封闭空间瓦斯爆炸过程的反应动力学分析

为了获取瓦斯爆炸过程中反应动力学参数,通过修改化学动力学计算软件CHEMKINIII中的SENKIN程序包,采用甲烷燃烧的化学动力学详细反应机理(包括16种组分、41个反应),建立了定容弹中瓦斯爆炸过程的计算模型.利用该模型对瓦斯爆炸过程中温度、压力及反应物浓度的变化趋势进行了模拟分析,同时通过对瓦斯爆炸详细反应机理的敏感性分析,找出了影响瓦斯爆炸以及爆炸后部分致灾性气体生成的关键反应步.结果表明:瓦斯爆炸后温度、压力将分别达到2800K,0.24MPa左右;促进瓦斯爆炸的关键反应步为CH3+O2=CH3O+O,CH4+HO2=CH3+H2O2;促进CO与CO2生成的关键反应步为CH3+O2=CH3O+O,CH4+O2=CH3+HO2,CH4+HO2=CH3+H2O2,CH3+HO2=CH3O+OH,H+O2=OH+O.     

UV/Fe(C2O4)33-/H2O2系统羟自由基生成规律

采用分光光度法研究Fenton、UV/Fenton和UV/Fe(C2O4)33-/H2O2系统中羟自由基(.OH)的生成规律.结果表明:3个系统生成的.OH浓度顺序均为UV/Fe(C2O4)33-/H2O2>UV/Fenton>Fenton.对于UV/Fe(C2O4)33-/H2O2系统,最佳K2C2O4浓度为1 mmol/L,最佳初始pH范围和H2O2浓度分别为2-5和20 mmol/L,增加Fe2 浓度和升高反应温度有助于UV/Fe(C2O4)33-/H2O2系统生成.OH.     

H2O2预氧化对Fe/C微电解处理油田压裂废水的作用研究

通过对油田压裂废水的系列实验,研究了H2O2预氧化对Fe/C微电解处理油田压裂废水的作用.研究结果表明,H2O2预氧化可显著促进Fe/C微电解处理工艺对压裂废水污染物的降解,提高反应效率,其主要原因在于H2O2预氧化能够降低压裂废水的粘度,提高Fe/C微电解的传质速度,并能利用Fe/C微电解反应中产生的Fe2+以激发氢氧自由基(·OH).研究还对不同浓度压裂废水进行了处理评价,结果指出H2O2/Fe/C反应体系能够有效降低压裂废水中的COD,控制其中的污染物质,该结果对于压裂废水的在实际生产中的合理处理具有指导价值.     

在O2/CO2和O2/N2气氛下添加H2对乙炔扩散火焰碳烟生成的影响

通过二维消光法获得乙炔层流扩散火焰的高度、温度及碳烟含量,研究O2/CO2及O2/N2两种气氛下添加H2对乙炔层流扩散火焰中碳烟生成的影响.结果表明:两种气氛下添加H2对乙炔火焰高度影响微弱,但会升高乙炔火焰温度,温度随H2流量的增加而升高,H2与C2H2的流量比值为0.5时,O2/CO2和O2/N2气氛下火焰最高温度升幅分别为6.1％,3.1％;两种气氛下添加H2对乙炔火焰中的碳烟生成有明显抑制作用,随H2流量的增加火焰碳烟体积分数明显下降,H2与C2H2的流量比值为0.5时,抑制作用最强,O2/CO2和O2/N2气氛下碳烟体积分数降幅分别为24.4％,27.5％.     

亚甲蓝分光光度法测定氧化降解瓦斯的羟基自由基

建立一种亚甲蓝作显色剂分光光度法测定Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中·OH含量的方法,所产生的羟基自由基与亚甲蓝作用后使其吸光度降低,利用吸光度值的变化可间接测定·OH表观生成率,系统研究了H2O2浓度c(H2O2),Fe2+浓度c(Fe2+),初始pH值、反应温度等因素对·OH表观生成率的影响;同时,研究了异丙醇对·OH表观生成率和甲烷降解率的影响规律.结果不仅找出Fenton试剂氧化降解瓦斯反应体系中的·OH表观生成规律,而且为矿井瓦斯的绿色治理技术提供了重要的基础数据.     

