检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2025年第4期45卷 1137-1142页

作者：厉岩胡文斌王晨晔李会泉孙振华中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

黏土型锂矿作为重要的战略锂资源,因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确,阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取,结合矿物解离分析(MLA)、X射线衍射(XRD)、电感耦合... 详细信息

黏土型锂矿作为重要的战略锂资源,因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确,阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取,结合矿物解离分析(MLA)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、扫描电子显微镜(SEM)和飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)等,对云南某地区黏土型锂矿的锂分布规律和结合状态进行了详细分析。研究结果显示,矿石表面呈现颗粒状和片状结构,伴有微小的凹凸颗粒,结合XRD和MLA分析,原矿主要由一水硬铝石、勃姆石、锐钛矿和黏土矿物(如高岭石[Al_(2)Si_(2)O_(5)(OH)_(4)]和锂绿泥石[LiAl_(5)Si_(3)O_(10)(OH)_(8))]组成,表明该矿物是一种铝土质碳酸盐黏土型锂矿。矿石中锂的总量为3293μg·g^(-1),其中88.61%锂以结构稳定的硅酸盐/铝硅酸盐结合态存在,9.64%锂以碳酸盐/磷酸盐结合态存在,其余部分的锂以游离态、离子交换态和硫化物结合态存在。TOF-SIMS结果表明了锂与铝、硅、钾等元素在矿石中的分布重叠,证实锂以较为稳定的、不易被其他阳离子取代的结合态分布在黏土型矿相中。经过浓氢氟酸浸出后黏土矿相消失,进一步验证了锂主要分布于黏土型铝硅酸盐矿物中。该研究为黏土型锂矿中锂的赋存形态和分布规律提供了深入分析,为实现黏土型锂矿中锂的选择性高效提取提供了理论指导。

关键词：黏土型锂矿逐级化学提取矿物解离分析综合利用

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广西高铁铝土矿氧化铝的溶出与分离

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过程工程学报 2025年第2期25卷 201-209页

作者：吴浩马淑花欧彦君辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所) 北京100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象,在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上,第一步采用氢氧化钠溶液,对其中的氧化铝进行溶出。结果表明,该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其... 详细信息

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象,在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上,第一步采用氢氧化钠溶液,对其中的氧化铝进行溶出。结果表明,该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其中,氧化铁72.22wt%以铝针铁矿形式存在,27.78wt%以赤铁矿形式存在,在铝针铁矿中,铝对铁的取代率为24.5 mol/mol;氧化铝以三种形式存在,即三水铝石、一水软铝石和铝针铁矿,各占原矿的37.48wt%, 3.89wt%和42.46wt%。在低碱浓度(Na_(2)O 100 g/L)、反应温度180℃、反应时间1 h条件下,高铁铝土矿中以三水铝石和一水软铝石形式存在的氧化铝可近完全溶出,但矿物中的铝针铁矿在此温和条件下难以转化,严重影响新工艺的经济性。为了解决铝针铁矿中铝铁分离问题,基于针铁矿在一定温度下可向赤铁矿转化的机理,采用低温焙烧的方法将铝针铁矿转化为赤铁矿和活性氧化铝,在450℃温度下将富铁相焙烧0.5 h。研究发现,在转化过程中,铝针铁矿中约57wt%的氧化铝被释放到赤铁矿晶格之外,实现了铝-铁的分离和相转化。第三步将转化之后的矿物再次在低碱浓度(Na_(2)O 100 g/L)、反应温度220℃、反应时间1 h条件下溶出。被释放的氧化铝溶出后,三步法氧化铝的总溶出率可达到85.92%,且溶出后尾渣氧化铁含量达到83.06wt%以上,可用作炼铁原料。

关键词：高铁铝土矿铝针铁矿同晶取代氧化铝提取

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压滤式水电解槽乳突板内的流动特性分析与优化

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化工学报 2025年第2期76卷 584-595页

作者：白谨豪管小平杨宁中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100084

电解水制氢是引领未来绿色能源发展的重要途径。压滤式水电解槽是常用的工业制氢装置,其中电解液分布的均匀性对提高电解效率和延长电极寿命至关重要。然而,传统的乳突板内流场分布均匀性差,导致电解效率变低,甚至出现局部温度过高,从... 详细信息

电解水制氢是引领未来绿色能源发展的重要途径。压滤式水电解槽是常用的工业制氢装置,其中电解液分布的均匀性对提高电解效率和延长电极寿命至关重要。然而,传统的乳突板内流场分布均匀性差,导致电解效率变低,甚至出现局部温度过高,从而引发电极烧蚀等安全问题。为改善这一现象,提出“中心密,两侧疏”的凹凸单元分布策略,以改善极板内部的碱液流场分布。首先,搭建乳突板可视化实验平台,研究碱液停留时间分布,并用于数学模型验证。进而模拟了四组不同结构乳突板的单相流特性,并耦合颗粒追踪算法定量表征流动死区。结果表明,新的凹凸单元分布策略能使电解液在电解槽内的流场更加均匀,减少碱液的返混现象,降低流动死区的产生。此外,该方法还提高了系统的操作弹性,使其能够适应更广泛的流量条件。

