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化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料
2021年 38卷 5期
刊出日期 2021-09-15
目录
化学反应与工艺
制药与生物化工
化工过程与设备
能源与环境化工
化工计算与模拟
目录
0
目录
2021 Vol. 38 (5): 0-0 [
摘要
] (
208
) [
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757KB] (
582
)
化学反应与工艺
1
刘丹, 马哲, 刘梦晓, 曹英秀, 宋浩
CO
2
的电驱动还原
CO
2
的过量排放已威胁到了环境与能源的可持续发展，通过化学或生物手段将其转化为化工原料或生物燃料能够有效缓解由CO
2
过量排放造成的能源与环境压力。然而CO
2
的还原过程是非自发且缓慢的，依赖于外部提供的能量和催化剂。如何实现长效的能量供给并针对性开发高性能的催化剂是CO
2
回收转化技术的重点。利用稳定、清洁的电能作为驱动力，在催化剂的协同下将CO
2
增值为化学品并实现碳中性循环。这种策略被称为CO
2
的电驱动还原，在CO
2
转化方面优势显著。从CO
2
无机电催化和CO
2
微生物电合成2个方面综述了近年来CO
2
电驱动还原的研究进展。首先，对比和讨论了CO
2
的无机电催化中不同类型的电催化剂的特性，以及优化和改性的手段。其次，总结阐明了微生物电合成中电极与微生物催化剂之间直接和间接的电子传递方式，并重点讨论了不同电子载体（H
2
、甲酸、天然和人工的氧化还原电子载体）介导的间接电子传递的相关工作。最后总结展望了CO
2
电驱动还原系统的发展。
2021 Vol. 38 (5): 1-12 [
摘要
] (
239
) [
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2078KB] (
1561
)
13
章知博, 曾雨婷, 郭雪迎, 任相魁
具有AIE性质的光响应材料的合成与表征
光致变色材料由于其独特的光响应行为以及作为智能材料的应用前景而引起了人们的极大关注。合成了兼具四苯基乙烯、氰基二苯乙烯2种聚集诱导发光（AIE）基元的荧光分子TPE-4DCS，并对其光物理性能进行了系统研究。光谱实验结果表明，TPE-4DCS具有典型的AIE性质。并且，由于氰基二苯乙烯单元的可逆Z/E异构化，TPE-4DCS溶液的荧光强度在365 nm紫外光照射下会逐渐减弱并出现光谱蓝移，而在254 nm紫外光照射下荧光又可以恢复。因此，TPE-4DCS是一种新型的光响应材料，在荧光传感等领域具有潜在应用价值。
2021 Vol. 38 (5): 13-19 [
摘要
] (
236
) [
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5594KB] (
1244
)
20
王康, 贾传奇, 林芳
Ca-
γ
-Al
2
O
3
耦合酸溶液催化葡萄糖制5-HMF
针对以葡萄糖为原料制备5-羟甲基糠醛（5-HMF）的问题，开发了CaO杂化的
γ
-Al
2
O
3
球形颗粒[Ca-
γ
-Al
2
O
3
，粒径1.8（±0.1） mm]耦合酸溶液制备过程，采用XRD与BET对Ca-
γ
-Al
2
O
3
球形颗粒进行了表征，研究了CaO杂化量、溶剂酸浓度、溶剂中二甲基亚砜（DMSO）与水的比例、催化剂用量、反应温度与时间对反应效果的影响，并评价了Ca-
γ
-Al
2
O
3
的操作稳定性，探讨了催化机理。实验结果表明：CaO的杂化（杂化量10%）对颗粒的孔结构影响相对较小，且在Ca-
γ
-Al
2
O
3
上分布较为均匀。在0.05 mol·L
-1
酸浓度、
V
（DMSO）/
V
（H
2
O）=3∶1、葡萄糖与催化剂比例为2∶1（125 mg∶63 mg）、反应温度140℃与反应时间3 h下，以Ca （5%）-
γ
-Al
2
O
3
为催化剂，葡萄糖转化率为100%，5-HMF收率最高为58.6％。此外，Ca-
γ
-Al
2
O
3
循环操作（未煅烧）5次后，5-HMF收率略有降低至55％左右，同时杂化负载方式使得CaO在酸性溶液中的泄露较低，表明Ca-
γ
-Al
2
O
3
具有良好的操作稳定性。催化剂机理分析表明，Ca-
γ
-Al
2
O
3
具有良好的葡萄糖异构化能力，CaO的杂化可提高催化剂与葡萄糖的相互作用，果糖脱水过程主要依赖于酸溶液的催化。
2021 Vol. 38 (5): 20-26 [
