采用共沉淀法合成两种吸附剂镁铝焙烧态水滑石(MgAl LDO)和镁铝铁焙烧态水滑石(MgAlFe LDO),并通过X射线粉末衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、傅里叶变换红外光谱(FT?IR)分析、BET比表面积测试分析等手段对其进行了表征,同时研究了两种吸附剂对废水中F-的吸附性能;考察了金属的物质的量比、煅烧温度、F-初始质量浓度、吸附剂投加量对废水中F-去除效果的影响。结果表明,MgAlFe LDO孔结构分布均匀,拥有较大的比表面积,对废水中F-的吸附能力高于MgAl LDO;当n(Mg2+)/n(Al3+)/n(Fe3+)=3.0∶0.6∶0.4、F-初始质量浓度为20 mg/L、煅烧温度为300 ℃、MgAlFe LDO的投加量为0.4 g时,废水中F-的去除效果最佳;反应2 h后,废水中F-的去除率为98.35%。
以木质素磺酸钠和二水合氯化铜为原料,在N2氛围及不同的合成条件下,采用浸渍活化法煅烧制备了活性炭改性材料;通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)等测试手段研究了所制备样品的结构和表面形貌;以质量浓度为20 mg/L的K2Cr2O7溶液为研究对象,通过二苯碳酰二肼显色法,检测溶液中的Cr(Ⅵ)质量浓度并计算了所制备的活性炭改性材料的吸附容量。结果表明,当Cu质量分数为20%、煅烧温度为700 ℃时,样品的吸附性能最好,吸附容量为72.2 mg/g;吸附过程符合Langmuir单层吸附和准二级动力学。
在摩尔分数为20%的氢氧化钠的催化作用下,实现了对亚甲基苯醌(p?QMs)与醇(或硫酚)的溶剂解反应,即p?QMs的1,6?共轭加成反应,以37%~95%的产率制备了一系列二芳基甲基(硫)醚类化合物。结果表明,该反应具有操作简便、反应条件温和高效、官能团耐受性良好等特点;该方法易于放大,能以80%的产率得到二芳基甲基乙基醚,为后期的潜在应用与转化提供了可能。
加氢裂化装置属于甲类火灾危险装置,极易因设备故障引起严重的火灾、爆炸事故,因此应对其进行准确的风险因素辨识和量化分析。将传统的HAZOP(危险与可操作性分析)定性风险分析方法、稳态模拟、动态模拟和故障树(FTA)相结合,以某炼化企业实际加氢裂化装置吸收稳定系统为例,针对该系统内吸收脱吸塔“塔压高”和石脑油稳定塔“塔温高”这两个偏差进行了量化风险分析;借助Aspen Plus过程模拟软件,在危险工况下对其进行稳态和动态仿真模拟,采用FTA方法计算了该危险事故后果的发生概率。结果表明,此方法可以帮助专家了解事故的传播过程,掌握人员安全响应时间,有利于事故的预防和及时处理,有效提高加氢裂化装置的本质安全水平。
汽油分子在线调和技术需要快速获取各种类型组分油的详细分子组成信息。开发了基于自编码器的汽油分子组成快速解析方法,该方法可由近红外光谱直接预测汽油详细单体烃的组成。构建的汽油分子组成自编码器模型可挖掘汽油组成的潜在特征,并利用潜在特征解码恢复原始分子组成。利用神经网络算法关联近红外光谱特征信息与汽油组成的潜在特征,并采用加氢汽油验证了模型的准确性。结果表明,平均绝对误差为0.033。开发的模型将自编码器算法应用在传统的石油化工过程中,对汽油分子在线调和与实时优化具有重要的指导意义。
硫杂杯芳烃作为配体具有识别能力强、可“衍生化”、稳定性较好等优点。稀土离子与硫杂杯[4]芳烃配体易形成多功能金属簇配合物。稀土?硫杂杯[4]芳烃因具有独特的催化、磁学和光学等性质而受到越来越多的关注。硫杂杯[4]芳烃与稀土离子可通过酚羟基和桥连硫的配位发生有效的“天线效应”,使稀土离子敏化发光。综述了有关稀土?硫杂杯[4]芳烃配合物在光学性质方面的研究现状,论述了其结构、光学性质及应用。