金属氧化物催化氧化氯化氢制氯气的研究

氯化氧HCl气体催化氧化制备氯气Cl2对氯元素的高效循环利用具有重要意义.采用程序升温分析技术(TPAT)研究了14种金属氧化物(AlO3、TiO2、Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CoO、CuO、La2O3、CaO、MgO、RuO2、MnO2、CeO2、Co3O4)吸附HCl与释放Cl2的效果,通过X射线衍射仪(XRD)探讨了金属氧化物与HCl反应的过程机理,使用X射线光电子能谱仪(XPS)检测了反应后样品残氯量,利用Gaussian 03程序计算了热力学数据.结果表明,CoO具有较好的吸附HCl的效果,吸附率85.4%;所得氯化物还可高效氧化牛成Cl2,释放率85.2%,残氯量12.8%,多次循环使用效果仍较好,是两步法(Benson过程)催化氧化HCl制备Cl2的最优催化剂;在研究温度范围内,氯化阶段为放热自发不可逆过程,氧化阶段与此相反.     

CO/CH_4在Ni(111)表面协同催化裂解机制

采用理论计算研究了CO与CH_4在Ni催化裂解过程中存在显著协同作用的机制.结果表明:CH_4逐步裂解过程中的速控步为第一个和最后一个H解离,反应能垒分别为106 kJ/mol和131 kJ/mol;CO在Ni(111)表面直接裂解为C和O,反应能垒为362 kJ/mol;CO/CH_4催化裂解过程中,CO裂解产物O可改变CH_4最后一步裂解的路径,其步骤为CH+O→CHO→C+OH,该步骤反应能垒低于CH直接裂解反应能垒;CH_4裂解产物H可改变CO裂解的路径,其步骤为CO+H→COH→C+OH,该步骤反应能垒低于CO直接裂解反应能垒;中间产物OH可改变CH_4裂解最后一步裂解的路径,其步骤为CH+OH→CHOH→C+H_2O,该步骤反应能垒低于CH直接裂解反应能垒.     

共沉淀法制备纳米Al_2O_3/TiO_2复合粉体

以 Ti Cl4 和 Al Cl3为原料 ,采用沉淀法制备了纳米 Al2 O3/Ti O2 复合粉体。对制备过程中沉淀剂的选择、反应物浓度、反应温度、滴加速度与搅拌速度、脱水方式、热处理温度与时间、煅烧温度等影响因素进行了研究。结果表明 ,用氨水作为沉淀剂比用 Na OH、Na2 CO3效果好 ;反应物滴加方式采用碱液往 Ti Cl4 与 Al Cl3的混合溶液中滴加 ;反应在室温下进行 ;滴加速度与搅拌速度分别为 9m L· min- 1、30 0 r· min- 1时 ,可以取得较好的效果。     

微波敏化强化芬顿试剂催化氧化NO机理研究

微波结合活性炭的微波敏化方式可大幅提高Fenton试剂氧化能力,为研究产物的生成路径及微波、活性炭、H2O2之间的关联性,自制不同孔隙材料及不同Fe含量的碳材料,采用多组对照实验验证产物O2、CO、NO2的可能生成路径及微波、活性炭的作用,最终得到微波敏化下的芬顿试剂催化氧化NO的反应机理.结果表明:采用活性炭加微波的敏化方式后,NO脱除效率可从33.1%提高至46.3%,O2生成量从6.9%增加到18.6%,同时伴随着体积分数68×10-6的CO生成; O2可通过活性炭的吸附作用及Fe2+的催化作用产生; C及NO只能被芬顿反应过程中生成的·OH、HO2·氧化成CO及NO2;微波可强化体系内所有可发生反应,活性炭能进一步提高微波敏化的前提是发达的孔隙,同时活性炭中存在的部分Fe元素参与到了芬顿反应.     

活性黑KN-B的M^n＋/H2O2型高级氧化脱色研究

开展Mn+(Fe2+、Fe3+、Co2+、Cu2+),H2O2型高级氧化体系对活性黑染料KN-B的氧化脱色研究.发现实验条件下经典Fenton体系(Fe2+/H2O2)对KN-B脱色效果随酸性增强、反应时间延长、反应温度升高和初始染料浓度降低增加;在pH=7,T=25℃,KN-B、H2O2与催化剂Fe3+初始浓度比例为1:5:1.6时,100min脱色率可达96.60%.分别进行pH=3,7和10条件下Fe3+/H2O2、Co2+/H2O2、Cu2+/H2O2体系对KN-B的脱色研究,结果表明与Fe3+/H2O2高级氧化体系相比,Co2+/H2O2体系脱色效果不明显,而Fe3+/H2O2和Cu2+/H2O2分别在中性和碱性条件下可在短时间内达到更高的脱色率.初始pH=7,50 min后Fe3+/H2O2体系脱色率可达98%以上,该体系更适于KN-B氧化脱色.     

