煤的吡啶吸附等温线及影响煤吸附行为因素的研究

采用四种标准煤样和模型化合物(WK11离子交换树脂及其Na和Ca类型),在30℃～60℃对比研究煤的吡啶气相吸附等温线和影响其吸附行为的因素。模型化合物结果表明:吡啶能断开WK11中的固有氢键,形成更强的吡啶-羧基官能团氢键,Na或Ca型WK11由于无法与吡啶形成氢键,因此吸附量很小,并几乎无溶胀现象。四种煤样的吡啶吸附结果表明:由于煤化程度和结构的不同,至少有两种类型的吡啶吸附等温线。同时,煤的吡啶吸附总量并不仅取决于在吸附过程中形成的氢键数量,而且也受其它特殊作用力的影响,这种影响对于高阶煤尤其显著。     

氢键在煤大分子溶胀行为中的作用

选择对氟苯酚（ＰＦＰ）做为煤中羟基的模型化合物，考察了煤与溶剂间氢键强度对煤大分子溶胀行为的影响。发现煤在溶剂中的溶胀率随着ＰＦＰ与溶剂间氢键生成热的增大而增加；煤的溶胀率随煤化程度的提高而降低以及煤经碱、酸处理后溶胀率增加。这些结果表明，煤中羟基与溶剂间的氢键力是决定煤大分子溶胀行为的关键因素。     

超声辅助高吸附型复合凝胶的制备及对水中Pb(Ⅱ)的响应和去除性能

以秸秆纤维素和木质素为原料,通过超声辅助法制得了新型纤维素-木质素复合凝胶（UCHy）。对样品进行扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱和X射线衍射（XRD）表征分析,考察了其在不同浓度Pb（Ⅱ）中的溶胀性能,研究了pH值、反应时间、温度、Pb（Ⅱ）初始浓度对其吸附能力的影响。结果表明,纤维素和木质素的添加有利于凝胶形成致密的纤维束堆积结构,超声作用则能促进凝胶连续孔洞微结构的形成,因而具备较高的溶胀率以及污染物吸附量。溶胀初期Pb（Ⅱ）溶液在UCHy中的扩散行为可用non-Fickian扩散定律描述,整体溶胀行为符合Schott’s准二级动力学方程。UCHy对Pb（Ⅱ）的吸附量随溶液pH值的增大而增大,随反应温度的升高而减小。吸附等温数据同时符合Langmuir与Freundlich模型,饱和吸附容量为786.16 mg·g^-1,吸附过程符合拟二级动力学方程。该复合凝胶表现出极高重金属的吸附性能和敏感性,具有较大的应用前景。     

吡啶预处理抑制煤热解过程中交联反应的研究

采用吡啶蒸气、吡啶溶液两种溶胀方式对伊泰褐煤进行了预处理,用热重结合在线质谱仪考察了两种处理方式对煤热解过程中交联反应的抑制效果。结果表明,两种预处理方法对煤热解过程的交联反应都有不同程度的抑制,但其作用温度和机理不同。吡啶蒸气预处理可能通过与煤形成N—OH氢键、断开煤本身含氧官能团之间的氢键,从而在400℃以前抑制煤本身含氧官能团之间的氢键交联反应;吡啶溶液预处理主要是通过改变煤的结构,减少煤小分子同大分子网络结构之间缔合,提高氢的传递效率等因素来抑制小分子同煤大分子网络结构及其热解过程中间碎片之间的交联反应。     

