表面印迹微球在水相介质样品前处理中的应用研究进展

氢键通常是分子印迹聚合物识别模板分子的主要机制,由于水分子等诸多影响因素带来的干扰,有效识别水环境中的分析物一直是分子印迹技术面临的一大挑战。表面印迹微球具有比表面积大和易于修饰等特性,能够被灵活运用以满足各种水相样品前处理的需求,是克服水相识别困难的有效方法之一。该文综述了近年来水相识别表面印迹微球的各种制备策略及其代表性应用,包括不同基底、亲水性识别、非氢键的协同识别和基于特殊组件的表面印迹微球;从作用力和识别机制层面讨论了在水相介质中识别分子时的干扰因素及其调控策略,并进一步介绍了表面印迹微球在水相样品前处理中的应用;最后探讨了表面印迹微球在水相样品前处理领域面临的挑战及未来研究趋势。

深水气田长距离混输模式下水相运动规律研究

陵水25-1深水气田混输管道距离长、管道爬坡段坡度大,初始投产阶段混输流体水相到达平台的时间长且预测困难,给管道安全运行带来风险。基于多相流计算模型,运用LedaFlow软件,对陵水25-1深水气田初始投产阶段的水相运动规律进行研究,并深入分析含水率、油量、气量、油水相间摩擦系数等因素对水相运行的影响。结果表明:初始投产阶段水相在爬坡段分离和积聚,形成长时间的停滞,管道坡度越大,水相波动越剧烈;含水率越高的物流,水相在爬坡段聚集时间越短;气量增大则会降低水相滞液程度,提高水相运行速度,有助于水相爬坡;油量变化对水相运行速度的影响较小,油水相间摩擦系数对爬坡段水相运动有直接影响,油水相间摩擦系数修正拟合,对实际管道运行有重要指导意义。研究结果可为深水气田开发研究提供借鉴。

低压高含水致密气藏气-水相渗特征及生产动态响应

气-水相渗曲线反映储层综合物性特征,明确致密砂岩气-水相渗行为与气井生产动态的关系,有利于致密气藏高效开发。以鄂尔多斯盆地东缘典型致密砂岩气藏为研究对象,将储层分为3类并开展气-水相渗实验,结合X射线衍射、扫描电镜和核磁共振等岩心分析手段,揭示气-水相渗与气井生产动态曲线的关系。结果表明:①Ⅰ类相渗曲线两相过渡区较宽,孔隙类型以粒间孔为主,Ⅱ类相渗曲线两相过渡区较窄,孔隙类型以粒间孔和晶间孔为主,Ⅲ类储层相渗曲线两相过渡区极窄,孔隙类型以晶间孔为主;②储层黏土矿物含量高,高岭石和绿泥石有利于气水两相流动,伊利石不利于气水两相流动;③孔喉差异大,大致分为3类:中—粗孔喉(大于1.0µm)、细孔喉(0.1~1.0µm)和微孔喉(小于0.1µm),Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类储层的中—粗孔喉占比分别约为40%、10%和4%;④根据上述3类储层的气-水相渗特征,可将气井分为3类,其生产动态特征与相渗曲线预测结果均相符,Ⅰ类井主要产层为Ⅰ类储层,有效厚度约为7 m,平均日产气量约为2×10^(4) m^(3),稳产时间长,Ⅱ类井主要产层为Ⅱ类储层,有效厚度约为5 m,平均日产气量约为1×10^(4) m^(3),Ⅲ类井主要产层为Ⅲ类储层,有效厚度约为6 m,平均日产气量约为0.5×10^(4) m^(3),稳产时间极短。通过分析致密砂岩气-水相渗特征预测气井生产动态,揭示了孔隙结构和黏土矿物对气水流动行为的影响,可为制定低压高含水致密气开发过程降阻提效措施提供理论支撑。

