CCUS技术是实现碳中和的关键路径,而CO₂捕集环节的高能耗与高成本是制约其规模化应用的主要瓶颈。通过分析各类主流技术路径,表明了燃烧后化学吸收法技术成熟但再生能耗高;富氧燃烧与化学链燃烧潜力显著,尚处于示范阶段;直接空气捕集可实现负排放,但成本高昂;在分离工艺上,吸收法面临能耗与腐蚀问题;吸附与膜分离法能耗较低但受限于材料性能;低温分离能获得高纯CO₂,但能效偏低。CO₂捕集技术发展需并行推进现有技术的迭代优化与前沿变革性技术的探索,通过材料创新与系统集成,推动其向高效、经济、环保方向演进,为实现碳中和提供关键技术支撑。

为系统评估石化行业油气回收技术,构建涵盖技术性能、经济性能、环境影响与可持续性、操作与安全性的综合评价指标体系,并集成BWM法(最优最劣法)、CRITIC法(基于相关性与标准差的客观赋权法)与博弈论组合赋权,结合VIKOR(多准则妥协解排序法)方法对5种典型油气回收组合工艺进行比较分析。结果表明,达标排放能力、安全性、去除效率与二次污染为影响技术选型的核心指标;“吸收+膜+PSA吸附”、“吸附+吸收”与“冷凝+吸附”3类工艺综合表现优异,构成稳定折衷解集,适用于不同决策偏好。该模型有效融合主客观信息,为企业技术选型与行业绿色升级提供科学依据。

分析了BASF天然气部分氧化制乙炔技术的专利申请趋势、有效性、技术构成、地域布局等信息,并对重点专利进行解读,分析技术发展路线,并对相关创新主体的专利布局策略提出建议。

分析巴斯夫(BASF)丙烯酸合成技术的专利保护情况,包括相关专利技术的申请年趋势分布、地域分布、最新法律状态及高价值专利特点,重点关注其核心专利技术。其核心技术为丙烯两段非均相催化气相氧化法,历经基础奠基、原料扩展、绿色高效3大阶段,重点集中在多金属氧化物催化剂、管式/流化床反应器设计、产物分离纯化及副产物环保处理4大技术模块。其专利呈现引用频次高、同族规模大、全球覆盖广的特点,形成了严密的技术壁垒。相比之下,国内企业在技术原创性、高价值专利数量及国际布局方面仍存在明显差距。

传统以点式气体探测器为主的监测模式在空间覆盖、气云识别和定量分析方面存在明显不足,难以支撑大范围园区的本质安全需求。围绕这一问题,研究在分析点式、线式与面式泄漏气体监测技术特点及适用边界的基础上,构建适用于化工园区的多源监测与智能预警体系。体系由园区高点位大范围速扫监测、重大风险源点位光谱成像监测以及企业既有泄漏监测系统3部分组成,以协同监测的方式实现泄漏气团的可视化发现、组分识别与浓度估算,并在统一平台上接入多源数据,开展时空融合、泄漏溯源与风险分级预警。工程化设计与应用表明,该多源监测体系可显著提升泄漏气体监测的空间覆盖和可视化水平,降低漏报与误报风险,为化工园区安全监管和应急指挥提供有效技术支撑。

过氧酸作为一类重要的有机过氧化物,在生活中通常被用作漂白剂、杀菌剂和消毒剂等。过氧酸分子极不稳定,容易发生分解或爆炸。因此,过氧酸的安全生产、存储和应用是化工行业关注的重点。针对这一核心问题,系统综述了过氧酸的水解、自发分解和金属离子催化分解等多种分解行为,重点梳理了当前通过添加抑制剂来稳定过氧酸的研究进展,提出了基于分子设计的新型抑制剂开发策略,旨在为工业应用中过氧酸的安全生产、长期稳定储存及安全高效应用提供理论基础。

系统性地综述了聚酰亚胺基CO₂分离膜的研究进展,重点介绍了通过本征结构设计、接枝、交联、热重排、高温碳化和共混等策略对聚酰亚胺膜进行改性,调控聚合物的链结构、自由体积、界面相容性和微观形貌,显著提升了膜的CO₂分离性能,展现出聚酰亚胺膜在CO₂捕集领域巨大的应用潜力。

通过回顾近25年以来有机胺废水处理的研究文献,阐述了物理法、化学法、生物法以及组合法的原理、应用成效与局限性。针对该类废水低碳高氮的特性及现有脱氮瓶颈,结合不同技术的反应机制与应用场景,提出了“高级氧化预处理-鸟粪石沉淀回收氨-强化生物脱氮”多级协同工艺体系。旨在构建高效处理与资源化利用相结合的技术路径,为提升有机胺废水处理效率提供可行参考,以助力相关技术的选择与工艺优化。

首先介绍了合成气先合成甲醇再脱水制烯烃的甲醇路线以及费托合成路线特点及进展。随后介绍了近年来基于双功能催化剂的合成气直接制烯烃技术(STO路线)的发展,论述了催化剂的金属氧化物组成、合成工艺、分子筛孔道、酸性以及两组分邻近距离对双功能催化剂性能的影响,概括了2种催化反应机理。对MTO路线和STO路线的烯烃总收率和CO₂总选择性理论值进行了计算。结果表明,如果STO反应根据合成气氢碳比控制合成气CO中的氧元素按一定比例形成CO₂和H₂O,可达到与甲醇路线相同的烯烃总收率。建议将根据氢碳比控制CO₂和H₂O量作为STO双功能催化剂研发的一个重要新方向。

