通过对全球相关制备专利分析与技术拆解,研究了该领域的专利申请数量趋势、专利申请地域分布、主要申请人及其申请数量的历年变化趋势以及核心制备技术路线分析,明确磷酸锰铁锂制备技术演进规律与发展趋势,可为相关企业研发、专利布局及产业化提供参考。

通过对碳捕集工艺节能降耗的有机胺化学吸收剂领域专利文献的检索、筛选、统计和分析,针对不同类型的有机胺化学吸收剂,进行剖析和深入发掘,从全球专利申请发展趋势、技术发展路线以及技术薄弱点等方面进行研究分析,展示了相关领域的产业技术现状,给出研发建议并对产业化前景进行预测。

基于全球专利大数据,综合运用专利计量、文本挖掘与社会网络分析方法,系统剖析2006—2025年间人工智能在煤基能源化工领域的创新态势与竞争格局。研究发现,中国在专利申请数量上占据主导,但存在创新主体以高校为主、企业承接能力不足、PCT国际布局滞后等结构性问题。细分领域分析表明,技术热点已从基础控制转向基于神经网络的智能预测与优化,但在工业场景中仍面临数据稀缺、模型可解释性差、产学研转化不畅等共性瓶颈。为此,建议我国能源企业聚焦“机理+AI”融合创新,加强高价值、国际化专利布局,推动技术落地与产业升级。

综述了电化学发光(ECL)金属离子检测体系的发展现状,对其关键组成要素及调控策略进行了系统梳理,总结了其在重金属及稀土离子检测中的应用进展,并对未来发展方向进行了展望。

基于近年来关于生物质发酵产品的科研成果,系统综述了利用生物质发酵制备乙醇、有机酸、抗生素及其废渣资源化利用的研究进展与工艺优化策略。研究聚焦于从水果、粮食作物、纤维素、海产品、生活废弃物等生物质发酵中筛选优良菌种,通过特性菌种、单菌种及混菌发酵提升产物的高效稳定生产。通过对发酵工艺中的温度、糖度、pH等参数优化总结探究其定向调控意义,发酵过程中目标产物积累与有机物质转化的规律为品质提升提供了理论依据。废渣资源化方面,发酵产生的酒糟、菌渣等富含粗蛋白和有机质,综述其后期物理压榨、烘干或高温好氧堆肥等过程,实现废渣的减量化与资源化。发酵工艺的持续优化与废渣资源化利用协同推进,不仅提高发酵产物的生产效率与品质,并且为构建绿色、低碳、循环的生物制造体系提供了重要的理论支撑与实践路径。

系统梳理了近年来国内外的相关研究进展,首先对比了我国典型生物质与煤炭的物化特性,明确了预处理的必要性;进而重点阐述了水洗与干燥(烘焙)2类预处理技术的作用机理及其对生物质燃料特性、燃烧/混燃特性及污染物排放行为的优化效果;最后,探讨了自然水洗、间歇/连续式水洗以及移动床、回转式、流化床干燥炉等规模化预处理技术的特点与瓶颈。旨在为发展高效、经济的生物质预处理技术,推动生物质耦合燃煤机组的规模化应用提供理论参考。

系统调研近年来相关研究成果,从催化剂活性组分协同作用、载体改性机制、助剂调控效应及制备工艺优化4个维度,综述铜基催化剂的研究进展,为新型高效催化剂的设计与工业化应用提供参考。

结晶技术是化工和制药领域至关重要的分离纯化单元之一,相比于间歇结晶,连续结晶拥有生产规模更大、产品质量均一和投资与维护成本较低等优点。近年来,连续结晶技术已逐渐成为实现高效、灵活、可持续制药生产的关键技术。常用的连续结晶器主要分为以连续管式为主的平推流结晶器和以连续釜式为主的混合悬浮混合出料结晶器(MSMPRC)。连续管式结晶器拥有停留时间窄、产品粒径分布和粒径更均一的优势,而连续釜式结晶器则拥有不易堵塞、放大结构更为简单、操作便捷的优势。然而,由于缺乏标准化的小试连续结晶小试研究设备、下游间歇过滤干燥设备与上游不匹配以及小试研究过程中和小试结晶机理研究不准确等问题,目前连续结晶技术尚未得到大规模推广。随着过程分析技术和各类过程强化手段的耦合,连续结晶生产过程的放大难度也将逐渐降低,连续结晶技术必将在未来迅速发展并得到广泛应用。

根据测量原理不同将氚测量计量技术分为直接物理测量法和放射性测量法,详细讨论了体积法、重量法、质谱法、气相色谱法、拉曼光谱法、量热法、电离室法、液体闪烁计数法、轫致辐射测量法以及氚成像技术等方法的原理、特点。最后,基于现有技术,提出氚测量技术应继续朝着多技术集成、在线实时监测和便携化方向发展。

围绕基于相转化技术制备整体皮层非对称(ISA)纳滤膜展开,系统总结了相转化法的成膜机制、制备调控手段及后缩孔改性策略。重点论述从相转化技术的基本原理与分类,到通过配方设计、工艺调节制备ISA纳滤膜,以及耦合化学交联、静电组装等技术对ISA纳滤膜进行表面孔径调控与功能化修饰。通过合理调节制备工艺主导相分离过程以及技术耦合,实现对膜分离皮层结构的精确设计,协同优化ISA纳滤膜的渗透性与选择性,并赋予膜多样化的功能。未来研究应进一步深化对相转化成膜机制的理解与过程调控,积极促进制膜技术与膜材料的高性能与多功能化、绿色可持续化,并拓展ISA纳滤膜在更广泛领域的应用。

针对国内共聚甲醛(POM)产业产能扩张与高端化发展需求,系统梳理主流共聚甲醛生产工艺路线,对比不同技术的反应机理、单元操作、能耗指标与运行特点。结合国内装置实际生产痛点,剖析湿法聚合、干法聚合及典型专利商工艺的技术差异、优势与局限,提出适配新建装置与节能改造的优选路径,为国内聚甲醛产业技术升级、高端产品国产化提供工艺选型依据与技术参考。

