利用HPLC检测SCCO2处理前后哈密瓜汁中单糖及有机酸含量变化的研究

糖和有机酸是哈密瓜汁中主要的风味营养物质，其含量的高低与哈密瓜汁的品质有密切的关系，因此，在超临界（SCCO2）处理前后，对哈密瓜汁中糖和有机酸的含量变化进行检测显得十分重要。本文利用反相高效液相色谱进行了检测方法考察，有机酸测定方法标准差在0．1095—0．7197之间，各种酸的线性相关系数R〉0．9993。糖测定方法保留时间标准差在0．0075—0．0098之间，各种糖的线性相关系数R〉0．99。结果表明：该方法具有高效、高灵敏度、检测组分多、检测速度快等优点，且线性范围良好、重现性好、回收率高，分析结果可靠，可广泛应用于果汁饮料的质量控制。

水、ScCO2致裂煤体裂纹形态与形成机制研究

为研究不同压裂条件下致裂煤体裂纹形态与形成机制,采用无烟煤试件在轴压/围压分别为12/10,14/10和16/10MPa下开展水力、ScCO2压裂试验,综合运用显微CT和三维形貌扫描表征压裂后裂隙煤体的内部裂纹形态、裂纹面粗糙度特征,并讨论不同压裂条件下致裂煤体裂纹的起裂扩展机制。结果表明:ScCO2压裂形成的裂纹数目更大、分叉更多、开度更小、裂纹面曲折度更高,显微CT得到的孔裂隙率表明ScCO2压裂改造范围大于水力压裂;与水力压裂不同,ScCO2压裂影响范围更大、释放的能量更多,导致裂纹网络趋于一次形成;水、ScCO2压裂裂纹起裂扩展均受地应力状态、层理弱面的影响,只有垂向地应力差异系数大于0.6,才能产生纵向主裂纹,反之,产生横向主裂纹;采用最大拉应力理论能较好预测产生纵向裂纹的临界起裂压力,而基于莫尔–库仑理论推导的起裂准则,能较好预测水、ScCO2致裂煤体下产生横向裂纹的临界起裂压力,相对误差在5%以内。

超临界CO_2萃取对石油焦气化特性的影响

利用半连续超临界CO_2萃取装置对2种石油焦进行萃取,考察了不同萃取温度、压力对石油焦气化反应性的影响,比较了石油焦萃取前后元素组成、孔隙结构和气化反应性等方面的差异。结果表明,超临界CO_2萃取对石油焦有脱S、提高石油焦H/C摩尔比的效果;石油焦萃取后的比表面积、孔容和气化反应性增大,但增加幅度随萃取温度、压力的增大而减小。在萃取温度45℃,萃取压力10 MPa下,石油焦萃取后的比表面积、孔容和气化反应性改善最大。采用4种动力学模型对萃取前后的石油焦-CO_2气化动力学曲线进行拟合,结果表明,随机孔模型拟合效果较好,相关系数均在0.9以上。

超临界二氧化碳改性活性炭及其对载体性能的影响

以氯化钌为活性前驱体,活性炭为载体,采用超临界CO2处理制备钌/炭催化剂。以超临界二氧化碳流体对活性炭进行预处理,并使用联碱中和法、XPS等手段表征活性炭表面官能团数量,发现处理后活性炭表面羧基和酚羟基的数量明显减少,内酯基的数量增多,这是由于在超临界二氧化碳条件下活性炭表面的羧基和酚羟基发生酯化反应生成内酯基造成的。活性炭表面官能团的改变,改善了它的负载性能。结果表明,使用超临界CO2预处理活性炭作催化剂载体,能提高葡萄糖加氢制备山梨醇的反应催化活性。

伽马射线辐照对聚丙烯超临界二氧化碳发泡的影响

系统研究了γ射线辐照改性聚丙烯(PP)的超临界二氧化碳(scCO_2)发泡行为。聚丙烯样品的制备采用两种辐照方法:(Ⅰ)PP粒子热压成型后γ射线辐照(Sequence Ⅰ,SⅠ);(Ⅱ)PP粒子γ射线辐照后热压成型(Sequence Ⅱ,SⅡ)。利用scCO_2作为物理发泡剂对两类样品进行间歇发泡。结果表明:γ射线辐照改性PP的熔点和结晶度随吸收剂量的增加而降低,其结晶度从51%下降到40%;在低频区,辐照后PP黏度轻微下降,而PP(SⅡ)样品下降更为明显;PP(SⅠ)发泡片材微孔尺寸变均匀,发泡率得到大幅提高,在40和50 kGy,不存在未发泡区域,并且拉伸性能从3.9 MPa增加到7.1 MPa;在最佳吸收剂量30 kGy时,发泡温度下降约5℃,发泡温度窗口从4℃增加到6~8℃。SⅠ方式可以降低发泡温度,扩大发泡温度窗口,更有利于PP的scCO_2发泡。

