芳香烃/环烷烃吸附分离材料研究进展

吸附法由于其节能环保的特性有潜力替代萃取精馏成为分离同碳数芳香烃/环烷烃的新方法,目前采用的吸附分离材料已从传统的沸石分子筛发展到包括金属-有机框架材料(MOFs)、共价有机框架(COFs)和多孔分子晶体(PMCs)在内的新型多孔材料,体现出优异的选择性、优先吸附芳香烃或环烷烃的能力。本文综述了近年来MOFs、COFs和PMCs在苯/环己烷和甲苯/甲基环己烷分离中的研究进展,重点介绍了三类材料结构的设计思路、吸附分离性能及其机理,包括热力学平衡、分子排阻等两类不同的机理。在取得较大研究进展的同时,该领域也存在一些较为突出的问题,如对吸附质扩散传质规律和混合物固定床分离性能研究不足、对材料稳定性和杂质敏感性关注较少、多孔材料结构复杂、经济性有待提升等,在未来的研究中需予以重视。

离子液体强化不饱和键差异化合物分离的研究进展

结构相似物的分离是物耗和能耗最集中的化工过程之一。对于具有不饱和键差异的化合物而言,它们的物化性质极为相近,高效分离极具挑战。离子液体因其特殊的理化性质、结构可设计以及多重分子间相互作用位点等特点而广泛应用于不饱和键差异化合物的分子辨识分离。本文综述了离子液体强化不饱和键差异化合物分离的研究进展,重点介绍了常温常压下为气态的低碳烃、液态的中等碳链烃及固态的天然活性同系物等代表性体系的分离,突出了离子液体分离不饱和键差异化合物的构效关系、分离机理及分离工艺流程评价,并展望了离子液体强化不饱和键差异化合物分离的未来方向。

热等离子体裂解低碳烃制备石墨烯研究进展

石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,因其特殊的二维结构而具有卓越的力学、电学、光学、热力学等性质,在储能、电子、环境等方面具有广阔的应用前景。然而,现有的制备方法还难以实现高品质石墨烯的低成本、大规模的制备,阻碍了石墨烯的产业化广泛应用。文章综述了近年来石墨烯的各种制备方法,介绍了不同制备方法的特点,重点介绍了热等离子体法裂解低碳烃制备石墨烯的研究进展,主要包括射频热等离子体法和直流电弧放电热等离子体法,并对该领域存在的问题和发展方向进行了总结和展望。

离子液体萃取分离结构相似化合物研究进展

结构相似化合物的高效分离是化学工业最具挑战的难题之一,传统分离方法存在选择性低、溶剂消耗大、能耗高等不足。基于离子液体较强的氢键、π-π作用能力及良好的成相能力,离子液体液-液萃取过程能够有效识别结构相似化合物物化性质的微小差异,提高分离选择性,同时还可获得较高的分配系数和萃取容量,并抑制乳化的发生。本文在简要介绍离子液体偶极性/可极化性、氢键酸碱性和液-液相平衡规律的基础上,系统综述了离子液体液-液萃取技术在不同类型结构相似化合物选择性分离方面的研究进展,探讨了研究中存在的问题和未来发展方向。与亲水性化合物的分离相比,离子液体液-液萃取技术在疏水性结构相似化合物及表面活性结构相似化合物的分离中更具优势。离子液体-分子溶剂复合萃取剂的研究则为解决离子液体黏度大、成本高等问题提供了可行途径。

离子液体在微乳液聚合中的应用

介绍了近年来离子液体在微乳液聚合方法上的研究进展,综述了离子液体作为分散相、连续相、表面活性剂等不同组分参与到微乳液聚合反应中的实验方法和实现过程。介绍并评价了这类离子液体复合体系在制备聚合物微粒、纳米材料、导电材料,多孔材料及聚合物复合材料上的应用和发展潜力。

生物质焦油处理方法研究进展

生物质气化技术是目前常见的生物质能转化技术,其过程中产生的焦油不仅有腐蚀设备、堵塞管道、造成二次污染等危害,而且会降低生物质气化效率。文章介绍了生物质焦油的组成、危害及其处理方法,重点介绍了最近几年里催化裂解法和等离子体法处理焦油的研究进展,并比较了不同方法的优缺点。物理法具有设备和操作流程简单的优点,但存在焦油自身能量得不到利用和二次污染等问题。热裂解法可将焦油转化为气体,具有增加产品气能量含量的优点,但对操作温度的要求高,耗费较大。催化裂解法的温度低于热裂解法,是目前研究最活跃的领域,但仍普遍存在催化剂稳定性差、易失活、价格高等难题。等离子体法是近年来新兴的焦油处理方法,包括冷等离子体法和热等离子体法。其中,热等离子体法具有高温、高焓、高电子密度的特点,为生物质焦油处理技术的发展提供了新的可能。

