化工学院课题集锦

化工学院课题集锦2005.10.81、在蜂窝陶瓷上负载分子筛和沸石研究背景：蜂窝陶瓷现在最广泛的应用是在汽车工业上，用于净化废气。其余广泛应用在发电站的排放气有选择性的催化还原和飞机上的臭氧破坏。蜂窝陶瓷结构的应用在化学转化和吸附过程中的应用比较有限，但很值得关注。蜂窝陶瓷是有结构载体的一例，这种载体被很薄的壁所间隔形成长的平行的孔道。蜂窝陶瓷结构的主要特征是有高的空隙组分和大几何表面积，在流动条件下产生一个低的压降，一个高的灰尘容量，在载体和反应物之间一个大的接触面积。蜂窝陶瓷催化剂载体可以被认为是不同类别的催化剂的传统载体的一种精彩的替代。蜂窝陶瓷结构，无论是金属的或陶瓷的，均由一个单一的块状组成。在化学工业中，蜂窝陶瓷反应器与传统的流动床和固定床相比，有着明显的优势。目前，在一个多相过程中仅有一项大规模的工业应用：用蒽醌制过氧化氢的过程。催化剂蜂窝陶瓷反应器被广泛的应用于催化剂燃烧应用中，其中很多废气污染相关。次要的燃烧应用包括知名的汽车接触反应的转炉，在其中一氧化碳和碳氢化合物的氧化，以及伴随的氮的氧化物的减少发生。催化剂经常被一种极细的粉末状应用于液体中，为的是增大接触面积和减小内扩散传播的距离。但是就存在一些潜在的关于如何处理粉末状催化剂问题：分离，磨损，设备的腐蚀。蜂窝陶瓷反应器的引入可以解决上述问题。目的：对现有的蜂窝陶瓷上负载及蜂窝陶瓷反应器研究进展作一下综述。2、优级品硬脂酸钙、硬脂酸钡的生产工艺研究课题背景硬脂酸盐类产品又称硬脂酸金属皂，种类多，用途也很广。硬脂酸钡、铅、镉、锌、钙等都是聚氯乙烯塑料的热稳定剂，也可以解决许多制造和应用上的技术问题，如增加透明性、软化性、润滑性，可以和聚氯乙烯因受热而分解出的氯化氢作用而防止其分解，它们同时还是光稳定剂，可以抑制紫外线对薄膜的老化作用，延长薄膜的使用寿命。还可以用作润滑油的增厚剂，油漆的平光剂、催干剂、塑料的脱模剂，纺织品的打光剂等。因此硬脂酸盐在工业上应用广泛，需求量大。目前我国生产的硬脂酸盐类大部分不符合优级品的标准，生产的优级硬脂酸盐不能满足国内需求。本课题旨在对优级硬脂酸盐产品的工艺过程进行研究，开发一条具有实际应用价值的优级硬脂酸盐的工艺路线。3、高密度聚乙烯用催化剂课题背景自1971 年中国第一套聚乙烯装置投产以来，中国的聚乙烯PE工业迅速发展。19911999 年中国的PE 生产能力平均年增长率10以上，预计到2010 年中国聚乙烯生产能力将达到6723kt(包括可能的新增装置及现有装置的扩产和增产)，年平均增长率约9。预计到2010年需求平均增长率为7左右。随着国民经济的快速增长，中国的PE 市场也保持较高的增长速度。19901999 年中国的聚乙烯消费年平均增长率为18，而国产满足率尚不足50，巨大的需求缺口由进口来满足。再加上，世界石化市场供大于求的形势、国外大型石化公司的合并重组、技术进步造就的大型化趋势、第二代聚乙烯技术的迅速发展和聚乙烯主要专利技术持有着进一步完善专有技术等因素均使21 世纪的石化市场竞争形势更为严峻。如何提高我国聚乙烯工业的竞争力就值得我们认真思考了。催化剂的制备一直是聚烯烃工业的核心技术，世界许多国家竟相投入大量资金进行聚乙烯高效催化剂的开发和生产。目前在工业上应用最为成功的仍属载体型的钛-镁体系高效催化剂，国产BCH 催化剂就是这类催化剂，具有很大前途。本课题拟对高密度聚乙烯用催化剂，特别是国产BCH 催化剂进行更深一步的了解。4、气相火焰燃烧合成纳米材料及其机理研究课题背景超微粒子(又称团簇纳米粒子量子点等)一般其尺寸介于1-100nm 处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型的介观系统。超微粒子具有特殊的结构，因而具有很多新异的物理化学性质，涉及到体相材料中所忽视的或根本不具有的基本物理化学问题。因此，超微粒子在化学性质、物理性质、磁性光学性能及催化性能等方面与常规粒子相比有着明显的差异。比如，用超微粒子制备的陶瓷材料可以发生很大的变形，用超微磁粉制备的磁盘其存储容量明显增大，超微粒子催化剂比常规催化剂的催化性能更高等。目前制备这种纳米材料的方法有很多,根据合成的不同相态看，主要可分为固相法、液相法和气相法。固相法主要是指一些物理方法，如物理粉碎法机械合金法等。固相法操作起来虽然很简单，但制备出的产品粒径分布不均匀，且在研磨和加热过程中也易引入杂质且要浪费大量的时间和能量。液相法主要有化学沉淀法、水热合成法、溶胶-凝胶法等。液相法的研究现在较为成熟，不过液相法中为了使生成的颗粒成型和活化往往都有一个焙烧过程很容易导致最终产品比表面积的下降。气相法是通过金属蒸汽或化合物气相的化学反应生成各种纳米粉末的方法,具有如下的特点1） 原料金属化合物具有挥发性提纯较容易生成物纯度高不需要粉碎；2）气相中物质浓度小生产粉末的凝聚较小；3）控制生产条件容易制得粒径分布窄粒径小的微粒；4）气氛容易控制，除氧化物外，用液相法直接合成困难的金属氮化物、碳化物硼化物也可用此法合成。正是由于这些优点，气相法成为现在大家研究的热点，具体来说，气相法又可分为许多种如气相冷凝法（PVD）、 化学气相沉积法(CVD)、 等离子体法、气相燃烧合成法等等。