汞的污染源

汞和汞的化合物在工业、农业、医药、日常生活中应用十分广泛。现在世界上约有 80多种工业生产需要用汞作原料或辅助材料 ,每年散失在环境中的汞估计达五千吨 ,与铅污染一样 ,已遍及全球。金属汞被用作温度计、气压计、血压计、比重计、整流器、水银灯、荧光灯等的材料 ,口腔科还以银汞剂作填补龋齿的材料。硫化汞用作红色颜料。雷汞用于木材防腐、炸药。甘汞用作小儿的泻药。硝酸汞用于焰火。砷酸汞用作防腐涂料。西力生、赛力散是农业上常用的种子杀菌剂。谷仁乐生是杀虫剂。乙基三氯苯酚汞是造纸粘液杀菌除霉剂。红汞是常用的外用消毒剂…     

微量元素与环境污染

科学家们发现古代人和现代人体中微量元素含量比较,古人与今人必需微量元素含量相差无几,而现代人毒害元素含量却远比古代人要高得多。由于必需微量元素在人体内可以抑制毒害元素对人体的部分侵害作用,人为地预防由于工业污染而不断增加的毒害元素在人体内积累,适当提高人体必需微量元素的吸收是极为必要的。环境中的汞污染十分严重。现在的工业发展已使得80多种工业需用汞,而且这些工业的废水、废气和废渣中含有的汞正不断污染环境。据统计,美国从1944年到1970年排放到环境中的汞,总计达22 550t。瑞典光造纸工业每年排出的废水含汞量为35t,…     

无汞盐重铬酸钾法定铁实验研究

经典的重铬酸钾法测铁是国内外铁矿石全铁分析的标准方法.但是,汞的污染十分严重.若以一次学生实验80人计,每次实验至少用三万多毫克汞.按照国家排放水标准规定,必得用760多吨水稀释后,才能达到排放标准(0.05mg/L).目前,有关部门明确指出,不许采用稀释法处理含汞废水,因此,无汞盐测铁是形势发展的迫切要求,也是容量法测铁的主要趋势.我国许多人做了大量工作.然而,将各种方法综合比较,尚属少见.我们针对现行生产部门采用的汞盐法与无汞法进行研究,所得数据选用显著性水平a=0.05,用t检验法统计处理.为消除人员操作方法和习惯因素的影响,同一样品采用两种不同方法比较测定.统计结果表明:铝粉法、硅钼蓝法与标准法无显著性差异.     

用非汞催化剂自乙炔合成乙醛——1.磷酸-氧化铜活性炭催化剂

用硫酸汞为催化剂的乙炔液相合成乙醛在工业上已是一个定型的生产过程,但是由于汞的价格很贵,损耗很大,每生产一吨乙醛有时可损失十公斤之多,少的也有两公斤;催化剂溶液是强酸性,需要特殊的耐腐蚀设备;汞有剧毒,影响工人健康;需要高纯度的乙炔,不能利用取自天然气的乙炔等等,因此很多国家,如苏联、德国、日本、瑞典等国在最近一、二十年内都在致力于寻求新催化剂的研究。     

金属表面加工废水的处理与利用

金属表面加工工业是为了防止金属的腐蚀、改善金属表面的性能或增强美观,从而采取研磨、着色、电镀、喷镀等的处理工艺,在加工中经常产生各种不同性质的废水。防止金属的腐蚀是国民经济中的重大问题。在资本主义国家,金属表面加工工业特别是电镀工业的有毒废水,已成为污染水体、危害农田、恶化环境、危害人体健康的公害的一个来源。在我国随着机械、冶金、航空、仪表、电气、医疗器械制造等工业的发展,产生金属表面加工废水的数量日益增多,广大职工遵照毛主席关于“一切从人民的利益出发”的教导,在废水处理与综合利用方面做了很多工作,取得显著成绩。     

顶空-气相色谱-质谱法测定水和废水中二甲基甲酰胺

正二甲基甲酰胺(DMF)是优良的有机溶剂,广泛用于各化工行业,特别是在合成纤维和合成皮革制造行业中会使用和排放大量DMF。《合成革与人造革工业污染物排放标准》[1]中新建企业水污染物DMF的排放限值为2mg·L~(-1),推荐的检测方法为工作场所空气有毒物质的测试方法[2],该方法采用水样直接进气相色谱分析,检出限为5mg·L~(-1),不能满足限值要求,且使用废水直接进样会严重损耗     

萃取原子吸收测定污水中微量丁基黄原酸盐

丁基黄原酸盐为有色金属选矿工艺中常用的捕集剂,并且在人造纤维和制药工业中广泛应用。由于黄药具有恶臭和毒性,会污染水系和水生生物,因此对使用黄药的单位排放水中的微量黄药监测已列为环保监测项目之一。微量黄药的测定一般采用比色法,作者曾研究过离子选择性电极法。本工作报导用甲基异丁酮萃取黄原酸铜火焰原子吸收测定铜从而间接测出水中微量黄药的量。方法灵敏、快速,用于选矿废水中微量黄药的测定,取得了满意的结果。     

