高校化学工程学报

Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities

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国际刊号:1003-9015
国内刊号:33-1141/TQ
主管单位: 国家教育部
主办单位: 浙江大学
主    编: 陈 纪 忠
编委会主任委员: 姚 善 泾
编辑出版:《高校化学工程学报》编辑部
地    址:杭州 浙江大学紫金港校区西区,化学工程与生物工程学院(和同苑1幢417)
邮    编:310058
电    话:0571—87951235
电子信箱:gxhgxb@zju.edu.cn
网    址:gxhx.cbpt.cnki.net 

国内发行:《高校化学工程学报》编辑部
国外发行:中国国际图书贸易集团有限公司 (北京市海淀区车公庄西路35号,邮编100048)          

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综述

  • 高纯电子化学品先进制造的研究进展与产教融合趋势

    武朝艳1;魏晨军2;杨立峰2;锁显3

    高纯电子化学品是半导体、平板显示和光伏等领域专用的精细化学品,产品纯度和品质要求高,目前国产化率较低。文中介绍了电子特气、湿电子化学品和光刻胶等电子化学品的种类、结构功能及品质要求,重点剖析了关键电子化学品的纯度及杂质限量指标,分类分析了电子化学品的产业规模、竞争格局与行业壁垒。综述了亚沸精馏、反应精馏、吸附分离、膜分离等技术在高纯度电子化学品制备中的研究进展,探讨了电子化学品中痕量杂质深度脱除的体系特点和分离难点,以及各技术的分离机理及其优缺点,归纳总结了吸附/膜等分离材料结构与金属脱除性能的关系。面向电子化学品国产化的迫切需求,浅析了电子化学品分离纯化及先进制造领域有待解决的关键技术挑战,以及教育、科技、人才一体化发展推动电子化学品技术创新的重要趋势。

    2025年04期 575-590页 [查看摘要][在线阅读][下载 3113K]
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化工热力学与基础数据

  • 3-NPBA-TMPDA协同催化合成N-苄基壬酰胺反应的动力学及机理研究

    于艳杰;邹帅;钟新乐;王金玉;方凯;薛田

    <i>N</i>-苄基壬酰胺及其类似物在医药、生物防治及催泪武器等领域应用广泛。针对该类化合物合成条件苛刻、活化试剂腐蚀性和毒性大等问题,以壬酸与苄胺为原料,以3-硝基苯硼酸(3-NPBA)和<i>N,N,N',N'</i>-四甲基丙二胺(TMPDA)为协同催化剂构建反应体系,探究<i>N</i>-苄基壬酰胺的合成工艺及反应动力学,探讨反应机理,为该工艺的工业应用提供技术基础。结果表明:采用1级反应动力学拟合得到,在2.5% 3-NPBA+2.5% TMPDA(以物质的量分数计)协同催化下,<i>N</i>-苄基壬酰胺合成反应活化能为87.88 kJ·mol<sup>-1</sup>。提出了<i>N</i>-苄基壬酰胺合成的可能路径为3-NPBA和TMPDA与壬酸脱水形成六元环中间体,中间体再与苄胺反应形成酰胺。TMPDA作为路易斯碱供电子对给3-NPBA的硼原子,稳定了中间体,同时在中间体构型转变过程中TMPDA的氮原子与苄胺的氢原子形成氢键。

    2025年04期 591-598页 [查看摘要][在线阅读][下载 4497K]
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传递现象与单元操作