为探究高温高压凝析气井管壁结蜡的微观机制,利用Materials Studio分子动力学模拟技术,通过甲烷、戊烷、壬烷、正十二烷、环丁烷、环戊烷、苯及甲苯等构建凝析油体系,用正十八烷构建蜡组分模型,以蜡质量分数、沥青质及垢为变量进行了结蜡机制的模拟。结果表明,随着蜡和沥青质质量分数的增加,壁面结蜡加剧;当沥青质质量分数达到2.0%时,沥青质对壁面结蜡起抑制作用;沥青质中杂原子种类越多,其促进结蜡愈发明显;当管壁存在各种垢物时,硫酸盐类垢对壁面结蜡的影响最为显著。这种微观作用机制为管壁结蜡的治理提供了科学依据。
采用Aspen Plus软件对反应精馏分解过氧化氢异丙苯(CHP)的新工艺以及后续苯酚、丙酮的精制工艺流程进行了稳态模拟。以年度总成本(CTAC)最小为目标函数,对反应精馏塔(RD)及精制工艺流程的操作压力、进料位置及塔板数等进行了经济优化。结果表明,工艺的最优操作参数:RD的总塔板数为34块,精馏段塔板数为27块,反应段塔板数为6块,进料位置为第28块,操作压力为3.0×104 Pa;丙酮精制塔(T101)、异丙苯拔顶塔(T102)、焦油塔(T103)和苯酚精制塔(T104)的总塔板数分别为25、61、23、22块,进料位置分别为第16、45、9、9块,操作压力分别为5.2×104、5.0×103、5.5×104、6.0×103 Pa,此时新工艺流程的CTAC最小值为2 239.03 万元/a。同时,对传统CHP分解和后续苯酚、丙酮精制工艺进行了稳态模拟及经济优化。结果表明,其CTAC最小值为2 608.13 万元/a。对比反应精馏工艺与传统工艺流程可知,CTAC可节省14.15%,能耗节省9.01%。
分别以Fe(NO3)3?9H2O和钛酸四丁酯为铁源和钛源,以HF、HAc、NH4F、NH3?H2O、H2O2为形貌控制剂,通过沉淀分离法联合溶胶?凝胶法制备了不同形貌的TiO2/Fe2O3纳米复合材料。用X?射线粉末衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对TiO2/Fe2O3样品的结构和形貌进行了分析,并探究了所合成的TiO2/Fe2O3纳米复合材料在紫外光照射条件下对亚甲基蓝(MB)的降解性能。结果表明,当以NH3?H2O为形貌控制剂时,制备的NH3?H2O?TiO2/Fe2O3纳米复合材料对MB的降解效果最好(82.9%),其光催化活性分别是HF?TiO2/Fe2O3(82.5%)、H2O2?TiO2/Fe2O3(75.7%)、NH4F?TiO2/Fe2O3(72.9%)、HAc?TiO2/Fe2O3(71.8%)、TiO2(53.1%)、Fe2O3(23.1%)和空白样品(6.4%)的1.00、1.10、1.14、1.15、1.56、3.57倍和12.95倍,这归因于其较大的比表面积、梭形形貌、最高的结晶度和合适的异质结结构的协同作用。
以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)为单体,以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为交联单体,以己二酸二酰肼(ADH)为交联剂,合成了具有硬核软壳结构的水性聚丙烯酸酯胶体。通过调节玻璃化转变温度(Tg),使乳液在室温下不添加成膜助剂就可以自成膜。探究了DAAM?ADH交联体系对乳胶膜性能的影响,DSC和TGA分析结果表明交联后乳胶膜的Tg和热稳定性高于未交联的薄膜;当DAAM在核与壳中的质量比为1∶2时,综合性能优于其单独分布在核或壳中;随着DAAM质量分数的增加,吸水率从18.99%降低至4.38%,凝胶分数从79.30%提高至90.84%;当n(ADH)/n(DAAM)为1.25时,吸水率最低,凝胶分数最大。