几种烟煤及其热处理后的溶胀性能研究

研究了四种不同变质程度烟煤及其二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂(1∶1,vol)的抽提物在不同溶剂中的溶胀性能,同时考察了四种煤样不同温度热处理后其溶胀性能的变化。结果表明,煤的溶胀率随煤化度增加而有所降低;变质程度较低的烟煤在极性溶剂中的溶胀率大于非极性溶剂,随着煤化度的增加,两者溶胀度差距减小;四种烟煤经混合溶剂抽提后,其抽余煤的交联密度降低,溶胀率增加。四种煤样150℃热处理后在CS2中的溶胀率均有所增加,表明热处理可以降低煤的交联密度。随着热处理温度提高至240℃,除气煤外,其余三种煤样在NMP和CS2中溶胀率均进一步增大,说明其交联密度进一步降低。这一结果与热处理煤样在混合溶剂中抽提率的变化趋势一致,如240℃热处理后瘦煤的抽提率由原煤的6.9%提高到17.3%。红外光谱研究表明,经过适当温度的热处理,可以脱除煤分子中的羰基和羟基等含氧官能团,破坏煤结构中的氢键,从而降低煤的交联密度,提高煤的溶胀率及其在混合溶剂中的抽提率。     

溶剂溶胀对鄂尔多斯褐煤结构及热解产物分布的影响

采用四种有机溶剂对鄂尔多斯褐煤进行溶胀预处理并在粉-粒流化床上进行快速热解,探究溶胀对褐煤结构及热解特性的影响.采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、气相色谱-质谱联用仪、固体核磁、X射线衍射、全自动化学吸附仪等仪器对溶胀煤及热解产物进行表征.结果表明,非极性溶剂对煤结构影响较小.极性溶剂可以降低褐煤含氧官能团的氢键交...     

常压升温下油煤浆表观黏度变化的研究

为探讨煤直接液化工艺中油煤浆表观黏度随温度升高的变化规律,利用高温黏度计测定了煤浆体系的黏度,考察了溶剂、煤浆浓度、煤中含水量和不同显微组分等因素以及剪切速率、配浆温度、溶胀作用等对煤浆黏度 温度特性的影响。研究结果表明,低温下影响煤浆黏度变化的主要因素是溶剂本身的性质,煤浆的表观黏度随温度升高而降低;随温度继续升高在较宽温度范围内黏度变化不大,这是由溶剂性质以及煤在溶剂中的溶胀行为共同作用的结果;当温度达到约220℃后继续升高温度溶胀作用逐渐占优势,从而导致煤浆体系的表观黏度逐渐增大。     

非离子聚(N-乙烯基-2-吡咯烷酮)凝胶在线型聚(丙烯酸)溶液中的溶胀特性

研究了在线型聚 (丙烯酸 ) (PAA)溶液中链长、pH、离子强度和水 /二甲亚砜混合溶剂组成对非离子聚 (N-乙烯基 - 2 -吡咯烷酮 ) (PVP)水凝胶溶胀特性的影响 .发现聚酸浓度的变化引起凝胶显著的体积相变 ,这是因为凝胶和聚合物通过氢键形成了大分子间凝胶 -聚合物复合物 .凝胶的溶胀特性取决于聚酸的链长而不是离子强度 .随着pH值和水 /二甲亚砜混合溶剂组成的变化 ,凝胶的溶胀率 (SR)发生变化     

声-光-力-热耦合作用下光热敏感水凝胶的溶胀变形行为

超声波在两种介质间传播时，声动量的转移在界面处产生超声辐射应力引发水凝胶形变。为研究光热敏感水凝胶在超声波、光辐射、机械载荷以及温度耦合作用下的大变形行为，采用变分法建立了光热敏感水凝胶声-光-力-热耦合本构模型，研究了声匹配条件下水凝胶单轴预拉伸时超声波强度、光强和温度对其溶胀行为的影响。研究结果表明：单轴预拉伸数值越大，水凝胶的平衡溶胀率越大；超声波强度越强，水凝胶的平衡溶胀率越大，平衡溶胀率随超声波强度增大呈线性递增关系；而随着温度升高，水凝胶的平衡溶胀率先减小后增大，存在一极小值；平衡溶胀率达到极小值时的温度值随预拉伸和超声波强度的增加而升高，随光强增加而降低；当环境温度超过极小值出现时的温度值后，预拉伸和超声波强度变化对水凝胶溶胀行为几乎没有影响，但光强变化对水凝胶溶胀行为仍有一定影响。     

