化学工业与工程
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玻璃钢/复合材料  
 
2022年 39卷 4期
刊出日期 2022-07-15
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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
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文章导读: 
 
2022 Vol. 39 (4): 0-0 [摘要] ( 274 ) [HTML 1KB] [ PDF 802KB] ( 2692 )
化学反应与工艺
1 王旭东, 周雪琴, 童立音, 刘东志, 李巍
颜料红146的连续化合成工艺

文章导读: 
以3-氨基-4-甲氧基苯甲酰苯胺(红色基KD)为重氮组分、N-(4-氯-2,5-二甲氧苯基)-3-羟基-2-萘酰胺(色酚AS-LC)为偶合组分,利用管状微型混合器分别进行重氮化反应及偶合反应,优化了重氮化反应的反应温度与盐酸的用量以及偶合反应的反应温度与反应体系pH值。在反应温度为20℃、n(HCl)∶n(红色基KD)=2.5∶1.0的条件下连续化合成了颜料红146,总收率达到97.0%,色光ΔE<1,粒径明显小于间歇法。与间歇法相比,连续化工艺不仅提高了反应收率,而且降低了能耗与材料成本,提高了综合生产效率,具有广阔的工业化前景。
2022 Vol. 39 (4): 1-8 [摘要] ( 318 ) [HTML 1KB] [ PDF 3666KB] ( 1251 )
9 姚世康, 张旭斌, 王富民, 任雁飞
稳定的钌基离子液体催化液相乙炔氢氯化

文章导读: 
为了有效提高液相乙炔氢氯化反应的催化活性和催化稳定性,制备了一种新型钌(Ru)基离子液体,作为该反应液相体系的催化剂,考察了离子液体中阳离子的种类对催化活性的影响,筛选出一种活性最佳阳离子对应的盐酸盐,通过使用N-甲基吡咯烷酮和HCl一步制得[Hnmpo]Cl。随后对[Hnmpo]Cl-RuCl3催化反应的工艺条件进行优化,筛选出最适宜反应条件为:反应温度170℃,乙炔空速50 h-1,进料比V(HCl)/V(C2H2)=1.15,反应前通HCl活化时长为30 min,乙炔转化率可达89.6%,氯乙烯选择性超过99.5%,并且反应140 h之内均无下降趋势。通过TGA、FTIR、ESI-MS和XPS等表征和理论计算,证实该离子液体的阴阳离子间存在较强的相互作用,并确认了其具体存在形式,反应过程积碳量仅为0.51%,体现出较强的稳定性。随后制备了(0.007 5 mol·L-1)RuCl3-(0.022 5 mol·L-1)SnCl2/[Hnmpo]Cl双金属离子液体催化剂,在同样的最适宜反应条件下,进行了寿命测试,结果显示反应700 h,乙炔转化率仍在96.1%以上。通过ICP-OES、XPS和UV-Vis等表征和理论计算,发现活性物种Ru在反应前后几乎无任何损失,发现体系内高价态的Run+(3≤n≤4)含量保持较高水平是决定催化稳定性的关键。计算表明,SnCl2的引入给Ru提供了新的Cl原子配位,增强了离子液体对HCl的吸附和活化能力,稳定了Ru的价态,防止活性位C2H2过量引起还原失活,因此双金属离子液体有着更优异的催化活性和稳定性,并根据DFT计算提出了循环催化反应机理。
2022 Vol. 39 (4): 9-21 [摘要] ( 255 ) [HTML 1KB] [ PDF 12513KB] ( 657 )
22 蔡浩, 王行, 陈相见, 张坤玉, 潘莉
新型聚乙烯-g-聚乳酸接枝共聚物的合成与表征

