化工學(xué)院課題集錦

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化工學(xué)院課題集錦 2005.10.8 1、在蜂窩陶瓷上負載分子篩和沸石 研究背景： 蜂窩陶瓷現(xiàn)在最廣泛的應(yīng)用是在汽車工業(yè)上，用于凈化廢氣。其余廣泛應(yīng)用在發(fā)電站的排放氣有選擇性的催化還原和飛機上的臭氧破壞。蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在化學(xué)轉(zhuǎn)化和吸附過程中的應(yīng)用比較有限，但很值得關(guān)注。 蜂窩陶瓷是有結(jié)構(gòu)載體的一例，這種載體被很薄的壁所間隔形成長的平行的孔道。蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)的主要特征是有高的空隙組分和大幾何表面積，在流動條件下產(chǎn)生一個低的壓降，一個高的灰塵容量，在載體和反應(yīng)物之間一個大的接觸面積。蜂窩陶瓷催化劑載體可以被認為是不同類別的催化劑的傳統(tǒng)載體的一種精彩的替代。蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)，無論是金屬的或陶瓷的，均由一個單一的塊狀組成。 在化學(xué)工業(yè)中，蜂窩陶瓷反應(yīng)器與傳統(tǒng)的流動床和固定床相比，有著明顯的優(yōu)勢。目前，在一個多相過程中僅有一項大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用：用蒽醌制過氧化氫的過程。催化劑蜂窩陶瓷反應(yīng)器被廣泛的應(yīng)用于催化劑燃燒應(yīng)用中，其中很多廢氣污染相關(guān)。次要的燃燒應(yīng)用包括知名的汽車接觸反應(yīng)的轉(zhuǎn)爐，在其中一氧化碳和碳氫化合物的氧化，以及伴隨的氮的氧化物的減少發(fā)生。 催化劑經(jīng)常被一種極細的粉末狀應(yīng)用于液體中，為的是增大接觸面積和減小內(nèi)擴散傳播的距離。但是就存在一些潛在的關(guān)于如何處理粉末狀催化劑問題：分離，磨損，設(shè)備的腐蝕。蜂窩陶瓷反應(yīng)器的引入可以解決上述問題。 目的：對現(xiàn)有的蜂窩陶瓷上負載及蜂窩陶瓷反應(yīng)器研究進展作一下綜述。 2、優(yōu)級品硬脂酸鈣、硬脂酸鋇的生產(chǎn)工藝研究 課題背景 硬脂酸鹽類產(chǎn)品又稱硬脂酸金屬皂，種類多，用途也很廣。硬脂酸鋇、鉛、鎘、鋅、鈣等都是聚氯乙烯塑料的熱穩(wěn)定劑，也可以解決許多制造和應(yīng)用上的技術(shù)問題，如增加透明性、軟化性、潤滑性，可以和聚氯乙烯因受熱而分解出的氯化氫作用而防止其分解，它們同時還是光穩(wěn)定劑，可以抑制紫外線對薄膜的老化作用，延長薄膜的使用壽命。還可以用作潤滑油的增厚劑，油漆的平光劑、催干劑、塑料的脫模劑，紡織品的打光劑等。因此硬脂酸鹽在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，需求量大。目前我國生產(chǎn)的硬脂酸鹽類大部分不符合優(yōu)級品的標準，生產(chǎn)的優(yōu)級硬脂酸鹽不能滿足國內(nèi)需求。 本課題旨在對優(yōu)級硬脂酸鹽產(chǎn)品的工藝過程進行研究，開發(fā)一條具有實際應(yīng)用價值的優(yōu)級硬脂酸鹽的工藝路線。 3、高密度聚乙烯用催化劑 課題背景 自1971 年中國第一套聚乙烯裝置投產(chǎn)以來，中國的聚乙烯PE工業(yè)迅速發(fā)展。1991~1999 年中國的PE 生產(chǎn)能力平均年增長率10％以上，預(yù)計到2010 年中國聚乙烯生產(chǎn)能力將達到6723kt(包括可能的新增裝置及現(xiàn)有裝置的擴產(chǎn)和增產(chǎn))，年平均增長率約9％。預(yù)計到2010年需求平均增長率為7％左右。隨著國民經(jīng)濟的快速增長，中國的PE 市場也保持較高的增長速度。1990~1999 年中國的聚乙烯消費年平均增長率為18％，而國產(chǎn)滿足率尚不足50％，巨大的需求缺口由進口來滿足。再加上，世界石化市場供大于求的形勢、國外大型石化公司的合并重組、技術(shù)進步造就的大型化趨勢、第二代聚乙烯技術(shù)的迅速發(fā)展和聚乙烯主要專利技術(shù)持有著進一步完善專有技術(shù)等因素均使21 世紀的石化市場競爭形勢更為嚴峻。如何提高我國聚乙烯工業(yè)的競爭力就值得我們認真思考了。催化劑的制備一直是聚烯烴工業(yè)的核心技術(shù)，世界許多國家竟相投入大量資金進行聚乙烯高效催化劑的開發(fā)和生產(chǎn)。目前在工業(yè)上應(yīng)用最為成功的仍屬載體型的鈦-鎂體系高效催化劑，國產(chǎn)BCH 催化劑就是這類催化劑，具有很大前途。本課題擬對高密度聚乙烯用催化劑，特別是國產(chǎn)BCH 催化劑進行更深一步的了解。 4、氣相火焰燃燒合成納米材料及其機理研究 課題背景 超微粒子(又稱團簇納米粒子量子點等)一般其尺寸介于1-100nm 處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，是一種典型的介觀系統(tǒng)。超微粒子具有特殊的結(jié)構(gòu)，因而具有很多新異的物理化學(xué)性質(zhì)，涉及到體相材料中所忽視的或根本不具有的基本物理化學(xué)問題。因此，超微粒子在化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、磁性光學(xué)性能及催化性能等方面與常規(guī)粒子相比有著明顯的差異。比如，用超微粒子制備的陶瓷材料可以發(fā)生很大的變形，用超微磁粉制備的磁盤其存儲容量明顯增大，超微粒子催化劑比常規(guī)催化劑的催化性能更高等。目前制備這種納米材料的方法有很多,根據(jù)合成的不同相態(tài)看，主要可分為固相法、液相法和氣相法。固相法主要是指一些物理方法，如物理粉碎法機械合金法等。固相法操作起來雖然很簡單，但制備出的產(chǎn)品粒徑分布不均勻，且在研磨和加熱過程中也易引入雜質(zhì)且要浪費大量的時間和能量。液相法主要有化學(xué)沉淀法、水熱合成法、溶膠-凝膠法等。液相法的研究現(xiàn)在較為成熟，不過液相法中為了使生成的顆粒成型和活化往往都有一個焙燒過程很容易導(dǎo)致最終產(chǎn)品比表面積的下降。氣相法是通過金屬蒸汽或化合物氣相的化學(xué)反應(yīng)生成各種納米粉末的方法,具有如下的特點1） 原料金屬化合物具有揮發(fā)性提純較容易生成物純度高不需要粉碎；2）氣相中物質(zhì)濃度小生產(chǎn)粉末的凝聚較?。?）控制生產(chǎn)條件容易制得粒徑分布窄粒徑小的微粒；4）氣氛容易控制，除氧化物外，用液相法直接合成困難的金屬氮化物、碳化物硼化物也可用此法合成。正是由于這些優(yōu)點，氣相法成為現(xiàn)在大家研究的熱點，具體來說，氣相法又可分為許多種如氣相冷凝法（PVD）、 化學(xué)氣相沉積法(CVD)、 等離子體法、氣相燃燒合成法等等。其中氣相燃燒合成是最近幾年發(fā)展起來的先進納米顆粒材料的合成技術(shù)，根據(jù)燃燒區(qū)域的不同又可分為火焰反應(yīng)器和熱壁反應(yīng)器。氣相火焰燃燒法的反應(yīng)是在火焰中進行，對原料的要求不高，產(chǎn)物不需要經(jīng)過高溫鍛燒，可以大大減少團聚，是一種值得研究開發(fā)的納米粉體制備技術(shù)。 5、大蒜素的提取 課題背景 大蒜為百合科(Ｌｉｌｉａｃｅａｅ)蔥屬植物生蒜(ＡｌｌｉｕｍＳａｔｉｖｕｍＬ)的鱗莖。祖國醫(yī)學(xué)認為,大蒜性溫、味辣, 具行氣、消炎、祛風(fēng)、止痢、散癰消毒等功效?