化学工业与工程
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2018年 35卷 4期
刊出日期 2018-07-15

目录
化学反应与工艺
化工模拟与计算
应用技术
化工过程与设备
能源与环境化工
目录
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2018 Vol. 35 (4): 0-0 [摘要] ( 367 ) [HTML 1KB] [ PDF 388KB] ( 7821 )
化学反应与工艺
1 孙津生, 曹希佳, 刘广歆
N-乙烯基吡咯烷酮可控合成多形貌金纳米颗粒

为了探究在N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)体系下其对金纳米颗粒形貌的影响,分别在不同的操作条件下进行了金纳米颗粒合成实验,并通过TEM、UV-vis、XRD等手段对合成的金纳米颗粒进行了表征分析。随后,以三角片状金纳米颗粒为例对合成机理进行了探讨。结果表明:N-乙烯基吡咯烷酮不仅可以同时作为还原剂和稳定剂制备出能够稳定存在的金纳米颗粒,而且还能够诱导金纳米颗粒发生非均向生长,产生三角形和六边形金纳米片。在此发现的基础上,针对不同反应条件对该体系制备金纳米颗粒的影响进行了全面系统的实验研究,发现该方法还能制备出棒状和带有支脚的金纳米颗粒。

2018 Vol. 35 (4): 1-9 [摘要] ( 2919 ) [HTML 1KB] [ PDF 1982KB] ( 1084 )
10 朱桂莲, 范弢, 高晓晨
CdS/r-TiO2复合催化剂的制备及其在光催化分解硫化氢制氢中的应用

以钛酸四丁酯,乙酸镉为前驱体,以NaBH4为还原剂,采用溶胶凝胶辅助溶剂热法制备了负载CdS的还原TiO2光催化剂(CdS/r-TiO2),并运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见漫反射吸收光谱仪和X射线光电子能谱仪等方法探讨了CdS负载量及TiO2还原对光催化分解H2S制氢的影响。结果表明:负载CdS可使催化剂的光响应区间拓展至可见光区,NaBH4还原可进一步增加样品对可见及红外光的吸收性能。负载CdS增加了催化剂分解H2S制氢的反应活性位点,并有利于光生载流子的分离传输,使材料的光催化活性大幅增加。当CdS负载量为5%时,CdS/r-TiO2在全光谱光照下的产氢速率达2.4 mmol·h-1·g-1

2018 Vol. 35 (4): 10-16 [摘要] ( 992 ) [HTML 1KB] [ PDF 1738KB] ( 4587 )
17 何丽娟, 黄艳伟, 袁致林, 李虹琰, 李松波
离子液体[emim][Tf2N]的表面张力、密度、黏度及电导率实验测定

在298.15~338.15 K 0.1 MPa工况下测定了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([emim][Tf2N])的表面张力、密度、黏度及电导率;采用最小二乘法拟合了实验数据,得到了表面张力和密度随温度的回归方程;在相同工况下,同其他实验数据以及采用基团贡献法得到的数据进行了对比;同时,研究了相关物性参数同离子液体结构和温度的关系。研究结果表明:离子液体的表面张力随阳离子取代基碳链长度的增大而减小,随阴离子尺寸的增加而减小;其表面张力和密度随温度的升高均呈线性减小变化;黏度随着温度的升高逐渐降低;电导率随着温度的升高而增大。以上物性的测定和研究,填补了离子液体[emim][Tf2N]相关物性参数的空白,同时也为该种离子液体的应用,尤其是在吸收式制冷系统中的应用,提供了参考。

