面向制药结晶中的清洁生产,针对目前国内制药结晶存在的毒性溶剂使用、VOC排放、结晶母液处理、晶体质量、连续工艺等问题,从绿色结晶、晶体工程、连续结晶、智能设备4个方面,结合相关案例,总结了国内外的制药结晶中清洁生产的设计思路和技术手段,探讨了制药结晶中的清洁生产发展方向。对制药工业清洁生产具有一定的实际意义。

智能膜能响应外界刺激而改变自身的表面特性和膜孔大小,从而改变其选择性和渗透性等性能参数,是化工与材料等交叉学科领域的重要课题。综述了近年来有关智能膜用于跨膜传质过程的调控、亲和分离过程的调控、催化反应过程速率的调控等方面的研究。基于智能膜的传质、反应与分离过程具有条件温和、易于操控、易调控、高效等特点,为简单、高效的传质分离与反应操作提供了新途径和新方法。

为了实现石脑油的高效资源化利用,需开发石脑油高效分离技术。简述了石脑油正/异构烷烃吸附分离原理及分离技术现状,介绍了新型吸附剂材料的研发进展,包括金属有机框架材料(MOFs)、沸石咪唑框架材料(ZIFs)、碳分子筛(CMS)、中空沸石分子筛等,阐述了新型吸附材料对正构烷烃的分离效果和分离机理,探讨了新型吸附剂、膜分离技术和吸附-膜分离耦合技术用于分离石脑油中正/异构烷烃的可行性,展望了新型正/异构烷烃分离技术,以期为石脑油高效资源化利用提供新途径。

由于全钒氧化还原液流电池(VRB)具有大规模储能和稳定发电的特点,引起了国内外的广泛关注。离子交换膜(IEM)是VRB中的重要组件,它不仅要隔开阴阳极电解液,而且还要传输离子以构成闭合回路。对全钒液流电池用离子交换膜做了系统介绍。从离子交换膜的基本功能出发,详细阐述了近年来国内外全钒液流电池用离子交换膜的研究进展及目前面临的问题,并展望了全钒液流电池大规模商业化应用的前景。

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)目前主要催化剂为贵金属Pt基催化剂。然而,Pt价格高、储量低等问题严重阻碍了PEMFCs的商业化进程。发展低成本、高性能的氧还原催化剂是解决铂资源短缺、降低燃料电池成本、实现燃料电池商业化的关键。结合本课题组的研究工作,综述了最近几年非铂催化剂在燃料电池阴极氧还原方面的研究进展,着重探讨了新型氮掺杂碳基纳米材料的设计与制备,并概述了非铂催化剂面临的困难以及未来发展方向。

3D打印是一种快速成型的增材制造技术。光固化立体印刷(SLA)是技术较成熟和应用较广的一种3D打印技术。SLA是采用紫外激光的单光子聚合过程,其加工分辨率受经典光学衍射极限的限制,难以满足分辨率高的微纳结构的加工。不同于SLA,利用近红外波长飞秒激光的双光子聚合3D打印技术可以突破经典光学衍射的限制,制造分辨率高的纳米尺度任意形状三维结构。本文将介绍双光子吸收和双光子聚合的原理、双光子聚合的发展和双光子聚合3D打印技术的应用,最后对该技术的发展进行展望。

日本学者Tsubaki等开创了一种全新的低温甲醇合成反应路径。该路径以含有二氧化碳的合成气为反应原料,使用单一低碳醇(包括甲醇)同时作为催化剂和溶剂,实现了反应原料一氧化碳在低温(443 K)条件下,一步转化率达到70%～100%。原位红外和多种表征手段证明,该反应能够在低温条件下进行,是由于催化剂上吸附的甲酸盐物种可以和多种低碳醇溶剂在低温条件发生酯化反应,生成相对应的甲酸酯。而生成的甲酸酯很容易在低温条件下,铜基催化剂表面,发生加氢反应,生成甲醇和相应的溶剂醇。该种全新的甲醇合成路径克服了常规甲醇合成过程中,甲酸盐必须在高温条件下才能发生加氢反应的关键步骤。同时,还介绍了适用于低温甲醇合成反应的金属Cu/ZnO催化剂制备方法的研究进展。全新的溶胶-凝胶-燃烧法、固相研磨-燃烧法以及甲酸辅助燃烧法直接制备高活性、纳米尺度、高分散的金属Cu/ZnO催化剂,而不需要额外的还原流程。

煤气化废水水质复杂,污染物浓度高,处理难度大。分析了煤气化废水的组成及特点,概述了煤气化废水深度处理与回用的工艺现状。针对不同工艺存在的问题,以提高水回收率为重点,探讨了多膜工艺(超滤、纳滤、反渗透、电渗析)深度处理煤气化废水的可行性,展望了煤气化废水深度处理与资源化利用工艺的发展方向。

三萜类化合物如甘草次酸、皂苷等是许多药物在细胞内发挥药理活性的主要存在形式,可作为药物的主要活性成分,有些还可作为甜味剂等。但是萜类化合物在天然植株中含量很低,不能很好地对其开发和利用。随着萜类物质代谢中关键酶的发现,整个萜类代谢途径变得清晰。近年来合成生物学快速发展,为利用微生物发酵生产三萜化合物奠定了基础。综述了酿酒酵母中三萜化合物的合成途径及在此途径中起重要作用的细胞色素单氧化酶的研究进展。

耐硫甲烷化工艺对含硫气氛和低H₂/CO比均有良好的适应性,是甲烷化技术发展的重要方向。其中Mo基催化剂是研究最为广泛的耐硫甲烷化催化剂。重点介绍了Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂和CeO₂-Al₂O₃载体以及CoO、NiO助剂对Mo基催化剂耐硫甲烷化性能的影响;分析了催化剂的硫化机理以及CoO、NiO助剂和CeO₂载体在硫化过程中的作用,指出硫化温度是影响催化剂的物种分布和催化性能的重要因素;阐述了耐硫甲烷化反应的机理;对甲烷化催化剂的研究方向进行展望。

尿素、甲苯二胺与苯酚反应合成甲苯二氨基甲酸苯酯为一复合反应体系。对该类反应体系进行分析并提出了本反应的4种可能反应路径,采用基团贡献法对4种反应路径中各组分的热力学数据以及各反应的焓变、Gibbs自由能变和平衡常数进行了计算,依据热力学计算结果并结合文献实验数据分析反应路径的可行性及难易程度。结果表明,由尿素、甲苯二胺与苯酚合成甲苯二氨基甲酸苯酯的较好反应路径为:尿素首先与苯酚反应合成氨基甲酸苯酯,然后氨基甲酸苯酯与甲苯二胺反应得到终产物甲苯二氨基甲酸苯酯。计算及分析结果可为该反应的实验研究及过程开发提供理论指导。