从贵金属催化剂、非贵金属催化剂、非金属催化剂及金属有机框架(MOFs)催化剂4大类出发,综述了不同催化剂去除VOCs的研究,涵盖各类催化剂的结构特性、催化机理及应用潜力,为开发低温高效、廉价稳定的VOCs催化剂提供参考。

采用程序升温还原钴的磷酸盐前驱体制备了磷化钴,并通过二甲基二硫醚(DMDS)硫化磷化钴及还原Na₄P₂S₆和CoCl₂·6H₂O混合物的方法制备了含硫的磷化钴。结果表明:还原磷/钴摩尔比[n(P)/n(Co)]为0.5和1.0的磷酸盐分别得到Co₂P和CoP相。只有当Na₄P₂S₆和CoCl₂·6H₂O前驱体中磷大大过量时[n(P)/n(Co)>1.5]才能制备纯相的CoP。DMDS硫化法导致了磷化钴表面硫化,而还原Na₄P₂S₆和CoCl₂·6H₂O混合物则可能形成了磷硫化物相。这些催化剂催化萘加氢和电催化析氢反应(HER)活性有着相似的顺序,按照前驱体中n(P)/n(Co)比1.0>1.6>0.5的顺序递减。Co₂P的加氢和HER活性均低于CoP或CoP和Co₂P的混合物。还原适宜n(P)/n(Co)比的Na₄P₂S₆和CoCl₂·6H₂O混合物前驱体制备的磷硫化物在两类反应中展现出最佳性能。

以煤直接液化油中碱性氮杂环化合物吡啶通过氨基化制备含能分子单体2-氨基吡啶为模型反应展开探究。实验与计算表明非极性溶剂十二烷有利于α位C—H键断裂;非质子弱极性的N,N-二甲基苯胺作相转移催化剂,能强化各阶段过渡态与产物的生成,提高氨基化反应转化率和选择性。为提升循环性能,将N,N-二甲基苯胺固载于聚苯乙烯树脂小球,反应5 h后,2-氨基吡啶收率达54%,选择性96%;经6次循环反应,产物收率为52%,选择性仍可稳定在96%左右。

以从焦化厂活性污泥中分离获得的3株功能菌Kl-TY2、Kl-TY6和Kl-TY8为研究对象,经分子生物学鉴定,3株菌均为克雷伯氏菌属,结合近缘菌株功能注释信息可推测,3株菌在苯酚与吲哚降解过程中可能存在一定代谢互补。2³全因子设计结果表明,菌株组合Kl-TY2+Kl-TY6+Kl-TY8在72 h内对苯酚和吲哚的降解率均超过90%,综合降解性能优于单菌及双菌体系。进一步通过单因素试验和响应面法优化降解条件,确定温度、pH和苯酚初始浓度为主要影响因子,预测最优条件约为31.7℃、pH 7.03、苯酚507.4 mg/L,实测苯酚降解率达91.78%。结果表明,人工菌群Kl-TY2+Kl-TY6+Kl-TY8具有较强的苯酚-吲哚协同降解能力,可为焦化废水生物处理工艺优化提供参考。

以硼氢化钠、甲醛、水合肼和聚乙二醇为还原剂,采用液相还原法制备了不同Pd/Al₂O₃催化剂,考察了催化剂的氢气选择性催化还原脱硝性能。结果显示聚乙二醇还原剂制备的催化剂展现出最佳的低温脱硝性能,其在首次脱硝和二次循环脱硝中均表现出90%以上的NO_x转化率和N₂选择性。催化剂表征结果表明,聚乙二醇还原剂使催化剂表面上的活性Pd⁰和吸附氧物种最多,比表面积最大,显著促进了NO的吸附活化和H₂的稳定解离,因而使催化剂的低温活性、N₂选择性和热稳定性最佳。

利用超支化聚缩水甘油(HPG)的溶剂选择性自组装,以PtCl₄作为金属前驱体,100℃油浴反应30 min,得到HPG自组装结构负载的Pt纳米材料(Pt@HPG);继而在400℃煅烧2 h,得到部分碳化的超支化缩水甘油自组装骨架限域稳定的Pt纳米颗粒(Pt@HPG-400)。用Pt@HPG-400作为硝基苯加氢催化剂、甲醇为溶剂、0.5 MPa H₂压力下,室温下反应20 min,即可使硝基苯完全转化为苯胺,循环使用10次仍保持催化性能不变。Pt@HPG-400对其他硝基芳烃的室温高选择性加氢同样具有优异的催化性能。

系统考察了污水处理厂氯消毒出水中磺胺嘧啶(SDA)在太阳光辐照下的降解行为。在pH为6~10范围内,中性分子态SDA与次氯酸反应速率常数远高于阴离子态;溶解有机质具有抑制作用。自由基总贡献约40%,其中·OH贡献最大(12.6%),且随pH升高而增强。密度泛函理论(DFT)计算揭示五元杂环和磺酰胺基为主要反应位点,液相质谱(LC-MS)检出14种中间产物,推导出五元杂环裂解、苯胺基氧化及磺酰胺基脱落三条降解途径。

在NaY分子筛进行碱处理的基础上,开展Ce改性研究,对改性催化剂上进行结构表征和催化油脂裂化的性能研究。结果表明:Ce/NaY分子筛的晶形结构与NaY分子筛一致,仍然具有典型的FAU型分子筛的特征,Ce元素的引入,可以对介孔结构给予补充,使粗糙表面变得光滑,用4%浓度的Ce改性的分子筛表现出良好的催化性能,Ce/NaY分子筛在温度为475℃和质量空速为1.273 h^-1条件下,催化裂化的液体产物产率为45.25%,产物酸值为1.3 mg(KOH)/g,20℃时运动黏度为 1.8 mm²/s,液体产物的主要成分为芳香烃48.83%、烷烃10.91%和烯烃24.79%。研究结果为分子筛催化油脂裂化制备生物基烃类提供依据。