2018 Vol. 35 (4): 17-23 [摘要] ( 4864 ) [HTML 1KB] [ PDF 1364KB] ( 1544 )
24 罗才武, 蒋复量, 李向阳, 张俊, 晁自胜
3-甲基吡啶合成工艺的研究进展

吡啶碱,包括吡啶和甲基吡啶(如2-甲基吡啶、3-甲基吡啶和4-甲基吡啶等),是一类典型的含氮化合物,常应用于维生素、杀虫剂等方面,尤其是3-甲基吡啶。综述了3-甲基吡啶合成工艺的研究现状,对其优缺点进行分析,归纳催化剂失活的原因以及再生方法的研究状况。最后,提出甘油/氨为反应原料是合成3-甲基吡啶的理想路线,具有绿色环保、来源可再生和成本低等优点,必将成为未来的发展趋势,展望该工艺今后重点研究方向是开发高性能的催化剂。

2018 Vol. 35 (4): 24-31 [摘要] ( 4254 ) [HTML 1KB] [ PDF 1250KB] ( 1167 )
32 王磊, 曹春梅, 邢令利, 孟明, 李新刚
锰铈相互作用对催化碳烟燃烧性能的影响

采用等体积浸渍法制备HZSM-5分子筛负载Mn(9Mn/Z),Ce(9Ce/Z)和同时负载Mn、Ce(4.5Mn4.5Ce/Z)催化剂,并考察了它们的催化碳烟颗粒燃烧的性能。结果表明,同时负载Mn、Ce的催化剂(4.5Mn4.5Ce/Z)具有更好的催化碳烟燃烧的活性,碳烟转化率为50%时所对应的温度(T50)为400℃,低于9Mn/Z(T50=414℃)和9Ce/Z(T50=447℃)催化剂。相比于纯碳烟的燃烧,T50降低了128℃。通过氢气程序升温还原(H2-TPR)测试,相比较催化剂9Mn/Z和9Ce/Z,催化剂4.5Mn4.5Ce/Z中混合氧化物的氢气的还原温度向低温方向产生了偏移,具有更好的氧化还原性,说明MnOx和CeO2产生了一定的相互作用;X射线光电子能谱(XPS)测试表明,样品4.5Mn4.5Ce/Z具有更多的表面化学吸附氧物种,这些氧物种有助于碳烟氧化燃烧,因而表现出较高的催化碳烟燃烧活性。

2018 Vol. 35 (4): 32-37,45 [摘要] ( 1723 ) [HTML 1KB] [ PDF 1968KB] ( 982 )
化工过程与设备
38 王钰, 徐世昌, 王越, 王智强, 马冬雅
电容法脱盐工艺条件优化与脱盐性能比较

以石墨带为电极材料,研究了工作电压、进料流量和隔网厚度等工艺条件对电容法脱盐(CDI)性能的影响。结果表明:工作电压由0.8 V增加至2.0 V时,脱盐率和质量比吸附量先增加然后趋于稳定;进料流量由48 mL/min增加至238 mL/min时,脱盐率和质量比吸附量先增加后减小;隔网厚度由0增加至1.8 mm时,质量比吸附量先减小后增加。在电压1.6 V、进料流量142 mL/min、隔网厚度1.8 mm时,CDI脱盐性能较好。在上述相同的工艺条件下,对CDI与膜电容法脱盐(MCDI)进行了对比研究。结果表明:在第1个循环的吸附阶段,MCDI脱盐率和电流效率分别比CDI增加了31.68%和36.16%;16 h循环吸脱附实验后,MCDI再生率为99.01%。表明MCDI比CDI具有更好的脱盐性能和再生性能。

2018 Vol. 35 (4): 38-45 [摘要] ( 3605 ) [HTML 1KB] [ PDF 2169KB] ( 1218 )
46 张弓, 党乐平, 卫宏远
磷酸三钠十二水合物脱水过程的研究

通过热重分析(TG)、差热分析(DSC)、X射线粉末衍射(PXRD)和扫描电镜(SEM)研究了磷酸三钠十二水合物(Na3PO4·12H2O)在303.15~413.15 K温度范围内的脱水过程。研究结果发现,磷酸三钠十二水合物在303.15~393.15 K温度范围内逐渐脱去11个结晶水,且脱水过程包含多步反应。分别通过Ozawa方程和Friedman方程计算其在不同脱水率下的活化能,二者得到结果一致性较好。整个脱水过程可以分为4个阶段,其脱水机理有所不同。不同温度下脱水产物的PXRD和SEM图表明其属于通道型包容水合物,在脱水过程中晶格结构发生了变化。