为了提升实际生活中过氧酸在生产、储存以及运输领域的安全可靠性,针对常见造成过氧酸分解的敏感因素进行研究,总结出过氧酸一类物质最易受温度和金属离子等杂质的干扰,酸碱度、光照、接触介质同样也是不可忽视的重要因素。基于以上存在问题,围绕存储条件、生产工艺以及稳定剂几个方面系统地阐述了应对过氧酸分解需采取的助稳措施,其中添加稳定剂相较其他措施又可作为方案灵活且效果良好的助稳手段。对过氧酸分解机理进行充分且深刻的研究,开发出新型高效成本低廉的稳定剂,是未来提升过氧酸产业本质安全化的关键所在,也是今后过氧酸领域的重要研究方向。

系统综述了绿氢生产与综合利用技术进展。重点阐述了电解水与生物质制氢等主流绿氢生产技术的原理、特点与发展现状,并对比分析了碱性电解、质子交换膜电解、固体氧化物电解及阴离子交换膜电解不同技术路线的优劣。深入探讨绿氢在能源、交通、工业、化工及医疗等关键领域的应用潜力与实施路径。最后,针对当前绿氢产业发展所面临的技术成熟度、经济性及储运安全等核心挑战,提出了未来研究展望与发展建议。

异丁烯作为化工领域中重要的生产原料,其二聚物和三聚物是重要的化工中间体。阐述了异丁烯齐聚催化剂的研究进展(固体磷酸催化剂、负载型催化剂、酸性树脂催化剂、分子筛催化剂、离子液体催化剂等),并分析了不同催化剂的优缺点。探讨了异丁烯二聚物、三聚物的应用方向,并对异丁烯齐聚研究方向及工业化应用进行了展望。

油基钻屑制备压裂支撑剂是实现含油固体废物资源化利用的重要方向,对缓解油气钻井和储层改造中的成本与环保压力具有重要意义。系统概括与分析了油基钻屑预处理、油基钻屑烧结制备支撑剂、油基钻屑免烧制备支撑剂和树脂覆膜制备支撑剂的研究现状。研究表明将油基钻屑与铝矾土、二氧化锰、水泥和其他添加剂在适宜配比下混合并通过高温烧结或免烧等方式可制备出整体性能基本满足行业标准要求的支撑剂,但仍存在油基钻屑掺入率低(平均<30%)、支撑剂抗压强度不高(≤52 MPa)等问题,需从支撑剂制备核心添加材料与配方组成、制备工艺与设备等方面持续开展研究和攻关。相关分析可为油基钻屑的高效资源化利用与高强度压裂支撑剂制备的有机结合提供重要依据。

聚烯烃催化剂技术是聚烯烃树脂新牌号研发、质量提升与成本控制的关键核心。烷氧基镁载体型聚乙烯催化剂具有颗粒形态易于调控、氢调性能优异、粉料堆积密度高等优点,在当前淤浆法聚乙烯工艺中广泛应用。调控烷氧基镁载体的结构以及给电子体,可提高载体型催化剂的乙烯聚合性能,促进催化剂升级与技术迭代。目前国内外已有多种烷氧基镁载体型聚乙烯催化剂投入使用,其中国内产品尚未完成对进口催化剂的全面替代,有待深入研究催化剂的构效关系,不断提升综合性能。

分子筛介孔化技术是通过在分子筛中引入孔径2~50 nm的介孔结构,构建微孔-介孔多级孔体系,以改善传质性能、提升反应效率的关键改性手段。系统综述了分子筛介孔化的主要技术方法,包括后处理法、模板法以及晶体工程法,分析了各类方法的优势、局限及其对分子筛酸性、结构稳定性的影响。当前该技术仍面临孔结构精确调控困难、酸性易受影响、工艺成本较高及规模化制备受限等挑战,未来应致力于发展绿色、低成本的介孔化新工艺,推动介孔分子筛在能源化工与环境催化等领域的应用突破。

以准东脱灰煤为原料,负载不同Si/K比及Ca/K比复配灰,利用固定床反应器进行等温气化实验,结合物理吸附、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)及FactSage热力学模拟软件计算,揭示了生物质灰关键组分对煤焦结构演化的影响及碱(土)金属迁移路径。结果表明:复配灰促进了煤焦层状结构和孔隙发育。Si/K(摩尔比)固定时,随Ca/K增加,煤焦微孔孔容及比表面积呈现先升后降趋势。固定Ca/K时,Si/K增加显著抑制了煤焦孔隙发育和反应活性。钾气化过程易挥发,高温促进其以K和KOH形式进入气相,Ca主要赋存于硅酸盐中。提高Si/K比能起到固钾作用,但生成的熔渣或硅酸盐亦会抑制K催化活性。

为提升4,4'-双酚F的选择性,采用磺酸作为催化剂、多聚甲醛为甲醛源,在较低温度下的有机溶剂中开展了双酚F合成研究,考察了磺酸种类、溶剂种类、反应温度、酚醛比、酸醛比、溶剂量、反应时间对合成反应的影响。结果表明,在以三氟甲烷磺酸为催化剂、以异丙醚作溶剂、反应温度25℃、酚醛比10∶1、酸醛比0.1∶1、溶剂量5 mL、反应时间24 h的最佳反应条件下,双酚F收率为86.31%,4,4'-双酚F选择性可达60.12%,4,4'-双酚F收率为51.89%。

针对2,4-二氯三氟甲苯(2,4-DCBTF)硝化反应,系统地开展了反应条件、反应机理及热安全研究。通过筛选实验确定了最佳工艺条件:n(2,4-DCBTF)∶n(HNO₃)=1∶1.1,n(HNO₃)∶n(H₂SO₄)=1∶6.5,反应温度60℃,搅拌速率300 r/min,反应时间3 h,2,4-DCBTF的转化率为90%,2,4-二氯-5-硝基三氟甲苯(2,4-DC 5-NBTF)的选择性可达91%。密度泛函理论(DFT)计算表明,反应机理为$HS{\mathrm{O}}_{4}^{-}$诱导硝化,$N{\mathrm{O}}_{2}^{+}$进攻苯环上碳、与$HS{\mathrm{O}}_{4}^{-}$夺取氢协同发生,生成2,4-DC 5-NBTF的路径能垒最低,与筛选实验结论一致。测得反应焓约为-117.72~-121.11 kJ/mol。搅拌速率大于280 r/min后,可以消除传质的影响,最大累积度和MTSR也较低搅拌速率时有大幅下降。合适的加料时间为1 h,反应效率高,且最大累积度和合成反应最高温度(MTSR)都较更短加料时间时大幅下降,反应效率高且反应热风险低。

