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基于胆碱类离子液体的高纯甲壳素一步提取分离

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化工学报 2024年第11期75卷 4286-4297页

作者：冯咪张杰吕兴梅中国科学院过程工程研究所北京100190 郑州中科新兴产业技术研究院龙子湖新能源实验室河南郑州450000 北京邦维高科新材料科技股份有限公司北京100043 武汉纺织大学化学化工学院生物质纤维与生态染整湖北省重点实验室湖北武汉430200

针对传统甲壳素制备工艺污染大、水耗高等缺点,提出了基于离子液体的高纯甲壳素制备绿色新方法。结果表明,所用离子液体中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]OAc)、甲烷磺酸胆碱([Ch]Ms)可分别通过溶解-再生两步法、溶解-分离一步法制备得... 详细信息

针对传统甲壳素制备工艺污染大、水耗高等缺点,提出了基于离子液体的高纯甲壳素制备绿色新方法。结果表明,所用离子液体中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]OAc)、甲烷磺酸胆碱([Ch]Ms)可分别通过溶解-再生两步法、溶解-分离一步法制备得甲壳素,纯度分别达到90.7%、97.4%,收率分别达到38.1%、63.9%。相比于[Emim]OAc提取体系,水含量对[Ch]Ms提取甲壳素影响较小,当水含量增大至50%时,甲壳素纯度仍达94.3%,收率维持在60%。此外,[Ch]Ms分离所得甲壳素结构未发生明显变化,仍保持为α构型,但[Emim]OAc分离所得甲壳素构型转变为半α构型。提出了[Ch]Ms阴、阳离子协同作用脱除蛋白质、碳酸钙,制备甲壳素机理。相比于[Emim]OAc体系,[Ch]Ms提取甲壳素具有低成本、易分离、流程短及产品纯度高等优势,更有利于大规模应用。

关键词：离子液体生物质溶解分离甲壳素

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提高硫磺制酸低温余热回收产汽量的设计与实施

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提高硫磺制酸低温余热回收产汽量的设计与实施

作者：裴雪莲武汉工程大学

学位级别：硕士

我国自改革开放之前即十九世纪七十年代硫酸工业开始了起步和发展,到了二十世纪,随着我国工业的崛起,硫酸工业也开始了快速发展。不论是海外还是国内,硫酸工业发展的初期阶段,生产硫酸的原料有五大类:硫铁矿、硫磺、冶炼烟气、磷石膏和... 详细信息

