化工原理工程实训实验室安全管理和探讨

化工原理实训课程是培养化工类本科学生职业素养和综合素质的重要实践性教学环节。化工原理实训实验室是化工实验室的重要组成部分。化工实训装置由于具有装置复杂庞大,操作条件要求苛刻,操作中危险程度高等特点,对化工原理实训实验室的安全预防和管理提出了严格要求。本文结合昆明理工大学现有的化工原理实训设备实际情况,探讨了化工原理实训实验室的安全管理和事故预防措施,以减少安全隐患和事故的发生。

通过Washout滤波算法对自振荡系统进行反馈镇定

由Andronov-Hopf分岔演化而成的自振荡系统与对应的线性化系统在结构上不再具有相同的微分流型,而是会表现出多维非线性耦合特征。有研究借助Washout滤波的瞬态保留特性构建控制策略对自振荡系统进行反馈镇定,但所需的滤波器个数一直无法定量确定。基于Andronov-Hopf分岔标准形式的分析,探讨使用两个Washout滤波对造成自振荡的二维非稳态变量进行反馈镇定化。考虑到基于状态空间法的反馈设计可能会导致滤波算法具有高阶特性,进而使设计结果与Washout滤波元件提供的模拟信号不匹配,通过分析闭环系统Laplace变换的极值问题将多维、高阶滤波系统对角化并降维。研究发现,通过向形成共轭复数特征值的两个状态量引入两个Washout滤波,将原n维自振荡系统转化成n+2维增广系统,状态–输出通道需构建的Washout滤波具有相同的滤波参数,其值为辅助矩阵P的迹。一个自振荡反应过程仿真实例进一步验证了所得控制方案的可行性与有效性。

基于数值延拓方法的自振荡凝胶周期调控

自振荡凝胶是一类由自振荡反应驱动的高分子形变聚合物,其无需外界刺激就会自发地形成周期性的形变,广泛运用于仿生蠕动机器人的研究。自振荡凝胶的化学-力学耦合关系一直是研究的重点,本文基于Ru(bpy)3催化IPAAm(N-isopropylacrylamide)高分子凝胶的力学特征及BZ(Belousov-Zhabotinsky)反应的三维Oregonator模型构造自振荡凝胶的化学-力学耦合动态模型,并构建数值延拓算法分析自振荡凝胶周期性随反应参数和力学参数变化情况。通过本文构建的微分-代数方程组数值延拓方法,可以有效求解自振荡凝胶的极限环,为自振荡凝胶周期调控提供设计基础。

烟叶和烟梗颗粒溶出速率及性质研究

为探究烟叶和烟梗颗粒溶出效果及性质,实现烟叶和烟梗颗粒在造纸法再造烟叶加工过程中有效物质的最大保留,本文通过考察溶出条件对烟叶和烟梗颗粒溶出效果的影响,对比两者在溶出前后组分、热重、致香成分等方面的差异。结果表明:在40~80目、0~10 min、20~40℃、添加比例低的条件下,颗粒溶出速率最快;溶出后烟叶和烟梗颗粒的水溶性糖、总植物碱、氯等组分呈下降趋势,且随着溶出时间的延长而降低,各组分溶出量有一定差异;溶出前后的烟叶和烟梗颗粒分别经历了4个和5个温度范围接近的失重阶段,烟叶的第Ⅱ阶段的温度范围大致包含了烟梗颗粒的第Ⅱ、Ⅲ两个阶段,且每个阶段的残余质量低于烟梗,烟梗组分及热解过程比烟叶更为复杂;在溶出前后的烟叶和烟梗颗粒中分别检出69种和71种致香成分,且烟叶颗粒中的致香物质总量较高,其组分含量由多到少分别为酮类,醛类、醇类、杂环类、酸类、酯类、酚类,且每类致香成分溶出的速率有所不同。

