滑溜水减阻剂的绿色配体-Fenton降黏试验*

滑溜水减阻剂EM50聚合物给压裂返排液处理带来一定难度。本文采用绿色螯合剂亚氨基二琥珀酸四钠(IDS)配体-Fenton法对减阻剂EM50进行氧化降黏处理。在单因素试验基础上,采用响应面法(RSM)研究影响降黏效果的3个主要因子n(IDS)∶n(Fe(Ⅱ))、Fe(Ⅱ)加量、H_2O_2加量的最佳水平及其交互作用。结果表明,在pH中性条件下,影响氧化降黏的主次因素依次为:n(IDSTA)∶n(Fe(Ⅱ))、Fe(Ⅱ)加量、H_2O_2加量;3个因素中,n(IDSTA)∶n(Fe(Ⅱ))与Fe(Ⅱ)加量两个因素的交互作用显著;根据模型预测最优反应条件为:n(IDS):n(Fe(II))=1.4,c(Fe(II))=0.3mmol/L,φ(H_2O_2)=0.5%。在最优反应条件下质量分数0.1%的EM50溶液的平均降黏率为84.01%,与预测值相对偏差2.62%,说明建立的模型切实可行。降黏后进行混凝处理,压裂返排液SS、COD去除率分别为94.9%、89.2%。图7表4参26     

EDTA-金属配合物催化氧化降解羟丙基瓜尔胶

选取Fe~(2+),Fe~(3+),Co~(2+),Ni~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)6种金属盐与乙二胺四乙酸(EDTA(L))反应制备相应的配合物,评价了其配合物在高p H条件下催化H_2O_2氧化降解羟丙基瓜尔胶的效果。结果表明,该系列配合物均具有一定的催化效果,其中Fe(Ⅱ)L效果最好,在p H13.0范围内均具有较好的催化效果。在温度为45℃,体系pH为9,H_2O_2加量为羟丙基瓜尔胶质量的10.0%,Fe~(2+)和EDTA物质的量比为1∶1,催化剂Fe(Ⅱ)L加量为H_2O_2加量的2.0%,降解40 min后,该体系可将羟丙基瓜尔胶的相对黏度降至1.5,黏均相对分子质量从2×106降至3 199,COD值从22.5 g/L降至7.6 g/L;H_2O_2加量为25%时,4 h可将COD值降至104 mg/L。     

高 pH下邻菲罗啉金属配合物催化氧化降解羟丙基瓜尔胶

为了获得高pH条件下Fenton体系的高效催化剂,选取了Fe~(2+)、Fe~(3+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)六种常见金属离子与邻菲罗啉(L)在摩尔质量分别为0.2 mol/L下等体积混合制备了配合物Fe(Ⅱ)L、Fe(Ⅲ)L、CuL、CoL、NiL和ZnL,评价了这6种配合物作为催化剂在高pH条件下催化H_2O_2氧化降解羟丙基瓜尔胶的效果。结果表明,该系列配合物都有一定的催化效果,其中CuL的催化效果最佳,在pH7.0~14.0的范围内均具有较好的催化效果。CuL催化H_2O_2降解羟丙基瓜尔胶的作用良好,在温度45℃、pH10、H_2O_2加量为羟丙基瓜尔胶质量的10.0%,催化剂CuL加量为H_2O_2质量5.0%的情况下降解反应40 min后,羟丙基瓜尔胶体系的相对黏度由14降低至1.2,与水黏度接近,相对分子质量从200万降至2864,COD值从22.49 g/L降至8.73 g/L,增加双氧水加量为羟丙基瓜尔胶质量的25.0%,降解4 h可将COD值降至41 mg/L。     

