论大学有机化学的通识性教学

在哈佛大学访学交流期间,笔者对本科生开设的有机化学课程进行了一年的听课与学习,从有机化学的课程设置、教学模式和方法、考核方式等方面对哈佛大学有机化学的教学进行深入的了解与研究。通过对哈佛大学有机化学课程的分析以及与我国现有有机化学教学现状的对比得到一些启示。

天然气净化厂废水处理过程中溶解性有机物的变化

溶解性有机物(DOM)是废水达标排放标准的重要考虑因素,综合分析废水中DOM的分子组成是对其高效去除的前提。以某天然气净化厂废水为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(FT-ICR MS)和三维荧光光谱(3D-EEMs)从分子层面深入分析氧化过程中DOM的荧光性质、分子组成、质荷比、分子转化。EEM结果表明,废水中主要以类腐殖质物质为主,其次为富里酸类物质。O_(3)/H_(2)O_(2)氧化降低了类腐殖质物质的荧光强度,但DOM降解受限于臭氧与富含电子有机物的反应特性;而O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton联合氧化能大幅降低总荧光强度,有效去除类腐殖质。FT-ICR MS结果表明,O_(3)/H_(2)O_(2)氧化去除了部分CHO类、CHON类DOM,但对CHOS类、CHONS类DOM的去除效果欠佳。多环芳烃和高度不饱和的化合物被臭氧降解为脂肪族类化合物,增加了CHO类DOM含氧量。O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton氧化对CHOS类、CHONS类DOM具有较好的去除效果,去除了大部分多酚化合物,生成具有含氧量更低和饱和度更高的DOM。同时,联合氧化极大地缓解了超滤膜污染,去除了大部分可逆污染和不可逆污染。

高分子化学双语课程的教学改革与探索

结合我校高分子化学双语课程改革与探索的实际,采用互动式、实践型等多种教学方法,有效调动了学生的学习积极性,提高了教学质量。本文就具体做法和个人体会进行了总结。

环保型阻垢剂PESA的合成及阻硫酸盐垢性能研究

以马来酸酐为原料,钨酸钠为催化剂,双氧水为氧化剂,氢氧化钙为引发剂,采用溶液聚合法合成了聚环氧琥珀酸。研究了催化剂用量、环化pH、引发剂用量、聚合温度和聚合时间对PESA阻BaSO4垢性能的影响,并用原子吸收分光光度法对在最佳工艺条件下合成的产品进行了阻垢性能评价。结果表明,合成PESA的最佳工艺条件为马来酸酐9.8 g,催化剂用量0.33 g,环化pH为4,引发剂加量0.5 g,聚合温度82℃,聚合时间2 h。当PESA加量为8 mg/L时,对硫酸钡的阻垢率达98.0%;当PESA加量为40 mg/L时,对硫酸锶的阻垢率达90.4%。

阴阳离子表面活性剂复配型起泡剂研究

针对目前气井严重积液的问题,运用阴阳离子表面活性剂复配具有协同效应的特点,研制出用于气井泡沫排水的一类新型起泡剂体系。比较了常用起泡剂的起泡性能,通过正交实验优选出两组复配型起泡剂体系并确定了其配方比例;同时研究了NaCl和CaCl2对两组体系性能的影响,及两组体系的动态携液能力。当阳离子表面活性剂的碳链长度为16时,复配效果最佳;体系I的最佳配比(质量比)为mSDS:mJS:mJT-3=4:3:2,体系Ⅱ的最佳配比(质量比)为mSDS:mAES:mJS:mJT-3=1:2:2:2。NaCl使体系泡沫黏度相对增加,稳定性增加,但CaCl2使体系易形成沉淀,泡沫性能变差。复配体系表现出较好抗盐性和携液能力,有利于气井泡沫排水,具有推广应用价值。

缓速酸种类及乳化酸应用研究进展

简要介绍了缓速酸种类及作用机理,缓速酸包括自生酸、稠化酸、泡沫酸、活性酸及乳化酸。重点介绍了乳化酸作用机理、改造地层特点及应用研究进展,即利用乳化酸的缓速性及其黏度,降低酸岩反应速率和酸液滤失速率,使酸液进入地层深部,增加酸液穿透距离,改善油层渗透率,达到提高油井产量的目的。用缓速酸对油田酸化施工,结果表明,乳化酸的缓速率是空白酸的4～6倍,施工成功率达100%,有效率达80%以上,油气增产效果显著。

二氧化碳缓蚀剂研究进展

重点介绍了国内外二氧化碳缓蚀剂的主要研究进展。着重对咪唑啉类、曼尼希碱类、席夫碱类、酰胺类及碳点(碳量子点)类缓蚀剂进行阐述。并从缓蚀剂分子结构、实验条件方面分析其缓蚀性能,总结了目前二氧化碳缓蚀剂在发展中存在的一般问题,对未来缓蚀剂的发展提出建议。