采用KH570对纳米介孔硅表面进行硅烷偶联,然后与丙烯酰氯原儿茶醛进行共聚反应,制备PCA-MSNs,其颗粒尺寸为180 nm,平均孔径为2.84 nm。最后以姜黄素为药物模型,探究药物载体吸附和释药性能。实验结果表明,当PCA-MSNs用量为6 mg、载药温度为37℃、初始质量比为6∶3时,饱和载药量最大,为24.71%,体外累积释药率为19.54%。

采用层次分析-响应面法联用优化九制黄精超声提取工艺,以乙醇体积分数、超声温度、时间、液料比为考察因素,总多糖、总皂苷、总酚、总黄酮、总氨基酸提取率为评价指标。通过层次分析法确定权重(总多糖0.502 8,总皂苷0.260 2,总酚0.134 4,总黄酮0.067 8,总氨基酸0.034 8),计算综合评分后进行Box-Behnken设计与响应面分析。建立的二次回归模型极显著,R²为0.962 3。最优条件:乙醇体积分数2.6%,超声温度75℃,时间50 min,液料比20∶1 mL/g,综合评分实测与预测偏差2.49%。该联用策略实现了多组分协同优化,工艺可行、重复性好,可推广至工业化应用。

以聚偏氟乙烯(PVDF)管式超滤膜为基膜,聚乙烯亚胺(PEI)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,采用界面聚合(IP)的方法制备出针对氯化镁盐溶液表现为不同截留性能的管式复合纳滤膜。通过改变2种单体浓度,研究不同浓度单体对管式复合膜截留率和通量的影响,还分析了不同性能管式复合纳滤膜的切割分子量、接触角、其他无机盐的性能测试以及染料和盐溶液的分离性能。结果表明,不同浓度的单体制备出的纳滤膜性能具有多样化,可应用于不同的水处理场景。根据孔径分析,对氯化镁盐溶液截留性能为10%~97%的复合膜表现为致密纳滤膜和疏松纳滤膜,致密纳滤膜截留其他无机盐溶液也可以达到很好的效果,疏松纳滤膜可应用于染料与盐溶液的分离。

基于黄铁矿、聚己内酯与玉米芯独特的电子供体释放组合效应,制备出5组不同配比下的三元复合填料;在进水C/N比分别为5、3、0的条件下,采用静态实验考察其脱氮性能及微生物机制。结果表明,黄铁矿占比为40%的Py40组脱氮效能最佳。在C/N=0实验阶段,其总氮(TN)的去除率稳定在87%左右,出水化学需氧量(COD)与S${\mathrm{O}}_{4}^{2-}$浓度保持在15 mg/L和 80 mg/L以下。微生物群落分析表明,该复合填料生物膜富集了Comamonadaceae、Ferruginibacter、SM1A02等关键功能菌属,并且周质硝酸盐还原酶A/B(napA/B)、醌氧化还原酶(sqr)等氮硫代谢功能基因相对丰度较高,有利于构建并驱动混合营养反硝化脱氮过程。

电石渣的主要成分为Ca(OH)₂,其含量超过80%,将其转化为钙基催化剂应用于生物质热解可显著优化气体产物分布,提升生物燃气中H₂含量,同时减少CO₂排放。基于Aspen Plus平台构建了CaO催化生物质气化的热力学模型,系统考察了CaO添加量、反应温度及氧气当量比对气化产物组分分布、H₂/CO、燃气热值的影响规律。结果表明,当氧气当量比增大时,CO与CH₄体积分数下降,CO₂体积分数上升,H₂体积分数先增后减,在氧气当量比为0.2~0.3时达到峰值。提高气化温度会促进H₂和CO生成,使H₂/CO及燃气热值持续上升,同时抑制CO₂和CH₄的形成。在氧气当量比为0.3时,增加CaO可同步提升H₂、CH₄和CO体积分数,增加H₂/CO,降低CO₂排放。当CaO添加量超过25%时对CO₂捕集能力接近饱和。由此证明,优化氧气当量比、CaO用量和气化温度,能够协同提高燃气质量并实现CO₂减排。

通过引入ZIF-8@纳米纤维素(ZIF-8@CNF)纳米杂化材料,以聚丙烯酸(PAA)和季铵化壳聚糖(QCS)自凝胶粉末体系进行功能化修饰,成功制备了ZIF-8@CNF/PAA/QCS(MPQ)复合敷料。结果表明,ZIF-8@CNF的引入构建了有机-无机杂化三维网络,使孔隙结构致密均匀。MPQ 150复合材料对磷酸盐缓冲液和血液吸附率分别为417.3%和253.7%,粘附强度为11.4 kPa,具备快速成胶与自愈合能力,DPPH·自由基清除率为31.5%,ABTS⁺自由基清除率为23.4%,且材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌杀菌率分别达92.1%和91.6%,无细胞毒性,说明构建的MPQ复合材料在创面治疗中具有巨大应用潜力。

为实现纳米CeO₂的可控制备,采用醇水溶剂热法一步合成了空心八面体纳米氧化铈颗粒,系统研究了铈源浓度、反应温度及时间、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加量及无水乙醇体积比对CeO₂颗粒微观形貌的影响及形成机理。结果表明铈源浓度及反应温度对CeO₂颗粒粒径具有显著影响,在0.03 mol/L的低铈源浓度下,获得了平均粒径为108.9 nm的立方萤石相氧化铈颗粒,在140℃的低反应温度下,获得的颗粒平均粒径为61.46 nm,随铈源浓度增加与反应温度升高,CeO₂颗粒粒径均呈现增大趋势。反应时间决定了颗粒内部的溶解程度,在反应时间为24 h下能够获得空心CeO₂颗粒。PVP添加量及无水乙醇体积比在适当范围时能够协同在CeO₂颗粒的形成过程中提供空间位阻作用防止颗粒团聚,并且实现前驱体晶粒自组装形成类球状至八面体CeO₂颗粒。为制备不同大小的八面体氧化铈及空心氧化铈提供了一种简单有效的方法。

