新型含磷可溶性共聚芳酰胺的合成

以双（对-羧苯基）苯基氧化膦（BCPPO）,对苯二甲酸（TPA）和4,4′-二氨基二苯醚（ODA）为原料,通过Yamazaki膦酰化法合成聚芳酰胺。研究了反应温度、单体浓度和溶剂体系对聚合物相对分子质量的影响,确定了聚合反应的最佳工艺条件为：单体摩尔浓度为0．3mol／L,N-甲基呲咯烷酮（NMP）的用量是呲啶的3倍,聚合反应的温度为110℃。采用红外光谱对合成聚合物进行了结构表征,合成的聚芳酰胺可溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）等有机溶剂中。     

对位芳香族聚酰胺共缩聚工艺研究

聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)是一种全芳香族聚酰胺,由其制备的纤维具有高强、高模、耐高温等优异的性能而广泛应用于特种服装、航空航天、通讯电缆以及复合材料中。但PPTA树脂难溶难熔,只能在浓硫酸中溶解,纺丝工艺复杂。通过添加第三单体对其进行改性,能够使其溶于一般的极性有机溶剂中,得到的聚合物溶液可以直接纺丝。本实验采用3,4'-二氨基二苯醚(3,4'-OD A)为第三单体,分别在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/CaCl和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)/CaCl溶剂体系中,对其共聚合工艺进行了研究。探讨了反应时间、反应温度、单体摩尔浓度、CaCl含量以及3单体含量和初始投料比对共聚物比浓对数粘度的影响。     

高黏度聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝原液的制备

采用低温溶液缩聚的方法,在N-甲基吡咯烷酮(NMP)-氯化锂(LiC)l溶剂体系中,引入了4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)作为第三单体,与对苯二胺(PDA)和对苯二甲酰氯(TPC)反应,得到可用于直接湿纺的均相共聚物原液。研究了单体浓度、第三单体用量、反应时间、反应温度、助溶剂及吡啶用量对纺丝原液黏度的影响。     

乙烯基吡咯烷酮/乙烯己内酰胺共聚物的制备及其头发卷曲保持性能研究

以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N-乙烯基己内酰胺(NVCL)为单体,以水与乙醇为复合溶剂,以自由基聚合法合成了乙烯基吡咯烷酮/乙烯基己内酰胺(VP/CL)共聚物。采用红外光谱表征了其结构,采用黏度法测试其K值,以浊点法测试其温敏性,并考察了引发剂、反应温度、单体浓度等对共聚物K值的影响,以及单体比例对于温敏性能的影响。结果表明引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)用量为质量分数0.3%～0.4%、反应温度65℃、单体质量分数40%、NVCL物质的量分数在40%～50%时,可合成K值与浊点较高、性能稳定的VP/CL共聚物。VP/CL (物质的量比50:50)共聚物浊点为53℃,其在相对湿度90%的高湿条件下对头发的卷曲保持率高达76%,呈现很强的定型能力。     

固体超强酸催化合成N-甲基苯基吡咯烷酮的研究

以SO24-/MxOy型固体超强酸为催化剂,采用固定床技术合成了N-甲基苯基吡咯烷酮。分别考察了原料物质的量的比、反应温度、进料速度3个因素对产品收率的影响。结果表明,最佳实验方案为:1,4-丁内酯与4-甲基苯胺的物质的量的比为1.4∶1、反应温度为320℃、进料速度为1.0 m L/min,此时1-(4-甲基苯基)-2-吡咯烷酮摩尔收率可以达到98.5%; 1,4-丁内酯与2-甲基苯胺的物质的量之比为1.1∶1、反应温度为300℃、进料速度为1.0 m L/min时,1-(2-甲基苯基)-2-吡咯烷酮摩尔收率可达到91.1%。     

基于单电子转移活性自由基聚合制备星形丙烯酰胺三元共聚物

采用单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)方法,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体原料,Cu0粉为催化剂,四氯化碳(CCl4)为引发剂,三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-TREN)为配体,在水溶液中实现了星形三元共聚物P(AM-AMPS-NVP)的合成。通过IR与13 C-NMR分析,证明所得聚合物是目标产物。通过系列实验,考察了催化剂用量、引发剂用量、配体用量及w(单体)和单体物质的量比对三元共聚物P(AM-AMPS-NVP)聚合反应的影响。结果表明,得到共聚物的最佳制备条件为引发温度25.0℃,单体n(AM)∶n(AMPS)∶n(NVP)=8.5∶1∶0.5,反应物溶液中w(单体)=25%,引发剂w(CCl4)=0.082%、催化剂w(Cu0)=0.019 0%、配体w(Me6-TREN)=0.073%时,所得聚合物产品相对分子质量最高,达到227万。     

