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2022年, 第56卷, 第5期 刊出日期:2022-09-30 上一期   
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2022 (5):  0-0. 
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研究报告
发动机润滑油使用中的组成变化和性能衰变特性
徐茹婷, 赵剑, 孙康, 卢辛成, 张燕萍, 蒋剑春
2022 (5):  1-7.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.001
摘要 ( 2 )   HTML ( 2 )   PDF(501KB) ( 4 )  

以市售全合成发动机润滑油为研究对象, 通过实车运行10 000 km, 研究润滑油使用过程中的性能及组成变化, 并探究其衰变特性。研究结果表明: 润滑油使用后运动黏度降低23.84%;总酸值和正戊烷不溶物增至3.53 mg/g和0.268%;磨损元素Fe、Al和污染物元素Si的量分别由<1、<1和2 μg/g增加至11、20和20 μg/g; 润滑油衰变过程中聚α烯烃(PAO)发生分解反应和聚合反应, 使其组成分布趋于复杂; 衰变过程以分子链断裂的分解反应为主, 导致其黏度降低; 润滑油发生氧化反应和硝化反应, 添加剂被消耗, 生成酮类、多环芳烃、胺类、酸类化合物, 使润滑油颜色变深、酸值增加; 润滑油的分子质量分布发生变化, 说明润滑油衰变过程既发生分解反应也发生聚合反应, 但以链断裂的分解反应为主。

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氨基磺酸改性海藻酸钠的制备及对Fe3+的吸附
王玥, 杨隽, 仇伟, 郭雅妮
2022 (5):  8-14.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.002
摘要 ( 2 )   HTML ( 1 )   PDF(3029KB) ( 2 )  

为有效防止尾矿坝化学堵塞可在排水设施上涂覆海藻酸钠基吸附材料。以海藻酸钠(SA)为基体, 高碘酸钠为氧化剂, 氨基磺酸为改性材料, 制备了一种吸附材料氨基磺酸改性海藻酸钠(MSA), 使用FT-IR、SEM对其进行表征, 并研究了MSA对Fe3+的吸附行为。研究结果表明: —NHSO3H被成功引入到海藻酸二醛(ADA)上制得MSA; MSA吸附Fe3+后分子尺寸增大, 分子链空隙增大。MSA吸附Fe3+的较佳吸附条件为Fe3+初始质量浓度200 mg/L、Fe3+溶液pH值2、吸附时间240 min, 吸附温度25 ℃, 此时MSA对Fe3+的吸附量最大, 为151 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式, MSA对Fe3+的吸附是单分子层化学吸附; 吸附热力学分析表明吸附过程是一个自发的过程, 且温度升高不利于吸附反应的进行。

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木质素基活性炭氮掺杂改性及其电化学性能
郭奇, 许伟, 刘军利
2022 (5):  15-22.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.003
摘要 ( 3 )   HTML ( 1 )   PDF(782KB) ( 4 )  

以磷酸法木质素基活性炭为原料, 三聚氰胺为氮源、KOH为活化剂, 采用同步掺杂方式制备了氮掺杂活性炭(NAC)。通过BET、XRD、拉曼光谱和XPS表征手段测试了改性后活性炭的结构及其组分, 并通过电化学表征手段, 测试了其作为超级电容器电极材料在几种不同性质电解液中的性能, 初步探究了电解液对电极材料电化学性能的影响机制。实验结果表明: 改性后的活性炭具有丰富的孔结构, 比表面积达到2 332 m2/g, 微孔孔容为1.37 cm3/g, 中孔孔容为0.74 cm3/g, 平均孔径为2.79 nm, 含氮元素7.5%, 其中类石墨型氮(N-Q)结构达到34.6%。丰富的孔结构和氮含量大幅提升了活性炭的电化学性能, 其在水系电解液中展现出了高比电容, 在1 A/g的电流密度下比电容最高可达424 F/g; 在有机系电解液中, 尽管其在1 A/g的电流密度下比电容最高仅为87 F/g, 由于其工作电压窗口更宽(0~2.5 V), 因此具备了更高的能量密度。对结果进行分析, 发现: 活性炭电极材料在水系电解液中的性能主要受电解液水合离子半径影响, 而在有机系电解液中的性能主要受电解液黏度的影响。

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脱气预处理条件对木质活性炭比表面积和孔容积分析结果影响初探
马名哲, 孙康, 孙昊, 张燕萍, 林冠烽, 魏安国
2022 (5):  23-29.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.004
摘要 ( 2 )   HTML ( 1 )   PDF(691KB) ( 2 )  

