3-双(辛酰胺乙基)氨基-2-羟基-1-丙基磺酸钠表面活性剂的合成及性能

以正辛酸、二乙烯三胺、环氧氯丙烷和亚硫酸钠为主要原料合成了一种氨基磺酸盐型两性表面活性剂3-双(辛酰胺乙基)氨基-2-羟基-1-丙基磺酸钠(BHS),用红外光谱、质谱和核磁共振谱图确证了产物的结构。该表面活性剂水溶液性能测试结果表明:25℃时临界胶束浓度(cmc)为5.2×10^-4mol/L,最低水/空气界面张力(γ_cmc)低至24mN/m.加入0.1mol/L NaCl后,cmc减小至4.7×10^-4mol/L,γ_cmc降低至23.7mN/m.升高温度,cmc增加,γ_cmc下降。BHS的润湿性、乳化性能优于双辛酰胺乙基丙烷磺酸钠表面活性剂。     

系列反应型阳离子Gemini表面活性剂的合成及性能

通过三步反应,以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)、环氧氯丙烷(ECH)和3种长链烷基叔胺(十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷基叔胺)为主要原料,合成了3种反应型阳离子Gemini 表面活性剂,即C₁₂-3(OH)-DM、C₁₄-3(OH)-DM和C₁₆-3(OH)-DM。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振仪(¹H NMR)和元素分析仪表征了目标产物结构,通过 DCTA21 表面界面张力仪测定其在水溶液中的表面张力、临界胶束浓度(cmc)以及其热力学常数,并测定了其水溶液的乳化性能和泡沫性能。结果表明:与传统单子季铵盐型表面活性剂相比,Gemini 表面活性剂C_m-3(OH)-DM(m=12,14,16)具有更高的表面活性,其临界胶束浓度(cmc)分别为 0.0265mmol/L、0.0169mmol/L、0.0083mmol/L,对应的表面张力γ_cmc分别为 32.1mN/m、30.1mN/m、27.7mN/m。     

棕榈酰基蛋氨酸表面活性剂的合成与性能

以天然产物棕榈酸和蛋氨酸为原料，通过酰氯化反应和酰胺化反应两步法合成棕榈酰基蛋氨酸表面活性剂（PMS），探究反应温度、反应时间、反应物摩尔比、反应介质体积比等因素对酰胺化反应的影响；通过傅里叶红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）和质谱对产物的结构进行表征；研究产物的表面性能和复配体系的性能。实验结果表明：酰胺化反应最佳反应温度为30℃、n(棕榈酰氯)∶n(蛋氨酸)=1∶1.2、V(水)∶V(丙酮)=1∶2、反应时间为2.5h，在此条件下，得到产物产率89.0%；表征的结果为目标产物；合成产物临界胶束浓度为 1.2×10^-4mol/L，表面张力为29.59mN/m；对苯等有机溶剂的乳化作用明显优于月桂酰基谷氨酸（LAS）；PMS与椰油丙基甜菜碱（CPBS）摩尔比为4∶6时复配体系表面活性最佳，临界胶束浓度达到9.5×10^-5mol/L，复配体系表面张力为28.1mN/m。     

新型磺基甜菜碱的合成与性能

以壬基酚、环氧氯丙烷、二甲胺及2-羟基-3-氯丙磺酸钠为主要原料合成两性表面活性剂N,N-二甲基-N-(2-羟基-3-对壬基苯氧基）丙铵基(2-羟基）丙磺基甜菜碱。通过正交试验设计优化了中间体壬基酚环氧丙基醚的合成工艺条件,并通过红外光谱对目标产物进行结构表征。采用滴体积法确定了该表面活性剂的临界胶束浓度(cmc）和临界胶束浓度下的表面张力(γ_cmc）,其值分别为9.12×10^-4 mol/L和27.87 mN/m。并考察了45 ℃下该表面活性剂的乳化性能。     

松香基双羧酸盐双子表面活性剂的合成及性能

以脱氢枞胺及乙二胺四乙酸酐为原料简便合成了新型松香基双羧酸盐双子表面活性剂Na-DDEDTA,采用IR、 ¹H NMR 、 ¹³C NMR 等光谱对其结构进行了确证,研究了其表面活性性能。Na-DDEDTA表面活性剂比常规表面活性剂Na-DMA具有较低的临界胶束浓度及表面张力,其临界胶束浓度C_CMC及对应的表面张力分别为0.11 mmol/L及33.6 mN/m。两种表面活性剂的乳化性能相当,Na-DDEDTA泡沫性能比Na-DMA稍差,Na-DDEDTA亲水性更弱。松香基双子表面活性剂是一种良好的绿色化学品。     