其中气相燃烧合成是最近几年发展起来的先进纳米颗粒材料的合成技术，根据燃烧区域的不同又可分为火焰反应器和热壁反应器。气相火焰燃烧法的反应是在火焰中进行，对原料的要求不高，产物不需要经过高温锻烧，可以大大减少团聚，是一种值得研究开发的纳米粉体制备技术。5、大蒜素的提取课题背景大蒜为百合科()葱属植物生蒜()的鳞茎。祖国医学认为,大蒜性温、味辣, 具行气、消炎、祛风、止痢、散痈消毒等功效。现代医学证实大蒜具有抗菌、消炎、杀虫、抗癌、降血压、降血脂、降低胆固醇、预防动脉粥样硬化、抑制多种肿瘤的发生等作用。大蒜集预防、治疗于一体,有着广阔的市场开发前景。大蒜油可作调味剂,同时大蒜油与葵花子油按一定比例配制成大蒜素胶丸,具有用量少,服用方便等特点。早在30年前曾提取到大蒜的主要成分是大蒜辣素，但性状极不稳定，无太大实用价值。近几年科学工作者采用超低温冷冻干燥工艺技术，分离出另一有效成分大蒜新素，分子式为C6H10S3，性质稳定，加碱加热均不易使之破坏，并经试验证实具有强大的抑制细菌和真菌的作用，它能在5分钟内杀死伤寒杆菌，特别适用于治疗真菌引起的皮肤病和深部霉菌感染，而且毒性低，副作用少，是目前国际上公认的有效的天然广谱抗菌素。6、超临界二氧化碳流体用于表面清洗背景超临界二氧化碳是温度和压力都超过其临界温度和临界压力的二氧化碳流体。在此临界点以上状态的CO2,有一个明显的特点就是：压力只要有微小的变化，其密度就产生很大的变化。而且，通过加压可以使超临界CO2的流体密度接近于液体密度。这样，超临界流体就与液体同样具有溶解液体及固体的能力。超临界二氧化碳粘度低，扩散性好;临界温度和临界压力不高，并且无毒、无腐蚀、易挥发、不与热敏物质反应、不燃、无溶剂残留，同时价格低廉，因此特别适用于轻工和食品行业，是一种理想的绿色试剂。也由于上述优点，它在清洗方面的应用也很有前景。因为传统的清洗的清洗剂大多都轻微毒性，或污染环境。为了了解超临界二氧化碳在这方面的应用，有必要进行检索，了解国内外动态。7、固体碱催化剂的研究进展课题的检索课题背景随着世界环保意识的加强以及绿色化学的发展 ,人们越来越重视环境友好的催化新工艺过程。以固体碱作为催化剂，具有高活性、高选择性、反应条件温和、产物易于分离、可循环使用等诸多优点，尤其在精细化学品合成方面可使反应工艺过程连续化，增强了设备的生产能力，发挥着越来越明显的优势，可望成为新一代环境友好的催化材料。然而，相对固体酸催化剂而言，对固体碱催化剂的研究起步较晚，发展也比较缓慢，主要原因在于固体碱，尤其是超强固体碱催化剂制备复杂、成本昂贵、强度较差、极易被大气中的2 等杂质污染，而且比表面都比较小。并且固体碱应用和失活后的再生还没有比较成熟的方法。因此，各国都处在积极研制开发阶段。自 2 0世纪 50年代固体碱催化剂引起科学家们的重视以来，已经发展了多种类型的固体碱催化体系，按照载体和活性位的性质不同，固体碱大体可分为有机固体碱，有机无机复合固体碱，以及无机固体碱，其中无机固体碱又可分为金属氧化物型和负载型。但总的来看，固体碱催化剂的研究尚缺乏系统性。8、L-酪氨酸 的合成研究背景知识L-酪氨酸是一种贵重的氨基酸，目前主要用作医药工业上的重要原料，其纯品是紧俏的生化试剂和临床诊断试剂。例如，L-酪氨酸可用作生产甲状腺素、肾上腺素等药品的主要原料，利用L-酪氨酸制备的酪氨酸氧化酶在临床医学上主要用于检验糖尿病和肾功能失调等疾病。此外，在生物化学及酶制剂工业上，当其需要快速测定蛋白酶的活力等指标时，也要用到L-酪氨酸等。总之，随着国民经济的日益发展，L-酪氨酸的社会需求量正在与日俱增。目前，L-酪氨酸主要从动物的角蛋白(例如：角、蹄壳等)进行酸性水解所得的混合氨基酸溶液中综合地提取，也可以从利用动物的毛、发、羽毛等的水解液中提取L-胱氨酸的粗晶的母液中提取等。但这些方法均存在原料价格高、成品收率不理想的缺点.本课题就是想找出一种更合理的方法。9、钙钛矿型透氧膜的研究背景：氧离子、电子混合导体致密透氧膜是一类同时具有氧离子导电和电子导电性能的新型陶瓷膜材料。此类材料不仅具有催化活性，还可以在中高温下选择性透氧，因而在纯氧制备、燃料电池以及化学反应器等方面展现出十分诱人的应用前景。特别是近几年来，随着石油资源的日益减少，利用天然气等丰富廉价烃类资源制备附加值极高的化工原料已引起人们很大的兴趣。混合导体透氧膜，尤其是钙钛矿型氧化物，与多空无机膜和固体电解质膜相比有如下的优点：（1）在高温下，在氧化学势梯度的推动下，氧气以氧离子而不是分子的形式选择透过膜体。同时，由于膜体中存在有可变价态的金属，电子则向相反的方向移动。因此，理论上氧气的选择渗透性为100%。（2）氧气的选择渗透通量与多空陶瓷膜相当，是固体电解质膜的3-8倍。（3）由于此种膜兼有离子和电子导电性，无须接外电路，所以操作过程大大简化，操作费用显著降低。总而言之，随着天然气化工作为下一世纪能源战略的重要组成部分，如果能制备出有很好兼容性和可靠性的混合导体透氧膜，那么它就能在氧分离等领域有着巨大的应用前景。近来，由于混合导体膜的催化和为甲烷部分氧化动态提供所需的氧的性能，越来越受到人们的关注。研究发现用混合导体致密膜与甲烷部分氧化反应（POM）过程耦合（膜反应器），预计比传统的氧分离工厂降低操作成本20以上，并且能够有选择地控制反应进料或移走反应产物，控制反应进程，防止放热反应引起的飞温失控1。