在测定木质活性炭比表面积和孔容积前, 先对活性炭进行脱气预处理, 研究预处理条件(脱气温度和脱气时间)对活性炭的比表面积和孔容积的影响, 并将所测结果与仪器推荐条件下所测结果进行对比分析。研究结果表明: 脱气温度和脱气时间对于物理法木质活性炭比表面积和孔容积分析结果影响较小, 这是因为物理法活性炭制备温度高, 官能团少, 结构以微孔为主, 吸附类型以物理吸附为主, 吸脱附速度较快。物理法活性炭预处理条件以脱气温度150 ℃脱气3 h为宜, 相较于ASAP 2460使用说明所推荐的350 ℃和24 h的预处理条件, 明显缩短预处理时间, 降低电耗, 提高了检测效率。脱气温度和脱气时间对化学法木质活性炭比表面积和微孔分析结果影响较大, 适宜的预处理条件为300 ℃脱附12 h。主要是因为磷酸法活性炭制备温度较低, 杂原子较多, 表面化学基团丰富, 发生物理吸附的同时易发生化学吸附, 需要较高的温度和较长的时间才能脱气完全, 当脱气温度过高时, 孔道内的吸附质发生炭化形成炭质微粒堵塞孔道, 同时部分物理吸附在更高的活化能下转化为化学吸附, 使分析结果有所下降。

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过氧甲酸预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响
李宁, 孟繁阳, 杨海艳, 史正军, 赵平, 杨静
2022 (5):  30-36.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.005
摘要 ( 2 )   HTML ( 2 )   PDF(617KB) ( 2 )  

以甘蔗渣(SCB)为原料, 经过氧甲酸(PAP)预处理后加入酶进行水解, 并以水解液发酵产乙醇, 考察预处理时过氧化氢(HPP)浓度变化对甘蔗渣酶解和乙醇得率的影响。实验结果表明: 在甘蔗渣PAP预处理过程中, HPP与甲酸(FAP)体积比为1∶1时, 预处理甘蔗渣(PAP-SCB-1)的木质素脱除率达84.30%;在纤维素酶用量为10 FPIU/g(以预处理后的甘蔗渣质量计)时, PAP-SCB-1水解72 h葡萄糖得率为98.71%, 较单独过氧化氢预处理甘蔗渣(HPP-SCB, 葡萄糖得率9.11%)和单独甲酸预处理甘蔗渣(FAP-SCB, 葡萄糖得率7.06%), 分别提高了9.84和12.98倍; PAP-SCB-1水解液经24 h发酵后, 乙醇得率为84.06%, 比HPP-SCB(76.20%)和FAP-SCB(75.15%)均有增加。对预处理前后物料的化学成分变化、比表面积和结晶度进行测定, 结果显示: 经PAP预处理后可以显著脱除甘蔗渣中的木质素, 木质素的量由未经预处理的21.27%降低到10%以下; 比表面积和结晶度都有提高, PAP-SCB-1的比表面积和结晶度分别为13.01 m2/g和54.18%, 是HPP-SCB的10.66和1.11倍, FAP-SCB的11.39和1.15倍。

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油茶果蒲与聚丙烯共热解特性及动力学分析
邓星立, 蒋绍坚, 肖志红, 李昌珠, 刘旭东, 李颖
2022 (5):  37-42.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.006
摘要 ( 2 )   HTML ( 1 )   PDF(537KB) ( 4 )  

为了研究油茶果蒲(CS)与聚丙烯(PP)混合比例(质量比)对两者共热解特性及动力学参数的影响, 将CS与PP按不同比例(3∶7、5∶5和7∶3)混合, 分别在5、10、15和20 ℃/min的升温速率下, 由50 ℃升温至800 ℃进行热重实验及动力学分析。热重实验结果表明: 混合样品的共热解可以分为两个阶段, 当温度低于352 ℃时, 在混合样品热解中CS热解占主导作用, 混合样品中的PP促进了CS的热解; 温度高于352 ℃时, PP的热解占主导作用, CS对PP热解起抑制作用。动力学分析结果表明: FWO法适合CS与PP单独热解及共热解动力学分析, m(CS)∶m(PP)为3∶7的混合样品平均表观活化能(217.04 kJ/mol)最低, 相比于CS单独热解的平均表观活化能(474.94 kJ/mol)降低了54.3%。

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规模化连续生物质炭化设备的评价及产品分析
马彪, 李茹
2022 (5):  43-50.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.007
摘要 ( 1 )   HTML ( 1 )   PDF(2646KB) ( 2 )  

针对目前国内生物质废弃物热解炭化设备规模化生产中存在着生产设备运行不稳定、秸秆炭化产率低、副产品回收利用难等问题,采用稻壳和玉米秸秆成型颗粒为原料,研究其在该套规模化连续生物质炭化设备中长时间连续炭化情况,从而系统分析了该生物质炭化设备的适用性和稳定性。该设备由炭化单元、气体分离单元和出炭单元组成,炭化单元采用双层套筒结构,内层为炭化室,外层为燃气加热室,将生物质炭化产生的高热值生物质气回收后燃烧加热实现热解炭化过程的连续运行。实验结果表明:该生物质炭化设备设计合理,可满足不同原料炭化,可实现稻壳和玉米秸秆颗粒的长时间连续稳定炭化,炭化产能可达到490 kg/h,炭化温度控制在500 ℃左右,生物质炭的得率在37%以上,热解后固、液、气三相分离完全,气体得到循环利用。