两性双子表面活性剂的合成及性能评价

通过磺化、季铵化和酯化三步反应合成了季铵盐磺酸(盐)型双子表面活性剂,该表面活性剂的水溶液最低表面张力为28.0 mN/m,临界胶束浓度为0.8 mmol/L,等电点pH为7.5～10.0。考察了其发泡性、乳化性等,结果表明,该目标物具有较高的表面活性和较好的乳化效果。     

新型磺酸基Gemini表面活性剂的合成及其在油气井中的应用性能

以油酸酰胺丙基叔胺、3-氯-2-羟基丙磺酸钠和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步反应合成了一种甜菜碱双子表面活性剂B18-4-18,通过傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振波谱仪对合成产物进行了结构表征,用表面张力仪测定不同浓度下的双子表面活性剂（B18-4-18）的表面张力,用携液率装置测定了其在清水中、矿化水中、凝析油溶液中、甲醇溶液中的携液率,用罗氏泡高仪测定不同类型表面活性剂的泡沫高度。结果表明：合成产物与预期目标产物结构一致,在25℃时,B18-4-18的临界胶束浓度CMC为5.0×10^-6mol/L,相应的表面张力γ_cmc为31.67mN/m;质量分数为0.5%的B18-4-18在清水、矿化水、凝析油溶液、甲醇溶液中的最高携液率分别可以达到90%、87%、78%、87%;对比不同的表面活性剂的泡沫性能,优选出在泡沫酸中使用最佳的起泡剂为B18-4-18。     

两性/阴离子表面活性剂复配体系性能研究

采用环氧氯丙烷与磷酸二氢钠反应制备中间体,再与十二叔胺反应,制备甜菜碱型磷酸酯两性表面活性剂,并与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)进行复配。测定复配前后产品的表面张力、临界胶束浓度、泡沫稳定性和乳化能力等性能。结果表明,在最佳合成工艺条件下,甜菜碱型磷酸酯两性表面活性剂的表面张力为30 mN/m,临界胶束浓度为7.98 g/L。对于复配体系,当甜菜碱型磷酸酯表面活性剂与SDBS以质量比6∶4进行复配时增效作用最好,其表面张力为23 mN/m,临界胶束浓度为4.84 g/L,对松节油的乳化性能较好。     

含亚砜基蛋氨酸型表面活性剂的合成及性能

以蛋氨酸和长链脂肪酸为原料,合成了4种不同碳链长度的含亚砜基蛋氨酸型表面活性剂(CnMSO)。通过FTIR、1HNMR和ESI-MS表征了产物的结构,并对该系列表面活性剂的表面张力、临界胶束浓度(CMC)、乳化性能、发泡性能、硬水稳定性和抑菌性能进行了测定。结果表明,该系列的表面活性剂的最低表面张力(γCMC)为21~24 m N/m,临界胶束浓度为0.15~1.5 mmol/L,在硬水中的平均稳定性均在3级以上,具有良好的泡沫性能和乳化性能。另外,产物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的生长抑制作用明显,抑菌性优于N-月桂酰谷氨酸(C12G)。     

磺酸盐型高分子表面活性剂的制备及性能研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸十六酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯为原料合成了系列磺酸盐型高分子表面活性剂(简称SPS-n(n=3,5,7,9,11))。通过FTIR对其结构进行表征,利用特定黏数法测量了系列高分子表面活性剂的相对分子量,利用表面张力仪和界面张力仪对溶液的性质进行测定。结果表明,SPS-n系列高分子表面活性剂的相对分子量在10⁶数量级范围,长碳链丙烯酸十六酯添加量越高,表面活性剂越容易形成胶束,胶束的粒径越大,SPS-11的临界胶束浓度最低,为7.6 g/L,最低表面张力为33.019 mN/m;乳化结果显示,在SPS-9的乳化系统中,油水分离时间达到240 min,SPS-7仅用了18 min就将油/水界面张力降至0.003 5 mN/m;SPS-n系列高分子表面活性剂最终驱油效率为38.5%。     

