時(shí)間：2022-05-02 15:20:15
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工業(yè)催化論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
論文摘要：本文主要從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度著手，進(jìn)而根據(jù)反應(yīng)類型，對氣相氧化催化劑的制備和組成的不同進(jìn)行論述。
氧化催化劑的制備方法，概括地說與一般固體催化劑制備方法沒有什么差異。從一些專利看到的工業(yè)催化劑的制備方法，其制備上藝相當(dāng)復(fù)雜，看起來，各種催化劑的制備方法極為雜亂，這是由于想要研制一個(gè)對某一反應(yīng)最為有利的催化劑而引起的。但其中還有很多通用部分。看起來制備方法繁多，可是在類似前反應(yīng)中，用類似的制備方法多數(shù)是有效的。然而也有未必完全如此。有一些實(shí)際情況可證明這一看法，較好的例子如：丙烯氧化制取丙烯醛所用的催化劑，其組成和方法基本上與異丁烯氧化制取甲基丙烯醛所用的催化劑通用，然而，用于丙烯醛氧化制取丙烯酸的催化劑，其組成和制備方法卻不能與甲基丙烯醛氧化制取甲基丙烯一樣，反之對甲基丙烯醛氧化有效的催化劑(甲基丙烯酸效率高)，將它的組成和制備方法用丁丙烯醛的氧化，沒有顯示出什么好的結(jié)果。如果查明原因，或許是本應(yīng)如此。
前多數(shù)情況是，催化劑的開發(fā)優(yōu)先于研究催化劑的作用機(jī)理，所以目前是類似的反應(yīng)采用類似的催化劑制備方法，而不同反應(yīng)則采取不同的制備方法，從這兩種觀點(diǎn)來進(jìn)行研究。
首先是氧化催化劑要采用什么元素，除了銀以及鉑外，這些元素部是以氧化態(tài)使用的，基本上不單獨(dú)使用，而是多與其他元素組配成二元或二元以上組分使用。氧化物中除了堿金屬明顯地不能作為催化劑之外，有20多種元素大體上都能制成這種氣氧化反應(yīng)催化劑。應(yīng)該省略出現(xiàn)頻率比較少鋅等這幾種元素，到目前為止在這種氧化反應(yīng)中未起重要作用。但不能說將來也不起作用。出現(xiàn)頻率最高的是釩，其次是鉬、鎢、鐵、鈷，鎳。鎢與鉬同屬于ⅥB族，性質(zhì)也相似，而鎢沒有象鉬那樣的升華性質(zhì)，所以多以鎢代替鉬。作為能形成陽離子的金屬召得最多的是第Ⅷ族第四周期的元素。
氧化催化劑雖有不用擔(dān)體的，但多數(shù)是擔(dān)載在擔(dān)體上使用。三趨催化劑的擔(dān)體幾乎都可以使用。只是與氧起反應(yīng)的物質(zhì)，例如活性炭，只能用于非常特珠低溫下的氧化反應(yīng)(據(jù)專塑對氧安定的石墨的例子)。使用的擔(dān)體主要有：硅膠、粘上、鋁礬上、氟鎂石、石棉、鋼鋁石，碳化硅、浮石、氧化秈寺等。擔(dān)體在工業(yè)上很重要，例如將氟鎂石擔(dān)體改為使用熔鈦時(shí)，其他條件不變。
催化劑制備方法的要點(diǎn)，在于將適用于該反應(yīng)的元素組合和硅定擔(dān)體，以及把元素和擔(dān)體制成實(shí)用的催化刑。文獻(xiàn)只簡單地提到怎樣在擔(dān)體上擔(dān)載金屬，如何成形為合適出顆粒，在空氣中于500℃焙燒等。而實(shí)際上要求在高溫下不刊層，還要具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，不粉碎，而且作為催化劑，為了能最大限度地發(fā)揮其性能，要根據(jù)所用元素、擔(dān)體及反應(yīng)條件多方面考慮。還有在空氣中加500℃焙燒時(shí)，催化劑性能還不能到焙燒爐的形式、通入空氣的速度、從常溫升到500℃的升溫方式、在500℃的處理時(shí)間等所影響。這些方面難以統(tǒng)一論述，只能對各個(gè)催化劑分別討論。
以氧化釩為主體的氧化催化劑到目前為止基本上仍然有效地使用于所有的氧化反應(yīng)，可以說是個(gè)萬能催化劑。近來在烯烴氧化、氧化脫氫和氨氧化方面雖不常用，但在二氧化硫之類的無機(jī)化合物前氧化以及烷烴、芳香烴、醇、醛等的氧化反應(yīng)中廣為使用，而且最有成效。現(xiàn)將使用氧化釩系的有代表性的反應(yīng)飛所用的助催化劑、擔(dān)體，活化方法等匯總在一起二氧化硫，萘、鄰二甲苯以及丁烯的氧化時(shí)雪用氧化釩作主在組分，而不用氧化鉬，其它組分只不過用作助催化劑而已。芳烴化合物的氨氧化反應(yīng)也大體如此。笨氧化時(shí)，氧化鉬是作為準(zhǔn)主催化劑與氧化釩共用的，而在一醛氧化時(shí)，鉬與釩的比例倒過來，此時(shí)氧化釩量只相當(dāng)于氧化鉬。擔(dān)體使用一般的惰性物質(zhì)，但也有不用擔(dān)體的由熔融法制得出氧化釩催化劑。一般在氧化反應(yīng)中，細(xì)孔多的表面積大的催化活性高，伹選擇性低。與此相反，活性低的卻選擇性，所以應(yīng)當(dāng)選擇具有對該反應(yīng)孔分布適宜擔(dān)體，不用擔(dān)體的熔融催化劑表面積最小，只有0.5米2左右。制備方法大致相同，將偏釩酸銨或五氧化二釩溶于水，或是加熱熔，浸漬在擔(dān)體上。
當(dāng)以偏釩酸銨為原料時(shí)，可將它直接溶干水，將制成的水溶液加到擔(dān)體中。當(dāng)以五氧化二釩原料時(shí)，制成熔融的無擔(dān)體催化劑，或是溶附在擔(dān)體上。還有在硫酸中用二氧化硫氣體作成硫酸氧釩的溶液，與擔(dān)體和助催化劑相混合的方法。用這種方法制成催化劑最后一道工序是進(jìn)行活化。就氧化釩催化劑的活性和選擇性而言，與下面將要討論的氧化鉬催化劑相比，因活化時(shí)的空氣量、有無還原性物質(zhì)、升溫速度、焙燒時(shí)間等條件的影響，而導(dǎo)致非常大的變化，此時(shí)不僅對孔分布和表面積起決定作用，而且與附近有這么多出氧化狀態(tài)要保侍相對應(yīng)的結(jié)晶形態(tài)有關(guān)。氧化釩催化劑可分為如下三種：
1、主催化劑只是氧化釩，不含氧化鉬的催化劑。
2、含氧化鉬，但其含量較氧化釩少的催化劑。
3、含氧化鉬多于氧化釩的催化劉。-
氧化硫氧化用的氧化釩催化劑，為了使它具有充分穩(wěn)定的活性，必須進(jìn)行預(yù)處理，要在高溫下經(jīng)過幾小時(shí)，或在低溫下經(jīng)過幾小時(shí)處理。而且，在有機(jī)化合物氧化時(shí)，強(qiáng)化劑用還原性氣體在高溫下預(yù)處理也有活化效果。
參考文獻(xiàn)
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[4] 謝先宇.金屬卟啉氧還原催化劑的制備、表征及電化學(xué)特性研究[D]. 中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 (博士)，2007，(06)
英文名稱：Chemical Reaction Engineering and Technology
主管單位：中石化集團(tuán)公司
主辦單位：聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所;中石化上海石油化工研究院
出版周期：雙月刊
出版地址：浙江省杭州市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1001-7631
國內(nèi)刊號：33-1087/TQ
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1985
期刊收錄：
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
期刊簡介
英文名稱：Journal of Molecular Catalysis
主管單位：中國科學(xué)院
主辦單位：中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：甘肅省蘭州市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1001-3555
國內(nèi)刊號：62-1039/O6
郵發(fā)代號：54-69
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1987
期刊收錄：
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
【關(guān)鍵詞】甲醛 危害 廢水 處理技術(shù)
一、甲醛性質(zhì)、來源及危害
甲醛易溶于水，常溫常壓下易揮發(fā)，且隨溫度升高揮發(fā)速度越快。甲醛易氧化、聚合，其濃溶液在常溫下長期放置會聚合成環(huán)狀聚合物，在催化劑作用下，高純度甲醛可聚合成多聚甲醛。
甲醛是化工行業(yè)最常用的原料，如苯酚與甲醛縮合生產(chǎn)酚醛樹脂過程中產(chǎn)生的酚醛廢水，除含有大量醇類、酸類等有毒物質(zhì)外，還含有濃度高達(dá)幾萬的酚和醛。制藥行業(yè)甲醛是生產(chǎn)醫(yī)藥原料中間體和成品藥的重要原料之一。紡織行業(yè)紡織品在生產(chǎn)加工過程中使用含甲醛的羥甲基化合物作為整理劑，為改善織物的折皺性，使用含甲醛的陽離子樹脂以提高染色牢度。粘合劑行業(yè)由于其具有較強(qiáng)的粘合性、能加強(qiáng)板材的硬度及防蟲、防腐的功能，所以用來合成多種粘合劑。粘合劑的生產(chǎn)大多涉及樹脂合成，如酚醛樹脂、氨基樹脂等。
廢水中的甲醛常溫下極易揮發(fā)的無色、刺激性、有毒的物質(zhì)，能與微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)直接反應(yīng)，使微生物細(xì)胞抑制其生物活性或?qū)е滤劳觥Ｆ鋵θ梭w的影響表現(xiàn)為：人體對甲醛最敏感的部位是嗅覺，甲醛的危害表現(xiàn)在對黏膜的刺激作用，鼻吸入后滯留在鼻腔組織，吸入時(shí)，鼻子容易出現(xiàn)嚴(yán)重的刺激和水腫、呼吸道阻力增高、呼吸頻率下降、眼刺激和頭痛。甲醛對皮膚的刺激作用很強(qiáng)，易誘發(fā)過敏反應(yīng)。甲醛是一種基因毒性物的致畸、致癌作用，對人體免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及肝臟等產(chǎn)生危害。
二、甲醛廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展
國內(nèi)外學(xué)者對甲醛廢水的處理研究較多。處理的方法主要按廢水中是否存在酚進(jìn)行分類，含酚的一般采用縮合法、氧化法、混凝法等來處理；不含酚的主要采用氧化法、吹脫法、生物處理法、石灰法、縮合法等。
（一）氧化法