热解技术可实现污泥高值化利用,但污泥中氮(N)、硫(S)易转化为NH₃、H₂S等污染物。研究阐明了污泥热解过程中N、S迁移规律及含N/S污染物释放机制。污泥中N以吡啶和蛋白质为主(>80%),低温段(<500℃)蛋白质、吡啶和季氮中N快速分解生成NH₃,HCN释放较少;高温段(>500℃),吡啶、蛋白质深度裂解使NH₃与HCN释放增加,同时HCN与活性氢反应生成NH₃。S以无机硫为主(>70%),300℃后噻吩、亚砜转化为H₂S、COS,硫酸铵在300~700℃分解为SO₂。

为探究氧浓度在长焰煤氧化过程中对失重特性与关键官能团演变的耦合关联机制,以3种氧浓度为5%、10%、21%(体积分数)的氧气作为反应气,采用热重分析与原位傅里叶变换红外光谱联用技术,研究煤氧化热失重过程的特征温度和官能团变化规律,基于灰色关联度分析煤氧化自燃失重量与官能团间的相关性,探讨不同氧浓度煤氧化失重过程的关键官能团。研究结果表明:随氧浓度降低,煤氧化各阶段的各特征温度均向高温区偏移,初始阶段的质量变化量降低81.3%左右,可见低氧浓度在初始阶段可显著抑制煤氧化反应的进行;氧化反应活化能同样受氧浓度调控:低氧条件下初始阶段活化能升高,抑制了反应启动;氧浓度未改变官能团演变顺序,而是调控其热失重中的相对重要性,5%氧浓度以C=O分解为主,10%氧浓度下依赖脂肪链与羧酸等结构氧化,21%氧浓度由芳香结构开环及残留含氧官能团深度分解主导。

针对高温工程塑料对阻燃剂高热稳定性的迫切需求,以苯基二氯化磷(DCPP)、哌嗪(PA)和无水硫酸镁(MgSO₄)为原材料,设计并合成了一种新型磷-氮-镁协同阻燃剂(PN-Mg)。通过红外光谱(FT-IR)、X射线荧光光谱(XRF)和热重分析(TGA)对其结构、成分及热稳定性进行了系统表征。同时对反应工艺参数进行优化探究,确定最佳反应比例为n(DCPP)∶n(PA)∶n(Catalyst)∶n(MgSO₄)=1.5∶1.0∶3.0∶3.0,PN-Mg阻燃剂产率为86%。结果表明,PN-Mg初始分解温度高达546.2℃,可耐受500℃以上的高温加工环境,解决了与传统工程塑料加工温度不匹配的核心瓶颈。

在无溶剂条件下研究了叔胺催化氢醌(HQ)与碳酸乙烯酯(EC)反应合成氢醌双(β-羟乙基)醚(HQEE)的反应性能。结果表明,催化活性与叔胺亲核性密切相关:叔胺先亲核进攻EC使其开环,形成季铵两性离子中间体,随后HQ酚羟基进攻中间体并生成产物。链状叔胺中,空间位阻是主要影响因素,三乙胺(TEA)活性最高;含芳基叔胺因位阻和共轭效应活性较低;环状叔胺则因结构限制,其亲核性普遍优于TEA。研究揭示了叔胺结构对其催化性能的关键作用。

从活性污泥中筛选出一株具备高效异养硝化-好氧反硝化能力的菌株,并深入研究其脱氮性能及实际应用潜力。最终筛选出一株高效异养硝化-好氧反硝化菌株NM3,鉴定为贝氏不动杆菌(Acinetobacter baylyi)。该菌株优先利用氨氮,降解过程无硝态氮累积。在丁二酸钠为碳源、C/N质量比=14、32℃、pH=7.82最优条件下,氨氮去除率达97.37%,对猪场、水产养殖废水氨氮去除率分别为77.14%、86.67%,具备良好废水处理应用潜力。

针对燃煤烟气中难控制的元素态汞(Hg⁰)污染问题,以粉煤灰(FA)为载体,提出一种“重液分离-卤化物改性”协同策略。通过溴仿-乙醇体系进行重液分离富集未燃尽碳与Fe₂O₃等活性组分,进一步采用NaI浸渍改性制备高效吸附剂,系统考察了SO₂、NO、HCl等典型烟气组分对改性吸附剂脱汞性能的影响,并结合X射线光电子能谱(XPS)表征揭示了其作用机制。结果表明,采用密度1.89×10³ kg/m³的重液分离后经NaI改性的吸附剂脱汞效率最高,达99.54%;SO₂呈现低浓度促进、高浓度抑制的特点;NO在400 μL/L时促进效果最强,800 μL/L则产生抑制;HCl在10~30 μL/L范围内随浓度升高持续促进脱汞。机理研究表明,烟气组分通过竞争吸附、活性位点修饰、卤素转化与协同氧化等多途径影响脱汞过程。

以乙烯为目标烃类污染物,采用自研介质阻挡放电反应器,以工业木质素为碳源制备B-C、Ru-C两类掺杂碳基催化剂,构建非热等离子体协同催化体系,乙烯净化率提升20%。Ru-C催化剂性能显著优于B-C催化剂,在净化过程中起主导作用。最佳反应工况为:Ru-C催化剂装载量20 g、放电电压19 kV、进气流量3 L/min、乙烯初始浓度8.91 mmol/L,对乙烯的去除效率可达94.6%。经响应面分析,工况影响程度排序为:乙烯初始浓度>放电电压>进气流量。