超稳低汞催化剂的稳定机理: 炭表面含氧基团及缺陷协同作用实验及理论研究

聚氯乙烯(PVC)作为五大工程塑料之首在材料领域应用广泛.2017年,中国PVC产能逾2600万吨,占世界总产量的70%以上, PVC产业是我国重要支柱产业之一.基于中国富煤少气缺油的能源格局, PVC产量的90%以上都是基于煤化工的乙炔法生产的,而氯化汞催化剂是目前乙炔法氯乙烯工业上唯一实现产业化应用的催化剂.但是由于氯化汞属于金属氯化物中唯一的共价化合物,其热稳定极差,涉汞催化剂的汞污染问题一直是氯乙烯行业的世界级难题.中国电石法聚氯乙烯产业每年催化剂消耗量高达2.0万吨,年耗汞近1000吨,可回收不足40%,占世界汞消耗量的70%.而无汞催化剂由于成本高、使用寿命短等原因,短期内实现工业化应用及推广仍有困难.中国政府早在2014年开始限汞行动,提出了氯乙烯产业汞催化剂减量化直至无汞化的战略目标.根据2015年拟定的氯乙烯用低汞触媒的国标要求,氯化汞负载量最高不得超过6.5%,而高汞催化剂的氯化汞负载量在10%–12%之间,在氯化汞负载量降低一半的情况下保持催化剂的高性能及高热稳定性对催化剂的制备技术提出了很大的挑战.催化剂是参与化学反应而自身不会消耗的物质,其在工业使用过程中理论上并不会消耗,解决了催化剂的热稳定性问题,不但可以延长催化剂使用寿命,而且还可以缓解涉汞催化剂的资源消耗及环境污染问题.活性炭具有较高的比表面积、可调控的表面化学性质和耐酸碱腐蚀性,在工业中应用广泛.氯乙烯单体合成的原料为氯化氢和乙炔,由于氯化氢的腐蚀性,活性炭基催化剂在工业化应用方面具有明显的优势.而活性炭载体的表面性质调控及对负载型金属催化剂的相互作用研究一直是近年来多相催化领域的一个热点.本文通过热处理的方法调控了活性炭的表面含氧基团,研究了活性炭的表面结构的区别,通过浸渍法制备了三种活性炭负载的低汞催化剂,对比了三种不同的活性炭载体的乙炔氢氯化性能及稳定性,发现表面基团的调控对低汞催化剂的稳定性具有较大的影响.热重实验表明,Hg Cl2/AC-C催化剂中氯化汞的最大失重温度提高到了380°C以上.该催化剂在反应温度140°C,乙炔空速30 h–1条件下稳定运行10000 h,乙炔转化率只下降了8%.DFT理论计算发现,碳氧双键旁边的缺陷位和氯化汞可以形成强的化学吸附,其吸附能可达120–130 kJ/mol,而氯化汞在含氧基团的表面吸附能只有3–35 kJ/mol.本文通过对活性炭表面结构的调控,使氯化汞和炭表面活性位形成化学吸附,可大大提高催化剂的耐热稳定性,从理论上给出了低汞催化剂的热稳定性解决方案,目前该催化剂已经成功实现了产业化应用,在工业转化器上使用寿命超过12000 h,性能表现卓越.超稳低汞催化剂的工业化应用不仅能够降低氯乙烯单体生产过程中的单耗,节约PVC生产成本,还能够有效减少汞触媒使用过程中造成的重金属污染,为我国电石法氯碱行业的节能减排及限汞公约履约提供了很好的技术支撑和保障.     

PVP-PdCl2-CuCl2/SiO2-PEG600催化芳氯化物水相脱氯研究

PVP(聚乙烯吡咯烷酮)负载双金属催化剂催化芳香氯化物脱氯已有报道[1～3];利用双金属的协同作用,可以大大提高催化剂的脱氯活性和选择性[4]. 但是,这些研究多是在有机相中进行的,催化剂在水相中则会降低甚至失去活性,且难以回收和重复利用. 然而,难溶于水的有毒芳香氯化物,常存在于工业或生活排放的废水中. 由于治理环境的需要,研究芳香氯化物催化水相脱氯,则是极具挑战性的课题. 本文把起相转移作用的聚乙二醇(PEG)键合到硅胶上作为固相载体,制成双负载双金属水相脱氯催化剂PVP-PdCl2-CuCl2/SiO2-PEG600,成功地用于难溶于水的芳香氯化物的水相脱氯. 研究结果表明,这种催化剂对于芳香氯化物有良好的催化脱氯性能,使用中便于分离并能重复利用. 同时,用IR,TEM和XPS等手段对催化剂进行了表征,探讨了催化剂中各组分在催化脱氯中的作用.     