（1）Fenton法。試劑氧化法Fenton試劑氧化處理甲醛廢水，是當(dāng)前國內(nèi)外科研人員研究的熱點(diǎn)課題。簡磊研究了Fenton試劑處理含甲醛有機(jī)廢水的效果、影響因素及其適宜條件。吳超飛的試驗(yàn)表明，在H2O2濃度0.25mol/L，F(xiàn)e2+濃度3.0mol/L，溫度控制在85℃，反應(yīng)時(shí)間大致為90min時(shí)，甲醛去除率可達(dá)到99.1%。隨著技術(shù)的發(fā)展，科研人員開發(fā)了電-Fenton和光-Fenton等工藝處理含甲醛的廢水。胡成生采用電-Fenton反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，控制反應(yīng)時(shí)間90min，F(xiàn)e2+濃度300mg/L，pH值
（2）光催化氧化法。光催化氧化法近年來也廣泛應(yīng)用于含甲醛有機(jī)廢水的處理。王玉軍采用二氧化鈦?zhàn)髯鳛榇呋瘎邏汗療糇鳛楣庠矗瑢Φ蜐舛燃兹U水采用光催化氧化處理試驗(yàn)。趙蓮花研究得出pH4～5，0.6kW/m3氙燈光強(qiáng)下照射4h，催化劑WO3投加量0.4g/L，甲醛廢水去除率可達(dá)65.46%。蔡鐵軍等用多金屬氧化物與TiO2制成復(fù)合催化劑；楊瑞等用絲光沸石與TiO2做成混合催化劑；吳樹新等用超聲水解法制備納米TiO2催化劑來氧化甲醛。
（3）超聲波/H2O2法。李占雙等研究了超聲波與H2O2聯(lián)合法處理甲醛廢水的效果。當(dāng)甲醛初始濃度為100mg/L時(shí)，使用超聲波處理或H2O2氧化含甲醛廢水時(shí)，效果不理想，處理60min后甲醛去除率分別為接近40%和50%，當(dāng)兩種方法聯(lián)合使用60min后，甲醛的去除率達(dá)到了80%以上，說明聯(lián)合工藝表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)降解率的提高。
（4）ClO2氧化法。很多學(xué)者用二氧化氯處理工業(yè)廢水，岳欽艷研究了二氧化氯氧化甲醛廢水過程的時(shí)間、pH值等因素。當(dāng)廢水中甲醛濃度為8125mg/L時(shí)，反應(yīng)30min后，反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定期，甲醛去除率為80%左右。
（二）吹脫法
利用甲醛沸點(diǎn)低、易溶于水、易揮發(fā)的物理特性，采用蒸汽對廢水中的甲醛進(jìn)行吹脫預(yù)處理，極大地降低了后續(xù)生化處理的工作量，可改善處理效果。張蕾等對配置甲醛濃度為7400mg/L的甲醛廢水進(jìn)行了蒸汽加熱吹脫處理研究，蒸汽加熱吹脫甲醛去除率可達(dá)96%。閆百興將甲醛廢水霧化處理，噴灑在剛從鍋爐出來的爐渣上，甲醛遇高溫和氧氣后，立即分解為二氧化碳和水，接著通過集氣罩和排氣筒排入大氣，多余的甲醛被多孔爐渣吸附，此法處理甲醛濃度為25000mg/L的廢水，去除率可達(dá)96%以上。
（三）尿素縮合法
在酸性環(huán)境條件下，甲醛與尿素反應(yīng)會生成甲基脲沉淀。趙瑞華等向100mLCODCr濃度為29143mg/L的甲醛模擬廢水中加入尿素，pH值調(diào)整為2，出水的CODCr值為5400mg/L，CODCr去除率達(dá)到81.47%。
（四）生物法
生物處理法目前普遍應(yīng)用于有機(jī)廢水處理。利用微生物代謝作用，對廢水中含有的有機(jī)污染物做轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和凈化處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢水的目的。該方法運(yùn)行成本低、處理能力大、適用范圍廣和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。王志海探討了活性污泥法對甲醛模擬廢水的處理效果，其結(jié)果表明，該法對甲醛模擬廢水處理效果較好，甲醛去除率達(dá)到99.9%。楊寒稀對工業(yè)甲醛廢水在SBR中的生物降解性作了研究，研究表明，采用低負(fù)荷法啟動(dòng)厭氧SBR，對甲醛的去除率在97%以上。
三、結(jié)語
論文主要對甲醛廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行了研究，通過分析多種處理技術(shù)的發(fā)展及研究狀況，各分析了其主要特點(diǎn)以及各種的優(yōu)勢，對工程技術(shù)人員選擇合適的處理方法提供了參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
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4-APR螯合樹脂的合成及在鈀回收中的應(yīng)用
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))研究的意義：
貴金屬有“現(xiàn)代工業(yè)的維他命”之稱。由于鈀具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì),可用做催化劑、儀表材料、感光材料等, 廣泛應(yīng)用于電子電器、航空航天、石油化工、通訊、計(jì)算機(jī)、汽車等現(xiàn)代科技和工業(yè)領(lǐng)域之中, 有極其重要的和不可替代的作用。全世界7 0 % 的鈀礦分布在俄羅斯，中國鈀礦產(chǎn)資源嚴(yán)重不足，因而從鈀的二次資源中回收利用鈀就顯得十分重要。
目前，鈀的分離富集方法主要有火法冶金法 、濕法冶金法、溶劑萃取法、生物提取法、離子浮選法、吸附法和共沉淀法等。火法冶金法能耗大;濕法冶金法污染大，強(qiáng)酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重;溶劑萃取法生產(chǎn)量小，成本大，萃取后后續(xù)處理麻煩，沉淀法工藝復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適合工業(yè)化。近年來最高效的鈀回收方法是吸附法，包括螯合樹脂吸附法、離子交換樹脂吸附法等，樹脂分離法具有能耗少，工藝簡單，操作方便，樹脂能重復(fù)利用，且環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。
螯合樹脂是一類由母體(高分子聚合物)和螯合功能基以化學(xué)鍵等形式相結(jié)合而成的功能高分子。與離子交換樹脂相比，螯合樹脂由于高分子效應(yīng)，具有許多新的優(yōu)點(diǎn)，螯合樹脂與金屬離子相結(jié)合的能力更強(qiáng)，選擇性也更高。
目前，已有一些采用螯合樹脂分離富集鈀(Ⅱ)的研究報(bào)道，但是吸附容量都較低。本文期望合成一種新型螯合樹脂，用于分離富集鈀(Ⅱ)，并且對鈀(Ⅱ)有較高的吸附容量。
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的提綱：
a：4-APR螯合樹脂的制備
探討溶劑、反應(yīng)摩爾比、溫度、時(shí)間等因素對樹脂合成的影響
b：4-APR螯合樹脂對鈀離子吸附行為的研究
(1) 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
(2) 溶液pH值對樹脂吸附鈀離子的影響
(3) 樹脂對鈀的吸附速率和吸附平衡的測定
(4) 溫度對樹脂吸附鈀的影響
(5) 樹脂對鈀的吸附等溫線的測定
(6) 樹脂對鈀的動(dòng)態(tài)吸附行為
關(guān)鍵詞:化學(xué)需氧量;環(huán)境監(jiān)測;綜述
化學(xué)需氧量(COD)是評價(jià)水體污染的重要指標(biāo)之一。COD測定的主要方法有高錳酸鹽指數(shù)法(GB11892-89)和重鉻酸鉀氧化法(GTB11914-89)。高錳酸鹽指數(shù)法適用于飲用水、水源水和地面水的測定。重鉻酸鉀氧化法(CODCr)適用于工業(yè)廢水、生活污水的測定,但此法要消耗昂貴的硫酸銀和毒性大的硫酸汞,造成嚴(yán)重的二次污染,且加熱消解時(shí)間長、耗能大,缺點(diǎn)十分明顯,已不適應(yīng)我國環(huán)境保護(hù)發(fā)展的需求。為此,人們從不同方面進(jìn)行了改進(jìn)。
1標(biāo)準(zhǔn)法的改進(jìn)
1.1消解方法的改進(jìn)
為縮短傳統(tǒng)的回流消解時(shí)間,早期進(jìn)行的工作包括密封消解法、快速開管消解法、替代催化劑的選擇等;近期的工作主要包括采用微波消解法、聲化學(xué)消解法、光催化氧化法等新技術(shù)。
1.1.1替代催化劑的研究重鉻酸鉀法所用的催化劑Ag2SO4價(jià)格昂貴,分析成本高。因此,畢業(yè)論文研究Ag2SO4的替代物,以求降低分析費(fèi)用有一定的實(shí)用性。如以MnSO4代替Ag2SO4是可行的,但回流時(shí)間仍較長。Ce(SO4)2與過渡金屬混合顯示出很好的協(xié)同催化效應(yīng),如以MnSO4-Ce(SO4)2復(fù)合催化劑代替Ag2SO4[1],測定廢水COD,不但可降低測定費(fèi)用,還可降低溶液酸度和縮短分析時(shí)間,與重鉻酸鉀法無顯著差異。
1.1.2微波消解法如微波消解無汞鹽光度法測定COD;微波消解光度法快速測定COD;無需使用HgSO4和Ag2SO4測定COD的微波消解法;氧化鉺作催化劑微波消解測定生活污水COD等。Ramon[2]等采用聚焦微波加熱常壓下快速消解測定COD。
與標(biāo)準(zhǔn)回流法相比,微波消解時(shí)間從2h縮短到約10min,且消解時(shí)無需回流冷卻用水,耗電少,試劑用量大大降低,一次可完成12個(gè)樣品的消解,減輕了銀鹽、汞鹽、鉻鹽造成的二次污染[3]。專著[4]對此作了較全面的總結(jié)。
1.1.3聲化學(xué)消解法盡管微波消解時(shí)間短,但消解完后要等消解罐冷卻至室溫仍需一定時(shí)間。而超聲波消解方便,設(shè)備簡單,且不受污染物種類及濃度的限制,近年來已有一些應(yīng)用研究[5]。鐘愛國[6]使用自制的聲化學(xué)反應(yīng)器對不同水樣進(jìn)行了聲化學(xué)消解試驗(yàn),提高了分析效率,減少了化學(xué)試劑用量,COD測定范圍150mg·L-1～2000mg·L-1,標(biāo)準(zhǔn)偏差≤615%,加標(biāo)回收率96%～120%。超聲波消解時(shí),超聲波輻射頻率和聲強(qiáng)是兩個(gè)重要的影響因素。試驗(yàn)表明,超聲波輻射標(biāo)準(zhǔn)水樣30min時(shí),低頻(20kHz)、適當(dāng)高的聲強(qiáng)(80W·cm-2)有利于水樣的完全消化。
