依托学生社团平台开展学生自管理模式——以天津科技大学化工与材料学院2016级新生为例

近些年,随着"95后"大学生逐渐成为大学校园的主力军,这一群体体现出来的时代特点更为鲜明,但对于"95后"大学生整体的自我管理、自我责任意识呈现出淡化的趋势,因此传统的大学生管理模式已经无法适应当今"95后"大学生的特点需求,应当及时做出调整,依托其他形式进一步培养和提高大学生自我管理的能力。

新工科教育背景下工科专业建设探索与成效——以天津科技大学化学工程与工艺专业为例

基于教育部新工科研究和实践的指导意见,为适应新技术、新业态、新模式、新产业、新经济社会发展对当前高等院校培养人才的需要,遵循工程教育专业认证质量标准,天津科技大学对具有多方向的化学工程与工艺专业进行了有益探索,从教学管理到教学落实,突出学生的学习效果,强化学生解决复杂工程问题的能力,并对专业建设改革的成效开展多维度的结果评价,评价结果用于专业建设的持续改进。

SiO_(2)@ZIF-67基复合材料对甲基橙的低温吸附性能研究

吸附法是处理有机废水技术中最简单而有效的方法,但在低温(低于10℃)时,材料的吸附性能急剧下降。通过在SiO_(2)@ZIF-67中引入氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)、二硫化钼(MoS_(2))制备了SiO_(2)@ZIF-67基复合材料(SiO_(2)@ZIF-67/GO、SiO_(2)@ZIF-67/CNTs、SiO_(2)@ZIF-67/MoS_(2)),并对其进行高温煅烧处理。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及氮气吸附-脱附等手段对材料结构进行表征,并研究其在低温环境下对甲基橙的吸附性能。结果表明:煅烧后复合材料以介孔结构为主,表现出优异的吸附性能,其中SiO_(2)@ZIF-67/GO(S)的比表面积可达303m^(2)/g,在5℃条件下对质量浓度100mg/L甲基橙溶液的最大饱和吸附量为332mg/g,饱和吸附量分别是SiO_(2)@ZIF-67/GO、活性炭的2.9倍和4.4倍;复合材料的吸附过程符合Freundlich模型和准一级动力学模型,吸附以物理吸附为主。

天津某污水处理厂提标改造期间临时污水处理工程实例分析

从废水特点、工艺流程、设备参数设计以及工程调试分析等方面,介绍了天津市滨海新区某临时污水处理工程。主体采用A2/O-MBR生物处理工艺,配合反硝化滤池强化脱氮,深度处理采用一体化FA净水器过滤以及消毒系统,确保NH4+-N、COD、TP和TN达标。调试2个月后出水水质稳定,各污染物出水指标均满足天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12/599-2015)A标准。工程实践表明,该工艺处理效果稳定,操作管理方便,自动化程度高,可为类似的工程提供参考。

基于小组合作学习的“线上预习–翻转课堂–课后探究”教学模式在化工原理教学中的应用

在化工原理国家一流线上课程与线上线下混合式教学基础上,开展了基于小组合作学习的线上预习–翻转课堂–课后探究的教学探索。以化工原理精馏单元操作中的塔板数简捷计算为例,对该教学模式进行阐述。通过班级分组、布置课前思考题,引导学生带着问题开展线上预习与小组合作学习,充分发挥了学生学习的主动性,大幅提高了线上预习、线下翻转课堂的教学效果与效率。通过师生翻转课堂教学与小组合作学习,使学生掌握了解决复杂工程问题的思路与方法,培养了学生解决复杂工程问题的能力。通过课后延伸问题与小组合作,引导学生课后进行学习与探究,学生建立了比现有文献适用范围宽得多的塔板数计算方程,培养了科学研究与创新能力。化工原理教学实践表明,基于小组合作学习的“线上预习–翻转课堂–课后探究”是一种较高效、通用性较强的高等工程教育教学模式。

基于纤维素-多巴胺羧酸甜菜碱的新型仿生电子皮肤材料研究

仿生皮肤可模拟人类皮肤,具有感知多种刺激的能力,在医疗监控、人工智能等领域有着广泛的应用。但是传统的电子皮肤材料通常存在机械强度低,黏附性能差,易失水导致柔性丧失等问题,限制了它在电子领域的应用。基于贻贝黏附蛋白,以天然高分子纤维素的衍生物羧甲基纤维素钠为骨架,制备了多巴胺改性的羧甲基纤维素(CMC-DA)的聚合物,并将其引入两性离子材料聚羧基甜菜碱(PCB)水凝胶中。当CMC-DA邻苯二酚基团的取代度为6.8%时,CD-PCB水凝胶具有良好的黏附性能,且可以通过CMC-DA质量分数的不同而调节,同时水凝胶的机械性能均得到较大改善。在此基础上加入天然高分子材料蚕丝蛋白,增强了水凝胶保湿性能。CDP-SILK水凝胶同时具有抑菌性,在金属离子的贯穿网络下,水凝胶获得良好的导电性。总体来说开发了生物相容性良好的两性离子仿生皮肤,该材料具有高保湿性,高粘附性,良好生物形容性以及高导电性,在生物电子应用中显示出良好的柔性可穿戴设备前景。