采用乌氏黏度仪,在常压和293.15～323.15 K温度范围内测定了均三甲苯与二异丁基甲醇混合溶剂以及两种纯溶剂的黏度,计算了不同温度和组成下混合溶剂的超额黏度。用Redlich-Kister方程对超额黏度进行了关联;用Andrade方程、UNIFA-VISCO模型以及Grunberg-Nissan模型对黏度进行了关联与预测。结果表明,混合溶剂的黏度随温度升高和均三甲苯含量增加而减小。超额黏度均为负值,且随均三甲苯含量增加呈U形变化,约在均三甲苯摩尔分数为0.3时达到最低。Grunberg-Nissan模型对黏度数据的关联和预测性最好,预测值与实测值的最大和平均相对偏差分别为12.96%和5.74%。

采用RNG k-ε湍流模型对实验室级射流循环DTB蒸发结晶器内的单相流流场进行了数值模拟并优化结晶器结构,用欧拉多相流模型对优化的结晶器进行多相流模拟分析。结果表明,导流筒内射流满足线性扩展,其轴向速度分布基本满足高斯分布。刚进入导流筒内的射流段,轴线速度倒数与流程呈良好的线性关系,随射流的发展,轴线速度加速衰减。在入口直径恒定时,循环速率比随导流筒挡板间环隙面积与导流筒横截面积比的增加呈先增大再减小的趋势,存在最优值。优化的实验级DTB结晶器中导流筒内颗粒浓度分布沿径向方向减小,但基本可实现颗粒浓度较为均匀的分布,其循环速率与单相流模拟结果相比较低。

以甲烷化固定床反应器床层为研究对象,使用CFD软件编写CEL语言,将甲烷化反应以源项的形式添加到模拟过程中,对比多孔介质模型与填充球床模型模拟的准确性,选择填充球床模型进行模拟,获得了床层的速度场、组分浓度以及温度场分布。研究结果表明:与填充球床模型比较,由于多孔介质模型简化了内部的孔隙结构,使用其对固定床反应器进行模拟时存在较大误差,其中出口温度模拟值比实测值低13.6%;固定床的壁效应使近壁面处10%的圆环面积上通过20%的质量流量,进而显著影响床层内部场的分布;床层内部轴向温升显著,从250℃ 升高到 685℃,同时径向温度分布不均,变化范围在20～40℃内波动。

采用计算流体力学方法,考察了水力学聚焦微通道中气、液两相的流动状态。气、液两相在微通道中呈膜状流动,成膜过程可划分为3个阶段,液相表面压力、黏性力和表面张力在该过程中不断变化。考察了两相入口压强对两相流量和膜厚的影响,模拟结果显示:保持两相压强比值不变,同时改变两相压强,影响不显著;改变两相压强比值,影响显著。

在1 mm×1 mm矩形截面下微通道内,以二氧化碳-水为工作流体,研究壁面润湿性和气液表观流速对气-液两相流型和气液传质的影响,并研究了气、液表观流速对弹状流流体力学性质的影响。在亲水微通道中观测到了泡状流、泡状-弹状流、弹状流;在疏水微通道中观测到了非对称弹状流、拉长的非对称弹状流、分层流。实验表明亲水微通道中弹状流区域下气泡长度大体上随气相表观流速的增大而增大,随液相表观流速的增大而减小;液弹长度大体上随气相表观流速的增大而减小,随液相表观流速的增大先增大后减小;液侧体积传质系数k_La均随气、液相表观流速的增大而增大,随通道壁面润湿性的增强而增大。

制备不同的Co/MnO_x (Co/MnO、Co/MnO₂、Co/Mn₂O₃、Co/Mn₃O₄) 催化剂,并利用XRD、SEM、TEM、BET、TPR、DRIFTS、XPS表征手段分析催化剂的理化性质,比较不同氧化锰载体对催化性能的影响,考察催化剂对低碳烯烃(C₂⁼～C₄⁼)的选择性影响。结果表明催化剂Co/MnO和Co/Mn₃O₄更容易还原,并且CO的吸附量较大,有利于实现较高的CO转化率;Co/Mn₂O₃和Co/Mn₃O₄中CO桥式吸附更高,有利于生成更多的-CH₂-物种。综合考虑催化剂的活性和C₂⁼～C₄⁼选择性,Co/Mn₃O₄的费托合成(FTS)性能最好,其中C₂⁼～C₄⁼选择性为50.91%,烯烷比(O/P)为3.40。

采用一步溶胶-凝胶法制备了镶嵌于气凝胶骨架内的CeO₂纳米团簇催化材料(CeO₂@M_xO_y, M_xO_y= SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃)用于HCl催化氧化反应。镶嵌于气凝胶骨架内的CeO₂纳米团簇显著的量子尺寸效应导致其表现出不同于晶相CeO₂的特性,H₂-TPR测试结果显示在晶相CeO₂表面氧物种还原温区内CeO₂纳米团簇即可被充分还原。优异的氧化还原性能导致CeO₂@M_xO_y在HCl氧化过程具有良好的催化活性,其中,40CeO₂@SiO₂的活性最高,在接触时间为0.1598 h,V_O2/V_HCl为1,430℃时,Cl₂空时产率可以达到2.10 g·(g cat)^-1·h^-1。催化剂表面的HCl氧化反应同时受O₂分压和HCl分压的影响,这表明Cl₂从催化剂表面的脱附是该反应的决速步骤。

制备了γ-Al₂O₃、HZSM-5、SnOPO₄、SnZrOPO₄(1:1)、SO₄^2-/ZrO₂5种不同的固体酸催化剂,采用NH₃程序升温脱附、吡啶原位吸附红外对催化剂进行了表征。考察了固体酸催化果糖在甲醇中转化的催化性能,结果表明,果糖的转化率均高于98%,产物分布与固体酸表面L酸、B酸酸量具有显著的相关性,乳酸甲酯的收率随着L酸量的减少而降低,L酸催化剂γ-Al₂O₃催化,主产物只有乳酸甲酯,收率为24.4%。而L酸位和B酸位共存的固体酸,产物中有乳酸甲酯、乙酰丙酸甲酯,并且乙酰丙酸甲酯的收率随着B酸量的增多而升高。最后考察了典型L酸γ-Al₂O₃及B酸L酸共存的固体酸HZSM-5不同反应时间的产物分布,结合气相-质谱联用对产物定性分析,得出了果糖转化过程L酸位催化和B酸位催化的反应路径。

合成了钛硅分子筛Ti-MCM-41,通过对Ti-MCM-41改性以共价键将带有不同取代基的酞菁铁负载于Ti-MCM-41上制备出Ti-MCM-41负载酞菁铁催化剂,并利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜以及BET氮气吸附-脱附等温线以及紫外-可见吸收光谱对合成的催化剂进行表征。在常温常压下,以Ti-MCM-41负载酞菁铁为光催化剂,空气为氧化剂,己内酰胺四丁基溴化铵离子液体为萃取剂,可见光下催化氧化二苯并噻吩(DBT),采用单一变量法探索该体系的最佳反应条件。结果表明,Ti-MCM-41负载氨基酞菁铁具有较好的光催化活性,且在最佳工艺条件下,DBT的脱除率最高可达95.6%。催化剂重复使用5次后,催化活性没有明显下降。

