化学工业与工程
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2023年 40卷 2期
刊出日期 2023-03-15
目录
化学反应与工艺
化工过程与设备
能源与环境化工
化工计算与模拟
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2023 Vol. 40 (2): 0-0 [摘要] ( 480 ) [HTML 1KB] [ PDF 830KB] ( 2371 )
化学反应与工艺
1 王彦, 宋磊, 马奎, 岳海荣, 梁斌
半干法脱硫渣矿化CO2与解吸AMP溶剂反应研究

文章导读: 
采用半干法脱硫工艺产生的脱硫渣对吸收了CO2的有机胺溶剂进行化学解吸并矿化CO2,解吸后的溶剂具有良好的循环稳定性。对比了工业常用的4种有机胺MEA、DEA、MDEA和AMP的吸收-矿化性能,优选出AMP作为吸收矿化工艺的吸收剂。考察了脱硫渣颗粒粒径、搅拌转速、有机胺浓度和反应温度对矿化反应转化率的影响,并利用表面覆盖模型对实验数据进行了动力学拟合。物料和能量衡算结果表明脱硫渣矿化再生工艺在能耗成本方面相较传统热再生工艺具有优势。
2023 Vol. 40 (2): 1-8 [摘要] ( 314 ) [HTML 1KB] [ PDF 4401KB] ( 934 )
9 门园丽, 刘晨, 耿佳琦, 袁才登
水性聚氨酯热熔胶的制备及性能

文章导读: 
以甲苯二异氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)、聚环氧丙烷醚三醇(PPO)为主要单体,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为羧基单体,1,4-丁二醇为扩链剂合成了聚氨酯预聚体,并以三乙胺为中和剂,进一步制备了阴离子水性聚氨酯乳液。考察了交联单体PPO含量对乳液及胶膜性能的影响。结果表明,n(PBA)∶n(PPO)=9∶1时,乳液稳定性好,聚氨酯膜的拉伸强度为44.18 MPa,断裂伸长率为742.94%,其热分解温度为239 ℃,对皮革的黏接强度高于皮革的内聚强度,对不锈钢的黏接剪切强度为14.76 MPa。
2023 Vol. 40 (2): 9-16 [摘要] ( 302 ) [HTML 1KB] [ PDF 10592KB] ( 994 )
17 张卫国, 卢宜鹏, 王宏智, 姚素薇
Co2P4O12/NF纳米线阵列的制备与电解水性能研究

文章导读: 
以CoCl2·6H2O为原料,通过溶剂热法和磷化工艺在泡沫镍表面构建Co2P4O12阵列,Co2P4O12纳米线直径约200 nm。采用SEM、TEM和XRD进行形貌和晶体学特性表征,并利用三电极体系在碱性环境下测量电化学性能。在析氢过程中,只需要122 mV过电位就能达到10 mA·cm-2电流密度。析氧过程中,仅需要334 mV的过电位就能达到15 mA·cm-2电流密度。组装的电解池在15 mA·cm-2的电流密度下工作40 h后电解槽电压没有发生明显变化,展现出很好的稳定性。Co2P4O12/NF是一种有潜力的双功能催化剂。
2023 Vol. 40 (2): 17-24 [摘要] ( 298 ) [HTML 1KB] [ PDF 11512KB] ( 673 )
25 林研, 岳海荣, 刘长军, 钟山, 马奎, 梁斌, 唐思扬
Ag单原子负载N改性石墨烯催化CO2加氢制甲酸的理论计算

文章导读: 
甲酸是理想的化学储氢介质和有前景的燃料源,CO2催化加氢制甲酸原子经济性高,是CO2减排的有效途径之一。通过DFT计算研究了Ag单原子负载N改性石墨烯催化CO2加氢制甲酸,在4种催化剂上分别考察了3条路线合成产物。结果表明:N的引入提高了催化剂对反应物的吸附能力,降低了反应活化能垒,提高了催化剂的催化活性,为新型2D催化剂催化CO2加氢制甲酸提供了理论基础。
2023 Vol. 40 (2): 25-32 [摘要] ( 343 ) [HTML 1KB] [ PDF 4953KB] ( 827 )
33 张越, 许艳婷, 蒋克健, 周雪琴
丙基碘化铵掺杂制备稳定高效的FAPbI3钙钛矿太阳能电池