摘要
] (
382
) [
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7782KB] (
646
)
27
李文思, 王岩, 徐艳, 赵玉军, 李国兵
邻苯二甲酸酯加氢Ru-Ni双金属催化剂研究
采用浸渍法制备了双金属Ru-Ni
x
/AC系列催化剂，并采用X射线衍射（XRD）、程序升温还原（H
2
-TPR）和CO脉冲吸附等表征手段对催化剂进行了表征。在邻苯二甲酸二异辛酯（DOP）加氢制备环己烷1，2-二甲酸二异辛酯（DEHCH）反应中评估了该系列催化剂的性能，并讨论了Ni在其中的作用。发现掺杂Ni后RuNi/AC催化剂对于DOP生成环己烷1，2-二甲酸二异辛酯的选择性有明显提高（99.7%），远高于未掺杂Ni的Ru/AC催化剂（77.7%）。而且催化活性会随着Ni的质量比增加而增加，并在
m
（Ru）∶
m
（Ni）为0.6∶5.0时加氢活性达到最大。H
2
-TPR结果比对发现，Ru金属的存在可以降低Ni金属的还原温度，说明2种金属之间存在相互作用，同时也佐证了Ru和Ni之间的协同效应。
2021 Vol. 38 (5): 27-34 [
摘要
] (
225
) [
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3115KB] (
1074
)
35
黄肖桢, 常薇, 刘斌, 李云锋, 杨金鑫, 高兵, 赵浩博
同轴电纺法TiO
2
/g-C
3
N
4
的制备及光催化性能研究
传统的静电纺丝法使用单一的毛细管状喷头喷丝，通常用于制备实心且表面光滑单一组分的纳米纤维，无法得到具有多种功能性结构的复合材料，应用范围较窄。以酞酸丁酯和尿素为原料，采用同轴静电纺丝法成功制备了TiO
2
/g-C
3
N
4
复合材料，并用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）、场发射扫描电子显微镜（SEM）和Brunauer-Emmett-Teller （BET）分析对样品进行了表征，通过光催化降解亚甲基蓝溶液（MB）研究了不同g-C
3
N
4
添加量对TiO
2
/g-C
3
N
4
复合材料光催化性能的影响。实验结果表明，采用同轴静电纺丝法结合500℃煅烧工艺成功制备了大比表面积及高光催化性能的TiO
2
/g-C
3
N
4
复合材料。当g-C
3
N
4
添加量为0.15 g时，TiO
2
/g-C
3
N
4
复合材料对亚甲基蓝溶液（MB）的光催化降解效率可达93.8%，且经过5次重复实验后降解率仍可达80%以上。
2021 Vol. 38 (5): 35-41 [
摘要
] (
197
) [
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3336KB] (
786
)
化工过程与设备
42
郭未希, 朱春英, 付涛涛, 马友光
微流控技术中液滴聚并的研究进展
随着微流控技术的发展，在微通道内精确调控液滴行为的研究受到越来越多的关注。详细介绍了引发液滴聚并的方式，包括主动聚并和被动聚并。主动聚并是指施加电场、磁场、温度场等引起液滴融合，被动聚并是指通过改变通道结构或改变通道壁面润湿性促进聚并发生。此外，综述了液滴聚并动力学研究进展，例如：液膜排出时间和临界毛细管数。最后对聚并过程中的流场研究做了简要介绍。对液滴聚并的后续机理研究、探索高效的聚并方式和聚并的实际应用具有重要的指导意义。
2021 Vol. 38 (5): 42-52 [
摘要
] (
214
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6110KB] (
1233
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53
石道涵, 李鹏, 陈义鹏, 曹荣荣, 刘宇星, 吕伟, 刘宗保, 张海, 李爱辉, 刘晓非
丙烯酰胺共聚物纳米荧光微球的制备与性能
丙烯酰胺共聚物微球是三次采油最理想的调驱剂之一，但低渗透油藏地质条件复杂，其在地层的作用机制并不清晰。近年来，荧光微球由于具有其高灵敏度和低成本等优点，在采油领域得到广泛应用。合成了荧光单体8-烯丙氧基-1，3，6-芘三磺酸三钠，然后通过反相微乳液聚合法将其与丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）共聚合成了丙烯酰胺共聚物荧光微球。采用红外光谱、激光粒度仪对共聚物荧光微球进行了结构表征，采用荧光光谱测试研究了共聚物荧光微球的荧光性能。结果表明，共聚物荧光微球的平均粒径为53.76 nm，粒径分布较窄。共聚物荧光微球的荧光强度随浓度的增大而不断增强，具有良好的线性关系，线性相关系数为0.999。共聚物荧光微球在不同温度、pH值、金属离子和静置时间下都具有稳定的荧光性能，可作为潜在的油田荧光示踪剂。