褐煤腐植酸的结构、组成及性质的研究进展

综述了从褐煤中提取腐植酸的方法、腐植酸结构、组成以及生产腐植酸磷肥的研究进展。预处理褐煤可提高腐植酸的萃取率,但需要解决其经济性问题。常用气相渗透压法和凝胶渗透色谱测定表观相对分子质量,质谱法和流动场流分离技术测定相对分子质量是研究热点。腐植酸的超分子结构是由小分子簇形成。腐植酸主要由芳香酸和酚组成,热解-气相色谱-质谱是研究腐植酸组成的主要方法,为避免极性化合物的影响,实验时常加入四甲基氢氧化铵。电泳法常被称作腐植酸的指纹信息,用做腐植酸分类。腐植酸和金属离子的络合作用受p H值影响较大,腐植酸-金属-磷酸盐络合物是腐植酸磷肥的主要成分,可减少土壤中磷的固定,增加植物吸收磷的有效性,是腐植酸领域的研究热点。

黄磷渣资源化利用研究

总结了国内外黄磷工业生产和黄磷渣的排放现状,介绍了黄磷渣的特点及主要成分,并着重对黄磷渣在水泥、混凝土、微晶玻璃、陶瓷材料、烧砖、白炭黑等方面的应用研究进行了综述。黄磷渣的综合利用仍存在一些问题尚待解决。

年青褐煤H_2O_2降解生产黄腐酸工艺及产物性质

对云南金所年青褐煤进行H2O2降解制备黄腐酸的试验研究,通过透析将黄腐酸分为相对分子质量不同的7个级分,对其进行元素分析、红外光谱等研究。结果表明:对黄腐酸产率影响最大的因素是煤与氧化剂质量比,其次是氧化降解时间,氧化剂质量分数影响最小。优化工艺:煤与H2O2质量比1∶0.38,氧化降解温度30℃,氧化降解时间180 min,H2O2质量分数为15%,在此条件下黄腐酸产率达19%。理化分析结果表明:降解产物黄腐酸中总酸性基团、羧基质量摩尔浓度显著提高;随着相对分子质量的增加,氧元素和含氧官能团减少。

聚硅酸铝铁絮凝剂处理云南滇池污染水的应用研究

以黄磷炉渣为硅源,采用硝酸浸出黄磷炉渣,通过复合接枝Al3+、Fe3+金属阳离子制备了聚硅酸铝铁絮凝剂,该絮凝剂是一种兼有聚硅酸、聚铝和聚铁絮凝剂综合性能的新型无机高分子吸附剂。对影响其絮凝效果的絮凝剂投入量、滇池污染水pH、沉降温度、沉降时间进行研究,找出了对云南滇池水具有最佳混凝效果的絮凝条件。结果表明,絮凝剂投入量6mg/L、滇池污染水pH为5、沉降温度室温(22℃左右)、沉降时间50min时,对滇池水絮凝效果较好,浊度和COD去除率分别达98.52%和87.05%。

黄磷炉渣制取白炭黑和磷酸氢钙的工艺

黄磷炉渣为电炉法生产工业黄磷时产出的固体废弃物,富含SiO2和CaO,可用于提取硅、钙化合物产品。以黄磷炉渣为原料,经磷酸浸出、精制、煅烧可得到优质白炭黑和磷酸氢钙产品。白炭黑SiO2含量达到97%,白度90%,比表面积205cm2/g;磷酸氢钙产品达到(HG2636-2000)饲料级磷酸氢钙产品的质量要求。研究表明,浸出和精制的最佳工艺条件为:工业磷酸用量80mL,浸出温度自然升温;硝酸含量8%,精制反应时间2.0h,精制反应温度70℃。