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證實大蒜具有抗菌、消炎、殺蟲、抗癌、降血壓、降血脂、降低膽固醇、預(yù)防動脈粥樣硬化、抑制多種腫瘤的發(fā)生等作用。大蒜集預(yù)防、治療于一體,有著廣闊的市場開發(fā)前景。 大蒜油可作調(diào)味劑,同時大蒜油與葵花子油按一定比例配制成大蒜素膠丸,具有用量少,服用方便等特點。早在30年前曾提取到大蒜的主要成分是大蒜辣素，但性狀極不穩(wěn)定，無太大實用價值。近幾年科學(xué)工作者采用超低溫冷凍干燥工藝技術(shù)，分離出另一有效成分——大蒜新素，分子式為C6H10S3，性質(zhì)穩(wěn)定，加堿加熱均不易使之破壞，并經(jīng)試驗證實具有強大的抑制細菌和真菌的作用，它能在5分鐘內(nèi)殺死傷寒桿菌，特別適用于治療真菌引起的皮膚病和深部霉菌感染，而且毒性低，副作用少，是目前國際上公認的有效的天然廣譜抗菌素。 6、超臨界二氧化碳流體用于表面清洗 背景 超臨界二氧化碳是溫度和壓力都超過其臨界溫度和臨界壓力的二氧化碳流體。在此臨界點以上狀態(tài)的CO2,有一個明顯的特點就是：壓力只要有微小的變化，其密度就產(chǎn)生很大的變化。而且，通過加壓可以使超臨界CO2的流體密度接近于液體密度。這樣，超臨界流體就與液體同樣具有溶解液體及固體的能力。超臨界二氧化碳粘度低，擴散性好;臨界溫度和臨界壓力不高，并且無毒、無腐蝕、易揮發(fā)、不與熱敏物質(zhì)反應(yīng)、不燃、無溶劑殘留，同時價格低廉，因此特別適用于輕工和食品行業(yè)，是一種理想的綠色試劑。也由于上述優(yōu)點，它在清洗方面的應(yīng)用也很有前景。因為傳統(tǒng)的清洗的清洗劑大多都輕微毒性，或污染環(huán)境。為了了解超臨界二氧化碳在這方面的應(yīng)用，有必要進行檢索，了解國內(nèi)外動態(tài)。 7、固體堿催化劑的研究進展課題的檢索 課題背景 隨著世界環(huán)保意識的加強以及綠色化學(xué)的發(fā)展 ,人們越來越重視環(huán)境友好的催化新工藝過程。以固體堿作為催化劑，具有高活性、高選擇性、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物易于分離、可循環(huán)使用等諸多優(yōu)點，尤其在精細化學(xué)品合成方面可使反應(yīng)工藝過程連續(xù)化，增強了設(shè)備的生產(chǎn)能力，發(fā)揮著越來越明顯的優(yōu)勢，可望成為新一代環(huán)境友好的催化材料。然而，相對固體酸催化劑而言，對固體堿催化劑的研究起步較晚，發(fā)展也比較緩慢，主要原因在于固體堿，尤其是超強固體堿催化劑制備復(fù)雜、成本昂貴、強度較差、極易被大氣中的ＣＯ2 等雜質(zhì)污染，而且比表面都比較小。并且固體堿應(yīng)用和失活后的再生還沒有比較成熟的方法。因此，各國都處在積極研制開發(fā)階段。自 2 0世紀 50年代固體堿催化劑引起科學(xué)家們的重視以來，已經(jīng)發(fā)展了多種類型的固體堿催化體系，按照載體和活性位的性質(zhì)不同，固體堿大體可分為有機固體堿，有機無機復(fù)合固體堿，以及無機固體堿，其中無機固體堿又可分為金屬氧化物型和負載型。但總的來看，固體堿催化劑的研究尚缺乏系統(tǒng)性。 8、L-酪氨酸 的合成研究 背景知識 L-酪氨酸是一種貴重的氨基酸，目前主要用作醫(yī)藥工業(yè)上的重要原料，其純品是緊俏的生化試劑和臨床診斷試劑。例如，L-酪氨酸可用作生產(chǎn)甲狀腺素、腎上腺素等藥品的主要原料，利用L-酪氨酸制備的酪氨酸氧化酶在臨床醫(yī)學(xué)上主要用于檢驗糖尿病和腎功能失調(diào)等疾病。此外，在生物化學(xué)及酶制劑工業(yè)上，當其需要快速測定蛋白酶的活力等指標時，也要用到L-酪氨酸等?？傊S著國民經(jīng)濟的日益發(fā)展，L-酪氨酸的社會需求量正在與日俱增。 目前，L-酪氨酸主要從動物的角蛋白(例如：角、蹄殼等)進行酸性水解所得的混合氨基酸溶液中綜合地提取，也可以從利用動物的毛、發(fā)、羽毛等的水解液中提取L-胱氨酸的粗晶的母液中提取等。但這些方法均存在原料價格高、成品收率不理想的缺點.本課題就是想找出一種更合理的方法。 9、鈣鈦礦型透氧膜的研究 背景： 氧離子、電子混合導(dǎo)體致密透氧膜是一類同時具有氧離子導(dǎo)電和電子導(dǎo)電性能的新型陶瓷膜材料。此類材料不僅具有催化活性，還可以在中高溫下選擇性透氧，因而在純氧制備、燃料電池[以及化學(xué)反應(yīng)器等方面展現(xiàn)出十分誘人的應(yīng)用前景。特別是近幾年來，隨著石油資源的日益減少，利用天然氣等豐富廉價烴類資源制備附加值極高的化工原料已引起人們很大的興趣。 混合導(dǎo)體透氧膜，尤其是鈣鈦礦型氧化物，與多空無機膜和固體電解質(zhì)膜相比有如下的優(yōu)點：（1）在高溫下，在氧化學(xué)勢梯度的推動下，氧氣以氧離子而不是分子的形式選擇透過膜體。同時，由于膜體中存在有可變價態(tài)的金屬，電子則向相反的方向移動。因此，理論上氧氣的選擇滲透性為100%。（2）氧氣的選擇滲透通量與多空陶瓷膜相當，是固體電解質(zhì)膜的3-8倍。（3）由于此種膜兼有離子和電子導(dǎo)電性，無須接外電路，所以操作過程大大簡化，操作費用顯著降低?？偠灾S著天然氣化工作為下一世紀能源戰(zhàn)略的重要組成部分，如果能制備出有很好兼容性和可靠性的混合導(dǎo)體透氧膜，那么它就能在氧分離等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。 近來，由于混合導(dǎo)體膜的催化和為甲烷部分氧化動態(tài)提供所需的氧的性能，越來越受到人們的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)用混合導(dǎo)體致密膜與甲烷部分氧化反應(yīng)（POM）過程耦合（膜反應(yīng)器），預(yù)計比傳統(tǒng)的氧分離工廠降低操作成本20％以上，并且能夠有選擇地控制反應(yīng)進料或移走反應(yīng)產(chǎn)物，控制反應(yīng)進程，防止放熱反應(yīng)引起的飛溫失控[1]。利用混合導(dǎo)體膜反應(yīng)器進行甲烷氧化反應(yīng)的優(yōu)點如下：（1）達到較高的產(chǎn)物選擇性（2）利用空氣作為氧化劑，消除了氮氣對產(chǎn)品的污染（3）避免了熱力學(xué)極限（4）把分離與反應(yīng)過程耦合在一起，簡化了操作過程（5）在高溫反應(yīng)過程中避免形成環(huán)境污染物（NOX）。 但上述膜集成技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用是長期的，迫切需要開發(fā)出性能優(yōu)良，特別是在低氧分壓氣氛下穩(wěn)定的混合導(dǎo)體透氧膜材料，如果此種材料具有很高的氧通量、很好的穩(wěn)定性的機械強度，那么其研究開發(fā)不僅會對相關(guān)的化工過程產(chǎn)生重大影響，而且對能源、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用的高新材料的發(fā)展亦產(chǎn)生積極的推動作用。 10、乙醛貯運中自聚原因和條件以及阻聚對策的研究 課題背景 眾所周知，乙醛是重要的有機化工原料, 廣泛應(yīng)用于有機合成 、農(nóng)藥、醫(yī)藥及精細化學(xué)品生產(chǎn)中。由它可生產(chǎn)醋酸、醋酐、丁辛醇和季戊四醇等原料，也可用于生產(chǎn)丁二烯、聚乙醛、氯乙醛和山梨酸、乳酸、尿囊素等重要中間體和化學(xué)品。目前國內(nèi)乙醛產(chǎn)量已達20多萬噸/年。 乙醛生產(chǎn)方法很多，其中主要為乙炔水合法和乙烯氧化法。