以自制的苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸甲酯共聚大孔树脂(HTGL)为载体,通过真空灌注-原位还原法制备了负载型纳米零价铁复合材料(nZVI@HTGL),克服了传统的nZVI易团聚的瓶颈。nZVI@HTGL在30 min可达吸附平衡,对Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的最佳吸附pH分别为3.0和4.0,去除率分别达99%和98%。此外,对Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的吸附等温线均符合 Langmuir模型。在4.0 BV/h流速下,nZVI@HTGL对混合体系中Cr(Ⅵ)和As(Ⅲ)的动态吸附容量分别为74 mg/g和 43 mg/g。nZVI@HTGL为小规模工业废水的重金属污染控制提供了可行的技术方案。

针对2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)生产中浓缩液经水解回收N-叔丁基丙烯酰胺(N-t-BAA)的难题,开发多级水相纯化-乙醇重结晶工艺。优化工艺为一级水料比1.5∶1、二级补加0.5倍水、静置6 h,初产品纯度≥98.5%;再经乙醇重结晶,产品纯度≥99.7%,磺酸类杂质≤0.1%,总回收率84.23%。乙醇母液可循环使用5次,产品纯度>99.5%。建立的高效液相色谱(HPLC)检测方法线性良好(R²=0.998 9),检出限0.05~0.06 mg/L,平均回收率101.45%(RSD=1.2%)。质谱(MS)和核磁共振(NMR)确证结构。

以β-环糊精(β-CD)为基体,经接枝共聚-偕胺肟化两步法制备了β-环糊精星形接枝偕胺肟聚合物吸附剂(β-CD-PAO)。通过扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积分析、热重-差热分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征其理化结构,系统考察了β-CD-PAO对镓离子Ga(Ⅲ)的吸附行为和选择性,并验证了其在实际拜耳母液应用效果及循环再生性能。结果表明,β-CD-PAO具有良好的孔结构与热稳定性,对Ga(Ⅲ)具有高选择性,在拜耳母液60℃工况下,最快6 min即可达到吸附平衡,饱和吸附容量最高达33.1 mg/g;以0.1 mol/L硝酸为解吸剂,经5次吸附-解吸循环后,吸附容量保留率仍超81%。吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir等温模型,为自发进行的吸热配位螯合过程,可为镓的高效分离回收提供了新选择。

以β-环糊精为骨架,通过逐步功能化修饰并引入钨酸根,构建了一种季铵型超分子纳米反应器(β-CD-PPQAT),并用于催化环己烯在过氧化氢体系中的氧化反应。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)及核磁共振波谱(NMR)表征证实目标结构成功构建。结果表明,在优化条件下,环己烯转化率可达约96%,己二酸产率约78%。该体系通过限域效应与相转移作用促进中间体深度氧化,提高了目标产物选择性。同时催化剂具有良好的稳定性与可重复使用性,为己二酸的绿色高效制备提供了新思路。

针对传统共沉淀法和常规水热法制备阳极催化剂存在成核不均、制备周期长等共性问题,以及碱性电解水阳极析氧反应(OER)动力学迟缓、贵金属基催化剂成本高昂的行业痛点,采用微波水热法高效制备了NiCoFe基三元层状氢氧化物(NiCoFe-LTH)催化剂,研究金属比例、微波功率及基底等对结构与性能的影响。通过多种表征与电化学测试,建立合成参数-结构-性能构效关系。结果表明,当Ni∶Co∶Fe=1∶1∶1、功率800 W、泡沫镍为基底时性能最优:在电流密度10 mA/cm²下过电位为227 mV,Tafel斜率为24.3 mV/dec;三电极体系在1.55 V条件下电流密度达700 mA/cm²,该电流密度下全解水仅需1.73 V。微波水热使催化剂快速均匀生长,形成三维花状结构,提升活性位点与界面结合,加速电荷传输。

为实现木材基相变材料的高储能密度、优异循环稳定性与高效光热转换的协同,提出一种协同工程策略。将天然榉木于900℃炭化构建定向孔道碳骨架,赋予其宽光谱吸收能力;采用动态真空浸渍法负载聚乙二醇,并通过六亚甲基二异氰酸酯原位交联封装。所得复合材料太阳光吸收优异,30 min升温至72℃,相变焓达170.24 J/g。经50次循环,焓值保留率95%,为高效太阳能热能管理提供了先进生物基材料路径。

选用2种商品化UV丙烯酸酯热熔压敏胶,研究了不同共混配比在不同紫外光固化条件下的性能变化,以及与增粘树脂共混改性的效果。结果表明:共混胶的交联程度与共混比例、照射光能呈正相关,受光照强度影响较小;共混胶的初粘性能与剥离强度受共混比例和光照能量影响显著,持粘时间主要受共混比例调控,力学性能基本不受照射光强的影响;UV丙烯酸酯热熔压敏胶与氢化/非氢化增粘树脂共混改性后,其力学性能呈不同变化趋势;增粘树脂对丙烯酸酯热熔压敏胶的性能影响显著,当增粘树脂含量为10%时,初粘力和剥离强度有所提高,而持粘时间随增粘树脂的添加持续降低。

以工业固体废物赤泥为原料,采用固相反应法成功制备了一种新型赤泥基固体碱催化剂,并将其应用于餐厨废油与甲醇的酯交换反应中,合成生物柴油。研究工作对催化剂的制备工艺进行了优化,并通过热重分析、X射线衍射、扫描电子显微镜及氮气吸附-脱附等表征手段,系统考察了其热稳定性、晶体结构、微观形貌及孔结构特征。实验结果表明,在醇油摩尔比为17∶1、反应温度65℃、反应时间2.5 h、催化剂用量为原料油质量4%的优化反应条件下,生物柴油转化率可达88.67%。表征分析发现,所制备的催化剂具有粒径小、孔体积大等结构特点,有利于催化活性的提升。利用赤泥为载体制备了高活性、低成本的固体碱催化剂,实现了废物的资源化利用,在生物柴油生产中展现出良好的应用潜力。

