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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2024年 41卷 2期
刊出日期 2024-03-15
目录
化学反应与工艺
化工模拟与计算
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
0
目录
2024 Vol. 41 (2): 0-0 [
摘要
] (
85
) [
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1KB] [
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896KB] (
736
)
1
马新宾
守正创新 深耕不辍启新程——纪念《化学工业与工程》创刊40周年
2024 Vol. 41 (2): 1-1 [
摘要
] (
56
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599KB] (
115
)
化学反应与工艺
2
王昊, 岳成光, 王美岩, 马新宾
多位点离子液体聚合物催化CO
2
环加成反应研究
CO
2
与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯是一条绿色经济的CO
2
利用途径。针对现有CO
2
与环氧化物环加成反应中非均相离子液体催化剂活性低和活性组分易流失等问题,设计制备了系列多位点离子液体超交联聚合物HCPs-[DmPhe]Br,研究了多位点协同作用、超交联聚合物组成和结构等因素对其催化CO
2
与环氧化物环加成反应性能的影响。其中,同时含有双季铵-卤素离子对、羟基和叔胺结构的HCP-[DmPhe]Br-DCX离子液体超交联聚合物催化剂,在1.3 MPa,130 ℃,8 h的条件下,可实现94%的碳酸丁烯酯收率,且催化剂循环稳定性好,重复使用5次,催化活性没有明显降低。另外,超交联聚合物的多孔结构以及大比表面积促进了离子液体的较好分散,使其与离子液体单体具有相当的活性。该工作对CO
2
与环氧化物环加成反应高效非均相离子液体催化剂的开发与优化具有一定的借鉴意义。
2024 Vol. 41 (2): 2-11 [
摘要
] (
43
) [
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1KB] [
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4064KB] (
152
)
12
李京, 李阳, 范晓彬, 张凤宝, 张国亮, 夏清, 彭文朝
二维NiFe-N
x
-C催化剂的制备及电催化二氧化碳还原性能研究
为降低碳基催化剂Ni-N位点上CO
2
的活化能垒,并解决Fe-N位点上的CO中毒问题,以NaCl为模板,采用限制溶剂生长和热解法合成了具有NiFe-N
x
双活性位点的超薄二维碳基催化剂(ZNF-900)。结果显示:ZNF-900具有超高的电催化CO
2
还原生成CO的选择性(FE
CO
＞97%)和电流密度(
j
CO
=37.3 mA·cm
-2
)。通过XPS、Raman等表征和EIS、Tafel斜率等电化学分析方法,证明Ni和Fe之间存在协同促进作用,从而促进了催化剂表面CO
2
分子的吸附和CO产物的脱附。
2024 Vol. 41 (2): 12-23 [
摘要
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48
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133
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24
郭轩宇, 张宝, 冯亚青
异噁唑类除草剂合成研究进展
异噁唑类除草剂具有高选择性、高活性、持效期长等优点,同时具有更好的生态安全性,近年来受到广泛关注。但是该类原料药的合成路线长,存在收率低,成本高等问题,限制了规模应用。综述了异噁唑类除草剂的研究进展,重点对砜吡草唑(Pyroxasulfone)、苯磺噁唑草(Fenoxasulfone)、苯唑草酮(Topramezone)、异噁唑啉除草剂(Methiozolin)、双苯噁唑酸乙酯(Ethyl bisoxazolate)5类新兴的异噁唑类除草剂的应用范围和合成路线进行了分析,比较了优缺点,为开发此类除草剂农药提供指导。
2024 Vol. 41 (2): 24-34 [
摘要
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48
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3246KB] (