  • 连续流搅拌强化管式反应器的换热性能实验与数值模拟

    沈洋1;3;陈冰冰1;2;3;陈律名1;3

    连续流反应器因其高效、灵活的操作特性在硝化反应中应用广泛,其传热性能的研究对于优化反应过程、提高生产效率及安全性至关重要。为了研究夹套冷却的连续搅拌管式反应器的传热特性,使用了壁面法测定反应器的对流传热系数,并利用数值模拟方法结合相关计算流体动力学(CFD)软件对该反应器的湍流特性与传热之间的关系进行了详细研究。此外,还将其与传统的Wilson图解法进行了对比分析。结果表明,壁面法能较好地测量反应器及夹套对流传热系数,且使用的CFD模型也能有效模拟反应器动态稳定时的传热过程,模拟与实验监测点的最大温度误差为3.71%。壁面法测得的管式反应器内侧对流换热系数与CFD模拟结果的对流换热系数误差为4.53%,证明了壁面法的准确性。而Wilson图解法测得的夹套对流传热系数与模拟结果的误差为32.07%。研究结论为管式反应器在连续流稳态工况下的换热性能优化设计提供参考。

    2025年04期 599-610页 [查看摘要][在线阅读][下载 14856K]
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  • 单泵抽吸式井下水力旋流器结构优化与性能分析

    邢雷1;2;3;刘昶1;蒋明虎1;2;赵立新1;2;高扬4;李新亚1;关帅1

    为适应单泵抽吸式同井注采工艺,减少井下采油回注设备成本,提出一种单泵抽吸式井下水力旋流器结构。结合试验设计、数值模拟及实验研究方法,对水力旋流器结构参数进行显著性分析与参数优化,构建了结构参数与分离效率间的数学关系模型,获得了结构参数的最佳匹配方案,并分析了操作参数对水力旋流器分离性能的影响规律。结果表明,结构优化后水力旋流器分离效率由91.2% 提升至99.3%。当分流比为40%、含油浓度为1%、入口流量为5 m<sup>3</sup>·h<sup>-1</sup>时,达到最佳分离效率99.83%。模拟与实验呈现较好的一致性。研究可为单泵抽吸式同井注采技术的实施提供一定技术支撑。

    2025年04期 611-619页 [查看摘要][在线阅读][下载 9614K]
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反应工程

  • 基于金属氢化物的氢气纯化反应器参数优化

    黄献春1;吴震1;张早校1;2

    由于对氢气的选择性化学吸附,金属氢化物吸附纯化(MHAP)被认为是一种可实现氢气分离与纯化的有效方法。文中针对终端的MH反应器,系统地探究了从材料到操作条件的最佳选择。研究搜集并整理了部分材料在杂质气氛下的储氢性能,筛选出相对可靠的MH材料。通过P-C-T实验装置测定了材料的吸放氢反应热力学,考虑反应器内的复杂传热、流动等物理条件,得到控制方程及耦合模型。根据耦合模型进一步研究了反应器的设计参数和操作参数对工艺流程中氢气纯度和氢气损失的影响。仿真结果表明,在353 K温度下,以0.05 kg·m<sup>-2</sup>·s<sup>-1</sup>的流量排气,出口氢气纯度能在505 s后达到99.999%。

    2025年04期 620-626页 [查看摘要][在线阅读][下载 3566K]
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生物化工

  • 响应面优化兰州百合多糖大孔吸附树脂纯化工艺及其活性

    廖文竹1;2;3;4;康淑荷1;2;3;4;李丽1;2;3;4;原梦瑶1;2;3;4;安丽丽1;2;3;4

    采用响应面法优化大孔吸附树脂纯化兰州百合粗多糖的工艺条件,评估粗多糖和纯化后多糖的美白、保湿和吸湿活性。通过静态实验,筛选出DM301为较佳树脂,在动态实验的基础上,以加权综合评分(包括脱色率、蛋白脱除率和多糖保留率)为响应值,采用响应面法优化DM301纯化百合多糖的较佳工艺条件。以多糖对单酚酶和二酚酶的抑制评价美白活性;考察温度为22℃,相对湿度为11%、43%、81%和95%的环境下24 h内样品的保湿和吸湿活性。在上样质量浓度为4.30 mg·mL<sup>-1</sup>、洗脱剂体积为0.70 BV、流速为1.36 BV·h<sup>-1</sup>、上样量为1.0 BV条件下,综合评分达63.99%±0.02%(<i>n</i>=3),接近预测值,说明所建立数学模型合理。纯化后多糖对酪氨酸酶单酚酶和二酚酶的抑制率IC<sub>50</sub>值分别为3.52 mg·mL<sup>-1</sup>和2.79 mg·mL<sup>-1</sup>,具有良好的美白活性;在22℃,4种湿度条件下,粗多糖和纯化多糖均具有优异的吸湿性能(24 h吸湿率均大于100%);纯化多糖及其混合物均具有高保湿性(24 h保湿率均大于97.5%)。响应面法优化大孔吸附树脂纯化百合粗多糖工艺稳定、可行,为百合多糖的有效纯化提供了理论依据;纯化后的百合多糖的美白、保湿和吸湿活性均有所增强,为兰州百合多糖的开发提供实验基础。