采用高温熔融盐法,制备了Mn元素掺杂并富含金属缺陷的Ru基氧化物,并将其应用于酸性氧析出反应。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等多种表征手段验证了金属缺陷的生成以及Mn掺杂优化Ru基氧化物晶体结构、调控活性位点电子性质的关键作用。电化学性能测试发现,Mn元素掺杂可同时提升Ru基氧化物催化剂在氧析出反应中的活性和稳定性。催化剂在10 mA/cm²处的电压仅为1.45 V,经过5 000圈循环的稳定性测试后,催化性能没有明显降低。

以煤矸石为原料,采用“机械化学混合—煅烧”联合工艺成功制备了一种新型吸附剂,用于高效去除废水中的重金属离子。系统考察了磷酸二氢钾添加量、煅烧温度与时间对吸附剂结构与性能的影响,并优化了吸附剂投加量、初始重金属浓度及溶液pH等吸附工艺参数。结果表明,当磷酸二氢钾与煤矸石质量比为2∶1、煅烧温度300℃、煅烧时间2 h,该吸附剂对水中Pb²⁺的最大吸附量可达441 mg/g,且吸附能力不受pH(2~7)的影响。此外,该材料还表现出极快的吸附动力学特性,反应 5 min内即可达到最大吸附量的90%。结合表征结果证实,该新型吸附剂的高效去污机理主要归因于其显著的电中和作用。

为克服碱驱地层伤害与结垢,构建了烷基苯磺酸盐无碱三元复合驱体系。研究发现,其乳化稳定性由表面活性剂本征结构及界面吸附能力决定,与界面张力无关。正交实验表明,增黏能力影响主次为聚合物浓度>NaCl浓度>表面活性剂浓度;析水率影响为表面活性剂浓度>NaCl浓度>聚合物浓度。当表面活性剂质量分数为0.3%、NaCl质量分数为1.2%、聚合物质量浓度为1 800 mg/L时可实现超低界面张力、高乳化黏度及低析水率。岩心驱替证实,化学驱阶段采收率增幅30.14%,总采收率67.50%,优于石油磺酸盐弱碱体系。

为揭示生物质理化性质对生物炭孔结构形成的影响规律,利用偏最小二乘回归模型系统分析生物质组成特征与生物炭孔结构参数之间的关系。纤维素含量较高且灰分较低的生物质有利于形成高比表面积、以微孔为主的孔结构;富含碱金属和碱土金属元素的生物质可促进孔隙扩展并增加介孔比例,但过高的无机矿物含量不利于孔结构稳定;木质素和碳含量较高的生物质易形成致密碳骨架,对孔径扩展具有抑制作用。研究结果为生物炭原料筛选及孔结构定向调控提供了参考。

以苯酚、乙酸酐与无水氯化镁原料合成中间体乙酸苯酯,再以二氧化硅负载氯化铝(SiO₂-AlCl₃)为催化剂,经Fries重排合成对羟基苯乙酮。并采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等技术对催化剂的形貌、结构和热稳定性进行了表征,考察了反应温度、催化剂用量、反应时间和溶剂等条件对产物收率与选择性的影响。结果表明,当苯酚、乙酸酐与无水氯化镁的摩尔比为1∶1.1∶0.015、反应温度100℃时,中间体乙酸苯酯收率为98.32%,选择性98.50%,高效液相色谱法(HPLC)检测纯度为99.07%。其在质量分数10%~20%SiO₂-AlCl₃加入量下,硝基苯作为溶剂,n(乙酸苯酯)∶n(硝基苯)=1∶1.2,80℃反应6 h,对羟基苯乙酮∶邻羟基苯乙酮比例为9.12。

针对KCl与NH₄NO₃复分解产物中KNO₃与NH₄Cl分离困难的问题,采用反浮选工艺进行分离,并结合表面润湿性测试、傅里叶变换红外光谱及分子动力学模拟研究分离机理。结果表明,十六胺对NH₄Cl具有较强捕收作用,浮选过程可实现NH₄Cl上浮、KNO₃在底流中富集;单次反浮选后底流产品收率为75.16%,钾离子含量为41.56%,氯离子含量为6.02%;经KNO₃饱和母液浸泡纯化后,产品收率提高至85.97%,钾离子含量提高至46.25%,氯离子含量降至0.76%,可作为国标农用硝酸钾一等品来使用。表征与模拟结果表明,十六胺优先吸附于NH₄Cl表面并增强其疏水性,且其与NH₄Cl表面的相互作用强于KNO₃表面,是实现KNO₃与NH₄Cl有效分离的主要原因。

采用熔融盐辅助热解法将玉米芯转化为多孔生物炭(BC),并用于强化乙醇驱动的碳链延长产丁醇反应。研究表明,BC显著提升丁醇合成效率,最高浓度达72.86 mmol/L,较对照组提高538%。BC可调控胞外聚合物(EPS)组成与分布,促进形成生物炭-EPS-菌体三元电活性生物膜,有效介导微生物直接种间电子传递,增强体系电子传递效率。宏基因组分析显示,BC优化了微生物群落结构与功能,利于优势功能菌富集。该生物炭可作为高效电子传递介质,强化碳链延长产丁醇,在生物能源领域具有良好应用前景。

玉门油田某区块地面集输管道腐蚀失效问题突出,威胁安全生产并造成环境风险。以该区块联合站三相分离器水样为介质,采用电化学测试、扫描电镜、X射线衍射等表征手段,针对温度、H₂S含量、含水量、含蜡量及胶质含量开展腐蚀定量分析。结果表明,20^#钢腐蚀主控因素为含水量,影响权重依次为H₂S含量、含蜡量、胶质含量、温度。管道存在CO₂、H₂S复合腐蚀,腐蚀产物结构疏松。区块集输系统腐蚀类型涵盖CO₂腐蚀、H₂S/CO₂共存腐蚀及垢下腐蚀,同时存在硫酸盐还原菌、铁细菌引发的微生物腐蚀。