负载型双金属催化剂非均相催化甲基橙的氧化分解

以ZnO,Cu(NO_3)_2和MnSO_4等为原料制得ZnO负载铜锰双金属(CMZ)催化剂,并在H_2O_2/NaHCO_3体系中氧化分解甲基橙(MO),通过XPS,AAS,UV-vis等方法分析了CMZ催化剂的组成,考察了反应条件对催化氧化反应的影响,对MO氧化分解原理进行了初步分析。实验结果表明,氧化分解MO适宜的反应条件为:催化剂用量2 g/L,n(H_2O_2)∶n(MO)=160∶1,n(NaHCO_3)∶n(H_2O_2)=1∶1,MO质量浓度20 mg/L,初始pH=8.4,反应温度35℃。在该条件下,反应120min后MO的氧化分解率达到81.17%。该体系适合处理碱性MO废水。     

Fenton试剂氧化处理巯基乙酸异辛酯生产废水

巯基乙酸异辛酯生产废水是含有高浓度 Cl~-和 SO_4~(2-),而且是高 COD 的难处理有机废水。先通过蒸馏除去盐分,再用 Fenton 试剂氧化该废水馏出物,用正交法得到较佳的处理条件为:c(H_2O_2)=1.28 mol/L,c(Fe~(2+))=4 mmol/L,pH=4.0,作用时间9 h,COD_(Cr)去除率达87.0%。     

TS-1分子筛催化H_2 O_2环氧化苯乙烯制环氧苯乙烷

以 TS-1分子筛为催化剂、H_2O_2为氧化剂、尿素为助剂,进行了苯乙烯环氧化反应制环氧苯乙烷的实验。考察了 n(尿素):n(H_2O_2)、n(苯乙烯):n(H_2O_2)、催化剂用量、溶剂丙酮用量和反应温度对苯乙烯环氧化反应的影响;又考察了水热改性、硅烷化改性、有机碱改性3种改性方法制备的 TS-1催化剂的催化性能。以正丁胺改性的TS-1催化剂的催化性能最佳,苯乙烯环氧化反应的最佳条件:25 mmol苯乙烯,n(尿素):n(H_2O_2)=0.50,n(苯乙烯):n(H_2O_2)苯=3.0,0.15 mol 正丁胺改性的TS-1分子筛0.10 g,丙酮10 mL,反应温度60℃,反应时间10 h。在此条件下,苯乙烯的转化率为28.92%,环氧苯乙烷的选择性为77.59%,H_2O_2的利用率为96.98%。     

Photo-Fenton和Photo-Fenton-like试剂对萘羟基化反应的影响

实验以H_2O_2,乙腈、Fe(NO_3)_3·9H_2O、FeSO_4·7H_2O,为试剂,以自制光催化反应器制备了萘酚。研究了Photo-Fenton和Photo-Fenton-like反应体系中萘的羟基化反应,考察了Fe~(2+)、Fe~(3+)浓度、H_2O_2浓度、反应时间等因素对两种反应体系的影响。对于Photo-Fenton反应体系中,在[Fe~(2+)]=1.5mmol/L、[H_2O_2]=0.8 mol/L条件下,萘的转化率达43%,1-萘酚的收率为2.8%。对于Photo-Fenton-like反应体系,在[Fe~(3+)]=4.5 mmol/L,[H_2O_2]=0.2 mol/L条件下,萘的转化率为17%,1-萘酚的收率达4.6%;同条件下[H_2O_2]提高至1.0 mol/L时,萘的转化率可达90%,但1-萘酚的收率却有所下降。     

V-SBA-15催化氧化乙苯制苯乙酮反应

采用浸渍法制备制备出不同钒负载量的V(x)-SBA-15(x=n(V)∶n(Si))介孔分子筛催化剂,通过XRD、BET方法对其结构进行表征,并考察催化剂对乙苯(EB)氧化制苯乙酮(ACP)的性能。结果表明,负载钒的V(x)-SBA-15仍具有六方介孔分子筛的结构,其中V(0.10)-SBA-15催化性能最佳。在间歇反应器中以V(0.10)-SBA-15为催化剂,H_2O_2(w=30%)为氧化剂,丙酮为溶剂,研究催化剂用量,反应物物质的量比,反应温度等因素对乙苯氧化反应的影响,得到乙苯氧化反应的最优工艺条件为:反应温度160℃,反应时间6h,n(乙苯)∶n(丙酮)∶n(H_2O_2)=1∶2∶2。此时,乙苯转化率41.6%,苯乙酮选择性91.3%。     