盐酸特比萘芬的纯化工艺研究

以N-甲基1-萘甲胺、1-氯-6,6-二甲基-2-庚烯-4-炔为原料,在缚酸剂碳酸钾(K_2CO_3)的作用下合成特比萘芬,与盐酸成盐后得到盐酸特比萘芬粗品,盐酸特比萘芬粗品在纯化水中重结晶得到高纯度盐酸特比萘芬。实验结果指出:每克粗品使用纯化水量为12mL,重结晶温度为100℃,析晶温度为5～10℃,为盐酸特比萘芬纯化的最佳工艺条件,得到盐酸特比萘芬纯度达到99.98%。X射线粉末衍射图谱表明,重结晶后盐酸特比萘芬的晶型与参比制剂(诺华X0202)一致。     

在相转移下苄基氯经钯络合催化羰化合成苯乙酸

苯乙酸是制造香料、药物及植物激素的重要原料。目前,工业上系由苄氯与氰化钠作用,所得的苯乙腈经水解而制得。氰化钠剧毒,给操作者和环境带来危害和污染。 1976年,L.Cassar以Pd(Ph_3P)_2Cl_2为催化剂,使用5×10~5帕的CO,通过相转移催化羰化合成了苯乙酸,其产率为83％。1982年,Howard Alper发表了用Pd(Ph_3P)_4为催化剂,苄基溴作原料,在常温常压下合成苯乙酸的报告,所得产率为84％。 本文以Pd(Ph_3P)_2Cl_2为羰化催化剂,氯化三乙基苄基铵为相转移催化剂,在常压下由CO与苄基氯作用合成了苯乙酸,其产率高于80％,且催化剂可以循环使用。     

在无有机导向剂条件下采用乙醇为助剂合成高硅沸石（英文）

高硅沸石具有优异的热稳定性、水热稳定性、大的微孔体积、高表面积和均匀的微孔孔道,因而广泛应用于催化领域.然而,高硅沸石的合成往往需要使用有机结构导向剂,不但增加了沸石合成成本,而且还产生了大量的三废排放.为了解决这个问题,我们发展了在无有机导向剂存在条件下采用沸石晶种诱导合成沸石的方法,但是该方法合成的沸石产物骨架富铝,不能合成高硅沸石,实现绿色方法合成工业上大量使用的高硅沸石问题仍然没有解决.最近,我们又报道了采用沸石晶种导向和醇填充相结合的方法合成纯硅沸石,但仍不能合成高硅沸石.本文首次在无有机结构导向剂存在条件下采用乙醇为助剂合成高硅沸石,并成功地合成了硅铝比(Si/Al)为38-240的ZSM-5沸石.此方法成功的关键是使用具有四配位铝物种的硅铝酸盐前驱体作为起始原料.因为乙醇的沸点低,溶液中的乙醇可以循环使用,大幅度地降低了传统高硅沸石合成有机模板的三废排放成本.通过固体核磁证明,在沸石的晶化过程中,硅物种发生重排与聚合,而铝物种一直保持着四配位的状态不变,这表明Si-O-Al类的连接在晶化过程中基本上保持稳定.另外,采用该方法合成了高硅TON, MTT,*MRE沸石,表明了此方法的普适性.此外,还可以将Fe和B等杂原子引入到沸石骨架中,成功地合成了铁硅和硼硅沸石.X射线粉末衍射测试与扫描电子显微镜表征结果表明,所合成的高硅ZSM-5沸石具有高纯度和结晶度,样品呈现出典型的块状ZSM-5晶体形貌.样品的BET表面积和微孔体积分别为382 m~2/g和0.16 cm~3/g,这与传统方法以TPAOH为有机结构导向剂合成的ZSM-5沸石的BET表面积和微孔体积是几乎一致的.更重要的是,所制备的ZSM-5沸石在甲醇制丙烯反应中,具有良好的催化性能,并与使用有机结构导向剂合成的ZSM-5沸石具有相似的活性、选择性和催化剂寿命.综上所述,在沸石晶种和乙醇存在的条件下,以硅铝酸盐前驱体为起始原料,在无有机结构导向剂存在条件下,成功地合成出了高硅MFI, TON, MTT和*MRE沸石.同时,也可利用硼硅酸盐和铁硅酸盐为起始原料来合成B-ZSM-5和Fe-ZSM-5沸石.与传统的合成高硅沸石路线相比,此方法避免了昂贵和有毒的有机结构导向剂的使用、减少了废水的排放、简化了合成过程和提高了产品收率;同时所合成沸石具有优异的催化性能,为高硅沸石的产业化生产和催化应用奠定基础.     