通过一步电沉积法在泡沫镍上原位构筑NiFe-LDH/磷化物双功能复合催化剂。对比含磷与不含磷催化剂发现,磷的引入促进了金属相生成,降低了NiFe-LDH结晶度,构建了丰富异相界面与氧空位,并形成了Ni/Fe磷化物。在6 mol/L KOH中,NFLP电极于100 mA/cm²下的析氢与析氧过电位分别为202 mV与225 mV,全解水槽压仅1.666 V,且稳定性优异。机理表明,磷的引入增大了电化学活性面积,并通过形成高活性磷化物及促进还原重构,显著提升析氢本征活性。该策略为高效非贵金属双功能电解水催化剂的设计提供了新思路。

针对高填充量下焦磷酸哌嗪(PAPP)基阻燃母粒加工性能差及分散性不佳的问题,合成了一种含磷氮结构的生物基离子液体,用于PAPP/三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配体系的界面修饰,通过熔融共混制备了阻燃剂质量分数高达85%的阻燃母粒。该离子液体通过氢键与离子键的协同作用包覆于阻燃剂颗粒表面,显著改善了其与聚丙烯(PP)基体的界面相容性。当阻燃剂添加量为20%时,改性PP的阻燃性能与力学性能均得到显著提升。该策略为高填充阻燃母粒加工性能与分散性的矛盾提供了有效解决方案,对高性能阻燃聚丙烯材料的发展具有重要应用价值。

为解决热熔压敏胶在大温差环境条件下粘接性能衰减问题,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲基丙烯酸2-羟乙基酯(HEMA)合成单体HI作为接枝改性剂,对苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)进行改性,后制备成改性热熔压敏胶并对比了其热氧老化前后性能。红外、热重分析结果表明在SIS中成功引入了异氰酸酯键。且单一、复合改性下胶料基本物理、流变和粘接性能均有所提升,为耐候性热熔压敏胶的研发和产业化提供了可行方案和理论支撑。

木材为可再生生物基材料,其易燃性存在严重火灾隐患。针对环保型木材胶黏剂的需求与缓解铝工业固废赤泥(RM)堆存压力,采用水热法将氢氧化铝[Al(OH)₃]与磷酸(H₃PO₄)合成了磷酸铝胶黏剂(ALPO),通过将不同掺量的RM引入磷酸铝胶黏剂体系,制备胶合板,运用多尺度表征手段,对赤泥磷酸铝胶黏剂(RMALPO)胶合板体系进行研究。胶黏剂在3%的RM掺量下有效提升胶合强度;热重分析表明,胶合板残余质量比纯木纤维高出44.97%,表明RMALPO木材体系的热稳定性增强。

针对十二烷基硫酸钠(SDS)增溶萘复合废水难降解的技术瓶颈,以核桃壳为碳源,采用浸渍-600℃氮气热解法制备铁掺杂生物炭(Fe-BC),用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水体中的萘。结果表明,Fe-BC催化性能显著优于空白生物炭,最优条件下反应60 min萘去除率达87.37%。体系在pH 3~11范围内性能稳定,抗无机阴离子干扰能力强,7次循环后活性良好,铁溶出量达标,5~15℃低温下仍高效降解。该体系以硫酸根自由基主导、羟基自由基辅助的氧化机制降解污染物,可为同类废水处理提供技术支撑。

将动态缩醛键引入酚醛树脂中,并搭配六亚甲基四胺(HMTA)固化剂,制备了兼具可降解与可再加工性能的热固性酚醛树脂(PRB)及其玄武岩纤维复合材料,系统研究了材料的热性能、力学性能、降解速率及可回收性。结果表明:PRB-1.0的玻璃化转变温度为66.38℃,拉伸强度为33.45 MPa,断裂伸长率为3.92%;加入HMTA后,PRB-1.0-5%的玻璃化转变温度升高为86.82℃,拉伸强度提高至48.99 MPa,断裂伸长率为3.65%。在50℃、0.1 mol/L的盐酸/丙酮溶液中,PRB-1.0-5%的降解速率达16.67 mg/(mL·h),降解产物能与1,4-丁二醇二乙烯基醚反应再次固化,实现树脂的闭环回收。此外,基于PRB-1.0-5%制备的玄武岩纤维复合材料亦可在弱酸性条件下完全降解,回收的玄武岩纤维重新制备的复合材料,其拉伸强度为394.11 MPa,与原始复合材料(405.28 MPa)相比性能保留率达97%以上。

以薄荷醇为芯材、β-环糊精(β-CD)及其金属有机框架衍生物Na-β-CD-MOF为壁材,分别采用共沉淀法、混合研磨法制备薄荷醇/β-CD、薄荷醇/Na-β-CD-MOF 2种包合物,并确定最佳工艺条件;同时结合傅里叶红外光谱鉴定、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射和热重分析进行表征;并通过紫外分光光度法研究了包合物在不同温度下的缓释性能。结果表明,薄荷醇/Na-β-CD-MOF的包埋率达到76.63%。通过表征发现,薄荷醇已经被成功负载且负载后热稳定性提高。同时,薄荷醇/Na-β-CD-MOF的缓释性能较好,其释放机制更符合Weibull模型,且机制较为复杂,说明用Na-β-CD-MOF负载薄荷醇可提高其稳定性。

针对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)热稳定性差、易燃的缺陷,以十八烷基季铵盐改性蒙脱土(OMMT)为无卤阻燃填料,采用熔融共混注塑成型制备不同OMMT含量的EVA基纳米复合材料,探究OMMT含量对复合材料微观结构、流变性能、力学、热稳定及阻燃性能的影响,揭示界面作用与阻燃机制。结果表明,OMMT质量分数≤2%时在基体中纳米级均匀分散并形成插层结构,熔体黏度提升,力学性能与纯EVA相当,热稳定性与阻燃性能显著改善;OMMT质量分数>2%时片层团聚,熔体黏度下降、力学性能劣化,但热稳定与阻燃性能仍保持优良。该材料可作为环保型电线电缆绝缘候选材料。