探讨了MnO_x助剂对Fe/SiO₂催化剂经由费-托反应(Fischer-Tropsch)制备低碳烯烃(FTO)的影响。通过浸渍法制备了Fe₂₀/SiO₂和Fe₂₀-Mn_1.0/SiO₂催化剂,结果表明MnO_x助剂显著提升了CO转化率和C₂～C₄烯烃的时空收率。程序升温吸附实验表明MnO_x助剂增加了Fe基催化剂表面碱性,促进了CO的解离吸附。运用幂指数模型,研究了Fe₂₀/SiO₂和Fe₂₀-Mn_1.0/SiO₂催化剂上FTO反应动力学,得到了各产物生成活化能与H₂/CO反应级数。最后,结合动力学研究与程序升温表征结果,对Fe基催化剂FTO反应机理,尤其是MnO_x助剂提高Fe₂₀/SiO₂催化剂上低碳烯烃选择性的作用进行了讨论。

以钛酸四丁酯和无水乙醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备了磷钨酸掺杂二氧化钛(H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂)光催化剂,并利用XRD、SEM、DRS等对掺杂前后二氧化钛的结构进行了表征。在光催化实验初期的暗反应之后,发现H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂光催化剂的吸附效果很好。对H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂光催化剂的吸附性能进行了研究,结果表明,相比于Freundlich方程,Langmuir方程能更好地描述其吸附平衡。H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂光催化剂与纯TiO₂相比有更好的吸附性能,吸附时间为70 min的条件下H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂对亚甲基蓝(MB)的脱色率可达90%以上。通过自行设计的光催化反应器考察了光催化剂用量、磷钨酸掺杂量等因素对光催化降解MB性能的影响。结果表明:H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂在紫外和可见光区域有较强的吸收,对MB溶液具有更好的光催化降解效果,而且该复合材料有较高的循环回收利用率。

温度分布直接影响着固定床甲烷化反应器的甲烷产量和设备安全性。以年产12.75亿立方煤制天然气绝热甲烷化反应器为研究对象,在建立真实设备三维模型的基础上,利用ANSYS-CFX有限元数值模拟的方法,建立多孔介质内化学反应、热交换与质量传递的气-固两相反应器模型,获得了双段固定床甲烷化反应器内部温度、压力、速度场的分布规律及甲烷产率分布。对不同床层结构对应的特征场分布进行了探索,分析了床层结构对各特征场分布的影响,确定了床层结构优化方案,MCR催化剂床层出口处支撑延长的结构更有利于温度场沿反应器径向的均匀分布和甲烷质量分数的提高。对反应器入口温度、空速、压力对特征参数分布的影响进行了研究,提出了针对本工艺的允许入口参数波动范围。

采用酸碱复合改性的方法,制备了同时具有微孔和介孔孔道的丝光沸石,用于固定床4-异丙基联苯的异丙基化反应。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、N₂物理吸附脱附等方法对改性丝光沸石进行表征。结果表明,碱改性处理调变了丝光沸石的孔道结构和酸性质,同时保持了其MOR拓扑结构,提高了4-异丙基联苯的转化率和反应的稳定性。碱处理后再进行酸处理,可以有效清除碱处理过程中产生的非骨架铝物种和样品外表面的酸中心,提高目的产物4,4'-二异丙基联苯的选择性。

采用等体积浸渍法制备了1% AuCl₃/AC催化剂,探究了硫化氢(H₂S)为毒物对乙炔氢氯化反应中催化剂催化活性的影响及失活机理。催化活性测试结果表明,以H₂S为毒物可导致乙炔氢氯化反应中的AuCl₃/AC催化剂的失活,且是一个不可逆过程;程序升温还原(TPR)和X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,H₂S的加入可有效地加快Au³⁺还原为Au⁰;透射电镜能谱(TEM-EDX)观测分析形成的Au-S化合物也可导致催化剂失活,即随着H₂S量的增大,更多的Au³⁺被还原为Au⁰,且形成的Au-S化合物覆盖在活性位点,使有效的活性组分降低进而导致AuCl₃/AC催化剂失活。

在固定床不锈钢反应器中进行了HZSM-5分子筛催化甲醇制汽油(MTG)反应的催化性能和失活实验。采用热重、X射线衍射、FT-IR、低温氮吸附-脱附、色谱-质谱联用仪等方法对催化剂进行了表征。结果表明,在反应进行到336 h时,甲醇转化率为40%,汽油收率低至12.6%,催化剂严重失活,但在700℃有氧再生后活性恢复,且保持了完整的MFI结构。积炭是催化剂失活的主要原因,大部分积炭沉积在分子筛微孔中,积炭物种主要是带有双键的聚合态化合物和稠环芳烃。

将生物质原料直接转化制备乙酰丙酸甲酯(MLE)具有经济价值高、对环境友好和可持续性强等优点。详细研究了Lewis酸(Sn-β分子筛)、Brønsted酸(对甲苯磺酸,PTSA)及混合酸(Sn-β/PTSA)在葡萄糖直接转化合成乙酰丙酸甲酯中的催化效果,取得了较高的产物收率。首先,将各种分子筛和PTSA组合成催化体系并将其应用于葡萄糖醇解合成MLE的反应过程,发现Sn-β分子筛与PTSA的混合体系效果最佳(其中,Sn-β分子筛是借助简单的研磨法制备),产物MLE的收率可达68.3%左右。进而,对分子筛催化剂进行了XRD、FT-IR和TG-DTG等表征;由实验结果可知,Sn-β分子筛的主要作用在于将葡萄糖异构生成果糖,而PTSA的催化作用是加速醇解过程;最后,针对催化剂组分的比例、反应时间和反应温度进行了优化,得到了最佳反应条件。

氨气选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是目前燃煤电厂消除氮氧化物(NO_x)最有效、最成熟的方法之一,其中催化剂作为技术体系的核心,其成型技术逐渐成为研究热点。本文针对V₂O₅-WO₃/TiO₂蜂窝式脱硝催化剂的成型工艺,通过响应曲面法对其机械强度和孔隙率进行研究,分别得出压制压力和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球添加量对机械强度和孔隙率的显著回归模型。发现一定的压制压力和PMMA微球的添加可以使得压制而成的蜂窝式脱硝催化剂既能保持较高的机械强度,又能维持高的孔隙率。孔径分布及扫描电子显微镜(SEM)结果表明催化剂壁上存在明显的纳米-微米多级孔。活性测试结果显示:催化剂表现出了优良的NO_x转化率及N₂选择性,满足了目前工业脱硝领域的需求。

详细了考察不同预处理条件及反应温度对丝光沸石(H-MOR)分子筛二甲醚(DME)羰基化制取醋酸甲酯(MA)的催化活性和稳定性的影响。研究结果表明,在氮气气氛中500℃预处理2 h、反应温度为180℃时H-MOR催化剂的DME转化率最高,可达20.5%。虽然提高反应温度可以进一步提高催化剂的DME转化率,但易产生积炭,快速失活。此外,还考察了金属离子改性对H-MOR催化剂DME羰基化活性的影响。采用离子交换法制备了Cu、Ni、Fe和Co等金属离子交换的H-MOR催化剂,活性测试结果表明:IE-Cu催化剂活性最好,DME转化率为36.9%;IE-Ni催化剂的活性最稳定,DME转化率稳定在24.5%。还原温度对IE-Cu催化剂DME羰基化活性有重要影响,450℃还原后的IE-Cu催化剂活性要明显高于300℃还原的IE-Cu。