揚子石化公司化工廠以乙烯為原料，用氯化鈀、氯化銅為催化劑，氧氣氧化法生產(chǎn)乙醛，其產(chǎn)量已達78000t/a, 除大部用于氧化生產(chǎn)醋酸自用外，部分產(chǎn)品直接外銷。 乙醛是易燃、易揮發(fā)液體，沸點20.2℃，閃點-35℃，與空氣混合時的爆炸限為3.97~57%(V/V)，因此在生產(chǎn)、貯存、包裝和運輸過程中的安全問題十分重要。揚子石化公司化工廠去年在產(chǎn)品外銷灌裝過程中曾發(fā)生兩起突出的安全隱患問題：12月2日在為“蘇BK5820” 槽車灌裝15噸乙醛后，發(fā)現(xiàn)槽車溫度、壓力急劇上升，槽車壓力上升至0.8Mpa, 溫度達70℃。12月16日在乙醛裝車中發(fā)生了相同的問題，在19噸乙醛裝完、槽車氮封后，槽車壓力突然上升至0.62Mpa，溫度上升至80℃。槽車內(nèi)物料取樣分析，發(fā)現(xiàn)在乙醛中存在11%左右的三聚乙醛，初步判定乙醛在某種因素的促使下，劇烈自聚成三聚乙醛，放出大量熱量，使料溫上升到沸點以上，在密閉條件下，使槽車壓力上升。雖然因發(fā)現(xiàn)及時，處理得當未造成事故，但總是造成事故的隱患。在乙醛生產(chǎn)的歷史上，1995年在輸送乙醛中，也曾發(fā)生兩次類似的情況。因此，為保障乙醛的安全生產(chǎn)和銷售，防止事故的發(fā)生造成人身傷亡和財產(chǎn)損失，必須找到造成上述狀況的原因和發(fā)生的條件，并找到有效防止聚合的對策。揚子公司化工廠委托我校開展有關(guān)研究。 國外在上世紀八十年代前報道較多，但是有相關(guān)研究專利報道的主要內(nèi)容集中在乙醛生產(chǎn)過程中如何抑制生成三聚乙醛。研究認為在乙醛生產(chǎn)過程中，由于使用了金屬氯化物或硫化物作催化劑，在生產(chǎn)過程中由于部分氯離解，而生成有機氯化物，存在于粗乙醛中，在精餾過程中這些有機氯化物又會進一步分解成無機酸，促使乙醛的自聚。研究表明1ppm的HCL，會促使生成數(shù)千ppm的三聚乙醛。此外也有認為重金屬、氯化鐵等可催化乙醛自聚的報道。上述的有關(guān)結(jié)論，有待進一步驗證，并且這些結(jié)論都將有效地指導(dǎo)科研項目的研究和解決。 11、生物柴油合成與制備 背景知識 傳統(tǒng)能源的日益枯竭需要開發(fā)新的可再生能源 , 科學(xué)和妥善地規(guī)劃21世紀能源，不僅是經(jīng)濟問題，而且涉及到政治風(fēng)險。據(jù)有關(guān)經(jīng)濟學(xué)家們反復(fù)論證，到2010年世界經(jīng)濟將發(fā)展到能源消耗的高峰期，各國為能源安全而展開的爭奪戰(zhàn)將更加激烈；環(huán)境保護與汽車工業(yè)的發(fā)展需要清潔油料。生物柴油是以植物或動物及其產(chǎn)物為原料制成的可再生能源 ,可以作為優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)在我國具有的巨大潛力 ,將對保障石油安全、保護環(huán)境生態(tài)、促進農(nóng)業(yè)和制造業(yè)發(fā)展、提高農(nóng)民收入 ,產(chǎn)生相當重要的作用。 本課題重點檢索生物柴油的合成與制備上。 12、聚酰亞胺復(fù)合材料摩擦磨損性能研究進展 研究背景：人類在新世紀對材料的要求是更堅固、更輕便、更價廉；在一些材料領(lǐng)域里要解決的課題是更小、更快、更薄、更舒適；尖端技術(shù)方面往往要求耐腐蝕、耐輻照、耐磨、低摩擦、自潤滑、絕緣、無毒等等；而工程塑料則可以充分順應(yīng)這些時代的要求。在摩擦領(lǐng)域要求材料有更好的摩擦磨損性能的同時，還要求有很好的力學(xué)性能、耐高溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性。而用傳統(tǒng)方法改善常用材料的性能幾乎已經(jīng)達到了這些材料潛在的性能極限。而工程塑料除具有通用塑料所具有的一般性能外，還有某種或某些特殊性能，特別是具有優(yōu)異的力學(xué)性能或優(yōu)異的耐熱性，或者具有優(yōu)異的耐化學(xué)穩(wěn)定性，在苛刻的化學(xué)環(huán)境中可以長時間工作，并保持固有的優(yōu)異性能。優(yōu)異的力學(xué)性能可以是抗拉伸、抗壓縮、抗彎曲、抗沖擊、抗摩擦磨損、抗疲勞等。某些工程塑料還兼有多種優(yōu)異性能。近幾十年來，塑料工業(yè)的發(fā)展日新月異，性能優(yōu)異的新穎塑料層出不窮，所以，工程塑料的出現(xiàn)被認為是20世紀重大科技成果之一。耐熱性高聚物為基體的自潤滑復(fù)合材料 ,與金屬材料相比 ,具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕能力強、消聲減震效果顯著、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點。這類材料通常以耐熱性好、本身具有一定自潤滑能力的高聚物作為基體 ,向其中加入一種或多種固體潤滑劑及其它改性增強劑而制成 ,可以用來制作耐磨減摩的零部件 (如軸承、齒輪、活塞環(huán)和滑動導(dǎo)軌等 ) ,在航空、航天、機械、電子等領(lǐng)域作為摩擦件廣泛使用。本文目的是以聚酰亞胺為基體通過改性得到性能優(yōu)異的摩擦材料。 13、低熱膨脹聚酰亞胺的研究進展 研究背景：隨著現(xiàn)代高科技的飛速發(fā)展 ,新型高分子材料已得到廣泛應(yīng)用，例如航天、航空、石油勘探、電子電氣、以及國防軍工等。但是與金屬、陶瓷等無機材料相比高分子材料的耐熱性相對較差 ,熱膨脹系數(shù) (ＣＴＥ)也大得多 ,兩者復(fù)合后構(gòu)成復(fù)合材料 ,隨著溫度的變化 ,熱應(yīng)力不僅使高分子涂層與基材剝離 ,而且還使高分子材料涂層產(chǎn)生龜裂、翹曲 ,模壓塑料則產(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象。還有高新技術(shù)的發(fā)展，要求儀器儀表器械等向小型化發(fā)展，這樣器械內(nèi)部的空間更小，對材料的耐熱性和熱膨脹提出了更高的要求?？梢?，在實際應(yīng)用中，材料的低熱膨脹性，不同材料的熱膨脹差異所引起的熱應(yīng)力是一個重要的問題。分子材料的熱膨脹率提出了更高的要求。聚酰亞胺 (ＰＩ)作為一種重要的特種工程樹脂，具有優(yōu)異的熱能性、電性能及機械性能 ,人們希望在利用它的優(yōu)異性能的同時 ,能降低其熱膨脹系數(shù) ,使它能很好地與無機材料復(fù)合。 目的：對現(xiàn)有的關(guān)于低熱膨脹聚酰亞胺的研究進展作一個綜述。 14、有機物分離中的滲透汽化過程的優(yōu)化研究 課題背景 滲透汽化是近十幾年來頗受注目的一項新的膜分離技術(shù)，有一次性分離度高、設(shè)備簡單、無污染、低能耗等優(yōu)點。對于共沸或近沸的混合體系、脫除微量水、有機溶劑脫除等傳統(tǒng)分離方法難以奏效的領(lǐng)域，PV分離效果突出，顯示出可喜的應(yīng)用前景。但是工業(yè)應(yīng)用中主要研究集中在選擇膜材料，改善制膜條件，在使用過程中的操作條件等研究很少，故對滲透汽化分離過程中的設(shè)備過程設(shè)計和操作參數(shù)優(yōu)化將是今后重要的研究課題。 15、碳硅烷枝狀體合成與制備合成與制備劑制備的課題檢索 課題背景 催化反應(yīng)過程是醫(yī)藥和化工等產(chǎn)業(yè)重要的工藝環(huán)節(jié)之一。均相催化劑具有突出的產(chǎn)物合成選擇性和催化活性，反應(yīng)條件溫和，尤其在不對稱合成中，具有明確結(jié)構(gòu)的手性催化劑不可或缺，但一些昂貴的催化劑難以有效分離回收和重復(fù)使用。工業(yè)上極多數(shù)優(yōu)先采用多相催化，但經(jīng)常有更多的副產(chǎn)物生成，為產(chǎn)物分離和副產(chǎn)物處理增加了困難，在客觀上導(dǎo)致了大量的環(huán)境污染和資源浪費。