利用混合导体膜反应器进行甲烷氧化反应的优点如下：（1）达到较高的产物选择性（2）利用空气作为氧化剂，消除了氮气对产品的污染（3）避免了热力学极限（4）把分离与反应过程耦合在一起，简化了操作过程（5）在高温反应过程中避免形成环境污染物（NOX）。但上述膜集成技术的工业化应用是长期的，迫切需要开发出性能优良，特别是在低氧分压气氛下稳定的混合导体透氧膜材料，如果此种材料具有很高的氧通量、很好的稳定性的机械强度，那么其研究开发不仅会对相关的化工过程产生重大影响，而且对能源、环保等领域应用的高新材料的发展亦产生积极的推动作用。10、乙醛贮运中自聚原因和条件以及阻聚对策的研究课题背景众所周知，乙醛是重要的有机化工原料, 广泛应用于有机合成 、农药、医药及精细化学品生产中。由它可生产醋酸、醋酐、丁辛醇和季戊四醇等原料，也可用于生产丁二烯、聚乙醛、氯乙醛和山梨酸、乳酸、尿囊素等重要中间体和化学品。目前国内乙醛产量已达20多万吨/年。乙醛生产方法很多，其中主要为乙炔水合法和乙烯氧化法。扬子石化公司化工厂以乙烯为原料，用氯化鈀、氯化铜为催化剂，氧气氧化法生产乙醛，其产量已达78000t/a, 除大部用于氧化生产醋酸自用外，部分产品直接外销。乙醛是易燃、易挥发液体，沸点20.2，闪点-35，与空气混合时的爆炸限为3.9757%(V/V)，因此在生产、贮存、包装和运输过程中的安全问题十分重要。扬子石化公司化工厂去年在产品外销灌装过程中曾发生两起突出的安全隐患问题：12月2日在为“苏BK5820” 槽车灌装15吨乙醛后，发现槽车温度、压力急剧上升，槽车压力上升至0.8Mpa, 温度达70。12月16日在乙醛装车中发生了相同的问题，在19吨乙醛装完、槽车氮封后，槽车压力突然上升至0.62Mpa，温度上升至80。槽车内物料取样分析，发现在乙醛中存在11%左右的三聚乙醛，初步判定乙醛在某种因素的促使下，剧烈自聚成三聚乙醛，放出大量热量，使料温上升到沸点以上，在密闭条件下，使槽车压力上升。虽然因发现及时，处理得当未造成事故，但总是造成事故的隐患。在乙醛生产的历史上，1995年在输送乙醛中，也曾发生两次类似的情况。因此，为保障乙醛的安全生产和销售，防止事故的发生造成人身伤亡和财产损失，必须找到造成上述状况的原因和发生的条件，并找到有效防止聚合的对策。扬子公司化工厂委托我校开展有关研究。国外在上世纪八十年代前报道较多，但是有相关研究专利报道的主要内容集中在乙醛生产过程中如何抑制生成三聚乙醛。研究认为在乙醛生产过程中，由于使用了金属氯化物或硫化物作催化剂，在生产过程中由于部分氯离解，而生成有机氯化物，存在于粗乙醛中，在精馏过程中这些有机氯化物又会进一步分解成无机酸，促使乙醛的自聚。研究表明1ppm的HCL，会促使生成数千ppm的三聚乙醛。此外也有认为重金属、氯化铁等可催化乙醛自聚的报道。上述的有关结论，有待进一步验证，并且这些结论都将有效地指导科研项目的研究和解决。11、生物柴油合成与制备背景知识传统能源的日益枯竭需要开发新的可再生能源 , 科学和妥善地规划21世纪能源，不仅是经济问题，而且涉及到政治风险。据有关经济学家们反复论证，到2010年世界经济将发展到能源消耗的高峰期，各国为能源安全而展开的争夺战将更加激烈；环境保护与汽车工业的发展需要清洁油料。生物柴油是以植物或动物及其产物为原料制成的可再生能源 ,可以作为优质的石油柴油代用品。发展生物柴油产业在我国具有的巨大潜力 ,将对保障石油安全、保护环境生态、促进农业和制造业发展、提高农民收入 ,产生相当重要的作用。本课题重点检索生物柴油的合成与制备上。12、聚酰亚胺复合材料摩擦磨损性能研究进展研究背景：人类在新世纪对材料的要求是更坚固、更轻便、更价廉；在一些材料领域里要解决的课题是更小、更快、更薄、更舒适；尖端技术方面往往要求耐腐蚀、耐辐照、耐磨、低摩擦、自润滑、绝缘、无毒等等；而工程塑料则可以充分顺应这些时代的要求。在摩擦领域要求材料有更好的摩擦磨损性能的同时，还要求有很好的力学性能、耐高温性能和化学稳定性。而用传统方法改善常用材料的性能几乎已经达到了这些材料潜在的性能极限。而工程塑料除具有通用塑料所具有的一般性能外，还有某种或某些特殊性能，特别是具有优异的力学性能或优异的耐热性，或者具有优异的耐化学稳定性，在苛刻的化学环境中可以长时间工作，并保持固有的优异性能。优异的力学性能可以是抗拉伸、抗压缩、抗弯曲、抗冲击、抗摩擦磨损、抗疲劳等。某些工程塑料还兼有多种优异性能。近几十年来，塑料工业的发展日新月异，性能优异的新颖塑料层出不穷，所以，工程塑料的出现被认为是20世纪重大科技成果之一。耐热性高聚物为基体的自润滑复合材料 ,与金属材料相比 ,具有化学性质稳定、抗腐蚀能力强、消声减震效果显著、维修保养方便等优点。这类材料通常以耐热性好、本身具有一定自润滑能力的高聚物作为基体 ,向其中加入一种或多种固体润滑剂及其它改性增强剂而制成 ,可以用来制作耐磨减摩的零部件 (如轴承、齿轮、活塞环和滑动导轨等 ) ,在航空、航天、机械、电子等领域作为摩擦件广泛使用。本文目的是以聚酰亚胺为基体通过改性得到性能优异的摩擦材料。