页岩油具有凝点高、含蜡量高、乳化程度高的特点,导致传统热化学脱水工艺对页岩油采出液处理效果欠佳,难以达到外输标准。高频脉冲原油处理技术可以高效脱水,但对页岩油采出液处理参数的优化研究较少,因此研究了高频脉冲原油处理技术对大港页岩油采出液的处理效果,并对处理参数进行了优化。结果表明,高频脉冲脱水技术可以实现页岩油采出液有效破乳,显著降低页岩油含水率。通过处理参数的优化发现,电场强度和电场频率的提高均有利于提高脱水效率,同时,存在脱水效果最好的电场处理时间、操作温度以及破乳剂质量分数参数;在电场强度为200 kV/m、电场频率为5 kHz、电场处理时间为60 min、操作温度为75 ℃、破乳剂质量分数为0.010%的条件下,页岩油脱水后含水率为0.48%,综合效益最好。研究结果为页岩油采出液处理参数优选提供了技术支撑。
综述了不同电渗析体系对盐湖中锂的分离效果,包括单选择性电渗析、离子液膜、双极膜,其中离子液膜具有对Li+的高度识别、电解下的长期稳定性和低能耗等特点,发展前景较为广阔;分析了不同电渗析体系在盐湖提锂中的优缺点及未来发展趋势,以及推动应用电渗析体系进行盐湖提锂的工业化研究。
以Mg、Ni为中心金属、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用溶剂热法合成HP?MOF?74(Mg x Ni1-x )(x=0.25、0.50、0.75)样品,以烟道气中CO2和N2为吸附质,考察了HP?MOF?74(Mg x Ni1-x )样品在273 K和298 K下吸附分离CO2/N2的性能;通过静态容量法在273 K和298 K处测试了三种不同HP?MOF?74(Mg x Ni1-x )样品上CO2和N2的等温线,并使用双位点Langmuir?Freundlich(DSLF)和单位点Langmuir?Freundlich(SSLF)模型对获得的实验数据集进行了拟合;根据理想吸附溶液理论(IAST),估算了CO2/N2二元混合物的吸附选择性;使用Clausius–Clapeyron方程计算了等量吸附热(Qst)。结果表明,在273 K和100 kPa的条件下,HP?MOF?74(Mg0.50Ni0.50)样品的CO2吸附量为4.864 mmol/g;CO2和N2在HP?MOF?74(Mg0.50Ni0.50)样品上的吸附等温线分别与DSLF和SSLF模型十分吻合,说明CO2的吸附行为是双孔位吸附,而N2的吸附行为是单位点吸附;HP?MOF?74(Mg0.25Ni0.75)样品对CO2的IAST吸附选择性为2 263,吸附量和选择性均优于传统吸附剂MOF?74材料;CO2在HP?MOF?74(Mg x Ni1-x )样品上的等量吸附热均高于N2,说明CO2在HP?MOF?74(Mg x Ni1-x )样品上的表面自由结合能更高。
愈创木酚常被用作木质素(自然界储量最丰富的可再生芳香族资源)催化研究的模型化合物。 然而,由于其结构复杂存在多种反应可能性,催化愈创木酚加氢脱氧反应不易获得良好的活性和选择性。迄今为止,研究人员为寻求突破,在催化剂开发和反应工艺优化方面做了大量工作。 综述了近年来用于愈创木酚加氢脱氧反应的过渡金属催化剂和贵金属催化剂的研究进展,并对反应路径和影响催化性能的因素进行了讨论,重点关注了愈创木酚经过CAR-O断裂和芳环饱和转化为苯酚或环己醇的研究。 此外,还对今后催化剂改进和反应工艺探索的研究方向进行了展望。