采用热重-红外联用(TG-FTIR)技术,分析了含油污染土壤样品的热失重规律及脱附后尾气气相挥发物傅里叶变换红外光谱(FT-IR)谱图。结果表明,含油污染土壤的热分解主要分为3个阶段。第一热分解阶段主要是去除土壤中的水分和少量沸点较低的有机污染物。第二热分解阶段主要是去除土壤中大部分有机污染物。第三热分解阶段可能去除的是一些土壤中的高沸点有机物和热稳定化合物,有机污染物实际上只占土壤总质量的一小部分。通过分析含油污染土壤样品在300℃时的气相产物FT-IR,含油污染土壤样品微波热脱附后尾气可能含有单环芳烃、多环芳烃、烷烃(CH₂、CH₃)、芳胺、磺酰胺、有机硫酸酯、酮、羧酸、过氧化物。

针对微生物菌剂田间易失活、持效短等问题,构建了海藻酸钠(ALG)/胞外多糖(EPS)/贝莱斯芽孢杆菌(CT32)的半互穿网络水凝胶微胶囊体系。经优化,在质量比ALG∶EPS=7∶1时,包埋率达66.5%,活菌载量为2.13×10⁸ CFU/g。电镜表征显示微胶囊表面致密,内部形成80~180 μm的均匀多孔结构;红外光谱证实EPS通过氢键与Ca²⁺配位增强了网络稳定性。基于该半互穿网络结构,微胶囊体系兼具长效缓释与水分响应特性:在土壤中可持续释放活菌70 d以上,湿润环境下4 d内即可启动快速释放。草莓黄萎病模型防治试验表明其能显著促进植株生长,为提升微生物菌剂田间稳定性和持效性提供了有效支撑。

化学链气化技术在生物质及固废利用中展现出广阔前景。采用两段式固定床反应器,研究棉秆与聚乙烯在载镍铁矿石作用下的化学链共气化,考察NiO负载量、气化温度、载氧体与燃料质量比及水蒸气添加对气体产率、组分和焦油含量的影响。结果表明:在5% NiO、800℃时,总气体产率为0.97 Nm³/kg;当载氧体与燃料质量比升至30、水蒸气流量为0.03 g/min时,产率增至1.22 Nm³/kg,H₂和CO分别占39.66%和32.07%。载氧体逐步被还原为Fe₃O₄和Fe-Ni。水蒸气使晶格氧利用率由59.02%降至25.48%。

卷烟加香工艺中香精香料挥发性成分的精准分析对产品质量调控与品质稳定性至关重要。以柳州卷烟厂真龙品牌典型卷烟加香料液为对象,系统对比并优化同时蒸馏萃取(SDE)、液液萃取(LLE)和顶空固相微萃取(HS-SPME)3种前处理方法对挥发性成分的提取效果,并利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)进行成分分析。研究发现,LLE经溶剂极性与工艺参数优化后,3种料液萃取效率均有所提升;SDE在2 h萃取时长下虽挥发性成分含量略低于1.5 h,但挥发性物质检出种类增加14.29%,更适用于特征风味成分的全面解析。综合比较显示,使用SDE方法料液检出112种成分,显著高于LLE与HS-SPME方法。以上结果表明,同时蒸馏萃取有助于高沸点组分的有效释放,在卷烟加香料液挥发性成分分析中具有显著优势。

硼酸(H₃BO₃)与咖啡渣质量比1∶1,700℃热解制备生物炭B-BC_700-1,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子(XPS)等方法对B-BC_700-1进行表征,分析H₃BO₃对生物炭结构特性的影响,探究B-BC_700-1对磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole,SMX)的吸附性能和机理。结果表明,与咖啡渣原始生物炭(BC)相比,B-BC_700-1具有较大比表面积和孔径(S_BET和V_tot由326.23 m²/g和0.121 cm³/g增至646.97 m²/g和0.447 cm³/g),B-BC_700-1能够有效吸附SMX,当投加量为1.5 g/L、吸附时间240 min时,SMX的吸附率达到100%,吸附量为7.80 mg/g,高于BC的吸附量(1.07 mg/g)。B-BC_700-1对SMX的吸附过程符合准二级动力学和Freundlich等温线模型,表明吸附过程以化学吸附和非均质多层吸附为主;孔隙填充、π-π共轭和静电吸附是B-BC_700-1吸附SMX的主要机制。共存离子($C{\mathrm{O}}_{3}^{2-}$、$HC{\mathrm{O}}_{3}^{-}$、$N{\mathrm{O}}_{3}^{-}$、$P{\mathrm{O}}_{4}^{-}$)对SMX的去除率与无外加阴离子时相比有所下降。吸附-解吸4次后对SMX的去除率仍保持在80%以上。H₃BO₃改性咖啡渣可有效提高对水中SMX的处理效率。

采用水热合成一锅法,制备了涂覆碳空心微球铁基催化剂,并将其应用于费托合成反应。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、热重分析法(TG)、程序升温脱附(TPD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段对催化剂进行表征分析。结果表明,空心微球催化剂具有较好的碳链增长能力,C₅₊烃的选择性高达94.73%,同时副产物CH₄选择性仅为2.44%,但CO的转化率相对较低为16.93%。涂覆碳空心微球催化剂,CO转化率大幅度提升至51.12%,C₅₊烃仍保持较高选择性为87.35%,同时副产物CH₄选择性为5.11%。