157
)
35
丁晓墅, 任小亮, 刘伟, 郭力铭, 王淑芳, 赵新强, 王延吉
苯胺和甲苯二胺本质安全合成技术研究进展
针对目前硝基苯、二硝基甲苯催化加氢生产苯胺、甲苯二胺工艺存在的安全隐患和催化剂金属原子利用率低等问题,基于原子尺度金属催化剂和液相有机氢载体构建具有本质安全、环境友好及贵金属减量化等特征的硝基苯、二硝基甲苯催化加氢反应体系。介绍了不锈钢基单原子铂金属催化剂制备方法及在硝基苯加氢反应中的应用,异丙醇为氢源的二硝基甲苯加氢-异丙醇脱氢耦合液相反应催化剂及合成甲苯二胺反应性能,活性金属烧结膜反应器及液相微连续流催化加氢合成苯胺、甲苯二胺反应性能,以及锆基材质上纳米管(坑)阵列铂催化剂制备及合成甲苯二胺反应性能等方面的研究结果;为苯胺、甲苯二胺的绿色安全生产提供了基础。
2024 Vol. 41 (2): 35-46 [
摘要
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43
) [
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2781KB] (
141
)
化工过程与设备
47
来晨雨, 王瑞, 程丝楠, 范红玮, 孟洪
高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合膜的制备及其油水分离性能研究
采用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,并采用共混纺丝法和真空抽滤两种方式将还原氧化石墨烯微球(rGO)负载于其上,获得高通量rGO微球@PVDF纳米纤维复合油水分离膜。通过调整静电纺丝过程参数(如推注速率和电场强度等)和纺丝液配方,对PVDF纳米纤维膜结构进行优化,并采用不同的rGO微球负载量、负载方式、黏结剂含量来提高纳米纤维膜的表面粗糙度和疏水性。利用扫描电子显微镜和接触角测试对纤维膜的表面形貌和亲疏水性进行表征,并通过二氯甲烷-水体系进行油水分离实验,测试了不同配方下杂化膜的重力驱动油水分离性能。结果表明,当静电纺丝溶液中PVDF含量为14%时,以1 mL·h
-1
的推注速率,在15 kV下制得的PVDF纳米纤维膜,并将1%PVDF溶液、3 mg rGO微球(与黏结剂中有效成分PVDF质量比为3∶1)和溶剂组成的铸膜液抽滤在膜表面,复合膜表面水接触角为130.9°,其油水分离过程中的有机溶剂透过通量可达5 641.3 L·h
-1
·m
-2
,水相的截留率为99.28%。
2024 Vol. 41 (2): 47-56 [
摘要
] (
70
) [
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7934KB] (
100
)
57
史伟达, 邱鸣慧, 陈献富, 笪晓薇, 范益群
α
-Al
2
O
3
小孔径超滤膜低温制备与性能研究
α
-Al
2
O
3
以低廉的价格与优秀的性能成为制备陶瓷膜的经典材料,然而
α
-Al
2
O
3
需高温驱动相变,高温会导致晶粒的过度生长与孔隙的聚结,这不利于超滤膜的制备。为制备具有高选择性的
α
-Al
2
O
3
小孔径超滤膜,采用聚合溶胶路线,通过调节溶胶合成参数影响其热处理过程中的结构转化以促进
α
-Al
2
O
3
的低温制备。在950 ℃下煅烧的前驱体完全转变为
α
-Al
2
O
3
。通过考察涂膜时间提升膜面完整性并采用该热处理条件制备了具有超薄分离层的
α
-Al
2
O
3
超滤膜。该膜展现出良好的分离与渗透性能,并具有较好的重复性,截留相对分子质量约为75 kDa,渗透率约为250 L·m
-2
·h
-1
·bar
-1
。
2024 Vol. 41 (2): 57-64 [
摘要
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49
) [
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1KB] [
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4148KB] (
124
)
65
暴阳正, 李历浪, 钟勇斌, 李红娇, 梁斌
新型吸收式制冷体系工质对溶液研究进展
吸收式制冷系统是一种低碳/零碳制冷技术,利用低品位热源(如工业余/废热、太阳能热源等)作为其驱动能源,能有效提高能源系统综合利用效率。当前商业吸收式制冷剂体系主要基于水-溴化锂和氨-水体系,水-溴化锂溶液存在腐蚀性强、易结晶和制冷效果差等问题,氨体系有毒性较强、爆炸性以及氨-水制冷设备无法小型化等缺点。新型制冷剂-吸收剂工质对的研发是设计更环保高效的新型吸收式制冷系统的核心。总结了近年来备受关注的新型工质对体系,从吸收剂角度出发,探讨了离子液体、低共熔溶剂、大分子有机溶剂以及其它吸收剂与制冷剂组成的工质对溶液热力学性质的计算和实验研究方法。特别讨论了吸收剂-制冷剂相互作用类型和机制,及其对工质对溶液热力学性质和制冷性能的影响规律。总结研究发现对于新型工质对体系,普遍存在的问题是工质对溶液对制冷剂蒸汽的吸收性能欠佳。通过调控吸收剂化学结构和工质对组成,增强吸收剂-制冷剂相互作用是进一步优化工质对体系的关键途径。该综述为优化、设计工质对溶液体系提供了参考。