负载卟啉镓化合物的水凝胶材料抗菌性能研究

通过高分子聚合法制备了两性离子水凝胶材料聚羧基甜菜碱(pCB)和非离子水凝胶材料聚甲基丙烯酸羟乙酯(pHEMA),运用菌落计数法测定了阳离子改性卟啉镓(Ga-CMP)对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的最低抑菌浓度;考察了负载卟啉镓化合物的水凝胶缓释释放速度和抗菌性能。结果表明,阳离子改性卟啉镓对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌最低抑菌浓度分别为4μM和10μM。负载有Ga-CMP的水凝胶材料在30天内的测试区间表现出了持续释放。500μg/mL pHEMA-Ga-CMP在12 h对金黄色葡萄球菌完全抑制,在8 h对大肠杆菌完全抑制;500μg/mL pCB-Ga-CMP在24 h对金黄色葡萄球菌完全抑制,在24 h对大肠杆菌完全抑制。

基于ITO/PET的氧化钨电致变色复合材料研究进展

目前制备电致变色器件大多使用的是刚性基底,刚性基底存在厚度大、共型性差、机械强度低和成本高等不可忽视的问题,阻碍了电致变色技术及其商业化的发展。相比于刚性基底,柔性基底具有体积小、重量轻和可弯曲等优点。综合评述了铟锡氧化物/聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO/PET)在氧化钨电致变色薄膜中的最新研究进展,介绍了氧化钨/ITO/PET复合材料的制备方法和实际应用。最后,对目前存在的一些挑战进行了概括与讨论,并对柔性电致变色材料的发展进行了展望。

净水厂除藻技术和新型抑藻材料的研究进展

综述净水厂蓝藻治理技术研究进展,针对净水厂除藻问题,分析现有工艺的特点以及应用瓶颈,探讨各类技术特点及存在的问题,介绍新型除藻和抑藻材料,为我国饮用水厂的供水安全,开发新技术提供重要的参考和借鉴。

聚醚酰亚胺多孔膜结构调控及其声学超材料吸声隔声性能

以聚醚酰亚胺(PEI)为膜材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,采用相转化法制备PEI多孔膜,并构建PEI多孔膜声学超材料,考察了PEI浓度、刮膜厚度和凝固浴组成对多孔膜厚度、密度、形貌结构、拉伸强度以及多孔膜声学超材料在低频范围吸声性能和隔声性能的影响.结果表明:PEI浓度增加抑制了多孔膜指状孔结构形成,使多孔膜密度增加,声学超材料的平均吸声系数由0.075减小到0.040,平均隔声量由4.126 dB增加到6.263 dB;刮膜厚度增加使多孔膜指状孔数量减少,厚度增加,声学超材料的平均吸声系数由0.113减小到0.043,平均隔声量由3.149 dB增加到8.317 dB;凝固浴中加入NMP促进了多孔膜海绵状孔结构形成,当NMP浓度达到80%(v/v)时,多孔膜基本为海绵状孔结构,增加NMP浓度使多孔膜密度增加、厚度减小,由于密度和厚度的相反作用,在实验频率范围内凝固浴组成对多孔膜声学超材料吸声性能和隔声性能的影响规律不明显.

基于范数描述符的定量结构性质关系模型预测金属有机骨架材料的CO_(2)吸附量

为减少温室气体排放,金属有机骨架(MOF)材料吸附二氧化碳(CO_(2))已受到广泛关注.本文利用MOF材料对CO_(2)吸附量的实验数据,建立基于范数描述符的定量结构性质关系模型(QSPR模型),预测Cu-MOF材料在变压下对CO_(2)的吸附量.结果表明:QSPR模型对Cu-MOF材料的CO_(2)吸附量具有较好的预测效果,模型决定系数R 2较高;内部验证、外部验证和应用域分析表明,本工作模型稳定可靠并有较宽的适用范围.由此,基于Cu-MOF配体分子结构建立的范数描述符,能够阐明压力和比表面积对Cu-MOF材料CO_(2)吸附能力的影响,QSPR模型可用于计算不同结构MOF材料在不同压力下对CO_(2)的吸附能力.