EPA和DHA的分离研究进展

目前,EPA和DHA主要的生产来源是深海鱼油,但其含量较低不能直接满足食品和制药业的需求,富集提纯EPA和DHA尤为重要。简述了EPA和DHA的分离研究进展,主要从富集和高纯度单体的制备两个方面展开,系统介绍了低温结晶法、尿素包合法、分子蒸馏法、超临界流体萃取法、银离子络合法、脂肪酶法、高效液相色谱法、超临界流体色谱法、模拟移动床色谱法的分离原理以及近年的研究成果,并比较了各种方法的优缺点。最后对EPA和DHA提纯分离发展前景提出了展望,两种或多种分离方法组合是发展趋势,脂肪酶法和模拟移动床色谱法值得进一步深入研究。

多孔氢键金属-有机框架材料对乙炔和二氧化碳的吸附分离

以腺嘌呤和溴化铜(氯化铜)为原料,采用慢扩散合成法,合成多孔氢键金属-有机框架材料MPM-1-Br和MPM-1-Cl。采用SEM、PXRD、TGA及比表面积分析等技术对材料进行综合表征,并测定了此二种同构多孔氢键金属-有机框架材料对乙炔和二氧化碳单组分气体的吸附等温线。实验结果表明,MPM-1-Br和MPM-1-Cl的比表面积分别为373 m^2·g^(-1)和417 m^2·g^(-1),且在<240℃的温度范围内有良好的稳定性;在298 K和总压100 kPa下,通过IAST理论计算得到其对C_2H_2/CO_2混合气体(体积比50:50)的吸附选择性分别达到了3.8和3.0,与HKUST-1(4.7)和UTSA-30(3.3)等金属-有机框架材料有相当的分离性能。

离子液体-分子溶剂复合萃取剂脱除水中酚类化合物

构建了疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂,并研究了其对酚类化合物的萃取性能。结果表明,与纯离子液体萃取剂相比,三己基十四烷基溴化（[P66614]Br）-乙酸乙酯复合萃取剂在显著降低萃取剂黏度的同时,获得了较高的酚类溶质分配系数。当萃取剂中[P66614]Br摩尔分数为20%时,苯酚的分配系数为345,是纯乙酸乙酯为萃取剂时的5.3倍,是[omim]BF4、[C12mim]NTf2等常规疏水离子液体的9~60倍;比纯[P66614]Br为萃取剂时的分配系数下降25.3%,黏度却比纯[P66614]Br降低99%以上。COSMO-RS研究表明[P66614]Br与苯酚之间较强的氢键作用是获得较高苯酚分配系数的关键因素。该复合萃取剂对间苯三酚、4-氯苯酚和2,5-二硝基苯酚等物质也有良好的萃取能力。上述结果为开发兼具良好热力学性能和动力学性能的脱酚萃取剂提供了新的思路。

稀有气体Xe/Kr吸附分离研究进展

稀有气体Xe/Kr的高效捕集分离是气体工业、核环境监测和乏燃料处理等领域的重要分离过程之一。氙与氪结构与极化率相似,传统低温精馏方法借助氙与氪的沸点差异实现二者分离,能耗巨大,吸附分离是较为理想的替代分离技术。以金属有机框架材料为代表的新型多孔材料具有结构多样性与高度可设计性,通过调节材料微孔表面的极化环境与孔道窗口结构,借助氙与氪极化率的微小差异,可实现对二者的精准辨识,有良好的吸附分离性能与应用前景。重点综述了金属有机框架材料在氙氪分离中的研究进展,归纳了材料的极化环境、孔道结构、框架柔性等因素对氙氪吸附分离性能的影响规律,探讨了金属有机框架材料在氙氪吸附分离研究中存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。

离子液体选择性萃取分离磷脂酰丝氨酸和磷脂酰胆碱

同系物分离是高纯度药物单体和化学品制备中的重要环节,磷脂酰丝氨酸是一类重要的药物和功能添加剂,其制备过程中的关键技术是磷脂酰丝氨酸与其他磷脂同系物的分离,但同系物之间结构相似、分离难度大。报道了以离子液体为介质选择性萃取分离磷脂酰丝氨酸和磷脂酰胆碱的方法,系统研究了离子液体结构和浓度、萃取温度对分离性能的影响。研究表明,离子液体的阴离子结构显著影响同系物的分离选择性,且离子液体与极性稀释剂之间存在协同萃取效应,离子液体的摩尔浓度仅为5%时,1-乙基-3-甲基咪唑溴/甲醇-正己烷两相体系中的磷脂酰丝氨酸和磷脂酰胆碱的选择性高达29.48。采用量子化计算初步研究了萃取机理,结果表明离子液体与磷脂之间形成了多重氢键和静电相互作用,从而促进了磷脂同系物之间的选择性分离。