通过一种简便的一步室温腐蚀工程策略,先在镍泡沫基底上制备出了高熵FeCoNiCrMn纳米片,再通过水热法在 FeCoNiCrMn纳米片成功担载钌单原子。在碱性电解液中,FeCoNiMnCrRu催化剂实现了极佳的析氢反应(HER)活性与长期稳定性。在10 mA/cm²电流密度下,其过电位低至0.047 V,显著优于对比催化剂,并在100 mA/cm²的电流密度下无衰减运行 300 h。相比之下,Tafel斜率更小、电荷转移效率更快以及拥有最大的电化学比表面积。将FeCoNiMnCrRu催化剂作为阴极构建全解水电解槽装置,在1 A/cm²的驱动下电压仅为1.91 V。

碳化硅(SiC)凭借优异的高热导率特性,已成为化工领域新型催化剂载体的研究热点。针对SiC载体表面化学惰性强、比表面积低及孔结构单一的固有缺陷,通过引入拟薄水铝石作为粘结剂,成功制备出成型SiC载体,实现了其微观结构与宏观结构的协同调控。结果表明,拟薄水铝石的引入显著提升了载体的羟基含量、吸水率与机械强度,同时有效增大比表面积并优化孔道分布,为活性组分的均匀负载与高效分散提供了有利微环境。进一步研究证实,采用中空圆柱结构的成型SiC载体可显著增强反应体系的传质传热效率,在乙烯环氧化反应中,基于该结构载体的Ag/SiC催化剂展现出优异的催化性能,环氧乙烷平均选择性突破70%,为设计适用于强放热选择性反应的新型催化剂载体提供了思路与技术支撑。

为实现锂离子(Li⁺)的高效吸附与同位素分离,采用分散聚合法制备了粒径均一的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球,并通过4'-氨基苯并-15-冠-5-醚(AB15C5)与环氧基的开环反应,制得高修饰量的冠醚功能化微球。该微球在乙腈和丙酮中的吸附性能显著优于水和乙醇;在乙腈中3 h内可达吸附平衡,最大吸附容量为10.3 mg/g;对卤素锂盐的吸附容量均高于9 mg/g;吸附容量随温度升高而降低。微球经盐酸解吸可实现再生,重复使用性能良好。锂同位素分离结果表明,微球在乙醇与硝酸盐体系中分离效果最好,最大分离因子可达1.03。本研究为锂的高效吸附和同位素分离提供了一种简单易行的新策略。

针对离网风光出力波动与制氢-制氨难以匹配的问题,构建了含风电、光伏、电解槽、储氢罐、蓄电池、空分制氮及合成氨的离网电-氢-氨系统,建立数学模型及以运行总成本最小为目标的优化调度模型。基于新疆准东地区数据,分析典型工况运行规律及关键参数影响。结果表明,系统形成电解制氢快速调节、储氢跨时段缓冲、蓄电池短时平抑与合成氨稳态运行的协同调度机制,电解槽最小负荷率、储氢容量及蓄电池容量对经济性影响显著。

针对煤焦CLG流程,在Aspen Plus中搭建了包含干燥、热解、气化和再生单元的仿真模型,通过灵敏度分析探究工艺参数对系统气化性能的影响规律,并开展系统㶲分析,揭示不同工艺参数下的㶲损分布特征。结果表明,随着气化温度升高,系统的气化性能显著提升;900℃时系统基本达到热力学平衡,较750℃工况,冷煤气效率从54.1%提升至72.9%,㶲效率从67.9%提升至74.1%。对于氧碳比,O/C=1.0时,较O/C=0.5工况,合成气产率增幅41.1%,冷煤气效率从51.3%提升至67.2%,㶲效率从62.8%升至74.1%。对于水碳比S/C=0.5时,较S/C=0工况,合成气产率增幅38.1%,冷煤气效率从67.3%升至83.2%,㶲效率从74.1%升至82.0%。系统㶲分析表明系统㶲损主要集中在气化单元和再生单元。研究结果为化学链气化工艺的工业化优化提供了理论参考。

开发了一种连续HTL中试平台(c-HTL),集成了预处理、进料控制、温度控制、压力控制、多级分步分离以及微负压旋蒸-萃取联用技术为一体,能实现100 kg/h级生物质油连续生成和分离。以餐厨垃圾制油为例,产油率达到28%,分离成本大大降低。进一步推广到城市污泥、畜禽粪便、木质素等原料高值化利用。有望实现更高的经济效益,推动生物质能源的工业化应用进程。

在直径为0.6 m、高6 m的湍球塔中,以9 000个直径38 mm的聚四氟乙烯空心球为填料,开展空气汽提脱除湿法磷酸中氟的气液传质中试实验。系统考察了气速与喷淋密度对脱氟总量、平均传质推动力及体积传质系数的影响规律。结果表明,气速由2 m/s提高到2.7 m/s时,床层湍动增强,脱氟总量与体积传质系数显著提升;继续升高至4 m/s,塔底温度降低使氟平衡分压下降、传质推动力减弱,脱氟总量降低,传质系数增长趋缓,证实过程受液膜控制。喷淋密度由24.5 kg/(m²·s)增至41.3 kg/(m²·s)时,脱氟效果提高;超过49.8 kg/(m²·s)后,液相传质阻力增大,脱氟性能下降。较优操作区间为气速2.7 m/s、喷淋密度33.3~41.3 kg/(m²·s)。研究可为空气封闭循环汽提精制磷酸工艺的工业化设计与优化提供理论与数据支撑。