2024 Vol. 41 (2): 65-76 [
摘要
] (
45
) [
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1573KB] (
78
)
77
宋大山, 李之辉, 苏鑫, 王成秀, 蓝兴英, 高金森
基于时变性聚团识别方法的高密度循环流化床内聚团分布特性
为研究高密度提升管内的聚团分布特性,在18 m高循环流化床提升管系统中测定了不同固体循环速率下(
G
s
=100~1800 kg·m
-2
·s
-1
)的瞬时颗粒浓度。采用基于时变性的聚团识别方法对聚团进行识别,进而得到了聚团浓度、聚团持续时间和聚团速度在提升管中的分布。研究结果表明,高密度循环流化床中的颗粒浓度和聚团特性参数和与低密度循环流化床相比存在较大差异。高密度条件下,提升管内聚团浓度最高可达0.41。聚团持续时间最高可达5.5 ms。提升管截面内的聚团净向上运动,
r/R
=0.949时,聚团的净运动速度高达1.83 m·s
-1
。此外,在极高的颗粒循环速率下(
G
s
=1800 kg·m
-2
·s
-1
),聚团特性参数的轴径向分布变得更均匀。
2024 Vol. 41 (2): 77-85 [
摘要
] (
46
) [
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4447KB] (
98
)
化工模拟与计算
86
张妍, 李洪峻, 董志明, 杨丽, 程景才, 杨超
Aspen Adsorption在气体吸附过程模拟方面的应用
Aspen Adsorption是一款吸附模拟软件,常用于气体吸附分离过程的模拟计算,对操作条件优化、设计优化、吸附材料性能评价等方面具有一定的指导作用。简要介绍了Aspen Adsorption软件的应用、模型参数和各种衡算方程,总结了其在穿透曲线计算方面的模拟计算和应用,归纳了利用循环控制器Cycle Organizer针对各种类型的变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)和变温吸附TSA(Temperature Swing Adsorption)过程进行模拟的情况。此外,针对Aspen Adsorption与其他软件结合使用的案例也进行了简要介绍。最后对Aspen Adsorption的未来发展进行了展望。
2024 Vol. 41 (2): 86-93 [
摘要
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56
) [
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1483KB] (
138
)
94
齐智博, 贺高红, 姜晓滨
电辅助磺化聚砜膜分离医药废水传递机理的分子动力学模拟研究
医药生产废水的膜法分离技术对实现绿色医药化工意义重大。其中,通过电场辅助强化膜分离效率,阻止荷电医药分子迁移、离子跨膜传递,有较好的应用前景。但目前尚无分子尺度模型揭示相关膜界面和膜传递通道内的分离机制,也制约了相关新型膜材料设计和膜技术研发。利用分子动力学模拟(MD)技术,从分子层面上探究电场辅助下的磺化聚砜膜(SPSf)分离头孢呋辛钠医药废水的机理,并模拟膜内含水量对离子传递行为的影响。模拟过程中能量、温度波动低于10%,证明模型设定与计算方法可靠;所构建模型玻璃化转变温度与实验值接近,证明所选力场合适,所得数据可用于后处理及结果分析。结果表明,外加电场增强膜表面带电基团对同性离子的排斥能力。随着电场在一定程度上的增强(0~0.15 V·Å
-1
),解离后的荷电膜对带负电粒子排斥能力增强(SPSf解离后,膜表面头孢呋辛离子强度下降15.7%),对Na
+
吸附更强(Na
+
强度增加19.4%),证明电增强Donnan效应与电增强吸附/脱附是电辅助荷电纳滤膜分离医药废水的主要作用机理。此外,分析了电场强度与膜内含水量对离子在SPSf膜体系中扩散的影响。在模拟实验范围内,随着含水量与电场强度增大,荷电膜内离子扩散能力增强;在膜内含水量
λ=
2.0、0.10 V·Å
-1
时,Na
+
扩散系数与头孢呋辛离子扩散系数相差1.54×10
-6
cm
2
·s
-1
,在这种条件下离子选择性最高。通过分子动力学模拟技术(MD)从微观层面解释电辅助荷电膜分离医药工业废水的调控机理,为理性设计和选择荷电膜材料与膜表面的基团改性提供了有益的理论参考。
2024 Vol. 41 (2): 94-104 [