新型Sn改性固体酸催化剂SO_4~(2-)/TiO_2催化1,6-己二醇二丙烯酸酯合成（英文）

丙烯酸酯单体包括通用丙烯酸酯和特种丙烯酸酯,不仅是高分子化合物的基本单体,也是化工有机反应的原料.特种丙烯酸酯在工业合成中虽然规模小,产量低,但已经应用到皮革、造纸、纺织、涂料、粘合剂和辐射固化技术等许多领域.辐射固化材料主要包括活性稀释剂、光引发剂、齐聚物和添加剂等.其中,齐聚物的主要成分就是丙烯酸酯单体的聚合物.然而,丙烯酸酯的合成工业难度不在合成路线,而是反应所使用的催化剂.浓硫酸和对甲苯磺酸等液体酸催化剂由于后续反应难分离、腐蚀设备、污染环境和催化剂不易回收等缺点,逐渐被固体酸催化剂所替代.而SO_4~(2-)/MOx固体酸催化剂虽然没有这些缺点,但是催化剂比表面积较小,热稳定性较差,酸性难以调节.为了合成1,6-己二醇二丙烯酸酯,本文首先对多种催化剂进行了筛选,获得了活性高且稳定好的SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2改性催化剂.采用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、吡啶红外、氨程序升温脱附和热重等技术考察了催化剂的结构特征、表面酸强度和热稳定性.通过N2吸附-脱附可知,Sn改性后催化剂的比表面积增加到126m~2/,较改性前有明显提高.XRD结果表明,Sn能较好地分散在催化剂载体表面,且随着Sn的加入,催化剂晶粒尺寸逐渐减小.SEM照片进一步证实了N2吸附-脱附和XRD结果.催化剂表面酸性通过吡啶红外和氨程序升温脱附测定.由IR图谱可知,固体酸催化剂SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2中SO_4~(2-)和金属原子的连接方式发生变化,更趋于螯合双齿配位结合.通过吡啶红外可以看出,当Sn添加量为6%时,改性催化剂的酸性位由未改性催化剂的59μmol/g增加到167μmol/g.氨程序升温脱附.结果表明,多次使用后催化剂的酸分布几乎不变,但酸量有所下降,这可能与催化剂表面硫源的损失有关.另外,通过热重对催化剂的热稳定性进行了分析,由于高温条件下孔结构容易坍塌导致硫源损失,因此第二个失重峰归属为SO_4~(2-)的脱除峰.Sn改性后的催化剂中SO_4~(2-)的脱除峰后移100 oC左右,且失重量为SO_4~(2-)/TiO_2的2倍多,说明SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2催化剂有更好的热稳定性和更多的酸性位.以1,6-己二醇和丙烯酸酯化反应中1,6-己二醇转化率和1,6-己二醇二丙烯酸酯收率为指标评价了催化剂的催化活性.主要研究了催化剂中Sn含量的影响,并对酯化反应条件进行了优化.结果表明,最适宜的Sn含量为6%,最优的反应条件为:酸/醇比3.5,催化剂添加量7%,酯化温度130oC,酯化时间3 h.最后考察了改性催化剂的稳定性.结果表明,催化剂使用10次后,1,6-己二醇转化率仍可达81%以上,固体酸催化剂SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2有良好的稳定性.     

新型Sn改性固体酸催化剂SO42-/TiO2催化1,6-己二醇二丙烯酸酯合成

丙烯酸酯单体包括通用丙烯酸酯和特种丙烯酸酯,不仅是高分子化合物的基本单体,也是化工有机反应的原料.特种丙烯酸酯在工业合成中虽然规模小,产量低,但已经应用到皮革、造纸、纺织、涂料、粘合剂和辐射固化技术等许多领域.辐射固化材料主要包括活性稀释剂、光引发剂、齐聚物和添加剂等.其中,齐聚物的主要成分就是丙烯酸酯单体的聚合物.然而,丙烯酸酯的合成工业难度不在合成路线,而是反应所使用的催化剂.浓硫酸和对甲苯磺酸等液体酸催化剂由于后续反应难分离、腐蚀设备、污染环境和催化剂不易回收等缺点,逐渐被固体酸催化剂所替代.而SO42-/MOx固体酸催化剂虽然没有这些缺点,但是催化剂比表面积较小,热稳定性较差,酸性难以调节.为了合成1,6-己二醇二丙烯酸酯,本文首先对多种催化剂进行了筛选,获得了活性高且稳定好的SO42-/TiO2-SnO2改性催化剂.采用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、吡啶红外、氨程序升温脱附和热重等技术考察了催化剂的结构特征、表面酸强度和热稳定性.通过N2吸附-脱附可知,Sn改性后催化剂的比表面积增加到126m2/g,较改性前有明显提高.XRD结果表明,Sn能较好地分散在催化剂载体表面,且随着Sn的加入,催化剂晶粒尺寸逐渐减小.SEM照片进一步证实了N2吸附-脱附和XRD结果.催化剂表面酸性通过吡啶红外和氨程序升温脱附测定.由IR图谱可知,固体酸催化剂SO42-/TiO2-SnO2中SO42-和金属原子的连接方式发生变化,更趋于螯合双齿配位结合.通过吡啶红外可以看出,当Sn添加量为6％时,改性催化剂的酸性位由未改性催化剂的59 μmol/g增加到167 μmol/g.氨程序升温脱附.结果表明,多次使用后催化剂的酸分布几乎不变,但酸量有所下降,这可能与催化剂表面硫源的损失有关.另外,通过热重对催化剂的热稳定性进行了分析,由于高温条件下孔结构容易坍塌导致硫源损失,因此第二个失重峰归属为SO42-的脱除峰.Sn改性后的催化剂中SO42-的脱除峰后移100℃左右,且失重量为5O42-/TiO2的2倍多,说明SO42-/TiO2-SnO2催化剂有更好的热稳定性和更多的酸性位.以1,6-己二醇和丙烯酸酯化反应中1,6-己二醇转化率和1,6-己二醇二丙烯酸酯收率为指标评价了催化剂的催化活性.主要研究了催化剂中Sn含量的影响,并对酯化反应条件进行了优化.结果表明,最适宜的Sn含量为6％,最优的反应条件为:酸/醇比3.5,催化剂添加量7％,酯化温度130℃,酯化时间3h.最后考察了改性催化剂的稳定性.结果表明,催化剂使用10次后,1,6-己二醇转化率仍可达81％以上,固体酸催化剂SO42-/TiO2-SnO2有良好的稳定性.     