响应面法优化花生水酶法制油水相体系中残油工艺

水酶法可以实现花生油脂和蛋白的同步提取,但得到的水相体系中部分油脂稳定存在,不利于油脂得率的提升。通过湿法粉碎花生,利用激光共聚焦显微镜(CLSM)和生物显微镜对花生水酶法制油水相体系的微观形态进行观察,分析不同粉碎时间下水相残油率和油滴分布之间的联系。在单因素试验基础上,采用响应面法优化影响水相残油率的工艺条件。结果表明:花生水酶法制油得到的水相是一个高蛋白低油脂的体系,当粉碎时间为120 s时,水相残油率最低(10.78%),水相体系油滴分布最少;最佳工艺条件为酶解时间1.37 h、酶解温度47.92℃、加酶量1.25%、液料比4.89∶1 mL/g,在此条件下得到的水相残油率为8.79%±0.03%,与响应面预测值8.82%无显著性差异。研究结果为间接提高水酶法制油提升油脂得率提供理论依据。

水相条件下合成短链脂肪酸酯霉菌角质酶的筛选与催化特性研究

短链脂肪酸酯是白酒重要风味物质,挖掘适用于白酒酿造体系的酯化酶对提升白酒品质具有重要的应用价值。该文在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了7个霉菌角质酶,研究了其在单一酸和混酸条件下水相中催化合成风味酯的能力。研究结果表明角质酶AFLACUT-2在水相条件下具有较好的短链脂肪酸酯合成能力,其在30℃、pH 4的条件下酶活力最高。进一步酶学特性分析显示,当反应温度升到40℃时,该酶催化合成己酸乙酯的活力不变,而合成丁酸乙酯活力显著下降。角质酶AFLACUT-2催化合成己酸乙酯的最佳反应时间为18 h,比催化合成丁酸乙酯缩短了25%。此外,酸醇比例的提高有助于短链脂肪酸酯的合成,但过高的酸浓度会抑制酶活力,AFLACUT-2对已酸的耐受性优于丁酸。这些结果不仅拓宽了对白酒风味酯合成机制的认识,也为利用酯化生香技术定向调控基酒风味提供了新的策略。

一种适用于检测水相中肼的荧光探针研究

肼是一种重要的化工原料,具有广泛的用途。肼的毒性对环境和生物体具有重要影响,然而能够检测水相中肼的荧光探针非常有限。设计合成了一种新的反应型荧光探针,通过核磁共振和高分辨质谱对中间产物和探针分子进行了结构表征。研究发现探针能够特异性的检测水相中的肼,具有较高的灵敏度和强抗干扰能力。通过荧光光谱和理论计算相结合,探究了探针的检测机理和发光性质。研究发现探针分子与肼接触,发生肼解反应,导致荧光团恢复激发态分子内质子转移(ESIPT)发光,从而实现对肼的特异性检测。

水相循环对乙醇-水体系液化蜈蚣草产油特性和砷富集影响

砷富集植物的生态友好处置是实现植物修复产业化发展的关键环节,对土壤重金属污染治理高质量发展起到了制约作用。该研究以蜈蚣草为原料,采用乙醇-水作为反应共溶剂体系,考察了乙醇占比和水相循环次数对蜈蚣草水热产油及重金属砷分布的影响。研究结果显示:在乙醇浓度60%、水相循环3次的条件下,蜈蚣草液化生物油产率最高可达51.08%,其热值为29.15 MJ/kg。生物油主要由酯(>80%)、酚、醇、酮、烃等组成。随水相循环次数的增加,生物油中的酯类和酚类物质增加,高沸点化合物会减少,生物油产率和能量回收率分别提高了58%和32.23%;经过水相循环液化后,超过80%的重金属砷主要分布在水相,且砷的浓度增加至215.05 mg/kg,该结果可为砷富集植物无害化后处置提供参考。因此,水相循环利用是砷富集植物液化处置制取高产率生物油与砷富集的有效途径,为富集植物生态友好处置提供了新的思路。