13、低热膨胀聚酰亚胺的研究进展研究背景：随着现代高科技的飞速发展 ,新型高分子材料已得到广泛应用，例如航天、航空、石油勘探、电子电气、以及国防军工等。但是与金属、陶瓷等无机材料相比高分子材料的耐热性相对较差 ,热膨胀系数 ()也大得多 ,两者复合后构成复合材料 ,随着温度的变化 ,热应力不仅使高分子涂层与基材剥离 ,而且还使高分子材料涂层产生龟裂、翘曲 ,模压塑料则产生裂纹等现象。还有高新技术的发展，要求仪器仪表器械等向小型化发展，这样器械内部的空间更小，对材料的耐热性和热膨胀提出了更高的要求。可见，在实际应用中，材料的低热膨胀性，不同材料的热膨胀差异所引起的热应力是一个重要的问题。分子材料的热膨胀率提出了更高的要求。聚酰亚胺 ()作为一种重要的特种工程树脂，具有优异的热能性、电性能及机械性能 ,人们希望在利用它的优异性能的同时 ,能降低其热膨胀系数 ,使它能很好地与无机材料复合。目的：对现有的关于低热膨胀聚酰亚胺的研究进展作一个综述。14、有机物分离中的渗透汽化过程的优化研究课题背景渗透汽化是近十几年来颇受注目的一项新的膜分离技术，有一次性分离度高、设备简单、无污染、低能耗等优点。对于共沸或近沸的混合体系、脱除微量水、有机溶剂脱除等传统分离方法难以奏效的领域，PV分离效果突出，显示出可喜的应用前景。但是工业应用中主要研究集中在选择膜材料，改善制膜条件，在使用过程中的操作条件等研究很少，故对渗透汽化分离过程中的设备过程设计和操作参数优化将是今后重要的研究课题。15、碳硅烷枝状体合成与制备合成与制备剂制备的课题检索课题背景催化反应过程是医药和化工等产业重要的工艺环节之一。均相催化剂具有突出的产物合成选择性和催化活性，反应条件温和，尤其在不对称合成中，具有明确结构的手性催化剂不可或缺，但一些昂贵的催化剂难以有效分离回收和重复使用。工业上极多数优先采用多相催化，但经常有更多的副产物生成，为产物分离和副产物处理增加了困难，在客观上导致了大量的环境污染和资源浪费。通过改良多相催化剂难以取得更好的效果，因为在构型不确定的载体表面上难以造成相同的活性部位。在力求建设低能耗和低环境污染绿色化工的当今，急需对催化技术做出新的审视。近年来，针对解决不对称催化与组分分离的衔接，科学家致力于研究和开发相转移催化、超临界状态下以CO2等为溶剂的催化等技术，都旨在探索面向绿色工艺的催化技术。枝状体是一类有高分枝结构特征的大分子物质，结构规律性较强，形状紧凑，有大量的活性端基，且在分枝间的空隙可以接受客体分子。碳硅烷枝状体又以其化学和热力学性质稳定而受到广泛研究。在碳硅烷枝状体分子的尾部基团上负载铂、钯、镍等贵金属，制成的催化剂不仅有均相催化剂的性质，易于回收和重复使用，而且它比单核分子更稳定，活性和选择性都更好。因此这种催化剂有着广泛的应用前景，尤其集中在光活性、手性和超分子领域等方面。16、吸附分离法在轻烃分离上的研究与应用课题背景：轻质的烷烃和烯烃混合物分离是化工生产中的常见问题，目前最普遍的工业化方法是采用低温蒸馏的分离方法。这种方法最主要的缺点就是能耗巨大。为了降低能耗，各种新的分离方法被设计了出来，其中基于吸附分离和精馏分离相结合的方法是一种很有吸引力的手段。在传统的精馏分离的方法中引入吸附分离可以大大的降低所消耗的能量，通常这是采用各种吸附分离材料（如DD3R沸石分子筛）来完成的。DD3R沸石是完全由硅组成的一种物质，稳定性非常好，不会发生副反应。它是一种憎水的材料，有着较高的热稳定性（8.5wt%；COD：6000mg/L；pH值：78；含油量严重超标。如果将这股废水直接送到含油废水处理中心集中处理，DMF会造成微生物细菌中毒，对现有生化处理场造成极大的冲击，若将这股废水借助其它工段大量的工业废水稀释，则大量的油和DMF仍然污染环境，对人体造成极大的危害，特别是DMF，它可经呼吸道、消化道和皮肤侵入机体 ,主要损害肝脏。联邦德国把它列入第 1类受控制污染物，原苏联污水中 DMF排放最高容许浓度标准 1 0 mg/ L、我国地面水中最高容许浓度推荐值 2 5mg/ L。 因此对DMF有毒废水的处理势在必行。21、环氧乙烷催化水合制乙二醇课题背景乙二醇 (简称或),俗称甘醇 ,是重要的脂肪族二元醇。其最大用途是生产聚酯树脂 ,包括纤维、薄膜及工程塑料。还可直接用作冷却剂和防冻剂 ,同时也是生产醇酸树脂、增塑剂、油漆、胶粘剂、表面活性剂、炸药及电容器电解液等产品不可缺少的物质。1998年全球乙二醇生产能力约 1 2 2 7万吨 ,1 999年约 1 450万吨。我国乙二醇生产主要集中在几家大型石油化工企业 ,如燕山石化公司、扬子石化公司、辽阳化纤公司、上海石化股份公司和抚顺石化公司等 ,总生产能力 90 1 0 0万吨.环氧乙烷直接水合法是当今生产乙二醇的唯一方法 ,生产技术由、和三家公司垄断 ,全球约 70 %的乙二醇装置采用和公司的技术。反应物中环氧乙烷和水的摩尔比为 122,在190 200和大于 1.9下水合。反应勿需催化剂 ,环氧乙烷转化率100 % ,选择性 88% 91%。生产中大量的能量用于蒸发产品中 85%以上的水份。该工艺最大的缺点是能耗大。例如,当水、环氧乙烷的摩尔比 (简称水比 )为 2 0时 ,通过蒸发除去摩尔量大约为乙二醇 1 9倍的无用水所需的热能为每摩尔乙二醇 714kJ。