提出一种溶剂萃取与Ca²⁺碳酸化的耦合反应过程,以三丁胺为萃取剂将HCl从水相萃取到有机相,在固定CO₂的同时实现CaCl₂的碳酸化,副产碳酸钙与氯化铵。实验结果显示,超过98%的Ca²⁺在1400s内沉淀为碳酸钙,反应后有机相迅速与水相实现分层,并通过与氨水反应再生,三丁胺回收率约为98%。采用粒径分布与显微镜观察证明了Ca²⁺沉淀过程发生在油包水结构中。以15%浓度的CO₂作为碳源,反应时间为2700 s时,Ca²⁺沉淀率达到98.31%,显示该工艺将高成本的CO₂捕集过程和封存过程集成,可处理低浓度烟气中的CO₂。过程无须CO₂捕集费用以及热量输入,同时副产碳酸钙和氯化铵产品,有望缓解常规CO₂捕集封存技术高成本的难题。

针对甲烷氮气的分离难题,通过溶剂热法大量合成了6种典型的由单齿、多齿与多元配体构建的金属有机框架材料,并利用单组分静态与双组分动态吸附法分别研究了甲烷与氮气在材料中的吸附行为。研究结果表明,MOFs材料相对较弱的极性,致使其甲烷氮气的分离选择性明显优于Si/Al分子筛;多齿配体MOFs材料因配体较长,孔道较大,具有与活性炭相当的甲烷氮气分离选择性;MOFs中的不饱和金属位增大了孔道极性,不利于分离性能的提高;单齿甲酸配体构建的超微孔[Ni₃(HCOO)₆]框架具有非常优异的CH₄/N₂分离性能,其选择性高达7.0,是Si/Al分子筛与活性炭的2倍。这为高效甲烷氮气分离材料的设计提供了新的参考依据。

木糖醇作为一种可作为甜味剂的糖醇具有广泛的应用前景。目前工业上酸水解法制备木糖醇的过程中需要一个脱除水解液中的残酸的工艺步骤。传统的残酸去除方法为饱和石灰水中和法,存在能耗高、消耗的化学试剂多、污染大等缺点。为实验木糖醇的清洁生产,本文采用自我组装的电渗析装置对木糖水解液中的残酸进行了选择性的去除,考察了操作电流对残酸去除及木糖得率的影响。结果表明,当操作电流为30 mA·cm^-2时,电渗析过程对残酸的去除率大于99%,其木糖的得率为84.9%,电渗析工艺处理木糖水解液的能耗为179 kW·h·t^-1,脱酸工序成本为每吨母液139元,具有良好的经济效益和环境效益。由此可见,电渗析工艺在木糖醇酸水解法制备过程中具有广泛的应用前景。

在双氧水法制水合肼的过程中,通过研究产物的分离工艺流程,采用隔壁塔完成杂质的采出。用Aspen Plus软件对组分的分离与提纯进行计算机模拟,同时考察进料位置、进料温度、回流比和塔压等因素对结果的影响,得到最佳工艺操作参数,为实际生产提供理论依据。从隔壁塔塔顶采出的杂质和丁酮的摩尔比为0.023<0.03,符合回收的标准。同时,优化后冷凝器的能耗节省了14.1%,再沸器的能耗节省了10.8%。隔壁塔的主塔理论板数为42块,副塔理论板数为14块,进料位置为副塔第13块板,回流比为7,操作压力为0.101 MPa。塔底分离出的丁酮连氮百分数为98.2%。

本文采用分子蒸馏、薄膜蒸发与精馏耦合技术对肉桂油主要成分的分离进行研究。系统的温度、压力和回流比对5种组分的得率和纯度的影响分别进行了研究,实验结果表明这种技术成功地用于分离肉桂油。为了进一步理解分离因素相互之间对分离效果的影响,本文选择肉桂醛为模型化合物,采用中心响应面法对肉桂醛分离的影响因素进行研究。实验结果表明:温度95℃,压力50 Pa时,肉桂醛的得率和纯度最高。实验验证的数值与响应面法模拟的数值一致,表明响应面法可以用于指导肉桂油的生产。

非常规天然气未来可以作为常规天然气的有效补充,其中低浓度煤层气和生物质燃气分别需要脱除大量的N₂ 和CO₂以达到富集和纯化CH₄的目的。本研究针对CH₄/N₂这一对较难分离的气体组合,选取了具有一维菱形孔道的MOFs材料Cu(INA)₂作为吸附剂,将合成的样品做了XRD和TG表征,测试了纯气体CO₂、CH₄和N₂的吸附曲线,利用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)分子模拟和理想吸附溶液理论(IAST)计算了气体的吸附热和该材料对于CH₄/N₂和CO₂/CH₄的吸附选择性系数;3 MPa压力下制备的颗粒样品填装吸附分离装置,进行了混合气体CH₄/N₂ (50%/50%)和CO₂/CH₄ (50%/50%)的穿透试验,分离的结果显示,Cu(INA)₂不仅高选择性地吸附CH₄/N₂混合物中的CH₄(S_CH4/N2=10),而且对CH₄/N₂的分离效果优于CO₂/CH₄。

研制了一种新型的CuCl@β分子筛吸附剂材料,它不仅对CO有着高吸附容量,而且对CO/N₂和CO/CO₂的二元混合气有着高吸附选择性。利用自发单层分散的原理制备了一系列的CuCl@β分子筛材料,分别应用氮气吸附以及XRD进行表征。CO在CuCl@β分子筛上吸附等温线和动态透过曲线分别通过静态吸附和固定床实验获得。依据IAST理论模型计算了CuCl@β分子筛对CO/N₂二元混合物和CO/CO₂二元混合物的吸附选择性。研究结果表明:(1)氯化亚铜的负载增强了一氧化碳在CuCl@β分子筛上的吸附容量,其最佳负载量为0.4 g·g^-1。(2)CuCl@β分子筛吸附剂在增强CO的吸附量的同时,还降低了对二氧化碳和氮气的吸附。由于Cu⁺-CO π位络合键的存在,提高了CuCl@β分子筛对二元混合物CO/N₂和CO/CO₂的吸附选择性。(3)在低压下(0～10 kPa)下0.4CuCl@β分子筛对CO/N₂和CO/CO₂的吸附选择性分别高达1600～5200和120～370,远大于原始的β分子筛。CuCl@β分子筛对CO有着超高吸附容量以及吸附选择性,将会是一种很有潜力的CO分离提纯材料。