Dawson结构磷钨钼酸催化氧化苯甲醛绿色合成苯甲酸

以钼酸钠、钨酸钠和浓磷酸为原料,采用水热法制备了Dawson结构磷钨钼酸,并采用FTIR,XRD,SEM,EDS等分析方法对磷钨钼酸进行表征;以催化30%(w) H_2O_2氧化苯甲醛合成苯甲酸为探针,考查了Dawson结构磷钨钼酸的催化性能;通过单因素实验法探究了催化剂用量、30%(w) H_2O_2用量、反应温度及反应时间对苯甲酸收率的影响。表征结果显示,自制磷钨钼酸具有Dawson结构,可观察到催化剂呈固体块状结构。实验结果表明,在最优条件下,即催化剂用量为2.9%(基于苯甲醛质量)、n(苯甲醛)∶n(30%(w) H_2O_2)=1∶5、反应温度为80℃及反应时间为3.0 h,苯甲酸收率高达95.1%;催化剂重复使用5次,产物收率仍可达74.5%。     

磺酸型离子液体催化合成脂肪族1,2-二醇

以磺酸型离子液体1-(3-丙烷磺酸)吡啶磷酸氢盐[PyPS]H_2PO_4为催化剂催化甲酸-双氧水氧化端烯烃合成相应的1,2-二醇,采用~1H NMR对产物的结构进行了表征。以1-己烯合成1,2-己二醇为模型反应,得到了反应的优化条件,即:n(1-己烯)∶n(H_2O_2)∶n(甲酸)=1∶1.1∶2,催化剂[PyPS]H_2PO_4 2.5 mol%,反应温度50℃,反应6 h。在此条件下,1,2-己二醇、1,2-戊二醇、1,2-辛二醇、1,2-环己二醇以及苯乙二醇收率分别为78.2%,74.7%,68.8%,76.2%和74.0%。[PyPS]H_2PO_4容易回收,在循环使用中催化活性未见明显降低。     

氧化铈基Fe_2O_3复合氧化物的制备及催化降解染料的研究

以CeO_2为载体,采用浸渍-焙烧法制备了Fe_2O_3/CeO_2复合材料催化剂,利用XRD,XPS,TG/DTG等方法对复合材料进行了表征,并进一步考察了催化剂中铁铈摩尔比、H_2O_2用量、溶液初始pH及催化剂用量等因素对结晶紫模拟染料废水脱色率的影响。表征结果显示,Fe_2O_3的掺杂对CeO_2基体的结构没有产生影响,制备的Fe_2O_3/CeO_2复合材料仍具有载体CeO_2的典型立方萤石结构;在材料中形成了结晶程度较弱的Fe_2O_3晶体,且Fe_2O_3晶体较均匀地分散在CeO_2基体上。实验结果表明,制备的Fe_2O_3/CeO_2复合材料催化剂,对结晶紫初始浓度为15 mg/L的模拟染料废水具有良好的吸附性能和芬顿催化氧化性能。优化的降解条件为:n(Fe)∶n(Ce)=1,催化剂用量为2.0 g/L,H_2O_2用量为30 mmol/L,溶液初始p H=7,反应120 min后溶液中结晶紫的脱色率可达97.7%。     

无固相钻井液用增黏剂的合成

以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,采用氧化还原引发剂水溶液聚合法合成了钻井液用增黏降滤失剂。通过单因素和正交实验确定了合成最优条件,并对产品的耐盐、耐温和降滤失性能进行评价。实验结果表明:在单体质量分数为37.5%、n(SSS)∶n(AMPS)∶n(AM)∶n(DMC)=1.5∶4.5∶9∶1、反应温度为45℃、引发剂用量为0.75%和pH=9条件下合成的聚合物具有较好的增黏、耐盐、耐温和降滤失性以及与其他钻井液添加剂有较好的配伍性。     

