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TS1分子筛的结构及吸附性能的理论研究
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nginx/1.4.4递（第十五期）-南京工业大学国家大学科技园 | sp.
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递（第十五期）
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行业动态：
美国《时代》周刊网站评出来自全球的20大绿色科技概念
随着气候变暖，全球环境正面临严峻的威胁，生态日趋恶化，资源日渐匮乏。为了拯救环境和未来可持续发展，全球科学家们一直在思考和研究如何在不影响发展的前提下更好地保护环境，从而提出了无数适用于未来可持续发展的绿色科技概念。美国《时代》周刊网站近日评出了来自全球的20大绿色科技概念。
1、电子垃圾再利用；2、海藻生物燃料；3、海藻食物；4、薄膜太阳能电池；5、熔盐存储；6、太阳塔；7、微生物定制生物燃料；8、电动汽车；9、智能电表；10、锂离子电池；11、燃料电池；12、绿色混凝土；13、绿色建筑材料；14、小型核电站；15、屋顶风能发电；16、潮汐塔；17、绿色信息技术；18、人工光合作用；19、变废为宝；20、生物碳。（化工进展，2011年第1 期）
国家863计划成果破解处理高浓度氨氮废水难题
近年来，全国水体氨氮污染问题逐渐突出，氨氮已超过COD（化学需氧量）成为影响我国地表水水环境质量的首要指标。在国家863计划的支持下，中科院过程工程研究所与天津大学集成多项原创性科研成果，合作研究开发出高浓度氨氮废水资源化处理的全过程工艺，并研制出工业化反应装置。
该技术基于氨与水分子相对挥发度的差异，通过精馏脱氨工艺量化设计，设计制造高通量、低阻降、高分离效率、抗结垢新型塔内件，全过程自动化控制，实现了工业高浓度氨氮废水的资源化处理。氨氮原始浓度1-50g/L的废水经该技术处理后，氨氮浓度可降至10 mg/L以下，达到国家一级排放标准（&15 mg/L）。且处理后的氨氮污染物全部实现资源化利用，可制备高纯浓氨水产品，氨氮污染物削减率和利用率均大于99%，全过程无废水、废气、废渣等二次污染产生。
这项成果在有色冶金、食品加工、制药、印染、焦化等高浓度氨氮废水排放行业推广应用后，可大幅减少氨氮污染物排放量，具有显著的环境效益。同时，资源化回收氨氮后可大幅减少相关行业铵/氨原料的消耗量，在提高企业经济效益的同时实现氨氮排放总量源头减排。（化工进展，2011年第1 期）
化学所在光催化活化分子氧机理研究方面取得新进展
在国家自然科学基金委、科技部和中科院的大力支持下，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室的研究人员在光催化活化分子氧机理研究方面取得新进展。
此前，该研究组利用同位素标记等实验研究TiO2光催化氧化醇类分子时，发现在反应过程中醇分子中的氧原子完全被氧分子中的一个氧原子所置换（置换率&99%）生成相应的羰基化合物。基于顺磁共振、氧同位素标记拉曼光谱、动力学同位素效应等实验结果，提出了与以往贵金属等催化氧化机理完全不同的TiO2光催化反应氧原子交换机理。在进一步研究反应的微观机理和速率限制步骤中，他们发现在TiO2表面吸附Bronsted酸能够大大加快醇类分子光催化转化，由于掺杂SiO2能增加酸的吸附位点，当用Bronsted酸对TiO2/SiO2复合光催化剂进行表面修饰后加速作用进一步加强，速率限制步骤得到证实。表面光谱及动力学分析表明质子能够有效促进在光催化活化分子氧过程中TiO2表面形成的Ti-过氧化物中间物种的分解，进而使得表面光催化活性位点再生，因此加速了光催化循环和反应。该研究有助于深入理解TiO2光催化活化分子氧的微观机理，为今后制备新型光催化剂和调控光催化反应提供了重要的科学依据。（化工新型材料，2010年第12期）
美国环保局设定温室气体减排目标
美国环保局（EPA）2010年10月15日对外公布了其设定的年为期5年的减排目标，包括确保化学品安全管理和对气候变化采取积极行动，其他目标还有保护水源、推进可持续发展、社会清洁化以及强化环境法规。应对气候变化的行动包括通过提升能效和其他措施，大幅降低温室气体的排放量。
美国环保局的气候变化和空气质量启动计划包括减少全美国与经济相关的温室气体排放，气候变化模型集成进入EPA运作和决策过程中减少各种空气污染物。EPA的目标是到2015年，使美国温室气体的排放量减少7.401亿t CO2 当量，这将主要通过工业和建筑业的能效措施来达到。EPA也力图使美国氢氯氟烃的消费量到2015年减少85%。
按照该局计划，氮氧化物（NOx）与二氧化硫排放也将降低。到2015年，NOx 排放减少24%，将至1470 万t/a；SO2 的排放减少46%，将至740万t/a。（中国氯碱，2010年第11期）
全球高分子复材需求快增
Lucintel公司最新发布的报告预计，未来推动高分子复合材料增长的主要行业，有建筑、汽车、航空和风能利用。在汽车制造业中，高分子复合材料正成为取代传统材料的首选材料。Lucintel预计到2014年，北美地区高分子复合材料市场值将达到15.81亿美元，年复合增长率为4%。2009―2014年间，欧洲汽车产量将继续快速增长，受此推动，复合材料市场需求预计将以6.87%的年均速度增长，2014年将达到18.249亿美元。巴西复合材料协会（ABMACO）公布的数据显示，至2010年底，巴西复合材料市场值可达13亿美元，较2006年增长11%；需求量将达到约21万t，比2009年的18.3万t增加14.7%。未来印度和中国将在全球价值190亿美元高分子复合材料市场中发挥更大作用，在过去5年中亚洲复合材料市场得到快速成长，按出货量考虑亚洲在2008年已取代北美，成为世界上最大的需求市场，中国和印度的经济增长和基础设施建设，将进一步推动亚洲高分子复合材料市场的增长。高分子复合材料与传统材料相比，具有更高的比强度、耐化学品和耐热冲击性，以及更大的设计灵活性。汽车原始设备制造商为了进一步提高燃油经济性，正努力寻找新的方法来降低汽车总重量。高分子复合材料在汽车生产中的应用范围越来越广，最初只是用于汽车的外部结构，现在已扩大到所有的汽车构件，包括内部零件和引擎罩下零部件。聚丙烯基复合材料将成为推动复合材料在汽车行业中应用的主要动力。（化工时刊，2010年第12期）
新型精炼催化剂将重油副产物裂解成汽油烃
美国德克萨斯州Rice大学的Wong教授等开发出一种新型催化剂，在将其用于重油副产物裂解成汽油烃时，效率是现有技术的5倍。Wong及其团队与美国宾夕法尼亚州Lehigh大学、希腊研究和技术中心以及美国德克萨斯州DCG公司合作开发该项目。
该催化剂由在氧化锆顶部的纳米氧化钨簇组成。它可将直链正戊烷分子（汽油中的许多烃类之一）转化成燃烧性能更好的支链正戊烷。利用纳米技术可将氧化钨的催化潜能最大化。
Wong及其团队经过数年研究，发现了活性氧化钨纳米粒子与惰性氧化锆之间适当的混合比，由此可将氧化钨纳米粒子通过正确的表面覆盖分散到氧化锆载体上。Wong称，这是“金发姑娘理论”，即比例恰当。他们希望在不让纳米粒子相互接触的情况下，使载体上的纳米粒子数量最大化。
通过恰当的混合比，这种催化剂粒子与直链正戊烷分子反应时，可通过异构化反应使直链正戊烷的5个碳原子和12个氢原子重排。
这种新型催化剂除具有更高的生产效率外，生产出的汽油辛烷值还较标准工艺高。目前，许多化学过程在溶剂、前体和能源方面大量浪费。改进催化剂后可使这些化学过程更具环境友好性，并且提高效率、节约资金。
Wong及其团队已经拥有生产这种催化剂的方法，生产出的催化剂将直接用于工业应用。Wong称，因为所开发的新工艺仅是现有工艺的一个组成部分，因此炼油厂无需太多中断就可直接将其插入到系统中。（石油化工，2010年第12期）
全球化工巨头巴斯夫拟在沪建成亚太地区研发集聚地
近日，全球化工巨头巴斯夫集团发布大中华区2009年年度简报。简报称，公司计划于2009年至2013年间，在华投资超过20亿欧元，并逐步将上海建设成为其在亚洲的创新研发基地。
巴斯夫大中华区管理董事会董事长介绍，2009年，中国成为仅次于德国与美国的巴斯夫全球第三大市场，全年巴斯夫大中华区销售额超过41亿欧元，过去十年销售额平均增长率为20%。虽然受到全球金融危机的影响，中国依然是巴斯夫亚太区的业务增长引擎，巴斯夫将持续扩大在华的研发投入。