反相乳液聚合法制备耐温抗盐丙烯酰胺聚合物

采用反相乳液聚合法,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)为单体,煤油为油相,司班-80和吐温-60为乳化剂,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂制备共聚物。考察单体质量比、引发剂用量、反应温度、乳化剂用量、油水比对共聚物特性粘数的影响。红外光谱仪表征共聚物结构,Brookfield粘度计测定聚合物耐温性和抗盐性。结果表明,当单体质量比AM∶AMPS∶NVP为1∶0.2∶0.025,引发剂总用量为单体总重量的2%,反应温度为40℃,乳化剂总浓度为0.1 g/mL,油水比为1∶1时,共聚物特性粘数最大为936 mL/g,且有较好的耐温抗盐性。     

乙酰丙酸还原胺化制备5-甲基-2-吡咯烷酮

以甲酸铵为氢源和氮源,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,探讨了甲酸铵直接还原胺化乙酰丙酸制备5-甲基-2-吡咯烷酮的反应途径及机理。通过实验分别考察了反应温度、反应时间、乙酰丙酸与甲酸铵的总质量分数和物质的量比、体系pH值等反应条件对5-甲基-2-吡咯烷酮得率的影响趋势。结果表明,适当提高反应温度、延长反应时间、提高乙酰丙酸与甲酸铵的物质的量比和总质量分数、增加体系pH值均有利于提高5-甲基-2-吡咯烷酮的得率。同时,考察了不同溶剂和乙酰丙酸衍生物在该反应体系中的应用,结果表明极性非质子溶剂甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜亦可作为该中体系反应的反应溶剂,乙酰丙酸甲酯、α-当归内酯可作为反应底物在该体系下制备5-甲基-2-吡咯烷酮。     

AM/AMPS/DMAM三元共聚物的合成及性能研究

为提高驱油用聚合物的耐温抗盐性,采用N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)通过氧化还原引发剂体系聚合方法合成了AM/AMPS/DMAM三元共聚物,用正交实验法确定了最佳合成方案为:温度40℃,pH值为11,引发剂浓度为0.18%,单体浓度为13%,DMAM加量为2%。对共聚物的耐盐性及热稳定性进行测试,在标准盐水中共聚物为2500 mg/L,温度为30℃时,粘度可达到35.3 mPa.s;温度为90℃时,粘度为9.70 mPa.s。结果表明,AM/AMPS/DMAM三元共聚物具有较好的抗盐性能和增粘性能,但抗温效果并不明显,有待进一步改进。     

共缩聚型可溶性聚酰亚胺的合成与性能

用带有侧基的柔顺性单体3’，3-二甲基-4，4’-二胺基二苯甲烷（MDT），4，4’-二氨基二苯醚（ODA）作为共缩聚二胺单体与3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐（0DPA）进行共缩聚反应，合成了一种可溶于N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），N，N＇-二甲基甲酰胺（DMF），N．N＇-二甲基乙酰胺（DMAc）等强极性溶剂的可溶性聚酰亚胺。红外光谱测定表明，在1780．1720和1380cm^-1附近观察到聚酰亚胺特征峰，所得样品在NMP中的特性粘度为1．236～1．278dL／g，玻璃化温度为258～268℃。氮气中的热分解温度在500℃以上。     

氯化氢催化氧化制氯气达到化学平衡前后的反应行为

采用氧化铝为载体的铜基复合催化剂在固定床与无梯度组合反应器上考察了氯化氢催化氧化制氯气的反应行为。在反应温度T=360~400℃、进料摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}=1~4、HCl空速W/F_HCl0=0.01~60h^-1以及常压条件下考察了反应温度、进料摩尔比、HCl空速等工艺条件对HCl转化率与反应速率的影响。结果表明：在到达化学平衡以前，HCl转化率和反应速率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的降低而升高；随着反应空速F_HCl0/W的降低，HCl转化率先逐渐升高，而HCl反应速率逐渐降低。在达到化学平衡以后，转化率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的升高或反应空速F_HCl0/W的降低而降低，反应速率为零。控制反应温度在390~400℃范围内，原料气摩尔比n_HCl∶n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}为(4∶3)~(4∶2)，HCl空速W/F_HCl0在2.5h^-1左右，此时的HCl转化率可达到60%~70%，且HCl反应速率保持在(0.2~0.25)mmol/(g·min)。本文采用的联合实验装置对于化学平衡前后的反应行为均能较好地考察，为考察与研究同类反应的反应行为开辟了新思路。     

