咪唑类[PF6]^-型离子液体萃取胺类化合物

以眯唑类[PF6]^-型离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim][PF6]）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Hmim][PF6]）和1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Omim][PF6]）对苯胺、对氯苯胺等7种胺类化合物的萃取,考察了溶液初始浓度、相比、盐类、pH及离子液体眯唑基团上取代烷基对萃取平衡的影响,并研究了萃取过程的热效应。实验结果表明：溶液初始浓度对分配系数影响较小;相比10：1是离子液体对胺类化合物的溶解饱和临界点,当相比大于10：1时,分配系数降低;NaCl、K2SO4可以增大萃取分配系数,ZnSO4对分配系数几乎没有影响;pH增加,分配系数增大;离子液体对不同取代基的胺类萃取能力有较大的差异,咪唑基团上取代烷基的长度对不同胺类物质的分配系数影响较显著;萃取过程属于焓增大的吸热过程。     

咪唑类［PF6］-型离子液体萃取胺类化合物

以咪唑类[PF6]-型离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim][PF6])、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Hmim][PF6])和1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Omim][PF6])对苯胺、对氯苯胺等7种胺类化合物的萃取,考察了溶液初始浓度、相比、盐类、pH及离子液体咪唑基团上取代烷基对萃取平衡的影响,并研究了萃取过程的热效应.实验结果表明:溶液初始浓度对分配系数影响较小;相比10:1是离子液体对胺类化合物的溶解饱和临界点,当相比大于10:1时,分配系数降低;NaCl、K2SO4可以增大萃取分配系数,ZnSO4对分配系数几乎没有影响;pH增加,分配系数增大;离子液体对不同取代基的胺类萃取能力有较大的差异,咪唑基团上取代烷基的长度对不同胺类物质的分配系数影响较显著;萃取过程属于焓增大的吸热过程.     

响应面法优化超临界CO_2流体处理油基钻屑工艺

采用超临界CO2流体处理油基钻屑,考察了萃取温度、萃取压力以及分离温度对油基钻屑油相回收率的影响,在单因素实验基础上,应用响应面法最终确定超临界CO2流体处理油基钻屑的最佳条件为:萃取压力21 MPa,萃取温度55℃,分离温度64℃。各因素对油相回收率的影响依次为:萃取压力分离温度萃取温度。在最佳条件下,油相回收率为99.65%,处理后废渣油相含量0.08%,满足《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284-84),同时达到GB18599-2001的Ⅱ类固废物要求,可安全处置。     

咪唑类离子液体用于处理油田污水的研究

采用油浴法合成了疏水性咪唑类离子液体[omim]PF6。研究了这种离子液体对油田污水的萃取,考察了萃取时间、离子液体加量、pH值对萃取效果的影响。实验结果表明,萃取15 min就可以达到平衡。污水COD的去除率随pH值的增大而减小,同时对再生离子液体处理油田污水的效果进行了探讨,离子液体的循环使用次数对处理污水的效果影响不大。     

冠醚-离子液体体系对水相中铀酰离子的萃取

以二环己基-18-冠醚-6(DCH18C6)为萃取剂,一系列离子液体为溶剂的冠醚-离子液体萃取体系对水相中铀酰离子(UO2+2)进行萃取实验。结果表明:UO2+2在1-丁基-3-甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐([C4min]NTf2)体系的去除效率明显高于六氟磷酸盐类(PF-6)离子液体。在水相中当硝酸浓度在3 mol·L~(-1)左右时萃取效率最高,体系的萃取效率随着萃取剂浓度的增加而变大,共存离子的加入会降低体系的萃取效率,但是当加入的是硝酸根离子时,萃取率会相应增大。根据实验结果分析可以判断此萃取体系主要为阳离子交换过程。     