以酸枣枝作为原料分别采用煅烧法和ZnCl₂活化法制备生物炭(BC),探究不同煅烧温度下其对水中莫西沙星(MFX)和氧氟沙星(OFLX)为代表的喹诺酮类抗生素的吸附性能影响。在最佳煅烧温度700℃下制备了用ZnCl₂活化的生物炭(ZC-700),并对其物理化学性质进行了表征分析。结果表明,ZC-700等温吸附高度契合Langmuir模型,动力学更符合准二级动力学模型,说明吸附过程是化学单分子层吸附;在45℃时吸附容量更是达到了137.65 mg/g(MFX)和135.87 mg/g(OFLX)。ZC-700材料重复利用率高,5次吸附再生之后仍高达80.05%以上的吸附性能。这些发现表明ZC-700可以作为一种去除水中喹诺酮类抗生素的低成本高效吸附材料。

丁二酸作为碳四中间体化学品,在合成批量工业品和消费品的过程中至关重要。对丁二酸晶体的成核过程与取向生长方式进行系统探究,多维度物相结构表征结果表明:在X射线衍射谱图中,丁二酸在结晶过程中形成了良好的结晶相;在光学显微镜谱图中,丁二酸在成核过程中形成了粒径饱满的菱型晶体。同时,测定了丁二酸溶液结晶诱导期、二次成核速率、生长速率等一系列动力学数据,结果表明:晶体的成核速率和生长速率都与过饱和度有关,低过饱和度更有利于晶体生长,降低结晶冷却速率有利于生产粒径较大的晶体。

随着造孔剂法制备多孔陶瓷技术的进步,造孔剂的种类成为限制该行业发展的主要因素之一,为了解决这一问题,合成了一种粒径和吸水倍率适中的有机造孔剂。以丙烯酰胺(AM)和经氨水中和至一定中和度的丙烯酸(AA)为共聚单体,在油相正己烷中以失水山梨醇单油酸酯(Span 80)为分散剂、过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用反相悬浮聚合法制备了P(AM-AA)微球。研究结果表明,在优选条件下,合成了吸水倍率约为17 g/g、吸水后中值粒径约45 μm的PAM交联微球,表现出很好的吸水膨胀性,可用作某些特定领域的造孔剂。

以脐橙皮作为生物质原料,制备了生物炭(BC)和生物炭胶体(BCC)。通过单因素批量吸附实验考察了不同实验因素对BCC吸附Pb²⁺的性能影响,并对其吸附前后结构进行表征以分析吸附机制。通过吸附动力学模型分析其对Pb²⁺的吸附特性。结果表明,各影响因素下BCC均表现出优于BC的吸附性能,其吸附符合准二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主导。BCC对Pb²⁺的吸附机制主要包括静电吸引、表面络合、离子交换和共沉淀。因此,相较于BC,BCC具有更丰富的表面活性位点及独特的胶体性质,对Pb²⁺表现出更优异的吸附性能,在重金属污染水体修复领域具有应用潜力。

通过制备不同形貌的铈基催化剂,对CO还原SO₂制硫磺的催化性能进行了研究。实验结果表明,球形CeO₂因其较大的比表面积和表面酸性而展现出最佳的催化活性,进一步通过稀土元素La、Y、Sm的掺杂改性,显著提升了CeO₂的表面酸性和催化性能,其中La元素的掺杂效果最为显著,确定了15% La-CeO_x在300~350℃的反应温度下具有最佳的催化效果,实现了硫磺的最高产率。该研究为SO₂的资源化处理和硫磺的清洁生产提供了技术支持,为SO₂还原催化剂制备提供了思路。

为改善304不锈钢表面的防护性能,以K型全氟聚醚醇为原料,成功制备了高纯度的全氟聚醚磷酸。使用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹HNMR)对原料及目标产物的化学结构进行表征,采用喷涂工艺在304不锈钢基材表面构筑全氟聚醚磷酸涂层,能量色散X射线谱(EDS)测试表明该聚合物分子在基材表面分散均匀。接触角测试结果表明,全氟聚醚磷酸涂层能有效地提高304不锈钢基材表面的拒液性,且基材表面附着的油性笔墨可由无尘布直接擦拭清除。负载1 000 g条件下,该涂层经牛仔布循环摩擦1 000次后,其水接触角仍维持在100°以上,表现出良好的机械耐磨稳定性。此外,该涂层还具备优良的耐酸性与耐盐腐蚀性,但是由于磷酸基团特性,该涂层在碱性环境中容易发生性能失效。

杜仲胶(EUG)由反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)组成,作为一种重要的生物基聚合物材料,在环境、农业、高分子材料改性和生物医学等领域获得了广泛应用。因此,开发出一种三元碱性低共熔溶剂(DES)协同表面活性剂高效预处理杜仲皮,再结合石油醚萃取高效提取EUG的工艺方法。获得了优化的预处理条件为固液比1∶12、时间4 h、温度80℃、10%吐温80(Tween-80)和萃取条件为温度80℃、时间2 h、固液比1∶10,EUG产率最高为66.0%。回收的DES循环使用5次,EUG的产率仍保持不变。分析测试表明该方法获得的EUG不仅提取率高且结构完整、性能良好等特点,研究结果为对EUG的高效提取利用提供了新的途径。

采用共沉淀法合成铈锆碳酸盐前驱体,经磷酸化和锌离子浸渍制备载锌磷酸铈锆材料,并对其结构、形貌及抗菌性能进行表征。分析表明材料为六方晶系,由直径约10 nm的纳米棒堆积而成,比表面积达85.4 m²/g。磷酸铈锆对白色念珠菌抑菌率达99.64%,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌亦具有抑制作用。吸附实验表明,锌离子吸附过程更符合伪二阶动力学模型和Freundlich等温线模型,且高温有利于吸附。该材料兼具高比表面积与优良抗菌性能,具有潜在应用价值。