文章导读: 
报道了一类主链为聚乙烯(PE)共聚物,侧链为生物基聚乳酸(PLA)的新型接枝共聚物及其制备方法,并对接枝共聚物结构与性能进行了深入的表征。采用配位聚合与开环聚合相结合的方法,以羟基功能化的聚乙烯共聚物为主链,通过羟基引发L-丙交酯(L-LA)的开环聚合,从而获得聚乙烯-g-PLA接枝共聚物。通过控制单体比例和反应条件,可同时实现接枝共聚物的主链结构以及侧链结构调控。结果表明,少量PLA接枝链的引入可在不明显降低拉伸强度的情况下,有效地改善接枝共聚物的断裂伸长率。热性能表征发现侧链PLA的引入限制了主链聚乙烯的结晶,造成了接枝共聚物结晶温度以及熔点的下降。该接枝共聚物展现出了可用于PLA等生物基聚酯材料的增韧改性或共混增容剂的应用潜力,也为此类接枝共聚物的合成与性能调控提供了重要的参考。
2022 Vol. 39 (4): 22-29 [摘要] ( 256 ) [HTML 1KB] [ PDF 4873KB] ( 1328 )
30 王佳萌, 刘凡吉, 宋珍, 韩明迅, 张希庆, 李响响, 张立红
空心微球氧化铝负载Pt-In催化异丁烷脱氢研究

文章导读: 
针对异丁烷脱氢催化剂存在容易烧结与积碳的问题,开发了采用水热法制备的2种不同形貌的Al2O3载体,将其负载Pt-In获得的催化剂用于异丁烷脱氢反应中,研究其对异丁烷脱氢催化行为的影响。借助XRD、SEM、TEM、NH3-TPD、XPS、TG-DTA及低温N2吸-脱附法对催化剂进行物化性能研究。结果表明:由纳米片构建的多孔空心微球氧化铝负载Pt-In催化剂具有较小的Pt纳米粒子、低的比表面积、强的Pt-In相互作用、高的In3+/In0比例且缺少强酸位,从而获得优异的异丁烷脱氢性能,其异丁烯选择性和产率高达93.5%和40.3%,同时异丁烷转化率可稳定在43.0%,反应后的金属颗粒无聚集烧结现象,表现出优异的抗烧结和积碳性能。
2022 Vol. 39 (4): 30-38 [摘要] ( 250 ) [HTML 1KB] [ PDF 12533KB] ( 819 )
化工过程与设备
39 吕惠芸, 赵景宇, 焦晗, 那平
用于分离酸性废液中铯的连续性循环系统

文章导读: 
针对核工业回收U、Pu过程所产生的放射性废液中Cs+的分离与富集,设计了连续电渗析富集分离技术(CEEST)。在不同温度下通过水热法合成一系列的多金属氧酸盐Na[Co9-POM],通过SEM、XRD等方法对其进行了表征,并评价Na[Co9-POM]材料的Cs+分离性能。探究不同的恒定电流、溶液pH值和共存离子存在下对分离Cs+过程的影响。实验结果表明,120℃下合成的材料Na[Co9-POM]-120具有最佳的Cs+分离和回收能力,在恒定电流为0.03 A且pH<1的高酸性环境中,Cs+的分离率在150 min左右可达到96%以上。其共存离子对分离过程的影响较小,分离率仍可达到70%以上。为此提出了一种综合性连续循环的Cs+分离系统,成功实现了高酸放射性废液中Cs+的分离,并分析其在工业上的应用前景。
2022 Vol. 39 (4): 39-49 [摘要] ( 255 ) [HTML 1KB] [ PDF 6411KB] ( 925 )
50 王焜, 路瑞芳, 党乐平, 郝琳, 卫宏远
晶种制备的在线表征及钛液水解动力学研究

文章导读: 
针对硫酸氧钛水解晶种活性表征困难的问题,首次利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)、原位拉曼光谱和动态光散射仪考察了晶种形成过程中溶液组成和粒子的变化,得到了有效的晶种表征手段,并得出爆发成核之前为晶种制备最适宜保温时间;考察了晶种加量和保温时间对水解反应动力学的影响,晶种量的增加会对水解速率和产率起到促进作用;在爆发成核前取样,随着保温时间延长,后期水解速率和产率提高。水解动力学与成核-生长Avrami模型有较好的拟合度。
2022 Vol. 39 (4): 50-56 [摘要] ( 299 ) [HTML 1KB] [ PDF 5679KB] ( 1225 )
57 朱瑛, 赵志西, 卢娜, 马凤云, 冶育芳, 粟智
水力空化提高醇酮焦油轻质组分的研究