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发酵性丝孢酵母处理精炼大豆油废水的工艺优化及动力学分析
吴松
2022 (5):  51-57.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.008
摘要 ( 3 )   HTML ( 2 )   PDF(584KB) ( 4 )  

在5 L搅拌式反应器内利用发酵性丝孢酵母处理精炼大豆油废水,并采用正交试验优化处理条件,通过极差分析得到精炼大豆油废水生物处理的较佳条件:温度28 ℃、转速300 r/min、进气量2 L/min和接种量10%。在该条件下运行36 h后精炼大豆油废水的化学需氧量和含油量的去除率分别为97.31%和89.09%,生物量和油脂分别达到9.27 g/L和51.9%。通过Monod、Tessier和Moser模型研究了发酵性丝孢酵母生物量增长和精炼大豆油废水的污染物降解,发现相比于Monod和Moser模型,Tessier模型更适合研究微生物的增长,并建立了发酵性丝孢酵母生物量增长的动力学方程式,所得到的动力学参数可用于评估含油废水生物处理反应器的设计和运行。

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重质松节油中间馏分对长叶烯单离的影响
汤星月, 关继华, 邱米, 陆顺忠, 陈燕, 徐国梁
2022 (5):  58-62.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.009
摘要 ( 1 )   HTML ( 1 )   PDF(500KB) ( 2 )  

为了降低实际生产时中间馏分对高纯度长叶烯单离的影响,对重质松节油单离长叶烯过程中的中间馏分质量分数进行监测,并测定产品的相对密度和折光指数,实验结果表明:长叶蒎烯、长叶环烯存在于整个长叶烯单离过程,长叶蒎烯的影响显著高于长叶环烯。在操作压力-0.1 MPa、塔釜温度150 ℃、回流比1∶7条件下对重质松节油进行精馏,在精馏过程中可通过调整回流比或降低塔釜温度的方式最大程度降低中间馏分对长叶烯质量分数的影响。当塔顶馏出液的d20位于0.926 0~0.926 3时,调整回流比为1∶10或当塔顶馏出液中长叶烯质量分数超过30%后,塔釜温度降低至140~145 ℃之间,当塔顶馏出液d20>0.933 5时,塔釜温度再升至150 ℃。这两种方式均可获得90%以上长叶烯,并且长叶蒎烯、长叶环烯质量分数总和低于1.5%。

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综述评论
利用废弃碳资源生产鼠李糖脂的研究进展
刘仕勋, 刘豪杰, 周杰, 徐宁, 信丰学, 董维亮, 姜岷
2022 (5):  63-71.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.010
摘要 ( 3 )   HTML ( 1 )   PDF(1096KB) ( 3 )  

鼠李糖脂是微生物合成的一类糖脂类生物表面活性剂,具有优异的表面活性、理化性质和广阔的应用前景。铜绿假单胞菌是鼠李糖脂生产的主要发酵菌株,能够以多种水溶性碳源或疏水性碳源为底物发酵生产鼠李糖脂。当前,废弃碳资源导致的浪费和污染问题日益严峻,基于鼠李糖脂的特性与生产菌株的底物偏好性,以废弃碳资源为原料生产鼠李糖脂具有很大的发展潜力。本文分别介绍以废油脂(含油废水、食品加工废油和餐厨废油)、含糖废弃物(含糖的食品加工副产物、含糖果蔬废弃物和木质纤维)和废塑料等高聚废弃物为原料合成鼠李糖脂的研究进展,重点总结了不同底物和生产菌株对鼠李糖脂生产的影响。通过分析废弃碳资源当前利用现状,发现繁多的种类、较低的分类程度和难降解的组分是限制以废弃碳资源作为底物生产鼠李糖脂进一步发展的主要因素,并提出以废弃碳资源生产鼠李糖脂的未来发展方向。

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炭基催化剂应用于热转化过程的研究进展
师晓鹏, 张忠峰, 王小茹, 李攀, 方书起, 常春
2022 (5):  72-78.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.011
摘要 ( 3 )   HTML ( 2 )   PDF(599KB) ( 4 )  

生物炭具有环境友好、来源广泛、成本低廉等优点,作为催化剂及催化剂载体被广泛应用于热转化过程,但存在易结焦失活、产物定向调控机理尚不明确等问题。对生物质炭基催化剂应用于热转化过程的研究进行了综述,介绍了生物质炭基催化剂制备、改性(杂原子掺杂和金属负载)方案的研究现状。从常规催化热解、微波辅助热解、焦油脱除、酯化合成运输燃料和水热液化5个方面对炭基催化剂的应用进行讨论,并指出探索催化剂深层次的催化机理以及构建具有多级孔隙结构的炭基催化剂以定向生产高值化学品是未来的研究方向。

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