磁性聚合离子液体的制备及其催化合成酯反应研究

通过季铵化法合成一系列咪唑类离子液体并附着在表面硅烷化的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒上,用于催化季戊四醇/三羟甲基丙烷与油酸的酯化反应制备季戊四醇油酸酯和三羟甲基丙烷油酸酯。FT-IR、BET、XRD、VSM等表征结果表明成功制备了磁性聚合离子液体。确定了合成季戊四醇油酸酯的最佳反应条件为:催化剂质量分数5%、酸醇摩尔比4∶1、反应温度190℃、反应时间7 h,此时磁性聚合离子液体酯化率达到94.43%;合成三羟甲基丙烷油酸酯的最佳反应条件为:催化剂质量分数5%、酸醇摩尔比3.5∶1、反应温度150℃、反应时间7 h,此时磁性聚合离子液体酯化率达到97.60%。在2种不同的酯化反应体系中,磁性聚合离子液体在重复使用多次后依旧保持较高的酯化率。同时对磁性聚合离子液体的2种酯化反应的催化动力学进行了研究,得出活化能Ea1=26.27 kJ/mol、Ea2=20.38 kJ/mol。

厌氧消化系统酸化预警及调控技术研究进展

厌氧消化是有机废弃物资源化利用的重要技术之一,但在实际工程运行中,由于物料特性以及操作参数等因素变化,易引起有机酸累积,造成系统产气率下降,甚至酸化失败问题。本文在总结国内外研究进展的基础上,简述了酸累积的危害,剖析了引起酸化的主要原因,并分别从酸化预警、酸化调控两方面总结了厌氧系统在酸化前后所需采取的应对措施,建议进一步加强酸化预警指标体系的完善,突破环境耐受型微生物菌群驯化技术瓶颈,同时开展基于内源酸碱缓冲体系增强厌氧系统抗冲击性能方面的研究,以期为提高厌氧消化反应器的处理效率和运行稳定性提供参考。

Sn-silicalite-2分子筛膜的制备及其渗透汽化性能研究

采用二次生长法在多孔α-Al2O3支撑体表面制备Sn-silicalite-2分子筛膜。通过XRD和FT-IR分析证明Sn原子进入MEL分子筛骨架,通过扫描电镜(SEM)表征膜结构。考察了Sn含量、进料温度和进料质量分数对渗透汽化性能的影响。结果表明,合成液中Sn/Si摩尔比为0.03时,Sn-silicalite-2分子筛膜具有最高的有机物选择性,并且随着进料温度的升高和进料质量分数的降低,渗透通量和分离因子均增大。在料液温度为70℃、进料质量分数为5%的条件下,合成液中Sn/Si摩尔比为0.03的Sn-silicalite-2分子筛膜分离乙醇/水、乙酸/水和DMF/水溶液的渗透通量分别为1.28、1.13、0.99 kg/(m^2·h),分离因子分别为6.3、12.7和5.6。

氮掺杂介孔碳纳米球负载铂催化剂在肉桂醛选择性加氢中的催化性能研究

以多巴胺为碳源和氮源、F127为软模板制备氮掺杂有序介孔碳纳米球(NOMCS),并以其为载体制备Pt催化剂(Pt/NOMCS)。通过TEM、XPS、OEA、Raman和N_(2)吸附等手段对材料进行表征。将制备的Pt/NOMCS用于肉桂醛(CAL)选择性加氢模型反应,并研究其催化性能。结果表明,与商用介孔炭(MC)和活性炭(AC)负载Pt催化剂(Pt/MC和Pt/AC)相比,Pt/NOMCS在CAL选择性加氢中显示出较高的催化活性(反应速率常数k=(0.37±0.02)h^(-1))和选择性(转化率为90%时的肉桂醇选择性约为75%)。循环实验4次后,Pt/NOMCS显示出较好的可回收性能。

氧-氮等离子体表面改性石墨烯用于肉桂醛水相加氢反应

使用等离子体表面改性技术对石墨烯(GR)进行处理,通过优化气源、放电功率、放电时间和工作气压,制备了具有两亲表面的氮掺杂GR(NDGR),以其为载体制备了Pt纳米催化剂(Pt/NDGR)。采用FTIR、Raman、元素分析仪、TEM和光学接触角测量仪对催化剂进行了表征,并评价了其对肉桂醛(CAL)水相加氢反应的催化性能。结果表明,采用等离子体两步接枝工艺,即先以O_(2)为等离子体气源活化GR表面,再以NH_(3)为等离子体气源在GR表面接枝含氮基团得到的氮掺杂GR[NDGR(O_(2)-NH_(3))]具有最佳的表面性质。与GR负载Pt催化剂(Pt/GR)相比,在放电功率140 W、工作气压200 Pa、放电时间6 min的最佳条件下制备的NDGR(O_(2)-NH_(3))负载Pt催化剂[Pt/NDGR(O_(2)-NH_(3))]在CAL水相加氢反应中显示出优良的催化性能。在80℃、3MPa、Pt/NDGR(O_(2)-NH_(3))为催化剂、4 h的反应条件下,CAL的转化率达98%,肉桂醇的选择性约为84%,反应速率常数为(1.072±0.051)h^(–1),远高于Pt/GR为催化剂的(0.624±0.023)h^(–1);其反应活化能约为14 kJ/mol,仅为Pt/GR为催化剂的(约29k J/mol)的48.3%。Pt/NPGR(O_(2)-NH_(3))的高催化性能得益于GR表面接枝少量含氮基团后Pt纳米粒子锚定位点的增加、对底物的高吸附性能以及金属-载体间协同作用。

等离子体预处理对解淀粉芽孢杆菌生长和α-淀粉酶分泌的影响

采用低真空室温射频等离子体对解淀粉芽孢杆菌CICC 10035进行预处理,通过改变放电功率、处理时间和工作气压等参数筛选工艺条件,并使用蛋白质组学技术对差异蛋白质进行生物信息学分析,探讨等离子体预处理对菌体生长和产酶性能的影响。得到的等离子体预处理最佳工艺条件为:放电功率120 W,预处理时间15 s,工作气压135 Pa。在该条件下,发酵48 h后,α-淀粉酶酶活超过400 U/mL,与对照样相比提高约20%。蛋白组学分析表明,等离子体预处理对菌体的蛋白合成及代谢产生了较强的正效应,尤其在DNA修复和氨基酸合成上,一方面提高了菌体活性,延缓了其衰亡过程;另一方面促进了α-淀粉酶在菌体内的合成和分泌。

木质素添加对基膜及纳滤膜结构和性能的影响

为了打破纳滤膜渗透性能与截留性能之间的权衡效应,通过在基膜中共混生物质材料木质素来调控界面聚合。在界面聚合过程中,基膜中的木质素吸附胺单体并抑制其扩散,从而使得聚酰胺选择层更薄、更致密。相较于传统的纳滤膜,在0.6 MPa下,基膜共混木质素纳滤膜过滤硫酸钠的渗透通量从84.6 L·m^(-2)·h^(-1)提高到139.2 L·m^(-2)·h^(-1),截留率从93.4%提高到96.0%。这不仅能够为高性能纳滤膜的制备提供思路,同时为生物质利用提供新方向。