    2025年04期 627-640页 [查看摘要][在线阅读][下载 4051K]
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化学工艺

  • In-TS-1催化蔗糖一步法醇解制备乳酸甲酯工艺研究

    吕喜蕾2;3;蒋雨希1;宁术余2;3;任傲天1;秦雯琪1;吕秀阳1

    聚乳酸是已经商业化的生物基高分子材料,但价格较高,因此廉价单体乳酸(LA)的开发至关重要。化学催化转化生物质糖制备乳酸甲酯(MLA)是一条有巨大潜力的路线。与大多数研究中采用的结晶果糖相比,蔗糖产量大、价格低,以蔗糖为原料可以大大降低MLA的生产成本。研究对In-TS-1催化蔗糖一步合成MLA的工艺进行了探索,对分子筛的Ti/Si摩尔比进行了优化,试验表明Ti/Si摩尔比为0.015时催化效果较佳。优化得到了较佳的工艺条件:在170℃下,用占底物质量分数50%的In-TS-1催化10 g·L<sup>-1</sup>的蔗糖反应18 h,MLA的收率最高,为55.4%。此外,一定的含水量可以提高MLA的收率,当含水量是4%时,MLA+LA的收率可以达到61.7%。未来生产中,有希望直接以甘蔗汁为原料连续化生产MLA。研究工作为蔗糖生产MLA提供了重要的基础数据。

    2025年04期 641-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K]
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化工系统工程

  • 基于操作弹性的有机朗肯循环工质选择

    王逸豪;张煜鑫;祝铃钰;王佳远

    工质选择是有机朗肯循环设计的重要一环。传统工质选择旨在确保设计点处实现最佳性能,往往忽略因热源或冷源条件波动导致操作偏离设计点伴随的性能下降问题。因而,文中针对操作条件的不确定性,利用变工况模型描述操作性能距设计点的偏差,并利用体积弹性指数描述不确定参数空间内操作可行性域大小,从而创新性地提出一种面向操作弹性最大化的工质选择策略。此外,基于有机朗肯循环烟气余热回收系统进行了应用示例。案例计算结果进一步表明,工质对操作弹性存在影响并可以进一步由其沸点进行关联。

    2025年04期 649-658页 [查看摘要][在线阅读][下载 6186K]
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  • 化工过程工业控制系统的网络攻击路径识别与风险分析

    李苏苏1;王海清1;张玉涛2;曹广阔1

    为了识别和量化网络攻击下可能引发的生产运行系统影响,基于过程危害和影响分析(PHIA)和贝叶斯网络(BN)理论建立了工业网络遭受攻击下的风险分析协同框架,即过程影响贝叶斯网络(PBN)模型。首先识别了危险因素及网络攻击可能引发的过程系统影响,然后引入遗漏噪声逻辑门(LNOR)建立概率混合量化模型,与优化的最大期望值算法(EM)结合,解决了传统模型参数不确定性问题。通过将PBN模型应用到连续搅拌釜与加热器(CSTH)过程系统中,在生产网络发生不同攻击场景时,实时更新预测生产故障概率,并以攻击路径覆盖率(PRC)评估模型性能。结果表明,最大风险传播路径发生在组合攻击场景下,相对于传统攻击树模型,PRC显著提高。分析结果有助于完善化工过程系统网络攻击路径识别和相关风险的定量评估,为系统提供最优的风险防控部署策略。