三元混合气体燃料爆炸特性实验研究

利用定容燃烧弹爆炸实验平台结合高速纹影摄像技术,系统研究了组分浓度和当量比对氢气/二甲醚/甲烷三元混合气体燃料爆炸特性的影响。结果表明：平均火焰传播速度S_a随氢气浓度X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的增加单调递增,随二甲醚浓度X_DME和甲烷浓度X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}的增加单调递减。压力峰值p_max与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的关系受到当量比φ的强烈影响,当φ=0.8、1.0和1.2时,p_max随X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}先缓慢线性增加然后快速增加;而当φ=0.6、1.4和1.6时,p_max始终线性增加;同时,p_max随X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}线性递减,而随X_DME的变化可分为两个时期。X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}与最大压力上升速率(dp/dt)_max呈正相关关系,X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}与之呈负相关关系,而X_DME对(dp/dt)_max的影响不大。燃烧时间t_c与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}和X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}存在线性关系;而X_DME对t_c的影响较为复杂,与φ有关。     

xCeO_2/高岭土催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

采用浸渍法制备不同CeO_2负载量的xCeO_2/高岭土催化剂,采用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR和XPS等对催化剂物化性质进行表征。将xCeO_2/高岭土催化剂应用于丙烷氧化脱氢反应中,考察CeO_2负载量对丙烷氧化脱氢反应的影响,同时对催化剂进行原位电导测试。结果表明,CeO_2负载质量分数8%时,CeO2/高岭土催化剂的催化性能最好,500℃时,丙烷转化率为17.92%。在氧-丙烷-氧+丙烷连续变化的不同气氛下均显示了氧化还原可逆性。     

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

针对乙烷/乙烯分离过程中，缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂，采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10(Mn)，通过吸附分离的方式，实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析，详细测试了MUV-10(Mn)对乙烷和乙烯单组分气体的吸附性能，并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明，MUV-10(Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯对于乙烷/乙烯混合气的选择性为1.42，且具有高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明，MUV-10(Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷，得到高纯乙烯气体，在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。     

Stable mixed metal-organic framework for efficient C2H6/C2H4 separation

In view of lacking efficient ethane-selective adsorbent for ethane/ethylene separation, a highly stable microporous mixed metal-organic framework, termed as MUV-10(Mn), was synthesized by the solvothermal method and it could efficiently separate C₂H₆/C₂H₄ mixture. The structure and morphology of synthesized material was confirmed by XRD, SEM, TGA and BET, etc. Selectivity and corresponding adsorption heat of C₂H₆ and C₂H₄ were calculated based on single component adsorption results measured in details. The results show that MUV-10(Mn) features C₂H₆/C₂H₄ selectivity about 1.42 and can absorb more C₂H₆ than C₂H₄ at room temperature. And it has high acid, alkali and water vapor stability. Addtionally, dynamic breakthrough experiment showed MUV-10(Mn) could extracted low concentration of C₂H₆ from C₂H₆/C₂H₄ mixture (V_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}}\text{?}/\text{?}{V}_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}=1∶9 and 1∶15) to collect C₂H₄ gas with high purity, which indicates the promising future of MUV-10(Mn) in C₂H₄ purification.     

CeO_2/C有序介孔材料催化甘油转化制碳酸甘油酯

采用溶剂挥发自组装法制备有序介孔CeO_2/C复合材料,利用X射线衍射仪、N_2吸附-脱附仪和透射电子显微镜对样品进行表征,考察催化甘油酯交换制备碳酸甘油脂的催化性能。结果表明,在甘油用2 mmol、碳酸二甲酯10 mmol、有序介孔CeO_2/C复合材料0.1 g、N,N-二甲基乙酰胺5 m L、反应温度140℃和反应时间3 h条件下,CeO_2/C中CeO_2质量分数为16.3%时,甘油转化率和碳酸甘油脂选择性最高,分别为76%和81.8%。     

CoMnO_x/Al_2O_3/monolith整体催化剂的制备及其催化臭氧分解性能

以铝胶为粘结剂,采用浆料涂覆法制备整体式臭氧分解催化剂CoMnO_x/Al_2O_3/monolith。考察固体颗粒性质、浆料流变性质和焙烧温度对整体催化剂机械稳定性的影响。结果表明,当Al_2O_3与CoMnO_x投料质量比为1∶4、球磨时间2 h、浆料pH=3.5～4.0、分散剂聚乙二醇用量6%(质量分数)和焙烧温度400℃时,制备的催化剂机械稳定性好,超声30 min,涂层脱落率为2.5%。评价该催化剂的臭氧催化分解性能,在臭氧浓度为15×10~(-6)(体积分数),空速为60 000 h~(-1),反应温度为90℃,催化剂反应670 h后臭氧转化率仍维持在99.8%,将反应温度降为80℃,继续反应400 h后转化率仍维持在99.0%。     

基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题，构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算，发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用；通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析，验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性；通过化学反应动力学计算，解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响，并发现提高CO₂压力可促进气固传热，从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性；对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白)，且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上，环境效益显著。     

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。     

Fenton试剂氧化法去除染料废水的色度

对染料废水进行Fenton试剂氧化处理,探讨反应时间、过氧化氢用量、Fe SO4·7H2O用量、温度及pH值对染料废水色度去除率的影响。结果表明,100 m L色度为1 250度的染料废水,经Fenton试剂氧化处理50 min,色度去除率94.44%,剩余色度为69.5度,达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准。