通過改良多相催化劑難以取得更好的效果，因為在構(gòu)型不確定的載體表面上難以造成相同的活性部位。在力求建設(shè)低能耗和低環(huán)境污染綠色化工的當今，急需對催化技術(shù)做出新的審視。近年來，針對解決不對稱催化與組分分離的銜接，科學(xué)家致力于研究和開發(fā)相轉(zhuǎn)移催化、超臨界狀態(tài)下以CO2等為溶劑的催化等技術(shù)，都旨在探索面向綠色工藝的催化技術(shù)。枝狀體是一類有高分枝結(jié)構(gòu)特征的大分子物質(zhì)，結(jié)構(gòu)規(guī)律性較強，形狀緊湊，有大量的活性端基，且在分枝間的空隙可以接受客體分子。碳硅烷枝狀體又以其化學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定而受到廣泛研究。在碳硅烷枝狀體分子的尾部基團上負載鉑、鈀、鎳等貴金屬，制成的催化劑不僅有均相催化劑的性質(zhì)，易于回收和重復(fù)使用，而且它比單核分子更穩(wěn)定，活性和選擇性都更好。因此這種催化劑有著廣泛的應(yīng)用前景，尤其集中在光活性、手性和超分子領(lǐng)域等方面。 16、吸附分離法在輕烴分離上的研究與應(yīng)用 課題背景： 輕質(zhì)的烷烴和烯烴混合物分離是化工生產(chǎn)中的常見問題，目前最普遍的工業(yè)化方法是采用低溫蒸餾的分離方法。這種方法最主要的缺點就是能耗巨大。為了降低能耗，各種新的分離方法被設(shè)計了出來，其中基于吸附分離和精餾分離相結(jié)合的方法是一種很有吸引力的手段。在傳統(tǒng)的精餾分離的方法中引入吸附分離可以大大的降低所消耗的能量，通常這是采用各種吸附分離材料（如DD3R沸石分子篩）來完成的。DD3R沸石是完全由硅組成的一種物質(zhì)，穩(wěn)定性非常好，不會發(fā)生副反應(yīng)。它是一種憎水的材料，有著較高的熱穩(wěn)定性（<900℃）。這種沸石包含一個有八個環(huán)所形成的一個孔，其大小為4.43.6埃。對于丙烷，由于其關(guān)鍵分子尺寸比這個八環(huán)形成的孔要大，所以不能進入到這個空穴之中。而對于丙烯，由于其關(guān)鍵分子尺寸比這個八環(huán)形成的孔要小，所以可以進入到這個空穴之中。這一點可以通過分子模擬的手段來驗證。通過強制丙烷和丙烯分子通過該孔的模擬，發(fā)現(xiàn)兩者的能壘分別為90 kJ/mol和30kJ/mol。對于乙烷和乙烯，在通過DD3R分子篩時則沒有什么區(qū)別，因為他們的關(guān)鍵尺寸都遠小于分子篩的孔。盡管如此，我們也可以通過尋找一種合適的分子篩，基于同樣的原理來實現(xiàn)乙烷和乙烯的分離?？傊?，對于輕烴的分離，吸附法提供了一種不同于傳統(tǒng)的精餾法的思路，這對于降低能耗，實現(xiàn)輕烴的分離具有重要的意義。 17、聚氨酯薄膜材料納米二氧化鈦自潔涂層的制備 課題背景 隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染問題日益成為人們關(guān)注的焦點。尤其進入90年代以來，世界各國在環(huán)境方面都制定了嚴格的標準。本身能夠清潔的材料愈來愈受到人們的青睞。自從1972年，東京大學(xué)的藤嶼昭教授等發(fā)現(xiàn)二氧化鈦在紫外光的照射下，會引起光化學(xué)反應(yīng)，具有分解水的光催化作用以來，在后來的研究中還發(fā)現(xiàn)這種TiO2電極還具有分解有機物的性質(zhì)，可發(fā)揮抗菌以及防污、防臭等作用。為我們今天的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。目前半導(dǎo)體催化劑可以利用太陽光，激發(fā)產(chǎn)生電子和光生空穴，治理環(huán)境污染，成為具有凈化功能的節(jié)能高效無污染的環(huán)境材料?，F(xiàn)使用的光催化劑多是大禁帶n型半導(dǎo)體，已研究的光催化劑有TiO2、ZnO、CdS、SiC、WO3、In2O3、SnO2、SiO2、Fe2O3等。普遍認為TiO2是最佳光催化劑，作為凈化環(huán)境空氣用的材料大都采用納米級的二氧化鈦，其優(yōu)點如下：(1) 在自然環(huán)境下只要有陽光照射，就能發(fā)揮光催化作用，無需另加能源；(2) 凈化效率高；(3) 化學(xué)性能穩(wěn)定，活性再生容易，可長期使用；(4) 對人體無害，制備方便而且價格低廉。TiO2光催劑在環(huán)境污染物的治理方面顯示出良好的應(yīng)用前景，并將逐漸成為實用的工業(yè)化技術(shù)。 光催化氧化法是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新技術(shù)，將成為科學(xué)生產(chǎn)的新熱點。 18、石油脫硫技術(shù)進展 課題背景 礦物燃料仍是當今世界的主要的能源，硫幾乎是普遍存在于其中的有害物質(zhì)。在燃料使用過程中，硫以各種方式排入環(huán)境，造成嚴重污染，破壞生態(tài)平衡。尤其是所生成的SO2，我國每年約有25Mt的SO2排入大氣，其中相當一部分來自石油產(chǎn)品的燃燒過程。硫還能使催化劑中毒。當今世界各國制定的SO2限制排放法規(guī)日愈嚴格。由于人們總是樂于首先開采低含硫的石油，致使世界范圍內(nèi)可開采的石油含硫量越來越高。 石油中含有大量的硫、氮、金屬等雜質(zhì)，其中含硫質(zhì)量分數(shù)約為0.03％~7.89％。當石油燃料燃燒時，放出大量的SO2氣體，對大氣造成污染，同時也是酸雨形成的一個主要原因。因此，隨著人們環(huán)保意識的加強，各國政府紛紛立法，要求逐漸減少石化產(chǎn)品中的硫含量。例如在美國，柴油中的硫含量要求小于50010-6最近規(guī)定要求低于35010-6。預(yù)計到2005~2007年，硫含量控制在(10~15)10-6之間（1）。因此，石油餾分脫硫成為煉油工業(yè)中的一個主要問題。 同時，近年來我國原油的進口量逐年增加，而進口的原油主要為中東原油和俄羅斯原油，基本上都是高硫原油，一般在1.5w%以上，甚至高達4.0w%。因此，研究經(jīng)濟有效的脫硫技術(shù)已成為石油化工最緊迫的任務(wù)之一，對提高石油的利用率，降低加工成本，改善生態(tài)環(huán)境具有極重要的現(xiàn)實意義。 19、丙烯醛的制備方法 課題背景： 丙烯醛是一種最簡單的不飽和醛，有著重要的工業(yè)用途。目前用量最大的是制備動物飼料添加劑蛋氨酸。它還用于制備甘油、戊二醛和水處理劑等等。目前我國的丙烯醛產(chǎn)量很低，主要依賴于進口。這樣以丙烯醛為原料的其他工業(yè)產(chǎn)品的成本就很高，因此，盡快開發(fā)出適合我國進行大型工業(yè)生產(chǎn)的丙烯醛制備方法就變的十分重要。目前看來，丙烯醛主要是由丙烯或丙烷進行催化反應(yīng)制備，主要問題在于催化劑的選擇、反應(yīng)條件的優(yōu)化以及能耗的降低等。近幾年，有關(guān)丙烯醛的制備工藝的論文、專利都發(fā)表了很多，也從另一側(cè)面說明研究丙烯醛制備的必要性，同時也為我們進行丙烯醛制備提供了有利條件和環(huán)境。 20、含二甲基甲酰胺有機廢水處理 課題背景： 世界范圍內(nèi)的環(huán)境污染問題越來越受到廣泛的關(guān)注，各國政府對于有害物質(zhì)的處理提出了更高的要求制定了更嚴格的標準。對于一些難降解的有機廢水尋找新的降解方式勢在必行。本課題主要處理揚子石化公司含DMF有機廢水。 揚子石油化工股份有限公司烯烴廠從乙烯生產(chǎn)的副產(chǎn)物中抽提丁二烯需要利用二甲基甲酰胺（簡稱DMF）作為萃取劑。此工藝由萃取精餾 (兩塔 )、溶劑脫除、丁二烯凈化、溶劑回收、返回丁二烯處理等六個工序組成。 