奥拉西坦简单冻干往往导致所需时间长、产品质量差等问题,本文应用MS软件计算了山梨醇和奥拉西坦晶体各个晶面的相互作用能,结果表明山梨醇和奥拉西坦之间的相互作用能较小,实验也证明冻干过程中奥拉西坦晶型、晶习不受山梨醇影响。通过DSC和热台显微镜分析,奥拉西坦简单冻干问题的关键因素在于原预冻过程处方逐步冻凝产生的是玻璃态,不利于水分子升华干燥,因此本文提出奥拉西坦冻干过程的逐步冻凝结晶工艺,改变山梨醇的结晶状态,使各组分分别冻凝分离成微晶态,实验放大结果表明冻干所需时间大幅度缩短,产品质量得到很大提高。

以糠醛作为萃取剂分别使用常规萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏对苯和环己烷体系进行分离研究,使用流程模拟软件Aspen Plus V8.4进行模拟分析,对初步设计的三稳态流程,分别进行灵敏度分析,使用多目标遗传算法对过程进行整体优化以获得最优结构参数。结果表明,隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏相对于常规萃取精馏所需再沸器热负荷可分别减小21.5%和15.7%。对三工艺流程进行经济性分析,发现与常规流程相比,隔壁塔萃取精馏的年总费用下降了6.0%,而差压热集成萃取精馏年总费用增加了50.8%,为萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系工业化设计提供了理论依据和设计参考。

以无水乙醇-扑热息痛为模型物体系,对基于衰减全反射紫外光谱(ATR-UV)分析的结晶过程实时浓度检测进行了研究。采用偏最小二乘法进行结晶过程浓度关联,建立了ATR-UV实时浓度检测模型,该模型实时分析结果与重量法测量结果一致,均方根平均偏差为0.0075。通过ATR-UV实时浓度分析关联结晶过程的过饱和度变化,并结合聚焦光束反射测量技术分析了不同降温方式对结晶产品的影响。结果表明:相对于自然冷却和线性冷却温度控制方式,受控冷却过程能获得尺寸更大、分布更均一的晶体产品。

可逆气态膜-多效膜蒸馏-精馏耦合工艺可用于脱除料液或废水中的氨氮并得到高纯浓氨水。考察了磷酸二氢铵为可逆吸收剂时气态膜法脱氨效果和多效膜蒸馏-精馏法吸收完成液再生效果。实验结果表明:可逆气态膜总传质系数K和单程氨氮脱除率η分别可达13.9 μm·s^-1和97.5%,废水氨氮值可降至5 mg·L^-1以下;吸收完成液经多效膜蒸馏预浓缩后再经精馏再生可同时得到浓度为5%～18%的氨水。该耦合过程电耗极小的同时蒸汽耗量为28~40 kg·m^-3废水,约为单纯精馏过程的1/5。此外气态膜脱氨和多效膜蒸馏预浓缩过程有效地阻止了废水中挥发性杂质进入浓氨水产品。该过程对气态膜和膜蒸馏用微孔疏水膜组件的稳定性要求苛刻,长期操作试验显示聚四氟乙烯膜能够满足此要求。

在碱性条件下,采用水热晶化法,以偏硅酸钠为硅源,铝酸钠为铝源,CTAB为结构模板剂,成功合成出了含铝介孔分子筛Al-MCM-41。采用XRD、BET等手段对合成的Al-MCM-41进行表征,对柴油中的氮化物喹啉进行了吸附实验,考察了Al-MCM-41介孔分子筛对氮化物喹啉的吸附能力,探究了硅铝比为60的Al-MCM-41分子筛对喹啉溶液吸附的热力学和动力学行为,测得353.15～393.15 K 温度范围内的吸附等温线数据,用Langmuir、Freundlich方程对此进行拟合,并根据热力学原理计算得到吸附过程中的ΔH、ΔG、ΔS值和吸附表观活化能。结果表明, 硅铝比为60的Al-MCM-41具有较大的孔容、比表面积和较窄的孔径分布,结晶度和有序性高。等温吸附平衡符合Freundlich 等温线模型,其ΔH -0.7682 kJ·mol^-1,ΔG -28.1215 kJ·mol^-1, ΔS 73.2434 J·mol^-1·K^-1,吸附动力学符合Pseudo拟二级方程,E_a为2.8575 kJ·mol^-1。

采用共混制备了一系列磺化含酚酞侧基聚芳醚酮(SPEK-C)/氧化石墨烯(GO)复合质子交换膜,系统地研究了GO含量对复合膜性能的影响。结果表明,GO含量对膜的离子交换容量、稳定性、质子电导率和甲醇渗透率等有重要影响。复合膜质子电导率随GO含量增加而提高,GO含量为2%和5%的复合膜在80℃下质子电导率均在10^-1 S·cm^-1以上。80℃下,GO含量为5%的复合膜甲醇渗透率为6.69×10^-7 cm²·s^-1,低于同温度下复合前SPEK-C膜1个数量级。复合后膜的化学稳定性增强,离子交换容量和含水率均有提高,相对选择性明显增大,最高达SPEK-C的18.2倍。

通过GC-PFPD色谱分析国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ标准0^#柴油中的主要含硫组分,发现苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)及其烷基取代衍生物是0^#柴油中的主要含硫化合物,C₂-DBT、C₃-DBT是国Ⅳ柴油中的主要含硫化合物。以BT、DBT、4,6-DMDBT为模型化合物,计算含硫化合物在不同大小孔道内的扩散阻滞因子,结合氧化铝堆积孔模型,估算氧化铝基柴油脱硫吸附剂的适宜孔径分布。结果表明,当氧化铝的平均孔径为4～10 nm时,含硫化合物的扩散阻滞因子为0.24～0.65,氧化铝的比表面积为100～250 m²·g^-1,可同时满足较低的扩散阻力和足够大的比表面积。对比分析不同氧化铝的孔分布及其吸附脱硫性能,结果表明氧化铝中4～10 nm范围内的孔面积占总孔面积的百分比与其吸附脱硫性能存在显著的正相关关系,初步推测氧化铝基脱硫吸附剂的适宜孔径分布范围为4～10 nm。

将常规萃取精馏、差压热耦合萃取精馏以及隔壁塔萃取精馏技术应用于以糠醛为萃取剂的苯和环己烷共沸物分离过程。在稳态模型的基础上,利用Aspen Dynamics软件进行控制研究,对三工艺流程提出了若干控制策略。结果表明,对于常规萃取精馏过程,再沸器热负荷与进料量比值控制结构在降低控制过程超调量方面表现出明显优势;对于差压热耦合萃取精馏过程,带有压力-补偿控温策略的方案控制效果更佳;而对于隔壁塔,则选择了无隔板下方气液分离比控制的结构来作为较优的控制策略。

本文测定了硫酸氢氯吡格雷Ⅰ、Ⅱ晶型在仲丁醇中的溶解度,通过过程分析和优化,制备了纯Ⅰ晶型的硫酸氢氯吡格雷球形晶体。与非球形晶体比较,球形晶体在堆密度、流动性、粒度分布以及稳定性等方面均占优势。本文考察了不同温度、残留溶剂对硫酸氢氯吡格雷晶习与晶型的影响,研究了硫酸氢氯吡格雷球形结晶过程晶体的生长机理。

