不同前驱体制备的碳化氮材料电化学选择性还原四价锡离子

分别以三聚氰胺、尿素、碳酸胍和硫脲为原料,通过热解法制备了碳化氮(CN)材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附-脱附测试对其进行了详细表征。将由该材料制备的电极作为阴极,铂片作为对电极,在酸性溶液中电催化选择性还原Sn(Ⅳ)。与铜片、石墨板、钌铱钛板等常见阴极电极材料相比,CN不仅在双电极电解池中具有较低的电势,且在酸性溶液中稳定,可以实现将Sn(Ⅳ)选择性还原为Sn(Ⅱ)。

交错挡板对跑道式光生物反应器流场的影响

为加强跑道式光生物反应器中流体在垂直方向流动以促进藻类光合作用,开发了一种连续交错挡板结构,并采用CFD软件研究了连续交错挡板对光生物反应器流场的影响。研究结果表明,增设挡板后,跑道式光生物反应器直通道区域内流体的垂直方向速度明显提升,垂直方向速度大于0.005 m/s的微藻细胞所占比例提高了38%~48%,微藻细胞的光暗循环周期缩短。流体的湍动能和涡量也分别提高了10%和60%左右。交错挡板强化了局部流动,提升了微藻细胞颗粒的上下循环流动效果,对于提高流体混合和促进微藻光合作用帮助较大。

基于宏基因组分析移动床生物膜反应器(MBBR)生物膜的微生物结构和功能基因

为探究双氧水生产废水厌氧-缺氧-好氧(AAO)处理工艺的缺氧池中移动床生物膜反应器(MBBR)生物膜的菌群结构及脱氮潜力,基于宏基因组测序对MBBR生物膜的菌群和功能多样性进行分析,挖掘功能基因,并进行实时荧光定量PCR(qPCR)验证。菌群结构分析显示:缺氧生物膜和缺氧水样活性污泥中99%以上为细菌;在门水平下,变形菌门(Proteobacteria)在2种样本中占比最大,分别为92.3%和67.5%,放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)在缺氧生物膜中的占比明显比缺氧水样活性污泥中的大;在属水平下,陶厄氏菌属(Thauera)在缺氧生物膜中的相对丰度比缺氧水样中的明显上调。基因挖掘和qPCR实验结果表明,缺氧载体生物膜中含有硝酸盐转化为亚硝酸盐的潜在途径及其他反硝化途径,并且显著高于缺氧水样中的活性污泥。研究为后续集成MBBR技术用于双氧水生产废水处理提供一定的理论基础。

一株木质素降解细菌的筛选及其降解途径

经高温碱性盐法预处理的玉米秸秆预处理液中木质素和碱性盐含量高,为了反复利用含盐预处理液,需脱除其中的可溶性木质素。本实验从腐木中筛选分离到一株木质素降解菌株CCZU-WJ6,通过形态学观察和16S rDNA序列分析,鉴定该菌株属于无色杆菌属(Achromobacter sp.)。测定了CCZU-WJ6木质素降解相关酶的活性,及其在玉米秸秆预处理液中的生长趋势、预处理液的COD去除率和木质素降解率,通过GC-MS和FTIR检测预处理液中组分及其化学键的变化。通过单因素实验确定了菌株CCZU-WJ6处理预处理液的最佳条件为pH 7.0、温度30℃、预处理液稀释倍数10倍、接菌量0.5g/mL。在处理6天后,预处理液COD脱除率为40.9%,木质素的降解率为32.1%,CCZU-WJ6分泌木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的酶活分别达到215.5U/L、200.1U/L。CCZU-WJ6会破坏木质素结构中的苯环结构、醚键以及C=O键,降解产物中含有愈创木酚和对香豆酸,推断其降解途径为β-芳基醚代谢途径和阿魏酸代谢途径。CCZU-WJ6可用来处理含木质素的工业废水,在工业方面具有广阔的应用前景。

苯甲醇液相氧化合成苯甲醛的连续流工艺

在液相条件下以苯甲醇为原料,次氯酸钠溶液为氧化剂,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)为氧化催化剂,在连续流微通道反应器中液相氧化合成苯甲醛。考察了苯甲醇与次氯酸钠溶液的物质的量配比、催化剂用量、反应温度、溶剂以及停留时间对苯甲醛合成的影响,并进行了工艺优化。结果表明:当次氯酸钠与苯甲醇的物质的量比为1.25∶1、苯甲醇与TEMPO的物质的量比为1∶0.01、苯甲醇与DMF的体积比为1∶10、pH=8、反应温度为0℃、停留时间为10min时,苯甲醛的收率可达95.1%。

