高黏附性Pd/SiO_(2)/NF整体式催化剂的制备及加氢性能研究

旋转填充床反应器(RPB)中液体的高速冲刷和较强的离心力容易导致整体式催化剂的涂层和活性组分从基体表面脱落造成损失,限制了整体式催化剂在RPB反应器中的应用。因此,研究整体式催化剂涂层和活性组分的黏附性,以提升催化剂在RPB反应器中的催化活性和使用寿命具有重要意义。基于此,采用超重力喷涂法在泡沫镍(NF)基体表面负载氧化硅(SiO_(2))涂层,制备了具有高黏附性的Pd/SiO_(2(x))/NF整体式催化剂,通过超声振荡、BET、XRD、SEM和XPS等对整体式催化剂进行测试和分析。当RPB反应器的转速为1200 r/min时,整体式催化剂具有优异的黏附性能,涂层的脱落率为4%。以对硝基苯甲醚(PNA)催化加氢制备对氨基苯甲醚(PA)为探针反应,RPB反应器中Pd/SiO_(2(1200))/NF整体式催化剂具有较好的催化活性,180 min时PNA转化率为98.9%。本工作可为开发高黏附性的整体式催化剂提供新的途径。

液-液非均相反应器研究进展

化学工业生产过程中涉及众多液-液非均相反应体系,因其反应过程发生于两相界面,反应效果通常取决于相间传质效率及混合程度。由于大多数液-液非均相反应过程复杂,所用反应器的传质和混合性能对反应过程有很大影响。近年来,可通过强化液-液非均相反应进而提升产品质量,液-液非均相反应器的研发备受关注。综述了用于液-液非均相反应体系的传统反应器及过程强化反应器的研究进展,通过对比传统反应器及过程强化反应器的特性,总结了各类反应器的适用范围和优化策略,提出了采用过程强化技术助力液-液非均相反应安全性提升的可行途径。

外场强化作用下分子筛合成的研究进展

综述了各种外场作用(包括微重力技术、超重力技术、旋转液膜技术、超声波技术、微波技术、紫外和电场)对分子筛合成过程、结构特性和催化/吸附应用性能影响,以及作用机制等方面的研究进展。结果表明:外场作用下有利于合成小粒径、大比表面积、高孔隙率和多活性位点的分子筛吸附/催化材料,结合自身应用前景,超重力技术、微波技术和旋转液膜技术为高效绿色合成高性能分子筛提供了新的技术支持。

超重力反应强化技术最新进展

由于可数量级强化传质和分子混合过程,超重力技术成为最受关注的化工过程强化技术之一。综述了北京化工大学教育部超重力工程研究中心近几年在超重力反应器基础研究及超重力反应强化技术在硫化氢脱除、氧化、卤化等方面的研究进展及工业应用情况,并对超重力反应强化技术的发展趋势进行了展望。

纳米CaCO_3/PVC增塑糊体系触变性能研究

研究了纳米CaCO_3/PVC增塑糊体系的触变性能,并在分析纳米CaCO_3/PVC增塑糊体系中作用力、增塑糊中CaCO_3粒子分布状态的基础上建立了纳米CaCO_3/PVC增塑糊体系的微观结构模型,依据该模型提出了纳米CaCO_3/PVC增塑糊体系的触变性行为机理。结果表明,从触变性能出发,纳米CaCO_3的填充量存在一个最佳范围;随着剪切力的增大,CaCO_3粒子间拟网络结构的平衡状态逐渐被破坏,体系的微观结构形态发生变化,粒子间的距离被拉开,颗粒间的作用力由排斥转变为吸引。在外部剪切力消除后,布朗运动和团聚体颗粒间的吸引力使得体系又恢复到静止状态的拟网络结构,但恢复过程需要一定时间,从而使体系体现出触变性行为。

超重力技术进展——从实验室到工业化

超重力(旋转床)技术是一种能够极大强化传递和分子混合过程的突破性过程强化新技术,本文对超重力技术的基础研究,在反应与分离过程强化、纳米材料制备方面的应用研究以及工业化应用的最新进展情况进行了综述,重点介绍了本中心的研究成果.