中期战略中的20亿欧元将主要投资于长江沿岸地区，例如南京、上海与重庆等城市。2009年巴斯夫也的确扩大了在这些城市的投资规模，据介绍，巴斯夫在上海浦东和漕泾已经拥有多个生产基地，2009年其化学建材亚洲技术中心和涂料技术中心也在上海建成。
巴斯夫的目标是在2009到2020年期间，每年以平均高于市场两个百分点的速度增长，到2020年实现亚太区销售额翻番，并实现70%的销售额来自于本地化生产。（杭州化工，2010年第4期）
节能环保规划重点扶持六大领域
据悉，发改委会同环保部等部门编制的《节能环保产业发展规划》基本编制完成，近期将上报国务院。节能环保已被列为七大战略性新兴产业之首。规划将把高效节能技术和装备、高效节能产品、节能服务产业、先进环保技术和装备、环保产品和环保服务六大领域列为重点支持对象，在财政、税收、金融等方面提供政策支持。
具体而言，在节能产业方面，一是发展高效节能技术和装备，包括锅炉窑炉、电机及拖动设备、余热余压利用装备、节能监测技术和装备，重点示范推广稀土永磁无铁芯电机、基于吸收式换热的新型热电联产集中供热技术等；二是发展高效节能产品，包括家用和商用电器、照明产品、建材产品和汽车等，重点研发和示范具有自主知识产权的新型节能汽车及配套系统，重点推广能效等级为1、2级的高效节能产品；三是发展节能服务产业，推动节能服务公司为用能单位提供节能诊断、设计、融资、改造、运行等“一条龙”服务，以节能效益分享方式回收投资的市场化节能服务模式。
在环保产业方面，一是发展先进环保技术和装备，包括污水、垃圾处理，脱硫脱硝，高浓度有机废水治理，土壤修复，监测设备等，重点攻克膜生物反应器、反硝化除磷、湖泊蓝藻治理和污泥无害化处理技术装备等；二是发展环保产品，包括环保材料、环保药剂，重点研发和产业化示范膜材料、高性能防渗材料、脱硝催化剂、固废处理固化剂和稳定剂、持久性有机污染物替代产品等；三是发展环保服务，建立以资金融通和投入、工程设计和建设、设施运营和维护、技术咨询和人才培训等为主要内容的环保产业服务体系，加大污染治理设施特许经营实施力度。
在资源循环利用产业方面，重点发展共伴生矿产资源、大宗工业固体废物综合利用，汽车零部件及机电产品再制造，再生资源回收利用，餐厨废弃物、建筑废弃物、道路沥青和农林废弃物资源化利用，重点解决共性关键技术的示范推广。（杭州化工，2010年第4期）
GCM推出创新型环氧预浸料技术
位于阿联酋迪拜的海湾复合材料公司（GCM）研发了一种制造创新型环氧预浸料的技术，这项技术的原创性使GCM进入了环氧预浸料行业的前列。
一般来说，市售的环氧预浸料在室温下的储存期都较短（3-8周），这使得预浸料制造商的最终用户不得不安排合适的储存空间，一般置于 -18℃下储存。在成型方面，传统环氧预浸料的固化周期较长，并要求特别注意加热过程中过剩树脂的流动。过剩树脂流动意味着难以控制最终树脂含量和固化制件的性能。这个问题在压塑、蜂窝夹芯板的真空固化过程中尤为突出。
新的环氧预浸料与传统环氧预浸料大不相同。其特点为：室温下储存期长、120℃下固化周期短、加热过程中流动控制极好。（上海化工，2011年第1期）
中国2010年化工科技十大亮点
&&& 《中国化工报》评出中国2010年化工科技十大亮点：重油利用技术取得突破；高聚物加工关键设备国产化；七大合成胶全部产业化；碳纤维核心工艺攻关成功；全球首套煤制草酸装置成功试车；煤层气产业化利用迈出关键一步；盐湖固体钾矿开采获得技术支撑；国产氯碱离子膜突破国外封锁；大推力往复式压缩机填补空白；煤制烯烃技术全球首次工业化。（化工进展，2011年第2期）
动态题录：
细菌免疫系统秘密揭开有望解决细菌抗药性难题（化工进展，2011年第1期）
我国掌握“低碳水泥”关键技术可实现碳减排50%（化工进展，2011年第1期）
长春应化所制备出浅色导电高分子复合材料（化工新型材料，2010年第12期）
2013年欧盟将全面禁止三氟甲烷等排放项目（浙江化工，2010年第11期）
2011年中国氧化铝产量或将增加至3670万t（中国氯碱，2010年第11期）
“纳米生物医药产业技术创新战略联盟”在上海成立（中国生物工程杂志，2010年第12期）
细胞分裂时的组蛋白密码（中国生物化学与分子生物学报，2010年第12期）
中石化上海高桥石油化工公司连续法制备聚醚多元醇获国家专利（石油化工，2010年第12期）
澳大利亚煤层气工业采用GE公司先进的水处理技术（工业水处理，2011年第1期）
杜邦公司推出可与食品接触的新型聚合物（塑料工业，2011年第1期）
塑料抗氧剂、光稳定剂开发前景好（广州化工，2010年第12期）
拜耳材料推出新BaySystems技术和微乳剂（杭州化工，2010年第12期）
国内首创垃圾变热能生产线投用（杭州化工，2010年第12期）
CSC化学研究报告：纳滤显示了对纯净水的追求（上海化工，2011年第1期）
从乙醇蒸气重整生产氢气的新催化剂（化工进展，2011年第2期）
专利文摘：
一种污水物化处理方法及装置
本发明公开了一种污水物化处理方法及装置，该方法的具体步骤：（1）测定污水的pH；（2）当污水的pH超出5-8的范围时，投加酸或碱进行调整至pH为5-8；（3）投加复合还原剂；（4）投加复合絮凝剂；（5）投加复合氧化剂；（6）投加助凝剂；（7）将投加药剂后的污水进行固液分离，之后把沉淀污泥与浮渣排除；（8）最后取出合格水。本发明可以有效地处理污水中微生物难降解的物质、重金属，操作方便、运行成本低。（工业水处理，2010年第12期）
异丙胺催化剂及其应用
该专利涉及一种用于合成异丙胺的催化剂及其应用。该催化剂在镍基催化剂中加入Mo和/或W以及Zn，显著地提高催化剂的丙酮转化为异丙胺的选择性。通过工业生产模拟试验和催化剂对比试验，表明使用该催化剂可以使系统中的二异丙胺量不增加，不需要运行二异丙胺分离单元，异丙胺的收率提高。（石油化工，2010年第12期）
一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法
该专利涉及一种选择性加氢脱硫催化剂及其制备方法。该催化剂含有载体、选自至少一种第Ⅵ B族和至少一种第Ⅷ族的加氢活性金属组分，以硫化态的催化剂为样本，采用透射电子显微镜方法表征，催化剂的f值为7-10；f=fe/fc，其中，fe为第Ⅵ B族加氢活性金属组分活性相片晶的棱边位原子数与片晶的总原子数的比值，fc为第Ⅵ B族加氢活性金属组分活性相片晶的角位原子数与片晶的总原子数的比值。与现有提供的催化剂相比，该方法提供的催化剂具有更好的脱硫选择性。（石油化工，2010年第12期）
生物质转化为合成气的高效集成工艺
该专利提供了几种不同的将生物质或其他含碳原料转化为合成气的方法。一些方法包括在脱挥发分单元热解或烘烤生物质，生成气相产物和焦，再使焦气化。另外一些方法包括将生物质加入到硫化床气化器中，生成固体产物和气相产物，固体产物或/和气相产物再经过部分氧化或重整得到合成气。可将得到的热合成气的热量进行回收。由上述方法制得的合成气可制成液体燃料（如乙醇）等。（石油化工，2010年第12期）
氧氯化催化剂
该专利涉及一种乙烯氧氯化生成1,2-二氯乙烷的工艺。该工艺采用气相循环模式，以减少氢气的累积。该工艺包括：（1）乙烯、氧气和氯化氢进入氧氯化反应器，其中氯化氢中含有氢气；（2）在负载型催化剂的作用下，上述原料反应生成1,2-二氯乙烷，同时有部分氢气转化为水，该催化剂负载了3.5% -12.5%（质量分数，下同）的铜（以铜盐的形式计）、0.1% -1.0%的镁（以镁盐的形式计）和0.1%-2.0%的钾（以钾盐的形式计）；（3）处理反应产物，循环气循环回氧氯化反应器。（石油化工，2010年第12期）
专利题录：
工业废水高效脱色处理及其制备方法（工业水处理，2010年第12期）
制备高纯度甲基丙烯酸的方法（石油化工，2010年第12期）
烯烃聚合催化剂及其制备方法（石油化工，2010年第12期）
裂解气中高不饱和烃选择加氢的方法（石油化工，2010年第12期）
处理工业废水的复合絮凝剂及制备方法（工业水处理，2011年第1期）
一种高浓度高色度废水复合脱色絮凝剂的制备方法（工业水处理，2011年第1期）
论文摘要：
高强度、亲水性聚醚砜中空纤维超滤膜的制备技术