在Ti3C2Tx MXene上原位生长2D TiO2纳米片的异质结构用于改善电催化氮气还原(英文)

氨作为一种必不可少的活性氮源,在聚合物、纺织工业、工业制造和农业种植中发挥了至关重要的作用.目前,大规模的氨合成主要依靠传统Haber-Bosch法,但该工艺能耗高且造对环境有危害,如排放大量的二氧化碳.电催化氮还原合成氨被认为是传统Haber-Bosch法的潜在替代技术,该技术可以在环境条件下进行且使用可再生的氮气和水为原料.贵金属表现出优异的电催化氮还原活性,但高成本和低丰度限制了它们的广泛应用.最近,氮还原电催化剂的研究已转向廉价且丰富的过渡金属基材料.MXene是一种新兴的过渡金属碳/氮/碳氮化合物衍生的二维层状材料,其化学式可记为M_n+1X_nT_x(n=1,2或3),其中“M”代表过渡金属(如V,Ta,Mo,Ti,Nb),“X”代表N或C或CN,“T_x”代表表面官能团(如-O,-F和-OH).其中,Ti₃C₂T_x MXene由于独特的层状结构、较好的导电性和稳定性,而被理论计算和实验结果证明是一种很有前景的氮还原催化剂.然而,...     

双中心多孔聚合物作为多相催化剂实现CO_2在温和条件下高效转化（英文）

由于对化石燃料的高度依赖和二氧化碳(CO_2)的过度排放,大气中CO_2浓度从280 ppm上升到400 ppm左右,导致全球变暖和其他气候问题.在这种情况下,如何有效降低空气中的CO_2浓度成为近年来最迫切的研究领域之一.另一方面,作为一种无毒、廉价且丰富的C1资源, CO_2也可以转化为各种高附加值的工业产品,如甲酸、一氧化碳、甲烷、甲醇以及碳酸酯等.其中CO_2与环氧化物转化生成环碳酸酯的环加成反应具有良好原子经济性,在近年来引起了人们的广泛关注.尽管已有多种多相和均相催化剂应用于该反应,但已有的催化剂特别是多相催化剂往往具有反应条件苛刻、催化剂易损失以及需要可溶性的共催化剂等缺点,从而限制了它们的进一步实际应用.因此,发展多相催化剂实现在温和和无共催化剂条件下的CO_2环加成转化仍是一个挑战.本文通过自由基共聚的方法,以乙烯基功能化的金属卟啉和季膦盐作为单体制备了一种新型多孔有机聚合物(POP-PBnCl-TPPMg-x).考虑到金属卟啉和季膦盐常作为CO_2环加成反应中的Lewis酸和Lewis碱活性中心,我们通过自由基共聚实现了这两种活性中心在分子水平上的结合与协同.所得的催化剂的组成和结构通过固体核磁、X射线光电子能谱、氮气吸附、扫描电子显微镜、透射式电子显微镜等手段进行了表征.值得指出的是,所得多相催化剂具有良好的CO_2吸附与富集效应,十分有利于CO_2的催化转化.我们以温和(40°C和1 atmCO_2)并没有任何无可溶性共催化剂存在条件下,进行CO_2与环氧化物的环加成作为探针反应,测试了不同催化剂的催化活性.以催化剂POP-PBnCl-TPPMg-12为例,其催化活性远超过单组分的POP-PBnCl和POP-TPPMg多相催化剂,也超过了二者机械混合的POP-PBnCl+POP-TPPMg-12催化剂,接近均相催化剂PBnCl+TPPMg-12的水平.这表明通过共聚合方法所得到的催化剂可以实现Lewis酸和Lewis碱两种活性中心的分子水平的结合.本文进一步研究了多相催化剂POP-PBnCl-TPPMg-12和均相催化剂PBnCl+TPPMg-12在低浓度CO_2(15%N2v/v,工业废气中CO_2的浓度)条件下的催化活性,发现在该条件下多相催化剂表现出比均相催化剂更为优异的催化转化性能,且展现出良好的稳定性和循环使用性能,在循环使用5次后仍无明显的活性损失.该催化剂所具有的多相特点和优良的催化性能,因而有望成为实现工业CO_2脱除并转化成高附加值产品的潜在高效催化剂.     