Fe-Co-β-SBA-15选择性氧化苯乙烯合成苯甲醛

利用浸渍法制备了Fe-Co-β-SBA-15催化剂,用于苯乙烯催化氧化合成苯甲醛,通过XRD、BET和FT-IR等对催化剂进行了表征。实验结果表明:Fe-Co-β-SBA-15催化剂具有微-介孔复合孔道结构,水热稳定性较好;在反应时间5 h、反应温度100℃、n(H_2O_2)∶n(丙酮)∶n(苯乙烯)=3∶2∶1、催化剂用量0.7 g条件下,苯乙烯的转化率为96.26%,苯甲醛的选择性为93.13%,苯甲醛的收率为89.65%。     

[C_4Pyr]Cl/nTsOH型低共熔溶剂的制备及其氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩

通过简单加热氯代正丁基吡啶([C_4Pyr]Cl)和对甲苯磺酸(TsOH)的混合物制备了[C_4Pyr]Cl/nTsOH,(n=0.1,0.2,0.3)型低共熔溶剂。以[C_4Pyr]Cl/nTsOH为催化剂和萃取剂,H_2O_2为氧化剂组成萃取-催化氧化脱硫体系氧化脱除模拟油中的硫化物。通过FTIR表征,确定[C_4Pyr]Cl/0.2TsOH的结构以及氧化产物,并考察了不同脱硫体系、n(TsOH)∶n([C_4Pyr]Cl)、低共熔溶剂加入量、反应温度、n(H_2O_2)∶n(二苯并噻吩)和含硫化物类型对脱硫效果的影响。实验结果表明,在低共熔溶剂[C_4Pyr]Cl/0.2TsOH加入量1.00 m L、反应温度50℃、n(H_2O_2)∶n(二苯并噻吩)=6、模拟油用量5 m L的反应条件下,[C_4Pyr]Cl/0.2TsOH对二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩和苯并噻吩的脱硫率分别达98.2%,96.0%,40.2%。由一级动力学方程和Arrhenius方程计算氧化脱除二苯并噻吩所需的表观活化能约为51.95 k J/mol。[C_4Pyr]Cl/0.2TsOH回收利用5次后,脱硫率仍不低于95.1%。     

氨基酸功能化Dawson结构磷钨酸盐的制备及催化合成苯甲酸

以Dawosn结构磷钨酸和L-精氨酸为原料制备了L-精氨酸功能化磷钨酸([Arg]_3P_2W_(18)O_(62)·nH_2O)催化剂,采用EDS,FTIR,SEM,XRD,BET,TG等分析方法对制备的催化剂进行表征,考察了[Arg]_3P_2W_(18)O_(62)·nH_2O催化苯甲醛氧化合成苯甲酸的催化性能,通过单因素实验优化了催化反应条件。实验结果表明,L-精氨酸功能化后磷钨酸仍保持Dawosn结构,但催化剂颗粒和孔体积增大,比表面积减少;优化反应条件为:n(苯甲醛)∶n(H_2O_2)=1∶5,w([Arg]_3P_2W_(18)O_(62)·nH_2O)=1.4%(基于原料总质量),反应温度90℃,反应时间为3.0 h,在此条件下,苯甲酸平均收率为89.9%;催化剂重复使用5次后,苯甲酸收率仍可达80.4%。     

渤海稠油催化改质降黏实验*

为了探索海上稠油的热催化改质降黏技术的可行性,解决海上稠油的举升和集输问题,针对渤海西部某油田的稠油分析了稠油黏度与族组分关系,选择了PAS、FAS两种阴离子和Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)和Ni~(2+)5种阳离子组合共10种催化剂,进行催化改质降黏实验,对比了催化改质前后族组分的变化。研究结果表明:对于该渤海稠油来说,饱和烃和芳香烃含量越高黏度越低,饱和烃对稠油黏度影响明显大于芳香烃,胶质、沥青质含量越高,其黏度越大,沥青质对于该渤海稠油黏度影响略大于胶质,但由于稠油中胶质含量远大于沥青质含量,因此降低胶质含量是该渤海稠油催化改质的必然选择。PAS-Ni的催化降黏效果最好,可以使该渤海稠油黏度从2167 m Pa·s降至566 mPa·s,降黏率为73.88%,PAS-Fe的改质效果次之,稠油黏度降至716 mPa·s,降黏率为66.96%。改质后稠油四组分分析结果表明,催化改质反应主要降低了胶质含量,增加了饱和分和芳香分含量,沥青质含量有小幅度增加。图4表2参13     