关键词：电解水制氢压滤式电解槽凹凸结构流动均匀性结构改进流动死区停留时间分布

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铝硅酸盐固废矿相活化重构与技术应用展望

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硅酸盐通报 2025年第3期44卷 936-952页

作者：任艺凌张建波李会泉李少鹏武文粉郭茹续文钧中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100090 中国科学院过程工程研究所战略性金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100090 中国科学院大学化学工程学院北京100049

铝硅酸盐固体废物(ASW)在工业生产中大量排放,主要成分为SiO_(2)和Al_(2)O_(3)。ASW来源广泛、廉价易得且含有大量高附加值元素,可用于元素提取和高质材料制备。然而,非晶相和多种晶体共存的矿相结构特点导致ASW反应活性较低。因此,提... 详细信息

铝硅酸盐固体废物(ASW)在工业生产中大量排放,主要成分为SiO_(2)和Al_(2)O_(3)。ASW来源广泛、廉价易得且含有大量高附加值元素,可用于元素提取和高质材料制备。然而,非晶相和多种晶体共存的矿相结构特点导致ASW反应活性较低。因此,提高反应活性是实现ASW资源化利用的关键前提。本文对国内外典型ASW的活化方式及机理进行了分析总结,从非晶相和晶相结构入手,分析了典型ASW的结构特征与反应活性的关联性,明晰了具有不同矿相特性的典型ASW所需的活化方式,并梳理归纳了不同活化方式对ASW反应活性的影响机制,介绍了ASW的典型协同活化方式及应用领域,展望了ASW活化利用的未来发展,为ASW高效活化和资源循环利用提供借鉴。

关键词：固废处理铝硅酸盐固体废物活化方式反应活性晶相结构

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纳米纤维素气凝胶在油水分离应用的研究进展

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复合材料学报 2025年第2期42卷 598-616页

作者：曹辉李艳香赵胜勇张玉明李望良中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190 河南省化工研究所有限责任公司郑州450052 中国科学院大学北京100049

石油泄漏事件频繁发生,对环境和人类健康造成了极大的危害,因此亟需对含油废水进行有效的处理。目前的吸油材料存在局限性,如吸附量小、成本高和对环境有害等,而纳米纤维素气凝胶由于具有高孔隙度、高比表面积和低密度等特点,经疏水改... 详细信息

石油泄漏事件频繁发生,对环境和人类健康造成了极大的危害,因此亟需对含油废水进行有效的处理。目前的吸油材料存在局限性,如吸附量小、成本高和对环境有害等,而纳米纤维素气凝胶由于具有高孔隙度、高比表面积和低密度等特点,经疏水改性后能够吸附大量的油,在油水分离中有着显著优势。本文综述了纳米纤维素气凝胶的制备和疏水改性方法;介绍了纳米纤维素气凝胶结构特点及对其吸附性能的影响,综述了近年来纳米纤维素气凝胶在油和有机溶剂的吸附及油水混合物分离中的应用;最后提出了纳米纤维素气凝胶的发展现状及对未来的展望。

关键词：气凝胶纳米纤维素吸附疏水吸油油水分离

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FCC汽油窄馏分烃类分布规律及其加氢改质性能

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石油学报(石油加工) 2025年第1期41卷 114-124页

作者：钟海军张学瑞宋玺文陈渤燕王月高卓然胡亚琼李望良中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国石油集团石油化工研究院有限公司北京102206 中国科学院大学北京100049

采用实沸点蒸馏法对中国石油哈尔滨石化分公司催化裂化(FCC)汽油进行了窄馏分切割,归纳分析全馏分及各切割窄馏分段的族组成、辛烷值、总硫含量和硫形态分布规律;采用等体积饱和浸渍法制备了ZnLaNiMo/ZSM-5加氢改质催化剂,采用XRD、N_(2... 详细信息