离子液体中乙炔氢氯化液相反应体系的研究

寻找合适的反应介质一直制约着乙炔氢氯化液相反应体系的发展,离子液体作为一类蒸汽压低、热稳定性高的新型绿色介质为乙炔氢氯化液相反应提供了新思路。本工作首先研究了非汞催化剂与离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)组成的催化体系,考察了温度、流速和金属催化剂种类对催化活性的影响,进而研究了离子液体结构对PdCl_2/离子液体体系催化活性的影响。在此基础上,构建得到了一类低成本且高效的PdCl_2/质子酸离子液体体系,并首次将其应用于乙炔的氢氯化反应,在反应温度180℃,乙炔流速5 mL/min,氯化氢与乙炔的流速比1.2,PdCl_2的摩尔浓度为0.04 mol/L的条件下,体系中的乙炔转化率可达75%,氯乙烯选择性高于99.3%,且在反应6 h时间内具有很好的稳定性,作为一类绿色非汞催化剂体系,具有较好的研究前景。

二氧化碳等离子体处理生物质焦油

生物质气化过程中副产的焦油不仅有腐蚀设备、堵塞管道等危害,而且会降低生物质气化效率,传统的物理处理与热裂解处理方法存在诸多不足。本文基于旋转弧热等离子体反应装置,以二氧化碳作为等离子介质,选取苯及苯萘混合物作为生物质焦油的模型化合物进行了气化实验,实现了向合成气的高效转化(碳收率可达到90%以上),初步显示了该路线的可行性。进一步分析了真实生物质焦油的物质组成,考察了二氧化碳等离子体对焦油的气化性能,焦油内的水分可作为气化剂,调节合成气中H2/CO的比例(0.3~1)。上述结果为生物质焦油无害化、资源化利用技术的发展提供了新的思路。

L酸/B酸可调的磺酸功能化MIL-101(Cr)材料催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛

以九水合硝酸铬和单磺酸钠对苯二甲酸为原料,水为溶剂,采用水热法合成系列磺酸功能化MIL-101(Cr),通过调节反应温度和时间,合成不同Lewis/Br?nsted催化位点比例的磺酸功能化MIL-101(Cr),采用PXRD、EDX、SEM、ICP-AAS及BET比表面积分析等技术对材料进行综合表征,并研究磺酸功能化MIL-101(Cr)催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的催化活性。催化反应动力学研究结果表明,MIL-101(Cr)-SO3H中的Cr(Ⅲ)作为葡萄糖异构化反应的Lewis酸位点,-SO3H作为果糖脱水反应的Br?nsted酸催化位点,当催化剂的Br?nsted酸和Lewis酸的摩尔比为1.1时,150℃下反应,5-羟甲基糠醛的选择性最高可以达到47.15%,5-羟甲基糠醛的产率最高达到46.0%。

复合催化剂在油酸豆甾醇酯合成中的应用

以油酸和豆甾醇为原料,研究了以硫酸氢钾-金属氧化物为组合的复合催化剂在酯化合成中的应用。首先,通过与其他硫酸盐的酯化效果进行比较,筛选出KHSO4是适用于酯化合成中高效且安全的催化剂,并将其和不同的金属氧化物进行组合作为复合催化剂进一步探究酯化效果。通过实验结果比较,得到KHSO4-Zn O作催化剂的酯化率最高。然后,将KHSO4-Zn O作为复合催化剂,针对催化剂用量、反应温度、反应时间、酸醇摩尔比等因素进行考察,探究油酸和豆甾醇的最佳酯化条件。得到最佳工艺条件为:在通高纯氮气条件下,选用3.0%KHSO4+1.0%Zn O(以豆甾醇的质量分数计)为催化剂,油酸和豆甾醇的摩尔比为1.8:1,反应的温度为150℃,反应的时间为7 h,酯化率达到92.17%。本工艺利用KHSO4-Zn O作为复合催化剂,得到较高的酯化率,实现了一条合成油酸豆甾醇酯的新工艺路线。

烯烃与二氧化碳直接合成环碳酸酯的研究进展

二氧化碳(CO_(2))是一种来源丰富、价廉易得的C1资源,将二氧化碳化学固定为环碳酸酯是最具工业应用前景的CO_(2)资源化利用途径之一。相比于环氧化物与CO_(2)反应制备环碳酸酯,以毒性小、价格低廉的烯烃为原料,通过环氧化、CO_(2)环加成反应一步制备环碳酸酯,由于反应路线简洁、原子经济性高,具有重要的工业应用价值。在此回顾了近年来烯烃与CO_(2)直接合成环碳酸酯的研究进展,着重介绍了不同种类的催化剂,主要包括离子液体、金属氧化物或盐、金属有机配合物、金属有机框架材料等催化剂,并对其未来发展方向进行了展望。