通过实验研究了电化学强化催化效应(EPOC)对固体氧化物燃料电池(SOFC)运行过程中甲烷干重整反应(DMR)的影响,采用改变操作参数的方式,获得不同工作电压下的DMR催化性能。同时将经典动力学模型与改进的电化学动力学模型相结合,提出了基于EPOC效应的DMR-SOFC催化动力学模型。将塞流模型应用于DMR-SOFC反应器中,建立了非线性最小二乘拟合方法和遗传算法相结合的混合优化算法,并从实验结果中提取动力学参数。计算结果显示,利用所建立的动力学模型,得到的预测值与实验结果吻合较好。在650~750℃温度区间内,本模型可以对电化学强化催化作用下的DMR动力学性能进行有效的定量分析。

通过调控水热合成条件制备了Cu-TDCB和Cu-TDCH两种非均相催化剂应用于催化末端炔烃硼氢化反应。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征结果证实,Cu-TDCs结晶度良好,Cu-TDCH二聚体具有较低的Cu—O配位数,且Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)含量明显高于Cu-TDCB。性能测试中,Cu-TDCH表现出更加优异的催化活性、广泛的底物普适性和循环稳定性。机理研究结果表明,反应遵循可能的质子氢转移路径,Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)结构协同促进硼氢化底物活化过程。为低配位Cu-MOFs材料的结构设计及其在炔烃硼氢化反应中的应用提供了新的思路。

为探讨炼焦配煤热解过程多环芳烃(PAHs)的生成机理,采集山西某焦化厂配煤样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和热裂解-气相色谱-质谱联用仪(PY-GC-MS)分别对配煤中的游离PAHs和热解生成的PAHs进行分析。配煤中游离PAHs浓度为(23.6±4.5)μg/g,其中菲(29.0%)和芴(15.9%)浓度最高,环数分布以3~5环PAHs为主。配煤热解PAHs与游离PAHs的质量比为66.7,表明游离PAHs对配煤热解过程PAHs的生成影响较小,而PAHs及苯的衍生物、酚类物质等芳烃化合物,和长链或环状脂肪族化合物等前驱物经热解反应对于PAHs的生成贡献较大。配煤热解过程PAHs生成机理主要包括配煤游离PAHs的挥发释放、煤热解过程的裂解反应和缩聚反应及协同效应。

为实现湿法磷酸生产过程中脱硫副产硫酸钡的高价值资源化利用,开发了一条以脱硫硫酸钡为原料、碳酸钠为转化剂,制备碳酸钡的工艺路线。通过直接转化法,重点考察了反应温度、时间、搅拌转速、碳酸钠浓度及液固比对硫酸钡转化率的影响。实验发现各参数均对转化率有显著影响,在优化条件(90℃、120 min、150 r/min、3.6 mol/L碳酸钠、液固比6∶1)下,硫酸钡转化率最高达96.46%,所得碳酸钡纯度为96.18%,可返回脱硫工序循环使用。分析表明,适宜条件通过推动反应平衡正向移动并强化传质,有效提升了转化率。该工艺成功将工业副产硫酸钡转化为高附加值碳酸钡,不仅为湿法磷酸固废治理提供了新途径,也为碳酸钡的清洁生产提供了理论依据与工艺参考。

厌氧发酵可将废水中的有机物转化为挥发性脂肪酸(VFAs),其可作为生物燃料或用于化学合成。为了提高厌氧发酵的效率和产挥发性脂肪酸的量,通常会向发酵系统中投加外源添加剂。研究旨在建立一个有效的模型来评价外源添加剂的效果,以优化厌氧发酵过程。基于外源添加剂的单价、投加量、产酸量等指标,收集了实际投加外源添加剂的相关数据;通过层次分析法(AHP)和CRITIC权重法,计算了各评价指标的综合权重;最后,通过综合权重公式,得到了该模型的评价结果。

为进一步探究三级冷凝热解液的抑菌性能,在不同热解温度和原料下制备热解液并采用三级冷凝法冷凝,研究其对热解液组分的影响,并探究热解液主要组分与抑菌性能间的关系。结果表明:与常规冷凝相比,三级冷凝降低了热解液中74.30%以上的酚类物质含量;棉秆在500℃下制备的三级冷凝热解液抑细菌效果较常规冷凝更强,而以棉秆为原料制备的三级冷凝热解液中,热解温度为400℃时,其抑细菌和真菌中F菌效果均最好,不同原料在500℃下制备的三级冷凝热解液中,核桃壳的三级冷凝热解液抑细菌和真菌效果均最佳;热解液的抑菌性能与菌的种类和热解液组分的共同作用有关。热解温度、生物质原料和冷凝方式均会显著影响热解液成分含量和抑菌性能。

依托“年产千吨级模块化绿氨示范项目”,聚焦年产千吨级模块化绿色合成氨系统,构建以可再生能源为核心的端到端制氢-合成氨工艺链,集成热回收、过程控制与公用工程,形成完整的柔性架构。柔性设计可随绿电波动宽负荷运行:富电时,风电光伏驱动电解水制氢,部分供合成氨,部分储存;制氮同步运行,与氢反应产氨;储电模块将余电留存。绿电中断时,制氢停机,储电继续驱动制氮与合成氨工段低负荷运转,降低储氢储能容量需求。标准化撬装预制缩短建设周期,控制成本。验证结果表明,该柔性生产方式有效提升了系统效率与经济性,显著降低了碳排放,为合成氨工业的绿色转型提供了可行的技术路径与实践参考。

探究氧燃比(λ)与无量纲撞击距离(L/De)对火焰射流撞击壁面时的特性及碳烟分布的影响。通过实验与模拟相结合的方法,研究发现,随λ增大,火焰温度与热流密度升高,分布更趋均匀;OH^*化学发光强度呈先增后减趋势,主导因素由化学反应转为撞击效应。当λ=0.5时,碳烟生成主导,浓度最高;λ>0.5时,氧化作用增强,碳烟减少。此外,减小撞击距离使火焰形态转变,亮度减弱而温度与热流密度上升,碳烟因混合增强而减少。研究结果对理解此类火焰行为及碳烟调控具有参考价值。