这意味着生产 1吨乙二醇要耗5 .5吨蒸汽。为了降低能耗 ,各国竞相开展了环氧乙烷催化水合技术的研究。22、高压流体相平衡的研究课题背景 化工过程的研究、设计、开发是一项大规模的优化过程。进行这项工程的推动力，则来源于市场的需要及其所产生的经济效益。显然，这项工程的基础在于提供各种基本数据。其中流体的热力学性质和相平衡数据至关重要。鉴于实际化工生产过程对基本数据的直接依赖，基本数据的准确性和全面性就显得尤为重要。随着当今世界经济的飞速发展，各行各业日新月异，化学工业也不例外。新兴事物或问题的出现为人类文明的进步提供了挑战和机遇。而新的化合物或其组合给广大化工科研人员设置了难度不等的障碍。于是新数据的产生直接关系到化工过程的命运。 相平衡和物性数据的测定能够解决上述问题。其测定只有通过实验才能进行，这是因为实验是数据研究的基础，一方面它是数据的直接源泉；另一方面，各种关联性或预测性的模型都必需用实验数据进行检验，并求得参数。关于实验方法：(1) 测定低压汽液平衡时，方法相对来说比较成熟，但仍有改进余地；（2）测定高压汽液平衡的方法发展较快，其主要关键是如何准确测定各相的组成；（3）测定高压PVT关系时，关键是如何准确测定密度。 在高压下，特别是临界区附近，有许多特殊现象。例如流体的密度接近液体，因而具有较高的溶解能力，而其粘度接近气体，因而具有较好的传质性能。这一重要特征已被用于超临界流体萃取(SCE)。本检索课题就是想从高压流体相平衡的测定方法入手，找出几种测定手段，以便能用于即将进行的有关高压流体相平衡的实验研究。23、超声波在污泥处理方面的应用课题背景活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术，但它一直存在一个最大的弊端，就是会产生大量的剩余污泥。超声波技术作为一种新的污染治理技术正日益受到人们的重视，其在强化污水污泥处理方面已显示出巨大潜力。超声波技术用于污泥处理，可以分解生物固体，改善膨胀活性污泥絮体沉降性，提高脱水能力。24、含氮有机物的废水处理背景和目的：随着工农业生产、人口以及化肥农药染料的飞速增长，水体污染问题日益严重，水体富营养化越来越来越影响人们的普遍关注，近二十年氨氮的去除成为废水处理中的热点，各种处理工艺也应运而生，如SBR工艺，A/O工艺等。但是这些只能对氨氮有机物废水脱氮有较好效果，但对其它有毒难降解含氮有机物废水处理没有什么效果。常规的方法已难以满足净化处理的技术和经济要求，近年来对含氮有机物废水进行有效的处理已逐渐成为国际上环境保护技术研究的一个热点课题。对此研究有很大的经济与社会效益。25、棉酚的应用研究背景棉酚,又名棉毒素或棉籽醇,是棉属植物体内形成的一种黄色多酚型物质,存在于棉株的各部器官,其它一些锦葵科植物也可形成. 国内外用棉籽饼养殖畜禽及水生动物已取得了明显的经济效益。但是，棉酚是影响其作为饲料、配合饲料的主要不利因素。虽然早在一百多年前就开始了棉酚的化学研究,但由于长期以来人们一直把它作为有毒废物看待,因此,有关棉酚及其应用的研究一直不受重视,进展缓慢.从棉酚的毒性讲,它过去是,现在仍然是一个累赘,然而,大量可用的棉酚及可能制备的无数棉酚衍生物却使得人们逐渐对其作用产生兴趣。 早在70年代,我国最先发现棉籽中的棉酚色素经提纯后可用作男性节育药,之后许多国家的科技人员对棉酚及其衍生物的应用进行了研究,有了一些成果和专利1。这些研究表明:棉酚及其衍生物在医药、化工、遗传工程等方面均有着广阔的应用前景,它蕴藏着巨大的商业价值。近几十年来,一些产棉国家进行了棉酚用途的研究,发现其在国民经济的各个方面都有重要作用,有很大的经济价值.以下拟对棉酚及其应用研究作一较全面的介绍,以期引起大家的重视,充分开发利用这一丰富的资源.26、负载型氧化物固体超强酸催化剂的制备及应用研究背景：近年来 ,随着人类环保意识的增强和环境立法要求日趋严格 ,化学工业中的污染问题已成为一亟待解决的问题。人们希望原料中的每一个分子都能转化为产品 ,实现污染的零排放,采用无毒无害原料, 生产环境友好产品而催化剂在实现上述目的中起关键作用酸催它们以分子形态参与化学反应, 因此有较好的低温活性。但是, 使用这类催化剂时也存在一系列的问题, 如产生大量的废液, 设备腐蚀严重及催化剂与反应物产物分离的困难, 化学工艺上难以实现连续生产等缺点, 而固体酸催化剂在很大程度上能够解决上述问题, 因而, 以固体酸代替液体酸催化剂是实现环境友好催化工艺的一条最重要的途径。固体酸的基本概念：一般而言凡是使碱性试剂变色的固体或能吸附碱性物质的固体。严格地讲，按照Bronsted和Lewis路易丝的定义，固体酸是指具有给出质子接受电子对能力的固体，而固体碱则相反。而固体超强酸则是指固体表面的酸强度大于100%的硫酸的酸强度，由于100%硫酸的酸强度用哈默特酸函数（hammett）表示Ho为-11.9，所以固体酸的酸强度Ho-11.9。通过在工业上的应用可以发现固体超强酸催化剂跟普通催化剂相比具有下列优点(1)催化效率高,用量少,副反应小,副产物少(2)在高温下使用，可重复使用,催化剂与产物分离简单;(3)无腐蚀性,不污染环境;(4)制备方法简便,可用一般金属盐类制备。