不同晶面Cu2O光催化还原Cr（VI）的性能

Cr(VI)具有高毒性和强诱变致癌性,且能稳定存在于自然界中,对人类和自然环境危害极大.而容易沉淀和吸附在固体上的Cr(III)毒性较小,约为Cr(VI)的千分之一.因此,将Cr(VI)还原为Cr(III)是处理含铬废水的有效途径.光催化还原是一种环境友好的新型技术,基于可见光的催化还原处理含Cr(VI)废水能够在常温常压下进行,具有经济、高效、清洁和无二次污染等特点而受到广泛关注.采用适宜的晶面生长控制剂,调变不同晶面的相对生长速率,可制得暴露不同晶面、具有多种形貌的Cu2O.将这些具有不同晶面的Cu2O用于光催化氧化降解有机污染物的研究表明, Cu2O的光催化氧化性能与其所暴露的晶面密切相关,其表面残留的用作晶面生长控制剂的表面活性剂对其催化性能有重要影响.相对而言,将Cu2O用于光催化还原Cr(VI)的研究较少,关于晶面导向剂油酸对其光催化还原Cr(VI)性能的影响尚未见报道.
　　本文采用液相法,首先合成了仅暴露Cu2O{100}晶面的立方体(Cub),进而通过控制晶面导向剂油酸的用量,制得仅外露Cu2O{111}晶面的八面体(OctO)和仅暴露Cu2O{110}晶面的十二面体(RhdO),继而再将OctO和RhdO在C3H6-O2等混合气中于215 oC处理30 min,通过此温和氧化除去表面油酸,获得了具有洁净表面的八面体(Oct)和十二面体(Rhd)的Cu2O.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其物性特征进行了表征.在LED可见光辐照下,对比评价了具有不同晶面的Cu2O光催化还原Cr(VI)的性能,研究了暴露晶面及晶面导向剂油酸等对Cu2O光催化还原Cr(VI)的影响.
　　XRD研究表明,采用液相法及温和氧化处理可制得纯相的Cu2O,其XRD图中无Cu及CuO等杂峰出现. SEM观测结果表明,所得Cu2O样品形貌均一性较好,采用丙烯选择氧化去除表面油酸后, Cu2O的形貌无明显改变,仅其外表面略有粗化. FT-IR分析进一步说明,去除表面油酸后,其物相仍为Cu2O,没有出现CuO的红外特征吸收.
　　动力学研究结果显示, Cu2O光催化还原Cr(VI)具有准一级反应动力学特征,晶面导向剂油酸的存在能够在一定程度上减缓光腐蚀和酸腐蚀,有助于较长时间内保持Cu2O光催化还原活性,而对Cu2O光催化速率没有影响.以单位比表面积速率常数为比活性指标,不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)的活性次序为{111}>{110}>{100}. Cu2O不同晶面的原子配位情况差异明显,且{100}晶面的表面能较低,由此可较好解释具有不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)活性的不同.八面体Cu2O的{111}面上同时存在配位饱和与配位不饱和Cu,而菱形十二面体Cu2O的{110}面上只有配位饱和Cu,立方体Cu2O的{100}面上只有配位不饱和O.相对于Cu2O的{100}晶面,具有更高表面自由能的{111}和{110}晶面易于产生光生电子-空穴对,从而表现出较{100}晶面更高的光催化活性.而Cu2O{111}晶面表现出更高光催化活性的原因可能是： Cu2O{111}晶面上存在的不饱和Cu可作为活性位点,在某种程度上有利于光生电子-空穴对分离,减少光生电子-空穴对复合,从而提高光催化还原速率.     