我国自改革开放之前即十九世纪七十年代硫酸工业开始了起步和发展,到了二十世纪,随着我国工业的崛起,硫酸工业也开始了快速发展。不论是海外还是国内,硫酸工业发展的初期阶段,生产硫酸的原料有五大类:硫铁矿、硫磺、冶炼烟气、磷石膏和硫化氢等,特别是以硫铁矿制酸为主,因为工业发展初期,矿产资源丰富易得,且价格低廉,但是污染较大,矿产利用率较低,还会产生大量的含铁废渣副产物。随着社会的进步和人类基于子孙后代的长远考虑,类似于硫铁矿制酸这种高耗能、高污染的原料和产业必将被新型原料和新型生产方式所替代。在这种情势下,硫酸工业逐步形成了“硫磺—冶炼烟气—硫铁矿”制酸原料三足鼎立的产业结构,而且硫磺制酸因其转化率高、污染小、没有副产物、较硫铁矿制酸耗能低,其在硫酸工业中所占的比例越来越大。另一方面近年来我国进口高硫原油比例增加、川东北地区高硫天然气开发及化肥、化工行业加强了硫磺回收,也使我国硫磺产量逐年增加;加之国际硫磺价格的下降和环保要求的日益严格,我国硫磺制酸所占比例越来越大。到了20世纪九十年代以后,随着全世界对环保的重视,硫磺制酸工艺简单,污染轻,热能回收率高的众多特点日益突出,因此硫磺在众多制酸原料中成为硫酸生产最理想的原料。21世纪是绿色世纪,实施的是可持续发展战略,全世界硫铁矿制酸的产量已经下降至50%以下,而硫磺制酸在这种形式下,顺势发展壮大,因此近年来我国新建了很多大型先进的硫磺制酸装置。襄阳泽东化工集团有限公司的300kt/a硫磺制酸装置就是其中之一。襄阳泽东化工集团有限公司于2010年建设了300kt/a的硫磺制酸装置,目前产能已提升至1050—1100吨/天,即系统可达到生产硫酸350kt/a。近年来,随着中国加入世界贸易组织,国家日益重视经济与环境的协调发展,重视资源综合利用和节能降耗,积极引导企业发展循环经济、走可持续发展的新型工业化道路。对硫酸而言,进行产业结构调整,淘汰高能耗、高污染、落后小装置,运用新技术、新装置对传统工艺和设备进行改造,提高装置废热回收率,减少“三废”排放,实现集约化生产是现金的发展方向。硫酸企业正按照循环经济的发展要求进行整体规划和技术改造,提高硫酸装置的节能性和环保性。在这种形势下,越来越多的生产企业及节能环保设计公司致力于研究如何通过对原有装置的改造设计,来提高原有装置的能源利用和回收效率。而美国的孟莫克公司率先研究出了硫酸低温位热回收系统(HRS)系统,并在国外众多企业投用并盈利。在中国加入世贸组织以后,越来越多的国内企业也引进了由美国孟莫克开发的硫酸低温位热回收系统(HRS),紧随其后也有一部分致力于节能环保技术开发的国内公司开发了自己的低温回收装置,逐渐在国内硫磺制酸系统中试运行及投入商业化,并取得了很多专利保护。硫磺制酸包含四大生产工段:硫磺熔融、硫磺焚烧、二氧化硫转化、三氧化硫吸收,后三个过程都是放热反应。其中硫磺焚烧和二氧化硫转化所产生的高、中温位热能约占75%,传统的硫磺制酸系统通过余热锅炉、高温低温蒸汽过热器和一省二省省煤器回收产生高压或中压蒸汽,基本可实现75%的热回收效率,但三氧化硫吸收即干吸工段产生的热量占到了整个硫磺制酸产热的25%,在原始的硫磺制酸系统中这25%的低温位热能都是靠酸冷却器由循环冷却水移走而流失于环境中,并且为了将此部分热能移走还增加了凉水塔、风扇冷却循环水,同时也增加了循环水的消耗。随着国家对降本增效、节能降耗的重视,进十多年,国内大部分硫磺制酸都安装了低温位余热回收系统,以回收干吸工段产生的低温余热。我公司于2012年2月成立低温余热回收项目组,2012年8月2日低温余热回收投建,2013年1月24日建成试车,并一次开车成功。开车成功后,低温余热回收非夏季平均产低压蒸汽0.45吨汽/吨酸,夏季0.36吨汽/吨酸。夏季产汽量比其他季节低,是低温回收的通病和弊端。运行一年后,经过工艺计算验证了提高低温余热回收夏季产汽量的可能性,经过设计,对系统进行了改造,改造完成后,低温余热回收系统夏季产汽量达到0.46吨汽/吨酸,与其他月份产汽量没有区别。本技术改造项目的关键要点主要有以下三方面:1.考虑改造后,能不能保证公司所需的成品硫酸浓度;2.二吸酸泵的酸流量能否满足改造后的负荷;3.改造后能否保证干燥酸槽、二吸酸槽和高温酸槽的酸液位平衡。本文提出了提高夏季低温余热回收产汽量技术改造项目的总体建设和改造方案,并对项目的可行性进行了物热衡算及酸浓测算,结合实际运行和工艺及设备参数,对关键设备如干燥酸泵、二吸酸泵的流量承受能力进行了核算,设计布置了管线改造方案及系统倒换方案。对技术改造完成后系统运行的稳定性及效果进行了分析,特别是本项目没有增加大型设备及机电设备,只是增加了阀门、弯头,管线大多数为利旧材料。该项目计划投资20万元,实际投资7.3万元,但增产的低压蒸

关键词：硫磺制酸节能环保低温余热回收夏季产汽量

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基于生命周期生物柴油可持续性分析的研究

基于生命周期生物柴油可持续性分析的研究

作者：杨江武汉工程大学

学位级别：硕士

全球能源危机导致人们开始寻找替代化石燃料的新能源，可再生能源的制造和使用是社会可持续发展的必然趋势。生物柴油作为一种可再生的、能进行生物降解的、无毒的能源，它可以减轻能源短缺的负担，并且减少温室气体向大气的排放，在经... 详细信息