煤及其溶剂萃取产物的氮气吸附行为

用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2-NMP）(1∶1, V/V) 混合溶剂，以及丙酮和吡啶将云南褐煤和南桐烟煤逐级萃取，去除萃取溶剂后得到各级固态级分。通过ASAP 2010型比表面积及孔快速测试仪，对原煤及萃取级分的氮气吸附行为进行测试，分别用BET模型、线型方程对实验结果进行拟合。结果表明对于萃取率较高的煤，溶剂萃取能较大地增加其孔隙率；煤对氮气的吸附行为遵从Henry定律，因此只需在氮气饱和气压的沸点（77 K）下，测出少数几个压力点的吸附量，就可以得到一条准确的等温吸附线。     

水热处理对神华煤质的影响

结合水热处理煤的元素、灰分、挥发分分析以及IR光谱研究，讨论了水热处理对神华煤溶胀、抽提及液化性能的影响。结果表明，较高温度下水热处理存在明显的加氢作用，H/C摩尔比高于原煤；水热处理具有脱挥发分和脱灰作用，水热处理温度升高挥发分降低，灰分增加；水热处理的气态产物主要是CO2，250℃以上产生CO和CH4，其中CO2产率不受水热处理温度影响，CO和CH4产率则随水热处理温度升高而增加；水热处理降低了神华煤的溶胀性能，CS2/NMP混合溶剂抽提减小了抽余物在NMP溶剂中的溶胀度；适当温度水热处理能够提高CS2/NMP抽提率，但是索氏抽提性能有所降低；250℃~300℃水处理能够提高液化转化率，但是油气收率低于原煤，前沥青烯收率显著高于原煤。IR光谱分析表明,水热处理改变了煤分子中氢键等非共价键作用，其中较高温度水热处理将导致醚键、酯键等弱共价键水解和芳环侧链的断裂。     

Microscale fish bowls: a new class of latex particles with hollow interiors and engineered porous structures in their surfaces

Microscale fish bowls, hollow particles with engineered holes in their surfaces, were prepared using two different methods. In the first method, commercial latex beads suspended in water were swollen with a good solvent of the polymer, followed by freezing with liquid nitrogen and evaporation of the solvent below 0 degrees C. While one big hole was generated when the amount of solvent used for the swelling was relatively low, small holes could be produced in the outer surface of each bowl by increasing the degree of swelling. The porosity and pore structure show a similar dependence on the degree of swelling for both amorphous and semicrystalline polymers even though they are supposed to exhibit different phase behaviors during the freezing and solvent evaporation processes. In the second method, a polymer emulsion in water was prepared and then frozen with liquid nitrogen, followed by solvent evaporation below 0 degrees C. The porosity and pore structure could be controlled by adjusting the concentration of the polymer solution used to prepare the emulsion. As for encapsulation, the bowl-shaped particles could be transformed back into solid beads via thermal annealing at a temperature near the glass transition temperature of the polymer or by adding a good solvent of the polymer to the colloidal suspension. In a proof-of-concept experiment, microscale fish bowls were fabricated from poly(caprolactone), quickly loaded with a fluorescent dye, and sealed through thermal annealing. The encapsulated dye could then be slowly released in a phosphate buffered saline, suggesting their potential use as a new class of microscale capsules for drug delivery.     