1.1.4光催化氧化法紫外光氧化快速、高效,在常溫常壓下進(jìn)行,不產(chǎn)生二次污染,因此對水和廢水分析的優(yōu)勢特別突出。近幾年來,半導(dǎo)體納米材料作為催化劑消除水中有機(jī)污染物的方法已引起了人們的廣泛關(guān)注。當(dāng)用能量等于或大于半導(dǎo)體禁帶寬度(312eV)的光照射半導(dǎo)體時(shí),可使半導(dǎo)體表面吸附的羥基或水氧化生成強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(·OH),從而使水中的有機(jī)污染物氧化分解。艾仕云等[7]提出納米ZnO和KMnO4協(xié)同氧化體系,并據(jù)此建立了測定COD的方法,所得結(jié)果的可靠性和重現(xiàn)性與標(biāo)準(zhǔn)法相當(dāng)。他們還使用K2Cr2O7氧化劑、納米TiO2光催化劑測定COD[8]。通過光催化還原K2Cr2O7生成的Cr3+濃度變化,可以獲得樣品的COD值。但反應(yīng)仍需恒溫?cái)嚢?反應(yīng)液需離心過濾。操作煩瑣,且不能在線快速分析。
1.2測定方法的改進(jìn)
1.2.1分光光度法分光光度法測定COD是在強(qiáng)酸性溶液中過量重鉻酸鉀氧化水中還原性物質(zhì),Cr6+還原為Cr3+,英語論文利用分光光度計(jì)測定Cr6+或Cr3+來實(shí)現(xiàn)COD值測定。Inaga等以Ce(SO4)2作氧化劑,加熱反應(yīng)后測定吸光度,計(jì)算出COD值。Konno使用自制的比色計(jì)與PC機(jī)相聯(lián)測定COD,所得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)法基本一致。光度法測得COD值快速、準(zhǔn)確、成本低等。目前,國內(nèi)外不少COD快速測定儀均是基于光度法原理。如美國HACH公司制造的COD測定儀是美國國家環(huán)保局認(rèn)可的COD測量方法。
1.2.2電化學(xué)分析法
(1)庫侖法庫侖法是我國測定COD的推薦方法,該法利用電解產(chǎn)業(yè)的亞鐵離子作庫侖滴定劑進(jìn)行庫侖滴定,根據(jù)消耗的電量求得剩余K2Cr2O7量,從而計(jì)算出COD。廣州怡文科技有限公司和中國環(huán)境監(jiān)測總站研制的EST22001COD在線自動(dòng)監(jiān)測儀,采用庫侖滴定原理,測量范圍5mg/L～1000mg/L;測量時(shí)間30min～60min,測量誤差≤±5%FS;重復(fù)誤差≤±3%FS,與手動(dòng)分析具有很好的相關(guān)性。
(2)電解法此法既不外加氧化劑,也不加熱消解水樣,而是利用電化學(xué)原理直接測量水中有機(jī)物的含量,是COD測定方法的突破。方法原理基于特殊電極電解產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)具有很強(qiáng)的氧化能力,可同步迅速氧化水中有機(jī)物,較難氧化的物質(zhì)(如煙酸、吡啶等)也均能被·OH氧化。羥基自由基被消耗的同時(shí),工作電極上電流將產(chǎn)生變化。當(dāng)工作電極電位恒定時(shí),電流的變化與水中有機(jī)物的含量成正比關(guān)系,通過計(jì)算電流變化便可測量出COD值。作者在這方面作了一些探索工作,取得了初步的結(jié)果[9,10]。由于水樣不需消解,極大縮短了分析流程,還克服了傳統(tǒng)方法中“二次污染”的問題。目前,這類儀器代表產(chǎn)品是德國LAR公司的Elox100A型COD在線自動(dòng)監(jiān)測儀h[11]。儀器測量范圍從1mg/L～10000mg/L,最大可到100000mg/L,測量周期2min～6min。此儀器在歐美各國已得到較廣泛的應(yīng)用,在我國也獲得國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書。
(3)其他電化學(xué)分析法Dugin[12]提出以Ce(SO4)2為氧化劑,利用pH電極和氧化還原電極直接測定電勢從而測定COD值的方法。Belius2tiu[13]以兩種不同的玻璃電極組成電池,通過直接測定電池電動(dòng)勢,對水樣中COD值進(jìn)行測定。趙亞乾[14]以一定比例的反應(yīng)溶液回流10min后,冷卻稀釋,用示波器指示終點(diǎn)進(jìn)行示波電位滴定測定COD。
Westbroek等[15]提出Pt-Pt/PbO2旋轉(zhuǎn)環(huán)形圓盤電極多脈沖電流分析法,通過電化學(xué)方法產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑,碩士論文有機(jī)污染物在圓盤電極表面直接氧化或與產(chǎn)生的氧化物質(zhì)反應(yīng)而間接被轉(zhuǎn)化。伏安計(jì)時(shí)電流法和多脈沖計(jì)時(shí)電流法測COD,可在幾秒中獲得結(jié)果,而且可以在線監(jiān)測。形成的強(qiáng)氧化媒介可使工作電極表面保持清潔。但方法檢測限較高,不適合地表水或輕度污染水的測定。但德忠等[16]提出混合酸消解和單掃描極譜法快速測COD的方法。該法基于用單掃描極譜法測定混合酸(H3PO4-H2SO4)消解體系中過量的Cr6+,從而間接測定COD。混合酸消解回流時(shí)間只需15min。Venkata等[17]使用示差脈沖陽極溶出伏安法(DPASV)進(jìn)行電化學(xué)配位滴定確定有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合能力,從而測定COD。
.2.3化學(xué)發(fā)光法根據(jù)重鉻酸鉀消解廢水后其最終還原產(chǎn)物Cr3+濃度與COD值成正比關(guān)系,以及在堿性條件下,Luminol-H2O2-Cr3+體系產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光的原理,文獻(xiàn)[18,19]提出一種用光電二極管做檢測器測定水體化學(xué)需氧量的新方法。
1.2.4紫外吸收光譜法紫外吸收光譜法是通過測量水樣中有機(jī)物的紫外吸收光譜(一般用254nm波長),直接測定COD。已有工作表明,不少有機(jī)物在紫外光譜區(qū)有很強(qiáng)的吸收,在一定的條件下有機(jī)物的吸光度與COD有相關(guān)性,利用這種相關(guān)性可直接測定COD。這種方法不像COD、總有機(jī)碳(TOC)方法那樣明確,但在特定水體中有極高的相關(guān)性,也能真實(shí)反映有機(jī)物含量。基于紫外吸收原理測定COD的儀器已有生產(chǎn)。這類方法均不需添加任何試劑、無二次污染、快速簡單,但前提條件是水質(zhì)組成必須相對穩(wěn)定。此方法在日本已是標(biāo)準(zhǔn)方法,但在歐美各國尚未推廣應(yīng)用,在我國尚需開展相關(guān)的研究。
2自動(dòng)在線分析技術(shù)
流動(dòng)分析(FA)用于水樣COD的測定可將樣品消解和測定實(shí)現(xiàn)一體化,留學(xué)生論文使整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)在線化、自動(dòng)化。Korinaga[20]提出以Ce(SO4)2為氧化劑,采用空氣整段間隔連續(xù)流動(dòng)分析法對環(huán)境水樣中的COD進(jìn)行測定,采樣頻率達(dá)90次/h,但需特制的閥,且管長達(dá)18m。陳曉青等[21]提出測定COD的流動(dòng)注射停流法,系統(tǒng)以微機(jī)控制蠕動(dòng)泵的啟停,并記錄分光光度計(jì)檢測到的信號。由于停流技術(shù)的引入,解決了慢反應(yīng)中樣品的過度分散問題。
Cuesta等[22]提出COD的微波消解火焰原子吸收光譜-流動(dòng)注射分析法。用微波加熱消解樣品,未被樣品中有機(jī)物質(zhì)還原的Cr6+保留在陰離子交換樹脂上,Cr6+經(jīng)洗脫后用火焰原子吸收光譜法測定。這種方法在檢測中沒有基體效應(yīng)的影響。
盡管流動(dòng)注射分析的優(yōu)勢突出,但仍免不了傳統(tǒng)加熱方式。為了提高在線消解效率,不得不加長反應(yīng)管或采用停留技術(shù),這又導(dǎo)致分析周期延長或低的采樣頻率。醫(yī)學(xué)論文微波在線消解效果雖好,但去除產(chǎn)生的氣泡使流路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。但德忠等[23]將流動(dòng)注射和紫外光氧化技術(shù)引入高錳酸鹽指數(shù)的測定中,建立了紫外光催化氧化分光光度法測定高錳酸鹽指數(shù)的流動(dòng)分析體系,并對多種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(葡萄糖、鄰苯二甲酸氫鉀、草酸鈉等)進(jìn)行了研究,反應(yīng)僅需約115min,回收率8310%～11110%,檢測限為016mg/L。用此方法成功測定了COD質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)(QCSPEX-PEM-WP)和英格蘭普利茅斯Tamar河水樣品。
Yoon-Chang[24]將光催化劑二氧化鈦鋪助紫外光消解與流動(dòng)分析技術(shù)聯(lián)用測定化學(xué)耗氧量,獲得了好的相關(guān)性。李保新等[25]把化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)和流動(dòng)分析法結(jié)合測定高錳酸鹽指數(shù),有機(jī)物在室溫條件下發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng),KMnO4還原為Mn2+并吸附在強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂微型柱上,同時(shí)過量的MnO-
4通過微型柱廢棄。吸附在微型
柱上的Mn2+被洗脫出來使用H2O2發(fā)光體系檢測。若換用職稱論文重鉻酸鐘氧化劑,在酸性條件下,重鉻酸鉀還原生成的Cr(Ⅲ)催化Luminol-H2O2體系產(chǎn)生強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光可測定COD。該方法已用于地表水樣COD的測定。
