。通过对比3类结晶技术的适配场景与技术特性,指出其在成本控制、规模化适配以及产物市场化等方面仍面临共性挑战,未来在低成本资源化、智能调控以及产物高值化与安全性等方面需加强研究,以期为结晶法磷回收技术的低碳、高质发展提供理论参考。
传统铜基防污剂主要依靠释放铜离子发挥防污作用,但大部分Cu2O在有效溶出之前便以粉末形态流失至海洋环境中,导致其防污性能有限。这造成了铜资源的浪费和重金属环境累积风险,已成为制约当前海洋防污涂层发展的关键瓶颈之一。采用硫酸氧钛作为钛源,天然海泡石作为模板,成功制备了海泡石/TiO2复合材料,并将其与Cu2O进行复配,开发出一种新型“钛铜”防污剂。研究发现,海泡石/TiO2复合材料具有良好的光催化性能,可提升Cu2O的抗菌性能,并且海泡石/TiO2复合材料能加速Cu2O释放Cu2+,减少Cu2O以粉末的形式流失。结果表明,当Cu2O与海泡石/TiO2的质量比为3∶1时,“钛铜”复合防污剂展现出最优异的实海防污效果,为开发高效、环保的海洋防污涂料提供了新途径。
以PSF超滤膜为支撑膜,利用活性炭(AC)和聚醚嵌段酰胺(Pebax)材料进行膜填充,采用物理-共混法制备活性炭基杂化膜(AC-Pebax/PSF杂化膜),以噻吩/正辛烷混合物构建汽油模型,进行渗透蒸发实验,系统地研究了活性炭掺杂量、进料温度、噻吩浓度等工艺参数对活性炭基杂化膜脱硫性能的影响规律,利用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)和溶胀度等测试手段对杂化膜的晶体结构、化学结构、微观形貌及稳定性进行表征,并通过KOH改性优化杂化膜的结构和性能。结果表明,当活性炭掺杂量为2%、进料温度为40℃、噻吩浓度为14.535×10-3 mol/L时,渗透通量可达到7.38 kg/(m2·h)、富集因子为4.58,此时AC-Pebax/PSF杂化膜的脱硫效果为最佳。经KOH改性后可显著提高杂化膜的渗透通量、富集因子,并可提高膜的抗溶胀性能,降低膜的结晶度,促进噻吩从正辛烷溶液中富集分离。
采用溶剂热法合成了ZIF-8以及氨基功能化后的ZIF-8-NH2两种金属有机骨架(MOFs),并将其应用于富集红景天中的黄酮类化合物,研究两种MOFs材料对红景天总黄酮的富集效果、吸附规律以及氨基修饰对吸附作用的影响,以确定最佳富集条件。结果表明,在最佳吸附条件下,引入—NH2后ZIF-8的吸附量达到了378.09 mg/g,比未引入—NH2前提升了68.65 mg/g,吸附率高达94.52%,确定ZIF-8和ZIF-8-NH2对总黄酮的吸附符合准一级动力学方程,平均吸附数据均符合Langmuir吸附等温模型。以PBS溶液(pH=7)(磷酸盐缓冲液)为解吸液,ZIF-8在引入—NH2前后解吸量由192.33 mg/g提升到240.67 mg/g,经过ZIF-8和ZIF-8-NH2富集后,总黄酮的纯度从7.5%分别升高为69.05%和82.05%,表明氨基功能化使得ZIF-8对总黄酮的平均纯化率提高了13%。因此相比ZIF-8,氨基功能化后的ZIF-8-NH2在吸附纯化总黄酮方面更具有潜在应用价值。
采用逆硫化法,以硫磺、植物油和三烯丙基胺等为原料,制备多孔高硫聚合物吸附剂(SOT)用于去除水中Hg2+。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)及比表面积与孔径分析(BET)等对材料进行了系统表征,并探究了吸附剂投加量、溶液pH、温度及Hg2+初始浓度对吸附性能的影响。在最优条件(Hg2+质量浓度50 mg/L、吸附时间12 h、温度30℃、pH≈5、SOT投加量>0.3 g)下,吸附效率达98%以上。该吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型,表明其以单层化学吸附为主。SOT具有制备简单、成本低廉、适用pH范围宽(2~8)、适用温度范围广(30~50℃)以及良好的重复使用性(5次循环后效率>50%)等优势,有良好的应用前景。
氧化亚氮(N2O)作为硝酸工业尾气排放的主要污染气体,严重危害人体健康和生态环境。硝酸工业烟气温度低,因此对于催化剂的低温活性要求更高。以稀土金属氧化物CeO2为载体采用等体积浸渍法,通过系统调节Ce/Co比例制备复合氧化物催化剂,结果表明催化剂的活性从高到低依次为:10% Co3O4/CeO2>15% Co3O4/CeO2>20% Co3O4/CeO2>5% Co3O4/CeO2。进一步优化催化剂焙烧温度和时间,得到以300℃焙烧3 h制备的催化剂转化率最优。同时探究了NO与O2加入对于反应体系的影响,发现NO气体有助于N2O的转化。而氧气的影响与其加入浓度有关,在低浓度氧气下适当提高温度会提高N2O的转化率,而高浓度氧气则会抑制N2O的转化并产生副产物,为脱N2O催化剂的制备提供新思路,为N2O脱除工况条件调整提供了新方法。