2021 Vol. 38 (5): 53-58 [
摘要
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248
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927
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能源与环境化工
59
陈丽苹, 李勇超, 黄河, 徐政, 任伯帜
改性及固定化赤泥去除矿山废水中Mn (Ⅱ)的应用及机理研究
炼铝工业固体废料（赤泥）可作为吸附剂去除酸性废水中Mn （Ⅱ），采用序批试验研究不同改性赤泥除Mn （Ⅱ）特性，同时考察了动态条件下赤泥微球除锰能力，并通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、比表面积测定仪（BET）和X射线光电子能谱（XPS）等表征解析赤泥去除Mn （Ⅱ）的机理。序批实验结果表明不同赤泥对Mn （Ⅱ）的吸附能力为：热处理赤泥<酸活化赤泥
2021 Vol. 38 (5): 59-66 [
摘要
] (
201
) [
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6131KB] (
706
)
67
徐乃姣, 冯丽娟, 王济, 李森
负载金属沸石去除水中污染物的研究进展
近年来，沸石在污水处理领域得到了广泛的应用。但由于沸石的孔径小，通道易堵塞，对污染物的去除效果不理想，其吸附能力往往达不到要求。为了进一步提高沸石的离子交换、吸附等性能，从而提高对水中污染物的去除效率，须对沸石进行处理。简述了Fe、Mn、Cu、Ag、Ce、Al、La、Zn、Na和Ti 10种金属在天然沸石上的负载方法，前9种金属的负载方法主要是浸渍法，最后1种主要是溶胶-凝胶法。综述了经10种金属负载后的天然沸石对药物、染料废水、重金属、含酚废水、氨氮和挥发性有机物等污染物的去除情况和去除机理。同时，对负载型沸石在废水处理中的进一步发展提出了一定的看法和思考。
2021 Vol. 38 (5): 67-79 [
摘要
] (
218
) [
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1KB] [
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1097KB] (
1034
)
制药与生物化工
80
万冬, 习钰晶, 李孙帆, 潘杰
基于肿瘤微环境的响应性纳米药物载体的研究进展
纳米技术正在快速发展，研究者们通过对肿瘤微环境的不断探索，创造出了多种多样的肿瘤微环境响应性的纳米药物载体，该研究方向目前受到了广泛关注。重点介绍了几种针对肿瘤微环境的响应性纳米药物载体及其研究进展，并对响应性纳米药物载体今后的发展进行了展望。
2021 Vol. 38 (5): 80-87 [
摘要
] (
208
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1KB] [
PDF
2653KB] (
1396
)
化工计算与模拟
88
黄益平, 孙玉玉, 吴丹, 岳昌海, 李凭力
顺酐溶剂吸收装置工艺参数模拟优化与分析
采用Aspen Plus化工模拟软件10.0版本对顺酐吸收塔的吸收过程进行了模拟计算，考察了反应气进料温度、反应气中顺酐含量、循环吸收剂用量和循环吸收剂中水含量变化对塔顶尾气中顺酐含量和塔釜富顺酐吸收剂中水含量的影响规律。模拟计算结果和装置运行数据对比表明，在相同条件下，模拟值与装置运行值误差小于1%，说明该模拟方法可靠。为确保塔顶尾气中顺酐含量不高于0.02%（质量分数，下同），塔釜富顺酐吸收剂中水含量不高于0.2%，同时降低后续装置操作负荷，模拟优化分析得到吸收塔适宜的工艺参数：反应气的进料温度为108℃，反应气中顺酐含量为2.36%，循环吸收剂的用量为反应气中顺酐质量的3.12倍。
2021 Vol. 38 (5): 88-95 [
摘要
] (
200
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10381KB] (
720
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