基于流動(dòng)技術(shù),綜合電化學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動(dòng)測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代光機(jī)電技術(shù)研制的COD在線監(jiān)測儀,一般包括進(jìn)樣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四部分。進(jìn)樣系統(tǒng)由輸液泵、定量管、電磁閥、管路、接口等組成,完成對水樣的采集、輸送、試劑混合、廢液排除及反應(yīng)室清洗等功能;反應(yīng)系統(tǒng)主要有加熱單元或(和)反應(yīng)室,完成水樣的消解和的反應(yīng);檢測系統(tǒng)包括單片機(jī)(或工控機(jī))、時(shí)序控制和數(shù)據(jù)處理軟件、鍵盤和顯示屏等,完成在線全過程的控制、數(shù)據(jù)采集與處理、顯示、儲存及打印輸
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2008年，在國外留學(xué)多年、剛剛完成博士后研究工作的王政，抱著扎根西部的拳拳之心，毅然選擇進(jìn)入寧夏大學(xué)能源化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作。他常說：“生命是一種過程而不是一個(gè)目的，苦和甜來自外界，體味幸福則來自內(nèi)心”。這里，沒有豪華氣派的高樓大廈，也沒有先進(jìn)昂貴的儀器設(shè)備，強(qiáng)烈的故土情懷和無私的奉獻(xiàn)精神，讓他更加堅(jiān)定地在這里為事業(yè)起航。
圍繞國家和寧夏區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求，王政以煤基替代能源中的高效催化劑的制備為主要研究領(lǐng)域，在科研經(jīng)費(fèi)有限和實(shí)驗(yàn)條件薄弱的困難條件下，白手起家，潛心鉆研；經(jīng)過近5年的艱苦探索和務(wù)實(shí)苦干，他在科研平臺建設(shè)、人才培養(yǎng)、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)等方面都取得了喜人的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了從分子篩催化劑的設(shè)計(jì)合成到催化劑催化性能表征的系統(tǒng)研究工作。
陋室雖小天地寬，舉步雖艱報(bào)心切
他常對研究生說：“我們的實(shí)驗(yàn)室簡陋，但我們必須要有前沿的科研思想；我們在科研上才起步，就更要付出百倍的努力，跑起來，快跑起來。”自2008年起，王政帶領(lǐng)多孔功能材料課題組，開展了分子篩催化劑的深入研究，主持完成了5項(xiàng)國家及省部級科研項(xiàng)目，取得了一系列創(chuàng)新性的科研成果。
探索解決甲苯甲醇擇形烷基化反應(yīng)中的“逆向效應(yīng)”問題。在國家973研究前期研究專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的資助下，他針對以來源充分的煤基甲苯和甲醇，合成具有重要工業(yè)價(jià)值的對二甲苯技術(shù)作為主攻方向，利用晶體的外延附生原理，實(shí)現(xiàn)了在ZSM-5分子篩催化劑的外表面包裹生長一層致密的純硅分子篩外殼，在不影響沸石孔道結(jié)構(gòu)和大小的情況下實(shí)現(xiàn)分子篩外表面擇形改性。 他所研制的核殼結(jié)構(gòu)甲醇制對二甲苯分子篩催化劑表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能，在甲醇轉(zhuǎn)化率100%的條件下，甲苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到28.1%，對二甲苯的選擇性達(dá)到74.3%。這項(xiàng)研究成果已經(jīng)成功申報(bào)1項(xiàng)發(fā)明專利，為發(fā)展甲苯甲醇烷基化反應(yīng)催化劑提供了新的研究思路和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，具有很好的前沿性和創(chuàng)新性，并獲得了同行專家的高度評價(jià)和學(xué)界關(guān)注。
制備高效甲醇制烯烴分子篩催化劑。MTO/MTP（Methanol to Olefin or Methanol to Propylene）是一條非石油路線制備低碳烯烴的工藝，具有重要意義。甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴的研究，主要是在中孔沸石ZSM-5催化劑上進(jìn)行的，但由于ZSM-5的酸性較強(qiáng)、孔道尺寸過大，反應(yīng)中常伴有生成烯烴、烷基化、齊聚、芳構(gòu)化、裂解、歧化等多步反應(yīng)的發(fā)生。因此，針對國產(chǎn)甲醇制烯烴催化劑的發(fā)展需求，在寧夏科技攻關(guān)和寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的資助下，王政帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)開展了高效甲醇制烯烴催化劑的研究，利用附生原理在ZSM-5分子篩外表面控制生長一層磷酸鋁分子篩，利用磷酸鋁系列分子篩較大的孔徑（約為0.7nm）和對大分子具有的裂化作用，既可以對ZSM-5的酸性和孔道進(jìn)行調(diào)整，又可以利用表面層磷酸鋁分子篩的弱酸性來裂化產(chǎn)物中的C5+組分，實(shí)現(xiàn)了提高乙烯和丙烯的選擇性和收率。研制成功的甲醇制烯烴分子篩催化劑，在甲醇轉(zhuǎn)化率100%條件下，低碳烯烴選擇性達(dá)到83.5%，且產(chǎn)物中C2-C4烷烴以及C5+組分含量低于6%。這項(xiàng)研究成果獲得了寧夏科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，并申請了2項(xiàng)中國發(fā)明專利，展現(xiàn)出王政在催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備方面優(yōu)秀的創(chuàng)新能力和學(xué)術(shù)水平。第15屆全國催化會議、第16屆全國分子篩會議分別請王政在現(xiàn)場做了介紹報(bào)告，贏得了業(yè)內(nèi)專家的一致肯定。
制備無缺陷ZSM-5分子篩膜的合成方法。反應(yīng)和分離是化學(xué)工業(yè)的兩大基本過程，將這兩個(gè)過程集成為一體是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的課題。將分子篩膜的催化和分離篩分功能相結(jié)合，制備分子篩催化膜反應(yīng)器并研究其擇性催化性能，是當(dāng)前分子篩膜材料研究的前沿和熱點(diǎn)，但是該方向的研究進(jìn)展甚微，主要是由于ZSM-5分子篩膜固有的性質(zhì)和合成技術(shù)上的不完善，導(dǎo)致合成出的分子篩膜總是存在裂縫、針孔和晶間孔隙等缺陷，使反應(yīng)或分離混合物通過缺陷“短路”擴(kuò)散至膜的滲透側(cè)，降低甚至完全消除了ZSM-5分子篩膜的催化分離能力。因此，發(fā)展完善制備無缺陷ZSM-5分子篩膜的合成方法，一直是分子篩膜研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。在國家自然科學(xué)基金以及國家歸國留學(xué)人員科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的資助下，王政帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)通過對分子篩晶粒的表面改性，成功實(shí)現(xiàn)了利用LB組裝技術(shù)將納米分子篩晶粒在多種載體上的高密度有效組裝，并且通過二次生長合成了薄且致密取向的ZSM-5分子篩膜。這為無缺陷ZSM-5分子篩膜的合成提供了一種簡單且重復(fù)性高的新方法。目前，這一方法已申請中國發(fā)明專利2項(xiàng)，并在第17屆全國分子篩會議上作大會分會場口頭報(bào)告。
心作良田樹師表 德為至寶立典范
漫漫歲月，養(yǎng)育了王政教授心懷教育、報(bào)效故土的學(xué)者情懷。他經(jīng)常早出晚歸，犧牲了家庭團(tuán)聚的快樂，舍棄了朋友相聚的樂趣，研究室的燈光陪伴他醉心科研，三尺講臺成就了他傾心教育的人生境界。
在潛心做好科研工作的同時(shí)，王政非常注重自己教學(xué)能力的提升。他認(rèn)為，教學(xué)和科研是學(xué)校騰飛的兩個(gè)翅膀，缺一不可。如果沒有好的教學(xué)環(huán)境和教師隊(duì)伍，學(xué)校就不可能培養(yǎng)出高素質(zhì)的優(yōu)秀人才。同樣，如果沒有好的科研環(huán)境和高素質(zhì)的科研團(tuán)隊(duì)，學(xué)校也同樣不可能有長足的發(fā)展。百年大計(jì)，教育為本，雖然地處西部，但在教學(xué)方面一定不能“邊緣”。因此，王政教授在平時(shí)的工作中非常注重將教學(xué)、科研和個(gè)人學(xué)習(xí)相結(jié)合。為了能夠更好地提高治學(xué)水平，他經(jīng)常運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，搜集國內(nèi)外最新的科研成果、發(fā)展動(dòng)態(tài)加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容更新，改變課本理論性強(qiáng)實(shí)踐性弱的特點(diǎn)，使學(xué)生學(xué)到課本理論的同時(shí)又領(lǐng)略到基礎(chǔ)科學(xué)理論的強(qiáng)大作用。
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納米材料的小尺寸效應(yīng)使得通常在高溫下才能燒結(jié)的材料如SiC,BC等在納米尺度下在較低的溫度下即可燒結(jié),另一方面,納米材料作為燒結(jié)過程中的活性添加劑使用也可降低燒結(jié)溫度,縮短燒結(jié)時(shí)間。由于納米粒子的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng),使得納米復(fù)相材料的熔點(diǎn)和相轉(zhuǎn)變溫度下降,在較低的溫度下即可得到燒結(jié)性能良好的復(fù)相材料。由納米顆粒構(gòu)成的納米陶瓷在低溫下出現(xiàn)良好的延展性。納米TiO2陶瓷在室溫下具有良好的韌性,在180°C下經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。納米復(fù)合陶瓷具有良好的室溫和高溫力學(xué)性能,在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等方面具有廣泛的應(yīng)用,在許多超高溫、強(qiáng)腐蝕等許多苛刻的環(huán)境下起著其它材料無法取代的作用。隨著陶瓷多層結(jié)構(gòu)在微電子器件的包封、電容器、傳感器等方面的應(yīng)用,利用納米材料的優(yōu)異性能來制作高性能電子陶瓷材料也成為一大熱點(diǎn)。有人預(yù)計(jì)納米陶瓷很可能發(fā)展成為跨世紀(jì)新材料,使陶瓷材料的研究出現(xiàn)一個(gè)新的飛躍。納米顆粒添加到玻璃中,可以明顯改善玻璃的脆性。無機(jī)納米顆粒具有很好的流動(dòng)性,可以用來制備在某些特殊場合下使用的固體劑。