通过危险与可操作性分析(HAZOP),对某企业的自动包装工艺生产线进行安全评价。通过确立节点、节点偏差分析、整体分析等步骤分析了可能出现的安全事故和引发后果的严重程度。研究表明,除静电堆积外,大多数风险事件均为低风险事件。对于静电堆积,做好生产线定期检修和提高人工操作规范性是有效的预防措施。

针对某百万吨级费托合成装置工艺技术的特点和要求,开发了费托合成铁基催化剂CNFT-L。采用费托合成浆态床反应器模型对CNFT-L运行的反应温度、入塔气n(H₂)/n(CO)等工艺条件进行优化,在优化后的条件下,CNFT-L成功实现工业应用,主要性能指标为:H₂+CO总转化率为93.04%,CO₂选择性为17.91%,${\mathrm{C}}_{3}^{+}$选择性为79.03%,吨油气耗为5 342 m³/t,液体产品中≥360℃的馏分占比为60%,完全满足下游油品加工生产装置的原料用量需求。

低浓度烟气二氧化碳捕集是实现全球碳减排目标的最主要的路径,而化学吸收法是当前全球经过验证的可大规模工业化的碳捕集技术,尤其适用于低浓度烟气二氧化碳捕集领域。百万吨量级碳捕集装置将是加快全球碳中和速度的必要保证。为了解决其技术瓶颈,降低能耗和运行成本,梳理了目前全球范围内在用、在研且可行的众多节能工艺技术,如级间冷却、富液分流、吸收式热泵、压缩式热泵、凝液再利用、MVR机械压缩等技术。通过百万吨级装置案例分析不同技术的能耗水平及优缺点,为推动百万吨级碳捕集技术快速落地提供有力的技术支撑。

某氢氟酸及制冷剂生产企业废水处理系统工艺流程为:调节池(曝气)→加药反应→絮凝→沉淀→脱硫塔(烟气脱硫)→加药反应→絮凝沉降。先用铝酸钙粉替代传统的石灰乳对含氟废水进行处理,再将处理后的高pH废水直接用于烟气脱硫,既节约了后续调节废水pH用的酸,又节约了烟气脱硫所用的碱,可以做到以废治废,实现了废水、废气达标排放。目前该系统已稳定运行3 a,处理后的废水、废气均能达到《无机化学工业污染物排放标准》(GB 31573—2015)直接排放限值要求。

利用Aspen Plus对碳酸二甲酯-甲醇共沸体系进行了变压精馏、萃取精馏和复合萃取精馏模拟计算。考察了不同萃取剂用量对萃取塔塔顶物料组成的影响,发现可通过调整萃取剂用量改变塔顶组成,即达到变压精馏系统中不同压力下的高压塔效果。通过增加常压塔和萃取剂回收塔完成复合萃取流程的模拟计算,并对各复合萃取精馏流程各物流参数进行了对比。对复合萃取精馏、变压精馏、萃取精馏的能耗进行了对比,并分析了差别原因,为精馏分离碳酸二甲酯-甲醇共沸物的工业化提供了理论指导。

简要介绍了氧化铝溶出工艺和铬酸钠制取的方法。通过对比氧化铝溶出和铬酸钠氧化溶出的工艺条件,得出湿式氧化法在制备铬酸钠溶液的工艺中关键在于精确控制氧气的添加量和系统压力的平衡。初步开展了Cr的热力学研究,结合某厂实验现象和热力学计算表明,Cr的氧化状态对氧气的利用率和加氧温度的控制有重要影响。利用氧化铝AP溶出和管道化溶出技术的优势,提出了铬酸钠氧化溶出新工艺的设计方案,重点分析了湿式氧化法制取铬酸钠溶液的可行性,并对设计过程存在的问题进行了浅析,为铬盐环保生产工艺的研发提供了新思路。

为了对甲烷氧化偶联制乙烯工艺的碳足迹进行核算并分析减排措施,采用过程生命周期评价方法,以甲烷氧化偶联制1 t/h乙烯为功能单位,构建了“从摇篮到大门”的乙烯产品碳足迹核算系统边界,以调研数据和流程模拟计算数据为基础进行了乙烯产品的碳足迹核算与减排分析。结果表明,甲烷氧化偶联工艺制备乙烯产品的碳足迹为5.53 t/t,其中原材料获取阶段引入的碳排放足迹占比最高,占总碳排放的54.1%。当同时使用光伏电解水制氢获取原料氢气及对OCM反应产生的二氧化碳进行回收再利用时,可以大大降低乙烯产品的碳足迹,与不采用减碳技术相比较,共降低碳足迹47.6%。

依托企业现有煤焦制气装置,开发了一套浮渣-污泥协同气化资源化利用技术。通过设计多组适应不同产出工况的定制化掺烧比例,并结合预处理与混浆气化耦合工艺,实现了对污水处理场浮渣与污泥的全量、稳定消纳。该技术将危废在高温下转化为高价值合成气(CO+H₂),无需新增核心设备,且运行稳定、环保达标。工业应用结果表明,该技术可处理浮渣含油率35%~42%、污泥含水率85%的复杂物料,年消纳危废1.58万t,替代燃料煤3.95万t。基于2025年市场价核算,年新增综合经济效益达1.83亿元,投入产出比超过1∶8。本研究为大型炼化企业解决高负荷污水处理系统固废出路、实现绿色低碳转型提供了切实可行的技术路径与实践范本。