由于萃取劑DMF不能完全被回收，因此該工段每天會產(chǎn)生1噸既含油又含DMF的有毒廢水，其特點是： DMF>8.5wt%；COD：6000mg/L；pH值：7~8；含油量嚴重超標。如果將這股廢水直接送到含油廢水處理中心集中處理，DMF會造成微生物細菌中毒，對現(xiàn)有生化處理場造成極大的沖擊，若將這股廢水借助其它工段大量的工業(yè)廢水稀釋，則大量的油和DMF仍然污染環(huán)境，對人體造成極大的危害，特別是DMF，它可經(jīng)呼吸道、消化道和皮膚侵入機體 ,主要損害肝臟。聯(lián)邦德國把它列入第 1類受控制污染物，原蘇聯(lián)污水中 DMF排放最高容許濃度標準 1 0 mg/ L、我國地面水中最高容許濃度推薦值 2 5mg/ L。 因此對DMF有毒廢水的處理勢在必行。 21、環(huán)氧乙烷催化水合制乙二醇 課題背景 乙二醇 (簡稱ＥＧ或ＭＥＧ),俗稱甘醇 ,是重要的脂肪族二元醇。其最大用途是生產(chǎn)聚酯樹脂 ,包括纖維、薄膜及工程塑料。還可直接用作冷卻劑和防凍劑 ,同時也是生產(chǎn)醇酸樹脂、增塑劑、油漆、膠粘劑、表面活性劑、炸藥及電容器電解液等產(chǎn)品不可缺少的物質(zhì)。1998年全球乙二醇生產(chǎn)能力約 1 2 2 7萬噸 ,1 999年約 1 450萬噸。我國乙二醇生產(chǎn)主要集中在幾家大型石油化工企業(yè) ,如燕山石化公司、揚子石化公司、遼陽化纖公司、上海石化股份公司和撫順石化公司等 ,總生產(chǎn)能力 90～ 1 0 0萬噸.環(huán)氧乙烷直接水合法是當今生產(chǎn)乙二醇的唯一方法 ,生產(chǎn)技術(shù)由Ｓｈｅｌｌ、ＳＤ和ＵＣＣ三家公司壟斷 ,全球約 70 %的乙二醇裝置采用ＳＤ和Ｓｈｅｌｌ公司的技術(shù)。反應(yīng)物中環(huán)氧乙烷和水的摩爾比為 1∶22,在190～ 200℃和大于 1.9ＭＰａ下水合。反應(yīng)勿需催化劑 ,環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率100 % ,選擇性 88%～ 91%。生產(chǎn)中大量的能量用于蒸發(fā)產(chǎn)品中 85ｗｔ%以上的水份。該工藝最大的缺點是能耗大。例如,當水、環(huán)氧乙烷的摩爾比 (簡稱水比 )為 2 0時 ,通過蒸發(fā)除去摩爾量大約為乙二醇 1 9倍的無用水所需的熱能為每摩爾乙二醇 714kJ。這意味著生產(chǎn) 1噸乙二醇要耗5 .5噸蒸汽。為了降低能耗 ,各國競相開展了環(huán)氧乙烷催化水合技術(shù)的研究。 22、高壓流體相平衡的研究 課題背景 化工過程的研究、設(shè)計、開發(fā)是一項大規(guī)模的優(yōu)化過程。進行這項工程的推動力，則來源于市場的需要及其所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。顯然，這項工程的基礎(chǔ)在于提供各種基本數(shù)據(jù)。其中流體的熱力學(xué)性質(zhì)和相平衡數(shù)據(jù)至關(guān)重要。鑒于實際化工生產(chǎn)過程對基本數(shù)據(jù)的直接依賴，基本數(shù)據(jù)的準確性和全面性就顯得尤為重要。隨著當今世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)日新月異，化學(xué)工業(yè)也不例外。新興事物或問題的出現(xiàn)為人類文明的進步提供了挑戰(zhàn)和機遇。而新的化合物或其組合給廣大化工科研人員設(shè)置了難度不等的障礙。于是新數(shù)據(jù)的產(chǎn)生直接關(guān)系到化工過程的命運。 相平衡和物性數(shù)據(jù)的測定能夠解決上述問題。其測定只有通過實驗才能進行，這是因為實驗是數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)，一方面它是數(shù)據(jù)的直接源泉；另一方面，各種關(guān)聯(lián)性或預(yù)測性的模型都必需用實驗數(shù)據(jù)進行檢驗，并求得參數(shù)。關(guān)于實驗方法：(1) 測定低壓汽液平衡時，方法相對來說比較成熟，但仍有改進余地；（2）測定高壓汽液平衡的方法發(fā)展較快，其主要關(guān)鍵是如何準確測定各相的組成；（3）測定高壓PVT關(guān)系時，關(guān)鍵是如何準確測定密度。 在高壓下，特別是臨界區(qū)附近，有許多特殊現(xiàn)象。例如流體的密度接近液體，因而具有較高的溶解能力，而其粘度接近氣體，因而具有較好的傳質(zhì)性能。這一重要特征已被用于超臨界流體萃取(SCE)。本檢索課題就是想從高壓流體相平衡的測定方法入手，找出幾種測定手段，以便能用于即將進行的有關(guān)高壓流體相平衡的實驗研究。 23、超聲波在污泥處理方面的應(yīng)用 課題背景 活性污泥法是目前世界上應(yīng)用最廣泛的污水生物處理技術(shù)，但它一直存在一個最大的弊端，就是會產(chǎn)生大量的剩余污泥。超聲波技術(shù)作為一種新的污染治理技術(shù)正日益受到人們的重視，其在強化污水污泥處理方面已顯示出巨大潛力。超聲波技術(shù)用于污泥處理，可以分解生物固體，改善膨脹活性污泥絮體沉降性，提高脫水能力。 24、含氮有機物的廢水處理 背景和目的： 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人口以及化肥農(nóng)藥染料的飛速增長，水體污染問題日益嚴重，水體富營養(yǎng)化越來越來越影響人們的普遍關(guān)注，近二十年氨氮的去除成為廢水處理中的熱點，各種處理工藝也應(yīng)運而生，如SBR工藝，A/O工藝等。但是這些只能對氨氮有機物廢水脫氮有較好效果，但對其它有毒難降解含氮有機物廢水處理沒有什么效果。常規(guī)的方法已難以滿足凈化處理的技術(shù)和經(jīng)濟要求，近年來對含氮有機物廢水進行有效的處理已逐漸成為國際上環(huán)境保護技術(shù)研究的一個熱點課題。對此研究有很大的經(jīng)濟與社會效益。 25、棉酚的應(yīng)用 研究背景 棉酚,又名棉毒素或棉籽醇,是棉屬植物體內(nèi)形成的一種黃色多酚型物質(zhì),存在于棉株的各部器官,其它一些錦葵科植物也可形成. 國內(nèi)外用棉籽餅養(yǎng)殖畜禽及水生動物已取得了明顯的經(jīng)濟效益。但是，棉酚是影響其作為飼料、配合飼料的主要不利因素。雖然早在一百多年前就開始了棉酚的化學(xué)研究,但由于長期以來人們一直把它作為有毒廢物看待,因此,有關(guān)棉酚及其應(yīng)用的研究一直不受重視,進展緩慢.從棉酚的毒性講,它過去是,現(xiàn)在仍然是一個累贅,然而,大量可用的棉酚及可能制備的無數(shù)棉酚衍生物卻使得人們逐漸對其作用產(chǎn)生興趣。 早在70年代,我國最先發(fā)現(xiàn)棉籽中的棉酚色素經(jīng)提純后可用作男性節(jié)育藥,之后許多國家的科技人員對棉酚及其衍生物的應(yīng)用進行了研究,有了一些成果和專利[1]。這些研究表明:棉酚及其衍生物在醫(yī)藥、化工、遺傳工程等方面均有著廣闊的應(yīng)用前景,它蘊藏著巨大的商業(yè)價值。 近幾十年來,一些產(chǎn)棉國家進行了棉酚用途的研究,發(fā)現(xiàn)其在國民經(jīng)濟的各個方面都有重要作用,有很大的經(jīng)濟價值.以下擬對棉酚及其應(yīng)用研究作一較全面的介紹,以期引起大家的重視,充分開發(fā)利用這一豐富的資源.　　 26、負載型氧化物固體超強酸催化劑的制備及應(yīng)用 研究背景： 近年來 ,隨著人類環(huán)保意識的增強和環(huán)境立法要求日趨嚴格 ,化學(xué)工業(yè)中的污染問題已成為一亟待解決的問題。