    2025年04期 659-666页 [查看摘要][在线阅读][下载 2718K]
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  • 基于信息间隙决策理论的可再生能源驱动甲醇模块化生产供应链优化策略

    李阳;吴乐;丁鑫;郑岚;王玉琪

    考虑到甲醇需求的不确定性对甲醇模块化生产供应链的影响,在确定性可再生能源驱动甲醇模块化生产供应链优化模型的基础上,引入信息间隙决策理论(IGDT)。针对资本投入与运营过程中的成本构建了两种不确定性优化模型,分别侧重于体现调度决策的鲁棒性与机会性。最后,通过案例分析得到不同风险态度下的甲醇模块化生产供应链调度方案,验证了模型的可靠性和有效性。结果表明,风险规避型甲醇模块化生产供应链在实现系统鲁棒性的同时,可使花费成本不高于预期成本;而风险追求型可以利用有利的不确定性,花费较低的期望成本。

    2025年04期 667-676页 [查看摘要][在线阅读][下载 1247K]
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  • 基于特征融合与时间卷积自编码器的工业过程故障检测

    曾峰荣1;孙焕琪1;熊伟丽1;2

    针对工业过程数据的多尺度时序特征提取困难问题,提出一种基于特征融合与时间卷积自编码器的故障检测方法。首先,采用多层时间卷积网络结构,从不同尺度对输入时间序列进行特征提取,构建多尺度的时间卷积自编码器;其次,设计基于高效通道注意力的特征融合模块,通过跳跃连接加入时间卷积自编码器中,该模块对不同尺度的时序特征进行跨通道连接,生成相应权重对特征进行加权融合,从而捕获更丰富的时序信息,增强模型对正常序列与异常序列重构误差的区分度;最后,通过重构误差建立统计量,采用核密度估计确定控制限从而实现故障检测。将所提检测方法应用于数值案例和田纳西-伊士曼过程,实验结果证明了该方法具有良好的故障检测性能,能为复杂工业过程故障检测提供一定参考。

    2025年04期 677-691页 [查看摘要][在线阅读][下载 3368K]
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  • 液化天然气冷能和核工业余热利用的联合动力循环

    董颖1;赵春立1;王国付1;王华强2;赵鹏越1;高绅淇1

    为了研究液化天然气冷能和核工业余热相结合的高效利用方式,构建双级串联联合循环(TTC)和双级并联联合循环(TPC)系统。分析了工质冷凝温度和液化天然气(LNG)汽化压力对系统性能的影响。将6种工质作为备选,以净输出功最大为目标函数,采用遗传算法对系统的参数进行优化。结果表明,系统均存在最优冷凝温度,使系统净输出功达到峰值。TTC和TPC系统的最优工质组合分别为C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>+C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>F<sub>2</sub>和C<sub>2</sub>H<sub>4</sub>F<sub>2</sub>+<i>i</i>-C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>。在最优工况下,TTC系统展现出了更高的净输出功、热效率和&#15794;效率。与此同时,TPC系统所需换热面积显著增加,这可能对其经济性产生一定负面影响。

    2025年04期 692-699页 [查看摘要][在线阅读][下载 1295K]
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材料科学与工程

  • 含季鏻盐丙烯酸乳液的制备及其性能研究

    王灵晓;徐桂龙;唐敏;梁云

    为解决丙烯酸树脂中添加抗菌剂存在迁移析出及抗菌效果不佳等问题,文中合成季鏻盐抗菌单体——甲基丙烯酰氧丙基三苯基溴化鏻(Br-MAP),并用于合成含季鏻盐丙烯酸乳液。采用核磁共振氢谱(<sup>1</sup>H-NMR)和全反射红外光谱(ATR-FTIR)对季鏻盐单体和含季鏻盐丙烯酸乳液进行表征。研究Br-MAP用量对乳液聚合的影响,并通过热重分析(TGA)、涂膜性能测试以及琼脂平皿扩散法评价含季鏻盐丙烯酸树脂的热稳定性、涂膜性能以及抗菌性能。结果表明,随着Br-MAP用量的增大,乳液聚合稳定性提高,乳胶粒粒径变小,而涂膜吸水率增加,热稳定性下降。当季鏻盐单体质量分数为2%和6%时,分别对葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能达到99.99%。