针对粗硝基苯乳化带酸的现状,开发了适用于工业应用的强化酸烃分离装置,研究了破乳分相机理,总脱酸率达到85%。在实验室研究的基础上,设计并建成14 m³/h工业规模的强化分离工业装置。工业装置运行结果表明,强化分离设备建成投用后,总脱酸率达62%以上,脱酸效果显著。装置运行2个月后,稀碱月平均消耗量由0.85 m³/h下降至0.25 m³/h,碱耗降低了70%,废水中硫酸钠含量降低了43%,具有可观的经济效益和社会效益。

首先对航煤市场以及加氢工艺技术进行分析,确定航煤生产工艺。以山东某石化企业为例,对原料预处理装置生产航煤的技术改造方案及经济效益等方面进行研究。研究发现,在现有装置基础上,通过液相加氢工艺改造生产高附加值的航空煤油,能够降低全厂能耗,给企业带来一定的经济效益,增强企业抗风险能力,有利于提升企业的整体实力。

近年来有机过氧化物生产行业事故频发,为研究事故特征及致灾原因,提升行业安全水平,从储存、反应、后处理、应急等方面对典型事故案列进行归类分析并提出安全提升对策。结果表明,物料危险性研究缺失、双氧水次生灾害认识不足、反应过程研究不充分是事故发生的主要原因。通过对全流程的有机过氧化物生产工艺中的安全问题进行梳理分析,为相关工艺开发单位建立系统化的安全研究方法和策略、全面提升工艺安全提供建议和参考。

为响应钢铁行业超低排放政策要求,解决焦炉煤气真空碳酸盐脱硫系统脱硫效率低、出口H₂S质量浓度超标的技术瓶颈,系统开展了工艺参数优化及工业应用验证。通过单因素变量法,探究反应温度、脱硫剂浓度、液气比、氨浓度等吸收参数,及再生温度、富液HS^-含量、再生塔压力等再生参数对脱硫效率与再生效率的影响规律。基于实验结果与现场装备条件,制定了针对性优化方案并实施应用。结果表明,出口H₂S浓度从优化前的400~800 mg/m³稳定降至100~300 mg/m³,同时脱硫液颜色异常、酸气管道腐蚀堵塞等问题得到根本性缓解。

为改善均匀泡沫金属流场(MF-FF)反应物分布不均及水淹问题,以氧浓度(2.5 mol/m³)和液体饱和度(0.05)为阈值,将MF-FF划分为区域孔隙分布的泡沫金属流场,研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能变化和水气管理。进一步通过遗传算法(GA)优化,提出阴极孔隙梯度优化设计方案并验证有效性。结果显示,正梯度设计显著改善了流场反应物分布,不仅通过渗透率的梯度减小优化水管理,同时在入口区域保持高孔隙密度强化氧气垂向渗透,提高反应速率。最优梯度方案(115-90-60PPI)相比于均匀泡沫金属,在0.5 V下的功率密度提升了7.2%,氧气分布均匀性提升33.2%,液态水分布均匀性改善46.2%,提升了PEMFC在高载荷下的工作稳定性。

氢气作为清洁能源载体是碳中和关键路径,天然气管道改输氢气优势显著。以某改输工程为例,构建投产置换动态模型,模拟氮气封存、氢气置换及升压全流程并与天然气管道对比。研究结果表明:氮气封存阶段,氮气封存耗量约8 000 m³、耗时434 min;置换阶段,N₂头与H₂头到达末站分别需19.78、21.27 h;管内压力升高至4.5 MPa时耗时231.4 h,氢气用量1.946×10⁶ m³;氢气置换氮气时长较天然气短1.9 h,3.0 MPa前氢气耗量与耗时更大;100 km内混气段长度为350~560 m,FLUENT软件模拟结果比经验公式保守,为氢气长输管道建设与安全投产提供理论及技术参考。

针对天然气净化厂脱硫脱碳单元能耗较高的问题,基于Aspen Hysys软件建立天然气净化厂脱硫脱碳单元流程模拟模型,模型计算误差小于10.22%。通过对甲基二乙醇胺(MDEA)溶液质量分数等参数以湿净化气H₂S含量和工艺总能耗为目标函数进行单因素分析优化,优化结果表明,MDEA溶液质量分数为48%,MDEA溶液循环量为70 m³/h,MDEA贫液进入吸收塔温度为31℃,工艺总能耗较优化前下降了461.68 kW。对脱硫脱碳单元进行㶲分析,工艺流程总体㶲效率为15.29%,主要㶲损来源于MDEA再生塔再沸器耗能2 393.39 kW,占脱硫脱碳单元总能耗的61.37%。研究结果对天然气脱硫工艺的节能降耗和技术改进提供指导方向。

本研究通过复合荧光碳点和铕离子,成功构建出比率型的荧光探针(CDs/Eu³⁺)。将该探针应用于水体中四环素类物质的检测,制备的双荧光探针对四环素展现出优异的灵敏度与选择性。基于双荧光强度比值I₆₁₃/I₄₅₆与四环素浓度之间呈现良好的线性关系,可实现检测限低至1.32 μmol/L。同时,该探针对常见离子及外源干扰物具有较强的抗干扰能力,且整个检测流程成本低廉、操作便捷、结果准确可靠。

为降低火电厂脱硝氨区尿素水解器发生Cl^-腐蚀风险,有必要对其进料的尿素溶液Cl^-浓度进行在线监测。阐述了尿素溶液Cl^-测定中的主要干扰物质及消除方法,实验研究了不同因素对吸光度影响以及尿素溶液Cl^-检测的准确度,开发出了一种基于分光光度法的尿素溶液在线Cl^-检测仪。实验研究结果表明,入射光波长宜选用400~500 nm,采用过滤和加入HNO₃溶液调节pH的方法可消除干扰,25% HNO₃溶液加入量占尿素溶液样品体积比不低于20%,尿素溶液浓度在10%~50%时不会干扰Cl^-测定。性能测试结果表明,尿素溶液在线Cl^-检测仪的测定下限可达0.1 mg/L,仪表精准度能满足工业在线检测的需求。