文章导读: 
黑色的α相甲脒铅碘(α-FAPbI3)由于其出色的光电性质在光伏领域受到广泛关注。然而,α-FAPbI3在室温下容易转变为没有光学活性的黄色相(δ-FAPbI3),降低器件的光伏性能和稳定性。通过在FAPbI3前驱液中掺杂丙基碘化铵(PAI),在空气气氛下制备纯α-FAPbI3薄膜。研究发现,PAI掺杂可以抑制α-FAPbI3的相转变而不改变其光学带隙。同时,PAI掺杂后的FAPbI3薄膜的晶体质量、器件光伏性能和稳定性均得到显著提升。掺杂1.0%(摩尔分数)PAI的FAPbI3钙钛矿电池,其光电转换效率达到22.6%。结果表明PAI掺杂是提高α-FAPbI3钙钛矿电池光伏性能和稳定性的一种有效策略。
2023 Vol. 40 (2): 33-40 [摘要] ( 302 ) [HTML 1KB] [ PDF 3626KB] ( 1385 )
41 陈董礼, 阳军, 刘长清, 韩小平, 宋健
缚酸剂对合成抗氧剂3052的影响

文章导读: 
文献中合成2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苄基)-4-甲基-6-叔丁基苯基丙烯酸酯(抗氧剂3052)使用的缚酸剂大多为三乙胺,但三乙胺作为缚酸剂时,不仅会和丙烯酰氯发生络合反应,造成丙烯酰氯失活,而且碱性较强,会导致产物进一步发生酯化反应生成丙烯酸双酯等副产物。通过对不同的缚酸剂进行筛选,并对实验条件进行优化,结果表明:吡啶、Na2CO3和三乙胺相结合作为混合缚酸剂,大大地减少了副产物的产生,原料的选择性均在97%以上,产率可达80%,将合成得到的3052样品添加到ABS树脂生产中,色差值ΔE小于2.0,达到行业的合格标准。
2023 Vol. 40 (2): 41-46 [摘要] ( 297 ) [HTML 1KB] [ PDF 1044KB] ( 2081 )
47 刘青, 于思源, Jhair Peña, 邢金峰
连续微流体在光聚合制备聚合物颗粒中的应用进展

文章导读: 
光聚合以其对环境友好、反应条件温和、适应性广、成本低等优点备受关注。连续微流体在光聚合中的应用有助于提高反应效率并实现聚合的高度控制。连续微流体在光聚合制备聚合物颗粒中的优点包括可重复性高、合成精度高、能控制聚合物的粒径、多分散性和内部结构。在这篇综述中,总结了连续微流体在光聚合合成纳米颗粒中的应用,其中包括单相微流体光聚合和多相微流体光聚合,具有各种形态的聚合物颗粒的形成机理以及典型实例。
2023 Vol. 40 (2): 47-56 [摘要] ( 261 ) [HTML 1KB] [ PDF 3955KB] ( 913 )
化工过程与设备
57 黄安阳, 罗祎青, 张会书, 袁希钢
蒸汽在过冷液体喷雾上直接接触相变换热过程实验研究

文章导读: 
以水为工质,通过实验研究了饱和水蒸汽与过冷水喷雾逆流直接接触冷凝换热过程,考察了不同入口液相温度下液膜厚度及破碎长度变化、液膜轴向及径向的温度分布;基于实验数据计算出了液膜局部传热系数及总传热系数。实验研究的结果表明,直接接触冷凝换热过程中,低入口液相温度时的液膜厚度和破碎长度更大;液膜在径向方向上存在温度梯度变化,液膜表面的温度较高,中心存在1个最低温度;随着液膜运动轴向距离的增大,液膜温度逐渐升高,喷嘴出口处液膜的温升最快,在整个喷雾的冷凝换热过程中,液膜温升占喷雾换热总温升的80%~85%,因此相比液滴,液膜起主要换热作用;喷嘴出口处的局部传热系数最大,并随着轴向距离增大逐渐减小。实验得到总传热系数的值远大于传统的膜状冷凝传热系数,体现了蒸汽-过冷液体喷雾这类直接接触换热方式的优势。
2023 Vol. 40 (2): 57-66 [摘要] ( 269 ) [HTML 1KB] [ PDF 10414KB] ( 648 )
67 何喜红, 肖海锋, 李林波
季铵盐-醇疏水性低共熔溶剂分离镍和钴