SO/MO型固体超强酸具有很强的酸性，对正构烷烃异构化反应显示出很高的活性和选择性，是一种很有潜力的新催化材料，但由于催化剂表面硫酸根流失，故有一定的局限性，文献报道用WO代替硫酸根，可以得到耐800C焙烧的固体超强，有一定的应用前景。27、静态超声原油破乳研究 课题背景： 在油气田开发过程中，一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水乳状液，采用常轨电化学联合破乳的方法就可以实现油水分离。日前我国各大油田相继进入开发期，三次采油技术逐渐应用，油井采出液多为水包油乳状液或复合型复杂型乳状液。目前，这种乳状原油不能有效地采用电化学方法来破乳，究其原因，一是难以发现经济高效的破乳剂，二是这种乳状液进入电脱水器容易破坏电场，造成跳闸。因此，急需寻找行之有效的破乳方法。 超声波破乳是基于超声波作用于性质不同的流体介质产生的位移效应来实现油水分离，由于超声波在油和水中均具有较好的传导性，故这种方法适用于各种类型的乳状液。另外，超声波和化学破乳剂联合作用时，由于其扩散效应，还能提高破乳剂的作用效率，超声波与化学破乳相结合用于乳化原油脱水，在常轨脱水方法不能奏效的情况下，有很好的发展前景。有关文献已经报道了这方面的研究情况，但是大多只是停留在实验室阶段，有待我们去进一步的进行中试试验，甚至进入工厂生产实践阶段。本课题就是从这方面入手，在静态条件下，超声波应用于原油破乳研究。 28、吡啶系列氯化产品的研究进展综述课题背景 由于现代农业和环境保护对新农药品种性能要求日益提高,农药开发的成功率愈来愈低。而杂环化合物具备结构变化多和具有广泛的生物活性特点使得杂环类植物保护剂开发潜力巨大,因此受到各国化学公司的重视,近年来开发杂环农药占了很大比重。吡啶是苯环的生物等排体,与苯环有着相似的结构和性质,当用吡啶环取代苯环时,由于吡啶环有较好的内吸性,常常可以在明显提高生物活性的同时大幅度降低毒性。因而进入九十年代后吡啶类农药有了长足的发展,已经渗透到了农药的各个应用分支和结构类型中，而系列氯代吡啶是重要的医药和农药等精细化工的中间体。所以，如何有效而又低成本的开发吡啶的系列氯化产品是生产新颖医药和农药关键。29、碳纳米管材料的SPM表征课题背景随着科技的进步和人类的发展，纳米技术正引起世人的关注。而碳纳米管自1991年由NEC(日本电气)筑波研究所的饭岛澄男(Sumio Iijima)发现以来，由于其独特的结构和奇特的物理,化学和力学特性以及其潜在的应用前景也倍受人们的关注,并迅速在世界上掀起了一股研究的热潮。扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling microscopy, 简称为STM）在1981年发明后，使人们跨入了原子世界它的问世与随后的原子力显微镜(atomic force microscopy, 简称为AFM)，电子力显微镜（electronic force microscopy, 简称为EFM），磁力显微镜（magnetic force microscopy, 简称为MFM）的发展推动了纳米科学技术的迅猛发展。因而运用纳米结构的测试技术扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy, 简称为SPM）技术来表征“超级纤维碳纳米管”必然很有研究的价值(这里我们所关心的主要是对碳纳米管的STM以及AFM表征）30、苯甲醛的合成方法课题背景苯甲醛(Benzaldehyde)，无色或浅黄色，是一种强折射率的挥发性油状液体，具有苦杏仁味，故又称苦杏仁油。苯甲醛为精细有机合成的重要原科，广泛应用于农药、医药、香科、染料等工业中。如农药上用于制造除草剂野燕枯及拟除虫菊脂类杀虫剂，医药上用于制造安息香、氨苇青霉素、尼卡地平等，染料上用于制造三苯甲烷染料、孔雀绿等，苯甲醛本身用作香科，还用于合成其它香料及调味料，如肉桂醛、肉桂酸及其酯类等。查找利用氯化苄制备苯甲醛地工艺。近几年，苯甲醛的国内外市场需求很大，因此，迫切需要对苯甲醛的生产工艺进行改造和开发。目前国际和国内生产苯甲醛的工艺基本上都是由氯化苄来制取苯甲醛。31、低聚糖的分离或提纯课题背景功能性低聚糖是指对人、动物、植物等具有特殊生理作用的单糖数在210之间的一类寡糖。它的甜度一般只有蔗糖的30%50%，具有低热量、抗龋齿、防治糖尿病、改善肠道菌落结构等生理作用，在功能性食品的配料中十分重要，正日益受到消费者的青睐。功能性低聚糖的生产一般是以淀粉或蔗糖为原料利用糖苷酶的糖基转移作用进行的。由于糖苷酶对底物专一性要求不高的催化特性，功能性低聚糖的转化率一般在50%左右，产品中除含有目标产品功能性低聚糖外，随产品种类不同还含有大量的葡萄糖、蔗糖麦芽低聚糖等副产物。这些副产物的存在，在很大程度上降低了功能性低聚糖的生理功能。因此，功能性低聚糖的分离纯化已成为生产厂家亟待解决的研究课题。然而，由于功能性低聚糖产品成分复杂且往往性质较为接近，其分离纯化就变得比较困难，常规分离法如结晶法难以适用。目前虽有数种功能性低聚糖产品的纯度达到90%以上，但由于生产成本高而产销量极低。开发功能性低聚糖的新型低成本分离方法将大有前途。