超临界CO_2处理对乳状液稳定性的影响机理研究

超临界CO_2(scCO_2)混相驱在提高原油采收率的同时,也显著改变采出原油乳液的性质。利用自主研发的CO_2-原油混相装置在模拟地层条件下对长庆原油进行混相处理,分别使用流变仪、电导率仪和显微镜研究了混相处理前后长庆原油及其W/O乳液的流变性、稳定性和微观形貌。实验结果表明,scCO_2处理改变了长庆原油的组成,破坏了沥青质溶剂化层结构,使得失去保护的沥青质胶粒更易吸附于油水界面;scCO_2处理也使得析出的蜡晶尺寸更加细小,数量增加,这将导致乳液黏度显著增大。上述变化导致scCO_2处理后W/O原油乳液的水滴粒径变小、分布更加均匀,宏观表现为乳液体系的流动性恶化、稳定性增强。

超临界二氧化碳技术的纺织应用

超临界二氧化碳技术是一种无污染低能耗的绿色工艺，本文阐述了超临界二氧化碳的性质以及该技术在化纤和染整领域的应用。

超临界CO_2处理对原油乳状液流动性及稳定性的影响

为了研究CO_2驱采出液的性质变化规律,利用CO_2原油混相装置在模拟地层条件下对长庆原油进行超临界CO_2(scCO_2)混相处理。分别使用流变仪、电导率仪和显微镜研究了混相处理前后原油及其乳状液的黏度、乳状液的稳定性及油水界面膜形貌。实验结果表明,经scCO_2混相处理后长庆原油的饱和分含量减少,而芳香分和胶质、沥青质含量相对升高;scCO_2混相处理后长庆原油及其乳状液黏度均有所升高;scCO_2处理后的长庆原油胶体体系稳定性被破坏,导致沥青质析出并吸附于油水界面,使得界面膜厚度增大、强度提高,乳状液稳定性增强。上述研究对于CO_2驱油技术在长庆油田的应用推广具有重要意义。

TC4铣削中超临界CO2混合油膜附水滴的冷却润滑性能

在干切削、超临界CO2(scCO2)以及scCO2与油膜附水滴(OoW)混合三种绿色切削方式下对钛合金进行了铣削试验。通过单因素试验分析了铣削参数和冷却润滑方式对切削力、切削温度、表面粗糙度的影响规律,研究了scCO2与OoW混合冷却方式在钛合金铣削中的冷却润滑性能。结果表明,三种冷却润滑方式下,随着切削速度、每齿进给量和径向切宽的增大,切削力和切削温度均呈现增大趋势;当切削速度进一步增大时,依据高速切削加工理论,切削力和温度有增长变缓和下降的趋势;不同加工参数下,相比干切削和scCO2,scCO2与微量油膜附水滴混合冷却方式能有效减小切削力和降低切削温度,并获得良好的加工表面,具有良好的冷却润滑性能。

多壁碳纳米管对微孔硅橡胶泡沫泡孔形貌及介电性能的影响

通过超临界二氧化碳(scCO2)发泡法制备了微孔多壁碳纳米管(MWCNT)/硅橡胶泡沫。探讨了多壁碳纳米管对微孔泡沫的流变性能、泡孔结构、热稳定性以及介电性能的影响。结果表明,多壁碳纳米管的引入有利于提高微孔泡沫的泡孔形貌。此外,当MWCNT含量从0增加到6.0%(质量分数)时,MWCNT/硅橡胶泡沫的初始分解温度从441～467℃。介电结果显示,这种泡沫材料的渗流阈值约为2.0%(质量分数),相应的介电常数和介电损耗分别为8.44,0.02(100Hz)。