混合型烷醇酰胺组成对油/水动态界面张力的影响

为了探究混合型烷醇酰胺复杂组成对油/水界面张力的作用机制,采用GC-MS联用分析了混合型烷醇酰胺(GYD)的组成,并用自制的不同烷基链长醇酰胺(简记为CnDEA,n=8,10,12,14,16)在大庆原油条件下研究了GYD组成对油/水界面张力的影响规律。结果表明,降低油/水界面张力能力强弱为C14DEA>C12DEA≈GYD>C16DEA>C10DEA>C8DEA,C14DEA、C12DEA和GYD在一定浓度范围内能降低油/水界面张力至10-3m N/m数量级;CnDEA之间复配体系的界面活性取决于体系中各单分子结构烷醇酰胺相对含量,其中C14DEA/C12DEA相对含量是影响体系油/水界面活性的关键因素,当C14DEA/C12DEA复配比大于1时,体系达到超低界面张力浓度窗口更宽,界面动态特性更好;适量助剂(月桂酸和二乙醇胺)的加入对体系降低界面张力有一定的协同效应;GYD/C14DEA复配体系随C14DEA浓度增加,体系界面活性明显改善。

喹啉季铵盐中氯和溴对其缓蚀性能的影响

以喹啉为母体,以氯化苄、溴化苄为季铵化试剂,制得两种喹啉季铵盐缓蚀剂。采用失重法、电化学方法、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)法考察两种缓蚀剂单独使用以及不同复配条件下的缓蚀性能。结果表明:溴化苄基喹啉(BQB)与增效剂复配后,其缓蚀率可以达到98.73%;在相同条件下BQB的缓蚀性能优于氯化苄基喹啉(BQC)的;两种喹啉季铵盐在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,是一个自发、放热的混合吸附过程;BQC的吉布斯吸附自由能和活化能均大于BQB的。

喹啉季铵盐与金属阳离子作为盐酸酸化缓蚀剂的协同作用

季铵盐类缓蚀剂与金属阳离子的协同缓蚀作用广泛应用于高温酸化缓蚀剂领域,开展相关研究对于诠释高温酸化缓蚀剂多组分协同作用机理具有重要意义。合成了喹啉季铵盐缓蚀剂,研究了不同浓度的Sb2O3,CuI及NiSO4与喹啉季铵盐在20%盐酸,140℃环境中对N80钢的协同作用效果。结果表明,最优化的缓蚀剂配方为2%(质量分数)喹啉季铵盐+0.5%(质量分数)Sb2O3。针对这一最优化配方,通过表面SEM,EDS及XRD分析,研究了两种缓蚀剂组分之间的协同缓蚀作用机理。研究结果表明,喹啉季铵盐与锑化物协同作用形成复合膜是缓蚀的主要原因。增效剂Sb2O3在固液界面还原为单质Sb,沉积于金属表面,与酸化缓蚀剂主剂(成膜物质,喹啉季铵盐)共同形成复合膜,达到缓蚀作用。

高效环境友好型阻垢剂的最新研究进展

综述了国内外高效环境友好型阻垢剂的研究进展,并分析了该类阻垢剂的阻垢机理及其具有最佳阻垢作用的相对分子质量的范围。展望了新型高效环境友好型阻垢剂的发展趋势,指出高效、多功能、无毒和可生物降解的新型阻垢剂(如聚丙烯酸类、烷基环氧羧酸盐、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、S-羧乙基硫代琥珀酸以及它们的复配和共聚物等)应是今后的研究重点。

一种新型温控变黏酸体系的研究

根据地层温度随深度升高而升高的特点,以聚合物与表面活性剂Biggs三阶段模型为理论基础,由BCG-5稠化剂、HB-2缓蚀剂、NC-1活性剂构成了一种变黏酸体系,该体系低温低黏度,随温度升高表观黏度增大。对比了不同稠化剂浓度的增黏能力,测试了活性剂含量对体系温控变黏性能的影响,优选了缓蚀剂的型号与含量。结果表明,室温下该体系的表观黏度为29 mPa·s,在90℃下加热20 min后表观黏度逐步上升到250 mPa·s,100℃下仍具有变黏能力,缓蚀率可达到90.1%,与岩屑反应后表观黏度下降至5 mPa·s,表面张力为20 mN/m,有利于提高施工的供液能力、降低摩阻、深部酸化及酸压。