不同咪唑基离子液体改性PbO_2电极降解苯酚废水

以5种不同结构的咪唑基离子液体为电沉积溶液的添加剂,采用电沉积法制备了改性钛基PbO_2电极。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对电极表面形貌、晶体结构进行表征。以苯酚为电催化目标降解物,对不同电极氧化去除苯酚及COD的活性进行考察比较;同时,以水杨酸为捕捉剂,通过高效液相色谱(HPLC)分析技术对不同电极体系中羟自由基(·OH)的生成量进行检测。结果表明,阳离子烷基支链长度及阴离子的改变均会对PbO_2电极的表面形貌、结晶取向及电催化活性产生一定影响,且后者的影响作用较前者更为突出。[Emim]Br和[Emim]PF_6改性电极的电催化活性比较相近,均明显低于[Emim]BF_4改性电极。固定阴离子为BF_4~-,3种不同烷基支链长度离子液体对PbO_2电极活性的改进效果顺序为[Bmim]BF_4[Emim]BF_4[Hmim]BF_4。此外,不同改性电极对苯酚废水COD去除率的高低与·OH的生成量多少一致,表明苯酚的电化学氧化降解主要是由·OH间接氧化引起的。     

页岩气油基钻屑降解菌群的构建及其降解特性

以柴油作为唯一碳源,经过富集驯化,筛选出7株石油烃降解菌单菌,并分别测定其对柴油和油基钻屑的降解效能,利用其中4种菌(K-2、K-3、K-6和K-7)构建复合菌群对油基钻屑进行进一步降解试验。结果表明:(1)K-7对柴油和油基钻屑降解能力最强,降解率分别可达67.5%和28.8%;(2)最佳的复合菌群组合为K-3、K-6和K-7,其对油基钻屑的降解率达到了37.5%,较单菌最优降解率提高约30.2%;(3)气相色谱质谱分析表明,复合菌群能有效降解油基钻屑中的烷烃和芳香烃,对长链烷烃、支链烷烃、烷基萘芳香烃均具有较强的降解能力;(4)生理生化鉴定,初步判断K-6为红酵母菌属(Rhodotorula sp.),K-2、K-3、K-7均为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。     

页岩气开发油基钻屑真空热解资源化处理

在页岩气开采过程中,因油基钻井液具有稳定性强、润滑力强等优势得以广泛应用,但也带来了油基钻屑处理问题。目前油基钻屑处理技术较落后,存在成本高、效果不理想等问题,探索一种高效油基钻屑处理技术非常紧迫。探讨了真空热解的各个条件对油基钻屑真空热解效果的影响,研究了不同热解条件下的热解特性并回收分析了热解油。研究结果表明:1)热解终温是影响油基钻屑热解效果的主要因素,随着热解终温、终温时间及真空度的提高,油基钻屑的热解效果提高;随着升温速度的提高,热解效果降低;2)油基钻屑热解的最优条件为:终温500℃,终温时间60 min,升温速度30℃·min~(-1)和真空度80 k Pa,在此条件处理后残渣含油率0.135%,低于国内外最严格排放标准值(0.3%),因此,真空热解资源化处理油基钻屑是可行的。     

离子液体负载型分子筛的制备及对染料的吸附

为了有效地处理活性黑染料废水,对离子液体负载型分子筛去除水中的活性黑染料进行了研究。首先制备了离子液体负载型吸附材料,分别考察了分散剂种类、离子液体加入量、浸渍时间3种因素对离子液体负载率的影响,确定负载工艺条件为:二氯甲烷作为分散剂、[OMim]BF4离子液体与分子筛质量比1∶2,浸渍时间12 h。其次研究了负载型吸附材料对染料废水的处理效果,考察了吸附材料添加量、溶液pH值、吸附时间对模拟废水活性黑染料去除率的影响,确定吸附工艺条件为:[OMim]BF4离子液体为最佳离子液体、吸附材料添加量0.40 g、pH=6、吸附时间12 h。在此最佳工艺条件下,染料去除率达98.23%。     

含油钻屑高效除油剂及除油机理研究

油基钻井液在复杂井、深井的钻井作业中受到越来越多的使用和重视,但相应也产生了大量的废弃含油钻屑,带来了环境污染问题。针对含油钻屑的特点,研制了一种高效除油剂HBS-6,在阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、溶剂和软水剂等组分的协同作用下,利用强化分离设备,实现了钻屑含油的去除与无害化处置,含油钻屑除油率达90%以上。同时,还采用红外光谱、气相色谱和液相色谱等分析手段,研究了除油剂HBS-6的作用机理。HBS-6含有HLB值高且能生物降解的阴离子表面活性剂,以保证除油剂的清洗能力和环保性,同时还采用HLB值低的非离子表面活性剂,以提高对油的乳化和除油能力,为含油钻屑的无害化处理拓展了一条新的技术途径。     