二、納米材料在涂料方面的應(yīng)用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強(qiáng)大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當(dāng)今世界關(guān)注的熱點(diǎn)。納米材料為表面涂層提供了良好的機(jī)遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標(biāo)牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。
日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動(dòng)復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。
三、納米材料在催化方面的應(yīng)用
催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。
光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無機(jī)離子氧化還原，有機(jī)物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機(jī)污染物。例如納米TiO2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負(fù)載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報(bào)道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的TiO／SiO2負(fù)載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒，對某些有機(jī)化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變革。
四、納米陶瓷材料增韌改性
陶瓷材料作為材料的三大支柱之一,在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。但是,由于傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆,韌性、強(qiáng)度較差,因而使其應(yīng)用受到了較大的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用,納米陶瓷隨之產(chǎn)生,希望以此來克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性。英國著名材料專家Cahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑。所謂納米陶瓷,是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料,也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上。要制備納米陶瓷,這就需要解決:粉體尺寸、形貌和分布的控制,團(tuán)聚體的控制和分散,塊體形態(tài)、缺陷、粗糙度以及成分的控制。Gleiter指出,如果多晶陶瓷是由大小為幾個(gè)納米的晶粒組成,則能夠在低溫下變?yōu)檠有缘?能夠發(fā)生100%的塑性形變。并且發(fā)現(xiàn),納米TiO2陶瓷材料在室溫下具有優(yōu)良的韌性,在180℃經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。
許多專家認(rèn)為,如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過程中抑制晶粒長大的技術(shù)問題,從而控制陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的納米陶瓷,則它將具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點(diǎn)。上海硅酸鹽研究所研究發(fā)現(xiàn),納米3Y-TZP陶瓷(100nm左右)在經(jīng)室溫循環(huán)拉伸試驗(yàn)后,其樣品的斷口區(qū)域發(fā)生了局部超塑性形變,形變量高達(dá)380%,并從斷口側(cè)面觀察到了大量通常出現(xiàn)在金屬斷口的滑移線。Tatsuki等人對制得的Al2O3-SiC納米復(fù)相陶瓷進(jìn)行拉伸蠕變實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)伴隨晶界的滑移,Al2O3晶界處的納米SiC粒子發(fā)生旋轉(zhuǎn)并嵌入Al2O3晶粒之中,從而增強(qiáng)了晶界滑動(dòng)的阻力,也即提高了Al2O3-SiC納米復(fù)相陶瓷的蠕變能力。
論文關(guān)鍵詞：納米技術(shù)化工生產(chǎn)催化應(yīng)用
【關(guān)鍵字】光催化，氧化技術(shù)，化工，廢水處理，實(shí)踐應(yīng)用
中圖分類號：TF703.5+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一．前言
為治理廢水污染，保護(hù)水環(huán)境，人們經(jīng)過長期努力，已經(jīng)建立了許多凈化處理廢水的技術(shù)方法，并已廣泛應(yīng)用于實(shí)際的廢水處理工程中，這些技術(shù)方法通常可以分為物理法、化學(xué)法、物化法、生化法等。常用的技術(shù)方法各有自身的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也不同程度地存在著某些不足之處。例如,有的技術(shù)方法對難降解污染物凈化不徹底、處理速度慢，而有的可能造成二次污染，有的設(shè)備投資大、處理費(fèi)用高等。隨著國家推進(jìn)削減主要污染物排放總量工作的開展以及逐步提高污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的技術(shù)方法難以滿足更高的要求，因此有必要探索更加經(jīng)濟(jì)有效、便于推廣應(yīng)用的新技術(shù)。
光催化氧化技術(shù)原理
光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結(jié)合。所用光主要為紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工藝，可以用于處理污水中CHCl3、CCl4、多氯聯(lián)苯等難降解物質(zhì)。另外，在有紫外光的Feton體系中，紫外光與鐵離子之間存在著協(xié)同效應(yīng)，使H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基的速率大大加快，促進(jìn)有機(jī)物的氧化去除。所謂光化學(xué)反應(yīng)，就是只有在光的作用下才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)中分子吸收光能被激發(fā)到高能態(tài)，然后電子激發(fā)態(tài)分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。光催化氧化還原以n型半導(dǎo)體為催化劑，如TiO2、ZnO、Fe2O3、SnO2、WO3等。TiO2由于化學(xué)性質(zhì)和光化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定，且無毒價(jià)廉，貨源充分，所以光催化氧化還原去除污染物通常以TiO2作為光催化劑。光催化劑氧化還原機(jī)理主要是催化劑受光照射，吸收光能，發(fā)生電子躍遷，生成“電子—空穴”對，對吸附于表面的污染物，直接進(jìn)行氧化還原，或氧化表面吸附的羥基OH-，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基OH將污染物氧化。當(dāng)用光照射半導(dǎo)體光催化劑時(shí)，如果光子的能量高于半導(dǎo)體的禁帶寬度,則半導(dǎo)體的價(jià)帶電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光致電子和空穴。如半導(dǎo)體TiO2的禁帶寬度為312 eV，當(dāng)光子波長小于385 nm 時(shí)，電子就發(fā)生躍遷，產(chǎn)生光致電子和空穴( TiO2 + hνe-+ h+)。對半導(dǎo)體光催化反應(yīng)的機(jī)理，不同的研究者對同一現(xiàn)象也提出了不同的解釋。氘同位素試驗(yàn)和電子順磁共振（ ESR）研究均已證明，水溶液中光催化氧化反應(yīng)主要是通過羥基自由基（·OH）反應(yīng)進(jìn)行的，·OH 是一種氧化性很強(qiáng)的活性物質(zhì)。水溶液中的OH- 、水分子及有機(jī)物均可以充當(dāng)光致空穴的俘獲劑，具體的反應(yīng)機(jī)理如下（以TiO2為例）：
TiO2 + hνh++ e-
h++ e-熱量
H2OOH-+H+
h++OH-OH
h++ H2O + O2- ·OH + H++ O2-
h++ H2O ·OH + H+
e-+ O2 O2-
O2- + H+ HO2·
2 HO2·O2 + H2O2
H2O2 + O2- OH + OH- + O2
H2O2 + hν2 OH
Mn+(金屬離子) + ne+M
光催化氧化技術(shù)反應(yīng)的特點(diǎn)1、適用范圍廣，處理效果好。光催化過程中產(chǎn)生的·OH是起主要作用的活性氧化物種，氧化能力很強(qiáng)，能有效地氧化分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的難降解有機(jī)污染物，可廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成化工廢水、染料廢水、農(nóng)藥廢水、焦化廢水、制藥廢水、造紙廢水等難降解有機(jī)廢水的處理中。