粉煤灰中氧化铝提取的研究进展

简要介绍了从粉煤灰中提取氧化铝不同方法(烧结法、酸浸法、碱浸法等)的工艺特点,总结了近5年来国内外从粉煤灰中提取氧化铝研究取得的新进展,分析比较了各种工艺方法的问题,如烧结法能耗高、硅渣的二次利用问题,酸浸法腐蚀性强、提取率低、氧化铝提纯问题,碱浸法浸出率低、碱耗量大、溶液黏度高导致输送困难等。指出了今后的研究方向,预脱硅处理法不仅减少硅渣的排放而且可回收硅成分;微波辅助加热或微波活化加热,可以快速升温、减少能耗且有利于莫来石的分解。

水滑石类阴离子型插层材料的结构、性质、制备及其在催化领域的应用

水滑石类(LDHs)化合物是阴离子型插层材料的典型代表,因其具有层板组成的可调变性和层间阴离子的可交换性等特征,使得此类材料在众多领域具有重要的应用价值。本文以LDHs层状化合物在催化领域的应用为背景,综述了LDHs的结构特征及酸碱催化性质,对阴离子插层LDHs的多种制备方法进行了比较和评述,并简要介绍了本课题组在LDHs负载纳米金催化剂方面的工作进展。

炼焦机理和焦炭质量预测的研究进展

综述了煤的热塑性、炼焦机理和焦炭质量预测的研究进展。煤的化学结构如煤中镜质组的烷基侧链和移动氢的含量决定了煤的热塑性,核磁共振、质子磁共振热分析、拉曼光谱和电子顺磁共振谱等从分子水平解释煤的热塑性、配合煤的相互作用和炼焦机理。塑性成焦机理认为,良好的氢传递和分子重排是炼焦中获得优质焦炭的重要条件,塑性成分在焦炭光学组织形成中非常关键,改变加热速率可使煤的光学组织形成机理改变。碱度指数(modified basicity index,MBI)、复合焦势(composite coking potential,CCP)和组合煤指数(combined coal index,CCI)等参数可精确地预测焦炭反应后强度和焦炭反应性。矿物质对焦炭强度的影响是研究热点,控制焦炭的裂纹和尺寸是未来焦炭质量的要求。

高铁低铝煤矸石酸法提取铝、铁研究

以高铁低铝煤矸石为原料,经机械活化,酸浸提取有价元素铝、铁。首先利用硫酸盐在不同温度和不同硫酸质量分数条件下的溶解度差异,通过结晶分离法从酸浸液中转移出硫酸盐,然后利用新鲜煤矸石中和酸浸液中的游离酸,调节p H值至1.5~2.0,制备酸浸初步净化液。以初步净化液为研究对象,利用不同离子水解p H值的差异进行物质分离,再经纯化处理制备相应产品。用XRD对原料和产品进行了表征。结果表明,在硫酸质量分数为75%的条件下,反应液固比为4、温度为125℃、3 h时煤矸石中铝、铁溶出率分别为92.5%、99.7%。通过项目经济效益分析可知,该法可以产生良好的环境效益、社会效益,同时可实现煤矸石增值,产生较好的经济效益。

黄磷炉渣精制白炭黑的实验研究

以黄磷炉渣为原料,经硝酸浸出,钙元素以硝酸钙的形式分离,浸出渣经洗涤、干燥、煅烧可得到优质的白炭黑产品。白炭黑SiO2含量达到98.80%,Fe含量11mg/kg,比表面积201cm2/g。研究表明,浸出的最佳工艺条件为:搅拌速度360r/min,反应时间4h,反应温度80℃,液固比为10:1,硝酸浓度20%,浸出渣洗涤终点pH=6.0。

煤矸石酸渣制备白炭黑的实验研究

白炭黑是橡胶、塑料、涂料等化工制品的重要填料,煤矸石制取白炭黑是其高附加值利用手段之一。利用煤矸石提铝后的酸渣,制备低模数水玻璃,经新鲜酸渣提模,制取与工业水玻璃模数(n≈3.6)相近的高模数水玻璃。以二氧化碳为沉淀剂,经碳化反应制取白炭黑。采用单因素实验和正交实验相结合,确定出最佳的工艺条件:(1)煤矸石酸渣制备高模数水玻璃:提模时间1.0 h、提模温度60℃及液固比为4∶1;(2)高模数水玻璃制备白炭黑:反应温度80℃、反应时间2.5 h、水玻璃密度1.075 g/mL、水玻璃模数3.3、搅拌速率为350 r/min、二氧化碳浓度为20%。所制白炭黑质量好,吸油值2.2 mL/g,白度90%以上,纯度85%以上。