膜生物反应器（MBR）是目前水处理领域中的热点之一，但是中空纤维膜的强度低、亲水性差的缺点限制了它的广泛应用。首先设计并制造了集束型喷丝头，然后以聚醚砜为膜材料，利用干/湿法纺制了截留分子量分别为10KD和20KD，水通量为15-100 L/( m2?h?0.1MPa)，爆破压力位0.5-1.0 MPa，拉伸强度可达10MPa以上的高强度聚醚砜中空纤维膜；再利用有机/无机共混改性，通过引入金属离子和可溶性聚合物的络合反应形成的络合物，制得了截留分子量分别为6KD、10KD、20KD、50KD、100KD、水通量达到25-400 L/( m2?h?0.1MPa)的一系列强度高、亲水性好的聚醚砜中空纤维超滤膜。（化工新型材料，2010年第12期）
新型微波适应型复合活性炭的研制及其微波再生性能
微波再生技术被广泛认为是一种高效、节能的绿色再生技术。本文通过引入高热导率物质---膨胀石墨制备出新型微波适应型复合活性炭，解决目前活性炭在微波脱附过程中存在的温度梯度问题，同时开发VOCs活性炭吸附-微波再生技术。结果表明，制得的复合活性炭具有与普通商业活性炭相当的吸附性能，且其热导率提高6倍。同时，其甲苯脱附活化能为18.08 kJ?mol-1，低于其在商业活性炭上的微波脱附活化能（24.84 kJ?mol-1）25%以上；相同微波功率下，其脱附床层温度低于实验室制备的普通活性炭10-30℃。所制备的高热导率复合活性炭不仅具有良好的吸附性能，而且具有很好的微波适应性。（化工学报，2011年第1期）
紫外光引发乳液聚合制备P（St-co-MMA）复合微球
以十二烷基硫酸钠为乳化剂，2,2-二甲基-2-苯基苯乙酮等为引发剂，在水中由紫外光引发苯乙烯（St）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）进行乳液聚合，研究了引发剂种类及乳化剂用量对反应收率和微球粒径的影响，并与光引发分散聚合体系进行了比较。结果表明，乳液聚合速率大于分散聚合，由乳液聚合得到的P（St-co-MMA）微球的粒径均一，可控制在70-140nm之间。（应用化工，2010年第12期）
减压间歇萃取精馏分离乙酸乙酯和乙醇
通过减压间歇萃取精馏实验装置，选用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为萃取剂，对乙酸乙酯和乙醇二元共沸物系的分离进行了实验研究。考察了操作参数中操作压强、回流比（体积比）、溶剂比（体积比）对分离过程的影响。实验结果表明：减小压强、提高回流比和溶剂比都能不同程度地增强分离效果，实验得出减压操作情况下的间歇萃取精馏的较佳分离条件：操作压力为10 kPa，回流比为3，溶剂比为1，产品中乙酸乙酯的质量分数为97%以上。（化学工程，2010年第12期）
纤维素在等离子体射流水平床内热解气化特性
采用新型等离子体射流水平床反应器，以羟丙基甲基纤维素（HPMC）为实验物料，考察了进料速率对热解气体产物组成、原料组成元素气相转化效率、气体产率和气体热值的影响，并进行了热解气化过程的能量转化规律研究。结果表明：等离子体热解气化产物主要为可燃气及少量固体残碳，无焦油存在；气体产物中以化学合成气（H2和CO）为主。随进料速率的增加，组成元素的气相转化率、气体产率均减小，而热解气热值增加。在进料速率为0.11 g/s 时，氢元素气相转换效率可达93%，热解气中H2和CO体积分数之和可达95%，气体产率为1.37 L/g。在等离子体热解气化HPMC的过程中，电能主要转化为热解气和系统冷却水的显热，并未转化成热解产物的化学能，但等离子体射流为气化过程提供了高温、高焓、高升温速率的反应环境。（化学工程，2010年第12期）
改性活性炭吸附脱除噻吩类硫化物
采用不同氧化剂对活性炭进行处理后再负载金属离子，以提高其对燃油中噻吩类硫化物的吸附性能。采用均匀设计对硝酸浓度、氧化温度、Cu2+负载量、焙烧温度及焙烧时间等5个因素进行优化，采用直观分析和二次多项式逐步回归分析法进行数据处理，得到较优的活性炭改性工艺条件：硝酸浓度为15 mol/L，氧化温度为100℃，Cu2+负载量（以CuO质量分数计）为15%，焙烧温度为150℃，焙烧时间为4.5 h。在此工艺条件下制备的活性炭吸附剂对二苯并噻吩的穿透硫容和饱和硫容分别达到9.3 mg/g和14.7 mg/g。油品中的竞争物质对活性炭吸附剂脱除苯并噻吩性能的影响强弱顺序为：芳烃&烯烃。（化学工程，2010年第12期）
VPO复合物催化环己烷亚硝化一步合成ε-己内酰胺
采用还原-浸渍法设计和制备了一系列过渡金属掺杂的还原型M1-M2VPO(M2=Al、Mg、Ti)复合催化剂，应用于环己烷液相亚硝化一步合成ε-已内酰胺的反应。结果表明，己内酰胺可以通过催化环己烷亚硝化一步直接获得。在这些复合催化剂中，还原-浸渍型的Mn-AlVPO催化剂具有较佳的催化性能：环己烷的转化率为17.1%，目标产物己内酰胺的选择性高达75.6%。并对反应机理进行了初步探讨。（化工进展，2011年第2期）
第二液相的加入对气液传质系数的影响
以搅拌罐中的水吸收CO2为研究体系，分别采用异戊醇、苯和正己烷为第2液相，通过实验考察了第2液相的加入对气液传质的影响。结果表明：第2液相的加入对气液体积传质系数KLα有很大的影响，且不同的第2液相的影响程度也不同。在一定的操作条件下，KLα均随搅拌速度和第2液相体积分数的增加呈先增大后减小的趋势，随表观气速（在一定范围内）的增加而增加。KLα值可通过插值函数微商法直接测得，也可通过渗透模型计算得到。直接测得的KLα值与渗透模型计算得到的KLα值的结果吻合良好。说明了渗透模型中的计算过程适合此气液传质系统，模型中的气泡直径及气液接触面积的计算数据可为气液传质过程的研究提供基础数据。（化学工程，2011年第1期）
肌肉醇取代吡啶酸盐的合成及生物活性
为合成新的胍盐，探讨结构活性关系，以硫脲和硫酸二甲酯为起始原料反应先生成S-甲基异硫脲硫酸盐，再与2-甲基氨基乙醇反应生成肌肉醇硫酸盐，用NaOH溶液中和分离出肌肉醇碱，最后采用酸碱成盐组合法与取代吡啶酸反应得到了6个含胍基的肌肉醇盐。通过红外光谱（IR）、核磁共振（1H NMR）、元素分析和熔点测定确定了各化合物的结构。对化合物进行了室内活性测试，结果表明：该类化合物具有较好的植物生长调节活性，所得数据为胍类新活性化合物的进一步开发研究提供了科学依据。（化学工程，2011年第1期）
助剂Co对苯氧化制顺酐VMoO系催化剂性能的影响
通过采用高温喷涂专利技术制备了一系列含助剂的V - Mo系苯氧化制顺酐催化剂，考察了助剂Co对催化剂性能的影响。并在选择氧化评价装置上进行了顺酐性能评价（盐温350-360℃，空速 h/r，进料量0-50g/m3）。结果表明，加入助剂Co对催化剂活性和选择性都有所改善，n(Co)：n(V)为0.01时最佳。BET、SEM和XRD等分析表明，加入助剂Co，催化剂的微观结构发生了明显的改变，形成了更具活性的晶相，促进催化剂性能的提高。（现代化工，2011年第1期）
论文题录：
我国在化工、生物与热动力微系统领域的研究进展（化工进展，2011年第1期）
有机锡催化合成乙酸苄酯的新工艺（精细石油化工，2010年第6期）
ZrO2负载Cu催化剂对CO低温催化氧化研究（山东化工，2010年第12期）
半纤维素稀酸循环喷淋冲滤水解动力学（化工学报，2011年第1期）
Ni-Cu合金电极上苯甲醇的选择性电氧化（化工学报，2011年第1期）
一步法制备环氧化偶联剂修饰超顺磁性微球（应用化工，2010年第12期）
超重力精馏传质过程强化理论分析（化学工程，2010年第12期）
内置阻块型微混合器内流体混合强化的数值模拟（化学工程，2010年第12期）
松节油直接水合反应研究（化学工程，2010年第12期）
玻璃基底表面抗蛋白吸附膜的制备及性能测试（化工时刊，2010年第12期）
产油微藻自养培养条件调控（微生物通报，2010年第12期）
人溶菌酶基因的克隆和生物信息学分析（生物技术，2010年第6期）
Viscomate NP-800 基吲哚美辛水凝胶贴剂的研究（现代生物医学进展，2010年第22期）
通过动力学控制增强α-氯代十二酸与三甲胺的氨解反应（精细化工，2010年第12期）
中央空调环保型水处理剂的研究及应用（工业水处理，2011年第1期）
高纯度氧化锂制备工艺研究（广州化工，2010年第12期）
多管程离散型膜反应器（化工进展，2011年第2期）
无水哌嗪合成工艺放大研究（化学工程，2011年第1期）
瑞典二氧化碳捕集与封存技术的现状（现代化工，2011年第1期）
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我国化工过程强化技术理论与应用研究进展
