过程分析技术(PAT)因其具有"可以实时测量体系中各种参数变化来实现过程开发、优化、设计、分析和调控"的优点,而被广泛应用于工业生产和过程监测中。针对近年来PAT技术在工业结晶领域的应用,在对几种常用PAT技术的工作原理进行介绍的基础上,重点阐述了过程拉曼光谱(Raman)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、聚光束反射测量仪(FBRM)和粒子影像测量系统(PVM)在工业结晶过程中多晶型溶解度的测量、多晶型成核以及多晶型转晶方面的应用。上述PAT技术在结晶过程中的应用,有助于进一步了解结晶过程机理,进而有助于指导工业结晶过程的开发、优化、设计和放大。
采用溶胶-凝胶法制备了一种疏松多孔的钴铈复合氧化物,该复合氧化物具有较大的比表面积和孔体积。并以废水中一定浓度的2,4,6-三氯酚作为模型化合物,研究自制的钴铈复合氧化物对水中的2,4,6-三氯酚的催化降解效果。研究结果表明,自制的钴铈复合氧化物所具有的氧化还原性能以及协同催化作用使其对废水中的2,4,6-三氯酚具有一定的催化降解活性。初始溶液的pH值对降解影响较大,酸性条件更有利于2,4,6-三氯酚的降解。100 mg自制的钴铈复合氧化物与10 mL 100 mg/L的2,4,6-三氯酚在25℃下恒温振荡30 h,2,4,6-三氯酚的降解率可达到86.3%,溶液中可被氧化的有机物含量下降了36.7%。
研究了酸处理过程对Beta分子筛Br nsted酸和Lewis酸分布及其作为载体催化十氢萘加氢开环反应的影响。采用XRD、BET、XRF、Py-FTIR等表征了不同浓度盐酸处理的分子筛,结果表明,酸处理后Beta分子筛结晶度及孔径无明显变化,比表面积先增加后降低。随盐酸浓度的增加,n(SiO2)/n(Al2O3)增大,总酸量逐渐降低;在盐酸浓度大于0.1 mol/L时,酸处理主要改变了分子筛的B酸位。十氢萘加氢开环反应实验结果表明,B酸位对Beta分子筛催化十氢萘开环反应影响较大,酸性越强越易导致作为载体的Beta分子筛失活。0.1 mol/L盐酸处理得到的催化剂酸性适宜,比表面积最大,活性及开环异构产物的产率最高。
寻找高效廉价的析氢催化剂是"氢经济"中关键一步。通过溶剂热法合成以还原氧化石墨烯(RGO)为载体的Ni2P纳米颗粒和MoS2复合材料。在酸性条件下,该复合材料对析氢反应表现出较高的催化活性和稳定性,当电流密度为10 mA·cm-2时过电位为160 mV,塔菲尔斜率为35.9 mV·dec-1。Ni2P和MoS2之间的协同效应用氢溢流理论进行了解释。
将一种具有近红外荧光性能的氟硼荧染料(BDDIPY)作为显影基团,制成新型的检测肿瘤细胞的近红外荧光分子探针。首先以氟硼二吡咯烷(BOD)为起始原料,通过缩合反应,将具有强供电子作用的N-苯基亚氨基二苄引入到氟硼荧中,得到了荧光光谱处于近红外区的氟硼荧化合物,接着用N-羟基琥珀酰亚胺为活化剂,将具有肿瘤亲和力的甘氨酸引入到荧光基团-氟硼荧(BDDIPY),最终得到甘氨酸-氟硼荧近红外荧光探针,并对其结构进行了核磁和质谱表征,并进行了光学和生物学性能测试。实验结果显示:甘氨酸-氟硼荧近红外荧光分子探针的荧光发射波长大于700 nm,与肺癌细胞(GLC-82)具有较好的亲和力,达到23.65,是一个具有良好应用前景的检测肿瘤细胞的近红外荧光分子探针。
通过有机后嫁接法对埃洛石纳米管进行系列氨基化与羧基化,研究改性剂表面基团与改性吸附剂孔容对油品中有机硫的脱除效果,并采用SEM、红外光谱、XRD与BET表征手段对改性材料进行分析表征。研究表明,表面基团与孔容对吸附脱硫具有一定影响:氨基化吸附剂脱硫率达到72.06%,较原吸附剂提高19.47%,羧基化吸附剂脱硫率仅提高8.42%;随着改性吸附剂孔容增大,脱硫率增大。
通过溶胶-凝胶法制备了贵金属Ru掺杂的系列钙钛矿型La0.7Sr0.3Co1-xRuxO3催化剂,进行了XRD和H2-TPR的表征,并进行了NOx储存和NOx储存还原的测试。通过表征发现,催化剂在掺杂了Ru之后,钙钛矿型结构保持得更加完整,单一氧化物的偏析受到了抑制。在325℃下,催化剂具有比较宽的NOx吸附阱,在储存还原测试中NOx吸附能力比较强。碳酸锶物种是NOx的主要吸附位,在Ru的掺杂下,其含量下降,以碳/氮比值为标志的对NOx吸附的贡献量减小。
对醋酸、醋酸甲酯或醋酸乙酯加氢制乙醇进行了热力学计算和分析。计算了这3个反应的标准摩尔焓变和标准平衡常数,以及温度、压力和反应物配比对平衡转化率的影响。结果表明,3个反应的标准摩尔焓变都小于0,是放热反应;醋酸加氢反应的标准平衡常数较大,而醋酸甲酯加氢反应和醋酸乙酯加氢反应的标准平衡常数都小于0.7;醋酸加氢反应由于标准平衡常数较大,因此其平衡转化率受工艺条件影响较小,而醋酸甲酯加氢和醋酸乙酯加氢反应的平衡转化率受工艺条件的影响较大,醋酸酯加氢制乙醇反应适宜的温度为423~550 K,适宜的压力是2~3 MPa,适宜的氢酯比是10~20。