全球能源危机导致人们开始寻找替代化石燃料的新能源，可再生能源的制造和使用是社会可持续发展的必然趋势。生物柴油作为一种可再生的、能进行生物降解的、无毒的能源，它可以减轻能源短缺的负担，并且减少温室气体向大气的排放，在经济和生态角度上被认为是最佳选择。我国在“十二五”规划发展纲要提出，要开发多种多样的石油替代品，生物液体燃料被确定为国家能源产业发展方向。生物柴油将是下个世纪最具潜力的替代燃料之一。利用生命周期分析(Life CycleAssessment)以及可持续性技术(Sustainable Technology)，从生物柴油的原料获取、加工制造、使用、废弃排放(循环)的整个生命周期进行分析，不仅可以从源头上预防和减少环境污染，而且还能够提高产品功能质量。本文针对麻疯树果实、微藻制造生物柴油的生产工艺，详细地分析了酯交换反应的机理和工艺流程。根据有毒归宿模型，分析了系统过程中的各项指标的特点，从温室效应(GWP)、酸雨(AP)、海洋水生毒性潜值(MAETP)、水体富营养化(EP)、光氧化烟雾(POCP)、淡水生态毒性潜值(FAETP)、陆生态毒性潜值(TETP)、人体摄入毒性潜值(HTP)8个环境影响因子出发建立了生物制油的环境影响单元系统模型。对环境、资源、能源三项指标进行筛选，并在层次分析法(AHP)的基础之上构建评估层次结构，建立了集成环境、资源、能源三项属性的多目标综合评价体系模型。结合生命周期评价(Life Cycle Assessment)对制油系统过程进行生命周期分析，界定了麻疯树果实和微藻两种材料的研究目标和评价范围;分析整理了输入输出的生命周期清单;对两种材料制油的环境影响进行了评价;结合可持续技术(Sustainable Technology)以及多属性决策理论，在环境影响因子的基础上，加入了汽油、柴油、电、蒸汽等资源消耗和水资源、土地资源、化学品消耗等资源消耗两大方面的影响因子，提出了能源化工的决策性指标：可持续性能指标;并建立了可持续性评估层次结构。在此基础之上，通过计算和比较两种材料制油的环境性能指数和可持续性能指数得出：利用麻疯树果制生物柴油适合当前我国国情;但以长远的眼光来看，微藻制备生物柴油更符合我国可持续发展的基本国策，是具有发展潜力的可持续性制油材料。

关键词：生命周期评价可持续性麻疯树微藻生物柴油

湿法磷酸制备氟化钾及副产二氧化硅用于缓控肥料的研究

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湿法磷酸制备氟化钾及副产二氧化硅用于缓控肥料的研究

作者：柯文昌武汉工程大学

学位级别：硕士

在当今资源节约型时代,湿法磷酸产业资源化有着重要经济和社会意义。缓释肥料具有缓释性和高效性的特点,生产和使用价廉高效且保水易降解的环保缓释复合肥料是目前化肥工业发展的趋势之一,也是新世纪发展生态农业落实可持续发展战略的... 详细信息