（国家自然科技基金资助项目）
化学工业是我国国民经济的支柱产业，为我国社会经济发展和国防建设提供了重要基础材料和能源，创造了高达20%的GDP，约占工业总产值的30%。但同时它也是我国工业污染的主要来源和能源消耗大户之一，其废水排放量居全国工业废水排放总量之首位，约占l9.7%，能源消费量约占全国能源消费总量的l6.4%。与发达国家相比，我国的化学工业存在“高能耗、高污染和高物耗”的现实问题，严重制约着我国化学工业的可持续发展。
20世纪90年代中期，国际上出现的以节能、降耗、环保、集约化为目标的化工过程强化技术，是可望解决化学工业“高能耗、高污染和高物耗”问题的最有效技术手段之一，被欧美等发达国家列为当前化学工程优先发展的三大领域之一。化工过程强化技术是指瓶颈过程中的混合、传递或反应过程速率显著提升和系统协调，大幅度减小化工过程的设备尺寸，简化工艺流程，减少装置数量，使单位能耗、废料、副产品显著减少的新技术。
近年来，经过老中青几代科学家的共同努力，我国在化工过程强化领域取得了令人瞩目的进展，某些自主研发的过程强化技术历经源头创新、理论构建等长期基础研究的积累，再经技术完善，直至最终实现工业应用，为推动我国化学工业的发展和进步做出了显著贡献。下文对我国化工过程强化技术的进展进行综述。
一、超重力强化技术
1、超重力技术简介
&&& 所谓超重力指的是在比地球重力加速度(9.8m／s2)大得多的环境下物质所受到的力。在地球上，实现超重力环境的简便方法是通过旋转产生离心力而模拟实现。这样的旋转设备被称为超重力机(hige device)或旋转填充床(rotating packed bed，RPB)。
&&& 在超重力环境下，不同物料在复杂流道中流动接触，强大的剪切力将液相物料撕裂成微小的膜、丝和滴，产生巨大和快速更新的相界面，使相间传质速率比在传统的塔器中提高1-3个数量级，分子混合和传质过程得到高度强化。同时，气体的线速度也可以大幅度提高，这使单位设备体积的生产效率提高1-2个数量级，设备体积可以大幅缩小。因此，超重力技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术。
2、超重力技术的理论研究
&&& 近年来，随着对超重力环境下流体流动和流体力学特性的逐渐了解，超重力技术的理论研究主要集中在超重力环境下的“三传一反”规律(传质、混合和反应耦合规律等)方面。
&&& 早期的研究者对RPB内的液相总体积传质系数进行了研究，发现其体积传质系数比传统的填料塔提高一个数量级，为8*10_4 m／s左右。在可视化研究的基础上，郑冲等建立了填料空间内飞行液滴、液膜和液线的运动和传质方程，得到了以上形式存在的空间液体的传质系数的表达式。陈建峰等对RPB内水脱氧过程进行了传质的模型化研究，计算出了液相传质系数，后进一步研究提出了更为精确的一个变液滴传质模型，以本菲尔溶液吸收C02为工作体系，对RPB内的传质过程进行了模拟与实验研究，计算获得的出口气体C02浓度和实验真实值的误差在±10%以内，首次从理论模型上诠释了RPB内传质过程的端效应区非均匀性行为。
&&& 陈建峰课题组率先对RPB中的分子混合性能进行了系统性研究，采用偶氮化反应体系研究了超重力环境下的分子混合规律，利用聚并-分散模型描述了RPB内的分子混合状况；采用碘化物-碘酸盐体系对RPB内的分子混合进行了研究，通过团聚模型计算出RPB的分子混合时间在10-4s数量级；针对无预混物料在RPB丝网填料上的湍流混合、扩散及反应行为进行了数值模拟研究，建立了RPB内液体微元流动的物理模型，应用k-ε湍动模型进行模拟计算，对于所涉及的化学反应过程，建立了瞬时封闭模型，模拟结果与实验结果吻合良好；发现采用预混合进料后，旋转床中的离集指数大大下降，表明这种进料方式的分子混合性能优良，认为预混进料改善了旋转床的宏观混合和介观混合性能，从而提高了分子混合效率。
3、超重力技术的应用
&&& 我国超重力技术的研究已在世界上处于领先地位。1994年北京化工大学陈建峰等发现了超重力环境下微观分子混合强化百倍特征现象，据此突破了国际上超重力技术囿于分离领域的局限性，原创性提出了超重力强化分子混合与反应结晶过程的新思想与新技术。随后进行了成功的工业化开发，建立了8条超重力法制备纳米颗粒的工业生产线，其中纳米碳酸钙(平均粒径30 nm)生产线产能达到1万吨／年，产品远销欧美等国家和地区。这一进展被国际评论为“应用于固体合成发展历史上的一个重要里程碑”。
&&& 1998年北京化工大学郑冲、陈建峰、郭锴等在国际上率先将超重力水脱氧技术实现了商业化应用，将海水处理能力为250 t／h的超重力机成功应用于胜利油田埕岛二号海上平台；1999年美国Dow化学公司在北京化工大学的技术合作下，将超重力技术应用于次氯酸的工业生产过程，使吸收、反应和分离等多个单元操作耦合在超重力机中进行，次氯酸产率提高10%以上，氯气循环量降低50%，设备体积缩小70%以上，取得了显著的强化效果。
&&& 陈建峰课题组还将超重力技术成功应用于宁波万华聚氨酯有限公司等的二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)生产过程。技术改造后使其产能从l6万吨／年提高到30万吨／年，过程节能30%，产品杂质显著下降，技术推广应用后MDl总产能达到90万吨／年。超重力技术还被用于纳米药物(5000 吨／年)、纳米分散体、丁基橡胶等产品的制备或生产中以及碳纤维、生物可降解高分子等高黏体系的脱挥等工业过程。工业实践己充分展示：超重力技术具有显著的过程增产、节能减排、降耗和提升产品质量的功效。
4、超重力技术展望
&&& 经过30年的发展，已证明超重力技术是一项极富前景和竞争力的过程强化技术，具有微型化、高效节能、产品高质量和易于放大等显著特征，符合当代过程工业向资源节约型、环境友好型模式转变的发展潮流。
超重力强化技术在传质和／或分子混合限制的过程及一些具有特殊要求的工业过程(如高黏度、热敏性或昂贵物料的处理)中具有突出优势，可广泛应用于吸收、解吸、精馏、聚合物脱挥、乳化等单元操作过程及纳米颗粒的制备、磺化、聚合等反应过程和反应结晶过程。
二、膜过程耦合技术
& &&膜分离技术是多学科交叉结合、相互渗透的产物，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。近年来，膜及膜技术的研究推动了膜过程耦合技术的发展，如将膜分离技术与反应过程结合起来，形成新的膜耦合过程，已经成为膜分离技术的发展方向之一。基于膜材料的设计与制备、膜反应器的开发、膜过程的模型与实验研究等方面的研究，目前我国已成功开发出成套的反应-膜分离耦合系统，并在化工与石油化工、生物化工等领域得到了推广应用。
1、基于反应-膜分离耦合技术的盐水连续精制新工艺
& &&氯碱工业将盐制成饱和盐水，在直流电作用下，电解生产得到烧碱和氯气。盐水精制的目的是将工业盐中含有大量的Ca2+、Mg2+、S042-等无机杂质以及细菌、藻类残体等天然有机物以及泥砂等机械杂质彻底去除，避免这些杂质离子进入离子膜电解槽后，生成的金属氢氧化物在膜上形成沉积，造成膜性能下降，电流效率降低，严重破坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅度缩短。针对传统盐水精制工艺存在工艺流程长、生产不稳定等问题，徐南平等开发出用沉淀反应与无机膜分离耦合的盐水精制新技术。该技术采用无机陶瓷非对称膜和“错流”过滤方式，解决了有机聚合物膜对有机物、氢氧化镁絮状沉淀敏感的问题，使反应一步完成，简化了工艺流程，可大幅节省投资，且设备操作简单、运行稳定、出水质量无波动。由于反应与过滤同时进行，从而过滤性质与传统盐水精制技术相比有了质的飞跃。吨盐水精制可节约运行成本50%以上，节约设备投资近30%。目前，该技术已在山东恒通化工股份有限公司等多家企业成功实施。
2、基于反应-膜分离耦合技术的化工生产新工艺