连续流微反应器合成亚磷酸二甲酯的研究

以三氯化磷和甲醇为原料,在无溶剂的条件下,研究了在具有特殊微结构的金属微通道反应器中酯化合成亚磷酸二甲酯的连续流工艺。考察了n(三氯化磷)∶n(无水甲醇)比、反应温度和停留时间等因素对亚磷酸二甲酯合成的影响。最佳工艺结果为:n(三氯化磷)∶n(无水甲醇)=1∶3.2、反应温度30℃、停留时间3 min条件下,三氯化磷转化率为95.4%,亚磷酸二甲酯选择性为97.0%,亚磷酸二甲酯收率为92.6%。连续流金属高通量微通道反应器与间歇反应相比,具有停留时间短、强传质传热的特点,大大缩短了反应时间,提高了反应效率,解决了传统反应器由于反应剧烈、放热量大而带来的本质安全问题,实现了亚磷酸二甲酯的绿色安全高效合成。

SO^2-4/Sn-MCM-41非均相催化环己酮氧化反应

以环己酮为底物,过氧化氢为氧化剂,1,4-二氧六环为溶剂,SO^2-4/Sn-MCM-41为催化剂,经Baeyer-Villiger反应生成ε-己内酯。通过水热合成法和浸渍法制得SO^2-4/Sn-MCM-41分子筛改性催化剂,采用XRD、FT-IR和BET等手段对催化剂结构进行表征。实验考察了反应条件对氧化反应的影响,结果表明:在70%过氧化氢为氧化剂、SO^2-4/Sn-MCM-41(n(Si)/n(Sn)=50)为催化剂、n(催化剂)∶n(环己酮)=0.5∶1、氧酮比2.5∶1、n(溶剂)∶n(环己酮)=8∶1、70℃下反应3 h条件下,环己酮转化率达74.4%,ε-己内酯收率达52.1%。

苯甲醇合成苯甲醛的氧化反应动力学

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)为催化剂,采用初始浓度法研究了苯甲醇液相氧化生成苯甲醛的反应动力学。结果表明,该反应对苯甲醇和次氯酸钠均呈一级反应,反应活化能为30.69 kJ/mol,指前因子为1.72×10^(7)L/(mol·min)。反应动力学模型的计算值与实验数据吻合较好,表明建立的氧化反应动力学方程是可靠的,可为苯甲醇液相氧化反应器设计和反应工艺条件的选择和优化提供基础依据。

基于纤维素乙醇水溶液添加的微游离醛脲醛树脂制备工艺研究

以甲醛、尿素为原料,纤维素乙醇水溶液为pH调节剂和改性剂,三聚氰胺、聚乙烯醇为改性剂,合成了微游离醛脲醛树脂,并运用单因素变量控制法研究了制备工艺。研究结果表明:当n(甲醛)∶n(尿素)=1.1∶1.0,加成反应温度为60℃,反应pH为8.5~9.5,缩聚反应阶段添加10%的纤维素乙醇水溶液调节pH为4.8~5.1,反应温度为95~100℃条件下,添加w(聚乙烯醇)=0.15%和w(三聚氰胺)=5%(相对于尿素质量而言)为改性剂,合成了微游离醛脲醛树脂胶粘剂。经在杨木人造板中应用,脲醛树脂胶粘剂的性能满足E0级人造板用胶粘剂的质量要求。

甲苯液相氧化合成苯甲醛的研究

以甲苯为底物,醋酸为溶剂,乙酸钴为催化剂,溴化钠为助催化剂,在双氧水液相氧化催化作用下生成苯甲醛。实验考察了催化剂种类、助催化剂、双氧水浓度、氧化剂用量、催化剂用量、反应时间和温度对氧化反应的影响。结果表明:n(甲苯)∶n(过氧化氢)=1∶3,n(乙酸钴)∶n(甲苯)=1∶50,n(溴化钠)∶n(甲苯)=1∶30,w(过氧化氢)为25%,θ=105℃,t=20 min时,甲苯转化率达49.2%,苯甲醛选择性达70.4%。与传统间歇工艺相比,甲苯液相氧化法通过Co^2+与过氧乙酸协同催化效应,扩大工艺条件选择区间,实现对氧化反应过程的有效控制。