双-十二醇聚氧乙烯醚甲基羧基甜菜碱的合成及性能

双十二烷基甲基甜菜碱(diC₁₂B)是一种优良的无碱驱油用表面活性剂,但由于亲油性太强,在水中的溶解性较差,并且在油砂表面具有较大的吸附量。本文试图在diC₁₂B分子中引入EO基团,以改善其性能。为此以溴代十二烷和三缩四乙二醇为原料合成了单分布的十二醇聚氧乙烯(4)醚,再经氯代并与一甲胺和氯乙酸锂反应,最终合成了双十二醇聚氧乙烯(4)醚甲基羧基甜菜碱(diC₁₂EO₄B)。产物经核磁和质谱表征,证明与目标产物的分子结构相符。与diC₁₂B相比,diC₁₂EO₄B在水中的溶解度显著增加,25℃时达到1.5×10^-4mol/L,是diC₁₂B 的3倍左右,45℃下在石英砂/水界面的饱和吸附量是diC₁₂B的70%左右。diC₁₂EO₄B保留了diC₁₂B的高表面活性,如较低的临界胶束浓度,1.6×10^-5mol/L;较高的降低表面张力的效能,g_cmc=29.3mN/m;在空气/水界面具有较大的饱和吸附量,6.5×10^-10mol/cm²;和较小的分子截面积,0.26nm²。diC₁₂EO₄B具有优良的降低油/水界面张力的能力,45℃下单独能将大庆地层水/C₇~C₉正构烷烃界面张力降至10^-3mN/m数量级,将大庆原油/地层水的界面张力降至10^-2mN/m数量级。通过与亲油性表面活性剂diC₁₂B以及C₁₆B复配,能在0.0625~5mmol/L总浓度范围内将大庆原油/地层水的界面张力降至10^-3mN/m数量级,无需加入任何碱或电解质。     

溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑离子液体的电化学性能

合成了溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑([VAIM]Br)离子液体,采用FTIR、¹H NMR、TG及DSC进行了表征,并系统研究了[VAIM]Br的电化学性能。结果表明:在298.15～323.15 K内,[VAIM]Br的电导率(σ)与温度符合Arrhenius方程,电导活化能随[VAIM]⁺上烷基链的增长而降低。分别以水、甲醇和乙醇为溶剂的[VAIM]Br溶液的电导率均随浓度的增大而显著增大,且σ(水)>σ(甲醇)>σ(乙醇)。通过电导法确定了[VAIM]Br在水、甲醇、乙醇中的临界胶束浓度,分别约为6.8×10^-6、1.5×10^-5、2.0×10^-5 mol·L^-1,表面活性优异。[VAIM]Br的电化学窗口在1.6～2.5 V,其电化学稳定性随[VAIM]⁺上烷基链的增长而逐渐降低。     

催化加氢制备医药中间体2,5-二甲氧基苯基乙胺

2,5-二甲氧基苯基乙胺是一种有机合成中间体,在医药和精细化工行业具有重要价值。系统研究有机均相催化体系中以负载型催化剂Ru/AC和Ru-Pd/AC对2-(2,5-二甲氧基苯基)硝基乙烯进行催化加氢制备2,5-二甲氧基苯基乙胺。结果表明,采用Ru/AC催化体系,在氢压5.0 MPa、Ru浓度4.9×10-3mol·L~(-1)、反应时间5 h和反应温度150℃条件下,可以获得纯度较高的CC加氢与硝基完全加氢的目标产物,转化率达到100%,目标产物选择性可达93%;采用Ru-Pd/AC催化体系,在氢压3.0 MPa、Ru和Pd总浓度2.46×10-3mol·L~(-1)、反应时间5 h和反应温度190℃条件下,转化率可以达到100%,目标产物选择性为84%。反应结束后,抽滤即可分离催化剂和产物。     