ZIF-67@SL-PAM复合材料的水相合成及表征

为解决ZIF-67纳米颗粒在水处理中存在的易流失、难回收和分散性差等问题,在水相法合成ZIF-67的基础上,采用原位生长法合成ZIF-67@木质素水凝胶(ZIF-67@SL-PAM)复合材料。首先探究了ZIF-67水相合成的影响因素,然后在单因素实验基础上使用响应面法得到ZIF-67@SL-PAM的最佳合成条件,通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等对复合材料进行了表征。结果表明:Co^(2+)与配体摩尔比、钴源种类及去质子化剂影响ZIF-67纳米颗粒的尺寸和形貌;最佳条件下合成的ZIF-67@SL-PAM复合材料与过硫酸氢钾(PMS)构成的催化氧化体系对质量浓度2mg/L模拟废水中多环芳烃萘的去除率达到85.48%,ZIF-67@SL-PAM复合材料对PMS催化性能优良;ZIF-67@SL-PAM复合材料具有丰富的官能团,ZIF-67在木质素水凝胶中分散性良好。

水相RAFT聚合合成中低相对分子质量窄分布聚丙烯酰胺

为开发一种高效的RAFT试剂和简便的合成相对分子质量较高的窄分布聚丙烯酰胺的方法,合成了一种新型的可控/活性聚合链转移剂(RAFT试剂)1,4-苄基三硫代碳酸酯基二丙酸,该RAFT试剂在热引发或光引发条件下,引发活性可控水溶液聚合反应合成了窄分布的低相对分子质量及中等相对分子质量聚丙烯酰胺,且分散系数Mw/Mn<1.1。通过改变单体[M]0/链转移剂[CTA]0/引发剂进料比([M]0/[CTA]0/[I]0)合成了不同相对分子质量的窄分布的聚丙烯酰胺,相对分子质量最高可达5.0×10^(6)。聚丙烯酰胺相对分子质量及分散系数由凝胶渗透色谱-18角度激光散射仪测定。

理性设计提高角质酶水相催化合成风味酯的热稳定性

为了提高角质酶AFLACUT-2的热稳定性,基于蛋白质折叠自由能变化(ΔΔG)进行预测、筛选,并对突变体的酶学性质进行表征。结果显示,突变体Q163M在不影响酶活性的基础上,其热稳定性明显提高,在40℃条件下孵育168h时剩余酶活力可以保持在86.09%,较野生型高;在60℃条件下,突变体Q163M的半衰期是野生型的1.68倍。另外,相比于野生型,突变体Q163M对偏酸性环境也具有更好的耐受性。通过分子间作用力和分子动力学模拟初步阐明突变体Q163M热稳定性提高的机制。这些研究结果可为理性改造角质酶热稳定性,提高其在高温条件下水相合成风味酯的能力提供依据和策略。

页岩油水相中油含量的测定

本文采用紫外分光光度法,对页岩油水相中的油含量进行分析。对比并筛选了溶剂,优选120号溶剂油萃取水相中的油品,以页岩油为标准油,配制了标准油+120号溶剂油体系,在紫外检验波长228nm条件下,测定并得到了标准曲线。油含量C与吸光度A在50~500mg·L^(-1)范围内具有良好的线性关系,线性方程为:C=652.69A+8.4091,相关系数R^(2)=0.9993。对方法的准确度和精密度进行了实验分析,对不同浓度的页岩油标样进行测定,相对标准偏差为0.6%~1.15%。配制了模拟乳化液,采用超声提取法进行了验证实验,结果一致,表明本方法测定的数据准确可靠。

城市污泥与微藻共水热液化水相产物特性分析

城市污泥作为一种城市化进程中的废料,对城市发展、环境保护和资源再利用是一种新挑战。城市污泥与微藻共处理可以改善生物燃料的理化性质,提高处理过程的能源效率。开展了城市污泥和微藻共水热液化实验,通过调控反应温度、反应时间、生物质/水比率和污泥/生物质比率操作参数探究水相产物特性化学需氧量、总氮、氨氮的变化情况。结果表明,响应面对水相化学需氧量、总氮、氨氮特性均有较好的拟合效果,四个操作参数中生物质/水比率和污泥/生物质比率对水相特性的影响最大。且在反应温度为341.44℃,反应时间为37.81 min,生物质/水比率为0.08 g/mL和污泥/生物质比率为0.653时,可以获得化学需氧量、总氮、氨氮含量最低的水相。