文章导读: 
疏水性低共熔溶剂(HDES)是一种新型的绿色溶剂,具有成本低、蒸汽压低和合成简单等优点。以三辛基甲基氯化铵(Aliquat 336)为氢键受体,正己醇、正辛醇、正癸醇、正十二醇和正十四醇分别为氢键供体制备了5种HDES,用于Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的萃取分离。考察了Cl-浓度、酸度和温度对萃取分离性能的影响,研究了Co(Ⅱ)的反萃行为,并采用紫外-可见吸收光谱和红外吸收光谱分析了HDES萃取Co(Ⅱ)的机理。结果表明,增加Cl-浓度、升高温度、降低酸度,可以改善Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分离效果。不同的HDES相比,增加氢键供体的烷基链长度,Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的分配比略有下降,分离因子基本不变。萃入HDES的Co(Ⅱ)可采用1 mol·L-1 Na2SO4溶液反萃,经过二级反萃,可以将99.5%的Co(Ⅱ)反萃到水相。5种HDES萃取Co(Ⅱ)的机理相同,为阴离子交换。
2023 Vol. 40 (2): 67-74 [摘要] ( 324 ) [HTML 1KB] [ PDF 9198KB] ( 1300 )
75 王志鹏, 郭知明, 邢金峰
导电聚合物气敏传感器研究进展

文章导读: 
气敏传感器是利用材料的气敏特性实现目标气体浓度检测的电子元器件,在生产安全、环境监测、临床医学等领域均有广泛应用。气敏材料主要分为金属氧化物半导体材料、导电聚合物(CP)材料、金属有机框架材料。导电聚合物因其成本低、易于合成,在室温下对氨气等有害气体表现出良好的响应的特点而受到广泛关注。近年来导电聚合物复合物的研究也极大地提高了导电聚合物的气敏性能。分析了导电聚合物电阻调控机理,重点介绍了近年来对氨气、二氧化氮、硫化氢等气体的导电聚合物及其复合物的气敏传感器的研究进展,简要介绍了导电高分子在甲醇、三乙胺、一氧化碳等气体检测中的研究情况,最后展望了导电聚合物在气体传感领域的应用前景。
2023 Vol. 40 (2): 75-84 [摘要] ( 277 ) [HTML 1KB] [ PDF 2245KB] ( 1244 )
能源与环境化工
85 马紫珺, 马宏瑞, 朱超, 崔家烨
改性市政污泥对水中苯酚的吸附性能研究

文章导读: 
采用高效、低成本的吸附材料去除废水中酚类有机物一直是工业废水深度处理的迫切需求,利用市政污泥分别经碳化、碱活化及磁化后制备获得改性污泥基吸附剂为碳化污泥(Carbonized sludge, CS)、碱活化污泥(Activated carbonized sludge, ACS)、磁改性污泥(Magnetic activated carbonized sludge, MACS),对水溶液中苯酚进行了吸附实验,并对3种吸附材料特性进行了表征。研究表明,KOH活化可提升CS的孔隙率,磁改性可显著提高材料的比表面积,使孔径范围向介孔集中,改性后羟基和羰基等含氧官能团大幅增加,ACS和MACS均表现出较高的吸附量,但其吸附量显著受污染物浓度和反应时间影响,CS对苯酚的吸附主要受化学过程控制,而ACS和MACS的吸附除有化学吸附外,介孔效应也是其吸附的重要机制,综合吸附效能从高到低依次为MACS>ACS>CS。
2023 Vol. 40 (2): 85-93 [摘要] ( 279 ) [HTML 1KB] [ PDF 5020KB] ( 740 )
94 赵东, 杨萍萍, 丁晔, 谢亮, 李保安
基于MABR的压裂返排液处理及微生物群落研究

文章导读: 
压裂返排液含有多种复杂有机物,毒性高、盐度高以及可生化性差。设计了1个三级MABR系统用于压裂返排液的处理,该系统在最适宜运行参数下表现出优异的除碳脱氮性能,出水经过芬顿试剂处理后满足污水综合排放二级标准。MABR系统对COD、NH+4-N和TN的去除率分别达到79.30%、96.06%和75.61%。微生物分析表明MABR生物膜富集了丰富的功能菌群,Proteobacteria(变形菌门)、Bacteroidetes(拟杆菌门)是生物膜中的优势菌群。阐明了MABR处理压裂返排液的技术可行性,为MABR在处理相关废水中的应用奠定了基础。
2023 Vol. 40 (2): 94-103 [摘要] ( 260 ) [HTML 1KB] [ PDF 10645KB] ( 629 )
104 周建敏, 李非, 费莉婷, 刘杰, 纪志永, 赵颖颖, 汪婧, 郭小甫, 王士钊, 袁俊生, 毕京涛, 刘凤禛
纳米粒子/氧化石墨烯改性复合膜制备及其分离性能研究