    2025年04期 700-705页 [查看摘要][在线阅读][下载 5946K]
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  • 苯并噁嗪树脂对ABS树脂成炭性的影响及其阻燃改性

    平晨卉1;2;闫红强2;郭正虹2;李娟2;童再再1;方征平2

    针对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂成炭性差的问题,采用不同结构的苯并噁嗪单体(BOZ)与ABS共混,并复配以阻燃剂双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)和协效剂硼酸锌(ZB),研究了不同结构的BOZ、复配BDP和ZB后对ABS的阻燃性能和力学性能的影响,以期实现ABS树脂的高效无卤阻燃。实验结果显示,BOZ与BDP、ZB复配可以有效改善ABS树脂的成炭性,在ABS树脂阻燃改性中显示出优异的协同性。ABS/10C/15B/2ZB样品的极限氧指数(LOI)高达34.4%,热释放峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、平均有效燃烧焓(AEHC)、总耗氧量(TOC)和总烟释放率(TSR)分别降低了45.4%、22.8%、23.2%、21.9%和7.7%,并且火灾性能指数(FPI)和火灾蔓延指数(FGI)也得到明显改善。同时,其拉伸强度也提高至40.2 MPa,略高于纯ABS树脂的39.9 MPa。因此,BOZ与阻燃剂BDP和成炭协效剂ZB复配可实现ABS树脂在阻燃与力学性能的协同优化。

    2025年04期 706-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 2991K]
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环境化工

  • 高盐含酚废水的降解及其在离子膜电解中的资源化利用

    何文奇1;赵经纬2;兰培强3;严朝朝1;倪杰2;韦彦斐3;黄梅1

    高盐有机废水若不能得到有效处理而被任意排放,将会造成环境污染和无机盐的浪费。在"双碳"背景下,高盐废水"零排放"和盐分的高值化再利用已成为该领域的研究重点。由于高盐废水中有机污染物的高效去除是实现脱盐水回用和废水中盐分资源化利用的前提,文中通过制备金属-有机框架(MOFs)衍生催化剂FeCo-C/N,探究FeCo-C/N+O<sub>3</sub>催化氧化体系对NaCl质量浓度为310 g·L<sup>-1</sup>、总有机碳(TOC)含量为20~60 mg·L<sup>-1</sup>的高盐含酚废水处理效果,使得氧化后水样的TOC去除率达到65.1%~88.2%,废水中TOC残余含量均小于10 mg·L<sup>-1</sup>,满足离子膜电解中对进槽盐水的品质要求。继续将氧化后的高盐废水进行离子膜电解试验,使阳极出槽淡盐水中NaCl质量浓度介于200.0~210.0 g·L<sup>-1</sup>,阴极出槽盐水中NaOH质量分数介于32.0%~33.5%,电解过程进行336 h后的电流效率和吨碱电耗分别是96.8%和2 167.0 kW·h,表明处理后的高盐含酚废水在离子膜电解中运行稳定、经济合理,具备良好的资源化利用前景。研究结论能为高盐有机废水大规模应用于离子膜电解工业提供参考。

    2025年04期 714-723页 [查看摘要][在线阅读][下载 8743K]
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  • 含硫高炉煤气氛围下混合胺吸收剂的脱碳性能