模板剂是合成分子筛必不可少的组成部分,对分子筛的物理性质和催化性能有很大的影响。以不锈钢管为晶化器,采用水热法合成SAPO?34分子筛,考察了PEG?800对分子筛结晶度、形貌和酸性的影响,并对其MTO催化性能进行测评。结果表明,以四乙基氢氧化铵(TEAOH)和PEG?800为复合模板剂所合成的分子筛样品呈薄板状,结晶度和酸性适宜,且催化寿命最长可达340 min;当甲醇转化率大于95%时,双烯选择性可达84.0%,同时发现板层状分子筛的晶体厚度越薄催化性能越好。
通过构建多种官能团负载的MCM?41骨架模型,使用GCMC与MD模拟方法计算了水分子在不同亲疏水性质的MCM?41孔内的吸附及扩散性质。结果表明,MCM?41材料的水吸附等温线主要为Ⅱ型;负载到MCM?41孔表面的亲水官能团能够与水分子形成氢键,因此对水分子的相互作用力较疏水官能团高约114.27%;MCM?41孔内水分子的扩散能力与表面官能团的亲水性呈正相关,亲水表面的材料内水分子的扩散系数相较于疏水表面扩散系数高约58.82%;证明了亲水表面的MCM?41材料在含水环境中对孔内水分子的吸附扩散行为具有一定促进作用。
采用改进的乙二醇法,通过调控Cl-物质的量、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)物质的量和反应温度,高效合成了直径约130 nm、长度约150 μm、长径比约1 150的银纳米线(AgNWs)。所有原料在反应前一次性投入,无需使用注射泵等设备严格控制组分含量,合成的AgNWs纯度高,杂质少;同时,以过滤的方式提纯,洗涤两次即可得到极为纯净的银纳米线,适合规模化生产。通过旋涂的方式在石英玻璃基底上构建AgNWs导电网络,结果表明,550 nm处的透光率高达95.5%,薄层电阻低至52.0 Ω/sq,具有优异的光电性能。
以钛酸四丁酯、乙酸锌、醋酸锂、苯胺为原料,通过溶胶?凝胶和化学氧化聚合的方法制备了钛酸锂锌/聚苯胺复合材料。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等手段对材料进行了表征及分析。结果表明,复合材料中的聚苯胺为无定型结构,且未引入杂质。当聚苯胺的质量分数为5.3%、电流密度为0.1 A/g时,首次放电比容量为330.0 (mA·h)/g;恒流充放电100圈后,仍然可保持281.3 (mA·h)/g的高放电比容量。
氧化铋(Bi2O3)作为重要的半导体光催化材料,由于特殊的电子结构和优良的可见光响应性能,被认为是一种很有前景的可见光光催化剂,在光催化处理废水方面显示了良好的应用前景。但因Bi2O3光催化性能较低限制了它的应用,因此研究者对其进行改性,期望获得性能优越的Bi2O3光催化材料。综述总结了表面形貌调控、表面修饰、金属离子修饰以及半导体复合等几种改性方法,并对改性Bi2O3光催化材料的发展前景进行了展望。
在页岩气田的不同生产阶段,各项工况参数变化范围较大,三甘醇脱水装置运行工况可能会偏离最佳区间,容易导致脱水效果不显著,从而影响正常生产。采用HYSYS软件,对300.0×104 Nm3/d的页岩气三甘醇脱水装置进行了流程模拟,定量分析了三甘醇循环量、三甘醇贫液质量分数、原料气入塔流量、原料气入塔温度、吸收塔操作压力、三甘醇贫液入塔温度、塔板总效率和吸收塔塔板数等工艺参数对三甘醇脱水效果的影响,并确定各项工艺参数的合理操作范围,以实现最佳脱水效果,满足干气外输要求。结果表明,提高三甘醇循环量、贫液质量分数、吸收塔操作压力、塔板总效率和吸收塔板数,以及降低原料气入塔流量和温度、三甘醇贫液入塔温度,有助于改善三甘醇脱水效果;提高重沸器温度和汽提气流量有利于提高三甘醇贫液质量分数。此外,将HYSYS模拟计算结果与现场生产数据进行了对比,结果表明两者基本吻合,从而验证了模拟计算结果的准确性,其可用于指导实际生产。上述研究结果对提高脱水效率和降低投资成本具有一定的指导意义。