Huisgen [3+2]环加成/N-芳基化串联反应合成三氮唑苯二氮卓化合物

研究了四氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,3-二酮经N-炔丙基化反应,铜催化的Huisgen[3+2]环加成和N-芳基化串联反应一步法合成三氮唑苯二氮卓化合物的新方法。产物经熔点仪、质谱、1 H NMR和13 C NMR进行了表征。该方法原料易得、操作简单、反应条件温和、产物收率高。

合成间甲基苯甲酸的微通道连续流工艺

目前,对合成间甲基苯甲酸的研究主要局限于氧化釜的间歇反应工艺,对连续流反应工艺少有报道。针对这一问题,本文提出了在脉冲混合结构微通道反应器中液相氧化合成间甲基苯甲酸的连续流工艺。采用间二甲苯为原料,过氧乙酸为氧化剂,乙酸钴和溴化钠为催化剂,通过对反应物料比、催化剂的用量、反应停留时间、反应温度、溶剂用量等条件的考察,获得最佳工艺条件。得出当n(间二甲苯):n(过氧乙酸):n(乙酸钴):n(溴化钠):n(乙酸)=1:4:0.015:0.02:5、反应温度120℃、反应停留时间15min时,反应效果最佳。研究结果表明:此工艺充分利用微通道连续流反应器优良的传质传热特点,大大缩短了反应时间,提高了反应速率,扩大工艺条件选择区间,增加了安全系数,实现对氧化反应过程的有效控制。

一种基于特斯拉阀结构的微混合器设计、模拟及其试验研究

微混合器是常见的用于流体混合的设备,由于特斯拉阀结构简单稳定,流动方式特殊,具有开发微混合器的潜质。本文通过数值模拟的方法,在特斯拉阀结构以及前期研究的基础上,改进并优化了一种特斯拉型的微混合器,利用流体力学软件(Fluent)研究了不同θ角度以及不同雷诺数下的混合程度,并对该结构的混合效果进行了流场分析以及试验验证。结果表明,该新型微混合器的最佳几何参数为θ=30°。两股流体在Re=52.5、混合长度为50mm时,混合程度η=0.9647,体系压降为330.45Pa。该微混合器的操作压降较低,相对于先前结构,混合性能更好,混合长度更短。

氯化钠废盐制铵碱的气液反应过程强化研究

为了解决氯化钠废盐对环境的危害,将侯德榜制碱法应用于氯化钠废盐资源化处理过程,形成了氯化钠废盐制备碳酸氢钠、氯化铵的工艺。设计了用于氯化钠废盐资源化处理的气升式环流反应器,对氯化钠废盐资源化处理过程中的铵化、碳化等气-液反应过程强化进行了研究。利用计算流体力学(CFD)软件研究了环流反应器内部的流动及传质情况,通过比较实验值与模拟值确认了CFD模拟的可靠性。对氯化钠废盐资源化处理过程中的铵化过程、碳化过程以及后处理过程进行了实验研究。优化实验条件:在表观气速为0.0444 m/s条件下,铵化过程通氨气的时间为70 min、碳化过程通二氧化碳的时间为105 min、第二次铵化过程通氨气的时间为40 min。在此条件下所得碳酸氢钠的纯度为89.68%、氯化铵的纯度为85.11%,氯化铵经重结晶精制所得产品纯度可达到99.9%,碳酸氢钠和氯化铵产品纯度均符合市场需求。

磷酸钠组合氧气预处理提高玉米秸秆酶解糖化效率

以高效的预处理方法打开木质纤维素结构,促进纤维素在酶水解过程中的酶解糖化效率是高效制备生物质乙醇的关键。以磷酸钠溶液作为预处理试剂结合氧气在高温高压条件下对玉米秸秆进行预处理,并通过扫描电子显微镜(SEM)与傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对预处理前后玉米秸秆的形貌和化学态进行了分析。采用响应面法考察了磷酸钠的质量分数、氧气压力、反应温度和预处理时间对于还原糖得率的影响,对反应体系进行了优化,并建立二次回归模型并进行验证。结果表明在最佳预处理条件为磷酸钠质量分数7.6%、氧气压力0.76 MPa、反应温度140℃和处理时间37 min时,得到玉米秸秆酶水解的还原糖得率最高为90.9%,葡萄糖得率为61.0%。该预处理方法具有较强的脱除木质素能力,能够有效提高酶水解过程中还原糖得率。