&&& 环己酮肟是生产具有广泛用途的己内酰胺的中间体。钛硅分子筛催化环己酮氨肟化制环己酮肟的新工艺由于其反应条件温和、选择性高、副产物少、能耗低、污染小的特点引起人们的关注。对氨基苯酚是一种重要的有机化工中间体，在医药、染料等行业有着广泛的应用。对硝基苯酚催化加氢法制备对氨基苯酚具有无污染、工艺简单等优点，是一种值得发展的技术。环己酮氨肟化反应和对硝基苯酚催化加氢反应都是以超细颗粒为催化剂的催化反应。由于催化剂颗粒小，催化剂流失现象严重，且回收困难，成为限制其工程化的关键问题之一。徐南平等采用陶瓷膜截留钛硅分子筛催化剂，构成反应-膜分离耦合系统。针对耦合过程较多的调控参数，通过流体力学和反应动力学的研究，构建了膜反应器的设计方程，优化过程参数；研究了超细催化剂颗粒在反应器内的吸附机理及抑制方法，提出了膜污染清洗方法，有效地解决了催化剂的循环利用问题，缩短了工艺流程，实现了生产过程的连续化。现己在巴陵石化建成3套7万吨／年的钛硅分子筛催化环己酮氨肟化制环己酮肟的生产装置，在石家庄建成l套10万吨／年的生产装置。针对对氨基苯酚生产过程，通过膜反应器设计、膜过程的实验与模型计算以及催化剂吸附机理等方面的研究，开发了多釜串联的陶瓷膜连续反应器，与江苏扬农化工集团有限公司合作，实现了对氨基苯酚年产5000 t。针对苯二酚生产开展了反应-膜分离耦合过程研究，获得了连续生产苯二酚生产的新工艺。目前，反应-膜分离耦合技术还在丁酮肟、苯二酚等重要化工中间体的生产中成功实施，有力地促进了相关企业的技术进步。
3、基于反应-膜分离耦合的乳酸新工艺
&&& 乳酸是一种重要的有机酸，在食品、制药、制革、纺织、环保和农业中应用广泛，特别是以乳酸为单体合成的聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，将成为石油化工资源的重要替代品，然而聚乳酸的生产对乳酸单体的纯度提出了很高的要求。酯化-水解法被认为是获得高纯度乳酸的有效方法之一，水解反应是其中关键反应步骤，但该反应是可逆反应，热力学平衡限制了反应的平衡转化率。为了获得较高的转化率，李卫星等提出采用蒸汽渗透过程来强化乳酸乙酯水解过程，即采用蒸汽渗透的形式将乳酸乙酯水解过程中生成的乙醇及时移走。反应8 h内，使得反应的转化率由非耦合时的77.1%提高到耦合时的98.2%。
4、基于反应-膜分离耦合的生物质发酵工艺
&&& 近年来由于化石能源的短缺以及人们对环境保护的重视，世界各国对生物质燃料的开发利用给予了高度的重视。在生物质发酵制备生物质燃料过程中，存在的主要问题是发酵周期长、细胞密度低、发酵产率低、产物对细胞有抑制作用、产品后续分离能耗高。为了解决以下问题，徐南平等提出了生物质发酵与渗透汽化耦合制备燃料乙醇的新工艺，利用渗透汽化膜原位分离发酵产物，降低发酵产物的抑制作用，提高发酵产率和效率，降低了生产中的能耗。该工艺流程的关键是制备高通量和选择性的渗透汽化膜。在乙醇发酵-渗透汽化耦合过程中，发酵液中的乙醇质量分数维持在4%-9%，PDMS／陶瓷复合膜性能稳定，总通量为0.9-1.2 kg／(m2?h)，分离因子为8.3-8.9，渗透侧乙醇质量分数可达40%。与补料分批发酵相比，将渗透汽化与乙醇发酵相耦合，使得葡萄糖的消耗速率和乙醇的生产速率分别提高了1.6-2.2倍和2-2.5倍。为了解决秸秆发酵液中由于固体悬浮物引起的膜通量衰减问题，金万勤等在发酵罐底部设置一层原位过滤分离固悬物的介质，使得PDMS／陶瓷复合膜的通量维持在1.25 kg／(m2?h)左右。此外，在ABE(丙酮丁醇乙醇)发酵-渗透汽化耦合制备燃料丁醇的过程中，PDMS／陶瓷复合膜也表现出较好的渗透汽化性能，平均通量和分离因子分别为0.68 kg／(m2?h)和20，渗透侧收集的ABE总浓度为l29 g／L，为发酵液中的10倍。
随着研究的深入，膜过程与其它单元操作过程相耦合，如结晶、反应精馏、萃取等。将膜过程与其它过程有机结合形成新的膜耦合过程，不仅能降低设备投资与能耗，而且能提高过程效率。耦合过程中存在诸多的科学与技术难题，关键是如何运用化学工程的理论和方法及材料科学与技术，研究耦合过程的协调机理，实现物质传递与反应过程的匹配和调控，形成过程耦合强化基础理论，实现耦合系统的高效运行。
三、微化工技术
&&& 微化学工程与技术是化工学科前沿，以微反应器、微混合器、微分离器、微换热器等设备为典型代表，着重研究微时空尺度下“三传一反”特征与规律；采用精细化、集成化的设计思路，力求实现过程高效、低耗、安全、可控的现代化工技术，成为国内外学术界和工业界的研究热点。
&&& 微化工系统是指通过精密加工制造的带有微结构(通道、筛孔及沟槽等)的反应、混合、换热、分离装置，在微结构的作用下，可形成微米尺度分散的单相或多相体系的强化反应和分离过程。与常规尺度系统相比，具有热质传递速率快、内在安全性高、过程能耗低、集成度高、放大效应小、可控性强等优点，可实现快速强放／吸热反应的等温操作、两相间快速混合、易燃易爆化合物合成、剧毒化合物的现场生产等，具有广阔的应用前景。
1、微化工技术的基础研究
&&& 最近十年是微化工技术的快速发展期，国内外研究者们开发了多种新型微化工设备。通过对其内部微结构构型、特征尺度及表／界面效应的研究，为从新视角认识微化工过程共性规律和实现微尺度下“三传一反”耦合过程的理性解耦和建立微化学工程理论体系提供了借鉴与指导。
&&& 在微尺度下几种流体作用力的竞争下，微化工设备内存在挤出、滴出、射流和层流等4种分散流型，可形成直径在5-1000μm且分散高度均匀的液滴或气泡，比传统化工设备中的分散尺度小l-2个量级。由于多相体系内存在环流与界面扰动等现象，可加快物流、热流的迁移速度，强化微设备内的热质传递效果，结果表明气-液、液-液、气-液-液及液-液-固体系的体积传质系数(Kα)均比传统设备高l-2个量级以上，单台设备内传质Murphee效率可达90%以上，而体积传热系数也可提高l-2个量级。
& &&清华大学对微尺度下物种的快速沉淀过程进行了系统研究，并可控制备了无机纳米粉体材料及有机、无机功能微球材料。中国科学院大连化学物理研究所对磺化、硝化、氧化、重氮化、酸碱性气体吸收等反应过程进行了系统研究。华东理工大学则对过氧化反应过程进行了研究。
2、微化工技术的应用研究
&&& 清华大学开发的微分散设备内制备纳米碳酸钙技术实现了工业化应用，达到了万吨级的年生产规模，每年为企业新增销售收入千万元以上。开发出的膜分散、微槽分散和微筛孔阵列分散等工业级微萃取设备，已在原油脱酸、己内酰胺制备工艺中的酸团萃取、磷酸净化等过程中得到中试以上规模应用，还实现了中试级甲苯法己内酰胺制备反应选择性的提高。
&&& 中科院大连化物所开发了集混合、反应、换热于一体的年处理能力达8万吨的微化工系统己用于磷酸二氢铵工业生产，具有体积小(微单元设备体积均小于6 L)、响应快、移热速度快、过程易控、无振动、无噪声、零排放、产品质量稳定等优点，迄今稳定运行一年多，有效地解决了生产过程的安全、环保与产品质量稳定性等问题；还成功开发了集甲醇氧化重整、C0选择氧化、甲醇催化燃烧、原料汽化、微换热等子系统为一体的kW级PEMFC用的微型氢源系统，具有体积小、启动快、C0含量低、比功率高等优点。
3、对微化工技术的展望
&&& 微化工技术经过10多年的研发与宣传推广工作，很多传统化工观念也正发生改变，人类对多相流体系的认识也逐渐由米、毫米向微米、亚微米过渡，随着对微尺度下多相流动、混合、传递和反应过程的基本规律被不断揭示，新型化工设备的不断发展，过程的绿色、安全和高效有望实现。微化工技术的成功开发与应用将会改变现有化工设备的性能、体积、能耗和物耗，将是现有化工技术和设备制造的一项重大突破，也将会对整个化学化工领域产生重大影响。
作为一个新兴学科方向，有许多问题尚待深入研究。如微设备内复杂的多相流行为及调控规律：包括微分散的内在机理及物理模型的建立，多相流体的表界面性质、传递规律、混合特性；微尺度下动态界面行为，发展新型测试技术和方法(无接触测量技术)；发展新型的微化工设备和工艺；微反应器中纳米催化剂的制备及反应特性与规律；微反应器的结构优化设计、并行放大规律与系统集成；微换热器的整体性能与结构优化等。
四、磁稳定床技术
1、磁稳定床简介
&&& 磁稳定床是磁流化床的特殊形式，它是在轴向、不随时间变化的空间均匀磁场下形成的只有微弱运动的稳定床层，床层表现为固定床形式，当有流体流过时床层像活塞一样膨胀，床层疏松、稳定、无气泡，这种膨胀的流化床就是磁稳定床。磁稳定床兼有固定床和流化床的许多优点。磁稳定床较好地克服了流化床反应器因其返混严重而使转化率偏低、颗粒容易被带出的缺点，而且颗粒的装卸非常便利；外加磁场的作用能有效地控制相间返混，均匀的空隙度又使床层内部不易出现沟流；磁稳定床弥补了固定床反应器使用小粒子时导致的压降过大、放热反应容易出现局部热点的缺点；同时磁稳定床可以在较宽范围内稳定操作，还可以充分破碎气泡改善相间传质。磁稳定床是不同领域知识结合形成新思想的典范，是一种新型的床层形式。
2、磁稳定床的理论研究