高铁低铝煤矸石中酸浸溶出实验研究

研究以高铁、低铝煤矸石为原料,不用热活化处理直接酸浸提取铝、铁、钛,结果表明:随着反应温度、液固比和时间的增加,铝、铁、钛溶出率总体呈上升趋势,当硫酸质量分数超过65%时,铝、铁溶出率下降,钛溶出率继续增加;通过酸质量分数、液固比、温度和反应时间4个因素的考察,得到了各因素对煤矸石中铝铁钛溶出率的影响规律,确定了最适宜的浸出条件为:酸质量分数65%,液固比3,温度115℃,时间4 h,此条件下铝、铁、钛的溶出率分别达到88.86%,91.37%和70.75%。

黄磷炉渣资源化的试验研究

黄磷炉渣为电炉法生产工业黄磷时产出的固体废弃物,富含SiO2和CaO,可用于提取硅、钙化合物产品。本研究以黄磷炉渣为原料,经磷酸浸出、精制、煅烧等工艺处理,将硅、钙资源化,得到用作橡胶配合剂的优质白炭黑产品和饲料添加剂的磷酸氢钙产品。白炭黑产品SiO2含量达到97%,白度90%,比表面积205cm2/g;磷酸氢钙达到饲料级要求。研究表明,最佳工艺条件为:硝酸浓度8%,精制时间2.0h,精制温度70℃,煅烧温度700℃。

复合聚硅酸铝铁絮凝剂的形貌结构及性能研究

以黄磷炉渣为硅源制备了无机高分子聚硅酸铝铁絮凝剂,采用红外光谱、扫描电镜、粒度分析、比表面积分析和p H值及电导率测试分析手段对聚硅酸铝铁产品的结构特征进行了表征。研究表明:自制的聚硅酸铝铁絮凝剂外观为黄绿色且透明黏稠状液体,该产品不是简单的原料复配,而是发生了螯合反应,生成带正电的阳离子复合型无机高分子铝铁硅聚合物,中位粒径为300 nm左右,比表面积3.99476 m2/g,结构呈树枝、大片状,整体呈现出立体、交迭及延伸的结构特征。该絮凝剂在滇池污染水的絮凝处理实验中,得到了较好的净水效果。

生物转化对天然药物进行结构修饰的研究进展

利用生物转化对天然药物进行结构修饰,是筛选活性化合物的有效途径之一。本文根据生物体系中酶的多样性和特异性以及生物转化具有副产物少、选择性和专一性强等特点,系统性的综述了近几年来在天然药物资源开发利用研究中生物转化进行结构修饰的常见反应类型:羟基化、糖基化、水解和环氧化反应等,并简述了生物转化法在开发具有活性的新药物和改变天然药物活性如改变细胞毒性、增强抗耐药性、减小毒副作用或提高生物利用率等方面的实际应用。

磷石膏中硫资源利用的研究与应用现状

目前中国每年要排放超过5×107t的磷石膏,大量堆积的磷石膏限制了磷肥工业的发展。介绍了中国硫资源的现状,指出从磷石膏中回收利用硫资源对解决中国硫资源紧缺有重要意义。目前从磷石膏中利用硫资源主要是集中在对磷石膏制硫磺、硫酸或硫脲工艺的研究上。介绍了磷石膏的综合利用现状,重点介绍了磷石膏利用硫资源的研究应用现状,提出对磷石膏利用硫资源工艺技术研究的建议。