采用实沸点蒸馏法对中国石油哈尔滨石化分公司催化裂化(FCC)汽油进行了窄馏分切割,归纳分析全馏分及各切割窄馏分段的族组成、辛烷值、总硫含量和硫形态分布规律;采用等体积饱和浸渍法制备了ZnLaNiMo/ZSM-5加氢改质催化剂,采用XRD、N_(2)吸附-脱附、吡啶红外光谱等手段对该催化剂进行表征,并分别以FCC汽油不同窄馏分及其混合馏分为原料考察ZnLaNiMo/ZSM-5/γ-Al_(2)O_(3)催化剂的加氢改质性能。结果表明:窄馏分中烯烃质量分数为6.39%~44.78%,烯烃含量随着馏分沸点的升高而显著降低,FCC汽油中约80%以上的烯烃集中在<115℃的轻馏分中,主要是C_(5)~C_(8)烯烃;ZnLaNiMo/ZSM-5加氢改质催化剂的比表面积、孔径和孔体积分别为272.9 m 2/g、7.28 nm和0.25 cm^(3)/g,采用该催化剂加氢改质处理Cut-2~Cut-5混合馏分时,在反应压力2.0 MPa、体积空速1.5 h^(-1)、氢/油体积比300、反应温度340℃的条件下,加氢脱硫率为62.5%,加氢改质产物的烯烃体积分数降低了12.04%、研究法辛烷值增加1.14,说明ZnLaNiMo/ZSM-5加氢改质催化剂同步具有加氢脱硫、大幅降烯烃和保持辛烷值三重功能。

关键词： FCC汽油加氢改质窄馏分烃族组成脱硫硫分布烯烃

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微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙

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过程工程学报 2025年第2期25卷 179-189页

作者：田文鑫杜浩刘彪王少娜中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院大学国际学院北京100190

CO_(2)矿化利用是低品位石灰石和含钙固废资源化利用的重要方向,以乙酸为介质的间接矿物碳酸化固定CO_(2)工艺由于乙酸介质可循环,被认为是新一代的清洁工艺,但该工艺加压5 MPa下碳酸化反应转化效率不足20%,即使引入萃取剂后碳酸化反应... 详细信息

CO_(2)矿化利用是低品位石灰石和含钙固废资源化利用的重要方向,以乙酸为介质的间接矿物碳酸化固定CO_(2)工艺由于乙酸介质可循环,被认为是新一代的清洁工艺,但该工艺加压5 MPa下碳酸化反应转化效率不足20%,即使引入萃取剂后碳酸化反应转化效率仍不足30%,限制了其工业化应用。针对乙酸体系反应过程碳酸化反应转化效率低的问题,本研究开发了微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙新工艺,系统研究了介质钙含量、反应温度、反应时间、pH值、曝气头孔径等对碳酸化反应转化效率的影响。结果表明:(1)最优工艺条件为:反应时间1 h,反应温度80℃,初始pH值7.2,初始钙含量70.07 g/L,曝气头尺寸0.22μm,在常压条件下碳酸化反应转化效率可达19.17%,与加压3 MPa的转化效率相当,同时实现了乙酸介质的再生循环,源头上避免了废水产生。(2)将有机溶剂磷酸三丁酯(TBP)与微气泡技术耦合,所得碳酸化反应转化效率达57.5%,比文献报道的加压萃取工艺提高了13.4个百分点。(3)在常压条件下制得长度400~800 nm、宽度小于100 nm的棒状文石型纳米碳酸钙产品。

关键词： CO_(2) 微气泡碳酸钙萃取纳米材料

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基于生物质基碳纳米片的水污染物氧化脱除

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中国环境科学 2025年第1期45卷 144-157页

作者：郝熔江顾翔宇李松庚中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室北京100190 中国科学院大学中丹学院北京100049 中国丹麦科研教育中心北京100049 中国科学院大学化学工程学院北京100049

通过在熔融盐辅助热解法中加入含氧酸盐(K_(2)CO_(3)或KNO_(3)),并以葡萄糖为碳源成功合成了高石墨化和多缺陷位点的多孔二维碳纳米片M-C和M-N.含氧酸盐显著提高了纳米片的比表面积,特别是KNO_(3)还促进氮掺杂,使M-N对酸性橙7(AO7)的最... 详细信息

通过在熔融盐辅助热解法中加入含氧酸盐(K_(2)CO_(3)或KNO_(3)),并以葡萄糖为碳源成功合成了高石墨化和多缺陷位点的多孔二维碳纳米片M-C和M-N.含氧酸盐显著提高了纳米片的比表面积,特别是KNO_(3)还促进氮掺杂,使M-N对酸性橙7(AO7)的最大吸附容量达到480.77mg/g,远高于直接热解生物炭BC和无含氧酸盐的熔融盐热解炭M-BC.碳材料对AO7去除的吸附和催化降解过程具有协同效应,M-N活化过一硫酸盐(PMS)的活性分别为M-BC的22.64倍和BC的33.48倍.此外,通过密度泛函理论(DFT)初步计算了氮掺杂和不同缺陷对非自由基主导的催化过程的影响.本研究发现含氧酸盐可以明显降低碳纳米片制备过程中熔融盐添加量,也为开发有机污染物高效吸附和PMS高效活化的生物质基双功能碳材料提供了理论指导.