页岩气井油基钻屑固化处理技术

针对页岩气井油基钻屑安全处置的难题,采用无机胶凝材料辅以界面改性剂KX对其进行了固化处理,考察了PC32.5水泥、粉煤灰和活性增强材料对固化效果的综合影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜和压汞仪等测试技术,探索了固化材料对油基钻屑的固化机制。结果表明:水泥、粉煤灰和活性增强材料对14 d无侧限抗压强度线性效应显著,水泥和粉煤灰、水泥和活性增强材料对14 d无侧限抗压强度交互作用显著;得出了固化材料CS在14 d的最佳质量比。确定了油基钻屑固化配方为:油基钻屑+20%CS+2.2%KX,处理后油基钻屑固化体7 d无侧限抗压强度为960 k Pa,浸出液成分达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)I级要求。同时处理后油基钻屑固化体中生成了C—S—H凝胶和少量AFt,使其结构更为致密,降低了固化体中污染物的浸出。     

含油钻屑的热解特性

在石油勘探和页岩气开采中会产生大量废弃含油钻屑,热解是实现含油钻屑废弃物资源化利用的有效途径。采用TG-FTIR研究了含油钻屑热解及产物分布特性,并在固定床上考察了温度以及热解时间对含油钻屑热解气和热解油的影响规律,对含油钻屑提取油与热解回收油成分进行了对比分析。结果表明:含油钻屑热解经历干燥脱气、轻质油热解、重质油分解和矿物质裂解4个过程;350~550℃时热解回收油与含油钻屑提取油中烃类物质组成相似,热解油可以循环利用;含油钻屑550℃下热解80 min,热解油回收率达65%,部分油发生裂解,残渣含油率仅为0.28%。     

基于响应面法优化废弃油基钻井液的萃取方法

针对油气田钻井过程中经多次循环导致基液老化变质而无法使用的废弃油基钻井液,采用响应面法优化废弃油基钻井液萃取实验。以石油醚(60~90℃)作为萃取剂,通过单因素实验确定了编码参数,考察了液料比(萃取剂与废弃油基钻井液加量质量比,g/g)、萃取温度、萃取时间3因素5水平的中心组合设计,建立数学模型并进行验证。结果表明,对于液料比1.5∶1,萃取时间25 min,萃取温度36.5℃的最佳萃取条件,萃取率的预测值为82.97%,实测值为82.18%,相对误差仅有0.95%。     

光催化法与生物法结合降解咪唑类离子液体

采用纳米TiO2光催化与生物降解相结合的方法,考察了3种1,3-二烷基咪唑类氯型离子液体的降解过程,并用HPLC-MS方法鉴定了光催化降解的碎片和可能的结构。结果表明,在相同条件下3,种离子液体光催化降解的速率次序为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BmimCl）〉1-己基-3-甲基咪唑氯盐（HmimCl）≈1-辛基3-甲基咪唑氯盐（OmimCl）。BmimCl的光催化降解曲线符合一级动力学方程,最佳催化剂用量为0.5 g/L。HPLC-MS分析表明,光催化降解是咪唑开环氧化的过程,生成众多部分氧化碎片。离子液体水溶液的光催化预处理有利于提高其后续的活性污泥生物降解性能。     

5,11,17,23,29,35-六羧基-37,38,39,40,41,42-六羟肟酸甲氧基杯[6]芳烃对铀(Ⅵ)的萃取

以上沿羧基化的杯[6]芳烃羟肟衍生物-5,11,17,23,29,35-六羧基-37,38,39,40,41,42-六羟肟酸甲氧基杯[6]芳烃(HHMHC)为萃取剂,利用HHMHC萃取U(Ⅵ),探讨U(Ⅵ)溶液初始p H值、萃取剂浓度、温度、萃取时间、初始U(Ⅵ)浓度等因素对HHMHC萃取U(Ⅵ)的影响。实验结果表明,在萃取剂浓度为2×10-4mol/L,U(Ⅵ)初始浓度为2.1×10-5mol/L,温度为25℃时,HHMHC萃取U(Ⅵ)的最佳p H值为6.0,萃取平衡时间为30 min,且最佳萃取分配比大于10。用准二级动力学模型(R20.99)和Freundlich等温模型(R20.999)均可较好地拟合其萃取过程,通过计算萃取过程的热力学参数焓变(ΔH0)小于0,表明此萃取反应是一个放热反应。以0.1 mol/L的HCl溶液作为反萃取液,初次反萃取率达96%,证明HHMHC具有一定的重复利用价值。     