不同晶面Cu_2O光催化还原Cr(VI)的性能（英文）

Cr(VI)具有高毒性和强诱变致癌性,且能稳定存在于自然界中,对人类和自然环境危害极大.而容易沉淀和吸附在固体上的Cr(III)毒性较小,约为Cr(VI)的千分之一.因此,将Cr(VI)还原为Cr(III)是处理含铬废水的有效途径.光催化还原是一种环境友好的新型技术,基于可见光的催化还原处理含Cr(VI)废水能够在常温常压下进行,具有经济、高效、清洁和无二次污染等特点而受到广泛关注.采用适宜的晶面生长控制剂,调变不同晶面的相对生长速率,可制得暴露不同晶面、具有多种形貌的Cu2O.将这些具有不同晶面的Cu2O用于光催化氧化降解有机污染物的研究表明,Cu2O的光催化氧化性能与其所暴露的晶面密切相关,其表面残留的用作晶面生长控制剂的表面活性剂对其催化性能有重要影响.相对而言,将Cu2O用于光催化还原Cr(VI)的研究较少,关于晶面导向剂油酸对其光催化还原Cr(VI)性能的影响尚未见报道.本文采用液相法,首先合成了仅暴露Cu2O{100}晶面的立方体(Cub),进而通过控制晶面导向剂油酸的用量,制得仅外露Cu2O{111}晶面的八面体(OctO)和仅暴露Cu2O{110}晶面的十二面体(Rhd O),继而再将OctO和Rhd O在C3H6-O2等混合气中于215o C处理30 min,通过此温和氧化除去表面油酸,获得了具有洁净表面的八面体(Oct)和十二面体(Rhd)的Cu2O.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对其物性特征进行了表征.在LED可见光辐照下,对比评价了具有不同晶面的Cu2O光催化还原Cr(VI)的性能,研究了暴露晶面及晶面导向剂油酸等对Cu2O光催化还原Cr(VI)的影响.XRD研究表明,采用液相法及温和氧化处理可制得纯相的Cu2O,其XRD图中无Cu及Cu O等杂峰出现.SEM观测结果表明,所得Cu2O样品形貌均一性较好,采用丙烯选择氧化去除表面油酸后,Cu2O的形貌无明显改变,仅其外表面略有粗化.FT-IR分析进一步说明,去除表面油酸后,其物相仍为Cu2O,没有出现CuO的红外特征吸收.动力学研究结果显示,Cu2O光催化还原Cr(VI)具有准一级反应动力学特征,晶面导向剂油酸的存在能够在一定程度上减缓光腐蚀和酸腐蚀,有助于较长时间内保持Cu2O光催化还原活性,而对Cu2O光催化速率没有影响.以单位比表面积速率常数为比活性指标,不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)的活性次序为{111}{110}{100}.Cu2O不同晶面的原子配位情况差异明显,且{100}晶面的表面能较低,由此可较好解释具有不同晶面Cu2O光催化还原Cr(VI)活性的不同.八面体Cu2O的{111}面上同时存在配位饱和与配位不饱和Cu,而菱形十二面体Cu2O的{110}面上只有配位饱和Cu,立方体Cu2O的{100}面上只有配位不饱和O.相对于Cu2O的{100}晶面,具有更高表面自由能的{111}和{110}晶面易于产生光生电子-空穴对,从而表现出较{100}晶面更高的光催化活性.而Cu2O{111}晶面表现出更高光催化活性的原因可能是:Cu2O{111}晶面上存在的不饱和Cu可作为活性位点,在某种程度上有利于光生电子-空穴对分离,减少光生电子-空穴对复合,从而提高光催化还原速率.     

以胆碱为绿色无毒有机结构导向剂合成高硅Y型分子筛

分子筛作为一类重要的无机多孔晶体材料,由于其规整的孔道结构以及优异的酸性质等特点,在催化剂、吸附剂和离子交换床等许多领域有着重要而广泛的应用.而现代分子筛制备方法的发展主要得益于有机结构导向剂(OSDA)在分子筛合成中的广泛使用.但是,大部分OSDA都具有剧毒、价格昂贵、制备方法繁琐等缺点,因而限制了其大规模应用.高硅Y型分子筛的合成研究也面临同样的问题.Y型分子筛具有十二元环孔口和三维孔道结构,是目前催化裂化催化剂中的主要活性组分.目前,通过常规合成方法无法获得硅铝比大于6.0的Y型分子筛,无法满足石油化工对其酸性的要求.目前工业上主要通过后处理法得到高硅Y沸石,但该方法繁杂的后处理过程、不均匀的化学分布、大量损失的结晶度以及严重的环境污染促使人们开发直接合成高硅Y型分子筛的新方法以替代后处理过程.此外,使用OSDA一步法合成的高硅铝比Y型分子筛具有优异的热和水热稳定性.因此,使用OSDA一步直接合成高硅Y型分子筛在材料合成和催化领域一直备受关注.然而,目前尚未见关于绿色OSDA用于高硅Y型分子筛合成的报道.本研究首次将氢氧化胆碱或氯化胆碱作为一种新型、绿色、廉价的OSDA引入到高硅Y分子筛的合成凝胶体系,成功合成了高结晶度且硅铝比大于6.0的高硅Y型分子筛.实验详细考察了合成条件对硅铝比的影响,并采用XRD, XRF, NMR,TG以及N2物理吸附等表征手段研究了合成样品的物理化学性质.表征结果证明,胆碱阳离子作为一个稳定的OSDA存在于分子筛的孔结构中,并且取代了部分Na~+以平衡分子筛骨架的负电荷,因此胆碱的使用可使样品的硅铝比提高并具有更加优异的热稳定性和水热稳定性.实验确定了Na~+和OSDA~+在高硅Y分子筛合成中的竞争关系.大量的实验证据表明, Na~+进料比例对FAU骨架硅铝比有决定性的影响.首次提出采用氢氧根离子型OSDA是一种直接有效提高骨架硅铝比的方法.     