超临界二氧化碳中合成环碳酸酯的催化剂研究进展

超临界二氧化碳(sc CO2)是一种环境友好型溶剂,它作为传统有机溶剂的替代品已被广泛应用于绿色化学过程的开发。其中,环氧化合物在超临界二氧化碳中制备环碳酸酯是实现二氧化碳高附加值转化的有效途径之一。本文回顾了近年来在超临界二氧化碳中合成环碳酸酯的研究进展,着重介绍了不同种类的催化剂,包括金属配合物、季盐、二元催化体系、离子液体、金属氧化物、有机小分子及其他类型催化剂在该反应体系中的应用,突出了超临界二氧化碳既作为溶剂,又作为反应物的双重优势。从经济和环境角度考虑,离子液体或季盐等有机催化剂具有更好的工业化应用前景。同时,指出了高效和绿色催化体系设计和创制是该研究领域的关键。

己烷异构体吸附分离材料研究进展

己烷异构体的高效分离是石化行业生产高辛烷值汽油的关键过程之一。己烷异构体分子的化学性质不活泼,极化率、沸点相近,分离极具挑战。目前,基于5A分子筛的吸附分离技术在工业上得到了广泛应用,但5A分子筛的吸附容量较低,且无法实现单支链异构体与双支链异构体的选择性分离,限制了汽油辛烷值的进一步提高。金属-有机框架材料等新型多孔材料的结构多样性和高度可设计性使其可以精准识别异构体分子在形状和性质上的微小差异,展现出良好的分离性能和应用前景。重点综述了金属-有机框架材料在己烷异构体分离中的研究进展,归纳了分离机理和影响因素,并对该领域中存在的问题和未来发展方向进行了探讨。

模拟移动床色谱分离二十碳五烯酸乙酯和二十二碳六烯酸乙酯

二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸是两种非常重要的ω-3多不饱和脂肪酸,广泛用于膳食补充剂和药品,同时它们的生理作用并不完全相同,因此分离制备它们的高纯度单体十分必要。首先以聚苯乙烯/二乙烯基苯(PS/DVB)聚合物为固定相,在液相色谱上分离二十碳五烯酸乙酯(EPA-EE)和二十二碳六烯酸乙酯(DHA-EE),考察了流动相、填料粒径、温度对分离的影响。然后采用粒径20μm、孔径10 nm的PS/DVB填料装填了8根150 mm×10 mm的半制备色谱柱,测定了半制备柱装填的均一性。最后尝试在模拟移动床(SMB)色谱上分离EPA-EE和DHA-EE的混合物,探究了Ⅱ区和Ⅲ区的流量、进料流量、进料浓度对分离的影响,结果表明SMB制备的EPA-EE和DHA-EE的相对纯度分别为91.6%和93.6%,回收率分别为97.0%和91.6%,固定相生产率为5.97 g/(L·h),溶剂消耗为1.52 L/g。SMB制备EPA-EE和DHA-EE具有较大的应用潜力。

甘油磷酰胆碱的分析、制备及纯化研究进展

甘油磷酰胆碱(GPC)作为重要神经递质乙酰胆碱的生物合成前体,能够促进乙酰胆碱在脑部的合成,增强人体的记忆力和认知能力,预防老年痴呆类疾病,已引起医药界的高度关注。为进一步促进GPC相关产品的研究与应用,本文重点介绍了近几年GPC的分析、制备及纯化技术的研究进展,并比较了不同方法的优缺点。指出高效液相色谱法(HPLC)是分析GPC的主流方法,但没有一种检测器能检测到所有关键的杂质,需要多种检测器联用才可判断GPC的质量是否达到要求。全化学合成和水解卵磷脂(PC)是制备GPC的主要方法。文中指出全化学合成法具有收率高、产品纯度高和制备工艺完善的优点,但起始原料昂贵,全化学合成的GPC中会残留基因毒性杂质,严重影响产品品质。水解PC法能够制备出食品级GPC,所得产品无毒无害,但水解法收率低,产品纯度低,纯化难度大,难以规模化生产。结晶法和柱色谱法是纯化GPC粗品的主要方法。结晶法得到的产品纯度高,但收率低,生产成本高。柱色谱法能除去大量杂质,除杂效果好,但生产过程中会产生大量“三废”,纯化周期长。文中分析表明,HPLC和多种检测器联用是定量分析GPC及其相关杂质的最有效方法,水解PC以制备食品级GPC是如今的研究热点,开发出高效的纯化技术是工业化生产GPC的关键和难点。