温度对离子液体支撑膜捕集CO_2的影响

传统CO_2的捕集方法存在设备投资大、环境污染严重、再生能耗高等缺点,利用新型绿色工质离子液体负载于聚偏氟乙烯上制备离子液体支撑膜可以较好地解决该问题。在压力为0.2 MPa、流量为50 m L·min-1、温度在298～318 K范围内变化时,测定了CO_2在1-乙基-3甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐([Emim][Tf_2N])和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim][AC])2种离子液体支撑膜中的渗透系数、溶解度和扩散系数,采用Van’t Hoff方程对溶解度数据进行关联、Arrhenius方程对渗透和扩散系数的数据进行关联。实验结果表明,CO_2在2种离子液体支撑膜中的渗透和扩散系数随着温度的升高而增大,溶解度随着温度的升高而降低。[Emim][Tf_2N]离子液体支撑膜对CO_2的捕集性能优于[Emim][AC]支撑膜,CO_2在[Emim][Tf2N]支撑膜中的溶解度最大值为0.447,在[Emim][AC]离子液体支撑膜中的最大溶解度为0.253,由此可确定离子液体支撑膜分离CO_2的最佳工作温度,为其在工业应用中奠定良好的基础。     

离子液体对三种农作物发芽和生长的毒性研究

为了考察离子液体的生态毒性,研究了5种离子液体及其浓度变化对3种农作物发芽及生长状况的影响。结果表明：就种子发芽这一生态毒理指标而言,不同作物对离子液体毒性的敏感程度不同,其次序为黄瓜>玉米>白菜;在一定浓度下,离子液体对白菜、黄瓜和玉米均具有一定的毒害作用;对于所考察的5种离子液体,阴离子为卤素的［EMIM］Br和［BMIM］Cl对植物发芽和生长的抑制作用远大于阴离子为烷基硫酸酯和烷基磷酸酯的同类离子液体 ［EMIM］［ES］、［EMIM］［DEP］和［MMIM］［DMP］。这种毒性顺序可能与卤素离子对细胞膜较强的穿透能力和由于离子液体的稳定性所造成的阴阳“离子对”的共迁移有关。     

铁炭微电解法降解1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的研究

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)是一种常用的离子液体,被越来越多地应用于精细化学品及药物的合成。由于其对水生生物有毒性的影响且难于生物降解,提出了采用铁炭微电解法来降解[BMIM]BF4,并探讨了影响处理效果的主要因素、工艺条件及其反应动力学。结果表明,影响铁炭微电解降解[BMIM]BF4的因素按从小到大的顺序为:炭铁比、反应时间、pH;铁炭微电解降解[BMIM]BF4的最佳工艺条件是:铁粉用量3 g/L、水样pH2.5、炭铁比2、反应时间为60~90 min;在此条件下,[BMIM]BF的去除率可以达到80%以上,且该降解反应为二级反应。     

液-液萃取处理高氯难降解有机废水

农药化工厂生产苯肼、苯唑醇、乙基氯化物过程排放的废水是高氯难生物降解有机废水,采用三辛胺作萃取剂,用液-液萃取处理,三辛胺与水中Cl-离子形成萃合物而使Cl-转移到有机相.再经高效絮凝处理后,CODCr总去除率达89.8%,Cl-总去除率达83.2%,BOD/COD比从0.02上升到0.34,可生化性大幅度提高. 废水再经河水稀释进A/O池生化处理3d后,可达标排放.负载萃取液用5%NaOH水溶液反萃取.由于萃取剂回用降低了处理费用.     

强力霉素生产废水资源化技术研究

根据强力霉素生产废水的特殊性,选用三烷基胺为络合剂、正辛醇和磺化煤油为稀释剂、氢氧化钠为反萃取剂,进行萃取-反萃取实验研究.确定了最佳的工艺条件.结果表明,通过三级萃取后,磺基水杨酸(SSA)、对甲基苯磺酸(PTSA)、COD和BOD5去除率分别达到99.8%、95.4%、92.8%和77.4%,一次反萃取率接近100%,并且萃取剂可以循环使用.采用该工艺不但有明显的环境效益,而且还可以回收磺酸类原料资源.具有良好的经济效益.