&&& 目前对磁稳定床反应器已经形成了系统的研究，研究内容包括流体力学、传质、传热等方面。对磁稳定床流体力学的研究多集中在相速度、相含率、压力降、操作状态以及气泡特性方面，且以宏观流体力学特性研究居多。前人的研究发现一般情况下磁稳定床的气液、液固传质速率比普通流化床高，并且随着磁场强度的增加而增加。在气固体系中，在恒定的气速下，传热速率随着磁场强度的增加而增加。
&&& 中国石化石油化工科学研究院、中国科学院过程工程研究所、天津大学和清华大学等单位对磁稳定床反应器也进行了系统研究。郭慕孙等提出了不同磁场强度下液固系统的磁稳定床有3种操作方式：散粒式、链式和磁聚式，提出了预测床层空隙率以及各操作形式之间转换的数学关联式。慕旭宏等采用氮气-水-铁粉体系和氢气-重整生成油-(Ni-RE-P)和铁粉的混合颗粒体系，研究了磁稳定床的操作状态，得出链式状态是最有利于气液固三相反应的床层操作状态。此外胡宗定、翁达聪等对三相磁稳定床的操作状态、气含率等进行了研究，并得出了气含率的关联式。
3、磁稳定床的工业应用
&&& 目前磁稳定床在石油化工、生物化工和环境工程等领域较常规流化床反应器和固定床反应器已显示出很大的优越性，今后还将在纳米催化、生物制药等领域获得广泛的应用。
&&& 胡宗定等研究了气液固磁稳定床在固定化细胞处理含酚废水过程的应用。慕旭宏等以镍系非晶态合金催化剂和铁粉混合颗粒为固相，将气液固三相磁稳定床用于重整轻馏分油加氢生产新配方汽油组分及重整油烯烃选择性加氢过程。石油化工科学研究院与中石化巴陵分公司合作进行的磁稳定床己内酰胺加氢精制研究取得了突破性进展。以非晶态合金为催化剂，在磁稳定床反应器中对30%的己内酰胺水溶液进行加氢精制，与工业上常用的釜式反应器相比，加氢效果提高l0-50倍，催化剂耗量可以降低70%，经济效益显著。目前，磁稳定床己内酰胺加氢精制新技术已在石家庄化纤有限责任公司成功实现工业化应用。
4、磁稳定床技术的问题与展望
磁稳定床反应器的应用目前也存在一些限制，尚需在下列领域继续深入开展研究工作。①研制开发磁性催化剂。催化剂应具有良好的铁磁性，在磁场中易于磁化，去掉磁场时催化剂剩磁应较少；催化剂应具有良好的低温反应活性。②均匀稳定磁场的放大及磁稳定床反应器的工程放大。③由于磁稳定床特殊性，必需找到床层状态与磁场、催化剂物性、流体流量之间的定量关系。④磁稳定床的理论研究有待进一步加深。今后还应在局部流体力学性能、传热特性和传热机理、传质机理及反应器模型等方面进行更为深入的研究。
五、等离子体技术
&&& 等离子体即电离气体，是电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体，通常通过外加电场使气体分子离解或电离产生。无论气体是部分电离还是完全电离，其中的正电荷总数和负电荷总数在数值上总是相等的。按等离子体中带电粒子能量(通常用电子温度表示)的相对高低，可将等离子体分为：高温等离子体，即电子温度在数十电子伏特(1 eV=11600 K)以上的等离子体；低温等离子体，即电子温度在数十电子伏特以下的等离子体。
&&& 低温等离子体己经广泛应用于材料、信息、能源、化工、冶金、机械、军工和航天等领域。依照等离子体的粒子温度，低温等离子体又分为热等离子体(平衡态等离子体)和冷等离子体(非平衡态等离子体)。热等离子体中，电子温度与离子、中性粒子温度相等，一般在5*103-2*104 K。在冷等离子体中，电子温度(可高达l*l04 K以上)远大于离子、中性粒子温度(常温上下)。这一非平衡性，对一些合成反应极为重要，一方面电子具有足够高的能量以使反应物分子激发、离解或电离；另一方面，反应体系又得以保持低温，乃至接近室温，反应容易实现，因此有着广泛的应用或应用前景。
1、等离子体强化化工过程技术进展
&&& 等离子体富含的各种粒子等几乎都为活泼的化学活性物质。等离子体特别适合于一些热力学或动力学不利的反应等，可以非常有效地活化一些稳定的小分子，如甲烷、氮和二氧化碳，甚至可以使一些反应的活化能变为负值。这一特点使得等离子体在一些特殊无机物(如金属氮化物、金属磷化物、金属碳化物、人造金刚石等)合成强化方面得到广泛的应用。等离子体煤转化、等离子体甲烷转化、等离子体二氧化碳转化、等离子体醇或醚转化等方面也掀起了世界性的研究热潮。尤其在冷等离子体制氢方面，由于冷等离子体启动方便、可以在室温下操作、机动性好等优点，被认为是为燃料电池等供氢的优选方案。
&& &从反应特性来看，等离子体无机合成机理相对简单，一般是利用等离子体分解无机盐(如碳酸盐、氢氧化物等)制备氧化物，或者利用等离子体促成含金属键的形成，多是经过一步或者有限数步反应完成，且形成产物在等离子体条件下相对稳定，二次反应有限。等离子体无机合成过程中，成核和晶体生长可不受热力学限制，通常要比热焙烧快很多。与热焙烧方法相比，热化学方法能耗、物耗可能也要远高于等离子体合成。等离子体无机合成近年来热点主要是特殊无机物(如氮化物)和金属或金属氧化物催化剂的制备。冷等离子体可以代替氢或化学还原剂直接用于还原金属离子，获得高分散的催化剂。
& &&等离子体目前在有机合成反应强化方面的优势目前还不显著。多数有机反应热力学不存在困难，等离子体转化仅针对有限的几个相对惰性的小分子，如甲烷、二氧化碳。等离子体有机反应产物大多数要比反应物活泼，因此二次反应大量存在，如果停留时间长，等离子体有机反应多以链反应方式进行，甚至形成焦油类大分子，单一目标产物选择性低。需要加强等离子体发生方式的创新研究，使得等离子体由传统的宏观、微观尺度意义上的发生过程转变到纳米尺度，从而能够以高能效的振动激发模式活化分子，从根本上提高等离子体有机合成反应的能效。2006年，Liu等正式发表了关于等离子体与分子筛催化反应类比性的思考，希望借助于模拟分子筛内自然强静电场，实现在纳米尺度上高效发生等离子体的目标。这一方面的研究还需要加强与物理、电子器件等方面的多学科合作，以期尽快取得突破。
2、等离子体技术的问题与展望
&&& 为解决制约等离子体强化化工过程进一步快速发展的瓶颈问题，需要加强以下等离子体相关基础研究。①等离子体总体物理、化学性质与等离子体各组成组分物理、化学性质关系。②等离子体相关多尺度结构及其传递与反应特性。随着等离子体相关多尺度结构及其传递与反应特性研究的进展，传统等离子体定义和方法不一定能适应发展要求，但要在理论方面取得实质突破，在热力学和动力学两方面都还存在相当大的困难。③实现电子温度(能量)、电子密度、激发态物质能量参数、自由基及其密度等的选择可控是等离子体学科未来发展的必然要求。发展在线实时的等离子体诊断技术是等离子体强化化工过程发展的重要一环，在这方面，很多领域还几乎是空白。
&&& 预计等离子体强化化工过程未来可能取得的实用技术如下。①目前采用电石法制备乙炔，存在电石制备的高能耗、高污染问题，等离子体裂解煤或天然气高效转化制乙炔具有十分重要的意义。②等离子体制备各种催化剂。③等离子体在活化转化小分子如甲烷、二氧化碳具有独特优势。如何实现等离子体发生方式的创新、达到以振动激发活化转化小分子是个关键。应利用太阳能、废热、水电和核电产生的电能来发生等离子体，以充分、合理、有效利用各种能源、资源。④液相等离子体技术及其在合成、有机废水治理等方面的应用将受到越来越多的重视。⑤等离子体对吸收二氧化碳优势植物和藻类的诱变、处理。等离子体影响生物乙醇制备预计也将发挥重要作用。⑥等离子体在太阳能利用(包括太阳能电池和太阳能燃料)和其它能源材料相关的材料制备方面正在发挥非常重要的作用。
总之，等离子体强化化工过程作为一个交叉科学技术，为化学工作者解决目前化工生产存在的能源、资源与环境问题提供了新方法、新思路。等离子体强化化工过程存在大量理论和实际应用两方面的创新发展机会，潜在的经济效益和社会效益十分显著。
六、离子液体技术
1、离子液体简介
&&& 离子液体是指完全由可运动的阴阳离子组成的室温液体物质，是离子存在的一种特殊形式。与传统分子溶剂和高温融盐相比，离子液体具有特殊的微观结构(如氢键网络结构和不均质的团簇结构等)和复杂的相互作用力(静电库仑力、氢键、范德华力等)，在实际应用中展现了其独特的物化性质，在近二十年引起了化学化工领域专家的高度重视。如离子液体不易挥发、液态温度范围宽、溶解性能好、导电性适中和电化学窗口宽，并且具有功能可设计性和多样性，按不同阴阳离子的排列组合，离子液体的种类可达1018之多等。作为新一代的离子介质和催化体系，离子液体在化工、冶金、能源、环境、生物、储能等众多领域逐渐展现了其惊人的应用潜力，并有望取代传统的重污染介质和催化剂，实现21世纪新一代的绿色化学化工的产业技术革命。目前，世界各国已经投入大量的人力财力进行离子液体研究，努力建立一个全面系统的离子液体工业化应用平台，尽早突破离子液体工业化进程的发展“瓶颈”。因此，本节将围绕工业化应用平台的建立，从离子液体的基础理论研究和工业化应用两个方面简要评述国内外研究进展，并着重叙述我国科学工作者在离子液体领域中取得的重要研究成果。