文章导读: 
采用真空抽滤-压力喷涂的方法,以聚酰胺纳滤膜为基膜,制备了氧化石墨烯和二氧化钛纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOT1、GOT2、GOT3和GOT4以及氧化石墨烯和二氧化硅纳米粒子质量比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的复合膜GOS1、GOS2、GOS3和GOS4。通过SEM、EDS、XPS和GIWAXS方法对GOT复合膜和GOS复合膜进行了分析表征,结果表明,氧化石墨烯和纳米粒子均匀负载在聚酰胺纳滤膜表面。研究了复合膜的性能,并推测了复合膜的净水机理。其中GOT复合膜在0.75 MPa下水通量可达50 L·m-2·h-1,相较于原始基膜提高了25%,显示出了最佳的水通量性能,并且在保持较高通量的同时,对盐溶液和重金属离子的截留率仍能维持在90%左右。真空抽滤-压力喷涂的方法为氧化石墨烯复合膜的制备提供一种新的工艺思路,为废水处理提供了一种更高净化效率的复合膜。
2023 Vol. 40 (2): 104-113 [摘要] ( 383 ) [HTML 1KB] [ PDF 4714KB] ( 958 )
114 史普鑫, 杨萍萍, 丁晔, 谢亮, 兰美超, 赵东, 李保安
市政反渗透浓水及其深度处理工艺研究进展

文章导读: 
基于超滤和反渗透的双膜法工艺可以提供高质量的再生水,然而反渗透过程产生的浓水却难以处理。通过运用市政反渗透浓水深度处理工艺,实现处理后浓水的达标排放,对于推动污水资源化利用具有重要意义。从市政反渗透浓水的成分出发,介绍了市政反渗透浓水的水质特点以及高级氧化法、生化法和物理法在浓水处理中的应用,分析了各处理工艺的特点,为相关研究提供了参考。
2023 Vol. 40 (2): 114-122 [摘要] ( 323 ) [HTML 1KB] [ PDF 1339KB] ( 1517 )
化工计算与模拟
123 王颖慧, 郝琳, 朱振兴, 卫宏远
圆盘涡轮式搅拌器的搅拌性能比较分析

文章导读: 
在椭圆封头搅拌槽中根据行业标准建立了4种圆盘涡轮式搅拌器的几何模型,利用标准k-ε湍流模型和多参考系(MRF)方法,研究了叶片形状、搅拌速度、旋转方向和流型转变对搅拌功率、排出流量、泵出效率和剪切速率的影响。结果表明:叶片形状对功率、排出流量、泵出效率和流型转变的临界安装高度均有影响;径向流条件下,泵出效率排序为圆弧叶(反)＞弯叶(正)＞箭叶(反)＞圆弧叶(正)＞平直叶＞箭叶(正)＞弯叶(反);流型由径向流转变为轴向流后,搅拌功率及径向排出流量均下降。对标准搅拌器的性能评估为工业搅拌设备的选型和设计提供了参考依据。
2023 Vol. 40 (2): 123-132 [摘要] ( 293 ) [HTML 1KB] [ PDF 10679KB] ( 789 )
133 韩太柏, 金光远, 邹鹏程, 祝玉莲, 宋春芳, 李臻峰, 陈海英
一种连续流反应器内射流耦合搅拌流的混合特性

文章导读: 
连续式搅拌反应器采用连续化工艺,可以保证生产过程的连续性,相较于传统反应器而言,连续式反应器内流场更复杂,进料口射流对于流场的影响较为明显。对传统的双层搅拌桨结构的微波反应釜进行连续化改造,基于计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对不同射流方案下反应器内醇油混合液的流动及混合特性进行了数值模拟,得到反应器内混合液的流动特性和混合时间特征。结果表明:射流通过直接影响射流区的流场和改变反应器内的循环涡流位置间接影响全局流动;射流方向对于反应器内流型影响更大,逆时针射流时反应器内的速度梯度大,流体之间的剪切作用更强,混合性能最佳,相较于传统的间歇式搅拌反应器,混合时间缩短了33%。
2023 Vol. 40 (2): 133-142 [摘要] ( 223 ) [HTML 1KB] [ PDF 10877KB] ( 683 )
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