在当今资源节约型时代,湿法磷酸产业资源化有着重要经济和社会意义。缓释肥料具有缓释性和高效性的特点,生产和使用价廉高效且保水易降解的环保缓释复合肥料是目前化肥工业发展的趋势之一,也是新世纪发展生态农业落实可持续发展战略的必然要求。本文主要研究目的是湿法磷酸脱氟制备氟化钾及利用其副产二氧化硅包膜磷酸二铵颗粒制备缓释复合肥。其研究内容包括三个部分:首先是研究了氟化钾制备工艺中不同因素对氟化钾品质的影响,并对氟化钾产品的净化机理进行了研究分析。其次是考察了不同因素对二氧化硅包膜薄膜的成膜性、吸水性和保水性的影响,得到最佳制备工艺路线。最后是以共混改性二氧化硅乳液形成内层包膜,在内层包膜的表面以石蜡形成外层包膜喷涂包裹磷酸二铵颗粒制备缓释复合肥。采用静水浸提法,肥料颗粒耐磨性能测试和颗粒抗压强度测试,考察了不同包覆率和不同包膜情况下肥料的缓释性、耐磨性和抗压强度性,确立最优的包覆率。并采用土柱淋洗法探讨包膜肥料的养分释放特性,建立其养分释放动力学方程。主要得出了以下结论:(1)在脱氟制备氟化钾净化工艺中,当用氟硅酸调节粗氟化钾溶液pH时,调节pH的终点值与相等质量浓度纯氟化钾水溶液的pH值相同;且通过调节用水量,控制氟化钾溶液质量百分浓度达15%以上,在常温下二次过滤净化效果达到最佳。净化除杂后,KF纯度提高到99%左右,收率达92%左右,产品各项指标达到工业要求。同时,副产二氧化硅因伴随植物营养元素钾是一种优良的复合肥无机包膜材料。(2)采用乳化和高速搅拌剪切技术,以水溶液为主要溶剂,通过添加助剂对二氧化硅改性,研制了一种吸水保水功能型的无机有机复合包膜材料,其最佳原料配比和工艺条件为:二氧化硅粉末500份、PVA水溶液400份、HPMC或CMC3.5.5份、丙三醇7份、有机硅消泡剂0.04.06份;其中PVA水溶液的质量浓度4%%,共混搅拌速度在900rpm100rpm,共混搅拌时间约40min,干燥温度80℃-90℃,此时制备的包膜材料具备良好的成膜性,吸水性和保水性。(3)对磷酸二铵颗粒雾化喷涂改性二氧化硅乳液包膜制备的缓释复合肥,通过扫描电镜分析得出肥料颗粒包裹紧密,包膜良好;根据耐磨性测试、抗压强度测试和缓释性测试结果表明:随着共混改性二氧化硅包膜磷酸二铵的包覆率的增大,肥料的耐磨性、抗压强度和缓释性能越好。当包覆率达到40%时肥料的初期养分释放率小于15%,其28天的累积养分释放率小于80%,即产品达到国家标准缓释肥料GB/T 23348-2009的缓释性能要求。(4)用土柱淋洗法评价包膜肥料中各养分释放率与时间的关系时,随着淋溶次数的增加,N、P养分释放速率均是经历了慢-快-慢的一个过程,且N养分释放比P养分释放更快。通过对改性二氧化硅包膜磷酸二铵复合肥的养分释放动力学进行了研究,发现其符合Sugihara模型一级动力学方程Q=Q[1-exp(-kt)],且其拟合相关性好。

关键词：湿法磷酸氟化钾二氧化硅缓释肥料

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失效锂离子电池资源化利用

新材料产业 2008年第3期 36-39页

作者：徐源来孙晓玮徐盛明池汝安清华大学核能与新能源技术研究院武汉工程大学化工与制药学院

失效锂离子电池含有大量钴、铜、锂等有价金属和六氟磷酸锂等有毒有害物质,属于典型的危险固体废物,其资源化利用与无害化处理已成为国内外关注的热点。

关键词：锂离子电池资源化利用失效有毒有害物质危险固体废物六氟磷酸锂有价金属国内外

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服役于海洋环境的金属管道防护涂层研究进展

表面技术 2023年第12期52卷 225-248页

作者：王传彬李秀一徐志刚彭健夏禹张颖沈强化学与精细化工广东省实验室潮州分中心广东潮州521011 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院武汉430070 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 大阪大学产业科学研究所大阪567-0047日本

金属管道是实现气、油、矿等海洋资源连续、快速运输的重要载体。在复杂严酷的海洋环境中,金属管道的内、外壁要同时承受海水环境和运输物质带来的化学腐蚀与物理摩擦耦合工况,极易发生由腐蚀与磨损导致的管道破坏和失效。对金属管道进... 详细信息

金属管道是实现气、油、矿等海洋资源连续、快速运输的重要载体。在复杂严酷的海洋环境中,金属管道的内、外壁要同时承受海水环境和运输物质带来的化学腐蚀与物理摩擦耦合工况,极易发生由腐蚀与磨损导致的管道破坏和失效。对金属管道进行表面涂层改性与强化处理是提升其使役性能最直接有效的方法。为此,综述了海洋环境和运输介质对金属管道的腐蚀磨损行为,并按照涂层的物质种类(金属涂层、陶瓷涂层和高分子涂层),介绍了常见的海洋金属管道防护涂层研究现状,全面总结对比了不同防护涂层材料的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能及其腐蚀作用机理,以期为涂层新材料及新结构的创新设计与性能优化提供有益借鉴。在此基础上,对未来海洋金属管道防护涂层材料的发展趋势及其组分结构的研究方向进行了展望,以求为海洋金属管道防腐领域的研究提供一定的参考与支撑。

关键词：海洋环境管道防护防护涂层耐腐蚀耐磨损

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酸浸出法回收冶金污泥中的有价金属

化工环保 2017年第4期37卷 476-480页

作者：盛广宏刘坤许开华张云河华中科技大学环境科学与工程学院湖北武汉430074 荆门市格林美新材料有限公司国家电子废弃物循环利用工程技术研究中心湖北荆门448000