生物质含氧有机废液水相重整制氢技术应用研究进展

氢能具有清洁、环保、能量密度大、易于运输分配等优势。生物质含氧有机废液水相重整制氢技术作为一种极具前景的废液利用手段,不仅可以减轻社会能源和经济负担,还能妥善处理废液排放带来的环境污染问题。针对氢气供应和废液处理两类关乎保护环境和节约资源两大基本国策的焦点问题,综述了来自生活、农林、食品三类应用领域产生的不同生物质含氧有机废液水相重整制氢反应的研究进展;从反应的制氢性能和产物分布入手分析反应原料、条件、机制等因素对微观反应的影响,同时延伸到废液水相重整制氢技术向实际应用推广的关键问题;最后,针对现阶段生物质含氧有机废液水相重整制氢技术发展面临的主要技术瓶颈攻克提出了几点建议,并对该技术在环保和氢能低成本制备领域的发展前景进行了展望。

乙醇--硫酸铵双水相体系提取独一味环烯醚萜苷及活性验证

以不同质量分数的乙醇-硫酸铵双水相体系提取独一味环烯醚萜苷类化合物,以8-O-乙酰山栀苷甲酯为标准品测定其含量;并通过细胞实验验证其抗炎效果。结果表明:当乙醇含量为28%,硫酸铵含量为22%,环烯醚萜苷得率可达327.14 mg/g,且经体外细胞抗炎实验,所得环烯醚萜苷活性部位在不同剂量下均可显著降低RAW 264.7巨噬细胞炎症水平(P<0.05)。双水相萃取可有效富集独一味中环烯醚萜苷类成分,效果显著。

碳酸氢钠水溶液应用于图书文物水相脱酸效果研究

采用水相脱酸法对纸张进行脱酸处理,具有经济性强、脱酸效果理想、操作难度相对较低等优点。以碳酸氢钠水溶液为例,对其应用于图书文物水相脱酸的效果进行分析,分析了碳酸氢钠水溶液对图书文物纸张表面pH值、耐折度、抗张强度等的影响。结果表明:当碳酸氢钠水溶液中碳酸氢钠质量分数为0.2%时,溶液的综合脱酸效果最为理想。

水相中烷基硫代酯的绿色合成

发展了一种无需任何添加剂,在水相中合成烷基硫代酯的绿色方法.以卤代烃与硫代酰胺为原料,在水相中反应4 h,即可以较高收率得到预期产物,并可兼容多种官能团.与传统方法相比,该方法具有实验操作简单、反应绿色高效及原子经济等优点,并且可以实现克级制备,具有较高的应用价值.

基于水相剥离的单壁碳纳米管薄膜透光和导电特性

高性能透明导电薄膜是光伏电池、平板显示器等光电子器件的重要组成部件。发展了基于水相剥离的单壁碳纳米管透光导电薄膜制备方法,分析单壁碳纳米管薄膜透光率、方阻和浓度之间的依变关系,探究杂化处理对薄膜透光和导电性能的影响规律。结果表明:通过调节单壁碳纳米管浓度实现了薄膜在太阳光谱范围(300~2500 nm)透光率(50%~96%)的准确预测、方阻特性在3~100Ω·sq^(-1)之间的精准调控;通过酸回流和强氧化的纯化过程,透光率在750~2000 nm波段平均提升3.1%,方阻降低50%以上。该透明导电薄膜具有高透光率和低电阻的优异综合性能,在光电子器件设计方面具有广阔的应用前景。