γ-戊内酯(GVL)作为一种重要的生物质平台分子,在溶剂、燃料和化学品合成中具有广泛应用前景。以不同硅铝比的Hβ和HZSM-5分子筛为载体,采用浸渍法构建了CoNi及CoNiFe金属-分子筛催化剂,系统考察了其在乙酰丙酸与甲酸反应体系中合成GVL的催化性能。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)等手段对催化剂结构、形貌及表面性质进行表征。结果表明,金属组分在分子筛表面均匀分散,部分形成合金相,且载体酸性与孔结构对催化性能具有显著影响。在CoNiFe/Hβ-40催化剂作用下,GVL产率最高达5.57%,显著高于其他催化剂(0.14%~2.45%),为开发高效非贵金属催化剂及生物质资源高值化利用提供了理论依据。
空位工程因其独特的电子结构而备受关注,并且也被认为是提高催化性能的一种有效方法。通过将铁量子点(FeQDs)负载在层状高岭土(KL)上,成功制备出一种成本低廉且富含氧空位(OV)的KL负载FeQDs复合材料(标记为FeQDs@KL),用于活化过一硫酸盐(PMS)降解四环素(TC)。其中,FeQDs@KL-0.2在活化PMS方面展现出卓越的催化性能,能够在20 min内将TC(10 mg/L)的去除效率提高至88.3%,对应速率常数(0.082 4 min-1)是FeQDs/PMS(0.023 75 min-1)的3.47倍。化学淬灭实验结果表明,单线态氧(1O2)是主要的活性氧物种,而·OH、S${\mathit{O}}_{4}^{·-}$和${\mathit{O}}_{2}^{·-}$则起着较小的作用。结果表明,FeQDs@KL-0.2中丰富的OV有利于PMS的活化,并有效促进FeQDs@KL-0.2/PMS体系中1O2的生成。此外,FeQDs@KL-0.2在经过5次循环实验后仍表现出良好的耐久性和稳定性。
为解决碱性条件下钌基催化剂活性低、稳定性差的问题,以十六烷基三甲基氯化铵为形貌控制剂,通过溶剂热法制备了具有不同钌比例的高熵合金RuFeCoNiMn纳米催化剂。在碱性环境中,RuFeCoNiMn表现出最佳的析氧反应(OER)性能。在10 mA/cm2电流密度下,过电位仅255 mV、Tafel斜率42.29 mV/dec,且在经过连续40 h稳定性测试后电流密度仅降低2.3%。经X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等手段研究表明其优异性能源于多元金属协同调节活性中心电子结构,从而增强RuFeCoNiMn催化剂的OER性能。
聚酰亚胺凭借其分子结构的可设计性,成为理想的质子交换膜材料。以1,4,5,8-萘四甲酸酐(NTDA)、联苯胺双磺酸(BDSA)和2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基苯基醚(6FODA)为单体,通过调控磺化与非磺化单体的摩尔比,制备了一系列CF3-ESPIx(x=50、60、70、80和90)质子交换膜。系统地研究了薄膜的力学性能、吸水率、溶胀率、化学稳定性及质子电导率。结果表明,磺化度调控可有效构建高效质子传输通道,薄膜在80℃时质子电导率最高达249 mS/cm;三氟甲基的引入显著抑制膜的溶胀现象,80℃时平面溶胀率仅为3.8%~7.4%,尺寸稳定性优异。该系列膜同时表现出优异的热稳定性与机械性能,证明其作为燃料电池质子交换膜材料具备良好应用潜力。
为农业固体废弃物的资源化利用提供高效菌种资源,采用了刚果红染色初筛和纤维素酶活测定复筛相结合的方法,从学校周边湖泊的腐殖土中筛选获得一株高产纤维素酶菌群(CTS)。宏基因组学分析显示,其优势菌属为栓孔菌属(Trametes)、帚枝霉属(Sarocladium)和革孔菌属(Pilatotrama)。通过单因素实验及响应面法优化产酶条件,确定最优条件为:玉米芯添加量4%(质量体积比,w/v)、蛋白胨添加量0.2%(w/v)、初始pH=4.66、培养温度29.60℃、培养时间3.16 d。优化后,菌群CTS的内切葡聚糖酶(CMCase)、β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)、滤纸酶(FPase)活力分别提升至49.1、46.8 U/mL和53.1 U/mL,较初始条件显著提升了60.24%、75.47%、93.53%。结合三维荧光光谱(3D-EEM)与碳水化合物活性酶(CAZy)的分析,揭示了菌群的高效产酶机制的特性,为资源化利用提供了优良的微生物菌种。