将有机硅RAFT试剂三甲氧基硅基丙基三硫代羰基苄基酯(BTPT)固载于硅球表面,通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合表面接枝法制备了pH值、温度双敏感聚合物聚甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯(PDMAEMA)修饰的纳米硅球,通过表面保护法在常温下用氨水对该修饰过的硅球进行刻蚀,制得PDMAEMA修饰的纳米空心介孔硅球(HMS@PDMAEMA)。通过核磁、红外、GPC和透射电子显微镜等方法对其结构和表面形貌进行了表征,并用纳米粒度及zeta电位仪测试了其pH值响应行为,预测HMS@PDMAEMA在癌症药物的控制释放和基因递送等领域具有潜在的应用价值。
考察了在不同温度(350、450、550、650和750℃)焙烧后CuO/K2CO3/TiO2催化剂对NOx的储存还原的性能。应用BET、XRD、HR-TEM、SEM、H2-TPR和in-situ DRIFTS等技术对催化剂进行详细表征。实验结果表明,不同温度焙烧后,催化剂中的铜物种主要是以CuO相存在。450℃焙烧的CuO/K2CO3/TiO2催化剂活性最佳,NSC为1.808 mmol/g,经过22个稀富燃循环保持稳定,对NOx还原效率达到99.8%。
高级氧化技术是一种新型、绿色的水处理工艺,通过各种强化技术更快、更多地产生具有强氧化性的羟基自由基,使其与废水中的有机物发生链式反应,从而将废水中的有机物快速高效降解为无害的无机盐。采用两种典型的高级氧化技术:电芬顿和臭氧,一体化处理船舶生活污水,研究结果表明:在电流密度20 mA/cm2,芬顿试剂n(H2O2):n(Fe2+)=3:1,C(Fe2+)为0.01 mol/L,氧气速率2 L/min,臭氧投加量6 g/L时,电芬顿-臭氧一体化装置能有效降解船舶生活污水中的污染物,当处理时间为120 min时,对COD去除率可达86.4%。
石墨负极的压实密度是影响锂离子电池循环性能和倍率放电性能的主要因素之一。通过研究3种不同压实密度的石墨负极材料的电化学性能,发现随着压实密度的增大,负极极片的吸液时间逐渐延长,电池的内阻也在不断地增加。当负极压实密度为1.7 g/cm3时,锂离子电池的循环性能和倍率性能均为最佳。电池在0.5 C下放电循环500次后的容量保持率为86.8%,3.0 C倍率的放电容量为0.2 C放电容量的95.1%。
使用甲苯、正庚烷、石油醚和石脑油,辅以阳离子聚丙烯酰胺和离子液体等助剂对加拿大亲水型油砂进行了萃取实验,并从沥青回收率、沥青中细沙夹带和残砂形貌3个角度对沥青分离效果进行了分析评价,最终认为阳离子聚丙烯辅助石脑油萃取油砂沥青是一种经济可行的工艺路线。随后文章从助剂浓度、助剂存放时间、助剂和油砂比例、溶剂和油砂比例等角度出发,对工艺参数进行了优化。结果表明,在室温条件下,当石脑油:0.05% CPAM水溶液:油砂为3:2:1时,沥青回收率由72.29%提升至78.29%。此外,通过对沥青的红外分析和残砂的扫描电镜分析还发现,阳离子聚丙烯酰胺在甲苯和石脑油萃取体系中均有夹带减小细砂的功效。
对引入液滴辅助捕集结构前后的折板除雾器内的流场和压降进行模拟,将两相流近似为气相流动,用SST k-ω模型模拟气相流场。在2和4 m/s的进口气速下,引入捕集结构前后,最大气速分别由7.32和14.80 m/s增至8.97和18.57 m/s,而且出现位置增多。同时高速区变大、低速区变小,2 m/s进口气速时壁面附近气速由1.5 m/s增至3.5 m/s;并发现不同气速下压降随第1级、第3级高度的变化情况相似,均与第2级差异较大,上述结论均可用于实际设计工作中。
通过对传统浓密机进料井结构进行研究,提出了一种结构简单、便于改造的新型浓密机进料井结构。采用计算流体力学的方法对新型进料井结构的内部流场进行了数值模拟,研究了进料井内的迹线分布、出口平面固相体积分数分布和速度分布。结果表明,新型浓密机进料井结构在不同的进料速度下,能够有效耗散进料悬浮液的动能,均匀分布物料。该结构可使物料从进料井的各个方向与径向呈一定角度流出,延长了物料到达溢流堰的时间,溢流液澄清度高,提高了分离效果。新型进料井结构不需要提高任何外动力,节约能耗,在工业上有较大的应用价值。
丝网除沫器广泛应用于石油、化工以及天然气等行业,丝网除沫器有缠绕式以及多层式两种结构,目前对于丝网除沫器的研究十分有限,且绝大部分是研究多层式结构,对于缠绕式结构的研究几乎没有报道。通过研究不同规格的缠绕式丝网除沫器的分离效率得到一系列实验数据,分析了丝网除沫器的结构参数以及气速对分离效率的影响。最后建立了的分离效率数学模型,其计算结果与实验结果有较好一致性。