2、反應(yīng)易于控制且反應(yīng)過程不產(chǎn)生二次污染。與化學(xué)氧化劑不同，光催化氧化反應(yīng)中沒有加入其它化學(xué)藥劑，因此不會產(chǎn)生二次污染；另外在反應(yīng)過程中，有機(jī)物徹底降解為CO2和H2O，也無須考慮反應(yīng)產(chǎn)物的后續(xù)處置問題。3、反應(yīng)速度快。在性能良好的催化劑的作用下，廢水中污染物質(zhì)的降解一般僅需要幾分鐘到幾小時(shí)，遠(yuǎn)小于采用其他傳統(tǒng)方法的反應(yīng)時(shí)間。4、反應(yīng)成本低且反應(yīng)條件溫和。光催化反應(yīng)可使用太陽光或紫外光作為光源，是一種高效節(jié)能的廢水處理技術(shù)。四、主要的光催化劑及其應(yīng)用光催化劑是引發(fā)和促進(jìn)光催化氧化反應(yīng)的必要條件。常用的光催化劑有TiO2、ZnO、CdS、WO3等，及由它們組合成的復(fù)合光催化劑。這些物質(zhì)均屬于半導(dǎo)體材料，具有能帶結(jié)構(gòu)，其價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能量壁壘（即能階E）g只有幾eV。價(jià)帶與導(dǎo)帶之間由禁帶分開，當(dāng)用能量等于或大于禁帶的光照射半導(dǎo)體材料表面時(shí)，價(jià)帶上的電子受到激發(fā)，躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶形成空穴，分布在表面的空穴h+可以將吸附在材料表面的OH-和H2O分子氧化成羥基自由基HO·。HO·的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強(qiáng)的，能氧化大多數(shù)的有機(jī)污染物及部分無機(jī)污染物，將其最終降解為CO2、H2O等無害物質(zhì)，甚至能夠氧化細(xì)菌體內(nèi)的有機(jī)物并生成CO2和H2O。
TiO2催化劑的應(yīng)用由于TiO2原料易得，耐腐蝕性能好，對光的穩(wěn)定性強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的光催化氧化能力，因此是使用最多的光催化劑。高溫?zé)崽幚砗蟮腡iO2光催化活性更大，在紫外光的照射下能降低黑液的色度以及COD值，對次氯酸鹽漂白產(chǎn)生的有機(jī)氯有除毒凈化的作用。在紫外光照射下，用其作光催化劑對制漿黑液進(jìn)行降解處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在持續(xù)通氧的情況下，溶膠—凝膠法TiO2對制漿黑液有著很好的光催化降解作用。在體系中添加少量的該TiO2，經(jīng)反應(yīng)數(shù)小時(shí)后，可以將原本深棕色的污水變得清澈無色，其化學(xué)需氧量（CODc）r可由反應(yīng)前的近1000mg/L下降至不到400 mg/L，基本符合國家要求的二類水域的排放標(biāo)準(zhǔn)。
ZnO催化劑的應(yīng)用ZnO與TiO2具有相近的帶隙，其光催化活性應(yīng)該與TiO2相接近，可應(yīng)用于催化氧化法的催化劑。
五．提高光催化利用效率的方法
1、納米光催化劑TiO2的應(yīng)用
在光催化反應(yīng)中，催化劑表面的OH-基團(tuán)的數(shù)目將直接影響催化效果。TiO2 浸入水溶液中，表面要經(jīng)歷羥基化過程。晶粒尺寸越小，粒子中原子數(shù)目也相應(yīng)減少，表面原子比例增大，表面OH-基團(tuán)的數(shù)目也隨之增加，從而提高反應(yīng)效率。由于量子效應(yīng)，近年來，新的研究方向就是研制納米半導(dǎo)體材料—納米光催化劑。納米光催化材料比一般光催化材料在促進(jìn)光催化反應(yīng)的活性作用上，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面。
（一）從光催化機(jī)理來看，氧化、還原作用的強(qiáng)弱取決于光生電子和空穴的濃度。顯然，光催化劑顆粒尺寸越小，總表面積越大，光吸收效率越高，并且電子和空穴移動(dòng)到表面的幾率也越大。同時(shí)隨著尺寸的減小，比表面積增大，表面鍵態(tài)和電子態(tài)的活性增多，有利于對反應(yīng)物的吸附，從而增大反應(yīng)幾率。
（二）從能帶理論角度上分析，任何氧化電位在半導(dǎo)體價(jià)帶電位以上的物質(zhì)原則上都可以被光生空穴氧化；同理，任何還原電位在半導(dǎo)體導(dǎo)帶以下的物質(zhì)，原則上都可以被光生電子還原。N型半導(dǎo)體材料，當(dāng)其尺寸小于50 nm時(shí)，會產(chǎn)生所謂量子尺寸效應(yīng)，使帶間能隙增大，導(dǎo)帶電位更負(fù)，價(jià)帶電位更正，加強(qiáng)了光催化劑氧化、還原能力，提高光催化活性。如果TiO2 晶粒尺寸從30 nm 減小到10 nm 時(shí)，其光催化降解苯酚的活性提高了近45%。
2、固定化TiO2技術(shù)應(yīng)用
懸浮態(tài)TiO2 雖然具有較高的降解效率，但其具有反應(yīng)后TiO2 難以分離的缺點(diǎn)，這不僅影響出水水質(zhì)，而且隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，需不斷補(bǔ)充TiO2，從而造成處理成本的增加。為此，一些研究者將TiO2 粉末固定化于其他材料之上，如玻璃球、鈦板、鈦網(wǎng)。楊莉[5]等采用溶膠—凝膠法制備TiO2溶膠，將其涂覆在普通鈉鈣玻璃上，以TiO2 對甲基橙的光分解率探討TiO2 薄膜最佳光催化性能。結(jié)果表明，當(dāng)PEG400 的加入量為7％時(shí)，TiO2薄膜的光催化性能最強(qiáng)；用銳鈦型TiO2粉末二次引發(fā)的溶膠提拉制成的薄膜對甲基橙的光催化分解效果有很大的提高；經(jīng)滴加操作后薄膜的光催化性能有明顯改善。
結(jié)束語
雖然光催化氧化技術(shù)發(fā)展不是很完善，但由于其反應(yīng)條件溫和、操作條件容易控制、氧化能力強(qiáng)、無二次污染，加之TiO2 化學(xué)穩(wěn)定性高、無毒等優(yōu)點(diǎn)，使光催化氧化技術(shù)仍是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新型水污染處理技術(shù)。今后的光催化氧化技術(shù)將集中于負(fù)載型納米TiO2的制備、高效光催化反應(yīng)器的研制、能用于回收粉TiO2的膜技術(shù)的發(fā)展和各種難降解有機(jī)物的光催化降解規(guī)律的研究方向，特別是高效太陽光源反應(yīng)器的研制。納米催化劑技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必將在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展事業(yè)中發(fā)揮越來越大的作用。
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生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為能源和各種化工產(chǎn)品與生物質(zhì)基材料。目前我國生物質(zhì)材料工業(yè)采用直接轉(zhuǎn)化的模式，生產(chǎn)過程存在效率低、能耗高、產(chǎn)物類型少等問題，因此如何將生物質(zhì)進(jìn)行高附加值的綜合開發(fā)利用是生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)面臨的主要瓶頸之一。
綻放夢想
任俊莉在攻讀博士期間，師從于華南理工大學(xué)孫潤倉教授（杰青、長江學(xué)者特聘教授）。在良師的教導(dǎo)下，她主要針對蔗渣和麥草秸稈中半纖維素的分離、結(jié)構(gòu)表征及定向轉(zhuǎn)化為造紙助劑進(jìn)行了系統(tǒng)研究，完成了博士論文。懷揣著對校園的熱愛，對科研的執(zhí)著，她選擇了畢業(yè)留校，繼續(xù)從事于農(nóng)林生物質(zhì)半纖維素的分離及其轉(zhuǎn)化為高附加值的多元化產(chǎn)品的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。
2008年2月，任俊莉受單位資助赴瑞典隆德大學(xué)化學(xué)工程系做訪問學(xué)者，在此期間，她針對農(nóng)業(yè)秸稈轉(zhuǎn)化生物乙醇過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了深入研究，考察了堿預(yù)浸漬和蒸汽爆破相結(jié)合的技術(shù)對麥草秸稈轉(zhuǎn)化乙醇產(chǎn)率的影響。
東西方文化的碰撞，學(xué)術(shù)氛圍的交融在任俊莉身上起了奇妙的化學(xué)反應(yīng)，對于科研的激情更甚。
在生物質(zhì)能源的科研道路上，她不高大，但執(zhí)著。
半纖維素在自然界中的含量十分豐富，在植物中的含量占1/4-1/3，僅次于纖維素的含量。因半纖維素獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，較高的環(huán)保價(jià)值，使其在造紙、食品包裝、生物醫(yī)藥、污水處理等領(lǐng)域有著潛在的商業(yè)價(jià)值。半纖維素被公認(rèn)為是制備環(huán)保材料的理想材料。因此，以半纖維素為基質(zhì)制備功能材料的研究為農(nóng)林生物質(zhì)資源的高值化利用提供了新的資源化道路。
為此，任俊莉?qū)⒀芯糠较蚨檗r(nóng)林生物質(zhì)高值化利用的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，尤其在半纖維素轉(zhuǎn)化為多元化高附加值產(chǎn)品方面有著豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。
放飛夢想
每個(gè)人都有夢想，難得的是將夢想堅(jiān)持下去。