化工热力学高阶思维的培养:从理想态到真实态

经典化工热力学认识真实世界的思维方式是从引入理想态入手,再采用归纳-演绎法修正理想态,以应用于真实态来解决实际应用问题的“原理-模型-应用”三要素思维方式。在传授专业知识的同时,通过归纳总结贯穿整个化工热力学课程体系的三要素这种认识世界的方法,可以让学生深入理解实践论,掌握科学的方法论,启迪学生在学习其他课程时应用这种逻辑思维方式,启蒙学生的科学探索精神,培养学生缜密的逻辑思维,从而提高其解决复杂问题的综合能力。

Al_(2)O_(3)基材作载体制备MoP加氢脱硫催化剂的研究

采用低温燃烧法和溶剂热法分别合成了富含五配位Al^(3+)物种的氧化铈改性Al_(2)O_(3)(Ce-Al_(2)O_(3))和介孔-大孔Al_(2)O_(3)(M-Al_(2)O_(3));通过程序升温还原浸渍法负载的Mo的磷酸盐前驱体制备了MoP催化剂。以二苯并噻吩(DBT)为模型含硫化合物评价了其加氢脱硫(HDS)性能。结果表明,M-Al_(2)O_(3)上制备纯相MoP所需磷酸盐前驱体的P/Mo摩尔比在1~1.2之间。DBT在MoP催化剂上转化率大小为MoP(1)/SiO_(2)>MoP(1)/Ce-Al_(2)O_(3)>MoP(1.2)/M-Al_(2)O_(3)。动力学研究表明,DBT在MoP(1)/Ce-Al_(2)O_(3)和MoP(1.2)/M-Al_(2)O_(3)上的HDS反应活化能几乎相同,显著小于MoP(1)/SiO_(2)上的活化能。在MoP催化剂上,直接脱硫(DDS)路径选择性随温度的增加而增加。在较低的温度下(如280℃),DBT主要通过加氢(HYD)反应路径脱硫;在较高的温度下(如360℃),DDS和HYD两条反应路径并重。

四元体系(NaB_(5)O_(8)+KB_(5)O_(8)+RbB_(5)O_(8)+H_(2)O)288.15 K固液相平衡与相图研究

我国东台吉乃尔盐湖卤水中锂钾硼含量显著,水盐体系相平衡与相图为盐湖矿物的分离提取提供了理论基础。本文对四元体系(NaB_(5)O_(8)+KB_(5)O_(8)+RbB_(5)O_(8)+H_(2)O)在288.15 K时的相平衡与相图采用等温溶解平衡法研究,实验得出溶解度以及平衡液相的密度和折光率这两个主要物化性质,分析且鉴定出存在的盐湖矿物种类。研究发现:288.15 K时,该体系稳定相图中的共饱点(NaB_(5)O_(8)·5H_(2)O+KB_(5)O_(8)·4H_(2)O+RbB_(5)O_(8)·4H_(2)O)的液相组成为w(NaB_(5)O_(8))=9.02%、w(KB_(5)O_(8))=0.47%、w(RbB_(5)O_(8))=0.21%,且3种盐类矿物(NaB_(5)O_(8)·5H_(2)O、KB_(5)O_(8)·4H_(2)O、RbB_(5)O_(8)·4H_(2)O)的体系没有固溶体或复盐生成。三个矿物中RbB_(5)O_(8)·4H_(2)O的结晶区面积最大,溶解度最小。液相的折光率和密度均随Z(NaB_(5)O_(8))的增加呈规律性变化,密度和折光率均采用经验公式进行相对误差计算,所得计算值与实验值吻合较好。

螯合剂与低分子有机酸复配淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤

为探究可生物降解螯合剂氨三乙酸(NTA)替代乙二胺四乙酸二钠(EDTA)在复配淋洗剂中的作用,本文研究了NTA和EDTA与草酸和酒石酸所配制的复配淋洗剂在不同浓度、固液比、pH值和淋洗时间下对Cr(Ⅵ)污染土壤淋洗效果的影响及淋洗动力学,此外还使用顺序提取方案(BCR)分析了淋洗前后土壤中重金属的形态、迁移率和稳定性变化。结果表明:混合等体积的0.25 mol·L^(-1)NTA和0.3 mol·L^(-1)草酸在固液比为1∶9、pH为3、淋洗时长为240 min条件下达到最大Cr(Ⅵ)去除效率82.94%,这与使用EDTA淋洗时的效率相近;该复配淋洗剂淋洗Cr(Ⅵ)污染土壤时的动力学符合拟二级动力学方程;BCR实验结果表明,NTA和草酸复配淋洗后土壤中Cr的弱酸可提取态、可氧化态和残渣态组分含量分别从6346.67、4280.00、2387.67 mg·kg^(-1)下降至1161.67、433.35、741.00 mg·kg^(-1),可还原态组分从2746.67 mg·kg^(-1)上升至6016.67 mg·kg^(-1),污染土壤重金属迁移率下降。淋洗后土壤有机质含量从13.47%上升至30.56%,脲酶和脱氢酶活性分别从46.32、329.09μg·d^(-1)·g^(-1)降低至29.36、131.98μg·d^(-1)·g^(-1),土壤结构基本与原土一致。因此,NTA与草酸复配淋洗剂是一种高效且对土壤影响较小的淋洗剂。