纳米CaCO_3的制备、表面改性及表征

主要进行了超重力法制备纳米碳酸钙及纳米碳酸钙的表面改性工作 ,并应用TEM、BET、XPS和接触角等方法对改性前后的纳米碳酸钙进行了分析和表征。未改性纳米碳酸钙的粒径约为 30nm ,而改性之后粒子的粒径约在 35～40nm之间 ;未改性纳米碳酸钙的比表面积为 2 9.8m2 / g ,改性碳酸钙的比表面积 38.4m2 /g ,有较大程度的增大 ;改性碳酸钙的XPS能谱图中Ca2 + 的结合能改变了 0 .35eV ,表明改性剂以化学键结合于碳酸钙表面 ;改性剂加入量在 6 % (质量分数 )时改性CaCO3 与极性溶剂的接触角发生反转 ,说明改性剂适宜加入量应在 6

纳米CaCO_3-PVC增塑糊流变性能的研究

主要研究了改性纳米CaCO3填充PVC糊树脂的流变性能。结果表明,改性纳米CaCO3/PVC增塑糊具有明显的切应力变稀性能和触变性能,与英国ICI公司生产的改性纳米CaCO3相比,北京化工大学超重力工程研究中心制备的改性纳米CaCO3填充的PVC增塑糊在高剪切速率下粘度相当的情况下低剪切速率时的粘度更高,环面积大一倍左右,具有更好的触变性能。

超重力法汽提废水中醋酸丁酯工艺的研究

建立了一套超重力汽提实验装置,进行了超重力法汽提废水中醋酸丁酯的实验研究,考察了超重力机转子转速、初始溶液温度、初始溶液浓度等对脱除效果的影响。醋酸丁酯的浓度采用安装了FID检测器和FFAP极性柱的气相色谱仪测定,测量方法采用内标法。实验结果表明,在其他条件不变的情况下,随着超重力机转子转速的增加,醋酸丁酯的脱除率也随之升高,达到最高点后则随着转速的增加缓慢降低。当进口液相流量小于140L/h时,醋酸丁酯脱除率约在转速900r/min时达到最高;当进口液相流量在140～200L/h时,液相出口料液的醋酸丁酯浓度约在转速700r/min时达到最高。在较佳的实验条件下,处理后液相出口醋酸丁酯浓度可低于70μg/g,脱除率可达到98%以上。

超重力反应沉淀法合成纳米材料及其应用

纳米材料的合成与制备技术已成为全球的研究热点。介绍了一种独创性的纳米材料合成方法即超重力反应沉淀法。从成核动力学、传质、多相体系中分子或原子尺度上的混合机理等方面对该方法进行了理论阐述 ,依此为指导 ,成功地制备出粒度分布窄化的纳米粉体。介绍了目前合成的碳酸钙、氢氧化铝、碳酸钡。

用超重力法制备纳米二氧化硅

以 ＣＯ２气体和水玻璃为原料，采用超重力技术制备纳米级二氧化硅，研究了由超重力反应器碳化沉淀法制备二氧化硅的实验条件对产品粒径的影响，用 ＴＥＭ、 ＩＲ、 ＸＲＤ、 ＤＴＡ—ＴＧ等手段表征了纳米二氧化硅的性能，结果表明，二氧化硅颗粒平均粒径为１７～３０ｎｍ。

核壳结构型纳米CaCO_3-SiO_2·nH_2O复合粒子的制备

在搅拌槽式反应器中，以用超重力法合成的纳米 ＣａＣＯ３和 Ｎａ２ＳｉＯ３为原料，用溶胶－凝胶技术制备具有核壳结构的纳米 ＣａＣＯ３－ＳｉＯ２·ｎＨ２Ｏ复合粒子 用 ＸＰＳ、 ＴＥＭ、 ＸＲＤ等方法对粒子的化学组成、形貌。

超重力场内气液传质强化研究进展

气液传质过程广泛存在于化学工业当中。气液传质强化技术的研究,对缩短工艺流程、缩小设备尺寸、降低投资和运行成本等具有重要的意义。以旋转床为核心装备的超重力技术,是气液传质过程强化的有效技术之一。经过30多年的发展,超重力过程强化技术在基础和应用研究方面都取得了长足的进展,特别是在受混合和传递限制的过程中得到广泛应用。本文从旋转床转子结构出发,综述了整体旋转式、双动盘式、动静结合式等转子结构的超重力旋转床气液传质强化的研究进展和理论成果,并展望了超重力旋转床气液强化传质的发展方向。

超重力反应强化技术及工业应用

面向国家节能减排和产业转型升级的重大需求,围绕超重力反应强化新方向,以"新理论-新装备-新技术-工业应用"为主线,经过近30年的系统创新研究,开创了超重力反应工程新学科方向,发明了超重力强化反应结晶、多相反应及反应分离等系列新工艺,取得了国际原创性的成果。在新材料、化工、海洋工程、环保等流程工业领域成功实现了大规模工业应用,产生了显著的节能、减排、高品质化和增产成效。