关键词：碳纳米片热解吸附催化剂高级氧化

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生物过程的介尺度模拟仿真与AI优化

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生物工程学报 2025年第3期41卷 1197-1218页

作者：王智慧王聪张庆华夏建业丛威杨超石油化工分子转化与反应工程全国重点实验室中国科学院过程工程研究所中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院中国科学院大学化工学院中国科学院天津工业生物技术研究所

生物过程是利用活性生物细胞或酶实现底物生物转化的一种绿色可持续、环境友好的加工过程，在生物制造中起着关键作用。具有双重属性的生物过程多层次多尺度间的复杂关联导致生物过程的优化十分困难，深入认识介尺度机理是了解生物过程... 详细信息

生物过程是利用活性生物细胞或酶实现底物生物转化的一种绿色可持续、环境友好的加工过程，在生物制造中起着关键作用。具有双重属性的生物过程多层次多尺度间的复杂关联导致生物过程的优化十分困难，深入认识介尺度机理是了解生物过程动态变化和梳理多尺度复杂关系的关键之一。介尺度的数值模拟为介尺度现象的认识提供了一种新途径，人工智能(artificial intelligence, AI)优化与介尺度模拟的结合为生物过程的优化注入了新的活力。本文综述了生物过程中介尺度模拟和AI优化的研究进展，探讨了可能的发展方向，以期促进介尺度模拟和AI优化在生物过程中的应用与发展。

关键词：生物过程介尺度模拟计算流体力学人工智能优化机器学习

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碳酸钠改性水葫芦生物炭及其对离子型稀土矿地表水中Pb^(2+)和Ni^(2+)的吸附

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环境化学 2025年第3期44卷 991-1005页

作者：叶成宇马星宇束鑫张华林彭正壮李庭刚袁文静中国科学技术大学稀土学院合肥230026 中国科学院稀土重点实验室江西省稀土清洁生产重点实验室中国科学院赣江创新研究院赣州341119 中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京市过程污染控制工程技术研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 生物药制备与递送重点实验室(中国科学院) 生化工程国家重点实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

水葫芦制备的生物炭(WHBC)因其多孔结构、丰富的化学表面基团和矿物组成而被认为具有较大的环境修复潜力.为更大程度提升WHBC对重金属离子的吸附能力,本研究以水葫芦为原料,碳酸钠为化学活化剂,采用浸渍法并在高温下热解得到碳酸钠改性... 详细信息

水葫芦制备的生物炭(WHBC)因其多孔结构、丰富的化学表面基团和矿物组成而被认为具有较大的环境修复潜力.为更大程度提升WHBC对重金属离子的吸附能力,本研究以水葫芦为原料,碳酸钠为化学活化剂,采用浸渍法并在高温下热解得到碳酸钠改性水葫芦生物炭(SWHBC),并以Pb^(2+)和Ni^(2+)的吸附性能为考察对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法-Box-Behnken Design(BBD)设计对改性生物炭材料的加热时间、加热温度和浸渍质量比(Na2CO_(3)/WH,g·g^(−1))等3种基本制备条件进行优化.结果表明,最佳制备条件是浸渍质量比为1.41、温度为421.79℃和加热时间为2.90 h.最优条件下所制备的SWHBC对Pb^(2+)和Ni^(2+)的实际吸附量分别为758.42 mg·g^(−1)和118.19 mg·g^(−1).用拟二级动力学模型和Langmuir模型能更好地拟合吸附过程,获得的SWHBC对Pb^(2+)和Ni^(2+)最大理论吸附能力分别为1247.085 mg·g^(−1)和147.091 mg·g^(−1).采用SEM、BET、EA、XRD以及FTIR对WHBC和SWHBC的形貌、比表面积、元素组成、矿物类型和官能团进行表征.结果表明,碳酸钠在热解过程中产生化学活化促进生物炭比表面积、极性和含氧官能团的增加,通过极性官能团和含氧官能团与重金属的络合作用以及孔隙扩散吸附重金属.并且碳酸钠和水葫芦中的KCl和CaCO_(3)反应生成的Nyerereite矿物在吸附过程中参与了离子交换和共沉淀作用.因此SWHBC吸附重金属离子的主要机理包括离子交换、共沉淀、表面络合作用和孔隙扩散.SWHBC对离子型稀土矿山受污染地表水中多种金属离子具有显著去除效果,其中对Pb^(2+)和Ni^(2+)的去除率达到了99.98%和88.77%,处理后Pb^(2+)的浓度达到了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅰ类水标准,表明本研究所制备材料是一种去除受污染水体中Pb^(2+)和Ni^(2+)的有效吸附剂.

关键词：水葫芦碳酸钠生物炭重金属吸附机理响应面法

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