利用等体积浸渍法制备了MCM-22负载硅钨酸催化剂,通过粉末X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外(Py-FTIR)测试方法对合成的催化剂进行了表征。在苯胺和甲醛缩合制备4,4'-二氨基二苯甲烷(MDA)反应中考察了硅钨酸负载量和工艺条件对反应的影响。结果表明MCM-22负载硅钨酸较佳的负载量为质量分数20%;在反应温度为110℃、反应时间为6 h、原料比n(苯胺)∶n(甲醛)=6∶1、催化剂用量w(cat.)∶w(甲醛)=7∶10下,MDA产率为89.4%,选择性为84.3%;催化剂中的高密度Brønsted酸位有利于4,4'-MDA的高选择性。
以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)为单体,创新性地引入纳米碳酸钙作为无机核芯,通过包覆聚合合成了一种抗温耐盐降滤失剂(DY)。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)与热重分析(TG)证实其分子结构正确且热稳定性优良(T5%=205.29℃)。性能评价表明,DY在210℃、15% NaCl条件下仍保持优异性能:加入2.5% DY后,老化后常温常压(API)滤失量仅为11.2 mL。结合扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔径分析仪(BET)、粒度分布与Zeta电位等表征,系统揭示了DY通过形成致密滤饼、优化颗粒分布与增强静电稳定性的多重作用机制,为高温高盐钻井液提供了新型高效处理剂。
采用二次煅烧法制备了一种全可见光吸收的石墨相氮化碳(DCN-Cg)材料。将其应用于活化过一硫酸盐(PMS)光降解雷尼替丁(RNT),通过静态批量实验优化了反应条件。在催化剂投加量为0.8 g/L、底物浓度为5 mg/L、PMS浓度为 0.32 mmol/L、pH=7时,30 min后对RNT的降解效率达91.19%,反应速率常数为0.084 min-1。进一步在连续流面板反应器(5 cm×5 cm)中进行了系统评估,在涂覆量为1 mg/cm2时可连续处理约540 mL的废水(1 mg/L,>80%),并对常见共存阴离子表现出良好的抗干扰性。自由基淬灭实验和能带结构图表明,该体系主要活性氧物种为·${\mathit{O}}_{2}^{-}$、1O2和·S${\mathit{O}}_{4}^{-}$,而不涉及·OH的参与。
采用微波-水热法制备NH2-MIL-125/TiO2(NM/T)复合催化剂,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,以NO为目标污染物,探究不同条件下NM/T对NO去除率的影响。结果表明,在可见光下NM/T去除率可达89.5%,是纯TiO2材料的1.85倍,且连续使用5次后去除率仍然在65%以上;进一步探究发现,烟气湿度不会使去除率显著下降;在CO2、SO2等干扰气体共存时,去除率仍在70%以上。表征结果显示,复合后比表面积增大,禁带宽度降低,有利于推动反应进行。自由基捕获实验也表明在光催化反应进程中,·OH起主导作用,是反应的主要活性物质。
为实现农业废弃物资源化利用与甲醇低碳生产,提出绿氢协同生物质制甲醇(GH-BTM)工艺,耦合生物质气化、绿氢补充、甲醇合成精馏及有机朗肯循环余热回收过程,并基于Aspen Plus建立全过程模拟模型。考察蒸气/生物质比、气化温度、甲醇合成温度和绿氢补充量对系统性能的影响,并与煤制甲醇(CTM)和绿氢辅助煤制甲醇(GH-CTM)工艺进行对比。结果表明,绿氢补充可改善合成气组成,提高甲醇合成性能。GH-BTM的氢效率、能量效率和㶲效率分别为88.80%、81.79%和72.85%,生命周期温室气体排放为0.31 kg/kg,较CTM和GH-CTM分别降低90.31%和83.51%;单位甲醇生产成本为231.50美元/t,内部收益率为23.77%。GH-BTM工艺兼具低碳优势和经济可行性,可为农业废弃物资源化与绿色甲醇生产提供参考。