聚酰亚胺复合薄膜性能研究

为提高电池组金属外壳的耐腐蚀性能,向聚酰亚胺涂层中掺杂碳纳米管和石墨烯粉体,得到了聚酰亚胺复合涂层,并研究其在200℃下添加纳米碳材料前后的耐腐蚀性、导电性以及韧性变化。结果表明:聚酰亚胺在掺杂碳纳米管后,耐腐蚀性、导电性能以及力学性能均有所改善,尤其是导电性大幅提高,并且同时掺杂1%CNTs和0.5%石墨烯对聚酰亚胺性能提高最为显著,说明向聚酰亚胺中同时添加一维及二维纳米材料能更好地提高涂层的性能。

煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展

在愈来愈严格的发展"绿色工业"要求的环境下,煤化工工业废水"零排放"逐渐成为发展趋势,而高盐废水处理成为实现这一目标的关键突破点。与生化处理、交换树脂分离技术以及超滤、反渗透等膜技术相比,利用蒸发技术处理煤化工高浓盐废水技术成熟,应用广泛,而且更适用于从盐度较高的有机废水中制取大量回用水。分析并比较了自然蒸发、多效蒸发、机械压缩蒸发、多效闪蒸及膜蒸馏法用于高浓盐废水浓缩的优劣和应用现状,针对煤化工高浓盐废水处理所出现的问题提出相关改进建议和思路。

淀粉基多孔碳材料的制备及对液体苯的吸附

以玉米淀粉为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制备多孔碳材料吸附危险化学品液体苯。通过热重(TG)分析玉米淀粉在升温过程中的热解行为;采用扫描电镜、X射线衍射仪对多孔碳的微观结构和表面形貌进行表征;利用氮气吸附和脱附等温线计算出BET比表面积、DTF孔径分布及孔容;并从动力学角度研究了多孔碳对苯的吸附行为及吸附性能与孔隙结构的关系。研究表明:在碳化温度为350℃、保温时间30min,活化温度为800℃、保温时间为120min、KOH/C质量比为2∶1条件下,制备的多孔碳以微孔、介孔为主,孔道结构有序,孔隙结构发达,对苯的吸附性能强,吸附量为5 950mg/g;准二级动力学方程比准一级动力学方程及Elovich动力学方程更适合描述淀粉基多孔碳对液体苯的吸附过程。

多重受热历史对PLA/MWCNTs复合材料结晶和熔融行为的影响

为改善聚乳酸(PLA)的结晶性能,分别以PLA和表面包覆纳米SiO_2并接枝硅烷偶联剂的多壁碳纳米管(MWCNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备PLA/MWCNTs复合材料.分别利用POM和DSC研究复合材料等温结晶、非等温结晶和冷结晶的球晶形态、结晶和熔融行为.研究结果表明:PLA/MWCNTs复合材料结晶和熔融行为强烈依赖于受热历史和改性MWCNTs含量;PLA/MWCNTs复合材料冷结晶时结晶度最高,球晶尺寸最小且熔点最低;1℃/min降温结晶时球晶尺寸最大,且熔点最高;降温速率越快,复合材料的起始结晶温度、结晶焓和结晶度越低.改性MWCNTs可作为PLA的异相成核剂,改善复合材料的结晶、熔融行为和球晶尺寸,其最佳用量为0.3%.

聚季铵盐离子液体材料制备及其对蛋白质吸附性能评价

通过一步合成法制备了两种可聚合季铵盐离子液体功能单体,并通过沉淀聚合法合成了相应的聚离子液体聚合物。对产物进行了核磁共振、扫描电镜、热重分析等表征。结果表明:所制备的两种材料粒径均匀,约为600nm的椭球形颗粒,颗粒之间有相互粘连。通过对牛血清白蛋白(BSA)、卵清蛋白(OVA)、牛血红蛋白(BHb)、溶菌酶(Lys)、胰蛋白酶(Try)5种蛋白质的吸附性能实验,考察了聚季铵盐离子液体材料对蛋白质的吸附性能。考察结果表明:两种聚离子液体材料均对蛋白质具有一定的吸附性能。其中以4-乙烯基苄氯季铵盐离子液体为功能单体制备的聚离子液体材料对胰蛋白酶的吸附性能最好,是一种具有良好应用前景的材料。