杜氏盐藻通过水热液化制备得到的生物油,先采用溶剂分割分别得到正己烷相、二氯甲烷相和乙醚相,再对二氯甲烷相进行柱层析分离纯化。正己烷相和乙醚相直接通过GC-MS和FT-IR进行分析,二氯甲烷相先经柱层析分离后结合GC-MS、二次质谱和FT-IR等确认不同馏分的产物组成。研究结果表明:二氯甲烷相经柱层析分离可得到16个馏分,分别是石油醚馏分(A₁),主要是烯烃类;石油醚:乙酸乙酯馏分(A₂),主要是酸类化合物;石油醚:丙酮馏分(A₃),主要是酰胺类;石油醚:甲醇馏分(A₄),主要是烷烃类;甲醇馏分(A₅),主要是十八碳烯酰胺。经柱层析分离纯化后,生物油的回收率高达91.38%;获取较全的生物油组分信息,为藻类液化机理的分析和生物油的改质提供了依据。

石油化工行业因生产规模大、生产工艺复杂、原料多易燃易爆,所以具有高危险性。对石化行业进行安全分析是保证安全生产的重要途径。基于石油催化裂化(FCCU)反再系统动态模型实现了再生催化剂失活、再生器稀相尾燃、反应器催化剂跑损3种异常工况的动态模拟。将工商管理模式的及时生产方式(just-in-time,JIT)应用于反再系统的安全分析,建立了上述4种异常工况的简化模型,实现了异常工况的及时识别。该方法能够有效地辨识不同状态下过程的运行规律,具有一定的可行性和优势,可以为实际生产安全提供准确、可靠的指导。将JIT理论用于动态过程的非线性分析,希望为动态系统的辨识提供一种新思路。

均一尺寸微米功能材料在诸如高分子化学、医药化工、催化以及高效分离等领域都受到普遍关注。现有常规方法很难满足制备单分散、均一性的微米材料的要求。采用微流控技术,在微流控芯片内先生成液滴,然后再在线固化液滴的方法,制备了各种单分散、尺寸均一的微球。通过液滴界面受控导入沉淀剂到液滴中,当所含溶质为固化慢的硅溶胶时,生成实心微球,制备得到表面积达572 m²·g^-1、直径变异系数约为2%的纳米孔道二氧化硅微球;当液滴内含沉淀固化较快的溶质,如Zn、Fe、Cu,则可形成水合氧化物或者混合氧化物空心球微球;当含快沉淀也含慢速固化物质时,如含可溶性Fe的硅溶胶时,通过调控沉淀剂进入液滴的速度,也成功了制备了Fe均匀分散在氧化硅内的混合氧化物微球。

在毕赤酵母-十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的协同作用下利用抗坏血酸(AA)还原氯金酸(HAuCl₄)制备Au纳米线, 采用SEM、TEM、HRTEM及SAED等手段对Au产物进行表征,结果表明产物为带有分支结构的Au纳米线,纳米线在分叉处的晶型是连续的,具有多晶结构的特征。研究发现,菌体-HAuCl₄的相互作用对于后续纳米线的生成过程至关重要,部分Au(Ⅲ)可吸附在菌体表面并被还原为很小的Au(0),在AA加入后纳米线的生成过程中起到了晶种的作用。菌体-HAuCl₄作用时间过长会导致菌体表面生成的Au(0)趋于稳定,不利于进一步生长为Au纳米线。菌体-表面活性剂的协同作用导致分支结构的多晶Au纳米线的生成。

以N-糖基化提高毕赤酵母重组表达β-葡萄糖醛酸苷酶(PGUS-P)的热稳定性为目的,在PGUS-P模拟结构分析的基础上,半理性方法设计并通过定点突变引入具有EAS(enhanced aromatic sequence)序列特征的新N-糖基化位点,经毕赤酵母重组表达后,获得了3个新糖基化的突变酶PGUS-P-26、PGUS-P-35和PGUS-P-259。反应动力学分析表明,与原始PGUS-P相比,突变酶PGUS-P-26、PGUS-P-35和PGUS-P-259催化甘草酸水解的K_m变小,K_cat/K_m增加,表明其对底物甘草酸的亲和力和催化效率均得到提高。热稳定性分析表明,PGUS-P-35和PGUS-P-259的热稳定性得到改善,在65℃下保温90 min,其热稳定性相对PGUS-P分别提高了13%和11%。研究表明在蛋白质的合适位点引入糖基修饰对提高蛋白的热稳定性具有促进作用。

纳米银是以纳米技术为基础研制而成的新型抗菌产品,由于量子效应和尺寸效应具有普通银系抗菌剂无法比拟的抗菌效果。本研究以黄芩、丁香、洋浦桃、芳樟4种植物质提取液制备银纳米颗粒,并借助于UV-Vis、TEM以及XRD对产物进行表征,结果表明增加植物质提取液浓度或增大NaOH加入量,均有利于制得粒径较小的银纳米颗粒。SEM图片表明采用浸渍法可将所得纳米银颗粒负载于纯棉织物上,通过考察浸渍时间、温度、浴比对织物上载银量的影响,确定较优的浸渍条件为时间30 h,温度55℃,浴比为1:25。分别考察了银纳米颗粒粒径和植物质种类对所得载银织物抗菌性能的影响,发现负载到织物上的纳米银粒径越小,织物抑菌效果越好;利用本身具有抑菌效果的黄芩、丁香来制备银纳米颗粒,有利于增强所得载银织物的整体抗菌性能;4种植物质中以黄芩制得的载银织物抗菌效果最优,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等实验菌株均有强烈的抑制作用。

应用CFD模拟软件Fluent 6.2对开孔率30%的新型导流型防风网与传统方孔、圆孔平板网的受力与结构稳定性进行了研究。分析了不同风速下方孔、圆孔、导流型3种不同开孔型式网板受风荷载作用情况。模拟结果表明:导流型防风网受风荷载作用与传统方孔、圆孔网板相比差别不大,且风荷载都是随着风速不断加大,呈现二次方性增长,当风速由3 m·s^-1增加到15 m·s^-1时,风荷载增长约20倍;不同开孔网板的力臂与固定网高之比相差不大,且随来流风速增加变化不大;产生网板阻力的主要原因是网板近壁面的前后压差和网后气流湍动形成的拖曳涡。

在密闭空间实际工况下,通过两组平行对照试验,考察了长时间吸脱附循环对固态胺材料CO₂吸附性能的影响,对材料进行长寿命试验,并验证一年内固态胺材料性能的稳定性。结果表明,两组试验分别经过2128轮和2267轮吸脱附循环后,固态胺材料仍表现出良好的吸脱附稳定性。在长寿命试验条件下,两组吸附剂的CO₂的吸附量维持在约28 mg·g^-1,有机胺含量未见流失,活性胺含量比初始材料有所提高并不再降低,材料机械强度未受到影响。结果证明,高分子树脂基固态胺材料不仅能在室温条件下高效吸附CO₂,且能在温和条件下实现CO₂的解吸,在减少能耗的同时还有利于材料使用寿命的延长,适宜作为太空密闭空间中去除低浓度CO₂的吸附材料,为航天员的生命保障提供技术支撑。