2、离子液体在化工过程领域的应用
&&& 离子液体的研究始于20世纪20-30年代，直到90年代初对水和空气稳定离子液体的发现才逐渐引起国内外学术界的广泛关注，自此，离子液体相关的文献报道数量逐年呈指数形式上升。近几年来，离子液体的基础理论研究和工业化应用得到学术界和工业界的高度重视和推动，取得了很大进展。
（1）离子液体的基础理论
&&& 尽管对离子溶液(电解质溶液)的研究己长达一个多世纪，并形成了重要的理论和方法，但人们迄今仍然缺乏对离子液体微观结构和物化性质科学本质的认识，工程放大更缺乏规律可循，成为离子液体工业应用的“瓶颈”。采用量子化学和分子模拟相结合的方法，发展了系列功能化离子液体分子力场，研究了离子液体体系的微观结构及其与性能之间的关系。研究发现，在离子液体体系中除基本的静电力之外，还广泛存在氢键和范德华力的相互作用，特别是氢键的作用，可以跨越单个离子、离子对、离子簇形成三维扩展网络结构，并可能导致了离子液体局部结构的不均一性，对离子液体反应／分离性能具有重要影响。同时，我国自主建立的离子液体物性数据库为物性研究及其预测模型发展提供了不可或缺的基础，发展了基于谱学结构特征参数的热力学及传递性质关联与预测方法，研究了离子液体在固体表面的相变规律。基于上述研究基础，设计并合成了多个系列功能化离子液体，如手性离子液体、氨基酸类离子液体、碱性离子液体、胍类离子液体等，并在诸多领域获得应用效果，如离子液体用于萃取分离稀土化合物、贝克曼重排、纳米材料制备、分子筛合成、纤维素溶解、C02捕集分离等。进而，针对离子液体放大规律的研究，建立了基于离子液体导电和力学特性的传递-转化耦合性能的三维原位研究装置，并结合CFD模拟，研究了离子液体介质中气泡及流场的动态变化过程，为离子液体反应器的放大和优化提供科学依据。
（2）离子液体在工业中的应用
&&& 离子液体正逐渐从单纯的实验研究或“概念”研究阶段走向工业应用阶段。目前国内外能够提供离子液体的企业和研究单位己达几十家之多，国外的Merck公司、IoLiTec公司等可提供上百种离子液体，还有很多公司在特定离子液体合成方面实现了规模制备并能够提供吨级产品供应，如SACHEM公司主要提供季铵盐类离子液体，BASF公司主要提供甲基咪唑类离子液体，Scionix公司主要提供电镀以及相关工艺所需的离子液体，尤其是胆碱型离子液体。在国内，杭州科默、河南利华、上海成捷、兰州凯迪等公司可提供多种离子液体产品，其中河南利华制药有限公司建立了离子液体制备装置，可为其大规模工业应用提供产品支撑。
&&& 离子液体工业应用研究近年来取得了重要进展。许多跨国集团公司如德国BASF、德国Merck、美国Shell、法国的Francais du Petrole(IFP)等都十分重视离子液体工业应用的研究开发。其中，2002年BASF公司开发的制备烷氧基苯基膦的BASIL工艺，是离子液体最早工业化成功应用的报道。法国的Francais du Petrole(IFP)研究所开发以离子液体为溶剂的丁烯二聚工艺(Difasol process)，极大地提高C8烯烃的选择性(90%-95%)。我国在离子液体清洁工艺研究方面也取得应用成效。如研究开发了以成本低廉的胺类质子酸离子液体作为溶剂和催化剂生产肉桂酸的清洁工艺，于2006年应用于浙江巨化股份有限公司1000吨／年肉桂酸工业生产。研究开发了离子液体催化异构烷烃与烯烃烷基化新工艺，以期替代腐蚀严重、环境污染较大硫酸、氢氟酸传统工艺，在中国石油天然气有限股份公司开展了工业试验。研究开发了离子液体催化合成三聚甲醛的新工艺，2009年在中海石油化学股份有限公司(海南东方)进行中试装置建设和试车，成功地生产出合格的三聚甲醛。研究开发了离子液体催化的乙二醇节能新工艺，在中石化燕山石化建立了连续试验装置，较传统工艺获得了选择性高、稳定性好、能耗低的效果。
3、离子液体工业化展望
离子液体为革新传统工艺和创建全新的清洁工艺提供了新机遇。然而，离子液体的全面工业化应用还需经历一个较长的过程。因此，加大对离子液体基础理论的深入系统研究，特别是有关离子液体基础物性及构效关系、设备研制及放大规律、理论模型及系统优化集成方法的研究，将有力地推动离子液体工业应用平台的建立和完善，进而极大地促进离子液体工业化的进程。
七、超临界流体技术
&&& 超临界流体技术作为一种“绿色化”的过程强化方法，不仅可以大大降低化工过程对环境的污染，而且超临界流体的扩散系数远大于普通溶剂，可以显著改善传质效果，从而提高分离、反应等化工过程的效率。为此，各国纷纷投入大量的人力物力对超临界流体技术开展研究。
1、超临界流体及性质
& &&超临界流体是指当物质的温度和压力处于临界点以上时所处的状态，它具有许多不同于传统溶剂的独特性质。超临界流体既具有气体黏度小、扩散系数大的特性，又具有液体密度大、溶解能力好的特性，而且在临界点附近流体的性质(密度、黏度、扩散系数、介电常数、界面张力等)有突变性和可调性，可以通过调节温度和压力方便地控制体系的相平衡特性、传递特性和反应特性等，从而使分离、反应等化工过程更加可控。
2、超临界流体技术研究进展
&&& 早在1822年Cagniard就发现了临界现象的存在，1869年Andrews测定了C02的临界参数，l879年Hanny和Hogarth发现超临界流体对固体具有溶解能力，为超临界流体技术应用提供了依据。虽然从发现临界现象至今已有一百多年的历史，但其迅猛发展只是近三十多年的事情。随着近年来理论和应用研究的深入开展，超临界流体已广泛应用于萃取、反应、造粒、色谱、清洗等技术过程，并在化工、医药、食品、环保、材料等领域显示出广阔的应用前景。
（1）超临界流体萃取
&&& 超临界流体萃取技术是研究最多的一种。前期研究主要侧重于理论方面，包括对超临界流体密度和黏度等的测定和关联、对超临界状态下相平衡数据的测定和热力学模型的建立、对超临界状态下萃取过程传质动力学的研究等。近年来许多研究者还从微观上研究了超临界状态下的分子相互作用，尝试从分子水平上解释选择性萃取的机理。在应用方面，超临界流体萃取技术主要用于天然产物中有效成分的提取，也可用于金属离子和农药等痕量组分的脱除。自1978年德国HAG公司建立第一家用超临界流体萃取技术脱除咖啡因的工厂以来，其工业化取得了快速发展，美国、日本、加拿大、意大利、中国等也相继建立了生产装置，并将其用于啤酒花香精、天然香料、色素和油脂等的提取。虽然对超临界流体萃取技术的研究日益成熟，但C02对极性物质的溶解能力不强仍是制约该技术发展的瓶颈。为此，有人利用在超临界C02形成微乳液或添加螯合剂的方法来提高蛋白质等生物大分子或金属离子等在超临界C02中的溶解度，这些强化方法大大拓展了超临界流体萃取的应用范围。
（2）超临界流体化学反应
&&& 超临界流体化学反应是以超临界流体作为反应介质或作为反应物的反应，超临界流体的独特性质使其在反应速率、收率和转化率、催化剂活性和寿命及产物分离等方面较传统方法均有显著改善。超临界C02中的化学反应包括氧化、加氢、烷基化、羰基化、聚合和酶催化反应等，研究者不仅从理论上对反应机理和反应动力学，反应体系相行为和分子间相互作用对反应的影响等进行了广泛的研究，而且进行了产业化探索，如杜邦公司年产1100 t含氟聚合物的超临界反应装置已正式投产。超临界水氧化反应可用于有毒废水、有机废弃物等的治理，是一种前沿性的环保技术，目前在国内外均已实现工业化。此外，由于当前的能源危机，超(近)临界水中生物质的转化反应也引起了人们的重视，但目前这方面的研究尚处于初级阶段。
（3）超临界流体的其它应用
&&& 超临界流体结晶技术可用于制备药物、聚合物、催化剂等的超细颗粒。超临界流体色谱技术特别适合于手性药物或天然产物等高附加值物质的分离。此外，超临界流体技术还可用于半导体的清洗、纺织品印染等多个领域。
3、超临界流体的问题与展望
&&& 随着超临界流体技术的快速发展，其理论和应用研究也逐渐深入。三十多年来，不仅超临界流体技术的应用领域不断拓展，而且多种超临界流体技术已经实现了产业化。但是，由于超临界流体的非理想性和高压下研究手段的匮乏，其理论研究多集中在宏观层次上的热力学和动力学研究，分子水平上的研究相对较少，对超临界状态下多元体系的研究仍然十分缺乏，因此，超临界流体技术的理论基础研究仍需加强。由于分子模拟不需进行高压下的实验即可得到热力学、传递特性和谱学性质等有用的信息，在今后的研究中将发挥越来越重要的作用。
