化学与化工学科核心素养之证据推理与模型认知:以C2分子为例

碳元素具有多种成键方式和形态及结构各异的同素异形体.自然界没有其他任何一种元素能像碳元素一样神奇且具有启发人类的思维与智慧的作用.近年来,各种新型的碳的存在形式被不断发现或人工创造,C2分子就是其中之一.本文试图通过以C2分子的结构与发现制备及其本身所包含的科学知识为例,将碳元素形成的同核双原子碳分子与证据推理与模型认知这一化学与化工学科核心素养进行关联与探讨,阐述碳元素最新前沿研究进展及相关科学知识所体现的化学化工学科思维价值.     

脱碳型炼油厂全流程碳排放分析及减排策略

测算了实际加工量为930万吨/年的典型脱碳型炼厂生产流程的能耗与碳排放,结果表明,该厂的单位综合能耗为61.7 kgoe/t,存在节能降耗空间;催化裂化装置和天然气制氢装置造成的工艺排放占全炼厂CO_(2)排放总量的58.9%,是脱碳型炼厂最大的碳排放源,该厂的碳排放因子为0.208 t/t。基于测算结果,针对性提出了减碳策略:兼顾经济效益和减碳目标,综合权衡炼厂原料结构、产品分布及质量;优化换热网络,推动燃料低碳化以及生产用能电力化(甚至绿电化);从催化剂改进和进料优化入手减少催化裂化催化剂生焦;改进加氢工艺,减少循环氢系统能耗;推广气化联合循环发电技术,使化石燃料制氢装置承担公用工程岛的功能;在碳排放集中的装置增加CO_(2)捕集、封存与利用设施。     

CuO-TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂的制备及催化氧化性能

采用溶胶-凝胶法与浸渍法制备以γ-Al_2O_3为载体的负载型CuO-TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂,考察了焙烧温度对催化活性的影响及污染物甲苯中水蒸气的掺杂对去除率的影响。结果表明,在500℃焙烧制备的CuO-TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂具有良好的低温催化性能,甲苯去除率达95%以上。甲苯废气中水蒸气对催化剂的催化性能具有较大干扰。催化活性与催化剂表面孔隙结构及晶相类型相关。     

丙烯酸酯共聚物/磷酸酯复配体系阻垢作用研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,丙二醇甲醚为溶剂,采用自由基溶液聚合法制备AA/HPA/AMPS聚合物阻垢剂,并与羟基乙叉二磷酸(HEDP)、氨基三亚甲基叉磷酸(ATMPA),柠檬酸以质量比为3∶3∶2∶1配制复配型阻垢剂。通过电导法测阻垢率,利用SEM观察硫酸钡晶体表面的变化。结果证明,在BaCl_2浓度0.1 mol/L时,复配型阻垢剂阻垢率可达97.54%,比丙烯酸酯聚合物平均高出28%。加入复配型阻垢剂BaSO_4晶体的立方体结构被破坏,垢样呈现松散无序、晶格畸变和扭曲的现象。     

BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶的制备与性能研究

以N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)和二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,原位聚合制备了一系列磺酸型水性聚氨酯(SWPU);再将丙烯酰胺(AM)引入SWPU中乳液聚合制备了一系列BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶(SWPUH)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了SWPUH的结构,研究了BES-Na含量对SWPUH水凝胶的溶胀性能、p H敏感性、离子强度敏感性以及力学性能的影响。结果表明,SWPUH6溶胀比最大,为33. 12,且较SWPUH1平衡溶胀比提升了50. 20%; SWPUH水凝胶还具有多重敏感性,BES-Na的加入能改善水凝胶的酸碱稳定性,且在不同离子强度溶液中,仍然具有较高的溶胀性能。另外,SWPUH水凝胶还具有优异的力学性能,其中SWPUH6水凝胶压缩强度达到最大3. 42 MPa,较SWPUH1压缩强度提升了约4. 5倍,拉伸强度最大值为0. 33 MPa,断裂伸长率最大达到了774%,相比SWPUH1分别提升了175%和59. 3%。     

耐温耐盐复配型降黏剂乳化降黏实验研究

将表面活性剂OP-12、AEO-15、SDBS、SAS溶于蒸馏水中,配制降粘剂溶液,得到降粘剂。按油剂质量比7∶3加入油中,乳化温度50℃,水浴时间1 h,搅拌速度200 r/min,搅拌时间5 min,剪切速率33. 8 s-1,形成稠油乳状液,测定降粘率。最优降黏剂配方OP-12、SDBS、SAS、AEO-15的浓度(质量分数)分别为0. 7%,0. 5%,1%,1. 5%。经验证,最优降黏剂配方耐温达到110℃,耐盐能力达到34 180. 88 mg/L,并且其经三组高矿水高温处理后,与稠油形成乳状液的稳定性较高,平均降黏率分别达到95. 37%,95. 28%,95. 24%。     

油包水型原油乳状液破乳技术研究进展

阐述了化学法、生物法、物理法等油包水型原油乳状液破乳技术,从工艺机理、影响因素、优缺点等各方面对技术进行了综述,分析与总结了技术发展现状,并对各种破乳技术进行了概括和比较,就破乳技术发展前景进行了展望,以期为破乳技术改进、优化和提效提供参考。     

层状双金属氢氧化物在C1化学中应用的研究进展

简述了LDHs在C1化学特别是合成气转化反应中的研究与应用,讨论了LDHs衍生催化剂的稳定性和在C1化学中的催化效果,结果表明LDHs衍生催化剂作为一种在非均相催化领域有着广泛应用前景的材料,值得在未来对LDHs衍生催化剂投入更多的研究精力,同时指出了LDHs衍生催化剂在C1化学中应用的局限,提出了LDHs衍生催化剂应用的新方向。