6种二氯酚电催化还原脱氯:表观动力学过程比较

采用自制的钯/聚吡咯(十二烷基苯磺酸钠)/钛(Pd/PPy(SDBS)/Ti)电极对二氯酚(DCP)的6种同分异构体进行了电化学还原脱氯研究。探讨了脱氯电流、溶液初始pH和污染物初始浓度对2,5-DCP脱氯过程的影响。在脱氯电流5 mA、溶液初始pH 2.5、温度25℃、污染物初始浓度100 mg·L^-1的条件下对2,3-DCP、2,4-DCP、2,5-DCP、2,6-DCP、3,4-DCP和3,5-DCP的脱氯过程进行了比较。6种DCP的脱氯产物均以苯酚为主,有少量的单氯酚产生,脱氯反应速率常数依次为4.735×10^-2、4.609×10^-2、4.845×10^-2、4.317×10^-2、3.973×10^-2、3.770×10^-2 min^-1。推测DCP的降解速率受pK_a、质子化效应和溶液pH等因素的影响,降解难度由小到大依次为2,4-DCP< 2,3-DCP< 2,5-DCP< 2,6-DCP< 3,4-DCP< 3,5-DCP。     

桥联茂金属催化1-癸烯聚合及其产物结构与性能

采用桥联茂金属催化体系rac-Et(1-Ind)₂ZrCl₂/Al(ⁱBu)₃/[Me₂NHPh]⁺[B(C₆F₅)₄]^-催化1-癸烯聚合,考察了茂金属浓度、Al/Zr摩尔比、B/Zr摩尔比、温度、反应时间对反应转化率、黏度和摩尔质量的影响.当反应条件为1-癸烯20mL、甲苯20mL、Zr/烯摩尔比8×10^-5、Al/Zr摩尔比80、B/Zr摩尔比1.5、温度80℃、反应时间1h时,转化率达到96.2%.采用¹³C NMR和¹H NMR表征了产物的结构,优化条件下所得的聚合产物具有高黏度指数(259)和低分子量分布(2.088),可作为理想的润滑油基础油的原料.     

MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5mg·L^-1和缩短水力停留时间为6h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在10⁸cells·(g dried sludge)^-1。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×10⁶cells·(g dried sludge)^-1增长到1.32×10⁷cells·(g dried sludge)^-1,同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×10⁷~1.78×10⁸cells·(g dried sludge)^-1之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。     

点击化学法制备SBS-TMA型阴离子交换膜及其性能

以聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）为基质、炔丙基三甲胺盐（PTMA）为碱性功能基团,通过点击化学（click chemistry）法合成聚合物SBS-TMA,采用浇铸成膜法制得扩散渗析（DD）性能优异的均质型阴离子交换膜。借助核磁共振仪（¹H NMR）、扫描电镜（SEM）对聚合物的结构、形貌表征;借助热重分析仪（TG）、精密天平对膜的热、酸性稳定性能表征。研究了功能基团含量和温度双重因素对其DD性能的影响,结果表明：在室温下,当功能基团的含量为0.20（即SBS-TMA-0.20）时,膜的扩散系数（U_H⁺）为2.86×10^-2m/h,分离系数（S）为28.1,该膜的DD性能是商业膜DF-120（U_H⁺=9×10^-3m/h,S=18）的2～3倍;当系统温度由25℃升至70℃时,膜SBS-TMA-0.20的U_H⁺值由2.86×10^-2m/h增加至4.48×10^-2m/h,它的S值由28.1增加至30.1,随后由30.1快速下降至16.2。     

硫代杯[4]冠-4在硝酸体系中对Sr2+的萃取

乏燃料后处理的高放废液分离过程中,发展新型分离材料实现对锶的高效萃取至关重要。合成了1,2交替构象的硫代杯[4]冠-4(TCACE),利用FT-IR、¹H NMR和MS对目标产物进行了表征。研究不同稀释剂对萃取的影响,优化得出CH₂Cl₂为稀释剂,在硝酸浓度为3 mol·L^-1,有机相中硫代杯[4]冠-4浓度为1×10^-3 mol·L^-1,水相中Sr²⁺浓度为5×10^-4 mol·L^-1,萃取温度为25℃,萃取80 min条件下,平均传质系数为1.36×10^{-5 m}·s^-1,Sr²⁺的分配比为0.69。分析了不同条件对硫代杯[4]冠-4对Sr²⁺的萃取影响,研究了萃取计量方程式,实验结果表明萃合物为{Sr(NO₃)₂}·{TCACE}。研究了TCACE对其他金属离子Mo⁶⁺、Ni²⁺、Ag⁺、Sn⁴⁺等的萃取效果,表明对Sr²⁺具有较好的选择性。