超临界流体萃取、反应等技术虽然已实现工业化，但由于超临界流体的溶解能力有限，造成设备体积大、投资高，仅适用于高附加值的物质。加入改性剂虽然可以在一定程度上提高超临界流体的溶解能力，但同时也降低了其“绿色性”，增加了后处理的难度。如果能在超临界流体新介质和高压设备的规模化、自动化研究方面取得突破，将大大提高超临界流体技术的经济性。另外，超临界流体技术与其它技术(精馏、吸附、膜分离等)相耦合，也有助于提高化工过程的效率，降低成本，将成为超临界流体技术研究的新趋势。
八、微波技术
1、微波场强化质量传递和化学反应的原理
&&& 微波是频率在300 MHz-300 GHz，即波长在1 mm-l00 cm范围内的一种电磁波。微波能强化质量传递和化学反应，一般认为是基于微波的热效应和非热效应。微波加热的方式主要源于物质内部分子吸收电磁能后所产生数十亿次的偶极振动而产生的大量热能来实现的，即“内加热”。这种由分子间振动所产生的“内加热”能将微波转变为热能，可以直接激发物质间的反应。与常规的加热相比，微波具有加热速度快、均匀、无温度梯度存在、能瞬时达到高温、热量损失小等优势。此外，不同的物质具有不同的电介质性质，从而有不同的吸收微波能力，这一特征又使微波辐射具有选择性加热特点。此外，微波还存在非热效应。当把物质置于微波场，其电场能使分子极化，其磁场力又能使这些带电粒子迁移和旋转，加剧了分子间的扩散运动，提高了分子的平均能量，降低了反应的活化能，可大大提高化学反应速度。
（1）微波辐射强化传质过程
&&& 微波场可以有效提高物质的传输和扩散。Guiochon等报道了微波辐射明显提高胰岛素在固体颗粒内扩散和液相色谱柱相间的扩散速度，且扩散速度随着微波能量的增强而增大。Galinada等应用微波辐射强化物质在反相液相色谱柱床层中质量传递，实验表明：微波辐射使色谱流出峰变陡和增高，提高物质穿透色谱柱的速度，这是由于微波辐射激发了物质分子的极化从而加快了分子的传递速度。Farhat等应用微波场强化蒸汽提取香精油的分离过程，在微波蒸汽扩散提取过程中，固-气传质系数是传统蒸汽提取过程中的固-气传质系数的6倍。Teixeira等研究用微波辐射法强化从石炭酸灌木中提取去甲二氢化愈创木酸(NDGA)，将提取NDGA的速度从l8 min缩短至1 min，这主要是由于微波辐射法加大了植物细胞破裂的程度。Zheng等使用微波辐射法强化用甲醇提取液从三岛柴胡种子中提取柴胡皂苷，微波场作用l0 min后，柴胡皂苷的提取率在1次提取后可以达到100%，其提取效率明显高于传统的加热提取法。微波辐射在冶金领域有较为广泛的应用，Kingman等回顾了微波辐射强化湿法冶金过程中铜、金、镍、钴、锰、铅和锌的浸出提取，指出微波辐射可大幅度缩短金属的浸出时间和提高金属的回收率。
（2）微波辐射强化化学反应
微波技术可以加快化学反应速率，改变化学反应历程，获得新的反应产物，实现某些常规方法不能进行的反应。目前，微波辅助合成已成功应用于烷基化、酯化、皂化、烯烃加成、磺化、氧化、环合以及负碳离子缩合等诸多反应。例如，Mallakpour等应用微波辐射制备了一系列具有光学活性的聚酰胺酰亚胺。与常规溶液聚合相比，微波场能显著加快反应速率，在10 min左右即得到了具有光学活性的聚酯酰亚胺。Zhao等用微波辐射法合成聚异丙基丙烯酰胺热敏PNIPAAm水凝胶，实验表明：微波辐射法合成热敏水凝胶，大幅度提高了合成速度，使得合成时间由普通水浴法的24 h缩短为20 min，而且所得的水凝胶孔隙结构十分均匀。
（3）微波辐射在微晶合成上的应用
&&& 在晶体的合成方面，由于微波具有选择性加热的特点，能够制备超细粉末而又避免传统加热常引起的团聚，有利于形成粒径分布窄、形态均一的纳米粒子。
&&& Wang等采用微波辐射技术实现了MFl型分子筛在不锈钢载片上的趋向性连续生长，结果表明：微波场可将MFl分子筛膜生长的老化期缩短为常规老化时间的l／40。Jiang等尝试用微波辐射技术引入含金属离子介孔分子筛MCM-41的合成，获得了长程有序性高的含Co、Ni和Cu的MCM-41介孔分子筛。Hong等采用微波技术合成了一系列MOFs材料，研究发现：微波210℃下l0 min就可得到粒径200 nm且结晶度较高的MIL-101晶体。Lu等报道了使用微波加热制得了结晶度较高且热稳定性较好的MOF-5晶体，所得到的MOF-5在常温常压下对C02具有更高的吸附容量，可高达3.8%。
（4）微波辐射强化吸附剂再生
&&& 在吸附过程中，吸附剂的再生是一个耗时又耗能的过程。应用微波场将是解决这一问题的有效方法之一。微波场下脱附速率和能耗主要取决于吸附质／吸附剂的电介质性质。吸附质的性质(尤其是其极性)和吸附剂的电介质性能是主要影响因素。王红娟等比较了甲醇在微波场和常规条件下从活性炭和吸附树脂上脱附所需的脱附活化能，实验结果表明：在微波场中甲醇的脱附活化能明显低于常规热脱附下它的脱附活化能。微波脱附不仅比热脱附脱附速度快，而且得到的甲醇脱附峰又高又陡。这可能是由于电场能使吸附质分子极化，其磁场力又能使这些带电粒子迁移和旋转，从而改变分子在多孔介质表面的排列，导致脱附活化能降低。Santander等应用分子模拟技术模拟了微波场中甲醇和苯在硅分子筛上的选择性脱附，由于甲醇是偶极分子，而苯是非极性分子，当这一吸附体系置于微波场中，甲醇被迅速脱附而苯未能脱附，这也表明非极性分子是不吸收微波的。Steven等采用微波辐射强化使N0x存储-还原(NSR)催化剂中毒的硫化合物脱附出来，实验表明：微波场可以明显提高中毒NSR催化剂的脱硫率并降低硫脱附的温度；在氢气的氛围下，若用传统的常规加热法，需要加热超过600℃，才能使硫化物脱附出来，而用微波辐射至200℃时，硫化物可被分解为H2S脱附出来。
(5)微波辐射对固体催化和吸附材料表面进行改性
&&& Kaddouri等研究微波辐射制备La-Ce-Mn-O-钙钛矿催化剂，发现微波辐射会导致Lal-xCexMn03+εCe02(x+ε=0．2)的形成，经微波辐射处理的样品显示出很好的抗硫中毒性，而且对甲烷的转化率也很高。然而常规加热只能导致CH-LaMn03+Ce02的形成。微波加热所制备催化剂之所以表现出卓越的催化性能主要是由于高度分散的Ce组分与LaMn03的主结构形成很强结合作用所导致的。为提高活性炭对C02的吸附能力，Zhang等研究在氢气或氮气的氛围下，用微波辐射活性炭，在微波场作用下，活性炭表面的酸性氧基团被分解为C0或C02脱附出来；如果是在氢气氛围中进行微波辐射，活性炭表面的酸性氧基团被分解为CO或C02和H20而脱附出来，使得活性炭表面的酸性明显降低而碱性明显增强，从而大大增强了活性炭对酸性气体C02的吸附。
2、微波辐射技术的问题与展望
目前，关于微波场强化质量传递和化学反应的机理还缺少深入系统的理论研究，尤其是微波场中的非热效应方面的研究更需要加强。另一方面，即使从应用的角度看，多数研究至今还停留在实验室规模，微波场强化传质与反应的工程化放大原理和技术的研究也需要加强。
&&& 21世纪化学工业在我国国民经济中仍然占有不可或缺的支柱地位。在地球资源日趋枯竭，环境污染日益严重的今天，我国化学工业迫切需要向资源节约型和环境友好型发展模式转变，而针对复杂化工体系利用过程强化技术来推动和促进这一转变过程则是化学工业的必由之路。通过过程强化技术开发新型、高效的生产工艺，或对传统工艺进行改造和升级，使过程的能耗、物耗和废物排放大幅度减少，必将从根本上变革化学工业的面貌。
&&& 我国的化工过程强化技术近年来虽然取得了长足的进步，但仍然存在某些需要重视的问题：①针对我国资源和化工行业特点的原创性的过程强化工艺技术不足，缺乏对行业发展具有重要意义的创新技术和成果；②对复杂体系的本征规律有待进一步的认识；尚缺乏完善的理论体系指导化工过程强化技术的开发；③与化学、材料、机械、信息等学科的融合不足也制约了化工过程强化技术的发展。
相信随着化学工业的发展，在学术界和工业界的共同努力下，经过长期基础研究的积累，这些问题将逐渐得以克服，使我国的化工过程强化技术迈上一个新的水平。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（化工进展，2011年第1期）
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