32、环氧丙烷化学合成现状课题背景环氧丙烷 (propylene oxide,)亦称氧化丙烯或甲基环氧乙烷 ,是一种无色、易燃、易挥发的液体 ,具有醚类气味 ,有两种旋光异构体 ,工业产品为两种旋光异构体外消旋混合物。它是基本有机合成的重要原料 ,是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯、丙烯腈的第三大有机化工产品。环氧丙烷的主要用途是生产聚氨酯泡沫塑料用的聚醚树脂、聚氨酯弹性体 ,即为生产塑料和合成纤维的重要中间体。第二大用途是生产丙二醇、二丙二醇等高级非离子表面活性剂、增塑剂、破乳剂、农药乳化剂、阻凝剂及润湿剂等。环氧丙烷的衍生物还广泛用于食品、烟草、医药及化妆品等行业 ,是精细化工产品的重要原料。目前全世界丙烯环氧化生产环氧丙烷的年产值近 1 0 0亿美元,且呈上升趋势。国内环氧丙烷长期处于短缺状态,供需矛盾日益紧张 ,预计 2 0 0 5年的需求量在 50.2万,而目前的年生产能力只有 20多万,且产品质量比国外逊色 ,因此要大力发展环氧丙烷的生产及技术研究。33、二氧化钛载体的应用前景课题背景目前二氧化钛被普遍认为是继SiO2、Al2O3之后的第三代新型载体，由于金属和载体之间的强相互作用，和二氧化钛表面酸性可调，使得其具有优良的低温活性、抗结炭性能、抗中毒性能等优点。二氧化钛载体可用于甲烷化催化剂、加氢脱硫催化剂、氧化脱氢催化剂、FischerTropsch（费托）合成催化剂、加氢异构催化剂、加氢砷催化剂、新型硫酸触媒、汽车尾气三效净化催化剂、克劳斯反应硫磺回收催化剂、氨裂解催化剂等，应用前景十分广阔。而目前报导的二氧化钛载体大部分是纳米颗粒状的，至今还没见过关于以二氧化钛晶须作为催化剂载体的报导。其一般制备方法如溶胶凝胶法、钛的醇盐水解法等成本较高，不利于实现其工业化应用。而我们制备的二氧化钛晶须成本低，具有微米尺度和纳米结构，且比表面积较大，这些特点使得其得到大规模工业应用成为可能。34、超声技术降解有机废水中的多氯联苯课题背景有机化合物多氯联苯(简称PCB)是一类具有两个相联苯环结构的含氯化合物，它具有非常优良的物理特性，因而被广泛应用于许多行业之中，如作为变压器的绝缘液体，农药、油漆、润滑油等产品的添加剂，热传导系统的传导介质，以及塑料的增塑剂等等。多氯联苯在使用过程中，可以通过废物排放、储油罐泄露、挥发和干、湿沉降等原因进入土壤及相连的水环境(简称土壤水环境)中，造成土壤水环境的污染。2004年6月11日联合国环境规划署召集各国政府官员和私营企业负责人在日内瓦召开会议，讨论消除使用持久性有机污染物多氯联苯。环境署说，多氯联苯是环境署致力于消除的12种高毒性化学品之一，它存在于空气、水、土壤和食物中，对环境和人体构成危害。在多氯联苯使用近40年的时间里，它的用途极其广泛，理化性质稳定，又对人体健康危害较大，因此各国都把多氯联苯列入必须优先处理的污染物名单中，对已存在于土壤水环境的多氯联苯进行处理已迫在眉睫。35、芳香二胺固化环氧树脂的研究课题检索的背景和目的环氧树脂(Epoxy Resin)为高分子预聚物，一般含有2个或2个以上环氧基（），且以脂肪族、脂环族或芳香族链段为主链，通常呈液态或固态1。在上个世纪40年代，环氧树脂（EP）发展极其迅速，产量大幅上升。以美国为例，从1950至1973年EP的产量增加了200倍。我国虽然起步较晚，在50年代以后才开始研究和生产，但发展也极为迅速。常见品种有双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂，阻燃型环氧树脂和脂环族环氧树脂等。它们是复合材料应用最广泛的基体树脂之一。EP具有优异的粘结性、耐磨性、力学性能、化学稳定性、耐高低温性、以及收缩率低，易加工成型和成本低廉等优点，在电子电气、轻工、建筑、航天航空等领域得到广泛的应用。但EP固化后交联密度高，呈三维网状结构，存在内应力大、质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性差等不足、以及剥离强度、开裂应变低，耐湿热性较差等缺点，加之表面能高，在很大程度上限制了它在某些高科技领域的应用。近年来EP已应用到结构粘接、半导体封装，集成电路等电子电气封装、复合材料等方面，这就要求EP具有更好的性能。因此，合成具有新结构的环氧改性树脂和固化剂一直是人们实现EP功能化、精细化的重要研究课题。36、醋酸甲酯水解产物分离过程的研究课题背景聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的化工原料。在合成聚乙烯醇的工业中，醋酸甲酯是重要的副产品，且副产量很大（按质量计约是聚乙烯醇的1.7倍）。由于其工业用途不大，一般不作为产品出售，因而需要对其加以回收利用，以便降低聚乙烯醇的生产成本。醋酸甲酯可以和水以阳离子交换树脂为催化剂进行水解反应，转化为甲醇和醋酸。水解反应在内装强酸性阳离子交换树脂的固定床反应器中进行。由于醋酸甲酯的水解反应是可逆的，平衡常数很小，因此醋酸甲酯的单程转化率低（水解率只能达23%-24%），大量未反应得醋酸甲酯需要回收循环，设备庞大，能耗高，并且水解产物的分离流程复杂。