摘要
] (
50
) [
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95
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能源与环境化工
105
贾可, 黄振锵, 张亚楠, 左睿, 陈明鸣
锂硫电池隔膜修饰材料的研究进展
锂硫电池(LSBs)是一种高理论能量密度(2 600 Wh·kg
-1
)的储能器件,但反应迟滞以及多硫化锂(LiPS)的穿梭等问题严重限制了LSBs的发展。目前广泛认为,隔膜修饰层的功能化改性可以显著地提升LSBs的电化学特性。因此,主要综述了近年来LSBs隔膜修饰材料的最新进展,分别总结了金属类材料、框架材料、聚合物材料以及预锂化材料等隔膜修饰材料的作用机理及其LSBs实操储能性能,并讨论了理想的隔膜修饰材料,旨在为未来LSBs实际应用材料的开发利用提供有益的参考。
2024 Vol. 41 (2): 105-119 [
摘要
] (
46
) [
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112
)
120
张宝顺, 籍王阳, 朱杰伟, 王刚, 张兵, 王体虎, 于一夫
论青海省氨氢新能源产业发展
国家清洁能源产业高地建设是国家赋予青海省的伟大历史使命和重大发展机遇,也是青海省参与国家"双碳"征程的重要途径和直接体现,意义巨大。非连续性清洁能源的大规模、低成本及长时间储存与跨地域高效输运是青海省国家清洁能源产业高地建设面临的瓶颈难题。近年来,绿氨(NH
3
)在全球范围内被越来越多地认为是最佳储氢载体和理想零碳燃料,液态绿氨被定义为氢能2.0和清洁能源终极形态。非连续性清洁能源大规模制氢-绿氢大规模合成氨-液氨长时间大规模储存-液氨跨地域大规模输运-氨氢燃料综合应用构成的氨氢新能源产业模式是全球公认的最有希望突破非连续性清洁能源大规模应用瓶颈的途径之一。首先总结了青海省清洁能源产业发展现状,详细介绍了氨氢新能源产业路线及产业化进展,最后对青海省发展氨氢新能源产业面临的机遇与挑战进行了总结与展望。
2024 Vol. 41 (2): 120-130 [
摘要
] (
53
) [
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2231KB] (
116
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131
武晓彤, 谭磊, 郑越源, 林超, 肖琪, 李小鹏
氢经济展望与电解水制氢技术经济性分析
绿氢被视为最有前景的清洁能源载体,在可再生清洁能源存储与利用环节中起到关键性作用。但绿氢制取的技术多元化特征导致"氢经济"发展过程中存在资源分散、重复建设等隐患,不利于相关产业的高效发展。通过系统性的总结与对比不同电解水制氢技术路线的优缺点及其技术经济性,以及该领域目前的产业化发展水平,为电解水制氢领域的技术走向与市场化布局提供参考。
2024 Vol. 41 (2): 131-140 [
摘要
] (
53
) [
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124
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141
于成钢, 李罡峰, 傅瑞德, 郭依亮, 吴晗松, 从海峰, 李鑫钢, 渠娅娟
光刻胶废剥离液中分离回收水和有机溶剂研究进展
光刻胶废剥离液中含有大量的水和有机溶剂,其中包含大量有回收价值的成分。从光刻胶废剥离液中回收水和有机溶剂可以减少对自然界的污染,实现资源化利用。综述了国内外几种从光刻胶废剥离液中回收水和有机溶剂常见分离方法及分离装置,并对不同情况下所产生效果进行分析比较。希望能为我国电子行业中光刻胶废剥离液的资源化处理提供借鉴。
2024 Vol. 41 (2): 141-147 [
摘要
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46
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148
涂忠兵, 何宾宾, 姜威, 杨雄俊, 刘正东, 陶辉, 朱桂华, 杨文娟, 梅毅
湿法磷酸渣酸资源化利用研究现状与展望
随着我国磷矿资源的日益贫化,湿法磷酸副产渣酸量不断增加,但渣酸组分极其复杂,利用难度大。如何实现渣酸高效、增值利用是我国磷化工企业面临的重大难题。介绍了渣酸来源及其主要组成,阐述并分析了渣酸制备磷化工产品、肥料产品及在其他领域中的应用现状;展望了渣酸未来高效、增值化利用应关注的研究与应用方向。
2024 Vol. 41 (2): 148-154 [
摘要
] (
48
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