采用铁粉还原脱除电解锰阳极液中的硒,考察了各主要因素对硒脱除率的影响,研究了硒脱除过程的动力学。结果表明,锰阳极液中硒的脱除速率随反应时间、铁粉用量、反应温度的增加而增加,随硫酸用量的增加而减少。XRD与SEM分析表明,反应温度对硒渣结构影响最大,30℃反应后渣中存在Se、Fe、FeSe₂、Fe₂(SeO₄)₃4种物相,硒的结晶形态以纺锤形为主;90℃反应后渣中存在Se、FeSe₂两种形式,硒的结晶形态以球形为主。铁粉还原脱除锰阳极液中硒的动力学过程符合一级反应速率规律,属固体产物层扩散控制,表观活化能为15.94 kJ·mol^-1。

以磁性纳米颗粒为载体,通过多巴胺(dopamine,DA)聚合原位包埋制备了磁性SiO₂固定化漆酶(Fe₃O₄@SiO₂-PDA-Lac)。结果显示纳米颗粒尺寸均匀,并且保持较高的饱和磁性。通过最优条件制备出的固定化漆酶在50℃放置6 h后,活性保持在63%,而游离酶仅保留18%。将固定化酶用于催化降解4-氯酚(4-CP),探究了溶液pH、漆酶浓度和ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸铵)]对4-CP去除率的影响。固定化漆酶在反应最适pH时,4-CP去除率为84.3%,而游离酶仅为65.7%。当漆酶浓度为1.2 U·ml^-1时,反应8 h后,4-CP去除率可达95%,而游离酶的4-CP去除率仅82%。ABTS可促进固定化漆酶降解4-CP,当体系中加入50 μmol·L^-1 的ABTS,反应10 min后,固定化酶对4-CP去除率可达99%。固定化漆酶在重复使用10次后,4-CP去除率仍可达67%。

以煤系高岭土为硅源,采用浸渍沉淀法制备硅酸锂吸附剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别表征和分析了样品的结构特征和形貌特征,并使用差热-热重联用分析仪研究了硅酸锂吸附CO₂的性能。实验结果表明,与以市售-SiO₂为硅源制备的硅酸锂相比,高岭土-硅酸锂在较低温度下有明显的吸附CO₂优势;采用浸渍沉淀法可成功制备出纯度较高的硅酸锂,最大吸附量为35.7%(704℃)(文中吸附量均为质量分数),高出固相法5.9%;采用双指数模型对硅酸锂吸附CO₂进行动力学分析,温度低于600℃时,表面化学反应过程是整个反应过程的控制步骤。高于650℃,锂迁移成为控制步骤。在吸附CO₂的过程中,浸渍沉淀法制备的样品锂迁移速率是固相法的1.5～2.2倍,低于650℃时的吸附,浸渍沉淀法的样品表面化学反应速率皆高于固相法。

利用¹³C NMR技术对CO₂捕获叔胺溶剂进行了碳元素的定量研究,主要考察了对胺溶剂解吸热影响较大的HCO₃^-的生成规律。重点对叔胺分子结构中羟基官能团(-OH)、羟烷基数目、烷基支链及氮原子(N)所连接烷基链大小对胺溶剂生成HCO₃^-的影响。在20℃条件下分别对1 mol·L^-1具有不同CO₂负载的1-二甲基氨基-2-丙醇(1DMA2P)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、3-二甲氨基-1-丙醇(3DMA1P)、二乙氨基-2-丙醇(1DEA2P)、N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)、N,N-二甲基乙醇胺(DMMEA)及三乙醇胺(TEA)溶液进行了¹³C NMR测试研究。实验结果显示:在相同浓度的叔胺水溶液中,同一CO₂负载下的叔胺-CO₂-水体系中HCO₃^-的含量顺序为:DMMEA > MDEA>3DMA1P > 1DMA2P > TEA > DEEA > 1DEA2P。通过对各叔胺分子结构中N原子的电子云密度大小及空间位阻效应分析,得出如下结论:3DMA1P分子中-OH官能团离N原子的距离大于其在DMMEA分子中的距离,导致其生成了较少的HCO₃^-;DMMEA分子中N原子上连接的烷基链小于DEEA分子中N原子上的烷基链,导致DMMEA溶液中生成了更多的HCO₃^-;MDEA分子中羟烷基数目少于TEA分子中的羟烷基数目,且MDEA比TEA多了一个甲基,导致MDEA溶液中含有更多的HCO₃^-;3DMA1P相比1DMA2P、DEEA相比1DEA2P分子中都少了一个甲基支链,导致3DMA1P溶液相比1DMA2P溶液、DEEA溶液相比1DEA2P溶液生成了更多的HCO₃^-。

采用有机酸法处理菜籽秆并从预处理废液中再生酸不溶性木质素固体,之后对模拟废液中的镉、铅离子进行吸附实验。探讨了木质素再生策略、结晶度、比表面积与基团组成对重金属离子吸附效果的影响。实验结果表明:该类再生木质素能有效地吸附模拟废液中的Cd²⁺、Pb²⁺离子,其功能基团组成是影响吸附效果的关键因素。此外,两种木质素吸附剂吸附Cd²⁺离子的能力均强于吸附Pb²⁺离子的能力。

利用煤焦作为催化剂,采用小型石英管固定床为反应装置,对甲烷在煤焦、脱灰煤焦、煤灰以及石英砂床层上在温度为1123 K下的裂解反应进行了较为详细的研究。甲烷在脱灰煤焦上和新鲜的褐煤焦上的转化率和氢气收率有一定的差别。煤灰作为催化剂时,甲烷初始转化率和氢气初始收率分别为9.81%和8.14%。表明煤焦中的灰成分对甲烷裂解有一定的影响。随着反应时间的增加,甲烷的转化率和氢气的收率都逐渐降低。通过扫描电子显微镜和比表面积测定仪对反应前后的褐煤焦、脱灰煤焦进行了表征。甲烷裂解后煤焦比表面积、微孔容都明显降低,平均孔径增大。说明甲烷裂解生成的积炭堵塞煤焦的微孔。SEM照片显示甲烷裂解后积炭覆盖在煤焦的表面,使煤焦的催化活性逐渐降低。

胺法捕集回收二氧化碳工艺存在的最大缺陷是高吸收速率与低再生能耗不能共存,高效溶剂的开发是解决这一问题的有效途径之一。为筛选出吸收解吸综合性能良好的吸收剂,本文利用溶剂快速筛选实验装置对几种不同醇胺吸收剂进行了实验研究,主要从溶液吸收负载、吸收速率、解吸负载、解吸速率、循环容量及相对再生能耗等方面进行了分析比较,实验结果显示N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)溶液表现出较好的CO₂捕获性能。此外,通过溶解度装置、填料吸收塔及再生塔分别对DEEA溶液的平衡溶解度、传质系数及再生能耗进行了实验研究与验证。实验结果表明:增加溶液浓度会降低其CO₂平衡溶解度;增加CO₂分压能增加其CO₂平衡溶解度;增大进料温度能增加溶液在填料塔中的传质系数;提高富液负载及贫液负载会降低溶液的再生能耗。因此,基于其较好的吸收解吸性能,DEEA是一种可以工业化应用的潜在吸收剂。

氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜是一种有前途的有机染料废水处理材料,相对于传统的废水处理材料更具优势。在模拟太阳光照射下,用氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜对有机染料甲基橙溶液进行降解,通过吸附和光催化的双重作用,甲基橙的降解率可达99%。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对复合膜进行了表征,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明其壳聚糖中活性官能团 NH₂, OH在氮掺杂TiO₂ 复合膜中同时存在。研究表明,氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜是一种高效节能的污水处理材料。

为了将生物质废弃物香蕉茎秆进行高值化利用,采用酶法脱胶工艺制备香蕉茎秆纤维。研究超声预处理工艺中频率、处理温度对香蕉茎秆脱胶率的影响,确定较佳的超声预处理工艺。将预处理后的香蕉茎秆粗纤维进行半纤维素酶、果胶酶脱胶,分别考察缓冲液pH、酶浓度、反应温度对脱胶率的影响。结果表明:预处理工艺中超声处理的较佳频率为40 kHz,温度为70℃;酶法脱胶工艺中较佳的半纤维素酶缓冲液pH为5.5,半纤维素酶浓度为0.004 g·ml^-1,反应温度为50℃;较佳的果胶酶缓冲液pH为6.0,果胶酶浓度为0.003 g·ml^-1,反应温度为55℃。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析酶法较佳工艺制备的香蕉茎秆纤维的理化特性;并对其机械性能进行测试与分析。FTIR及XRD结果表明:酶法较佳工艺制备的香蕉茎秆纤维去除了半纤维素和大部分果胶,相对结晶度为66.4%;机械性能测试结果表明酶法较佳工艺制备的香蕉茎秆纤维的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率分别是118.48 MPa,15.15 GPa,0.67%。

以对叔丁基杯[4]芳烃(tBC4)为主体,甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯为客体分子,制备4种tBC4包合物tBC4-t、tBC4-ox、tBC4-mx、tBC4-px。考察了tBC4包合物对左旋聚乳酸(PLLA)结晶性能及结晶形态的影响。结果表明,tBC4包合物能将PLLA的结晶峰值温度(T_p)提高近7℃;进一步研究发现几种包合物在经高温后,客体小分子逃逸,样品均改变为相同的晶体结构,因此对PLLA成核有相同的影响;此外,含有成核剂的PLLA球晶尺寸小于空白PLLA的球晶尺寸,成核剂的加入不改变PLLA球晶生长的方式。

以水为溶剂,采用改进的颗粒溶胶工艺,通过溶胶制备参数的调控优化,制备得到平均粒径为3 nm的ZrO₂-TiO₂复合颗粒溶胶。采用浸浆法,在平均孔径为5 nm的管式α-Al₂O₃底膜上,经过一次涂膜制备得到完整无缺陷的ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜。ZrO₂-TiO₂复合纳滤膜的平均膜厚约为200 nm,纯水渗透率约为23 L·m^-2·h^-1·(0.1 MPa)^-1,对PEG的截留分子量为600。在pH 3,压力0.9 MPa的条件下,该膜对低浓度的Co²⁺、Sr²⁺、Cs⁺的截留率分别达到99.6 %、99.2 %和75.5 %。

以剥离后的蒙脱石(MMT)为载体,将浸渍法与原位还原技术相结合制备了碳化钨/蒙脱石(WC/MMT)纳米复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对样品进行了表征。结果表明,剥离后蒙脱石的片层厚度为10～15 nm,层间距增大,边缘发生卷曲;复合材料由碳化钨(WC)、碳化二钨(W₂C)和蒙脱石组成,碳化钨颗粒均匀地分布于蒙脱石外表面。采用循环伏安法测试了样品对对硝基苯酚(PNP)的电化学还原性能,结果表明,WC/MMT纳米复合材料对对硝基苯酚具有良好的电催化活性,且具有较好的稳定性。蒙脱石是碳化钨基复合电催化材料良好的载体。

以三嵌段共聚物作为结构导向剂,采用水热法合成了片状和棒状介孔氧化铝,采用X射线衍射仪、场发射透射电子显微镜、低温氮气吸脱附实验对合成的介孔氧化铝的晶相、形貌和介孔结构进行表征。研究结果表明,三嵌段共聚物的引入能够有效调控氧化铝的形貌、介孔结构以及孔参数。三嵌段共聚物在氧化铝前驱体表面的吸附诱导了晶体的取向生长,并最终形成了棒状氧化铝。

利用乙烯基聚二甲基硅氧烷/苯乙烯接枝型长支链聚丙烯(PP-g-VS/St)在剪切和快速降温过程中可以诱导形成β晶聚丙烯这一优势,研究了PP-g-VS/St在注塑加工过程中作为高分子β晶成核剂对等规聚丙烯(iPP)结晶温度、晶体结构及力学性能的影响。结果表明改性聚丙烯的结晶温度、β晶相对含量和力学性能随着PP-g-VS/St添加量的增加而增加。当PP-g-VS/St的添加量为50%(质量分数)时,改性聚丙烯的结晶温度相对于纯iPP提高约10℃,β晶相对含量达32.8%,冲击强度、弯曲模量和拉伸强度分别相对于纯iPP提高了355.3%、53.8%和15.9%。这些结果为聚丙烯高分子β晶型成核剂的设计提供了新思路。

以玉米淀粉、羧甲基淀粉钠和丙烯酸为主要原料,同时加入活性高岭土,采用水溶液共聚法制备了复合高吸水树脂。考察了接枝共聚过程的影响因素,确定了合成树脂的最优工艺条件,合成的树脂吸水倍率为1195.4 g·g^-1,吸盐水(质量分数为0.9%的氯化钠溶液)倍率为90.1 g·g^-1。借助于傅里叶红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重-差热分析(TG-DTA)技术对合成树脂进行了性能和结构表征,并考察了样品的热稳定性。结果表明,高吸水树脂在100℃下具有良好的热稳定性,所制备样品具有商业化前景。

以钨酸钠为钨源,氯化钠为诱导剂,通过水热法制备了三氧化钨(WO₃)纳米棒,再以葡萄糖为碳源,经再次水热反应对WO₃表面进行碳包覆,然后在氢气和甲烷混合气氛中反应一段时间获得了具有火柴棒状结构的纳米碳管。采用X射线衍射分析、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线能量散射谱等手段对样品的晶型、形貌、微结构和表面化学元素进行了表征与分析。结果表明,样品由纳米碳管和碳化钨(WC)构成。其中,纳米碳管为火柴棒状,长度0.5～1.0 μm,直径100 nm左右;WC颗粒位于纳米碳管内部,其大小决定了火柴棒状纳米碳管的内径。这充分说明WC在碳管的生长过程中充当催化剂的作用。