沁水盆地南部深部煤层超临界CO_2吸附特征及其控制因素

为揭示深部煤层超临界CO_2(ScCO_2)吸附特征及其控制机理,以沁水盆地南部余吾矿、寺河矿、成庄矿的3号煤为研究对象,通过自制等温吸附仪进行了不同温度(45℃,62.5℃,80℃)、最高压力达到CO_2超临界压力以上时的等温吸附实验。研究结果表明:高温高压条件下ScCO_2吸附曲线不同于常温常压下CO_2吸附曲线,随压力升高ScCO_2过剩吸附量和绝对吸附量分别呈4段式和3段式变化,ScCO_2达到过剩吸附量峰值出现的压力点具有随温度升高向高压增高的特征;ScCO_2过剩吸附量远低于绝对吸附量,无法采用Langmuir吸附模型进行解释;温度对ScCO_2吸附抑制明显,水分对ScCO_2吸附没有起到抑制作用,灰分含量较高对ScCO_2吸附量有明显抑制作用,煤中高镜质组含量和高Rmax对ScCO_2吸附具有较明显的促进作用;超临界状态下煤对ScCO_2的吸附量大小由微孔和过渡孔所控制,且与微孔比表面积大小有关,高变质煤对ScCO_2的吸附能力降低可能是因微孔中矿物充填所致。

超临界条件下碱性添加物对TS-1催化丙烯环氧化反应的影响

在超临界CO_2(简称scCO_2)反应介质中,TS-1催化丙烯环氧化制备环氧丙烷(PO)的H_2O_2,转化率,PO选择性和H_2O_2利用率要高于在传统甲醇介质中的,但是仍存在H_2O_2分解和PO选择性较低等不足。系统研究了添加NaOH、NaHCO_3、Urea和(NH_4)_2CO_3碱性组分对TS-1催化内烯环氧化制备环氧内烷反应的影响。结果表明,TS-1催化丙烯环氧化反应体系加入各种碱性组分均可不同程度地提高PO选择性,但加入NaOH和NaHCO_3会使H_2O_2分解加剧,而加入Urea和(NH_4)_2CO_3则能缓解H_2O_2分解,其中(NH_4)_2CO_3的效果最好;反应体系加入0.054mmol的(NH_4)_2CO_3后,H_2O_2转化率、PO选择性和H_2O_2利用率分别达到了97.0%、96.8%和98.2%,从而解决了该反应在scCO_2介质中存在的H_2O_2分解和PO选择性低的问题。

scCO_2与日用化工

介绍了超临界流体的特性、萃取原理及超临界二氧化碳作为 SFE 溶剂、作为化学反应介质在日用化工中的应用。

ScCO_2-H_2O作用下不同煤级煤化学结构变化的实验研究

超临界二氧化碳(ScCO_2)–H_2O–煤地球化学反应可造成煤物理结构和化学结构的改变,对煤层注CO_2增采甲烷的有效性尤为关键。为了探讨ScCO_2-H_2O-煤反应对不同变质程度煤化学结构的影响,选择3个不同煤化程度煤样,在自主研制的ScCO_2-H_2O-煤地球化学反应模拟实验装置中模拟1 000 m埋深条件下煤样与ScCO_2和去离子水反应240 h,并对反应前后的煤样分别进行了X射线衍射和拉曼光谱实验,对比分析了反应前后煤样晶体结构和碳有序度的变化特征。测试结果表明:ScCO_2-H_2O反应破坏了煤的晶体完整性和碳有序度,改变了煤的大分子结构,且对低阶煤和中–高阶煤具有不同的影响,反应提高了低阶煤的平行定向程度,使其结构更加紧凑,减小了面网间距,而使中–高阶煤中无序单元增加,面网间距增大。该研究结果为CO_2-ECBM项目实施中ScCO_2-H_2O作用对煤储层吸附解吸特征和孔渗特征影响的研究奠定了微观尺度基础。

超临界二氧化碳协助改性芳纶纤维的表面性能

本文用超临界二氧化碳流体做反应介质,利用其超强的扩散性及溶解渗透性,将甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)带到芳纶纤维表面进行渗透并发生接枝、扩链反应,通过红外光谱、扫描电镜、x-射线光电子能谱方法、AFM等测试了纤维的表面形貌变化及元素、基团变化,并用VARI成型技术制成复合材料,测试了改性芳纶布与环氧基体的力学性能和界面性能。结果表明:经改性的纤维表面变得粗糙,极性基团增加,复合材料界面剪切强力明显增加,改性复合材料力学性能及界面得到改善,纤维更适合用作复合增强材料。