介孔材料Co-MCM-41的合成及其吸附脱除各种碱性氮化物

采用水热法合成了MCM-41和不同Co/Si物质的量比的Co-MCM-41介孔材料,并采用XRD、FT-IR和低温氮气吸附-脱附方法对样品进行了表征。FT-IR及XRD表征结果说明,Co原子已经进入了介孔材料的孔壁。合成的MCM-41及Co/Si(物质的量比)为0.18以下的Co-M CM-41都具有六方有序排列的介孔结构。当加入的Co/Si(物质的量比)为0.22时,样品的(100)峰完全消失,不具备六方有序排列的介孔结构,说明以硝酸钴为钴源合成Co-MCM-41的最大Co加入量为Co/Si(物质的量比)为0.18左右。与MCM-41相比,各Co-MCM-41样品的XRD(100)峰随着Co加入量的增加逐渐变宽变弱,比表面积和孔容变小,平均孔径增大。当加入的Co/Si物质的量比大于0.06时,Co-MCM-41的介孔孔道中存在少量聚集态的Co3O4。利用合成的Co-MCM-41吸附脱除氮含量为1737.35μg/g模拟燃料中的碱性氮化物喹啉、苯胺或吡啶,结果表明,所有样品的吸附脱氮效果顺序为苯胺吡啶喹啉。Co-MCM-41(0.06)的吸附容量和氮脱除率明显要高于其他样品,对苯胺、吡啶和喹啉的吸附容量分别为42.17、35.66和29.18 mg(N)/g,去除率分别为82.38%、73.53%和61.11%。添加到模拟燃料中的芳烃化合物萘、苯或甲苯对其吸附脱氮没有影响,表明介孔材料Co-MCM-41对各种含氮化合物的吸附主要是N原子与Co的配位络合吸附,而不是π-π络合作用。采用焙烧或乙醇溶剂洗涤再生后的Co-MCM-41(0.06)恢复了吸附脱氮能力,说明其具有较好的再生性能。     

溶剂萃取预处理对低阶煤大分子结构的影响

为了研究溶剂预处理对低阶煤的固有大分子结构的影响,本研究对锡林郭勒褐煤（XLL）和神府次烟煤（SFC）分别进行了四氢呋喃（THF）索氏抽提、二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS₂/NMP）混合溶剂抽提及热溶处理,并对所得抽余煤进行了傅里叶红外漫反射光谱分析（DRIFT）、热重分析（TGA）、压汞法分析（MI）和溶胀度测定。结果表明,溶剂抽提导致煤大分子结构重排和再缔合。其中,THF索式抽提和CS₂/NMP混合溶剂抽提可以改变非共价键交联作用,特别是氢键作用分布,从而不同程度地松弛煤大分子结构。然而,高温溶剂热溶处理主要促进了煤大分子的共价键交联,尤其是对锡林郭勒褐煤（XLL）。所有抽取煤的溶胀都受Fickian扩散控制,且所有抽取煤的溶胀活化能都低于原煤。     

溶剂萃取对烟煤孔隙结构和粒度的影响

用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2-NMP）(1∶1, V/V) 混合溶剂、丙酮和吡啶对南桐烟煤逐级萃取，得到各级残余物。通过比表面积及孔快速测试仪和扫描电镜，对煤及各萃取残余物的氮气吸附行为、粒度进行测试，考察了溶剂萃取对煤的BET比表面积与BJH孔容、孔面积随孔径分布规律以及粒度的影响。结果表明通过“溶解”小分子物质，溶剂萃取能够有效地改善煤的吸附性、比表面积和孔隙结构，降低其粒度，但不能破坏其基本结构单元，在本质上仍属于物理作用。根据最可几孔径计算出南桐烟煤胶态分子团结构模型中基本结构单元的粒径在3.5 nm左右，证实了煤分子胶态团结构模型的假设。     

Resin Swelling in Mixed Solvents Analysed using Hansen Solubility Parameter Space

The swelling of resins (Merrifield and HypoGel 200) in mixtures of two solvents was generally found not to vary linearly with the relative amount of each solvent in the mixture. Hansen solubility parameter (HSP) space could be used to define high, medium and low swelling regions for each resin. The variation of resin swelling with binary solvent composition could then be explained based on the HSP parameters of the two solvents and the way in which the line connecting the points corresponding to the two pure solvents bisected the swelling region for the resin. The applicability of the methodology was demonstrated by showing that an appropriate mixture of two green solvents was more effective for solid-phase peptide synthesis on Merrifield resin than use of either individual solvent and could completely replace the use of traditional polar aprotic and chlorinated solvents for this application. It was also shown that the high resin swelling area of Merrifield resin can be used to predict mixtures of green solvents that will dissolve linear, unfunctionalised polystyrene.