恩格斯曾說過，社會一旦有技術(shù)上的需要，則這種需要就會比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)。在任俊莉負(fù)責(zé)的諸多有影響力的項(xiàng)目中，主要以基礎(chǔ)研究為主，其中，她帶領(lǐng)的課題組在研的廣州市科信局應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目“新型環(huán)保半纖維素基重金屬離子吸附材料的制備及應(yīng)用研究”凝結(jié)了團(tuán)隊(duì)成員的心血和智慧。制備的半纖維素吸附材料具有較好的吸附性能，尤其對重金屬離子具有較好的吸附性能，同時(shí)還對尿素具有一定的緩釋效應(yīng)，將在農(nóng)業(yè)、污水處理等行業(yè)有著潛在的商業(yè)應(yīng)用前景。
其中，該項(xiàng)目體現(xiàn)了兩大創(chuàng)新：首先提出一種新型環(huán)保生物質(zhì)基吸附劑的方法。該方法工藝簡單易行，該方法的提出基于“過程綠色，產(chǎn)物與環(huán)境友好”，具有科學(xué)性與先進(jìn)性。該吸附劑具有生物可降解性，能夠多次循環(huán)利用，可應(yīng)用于污水處理中的重金屬離子富集和回收，將為半纖維素在新材料研究應(yīng)用領(lǐng)域開辟一條資源化道路。
其次提出一種溫和條件下均相體系制備帶有碳碳雙鍵的半纖維素衍生物新方法。該方法在較溫和的條件下合成出均一性好、分子量高的GMA修飾的半纖維素。該聚合物可以進(jìn)一步通過接枝共聚等技術(shù)制備功能材料。該研究將為半纖維素工業(yè)化均相改性以及大規(guī)模應(yīng)用于污水處理、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域奠定理論依據(jù)。
談到實(shí)實(shí)在在的成果，任俊莉告訴記者，該項(xiàng)目以農(nóng)林廢棄物半纖維素轉(zhuǎn)化為可生物降解的功能材料為目標(biāo)，研發(fā)了一種吸附重金屬離子的新型環(huán)保材料，屬于污水處理、高分子材料、高分子化學(xué)、林產(chǎn)化學(xué)等多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，涵及可降解高分子材料技術(shù)及污水處理技術(shù)，具體為一種新型環(huán)保重金屬離子吸附劑的制備及其對重金屬離子吸附和脫吸行為以及再生性能的研究。
這個(gè)項(xiàng)目主要以農(nóng)林生物質(zhì)蔗渣和竹材加工下腳料分離和純化得到的木聚糖類型的半纖維素為原料，從分子學(xué)角度設(shè)計(jì)了半纖維素基新型吸附材料的組成和結(jié)構(gòu)；通過調(diào)控反應(yīng)參數(shù)，制備了系列陰離子型的木聚糖基水凝膠，其吸水率在80-900范圍內(nèi)，表現(xiàn)出對pH、有機(jī)溶劑極好的智能響應(yīng)行為和反復(fù)的開-關(guān)特性。該水凝膠對鉛、鉻、鋅重金屬離子的最大吸附量達(dá)859、495、274mg/g，重復(fù)使用8次之后仍保留原來90%的吸附容量。制備的系列木聚糖基水凝膠可以作為吸附材料、吸水/保水材料、智能開關(guān)等可以應(yīng)用于污水處理、醫(yī)藥等行業(yè)。該功能材料具有生物可降解性、可再生能力，能夠循環(huán)使用，富集的重金屬離子能夠被分離和回收，在污水處理工業(yè)具有潛在的應(yīng)用前景。
我們可以預(yù)見到，利用生物質(zhì)制備生物能源、生物質(zhì)基材料和化學(xué)品，以補(bǔ)充或逐步替代不可再生石化資源是目前資源轉(zhuǎn)化的一種重要發(fā)展趨勢，將推動(dòng)現(xiàn)有的龐大的化石基工業(yè)體系向生物質(zhì)工業(yè)體系的良性轉(zhuǎn)變。
實(shí)現(xiàn)夢想
科技人才最重要的價(jià)值體現(xiàn)在他們的創(chuàng)造價(jià)值上。科技人才能夠利用他們掌握的專業(yè)知識進(jìn)行創(chuàng)造性的勞動(dòng)，提出新的理論和新的解決方法，并轉(zhuǎn)化為新的生產(chǎn)力。
目前，任俊莉的具體研究方向是構(gòu)建半纖維素功能材料理論體系和方法，制備高性能的復(fù)合膜材料、具有良好選擇性的吸附材料以及對藥物具良好控釋性能的藥物載體等功能材料，并考察了它們在食品、污水、農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用。
另外，她將“綠色催化化學(xué)”理念應(yīng)用于半纖維素高選擇性合成化工中間體的研究中，主要利用納米催化技術(shù)在水相和綠色溶劑體系催化轉(zhuǎn)化半纖維素及單糖合成糠醛及糠醛衍生物等高附加值化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)了原料天然、過程綠色、產(chǎn)物環(huán)保的目的，符合當(dāng)前綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
為此，從工作至今，任俊莉主持了大大小小多個(gè)項(xiàng)目，如國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、教育部新世紀(jì)人才支持計(jì)劃項(xiàng)目、教育部高等學(xué)校全國優(yōu)博論文作者專項(xiàng)基金項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)杰出青年基金（首屆）、廣東市科技計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省教育廳育苗工程、華南理工大學(xué)第一批優(yōu)秀青年學(xué)者培養(yǎng)對象、華南理工大學(xué)中央業(yè)務(wù)費(fèi)重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目、中國科學(xué)院可再生能源與天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人才基金、新教師基金及開放基金等多項(xiàng)項(xiàng)目。
目前，她主持的國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、教育部新世紀(jì)人才支持計(jì)劃項(xiàng)目、教育部高等學(xué)校全國優(yōu)博論文作者專項(xiàng)基金項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)杰出青年基金（首屆）等項(xiàng)目主要是針對農(nóng)林生物質(zhì)半纖維素的清潔高效分離及高值化利用進(jìn)行基礎(chǔ)研究，建立了半纖維素高效分離技術(shù)體系，提出均相改性新方法，創(chuàng)立半纖維素均相化學(xué)修飾體系，揭示半纖維素在離子液體體系的溶解機(jī)理，依據(jù)半纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合成了系列不同功能的半纖維素基材料，闡明了半纖維素結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系，這些研究為半纖維素的工業(yè)應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。
除了在半纖維素領(lǐng)域取得了一定成果，任俊莉同時(shí)還擔(dān)負(fù)著傳道授業(yè)的師者責(zé)任。她協(xié)助孫潤倉教授指導(dǎo)了博士研究生3名，其中兩名研究生分別獲得華南理工大學(xué)優(yōu)博創(chuàng)新基金的特等資助。指導(dǎo)5名碩士研究生。在指導(dǎo)研究生時(shí)，任俊莉在生活上給予他們物質(zhì)和精神的雙重支持；在科研方面，她細(xì)心指導(dǎo)，時(shí)刻跟蹤學(xué)生科研工作動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決。并且，還積極參與和協(xié)助學(xué)科帶頭人對學(xué)科的建設(shè)，幫助團(tuán)隊(duì)青年教師在項(xiàng)目申報(bào)、等方面快速成長，完善學(xué)術(shù)梯隊(duì)建設(shè)。
收獲夢想
6月22日，由《科學(xué)中國人》雜志主辦的“科學(xué)中國人（2012）年度人物頒獎(jiǎng)典禮”在北京萬壽賓館舉行。此次，共評選出百余位科學(xué)中國人（2012）年度人物及年度人物特別獎(jiǎng)。
榮譽(yù)的殿堂上，任俊莉如蓮花般奪目。當(dāng)杰出青年科學(xué)家獲獎(jiǎng)?wù)叩桥_領(lǐng)獎(jiǎng)，所有人都關(guān)注到了那萬花叢中一點(diǎn)紅，她是獲獎(jiǎng)?wù)咧形ㄒ坏呐浴＝M委會給她的提名理由這樣描述：多年來以造紙植物資源半纖維素的高值化利用為研究核心，針對制漿造紙過程中半纖維素資源化利用效率低、成本高及轉(zhuǎn)化產(chǎn)品類型少等瓶頸問題開展工作，在解譯蔗渣、麥草和黃竹半纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，依據(jù)半纖維素的構(gòu)效關(guān)系構(gòu)建了多元化半纖維素基產(chǎn)品合成新理論和新方法，建立了具有自主創(chuàng)新的半纖維素轉(zhuǎn)化技術(shù)體系，研究成果受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和跟進(jìn)。研究成果獲高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（2012年，2008年，排名第五）。申請人2010年獲“全國百篇優(yōu)秀博士論文”獎(jiǎng)，2012年入選廣東省高等學(xué)校“千百十工程”第七批校級培養(yǎng)對象，同年獲得教育部新世紀(jì)人才支持計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)杰出青年基金項(xiàng)目、華南理工大學(xué)首批杰出人才培養(yǎng)計(jì)劃培養(yǎng)對象―優(yōu)秀青年學(xué)者等人才項(xiàng)目資助。
年輕如她，堅(jiān)持如她，勤奮如她。也許她的專業(yè)你根本不懂，也許她從事的科研無法理解，但作為中國人，你應(yīng)該知道造紙術(shù)是中國四大發(fā)明之一，人類文明史上的一項(xiàng)杰出的發(fā)明創(chuàng)造。在任俊莉的工作中，主要致力于以制漿造紙產(chǎn)業(yè)為平臺的生物質(zhì)煉制新模式的研究，重點(diǎn)對造紙過程中半纖維素資源綜合利用進(jìn)行系統(tǒng)研究。針對制漿造紙過程中半纖維素資源未得到充分利用的現(xiàn)狀，提出了造紙?jiān)现茲{前預(yù)處理提取半纖維素及純化半纖維的技術(shù)體系，并對其結(jié)構(gòu)及定向轉(zhuǎn)化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。這不僅是科研的進(jìn)步，更是中華文明的傳承。