采用二次酸浸出的方法回收镍钴湿法冶金工业污泥中的有价金属。先采用水和硫酸作为浸出剂浸出Mg和Na,最佳工艺条件为浸出液的pH 7.5、浸出时间5 min、浸出剂体积与干污泥质量的比(ω)为10 mL/g。再采用硫酸作为浸出剂、焦亚硫酸钠作为... 详细信息

采用二次酸浸出的方法回收镍钴湿法冶金工业污泥中的有价金属。先采用水和硫酸作为浸出剂浸出Mg和Na,最佳工艺条件为浸出液的pH 7.5、浸出时间5 min、浸出剂体积与干污泥质量的比(ω)为10 mL/g。再采用硫酸作为浸出剂、焦亚硫酸钠作为还原剂进行二次酸浸,在硫酸与污泥质量比为1.3、焦亚硫酸钠与污泥质量比为0.3、ω为5 mL/g、浸出温度85℃、浸出时间20 min的最佳工艺条件下,Co、Ni、Cu、Mn和Zn的浸出率分别达92.45%、93.48%、89.52%、97.78%和94.79%。经XRD表征,浸出后污泥中未见原污泥中的矿物相,说明原污泥中的矿物几乎全部被溶解。

关键词：冶金污泥浸出钴镍铜锰锌

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超支化聚氨酯合成及其应用进展评述

材料科学与工程学报 2018年第2期36卷 338-341,212页

作者：田军张博晓肖利吉李庚茜贺乾元徐祖顺有机化工新材料湖北省协同创新中心湖北武汉430062 功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室湖北大学湖北武汉430062

超支化聚合物因其独特的结构和性质而备受关注,聚氨酯(PU)因其优越的性能而得到广泛应用。超支化聚氨酯(HBPU)综合了超支化聚合物独特的结构和PU优异的性能,是近年来高分子材料领域的研究热点。本文主要综述了HBPU合成方法,介绍了HBPU... 详细信息

超支化聚合物因其独特的结构和性质而备受关注,聚氨酯(PU)因其优越的性能而得到广泛应用。超支化聚氨酯(HBPU)综合了超支化聚合物独特的结构和PU优异的性能,是近年来高分子材料领域的研究热点。本文主要综述了HBPU合成方法,介绍了HBPU在涂料、形状记忆材料以及生物材料中的应用,同时对HBPU的发展前景进行了分析和展望。

关键词：超支化聚氨酯合成聚氨酯

不同晶型CaCO_(3)表面改性及CaCO_(3)/PDMS超疏水涂层的制备

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精细化工 2023年第8期40卷 1727-1733,1741页

作者：罗帅帅古卫乐操未青刘雷鹏胡攀田键湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室工业废弃物绿色产业化应用技术湖北省工程研究中心湖北武汉430062 陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 玉林师范学院碳酸钙产业发展研究院广西玉林537000 湖北湖大天沭新能源材料工业研究设计院有限公司湖北武汉430062

利用硬脂酸钠(NaSt)和油酸钠(NaOL)对文石型和方解石型两种CaCO_(3)粉体进行表面改性,将改性的CaCO_(3)粉体与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混,喷涂得到了CaCO_(3)/PDMS基超疏水涂层。采用XRD、SEM、接触角测量仪对改性CaCO_(3)粉体及超疏水... 详细信息

利用硬脂酸钠(NaSt)和油酸钠(NaOL)对文石型和方解石型两种CaCO_(3)粉体进行表面改性,将改性的CaCO_(3)粉体与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混,喷涂得到了CaCO_(3)/PDMS基超疏水涂层。采用XRD、SEM、接触角测量仪对改性CaCO_(3)粉体及超疏水涂层进行测试,考察了不同晶型CaCO_(3)用量对涂层疏水性能的影响,并对超疏水涂层的自清洁性及稳定性进行了评价。结果表明,当NaSt和NaOL用量分别为反应体系CaCO_(3)理论生成质量的5%时,CaCO_(3)粉体改性效果最好,所制备的CaCO_(3)/PDMS涂层疏水性最佳。当CaCO_(3)和PDMS质量比为1.5∶1时,CaCO_(3)/PDMS涂层接触角>150°,具有超疏水性。玻璃板涂层表面的亚甲基蓝污染物可以完全随着液滴被冲走,没有残留,且经过500 m L流速5 m/s的水流冲击,接触角仍达140°以上。

关键词：超疏水涂层碳酸钙喷涂法自清洁稳定性功能材料