人們希望原料中的每一個分子都能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品 ,實現(xiàn)污染的零排放,采用無毒無害原料, 生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品而催化劑在實現(xiàn)上述目的中起關(guān)鍵作用酸催它們以分子形態(tài)參與化學(xué)反應(yīng), 因此有較好的低溫活性。但是, 使用這類催化劑時也存在一系列的問題, 如產(chǎn)生大量的廢液, 設(shè)備腐蝕嚴重及催化劑與反應(yīng)物產(chǎn)物分離的困難, 化學(xué)工藝上難以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等缺點, 而固體酸催化劑在很大程度上能夠解決上述問題, 因而, 以固體酸代替液體酸催化劑是實現(xiàn)環(huán)境友好催化工藝的一條最重要的途徑。固體酸的基本概念：一般而言凡是使堿性試劑變色的固體或能吸附堿性物質(zhì)的固體。嚴格地講，按照Bronsted和Lewis路易絲的定義，固體酸是指具有給出質(zhì)子接受電子對能力的固體，而固體堿則相反。 而固體超強酸則是指固體表面的酸強度大于100%的硫酸的酸強度，由于100%硫酸的酸強度用哈默特酸函數(shù)（hammett）表示Ho為-11.9，所以固體酸的酸強度Ho〈-11.9。通過在工業(yè)上的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)固體超強酸催化劑跟普通催化劑相比具有下列優(yōu)點(1)催化效率高,用量少,副反應(yīng)小,副產(chǎn)物少(2)在高溫下使用，可重復(fù)使用,催化劑與產(chǎn)物分離簡單;(3)無腐蝕性,不污染環(huán)境;(4)制備方法簡便,可用一般金屬鹽類制備。SO/MO型固體超強酸具有很強的酸性，對正構(gòu)烷烴異構(gòu)化反應(yīng)顯示出很高的活性和選擇性，是一種很有潛力的新催化材料，但由于催化劑表面硫酸根流失，故有一定的局限性，文獻報道用WO代替硫酸根，可以得到耐800C焙燒的固體超強，有一定的應(yīng)用前景。 27、靜態(tài)超聲原油破乳研究 課題背景： 在油氣田開發(fā)過程中，一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水乳狀液，采用常軌電－化學(xué)聯(lián)合破乳的方法就可以實現(xiàn)油水分離。日前我國各大油田相繼進入開發(fā)期，三次采油技術(shù)逐漸應(yīng)用，油井采出液多為水包油乳狀液或復(fù)合型復(fù)雜型乳狀液。目前，這種乳狀原油不能有效地采用電－化學(xué)方法來破乳，究其原因，一是難以發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟高效的破乳劑，二是這種乳狀液進入電脫水器容易破壞電場，造成跳閘。因此，急需尋找行之有效的破乳方法。 超聲波破乳是基于超聲波作用于性質(zhì)不同的流體介質(zhì)產(chǎn)生的位移效應(yīng)來實現(xiàn)油水分離，由于超聲波在油和水中均具有較好的傳導(dǎo)性，故這種方法適用于各種類型的乳狀液。另外，超聲波和化學(xué)破乳劑聯(lián)合作用時，由于其擴散效應(yīng)，還能提高破乳劑的作用效率，超聲波與化學(xué)破乳相結(jié)合用于乳化原油脫水，在常軌脫水方法不能奏效的情況下，有很好的發(fā)展前景。有關(guān)文獻已經(jīng)報道了這方面的研究情況，但是大多只是停留在實驗室階段，有待我們?nèi)ミM一步的進行中試試驗，甚至進入工廠生產(chǎn)實踐階段。本課題就是從這方面入手，在靜態(tài)條件下，超聲波應(yīng)用于原油破乳研究。 28、吡啶系列氯化產(chǎn)品的研究進展綜述 課題背景 由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護對新農(nóng)藥品種性能要求日益提高,農(nóng)藥開發(fā)的成功率愈來愈低。而雜環(huán)化合物具備結(jié)構(gòu)變化多和具有廣泛的生物活性特點使得雜環(huán)類植物保護劑開發(fā)潛力巨大,因此受到各國化學(xué)公司的重視,近年來開發(fā)雜環(huán)農(nóng)藥占了很大比重。吡啶是苯環(huán)的生物等排體,與苯環(huán)有著相似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),當用吡啶環(huán)取代苯環(huán)時,由于吡啶環(huán)有較好的內(nèi)吸性,常?？梢栽诿黠@提高生物活性的同時大幅度降低毒性。因而進入九十年代后吡啶類農(nóng)藥有了長足的發(fā)展,已經(jīng)滲透到了農(nóng)藥的各個應(yīng)用分支和結(jié)構(gòu)類型中，而系列氯代吡啶是重要的醫(yī)藥和農(nóng)藥等精細化工的中間體。所以，如何有效而又低成本的開發(fā)吡啶的系列氯化產(chǎn)品是生產(chǎn)新穎醫(yī)藥和農(nóng)藥關(guān)鍵。 29、碳納米管材料的SPM表征 課題背景 隨著科技的進步和人類的發(fā)展，納米技術(shù)正引起世人的關(guān)注。而碳納米管自1991年由NEC(日本電氣)筑波研究所的飯島澄男(Sumio Iijima)發(fā)現(xiàn)以來，由于其獨特的結(jié)構(gòu)和奇特的物理,化學(xué)和力學(xué)特性以及其潛在的應(yīng)用前景也倍受人們的關(guān)注,并迅速在世界上掀起了一股研究的熱潮。掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling microscopy, 簡稱為STM）在1981年發(fā)明后，使人們跨入了原子世界．它的問世與隨后的原子力顯微鏡(atomic force microscopy, 簡稱為AFM)，電子力顯微鏡（electronic force microscopy, 簡稱為EFM），磁力顯微鏡（magnetic force microscopy, 簡稱為MFM）的發(fā)展推動了納米科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。因而運用納米結(jié)構(gòu)的測試技術(shù)——掃描探針顯微鏡（Scanning Probe Microscopy, 簡稱為SPM）技術(shù)來表征“超級纖維——碳納米管”必然很有研究的價值(這里我們所關(guān)心的主要是對碳納米管的STM以及AFM表征） 30、苯甲醛的合成方法 課題背景 苯甲醛(Benzaldehyde)，無色或淺黃色，是一種強折射率的揮發(fā)性油狀液體，具有苦杏仁味，故又稱苦杏仁油。苯甲醛為精細有機合成的重要原科，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、香科、染料等工業(yè)中。如農(nóng)藥上用于制造除草劑野燕枯及擬除蟲菊脂類殺蟲劑，醫(yī)藥上用于制造安息香、氨葦青霉素、尼卡地平等，染料上用于制造三苯甲烷染料、孔雀綠等，苯甲醛本身用作香科，還用于合成其它香料及調(diào)味料，如肉桂醛、肉桂酸及其酯類等。查找利用氯化芐制備苯甲醛地工藝。近幾年，苯甲醛的國內(nèi)外市場需求很大，因此，迫切需要對苯甲醛的生產(chǎn)工藝進行改造和開發(fā)。目前國際和國內(nèi)生產(chǎn)苯甲醛的工藝基本上都是由氯化芐來制取苯甲醛。 31、低聚糖的分離或提純 課題背景 功能性低聚糖是指對人、動物、植物等具有特殊生理作用的單糖數(shù)在2~10之間的一類寡糖。它的甜度一般只有蔗糖的30%~50%，具有低熱量、抗齲齒、防治糖尿病、改善腸道菌落結(jié)構(gòu)等生理作用，在功能性食品的配料中十分重要，正日益受到消費者的青睞。