过氧化氢生产工艺进展

生产过氧化氢通常有电解法、蒽醌法、异丙醇法以及氧阴极还原法等.目前全世界总产量的95%以及国内总产量的99%的过氧化氢都是采用蒽醌法生产的.在更先进的生产过氧化氢的技术出现之前,蒽醌法仍将是今后一段时期生产过氧化氢最普遍的一种方法.蒽醌加氢工艺有固定床和浆态床两种,国内仍采用较为落后的固定床工艺,而国外基本都采用浆态床工艺.固定床存在床层温升大、易偏流、有局部热点等缺陷,易导致蒽醌过度加氢,降解物种类和数量增多,降低了催化剂稳定性,限制了加氢单元的氢效,生产装置难以大型化.而浆态床工艺具有传质传热好、温度和气液固三相分布均匀等优势,是过氧化氢生产技术的发展趋势.浆态床反应器对催化剂的选择性具有更高的要求.因此,浆态床加氢技术的研发核心是开发兼有耐磨性和高选择性的微球催化剂.中国石化自主开发了具有高活性、高选择性和良好稳定性的蒽醌加氢微球催化剂,并对其活性和选择性进行了寿命试验和中试评价.中试结束后结粒度分布基本保持不变;载体水热稳定性好,使用过程结构没有发生明显变化.证明该催化剂机械强度高、耐磨性能好,能够满足浆态床使用要求.在新生产工艺中采用自主开发的新型浆态床反应器,具有优异的传质、传热效率;催化剂粒径小,完全克服了固定床反应器在规模稍大时存在的偏流、沟流、触媒板结等缺点,氢化效率可长期稳定在11 g/L以上;副反应少,氢化降解物大幅度减少,极大地减轻后续降解物再生负担.在实际工业生产中,蒽醌加氢选择性无法实现100%,因此工作液中难以避免生成降解物,通常采用白土再生手段,使其再转变为蒽醌.但再生剂更换频繁,大大增加了生产成本,同时损失被物理吸附上去的昂贵的蒽醌.因此,十分有必要对蒽醌加氢的降解物种类进行定性识别并研究其再生机理,并在此基础上开发兼有长寿命和高活性的蒽醌降解物再生催化剂.中国石化采用GC-MS对乙基蒽醌和戊基蒽醌多种降解物进行比较全面的定性和定量研究,通过分析蒽醌工作液组成准确推测工作液再生效果,便于及时调整双氧水生产工艺工艺流程和优化参数;并自主开发高性能的蒽醌加氢降解物再生催化剂,可替代现有效率低下的白土床,显著提高装置经济性.为有效解决蒽醌法生产中氧化废气的排放问题,中国石化发明一种无尾气排放、无需溶剂回收、氧含量可控、可减少氧化残液量的蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法,从源头上解决蒽醌法生产双氧水装置的最大环保问题,它的应用将使蒽醌法生产双氧水装置朝着绿色环保迈出一大步.目前蒽醌法生产H2O2虽然具有技术成熟、单程产率高、安全性高等优点,依旧存在投资高、工艺流程复杂,以及大量使用有机溶剂带来的产品污染、环境污染问题.与其相比,H2和O2直接合成H2O2(以下称为DSHP)技术的原子经济性高,并且污染少、环境友好.但由于反应过程中H2和O2直接接触,DSHP工艺存在一定的安全隐患.在反应过程中需要充入大量惰性气体稀释并循环,导致DSHP工艺效率低,操作及控制难度大.该反应所使用的Pd基催化剂,既有利于H2O2的生成,也利于三个副反应的发生:H2O的生成、H2O2的后续加氢及分解,导致产品选择性和产率较低.加入酸和卤素等稳定剂虽然可以显著提高产率,但存在设备腐蚀、催化剂活性组分流失等问题,严重影响催化剂的使用寿命.中国石化目前已经开始布局研发DSHP技术,在提高H2/O2反应的本质安全性、研发H2O2精准合成的催化材料和提高H2O2产能等方面做了大量的研究.可以预见,通过理论研究、实验设计和工程开发相结合,在不远的未来能够实现DHSP技术的工业应用.目前国内双氧水几乎全部采用蒽醌法生产.虽然蒽醌法工艺已很成熟,但在多个技术环节,特别是蒽醌加氢催化剂、工作液体系、加氢反应器和环保等方面,存在非常大改进提升的空间.这些问题是实现装置大型化必须解决的.中国石化在这几个方面都自主开发了创新技术,形成了国内全新的拥有自主知识产权的生产过氧化氢的成套技术.作为最直接、最环保、最经济的生产过氧化氢的方法,氢氧直接合成技术与化工反应过程耦合,是未来过氧化氢生产和应用的发展方向,中国石化也已经开始在此方面进行研究和布局.