    牟曼1;夏芝香1;许晓明3;夏阳3;谢颖1;胡昔鸣2;刘子豪3;向浩3;方梦祥1;2

    目前,高炉煤气碳捕集是我国钢铁行业低碳减排的重点。为了探究高炉煤气中硫化氢(H<sub>2</sub>S)、羰基硫(COS)等微量硫化物对混合胺吸收剂吸收二氧化碳(CO<sub>2</sub>)性能的影响和在化学吸收法脱碳过程中的反应特性,采用了甲基二乙醇胺(MDEA)为主剂,分别添加哌嗪(PZ)、氨基乙基哌嗪(AEP)、2-(甲氨基)乙醇(MMEA)和2-(乙氨基)乙醇(EMEA)形成了四种混合胺吸收剂,并以乙醇胺溶液(30%MEA,质量分数)和40%MDEA溶液为对照组,测试了含硫高炉煤气氛围下混合胺吸收剂对H<sub>2</sub>S和COS的脱除率,对CO<sub>2</sub>的吸收速率、再生速率和循环容量等指标。结果表明,MDEA+PZ和MDEA+AEP吸收体系对CO<sub>2</sub>的吸收速率、再生速率和循环容量均较MDEA+MMEA和MDEA+EMEA体系更优,哌嗪及其衍生物对叔胺的活化效果较仲胺更好,其中20%MDEA+20%PZ吸收剂配方的CO<sub>2</sub>循环容量达1.87 mol·L<sup>-1</sup>,较30%MEA提高86.2%,对H<sub>2</sub>S的脱除率高于90%,具备较高的CO<sub>2</sub>吸收再生效果和良好的脱硫能力,是适用于高炉煤气脱硫脱碳的优良配方。研究还发现,微量H<sub>2</sub>S和COS对CO<sub>2</sub>的吸收再生效果影响较小,不会显著影响CO<sub>2</sub>吸收速率和循环容量。研究结论为化学吸收法碳捕集在实际工程中应用于高炉煤气脱碳提供了理论参考。

    2025年04期 724-731页 [查看摘要][在线阅读][下载 2365K]
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  • 悬浮床加氢尾油气化炭黑的理化性质

    王亦飞;黄悬悬;唐冬萍;王辰;于广锁;王辅臣

    为了研究悬浮床加氢尾油气化炭黑的物理化学性质,利用元素分析、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线荧光光谱(XRF)等方法对悬浮床加氢尾油气化炭黑进行了系统性的表征分析。结果表明:炭黑的固定碳、挥发分和灰分的含量分别为43.73%、19.63%和36.64%;C/H比为3.93,属于不成熟炭黑;炭黑表面存在坍塌、表面粗糙且随机分布着不规则小孔,此外,大多数炭黑出现较多的"中空"结构;炭黑灰分以聚集体形态存在,主要成分V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>、MoO<sub>3</sub>、NiO占比分别为53.33%、27.13%、12.83%,因此炭黑可视为钒镍钼资源回收对象;炭黑表面吸附着可溶性有机物质,存在一定量的C—O、—OH等官能团;炭黑的比表面积和孔体积分别仅为42.05 m<sup>2</sup>·g<sup>-1</sup>和0.13 cm<sup>3</sup>·g<sup>-1</sup>;炭黑表现出了较低的燃烧反应性(<i>S=</i>6.9×10<sup>-12</sup>min<sup>-2</sup>·℃<sup>-3</sup>),这可能是其内部结构特点,导致氧气分子在其表面的扩散和吸附过程受阻,进而影响了燃烧反应的速度和效率。

    2025年04期 732-742页 [查看摘要][在线阅读][下载 6897K]
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  • Cu2+活化过碳酸钠降解偶氮染料酸性橙G的机制与原理