新生认识实习价值观引导——以常州大学制药工程专业为例

认识实习是新生专业导论课的重要实践性教学环节。通过认识实习让学生们在过程中了解专业、熟悉专业、热爱专业,培养学生们的专业思想,激发他们的学习兴趣,同时树立正确的价值观,为下一步的德才双育奠定基础。本文以常州大学制药工程专业为例,阐述了认识实习过程中思政元素有机融合的价值观教育,实现新生价值观引导。

直接氧化法制备2,5-二氯苯酚

2,5-二氯苯酚是重要的酚类化合物,工业上常用的2,5-二氯苯酚的制备方法大多存在生产流程长、污染严重等问题。针对这些问题,本文提出了以对二氯苯为原料、H_2O_2为氧化剂的直接氧化制备2,5-二氯苯酚的工艺,并对催化剂和溶剂进行初步筛选,探讨了不同催化体系对反应的影响,确定以铁粉作催化剂、乙酸为溶剂的反应体系下,通过对氧化剂用量、反应温度、反应时间、催化剂用量等工艺条件的考察,获得最佳工艺条件。实验结果表明,当工艺条件为n(对二氯苯)∶n(50%H_2O_2)∶n(Fe)=1∶3∶0.10、反应温度60℃、反应时间2.5h时,反应效果最佳;产物经GC-MS和1HNMR分析确定为2,5-二氯苯酚,经气相色谱分析,2,5-二氯苯酚选择性达83.4%,收率达42.6%。

共沸回流法制备α-半水石膏工艺研究

为消除副产石膏对环境的危害,提高副产石膏的利用价值,采用共沸回流法以工业废酸石膏为原料,经过浆料配制、投加共沸溶剂、转晶反应以及抽滤烘干得到α-半水石膏,并对α-半水石膏的最佳合成工艺进行了探究。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对产物进行表征。重点研究了共沸溶剂浓度、温度、固液比、pH对副产石膏的转晶过程、转晶产物组成及结构的影响,并通过单因素实验以及正交实验得到最佳实验条件。结果表明:在共沸溶剂体积分数为70%、转晶温度为120℃、固液质量比为1∶6、pH为5、反应时间为3 h时可以制得长径比约为1∶1、抗折强度(2 h)为5.6 MPa、烘干抗压强度为43 MPa的α-半水石膏,满足JC/T 2038—2010《α型高强石膏》α40强度等级。

微通道反应器中亚磷酸二异丙酯的连续合成工艺

为了提高亚磷酸二异丙酯的反应收率以及安全性,以三氯化磷和异丙醇为原料,研究了在金属微通道反应器中酯化合成亚磷酸二异丙酯的连续流工艺。考察了脱酸条件、溶剂、物料配比、反应停留时间、反应温度等因素对反应收率的影响。最佳工艺结果表明,在反应总体积为130 mL,异丙醇与三氯化磷的物质的量比为3.7:1,反应温度为20℃,反应停留时间5 min的条件下,亚磷酸二异丙酯的收率可达91%。与传统生产工艺相比,金属微通道反应工艺提高了亚磷酸二异丙酯的收率,降低了操作成本,提高了生产稳定性以及安全性。

极性非质子溶剂体系中AlCl3催化纤维素制备5-HMF

5-羟甲基糠醛(5-HMF)是一种重要的生物基化学品。为了能以低成本方式提高其生产效率,建立一种在低沸点极性非质子溶剂中金属氯化物催化纤维素降解制备5-HMF的高效催化体系,并利用无机盐NaCl为相转移促进剂,加速产物5-HMF从水相向有机相转移,减少其过度降解。结果表明:以10 mmol/L的AlCl为催化剂,水与THF体积比为1∶3,NaCl与纤维素质量比为0.6,在190℃下反应20 min,纤维素转化率为90.5%,降解得到5-HMF的产率可达60.36%。