功能性低聚糖的生產(chǎn)一般是以淀粉或蔗糖為原料利用糖苷酶的糖基轉(zhuǎn)移作用進行的。由于糖苷酶對底物專一性要求不高的催化特性，功能性低聚糖的轉(zhuǎn)化率一般在50%左右，產(chǎn)品中除含有目標產(chǎn)品功能性低聚糖外，隨產(chǎn)品種類不同還含有大量的葡萄糖、蔗糖麥芽低聚糖等副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物的存在，在很大程度上降低了功能性低聚糖的生理功能。因此，功能性低聚糖的分離純化已成為生產(chǎn)廠家亟待解決的研究課題。然而，由于功能性低聚糖產(chǎn)品成分復(fù)雜且往往性質(zhì)較為接近，其分離純化就變得比較困難，常規(guī)分離法如結(jié)晶法難以適用。目前雖有數(shù)種功能性低聚糖產(chǎn)品的純度達到90%以上，但由于生產(chǎn)成本高而產(chǎn)銷量極低。開發(fā)功能性低聚糖的新型低成本分離方法將大有前途。 32、環(huán)氧丙烷化學(xué)合成現(xiàn)狀 課題背景 環(huán)氧丙烷 (propylene oxide,ＰＯ)亦稱氧化丙烯或甲基環(huán)氧乙烷 ,是一種無色、易燃、易揮發(fā)的液體 ,具有醚類氣味 ,有兩種旋光異構(gòu)體 ,工業(yè)產(chǎn)品為兩種旋光異構(gòu)體外消旋混合物。它是基本有機合成的重要原料 ,是丙烯衍生物中產(chǎn)量僅次于聚丙烯、丙烯腈的第三大有機化工產(chǎn)品。環(huán)氧丙烷的主要用途是生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料用的聚醚樹脂、聚氨酯彈性體 ,即為生產(chǎn)塑料和合成纖維的重要中間體。第二大用途是生產(chǎn)丙二醇、二丙二醇等高級非離子表面活性劑、增塑劑、破乳劑、農(nóng)藥乳化劑、阻凝劑及潤濕劑等。環(huán)氧丙烷的衍生物還廣泛用于食品、煙草、醫(yī)藥及化妝品等行業(yè) ,是精細化工產(chǎn)品的重要原料。目前全世界丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的年產(chǎn)值近 1 0 0億美元,且呈上升趨勢。國內(nèi)環(huán)氧丙烷長期處于短缺狀態(tài),供需矛盾日益緊張 ,預(yù)計 2 0 0 5年的需求量在 50.2萬ｔ,而目前的年生產(chǎn)能力只有 20多萬ｔ,且產(chǎn)品質(zhì)量比國外遜色 ,因此要大力發(fā)展環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)及技術(shù)研究。 33、二氧化鈦載體的應(yīng)用前景 課題背景 目前二氧化鈦被普遍認為是繼SiO2、Al2O3之后的第三代新型載體，由于金屬和載體之間的強相互作用，和二氧化鈦表面酸性可調(diào)，使得其具有優(yōu)良的低溫活性、抗結(jié)炭性能、抗中毒性能等優(yōu)點。二氧化鈦載體可用于甲烷化催化劑、加氫脫硫催化劑、氧化脫氫催化劑、、Fischer–Tropsch（費托）合成催化劑、加氫異構(gòu)催化劑、加氫砷催化劑、新型硫酸觸媒、汽車尾氣三效凈化催化劑、克勞斯反應(yīng)硫磺回收催化劑、氨裂解催化劑等，應(yīng)用前景十分廣闊。 而目前報導(dǎo)的二氧化鈦載體大部分是納米顆粒狀的，至今還沒見過關(guān)于以二氧化鈦晶須作為催化劑載體的報導(dǎo)。其一般制備方法如溶膠凝膠法、鈦的醇鹽水解法等成本較高，不利于實現(xiàn)其工業(yè)化應(yīng)用。而我們制備的二氧化鈦晶須成本低，具有微米尺度和納米結(jié)構(gòu)，且比表面積較大，這些特點使得其得到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用成為可能。 34、超聲技術(shù)降解有機廢水中的多氯聯(lián)苯 課題背景 有機化合物多氯聯(lián)苯(簡稱PCB)是一類具有兩個相聯(lián)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的含氯化合物，它具有非常優(yōu)良的物理特性，因而被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)之中，如作為變壓器的絕緣液體，農(nóng)藥、油漆、潤滑油等產(chǎn)品的添加劑，熱傳導(dǎo)系統(tǒng)的傳導(dǎo)介質(zhì)，以及塑料的增塑劑等等。多氯聯(lián)苯在使用過程中，可以通過廢物排放、儲油罐泄露、揮發(fā)和干、濕沉降等原因進入土壤及相連的水環(huán)境(簡稱土壤水環(huán)境)中，造成土壤水環(huán)境的污染。 2004年6月11日聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署召集各國政府官員和私營企業(yè)負責(zé)人在日內(nèi)瓦召開會議，討論消除使用持久性有機污染物多氯聯(lián)苯。環(huán)境署說，多氯聯(lián)苯是環(huán)境署致力于消除的12種高毒性化學(xué)品之一，它存在于空氣、水、土壤和食物中，對環(huán)境和人體構(gòu)成危害。 在多氯聯(lián)苯使用近40年的時間里，它的用途極其廣泛，理化性質(zhì)穩(wěn)定，又對人體健康危害較大，因此各國都把多氯聯(lián)苯列入必須優(yōu)先處理的污染物名單中，對已存在于土壤水環(huán)境的多氯聯(lián)苯進行處理已迫在眉睫。 35、芳香二胺固化環(huán)氧樹脂的研究 課題檢索的背景和目的 環(huán)氧樹脂(Epoxy Resin)為高分子預(yù)聚物，一般含有2個或2個以上環(huán)氧基（），且以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族鏈段為主鏈，通常呈液態(tài)或固態(tài)[1]。在上個世紀40年代，環(huán)氧樹脂（EP）發(fā)展極其迅速，產(chǎn)量大幅上升。以美國為例，從1950至1973年EP的產(chǎn)量增加了200倍。我國雖然起步較晚，在50年代以后才開始研究和生產(chǎn)，但發(fā)展也極為迅速。常見品種有雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂，阻燃型環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族環(huán)氧樹脂等。它們是復(fù)合材料應(yīng)用最廣泛的基體樹脂之一。EP具有優(yōu)異的粘結(jié)性、耐磨性、力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高低溫性、以及收縮率低，易加工成型和成本低廉等優(yōu)點，在電子電氣、輕工、建筑、航天航空等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但EP固化后交聯(lián)密度高，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存在內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆、耐疲勞性、耐熱性、耐沖擊性差等不足、以及剝離強度、開裂應(yīng)變低，耐濕熱性較差等缺點，加之表面能高，在很大程度上限制了它在某些高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來EP已應(yīng)用到結(jié)構(gòu)粘接、半導(dǎo)體封裝，集成電路等電子電氣封裝、復(fù)合材料等方面，這就要求EP具有更好的性能。