2018 Vol. 35 (4): 46-51,65 [摘要] ( 1223 ) [HTML 1KB] [ PDF 2035KB] ( 3057 )
52 王泽临, 王日杰, 杨晓霞
反应结晶制备硼氢化钾

针对Schlesinger法生产碱金属硼氢化物工艺存在的结晶母液循环成本较高和副产物累积导致产品质量降低等问题,设计开发了反应结晶制备硼氢化钾这一过程,用于处理生产过程中的结晶母液,以提高硼氢化物收率,同时生产出具备一定经济效益的硼氢化钾。采用了容量分析中的碘量法、光学显微镜分析技术和马尔文粒度分析仪、X射线粉末衍射仪等设备,考察了反应结晶过程各项因素对最终产品性质的影响。结果表明:控制反应物质的量之比为1.05~1.10,反应温度为50℃,降温速度10℃·h-1,养晶温度0℃,可以得到符合行业标准的硼氢化钾产品。

2018 Vol. 35 (4): 52-57 [摘要] ( 758 ) [HTML 1KB] [ PDF 1698KB] ( 1753 )
化工模拟与计算
58 喻茹, 朱慧铭
规整填料内置隔板边长对压降及传质的影响

传质发生在规整填料表面,通道内气体间相互碰撞形成的涡流在一定程度上强化传质,但消耗大量能量,压降升高。为减小压降,在每个传质单元中非波谷区加入隔板得到新型规整填料Mon-JKB-250Y。CFD(Computational Fluid Dynamics计算机流体力学)模拟发现,增大隔板边长,压降减小、气相总传质效率增大、单位压降下的传质系数先增大后减小,存在一个最适宜隔板边长。在F=1.2~2.7 m·s-1·(kg·m-30.5范围内,隔板边长为14.7~16.8 mm时,单位压降下的传质系数达到最大。运用显色化学反应可视化技术验证CFD模拟结果,平均相对误差小于10%,CFD模拟结果可靠。

2018 Vol. 35 (4): 58-65 [摘要] ( 4031 ) [HTML 1KB] [ PDF 2261KB] ( 2214 )
能源与环境化工
66 高天骥, 许德平, 黄正宏, 杨颖
锂硫电池中抑制穿梭效应和锂枝晶的近期进展

锂硫电池具有突出的高比容量、环境友好、原材料廉价易得等特点,是未来新能源的一个选择方向。首先介绍了锂硫电池的研究背景以及放电原理,然后分别在电池的隔膜和负极2个方面叙述了抑制穿梭作用和抑制锂枝晶的最近进展,并且对未来锂硫电池的发展进行了展望。

2018 Vol. 35 (4): 66-74 [摘要] ( 1688 ) [HTML 1KB] [ PDF 2539KB] ( 4226 )
应用技术
75 刘新培
RCO在ABS工艺尾气提标改造项目中的应用

天津某化工企业ABS树脂装置HRG单元絮凝线干燥尾气中含有甲苯、乙苯、苯乙烯和VOCs等污染物,装置现有的尾气治理设施无法稳定达到最新行业特别排放限值要求,企业通过改造现有治理措施增加低温催化氧化装置,确保HRG絮凝线干燥尾气达到《合成树脂工业污染物排放标准》(GB 31572-2015)大气污染物特别排放限值及其它最新标准限值,同时最大限度降低有组织排口臭气浓度,为行业企业开展废气治理提标改造及异味减排提供借鉴。

2018 Vol. 35 (4): 75-79 [摘要] ( 545 ) [HTML 1KB] [ PDF 1588KB] ( 1048 )
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