环保型阻垢剂PESA的合成及表征

以马来酸酐为原料,合成聚环氧琥珀酸(PESA)。分析了催化剂用量、环化pH值、环化温度、聚合温度和聚合时间对PESA阻CaSO_4垢性能的影响,得到PESA的最佳合成条件为催化剂用量2 g,环化pH值为4,环化温度60℃,聚合温度90℃,聚合时间2 h。对在最佳工艺条件下合成的产品进行了阻垢性能评价,当PESA加量为3 mg/L时,对硫酸钙的阻垢率达98.2%。

水溶性钴络合聚合物的合成与降黏性的评价

以丙烯酸,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,制备出低相对分子质量聚合物,然后再利用此低相对分子质量聚合物与硝酸钴制备出所需的降黏剂。流变性测试表明基浆的降黏率为95%,淡水聚磺高密度模拟浆降黏率为46%,盐水聚磺高密度模拟浆降黏率为45%。抑制性测试表明降黏剂能够抑制地层造浆;黏土表面Zeta电位的变化解释了降黏机理;渗透性实验表明降黏剂能够改善泥饼质量降低钻井液的滤失量;配伍性实验结果显示与其他处理剂配伍性良好。该降黏剂在聚合物泥浆,聚磺高密度泥浆,聚磺低密度泥浆中均有良好的应用效果。

Pt/CeO_2/RGO复合材料的制备以及对乙醇的电催化性能研究

利用改进的Hummers法合成氧化石墨烯并还原,再利用水热合成法制得Ce O2/RGO复合材料,将其修饰玻碳电极后镀铂后获得Pt/Ce O2/RGO修饰电极。通过SEM和EDS对其形貌进行了表征,同时利用紫外—可见吸收光谱和循环伏安法等方法研究了其在酸性条件下对乙醇的电催化性能。结果表明:酸性条件下RGO在0.05 V处将乙醇氧化成乙醛,在0.5 V处氧化成乙酸;复合材料RGO/Ce O2(1∶1)/Pt在0.04V处将乙醇氧化成乙醛,在0.45 V处氧化成乙酸;复合材料RGO/Ce O2(1∶2)/Pt在0.03 V处将乙醇氧化生成乙酸。

基于FAHP的高层建筑火灾风险评价研究

在建立高层建筑火灾风险评价指标体系的基础上,运用三角模糊数,构造指标两两模糊判断矩阵,然后,结合三角模糊运算和模糊综合程度值计算,得到各指标的排序,进而求得权重。基于该模糊层次分析法(FAHP),建立了高层建筑的火灾风险模糊综合评价模型,最后以某高层酒店为实例,计算出该高层建筑火灾风险隶属矩阵。依据最大隶属度原则,该高层建筑的火灾风险等级为"一般安全";依据"赋值法"该高层建筑火灾安全等级为"一般"。两结论一致,且符合该高层建筑火灾的实际安全状况。

地铁车站火灾风险的概率模糊评估研究

火灾风险评估是为了有效预防和减少火灾的发生。在对地铁车站火灾风险定量描述的基础上,从火灾发生概率和火灾危害性2个一级指标出发,建立地铁车站火灾风险概率模糊评估模型,并以某地铁车站为实例论述该模型的应用。评估得出,该地铁车站火灾风险隶属矩阵为(0.11,0.27,0.41,0.21),依据最大隶属度原则,该地铁车站的火灾风险等级为"一般风险";依据"赋值法",该地铁车站安全评价得分为82.19,对应安全等级为"一般"。二者结论一致,也与该地铁车站的实际安全状况相符。

新型聚合物型水基钻井液降失水剂的合成及性能研究

以烯丙基磺酸钠(AS)、甲基丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酰胺(AM)为原料,合成了一种新型聚合物型水基钻井液降失水剂。降失水剂的最佳合成条件为:反应温度65℃,引发剂用量0.35%,单体总浓度30%,pH=7,单体配比AM∶AS∶MA=35∶15∶50。该降失水剂具有良好的降失水效果,且对钻井液的流变性影响不大。

不含水原油结蜡的影响因素分析

针对川中地区原油基本不含水、含蜡量较高的特性,采用测定原油析蜡点和结蜡量的方法,分析原油自身组成、温度、压力、流量、pH值和微粒等因素对原油结蜡的具体影响关系。分析认为pH值和微粒对不含水原油结蜡影响较小,原油自身组成、温度、流速等因素的影响相对更大。

油气田井喷事故致因的ISM模型分析

在石油天然气开采现场,井喷事故并不少见。井喷事故是灾难性事故,特别是在三高气田,井喷事故可能造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。首次运用ISM理论分析近些年国内外发生的油气田井喷事故,研究结果表明,井喷事故致因因素可归纳成4个层面的16个因素,且其存在内在关系。建立井喷事故致因因素的6层多级递阶解释结构模型,可清晰地揭示井喷事故发生的表层原因、中间层原因以及深层次原因,为井喷事故的防治工作起到指导作用。