磁性纳米负载钌催化剂的制备及其催化性能

以共沉淀法制备了纳米Fe_3O_4,考察了制备条件对纳米Fe_3O_4结构的影响。最佳制备条件为:总铁盐浓度0.10～0.25 mol/L、n(Fe~(2+)):n(Fe~(3+)):n(OH~-)=1.5:2.0:12.0、反应温度30℃。以正硅酸乙酯及PVP-DB-171(聚乙烯吡咯烷酮-乙烯基三甲氧基硅烷)为改性剂合成了具有核壳结构的表面聚合物改性的磁性载体PVP-DB-171/SiO_2/Fe_3O_4,进一步制备了磁性负载纳米钌催化剂。分析表明,所得粒子的结构是以面心尖晶石结构Fe_3O_4为核,菲晶态SiO_2为壳,纳米钌高度分散在磁性载体的表面。该粒子能很好地分散在有机溶剂中,可用磁分离实现固液分离。以甲苯的液相催化加氢反应为模型,评价了磁性负载钌催化剂的催化性能。在100℃及4.0 MPa氢压条件下,催化剂的转化频率可达5 591,磁分离后,催化剂可循环使用。     

UV/H2O2/草酸铁络合物体系处理压裂废液实验研究

针对油田压裂废液COD高、难降解的特点,分别采用UV/Fenton和UV/H2O2/草酸铁络合物法对其进行氧化处理,并研究了废液初始pH值、H2O2投加量、n(H2O2)/n(Fe2+)、n(Fe2+)/n(草酸)对压裂废液CODCr去除效果的影响。结果表明,在紫外光照射下、介质pH值为6.0、双氧水(H2O2)投加量为0.25%、n(H2O2)/n(Fe2+)为2.0,n(Fe2+)/n(C2O42-)为3.0条件下,UV/H2O2/草酸铁络合物体系对压裂废液的CODCr去除率达50%,与UV/H2O2氧化体系相比,去除效果较明显。     

高性能环氧树脂二氧化双环戊二烯的制备

以H_3PW_(12)O_(40)/SiO_2为催化剂,H_2O_2为氧源催化氧化双环戊二烯环制备了高性能环氧树脂二氧化双环戊二烯。考察了催化剂用量、反应物料比、反应温度、反应时间及反应溶剂等条件对环氧化反应的影响。适宜的工艺条件为:三氯甲烷为溶剂,0.5 g负载量30%的H_3PW_(12)O_(40)/SiO_2为催化剂,n(C_(10)H_(12)):n(H_2O_2)= 1:3,反应温度60℃,反应时间12 h。在此条件下,反应物的转化率可达到68.9%,二氧化双环戊二烯的选择率达到97.2%.该催化剂重复使用3次后,催化活性依然保持很好。产物经质谱分析为目标产物,并利用红外光谱、微孔测量仪对催化剂结构、性能进行了表征。     

镍盐催化乙炔羰基化合成丙烯酸酯

采用一系列非卤素镍盐催化乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯(MA)时发现,Ni(OAc)_2·4H_2O具有较高的催化活性。考察了溶剂的种类、反应温度、反应时间、催化剂用量、乙炔初始分压、CO初始分压及水对催化合成MA反应的影响。实验结果表明,在Ni(OAc)_2·4H_2O用量1.0 mmol、初始总压为4.6 MPa(n(乙炔)∶n(甲醇)∶n(CO)=1∶1.2∶4.5)、四氢呋喃为溶剂、220℃的条件下反应2 h,MA的收率为75.4%,选择性为96.2%。相同反应条件下,MA、丙烯酸乙酯和丙烯酸正丁酯的收率和选择性逐渐下降。在优化反应温度下,丙烯酸乙酯和正丁酯的选择性均超过94%。