文章导读: 
为了提高己二酸生产过程中产生的副产物醇酮焦油的利用率,利用水力空化技术提高醇酮焦油中≤160℃轻质组分的含量,通过单因素实验分别考察了温度、入口压力、V(甲醇)∶V(水)、pH值和循环时间对醇酮焦油轻质化的影响。在单因素实验的基础上,增加正交试验优化确定入口压力、循环时间、V(甲醇)∶V(水)对醇酮焦油轻质化的影响,当温度为80℃、入口压力为2.5 MPa、V(甲醇)∶V(水)为1.0∶1.0、pH值为4和循环时间为70 min时,≤160℃馏分变化百分率为37.62%。同时,对水力空化过程中的能量利用进行了计算,当入口压力为2.5 MPa、循环时间为70 min时,耗散实际能量所用的总能量为5.78×106 kJ·m-3。
2022 Vol. 39 (4): 57-64 [摘要] ( 256 ) [HTML 1KB] [ PDF 2262KB] ( 958 )
能源与环境化工
65 王栋, 夏晓露, 刘汇洋, 石赛, 俞俊楠, 俞建峰
毛细管微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究

文章导读: 
为提高Fe2+活化过硫酸钠(SPS)降解亚甲基蓝(MB)效率,设计了一种毛细管微反应器。以磁力搅拌和静置反应系统作为对比,研究了在毛细管微反应器中MB与硫酸亚铁(FeSO4)混合液pH值、FeSO4浓度、SPS浓度、进料流量以及毛细管长度对MB降解率的影响。结果表明:随着MB与FeSO4混合液的pH值的增大,MB降解率先升高后降低;随着FeSO4浓度的增加,MB降解率先升高后降低;当SPS浓度从0.2 mmol·L-1增加到1.8 mmol·L-1时,MB降解率显著升高,继续增加SPS浓度,MB降解率缓慢上升。随着进料流量和水浴温度的增加,MB降解率升高;随着毛细管长度的增加和进料流量的减小,MB降解率升高。在相同反应条件下,毛细管微反应器氧化降解性能优于磁力搅拌和静置反应系统。当MB浓度为0.2 mmol·L-1,MB与FeSO4混合液pH值为3、FeSO4浓度为1.4 mmol·L-1、SPS浓度为1.8 mmol·L-1、进料流量为1 mL·min-1、毛细管长度为6.32 m时MB降解率可达85.92%。
2022 Vol. 39 (4): 65-70 [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [ PDF 2248KB] ( 828 )
71 殷慧卿, 郭成, 胡笳, 高翔鹏, 李明阳
生物质基材料吸附水中砷离子的研究进展

文章导读: 
砷(As)污染的去除工艺仍然是最主要的挑战之一,已引起全球的广泛关注。吸附法过程简单且具有高效的吸附潜力,生物质基材料具有遍在性、丰富性、可再生性等优点,因此生物质基吸附法在除As方面得到广泛的应用。从As在水溶液中的存在形式,As(Ⅲ)的氧化吸附、生物质基材料改性及吸附机理等多维度介绍了生物质基吸附法对含As废水的处理研究,最后,从研究与应用的角度,对生物质基材料吸附As的未来研究方向做出展望。
2022 Vol. 39 (4): 71-82 [摘要] ( 273 ) [HTML 1KB] [ PDF 1543KB] ( 1304 )
83 肖文涛, 黄成德
高能量密度水溶性有机液流电池的开发策略