    王旭东;唐玉朝;伍昌年;朱先胜

    针对偶氮染料酸性橙G(C.I.Acid Orange G)废水难降解问题,采用微量Cu<sup>2+</sup>激活过碳酸钠(SPC)对C.I.Acid Orange G进行降解处理,并对降解过程的反应机制及降解原理进行分析。结果表明,当C.I.Acid Orange G质量浓度为30 mg·L<sup>-1</sup>,Cu<sup>2+</sup>、SPC投加量分别为5 μmol·L<sup>-1</sup>、0.2mmol·L<sup>-1</sup>时,反应10min时C.I.Acid Orange G的去除率为91.06%,16min时达到98.39%。碱性环境有利于C.I.Acid Orange G的降解,当pH=9.23时,反应16min时C.I.Acid Orange G的降解率为99.48%,较pH=3.19时的降解率提升了91.76%。HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>对于体系有明显的抑制效果,Cl<sup>-</sup>、SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>以及NO<sup>-</sup><sub>3</sub>对于体系无明显促进或抑制效果。自由基捕获实验表明体系中的活性氧(ROS)为单线态氧(<sup>1</sup>O<sub>2</sub>)和碳酸根自由基(CO<sup>-</sup><sub>3</sub>·)。总有机碳(TOC)分析结果表明体系具有一定的矿化能力,在30min时TOC的去除率可达46.2%。根据紫外可见吸收光谱和质谱结果,C.I.Acid Orange G的降解机理为偶氮键断裂、苯环开环、萘环氧化。Cu<sup>2+</sup>/SPC体系可有效降解C.I.Acid Orange G。

    2025年04期 743-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 8911K]
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  • 含富氮挥发物薄片污泥热解特性及高升温速率反应动力学

    李艾书;韩亨达;杜利平;胡松;许凯;徐俊;江龙;汪一;苏胜;向军

    功能性生物质残次品提质利用过程伴随产生大量有害的薄片污泥,对环境及人体健康造成潜在危害。热解技术是实现薄片污泥无害化处理和资源化回收的重要手段。本研究发现,与市政污泥显著不同,薄片污泥挥发分的相对分子质量较小,含有更多的硝基和氨基结构,展现出了不同的热解特性。在100~500℃·min<sup>-1</sup>升温速率下,薄片污泥反应动力学模型从三级级数反应(F3)变为三维扩散反应(D3),表明高升温速率下热解过程受到传热传质限制。薄片污泥具有更高的挥发分,650℃下热解气产量达到了205.60mL·g<sup>-1</sup>,明显高于市政污泥。其中H<sub>2</sub>和CO占比高出市政污泥28%和25%,热解气品质更高。在350℃下,薄片污泥热解油含有约20%的氮杂芳环,是现有报道市政污泥的4倍。随温度升高,热解油中的腈、胺和酰胺分子均减少,吡啶、吡咯和吲哚成为主要的氮杂芳环类物质,占79.20%~95.83%。综上,薄片污泥热解气品质更高,热解油具有成为氮化工材料的潜力。

    2025年04期 753-761页 [查看摘要][在线阅读][下载 2276K]
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  • 氯化钙改性纳滤膜有效去除饮用水中PFASs

    储恬然1;2;侯大伟3

    随着工业化的发展,愈多的新污染物(ECs)被排放到自然水体中。其中,全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一种特殊的人工合成物,因具有极强的稳定性、生物累积性和毒性,对人体和生态健康造成严重威胁。对此,通过在水相中引入氯化钙(CaCl<sub>2</sub>),利用Ca<sup>2+</sup>与酰氯单体间的络合作用,内部调节界面聚合(IP)反应,成功制备了更薄、更粗糙、更亲水、截留分子量更小的荷负电氯化钙改性纳滤膜(CaCl<sub>2</sub>-TFC)。分析CaCl<sub>2</sub>质量分数对分离性能的影响,结果表明最佳CaCl<sub>2</sub>-TFC膜纯水通量高达101.86 L·m<sup>-2</sup>·h<sup>-1</sup>,相比改性前提升近3.28倍,且能截留95.61%的Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>,克服了薄膜复合(TFC)纳滤膜的权衡效应,并对全氟己酸(PFHxA)和全氟己烷磺酸(PFHxS)表现出95.78%和90.92%的截留率。研究提出了一种简易环保、低成本的TFC纳滤膜制作方式,并将其应用于PFASs的处理中,为纳滤膜在饮用水安全保护领域应用提供技术参考。

    2025年04期 762-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 14584K]
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