一种废机油型乳化炸药水相配方的研究与应用

在研究废机油资源化应用的基础上,对国外某特大型矿山使用的乳化炸药的成本进行优化,制备了以少量氯化钠代替硝酸钠作为水相添加剂的废机油型乳化炸药,并对其水相析晶点、储存期、泵送次数、抗颠簸性能、爆速及爆后岩石块度进行基础性试验研究。结果表明:添加氯化钠可以降低水相析晶点10℃左右;制备的乳化炸药储存稳定性良好,满足多次泵送和长距离运输的需求;爆速可以到达4600 m/s以上;殉爆距离为14 cm。虽性能略有降低,但不影响正常使用,爆破后的岩石块度符合矿山铲运要求。相比原有配方,废机油型乳化炸药的成本可以节约49.59美元/t,具有一定的实用价值和经济效益。

一种新的油水相渗数学模型建立及应用——以吐哈盆地低黏油藏为例

针对吐哈盆地低黏油藏油相相对渗透率初期急剧下降,高含水期后下降变缓的特点,提出了一种新的油水相渗数学模型。新模型待定参数求解简便,拟合精度较高,不仅可以描述初期急剧下降、后期下降变缓的油相相对渗透率曲线,以及弓背形水相相对渗透率曲线,还可以描述常见的“X”形油水两相相对渗透率曲线。为了应用方便,提出了新的油水相渗数学模型对应的水驱油解析法,并与Gao简化式油水相渗数学模型对比,进一步论证了油层平均含水饱和度与出口端含水饱和度的线性关系式,直接代入分流量方程中,可得到一种新的广义含水变化规律。油藏应用效果较好,可供同类油藏借鉴。

基于水热水相调控的微藻水热液化产油研究

微藻被认为是最有前景的生产生物燃料的原料之一,但对其水热液化进行能源转化时,存在如何制备低氮生物油和如何处理高浓度有机废水的两大难题。本文拟探究是否存在一种可以同时解决这两大难题的创新水热液化方法。为此,先归纳了微藻水热液化过程中含氮化合物的生成机理,并获知原料中的氮元素主要在油水两相水热产物间发生迁移转化,调节水热水相中有机氮或无机氮等含氮组成将影响生物油中氮含量。随后,综述了现有的基于水热水相调节微藻水热产油的连续水热液化法和水相循环水热液化法的研究进展,其中,连续水热法通过分离低温水热后水相同时脱氮脱碳,使生物油氮含量下降但油得率降低。水相循环水热法通过回用高温水热后水相同时富碳富氮,使生物油得率提升但氮含量增加。最后,提出了一种基于水相氮元素调控的水热液化方法,此方法可同时脱氮、富碳和节水,将微藻高效转化为低氮生物油。Microalgae is considered to be one of the most promising raw materials for biofuel production. By using hydrothermal liquefaction (HTL) of microalgae to produce bio-oil, there are two problems: how to obtain low-nitrogen bio-oil and how to deal with high-concentration organic wastewater. Therefore, we intend to explore whether there is an innovative HTL that can solve both problems at the same time. In this review, the formation mechanism of nitrogen-containing compounds in bio-oil from HTL of microalgae is summarized firstly. And the nitrogen element in raw biomass mainly migrates and transforms between bio-oil and water phase in the process of HTL of microalgae. As a result, the nitrogen content of the bio-oil could be influenced by regulating the nitrogen composition of organic nitrogen or inorganic nitrogen in water phase during HTL. Then, the recent researches on the sequential HTL and water phase recycling HTL of microalgae are reviewed. The bio-oil with low nitrogen content and a low yield is produced from sequential HTL, for the simultaneous removal of nitrogen and carbon elements by separating the water phase produced from the first step of sequential HTL. The bio-oil with a high yield and high nitrogen content is produced from water phase recycling HTL, for the simultaneous enrichment of nitrogen and carbon elements by reusing the water phase produced from HTL. At last, a method regulating the nitrogen element in water phase is proposed for the removal of nitrogen, the enrichment of carbon and the reduction of water consumption, which can be used for HTL of microalgae to efficiently produce low-nitrogen bio-oil.