近年来，催化精馏水解醋酸甲酯工艺研究取得成功，并逐步应用于工业化生产。由于采用了反应精馏技术，反应物料在精馏过程中得以分离，产物及时从反应区移走，使反应过程总处在较高的醋酸甲酯浓度下，从而提高了水解率。工业化应用表明：醋酸甲酯水解率达到53%-57%，与固定床水解工艺相比，扩大了设备的处理能力，减少了催化剂的用量并降低了能耗。所以，催化精馏技术对本课题的研究有着重要的工业价值和经济价值。37.焦化苯分离提纯研究进展背景:焦化苯是钢铁企业和炼焦企业的副产品,是苯的主要来源之一。 我国的焦化苯资源极为丰富，约占我国苯总产量的4050%，但由于其中含有杂质己烷、甲基环己烷、甲基环戊烷、庚烷、乙基环戊烷、甲苯、噻吩(C4H4S)和CS2 等，特别是噻吩(C4H4S)和CS2 等硫化物，从而限制了它的进一步加工利用。杂质组成见表1：表1 焦化苯中几种杂质的组成名称总烷烃环烷烃甲基环烷烃苯甲苯苯乙烯二甲苯总硫/104质量分数 / %0.840.370.1880.7814.270.952.933000左右通常焦化苯提纯有硫酸法和催化加氢法，硫酸洗涤法虽然简单易行，但对设备腐蚀严重，且产生难以处理的再生酸，造成严重的环境污染。催化加氢法能彻底脱除其中的硫化物，但投资规模大，工艺条件苛刻，且只适合于处理大吨位的焦化苯。随着研究的深入出现了几种新的分离方法：萃取精馏、吸附法、分子筛催化反应、冷冻结晶法、选择性氧化法等。那么是否还有更好的方法以及以上几种方法工艺是否可以改进、怎样改进呢？38.苯乙烯安全贮运条件研究课题背景苯乙烯是不饱和芳烃中最简单、最重要的成员，它是生成塑料和合成橡胶的重要原料。1827 年，M.Bonastre 蒸馏一种天然香脂（苏合香）时发现了苯乙烯这种物质；1839 年E.Simon 用水蒸气蒸馏法也从苏合香中获得该化合物并命名为苯乙烯；1867 年Berthelot 发现乙苯通过赤热瓷管时也能生成苯乙烯，该发现被视为当今苯乙烯生产方法的起源；1941 年至1945 年Dow 化学、Monsanto 和BASF 等公司各自开发了独立的苯乙烯生产工艺，出现了苯乙烯的大规模生产。苯乙烯单体是一种合成高分子材料的重要原料，也是石油化学工业的基础产品。由于苯乙烯单体中存在不饱和双键，自身很容易发生聚合反应，还可以与其它不饱和单体发生共聚反应。苯乙烯主要用于制造聚苯乙烯树脂(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、离子交换树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和不饱和聚酯树脂等材料广泛应用于汽车制造、家用电器、医药、农药、纺织、建材、轻工和玩具等工业部门。同时，在各类仪表与电讯器材的外壳、零件以及大量日用品等方面也得到广泛的应用。苯乙烯与丙烯氰制得的工程塑料具有优良的耐热、耐化学腐蚀和机械性能。与丁二烯反应可制得的丁苯橡胶，主要用于制造轮胎胎面胶、胶带、胶鞋以及其他多种橡胶制品。可见，苯乙烯的用途十分广泛。近几年世界对苯乙烯的需求旺盛，据估计2006 年全球苯乙烯市场需求将从2003 年的2300 万吨年增加至2500 万吨年，2010 年前全球苯乙烯市场需求将以年均3.5的速度增长。同样，我国对苯乙烯的需求量也是逐年增加。1由于不饱和键的存在，苯乙烯在环境温度下就缓慢聚合放热，如反应热不能及时移走使物料温度得不到控制，反应速度将随温度升高而加快，温度升高到65左右时形成“暴聚”；同时，温度升高导致苯乙烯大量蒸发，而苯乙烯因聚合而变得粘稠时，容易堵塞呼吸口，从而使贮罐压力急剧升高，形成罐顶跑料或贮罐破裂。另一方面，由于聚合物的存在，对苯乙烯产品质量产生了影响。当苯乙烯聚合物含量超过15ppm 时,将对苯乙烯的色度和透明度产生不利影响,并且经其它形式的聚合反应生产的聚合产品，其韧性也会降低,直接冲击下游产品质量。鉴于以上情况，研究苯乙烯的安全贮运问题不论从安全生产方面还是从经济角度来说都有重大的意义。本课题就是针对目前中国石化公司扬子分公司储运厂的实际情况开展的。39.无机膜分离在高浓度盐水淡化中的应用研究进展课题背景: 无机分离膜的研究始于20世纪40年代，其发展过程可分为三个阶段：二战时期的UF6同位素分离、20世纪80年代的以微滤和超滤为主的工业应用和20世纪90年代以无机膜和催化反应相结合的快速发展阶段。现在，无机膜分离已在固液分离、液液分离、气液分离、气气分离等方面有了很好的应用。其主要分离机理是利用动力差(如压力差、浓度差)，根据在一定的膜孔径范围内渗透物质分子直径的不同则渗透率不同，使小分子物质可以通过，大分子物质则被截留，从而实现分离。按无机膜的表层结构，可分为致密膜和多孔膜，常用于液液分离的是无机多孔膜。根据膜孔径大小，无机多孔膜又可分为粗孔膜(孔径大于50nm)、介孔膜(孔径介于2nm50nm)和微孔膜(孔径小于2nm)。一般来说，有载体的无机分离膜由三部分组成：底膜、中间层和顶层分离膜。底膜是支撑体，中间层又称过渡层，它的上面有一层或多层起实际作用的分离膜。由于淡水资源的日趋紧张，各种非饮用水的淡化研究受到越来越多的国家重视。高浓度盐水的分离主要指非饮用水淡化，可分为海水淡化、