超临界二氧化碳(SCCO_2)无损伤清洗

简要回顾了传统RCA清洗工艺的历史背景和清洗原理,介绍了RCA清洗随着工艺节点减小存在的局限性。在此基础上,阐述了以超临界二氧化碳(SCCO2)为媒质的新型清洗工艺,该工艺流程可以同时实现超临界流体清洗和干燥。结合自主研发的绿色环保二氧化碳超临界半导体清洗设备,论述了利用SCCO2对Si片进行无损伤清洗的工艺原理和工艺流程。分析了近年来国内外对SCCO2清洗的研究进展,展示了其在清洗方面的巨大潜力以及在微电子行业应用中的有效性和优越性,其研究成果有利于推动下一代清洗工艺的发展。

超临界CO2处理对长庆原油添加降凝剂效果的影响

利用超临界CO2(scCO2)与原油混相处理装置,模拟地层条件对长庆原油进行超临界CO2混相处理,通过对处理前后油样的四组分(SARA)、沥青质稳定性、蜡析出曲线、凝点、流变性分析及微观显微观察,从沥青质缔合状态与蜡结晶层面分析了超临界CO2处理对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)降凝剂添加到长庆原油作用效果的影响。结果表明,超临界CO2处理加剂原油相比未处理加剂原油具有更好的低温流动性能。超临界CO2处理会增加未加剂原油体系极性,增强沥青质缔合程度,使低温下蜡晶形貌更细小,恶化原油低温流动性,而超临界CO2处理后添加EVA降凝剂却使得蜡晶形貌向更加紧密的团簇转化。由于超临界CO2处理有利于EVA降凝剂进一步改善蜡晶形貌,故超临界CO2处理可以促进EVA降凝剂对长庆原油低温流动性的改善效果。

超临界CO_2诱导相分离制备聚己内酯三维多孔支架的实验研究

三维多孔支架在组织工程中有重要用途,采用超临界流体技术——超临界CO2诱导相分离工艺制备聚己内酯(PCL)三维多孔支架,研究其可行性及工艺条件对三维多孔支架孔结构及其尺寸的影响。采用自行设计的实验装置,改变初始浓度、CO2压力和温度等工艺参数制备出不同孔径的PCL三维多孔支架。通过扫描电镜观察支架形貌,利用Image-Pro-Plus软件分析支架的平均孔径与孔径分布。结果表明,利用超临界CO2诱导相分离工艺可以制备PCL三维多孔支架,支架的平均孔径在40～80μm之间,孔径分布较好;随着初始浓度的增大和温度的减小,支架的孔径减小;压力对孔径的影响不大。通过对超临界CO2/丙酮/PCL三元体系的相平衡热力学计算,对实验结果进行了定性解释。

超临界二氧化碳条件下LOX酶分子的特性及其构象影响

在超临界二氧化碳(SCCO2)条件下,在35℃和65℃下,对脂肪氧合酶(LOX)进行处理,用透射电镜(TEM)、SDS-PAGE电泳、圆二色谱(CD)和荧光光谱对处理后的LOX酶的分子形态、一级结构、二级结构和三级结构变化进行了分析表征。实验结果显示:LOX酶蛋白直径变大,可能是酶蛋白分子发生了聚合反应;LOX酶一级结构未发生变化;α-螺旋相对含量降低至6.45%,表明LOX酶的二级结构遭到破坏;LOX的荧光光谱图发生变化,表明LOX酶的三级结构也发生了变化。实验结果表明:在超临界二氧化碳(SCCO2)和加热协同作用下,可以达到对脂肪氧合酶(LOX)一定的灭活作用,以上结果可为SCCO2钝化酶机理的深入研究,以及推动该项技术在食品及其他相关工业中的应用提供理论依据。

超临界CO_2中对苯二酚催化加氢反应的研究

通过超临界CO2介质中对苯二酚催化加氢的研究,探讨了催化剂、超临界CO2压力等反应条件的影响,研究了Pt/C、Pd/C、Ru/C和Rh/C几种催化剂对反应转化率和主要产物1,4-环己二醇选择性的影响,结果表明:Ru/C催化剂的活性最好。研究了超临界CO2压力、反应温度、氢气压力、反应时间等对反应转化率和选择性的影响,根据产物的选择性对该反应路径进行了初步分析。