针对渣油催化热裂解装置产生的含硫氨污水中溶解油脱除难题,行业内常规脱除技术存在明显局限,难以实现溶解油深度脱除与硫化氢、氨的有效留存。为此,开发出新型污水脱烃脱油技术,该技术以筛板形式作为塔盘,重点通过精准控制脱烃塔塔顶压力及塔内温度,构建最优脱油工况。通过温压协同调控,最大限度减少污水中硫化氢、氨的挥发流失,同时显著增强污水中溶解油的挥发度,实现溶解油高效深度脱除。工业应用结果表明,对该污水脱烃技术的温度与压力进行协同精准调控,可实现溶解油脱除率达到91.34%~92.78%,同时验证了脱油的可行性和稳定可靠性。该技术的开发与应用,解决了含硫氨污水中溶解油的处理难题,对减污降碳协同增效起到显著推动作用。

为解决乙烯裂解炉运行周期短、结焦速率快的问题,对二丁基混合硫醚结焦抑制剂FSA-55的热分解行为及机理开展了研究,并对比了添加该结焦抑制剂与二甲基二硫在工业裂解炉中的试验数据,重点分析了裂解炉出口温度、炉管表面温度、横跨段出口压力、废热锅炉出口温度以及甲烷化反应器床层温度等参数的变化趋势。研究结果表明,FSA-55在H₂和N₂氛围中分解温度较宽,属于自由基链式分解,均递次分解为H₂S。试验过程中,装置各项参数均保持稳定,验证了FSA-55具有良好的抑焦性能。

针对间苯二甲基二异氰酸酯(XDI)传统间歇工艺及常规连续流搅拌釜中传质受限、脲类杂质高等难题,设计了一种浸没式射流-旋转剪切耦合连续流反应器。该反应器融合射流反应器的高剪切破碎特性与微型环隙旋转装置的气泡均质化能力,通过射流喷嘴与环形旋转剪切单元的协同作用,实现气液两相的微分散与高强度湍流混合。在射流速度7 m/s、转子转速 2 500 r/min、XDA成盐浓度7%、热光气化温度130℃的最优条件下,气含率高达31.5%,连续运行8 h内XDI平均纯度达99.52%,脲类杂质降至0.24%,较间歇工艺杂质降低54.7%,反应时间缩短60%。

针对火电厂冬季制水系统进水温度低、反渗透依赖蒸气加热导致能耗高的问题,依托某电厂一期工程开展凝汽器循环水低品位余热回用于制水系统的工程化研究。通过将凝汽器回水引入预处理单元作为补水源,实现对反渗透进水的直接加热,并对系统运行效果进行连续监测与分析。结果表明,余热回用后冬季制水进水温度提高6.3~7.8℃,日均节汽200~300 t;余热利用量与机组负荷变化保持稳定对应关系,可在连续运行条件下长期替代蒸气加热负荷。该技术实现了电厂冷端排热向制水系统的内部转移,提高了能源梯级利用效率,在不增加复杂设备与动力消耗的条件下获得稳定节能效果。研究结果表明,凝汽器循环水直接回用于制水系统具有良好的工程适用性与推广价值,可为大型火电厂制水系统节能运行提供参考。

建立缺磷条件下玉米根系分泌有机酸的高效液相色谱测定方法,通过对色谱条件进行优化,实现对酒石酸、柠檬酸、苹果酸、丁二酸和反丁烯二酸的定量分析。结果表明,5种有机酸分离效果良好,线性相关系数R²>0.999,方法检出限为 0.01~0.90 μg/mL,定量限为0.15~5.00 μg/mL,相对标准偏差(RSD)为2.48%~3.77%,回收率为89.0%~118.7%。该方法简便、灵敏、重现性好,适用于缺磷条件下玉米根系分泌有机酸的批量定量分析。

建立了二安替比林甲烷光度法测定硼铁中钛的方法,采用王水和氢氟酸分解样品,蒸至冒尽高氯酸烟后制备成硫酸介质溶液,用抗坏血酸将三价铁离子还原,随后在硫酸-盐酸介质中使二安替比林甲烷与钛形成黄色配合物,于波长385 nm处测定吸光度。对还原剂、显色剂和盐酸的用量及显色时间等条件进行了优化。最佳条件下,50 mL溶液中钛量在0~45 μg范围内线性良好,校准曲线线性方程为y=0.019 3x-0.004 02(y为吸光度,x为钛质量/μg),相关系数r=0.999 8,表观摩尔吸光系数为1.54×10⁴ L/(mol·cm);方法检出限为0.001%,定量限为0.003%;在3个不同钛含量水平下,精密度试验的RSD为 0.002 3%~0.012%;通过与ICP-AES法结果比对,所得数据准确可靠。该方法灵敏度高,选择性好,适用于硼铁产品质量控制、仲裁分析及标准物质/标准样品的定值等。

为实现水中挥发酚和氰化物的同步检测,建立了基于双通道流路设计的连续流动-分光光度分析方法(以下简称为连续流动分析法),通过优化标准曲线稀释溶液,考察纯水、NaOH(0.01 mol/L)、NaOH(0.02 mol/L)3种介质对检验体系的影响,确定最优稀释溶液参数是NaOH(0.01 mol/L),可实现标准曲线与待测试样的基体匹配,有效校正基体效应干扰,同时对移液管选用、进样与冲洗时间、蠕动泵泵速等条件进行考察优化,结果表明,在最佳实验条件下,采用连续流动分析法同时测定水中挥发酚和氰化物的标准曲线线性关系良好,在0~0.1 mg/L质量浓度范围内线性相关系数均在0.999以上;挥发酚和氰化物方法检出限分别为0.000 46 mg/L和0.000 23 mg/L,最低检测质量浓度分别为0.001 84 mg/L和0.000 92 mg/L,加标回收率介于90.17%~107.09%,经有证水质标准样品验证,相对误差≤0.4%,相对标准偏差≤1.33%,验证了方法具有较好的准确度和精密度,与GB/T 5750系列国标方法相比,本方法氰化物检测较国标方法中最低检测质量浓度下降42.5%,灵敏度显著提升,且具备操作简便、自动化程度高的优势,适用于大批量水样同步检测。