論文關(guān)鍵詞：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，金融發(fā)展，中部地區(qū)
一、文獻(xiàn)回顧與問題提出
經(jīng)濟(jì)增長與金融發(fā)展之間的關(guān)系一直是理論界研究的焦點(diǎn)之一。學(xué)者們通過大量的理論分析和實(shí)證檢驗(yàn)肯定了金融發(fā)展促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的觀點(diǎn)（Stiglitz(1985)、Levine 和 King(1993) 、Levine和Zervos(1998)）。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變遷作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，相比經(jīng)濟(jì)總量的擴(kuò)張而言，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級更是決定了一國或一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量、效率和可持續(xù)性。于是很多學(xué)者將研究的的視角逐漸轉(zhuǎn)入到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與金融發(fā)展的聯(lián)系中，研究的重點(diǎn)主要集中于金融發(fā)展所帶來的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整效應(yīng)。Binh、Park和Shin（2006）研究了不同金融結(jié)構(gòu)對不同技術(shù)特征產(chǎn)業(yè)的影響，Wurgler (2000)、Fisman和Love (2003)分析了金融配置資本和社會資源的效率如何影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這些研究的結(jié)論都證明了金融發(fā)展對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整存在積極的推動(dòng)作用。而另外一些學(xué)者則對金融發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整之間互動(dòng)性展開了探討（Goldsmith（1969），Rajan和 Zingales (1998)）。
上述國外學(xué)者在對眾多發(fā)達(dá)國家、發(fā)展中國家所進(jìn)行的大量實(shí)證研究中，卻鮮有關(guān)于我國的研究，且很少深入研究發(fā)展中國家金融發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的關(guān)系。在國內(nèi)，學(xué)者們對我國金融發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行了一定的研究。楊琳、李建偉（2002）研究了我國金融結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級之間的關(guān)聯(lián)性，并指出金融發(fā)展有利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，而現(xiàn)階段我國的金融發(fā)展相對落后，面對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級對金融服務(wù)提出的更高要求，應(yīng)加快金融改革。傅進(jìn)、吳小平（2005）從金融的資金形成機(jī)制、導(dǎo)向機(jī)制及信用催化機(jī)制的角度，分析了金融對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的機(jī)理。曾國平、王燕飛（2007）理論分析了中國金融畸形發(fā)展的非常態(tài)模式，并通過實(shí)證說明了我國金融發(fā)展對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷表現(xiàn)出的扭曲效應(yīng)。史諾平 、廖進(jìn)中、楊煒娜（2010）基于金融發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的作用機(jī)制，對我國金融發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的相關(guān)關(guān)系和因果關(guān)系進(jìn)行實(shí)證研究，其結(jié)論顯示金融發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整存在長期相關(guān)關(guān)系，而金融整體發(fā)展水平與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整之間僅存在單向因果關(guān)系。
隨著經(jīng)濟(jì)形勢的變化，我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性日益凸顯出來，各地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級和金融發(fā)展差距不斷擴(kuò)大的問題引起學(xué)者們越來越多的關(guān)注，有關(guān)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和金融發(fā)展之間聯(lián)系的研究日益增多。范方志、張立軍(2003) 通過實(shí)證分析了我國東、中、西部地區(qū)的金融結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級以及經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系，并指出了中西部地區(qū)金融結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換速度不快金融論文，妨礙了中西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級和經(jīng)濟(jì)增長，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的滯后，又導(dǎo)致金融業(yè)發(fā)展緩慢和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的落后。楊勝剛、朱紅(2007)從中部經(jīng)濟(jì)塌陷、金融弱化入手展開研究，研究認(rèn)為中部地區(qū)金融發(fā)展有利于促進(jìn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，但是以國有銀行為主的金融部門與實(shí)體部門之間不存在有效互動(dòng)，資金的使用未能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置。這些研究仍然將重點(diǎn)集中于中部地區(qū)金融發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整效應(yīng)，且并未對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對金融發(fā)展的影響做進(jìn)一步研究。中部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、金融發(fā)展滯后，那么產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不合理性是否是造成金融發(fā)展滯后的原因？這需要我們進(jìn)行更為深入的探討。因此本文擬從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整入手，試圖全面揭示中部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對金融發(fā)展所產(chǎn)生的影響，以期在中部崛起中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整推動(dòng)金融發(fā)展提供可選擇的政策建議。
二、中部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整下的金融發(fā)展
改革開放以前，受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下國家優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)影響，中部地區(qū)主要以糧食生產(chǎn)為主的第一產(chǎn)業(yè)和以軍工、重工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主攻方向。而改革開放后，由于國家實(shí)行非均衡發(fā)展戰(zhàn)略，東部沿海地區(qū)作為發(fā)展的重點(diǎn)帶動(dòng)了整個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)增長，而中部作為國家農(nóng)業(yè)和工業(yè)原材料基地的定位卻并沒有發(fā)生顯著變化，這一定程度上造成了中部地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理性（如下表1所示）。
表1 2008年我國分地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較
全國
中部地區(qū)
東部地區(qū)
東北地區(qū)
GDP占比
100
19.3
54.3
8.6
人口占比
100
27.1
36.7
8.3
工業(yè)占比（%）
100
19.02
55.94
8.96
第三產(chǎn)占比（%）
100
17.2
58.22
7.86
三產(chǎn)結(jié)構(gòu)（%）
11.3:48.6:40.1
14.6:50.9:34.5
6.8:51.7:41.5