超重力烟气脱硫的实验研究

超重力旋转床(RPB)是一种高效强化传质的设备。以亚硫酸钠溶液为吸收剂,采用并流操作方式在RPB中进行了模拟烟气脱硫的实验研究,考察了吸收液中钠离子浓度、旋转床转子的转速、气液比(l=G/L)等工艺参数对二氧化硫脱除率的影响。实验结果表明:当钠离子浓度小于0.20 mol·L-1时,SO2的脱除率随钠离子浓度的升高迅速上升,而在钠离子浓度大于0.20 mol·L-1后,二氧化硫脱除率的升高速率变缓;二氧化硫脱除率随超重力设备转子转速的增加而增大,随气液比的增大而减小。在吸收液中钠离子浓度为0.25 mol·L-1,模拟烟气中SO2浓度为3420～3580 mg·m-3,超重力设备转子转速为900 r·min-1,气液比为1140的情况下二氧化硫的脱除率仍可达到90%以上,表明超重力技术在脱硫方面具有良好的工业应用前景。

超重力旋转填充床用于高黏聚合物脱挥的研究进展

针对高黏聚合物体系脱挥过程的特点,指出聚合物脱挥技术推广的关键是开发高速表面更新的新型高效传质设备。工业上常规的脱挥设备存在不同的使用限制,本文提出了设计新型旋转填充床用于高黏聚合物脱挥的可能性,并类比螺杆挤出机结构介绍其脱挥机理。结果表明,相比常规的脱挥设备,旋转填充床脱挥效率高,能耗低。采用该技术对丙烯腈系聚合物进行两次循环脱挥处理,丙烯腈脱除率达到99%以上。在脱挥过程中,解吸的挥发分气体在第一时间离开填料层,并迅速由真空泵抽走,防止了挥发分的二次溶解。

乙醇胺为主体的CO_2吸收剂的复配研究

以改善乙醇胺(MEA)水溶液吸收负荷、吸收速率、再生程度和防腐蚀等性能为目标,对以MEA为主体的复配吸收剂的性能进行了研究。结果表明,在MEA水溶液中加入哌嗪(PZ)或者2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)能提高MEA水溶液吸收CO2的负荷、平均吸收速率和再生性能。在溶液中加入少量氧化膜型缓蚀剂能有效抑制吸收剂溶液对碳钢的腐蚀,吸收剂溶液对碳钢的腐蚀速率从无缓蚀剂条件下的1.96 g/(m2.h)可降低到0.2 g/(m2.h)左右,极大地改善了吸收剂溶液的防腐蚀性能,对碳钢材料起到了较好的保护作用,缓蚀效果为偏钒酸钠>铬酸钾>重铬酸钾>亚硝酸钠>硝酸钠>磷酸钠>亚硫酸钠。

超重力反应强化技术在酸性气体尾气处理中的工业应用

超重力技术作为化工过程强化的典型技术,在化学过程工业中发挥了重要作用。本文介绍了超重力技术的基本原理,以及超重力技术的发展概况,并以电厂烟气CO2捕集与利用、硫酸厂尾气SO2脱除、炼厂气选择性吸收H2S为例,阐述了超重力反应强化技术在酸性气体尾气处理中的应用,证明了超重力技术是一项有重要工业应用的反应强化技术。

纳米碳酸钙作为环氧树脂增韧材料的研究

文中研究了纳米碳酸钙作为增韧填料对环氧树脂力学性能的影响。纳米碳酸钙经表面处理后,填充到环氧树脂体系中,使环氧树脂拉伸强度提高39%、弯曲弹性模量增大52.9%、冲击强度提高68.6%。冲击断面SEM照片分析结果表明,改性纳米碳酸钙在环氧树脂中能够均匀分散,并在纳米碳酸钙和其周围的基体界面相出现大量的银纹,从而提高了复合材料的抗冲击强度。

超重力旋转床液体流动的可视化研究

超重力旋转床是一项强化混合与传质的新技术,在石油化工、环境保护、制药等行业有着广阔的应用前景。今以水为研究对象,拍摄超重力旋转床内从不同丝径的填料甩出的液体形态图片,利用后处理软件计算得到液滴的平均直径和速度。研究结果表明,液滴平均直径随填料径向厚度、转速的增大而减小,随液量增加而增大;液滴速度则随填料径向厚度、转速及液量增大而增大,同时关联出填料层内液滴平均直径和速度的关系式。研究结果为超重力旋转床的理论研究和工业上的应用提供了一定的依据。