H2O/CO2组分对氢和乙烯超声速燃烧室性能影响数值模拟

文章采用数值计算方法,评估了H2O与CO2两种污染组分对氢、乙烯超声速燃烧室性能的影响。针对纯净空气和含H2O/CO2污染空气,在来流总温、总压、马赫数、氧气摩尔含量、燃料当量油气比相当的条件下对氢、乙烯超声速燃烧室分别进行了三维、二维燃烧流场数值模拟,其中氢气当量比为0.42,乙烯当量比为0.57。计算中考虑的H2O组分摩尔含量包括7.5%和17.5%,CO2组分摩尔含量为7.5%。最后,将数值计算结果与相应实验测量值进行了对比分析。研究结果表明:数值计算结果与实验测量值比较接近,反映的H2O、CO2污染组分影响趋势一致的,计算结果可以有效分辨出污染组分对燃烧室性能的影响;H2O、CO2污染组分的存在降低了燃烧总温升、燃烧效率,进而降低了燃烧室壁面压力,总体上造成燃烧室性能的下降。     

Degradation of p-nitrotoluene by O3/H2O2 process and oxidation mechanism

The degradation of p-nitrotoluene by O3/H2O2 process in a bubble contact column was investigated. Effects of the molar ratio of hydrogen peroxide to ozone,pH value and t-butanol on the oxidation process were discussed. It was found that the proper H2O2/O3 molar ratio for the degradation of p-nitrotoluene was around 0.6, different pH values and the presence of t-butanol highly influenced the removal efficiency of p-nitrotoluene. 5-methyl-2-nitrophenol, 2-methyl-5-nitrophenol, (4-nitrophenyl) methanol, 5-(hydroxymethyl)-2-nitro phenol, acetic acid, 2-methylpropane diacid and 2-(hydroxylmethyl)propane diacid were identified as degradation intermediates and products through GC-MS. Radical reaction mechanism and degradation pathway were proposed based on the results of experiments. It is deduced that the benzene ring of p-nitrotoluene can be only destroyed by hydroxyl radicals through a polyhydroxy intermediate pathway. Then unstable polyhydroxy intermediates can be oxidized to different acids with low molecular weight rapidly.     

相转移催化合成2-苄氧基萘

在稀氢氧化钠水溶液和有机溶剂的两相体系中,以季铵盐为相转移催化剂,由２－萘酚和苯氯甲烷一步合成２－苄氧基萘。反应条件温和、反应时间短、操作简单。讨论了相转移催化剂、有机溶剂、反应时间、反应温度及反应物摩尔比对合成产率的影响。结果表明,较适宜的反应条件为：四丁基溴化铵作相转移催化剂,苯作有机溶剂,反应温度为８０℃,反应时间２ｈ,２－萘酚和苯氯甲烷摩尔比为１．０：１．２。合成产率超过８３％,ＩＲ光谱证实产物结构为提示物。     

稀土固体超强酸S2O^2- 8／ZrO2-PrO2-TiO2催化合成苯乙酸乙酯

以稀土固体超强酸S2O^2- 8／ZrO2-PrO2-TiO2为催化剂，苯乙酸和乙醇为原料合成了苯乙酸乙酯。考察了催化剂用量、原料配比、反应时间等对酯化反应的影响。其最适宜反应条件：酸醇比为1：5、催化剂用量为1．5g（苯乙酸为0．1 mol）、反应时间为6h，在此条件下酯化率可达88％以上。表明固体超强酸S2O^2- 8／ZrO2-PrO2-TiO2具有良好的催化活性，它的使用可避免用浓硫酸催化所造成的环境污染，并可重复使用。     

稀土固体超强酸S2O82-/ZrO2-PrO2-TiO2催化合成苯乙酸乙酯

以稀土固体超强酸S2O82-/ZrO2-PrO2-TiO2为催化剂,苯乙酸和乙醇为原料合成了苯乙酸乙酯。考察了催化剂用量、原料配比、反应时间等对酯化反应的影响。其最适宜反应条件:酸醇比为1:5、催化剂用量为1.5 g(苯乙酸为0.1mol)、反应时间为6 h,在此条件下酯化率可达88%以上。表明固体超强酸S2O28-/ZrO2-PrO2-TiO2具有良好的催化活性,它的使用可避免用浓硫酸催化所造成的环境污染,并可重复使用。     