因此，合成具有新結(jié)構(gòu)的環(huán)氧改性樹脂和固化劑一直是人們實現(xiàn)EP功能化、精細化的重要研究課題。 36、醋酸甲酯水解產(chǎn)物分離過程的研究 課題背景 聚乙烯醇（PVA）是一種應(yīng)用極為廣泛的化工原料。在合成聚乙烯醇的工業(yè)中， 醋酸甲酯是重要的副產(chǎn)品，且副產(chǎn)量很大（按質(zhì)量計約是聚乙烯醇的1.7倍）。由于 其工業(yè)用途不大，一般不作為產(chǎn)品出售，因而需要對其加以回收利用，以便降低聚 乙烯醇的生產(chǎn)成本。醋酸甲酯可以和水以陽離子交換樹脂為催化劑進行水解反應(yīng)， 轉(zhuǎn)化為甲醇和醋酸。水解反應(yīng)在內(nèi)裝強酸性陽離子交換樹脂的固定床反應(yīng)器中進行。 由于醋酸甲酯的水解反應(yīng)是可逆的，平衡常數(shù)很小，因此醋酸甲酯的單程轉(zhuǎn)化率低 （水解率只能達23%-24%），大量未反應(yīng)得醋酸甲酯需要回收循環(huán)，設(shè)備龐大，能 耗高，并且水解產(chǎn)物的分離流程復(fù)雜。近年來，催化精餾水解醋酸甲酯工藝研究取 得成功，并逐步應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。由于采用了反應(yīng)精餾技術(shù)，反應(yīng)物料在精餾過 程中得以分離，產(chǎn)物及時從反應(yīng)區(qū)移走，使反應(yīng)過程總處在較高的醋酸甲酯濃度下， 從而提高了水解率。工業(yè)化應(yīng)用表明：醋酸甲酯水解率達到53%-57%，與固定床水 解工藝相比，擴大了設(shè)備的處理能力，減少了催化劑的用量并降低了能耗。所以， 催化精餾技術(shù)對本課題的研究有著重要的工業(yè)價值和經(jīng)濟價值。 37.焦化苯分離提純研究進展 背景: 焦化苯是鋼鐵企業(yè)和煉焦企業(yè)的副產(chǎn)品,是苯的主要來源之一。 我國的焦化苯資源極為豐富，約占我國苯總產(chǎn)量的40～50%，但由于其中含有雜質(zhì)己烷、甲基環(huán)己烷、甲基環(huán)戊烷、庚烷、乙基環(huán)戊烷、甲苯、噻吩(C4H4S)和CS2 等，特別是噻吩(C4H4S)和CS2 等硫化物，從而限制了它的進一步加工利用。雜質(zhì)組成見表1： 表1 焦化苯中幾種雜質(zhì)的組成 名稱 總烷烴 環(huán)烷烴 甲基環(huán)烷烴 苯 甲苯 苯乙烯 二甲苯 總硫/104 質(zhì)量分數(shù) / % 0.84 0.37 0.18 80.78 14.27 0.95 2.93 3000 左右 通常焦化苯提純有硫酸法和催化加氫法，硫酸洗滌法雖然簡單易行，但對設(shè)備腐蝕嚴重，且產(chǎn)生難以處理的再生酸，造成嚴重的環(huán)境污染。催化加氫法能徹底脫除其中的硫化物，但投資規(guī)模大，工藝條件苛刻，且只適合于處理大噸位的焦化苯。隨著研究的深入出現(xiàn)了幾種新的分離方法：萃取精餾、吸附法、分子篩催化反應(yīng)、冷凍結(jié)晶法、選擇性氧化法等。那么是否還有更好的方法以及以上幾種方法工藝是否可以改進、怎樣改進呢？ 38.苯乙烯安全貯運條件研究 課題背景 苯乙烯是不飽和芳烴中最簡單、最重要的成員，它是生成塑料和合成橡膠的 重要原料。1827 年，M.Bonastre 蒸餾一種天然香脂（蘇合香）時發(fā)現(xiàn)了苯乙烯 這種物質(zhì)；1839 年E.Simon 用水蒸氣蒸餾法也從蘇合香中獲得該化合物并命名 為苯乙烯；1867 年Berthelot 發(fā)現(xiàn)乙苯通過赤熱瓷管時也能生成苯乙烯，該發(fā)現(xiàn) 被視為當今苯乙烯生產(chǎn)方法的起源；1941 年至1945 年Dow 化學(xué)、Monsanto 和 BASF 等公司各自開發(fā)了獨立的苯乙烯生產(chǎn)工藝，出現(xiàn)了苯乙烯的大規(guī)模生產(chǎn)。 苯乙烯單體是一種合成高分子材料的重要原料，也是石油化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn) 品。由于苯乙烯單體中存在不飽和雙鍵，自身很容易發(fā)生聚合反應(yīng)，還可以與其 它不飽和單體發(fā)生共聚反應(yīng)。苯乙烯主要用于制造聚苯乙烯樹脂(PS)、丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、離子交換樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SBS)和不飽和聚酯樹脂等材料廣泛應(yīng)用于汽車制造、家用電器、醫(yī)藥、農(nóng)藥、 紡織、建材、輕工和玩具等工業(yè)部門。同時，在各類儀表與電訊器材的外殼、零 件以及大量日用品等方面也得到廣泛的應(yīng)用。苯乙烯與丙烯氰制得的工程塑料具 有優(yōu)良的耐熱、耐化學(xué)腐蝕和機械性能。與丁二烯反應(yīng)可制得的丁苯橡膠，主要 用于制造輪胎胎面膠、膠帶、膠鞋以及其他多種橡膠制品?？梢姡揭蚁┑挠猛? 十分廣泛。 近幾年世界對苯乙烯的需求旺盛，據(jù)估計2006 年全球苯乙烯市場需求將從 2003 年的2300 萬噸／年增加至2500 萬噸／年，2010 年前全球苯乙烯市場需求 將以年均3.5％的速度增長。同樣，我國對苯乙烯的需求量也是逐年增加。[1] 由于不飽和鍵的存在，苯乙烯在環(huán)境溫度下就緩慢聚合放熱，如反應(yīng)熱不能 及時移走使物料溫度得不到控制，反應(yīng)速度將隨溫度升高而加快，溫度升高到 65℃左右時形成“暴聚”；同時，溫度升高導(dǎo)致苯乙烯大量蒸發(fā)，而苯乙烯因聚 合而變得粘稠時，容易堵塞呼吸口，從而使貯罐壓力急劇升高，形成罐頂跑料或 貯罐破裂。另一方面，由于聚合物的存在，對苯乙烯產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生了影響。當苯 乙烯聚合物含量超過15ppm 時,將對苯乙烯的色度和透明度產(chǎn)生不利影響,并且經(jīng) 其它形式的聚合反應(yīng)生產(chǎn)的聚合產(chǎn)品，其韌性也會降低,直接沖擊下游產(chǎn)品質(zhì)量。 鑒于以上情況，研究苯乙烯的安全貯運問題不論從安全生產(chǎn)方面還是從經(jīng)濟 角度來說都有重大的意義。本課題就是針對目前中國石化公司揚子分公司儲運廠 的實際情況開展的。 39.無機膜分離在高濃度鹽水淡化中的應(yīng)用研究進展 課題背景: 無機分離膜的研究始于20世紀40年代，其發(fā)展過程可分為三個階段：二戰(zhàn)時期的UF6同位素分離、20世紀80年代的以微濾和超濾為主的工業(yè)應(yīng)用和20世紀90年代以無機膜和催化反應(yīng)相結(jié)合的快速發(fā)展階段?，F(xiàn)在，無機膜分離已在固液分離、液液分離、氣液分離、氣氣分離等方面有了很好的應(yīng)用。其主要分離機理是利用動力差(如壓力差、濃度差)，根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi)滲透物質(zhì)分子直徑的不同則滲透率不同，使小分子物質(zhì)可以通過，大分子物質(zhì)則被截留，從而實現(xiàn)分離。 按無機膜的表層結(jié)構(gòu)，可分為致密膜和多孔膜，常用于液－液分離的是無機多孔膜。根據(jù)膜孔徑大小，無機多孔膜又可分為粗孔膜(孔徑大于50nm)、介孔膜(孔徑介于2nm～50nm)和微孔膜(孔徑小于2nm)。一般來說，有載體的無機分離膜由三部分組成：底膜、中間層和頂層分離膜。底膜是支撐體，中間層又稱過渡層，它的上面有一層或多層起實際作用的分離膜。 由于淡水資源的日趨緊張，各種非飲用水的淡化研究受到越來越多的國家重視。高濃度鹽水的分離主要指非飲用水淡化，可分為海水淡化、