文章导读: 
水溶性有机液流电池自2014年出现后发展迅猛,特别是近些年来有机电活性物质的降解和二聚导致的容量衰减问题得到初步解决后,该类液流电池有望作为大规模储能系统的候选者。然而能量密度较低的问题限制了其商业化的进程。对此,主要从增大溶解度、提高电化学窗口和电子的得失数这3个方面详细介绍了5种提高水溶性有机液流电池能量密度的方法——分子结构剪裁、“interaction-mediating”策略的应用、采用聚合物电活性物质、“氧化还原靶向”原理和电极表面的改性,同时对进一步提高水溶性有机液流电池能量密度的策略进行了简要展望。
2022 Vol. 39 (4): 83-93 [摘要] ( 264 ) [HTML 1KB] [ PDF 2696KB] ( 1199 )
化工模拟与计算
94 费洪达, 葛升, 闵洛夫, 高峰, 王宇新
静态供水式碱性水电解模拟

文章导读: 
氢能具有可持续、绿色清洁以及能量密度高等优点,将是低碳社会能源体系的重要组成部分。利用水电解技术将可再生能源转化为氢能是制氢的理想途径之一。首次建立了静态供水式碱性水电解二维数值模型,全面了考虑质量、动量、热量和电荷传递、电化学反应及其耦合关系。不同供水温度下的极化曲线计算结果与实验数据符合良好。分析了反应活化、浓度极化与欧姆阻抗导致的各部分过电位在总电压中的占比,着重考察了供水推动力与阻力的变化对电解性能的影响。结果表明,活化过电位中与电解质层水含量相关联的部分在总电压中占比较高,水的传递对电解性能具有重要影响。水蒸气向阴极传递距离的降低、电解质层KOH含量略高于30%的工业标准均有利于提高电解性能,但电流密度、电解质层KOH含量、阴极气体间隙层厚度和温度应相互匹配,以确保系统处于适宜工况。
2022 Vol. 39 (4): 94-105 [摘要] ( 269 ) [HTML 1KB] [ PDF 3561KB] ( 1459 )
106 李权, 王宗勇, 林茹亭, 李航, 刘家栋
反射式入流构件对重力油水分离器流动均匀性的影响及结构优化

文章导读: 
为探究反射式入流构件结构参数及安装方式对重力油水分离器流动均匀性的影响规律并确定优化结构参数,通过Fluent软件对油水分离器进行模拟研究。结果表明,流速平均均匀度N与入流构件射流距离d、入流角度θ和入流口垂直位置h均呈先增大后减小的规律,分别在d=0.075D、θ=90°、h=0.25D处N取得极大值,且下装方式的流场均匀性好于上装方式;随着入流雷诺数(Rei)的增大,分离器流场均匀性逐渐变差;下装反射式入流构件的流场均匀性优于下管箱式入流构件;单参数下入流构件的最优值与响应面分析法优化结果相差不大,优化结构参数分别为h=0.25D,d=0.07D,θ=90°。
2022 Vol. 39 (4): 106-115 [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [ PDF 8969KB] ( 879 )
116 王辉, 徐金杰, 党乐平, 卫宏远
非离子Gemini表面活性剂分子在水中的聚集行为

文章导读: 
通过实验和耗散粒子动力学模拟相结合的方法,研究了非离子型Gemini表面活性剂在水溶液中的聚集行为和表面活性剂分子在水-气界面的分布情况。结果表明:10个环氧乙烷(EO)的α,α'-[2,4, 7, 9-四甲基-5-癸炔-4, 7-二醇]双[ω-羟基-聚(环氧乙烷)](S-10)的单体和团簇共存于低浓度溶液中。随着浓度的增加,表面活性剂分子聚集成球状胶束且尺寸增大;当球状胶束的尺寸增加到一定程度时,它们不能稳定存在并聚集成棒状胶束。在水-气界面处,表面活性剂分子或垂直或水平分布,但是随着浓度的增加,疏水基团垂直插进空气,而EO段在水中呈不规则的锯齿形分布。随着EO链段长度的增加,S-4、S-10和S-30的最小吸附分子截面积逐渐增大,这就是随着表面活性剂的EO段长度增加而润湿性降低的原因。实验与模拟相结合的方法为研究非离子Gemini表面活性剂的聚集行为提供了新的思路,通过模拟结果可以快速判断实验的准确性。
2022 Vol. 39 (4): 116-126 [摘要] ( 225 ) [HTML 1KB] [ PDF 18435KB] ( 1097 )
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