噻唑-4-甲酸的合成

以L-半胱氨酸盐酸盐与甲醛为起始原料,经缩合酯化得到噻唑烷-4-甲酸甲酯,再在二氧化锰作用下氧化合成噻唑-4-甲酸甲酯,水解得到噻唑-4-甲酸。氧化反应最佳反应条件为n（噻唑-4-甲酸甲酯）∶n（MnO2）=1∶23、MnO2活化温度为300℃、80℃反应48h。氧化反应收率为80.8%。     

4-氨基-2-甲基-1-丁醇的合成

设计并合成了一种重要药物中间体4-氨基-2-甲基-1-丁醇。以异丁烯醇、乙酰氯为初始原料,经酯化反应、氢甲酰化反应、胺化还原反应和水解反应制得目标产物。经优化后的反应条件如下:氢甲酰化反应中膦配体/铑催化剂的摩尔比为4∶1,反应温度为120 ℃,合成气（CO/H₂）压力为3 MPa,反应得到中间体醛;胺化还原反应中兰尼镍/底物醛的质量比为1∶20,H₂压力为0.9 MPa,反应得到中间体胺。最后,通过核磁共振氢谱对产物进行了表征,确认目标产物为4-氨基-2-甲基-1-丁醇。产物的总收率为62%。该合成路线原料易得,条件温和,流程简便,有实现工业化生产的价值。     

锰砂/H2O2/O3体系预处理高浓度甲醛废水的中试研究

To solve the problems of high sludge production, easy scaling in pipes and high colour of effluent from treating formaldehyde a wastewater with lime, a pilot study was conducted to treat the wastewater of a pharmaceutical company with a high concentration of formaldehyde using the manganese sand/H2O2/O3 catalytic oxidation system, where the reaction conditions affecting the catalysis were investigated. The results show? that the removal rates of formaldehyde,chemical oxygen demand and chromaticity reach 87.3%, 60.0% and 95.0% respectively when the ozone dosage is 100g/h, reaction time is 2h, the hydrogen peroxide?dosage is 0.30% of the wastewater, reaction temperature is 40℃ and the manganese sand dosage is 60% of the container. The content of organic pollutants is significantly reduced after the formaldehyde wastewater is treated by the manganese sand/H2O2/O3 catalytic oxidation system. This technology has the advantages of high oxidation efficiency and simple operation without secondary pollution, which can provide a reference for the treatment of high concentration formaldehyde wastewater.
     

清洁催化氧化苯甲醛制备苯甲酸

以过氧化氢作为氧化剂,Na2WO4·2H2O作为催化剂来催化氧化苯甲醛制备苯甲酸。选用与催化剂等物质的量的NaHSO4·H2O作添加物,分别考察反应时间,催化剂的物质的量对苯甲酸收率的影响。反应产物通过测熔点、红外光谱来分析。得出反应的最佳实验条件为:回流温度下,n(苯甲醛)／n(Na2WO4·2H2O)／n(添加物)／n(过氧化氢)为100:1:1:250,反应时间为5 h。改变添加物的种类,进一步对23种添加物对苯甲酸收率的影响进行了考察。结果表明,在最佳实验条件下,选择对甲苯磺酸为添加物时,苯甲酸收率达84.05％。     

日光/TiO_2-Fenton试剂处理吲哚废水提高去除率

传统的吲哚废水处理是利用Fenton试剂,虽然简单快速,但有机物矿化程度不充分,易形成中间产物。本实验分别采用Fenton试剂及日光/TiO2-Fenton试剂处理毒性大、难生物降解的吲哚废水。Fenton试剂处理的最佳工艺条件:n(Fe2+)∶n(H2O2)=1∶6,pH=3.0,反应时间为120 min。日光/TiO2-Fenton试剂处理的最佳工艺条件:n(Fe2+)∶n(H2O2)=1∶6,pH=2.5,m(TiO2)=0.2 g,反应时间为120 min。在各自的最佳工艺条件下,日光/TiO2-Fenton试剂的去除率达到96.62%,比Fenton试剂单独处理时去除率提高22.78%。