[bmim]Cl-CH_3OH作为吸收式制冷工质对的潜能分析

提出将[bmim]Cl/CH_3OH应用为吸收式制冷工质对,并从多角度对其应用潜能进行分析.采用静态法饱和蒸气压测定装置、DSC、乌氏黏度计和比重瓶等测定了293.15～353.15 K温度范围内[bmim]Cl/CH_3OH溶液的汽液平衡、比热容、黏度和密度,拟合得到溶液汽液平衡的NRTL模型参数以及比热容、黏度、密度随浓度和温度的经验关联式.结果表明:[bmim]Cl/CH_3OH溶液的性质满足理想吸收式制冷工质对的要求,在吸收式制冷中有较大的应用潜能.     

用NRTL方程计算含离子液体体系的汽液平衡

离子液体作为环境友好溶剂在反应和分离过程中具有良好的应用前景,含离子液体体系汽液平衡的计算及模型化研究具有重要的理论和实际意义.采用非电解质溶液NRTL方程表示溶液的非理想性,关联了［bmim］［PF₆］H₂O及［C₈mim］［PF₆］H₂O二元体系的等温汽液平衡,关联误差在2%之内;预测了这些体系在其他温度下的汽液平衡,预测的总平均误差均在5%之内.通过关联不同温度下有机物在离子液体C₈H₁₄S₂O₄F₆N₃和C₉H₁₆S₂O₄F₆N₃中的无限稀释活度因子的实验数据,得到了有关NRTL方程的二元作用参数,在此基础上预测了离子液体对二元共沸体系汽液平衡的影响.结果表明,含离子液体体系的汽液平衡可以采用传统的非电解质溶液模型如NRTL方程来描述,离子液体的“盐效应”可以显著改善组分的相对挥发度甚至消除共沸现象.     

1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯+水/醇蒸气压的测量和关联

合成了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯(［BMIM］［DBP］),用静态法测量了［BMIM］［DBP］与H₂O/CH₃OH/C₂H₅OH 所形成的3个二元体系的汽液平衡数据,并用NRTL模型对活度因子进行关联。实验结果表明,［BMIM］［DBP］+H₂O/CH₃OH/C₂H₅OH二元体系汽液平衡数据对Roualt定律呈负偏差,说明3个体系均可作为吸收式热泵的潜在工质。3个体系的关联结果与实验数据的平均相对误差分别为2.37%、2.51%和1.89%。     

CaCl2-LiNO3/H2O三元工质对的热物性及应用

围绕以LiBr/H₂O为工质对的单级太阳能吸收式制冷循环因对太阳能集热温度要求高而难以实现产业化工程应用的问题,本文提出了一个创新性的技术途径。即以改变工质对的吸收特性为切入点,探索具有优于LiBr/H₂O的制冷吸收特性的新工质对。研究发现,CaCl₂/H₂O溶液具有良好的制冷吸收特性,并从利用CaCl₂/H₂O的制冷吸收特性出发,筛选出了制冷吸收特性明显优于LiBr/H₂O、以廉价CaCl₂为主成分的新工质对,即CaCl₂-LiNO₃（1.8：1）/H₂O。系统地测定了其结晶温度、饱和蒸气压、密度、黏度、比热容和比焓,并与LiBr/H₂O进行了比较。结果表明,采用CaCl₂-LiNO₃（1.8：1）/H₂O作为单级太阳能吸收式制冷循环的工质对时,在同一制冷工况条件下,其发生温度亦即太阳能集热温度比采用LiBr/H₂O的情况低6.9℃,且浓溶液的结晶温度为5.0℃,比发生器温度低69.1℃,比吸收器温度低32.0℃,因而运行时不会出现结晶问题。另外,采用浸泡失重法测定了Q235碳钢和T6紫铜在CaCl₂-LiNO₃（1.8：1）/H₂O中的腐蚀速率,并与LiBr/H₂O的情况进行了比较,结果表明其腐蚀性较低,可满足实际工程应用的要求。     

基于吸收式制冷循环的CaCl2-LiCl/H2O工质对研究

利用低品位的太阳能热、地热或者工业领域低温余热废热进行吸收式制冷是实现节能减排的一个有效途径。对具有良好制冷吸收特性的工质对CaCl₂-LiCl/H₂O进行了实验研究,通过测定不同质量比的CaCl₂-LiCl/H₂O溶液的饱和蒸气压,得出了CaCl₂与LiCl的质量比为2∶1的工质对即CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O的制冷吸收特性最佳。CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O与常规的工质对LiBr/H₂O相比,在大幅降低工质对成本的同时,在同一制冷工况下所需驱动热源温度即发生温度降低了5.8℃,而制冷COP提高0.041,?效率提高0.052。还系统测定了CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O的结晶温度、密度、黏度、比热容、比焓以及腐蚀性。结果表明,相较于其他几种以CaCl₂为主要成分的工质对,CaCl₂-LiCl(2∶1)/H₂O具有较低的黏性,且对碳钢和紫铜的腐蚀性也较小,可满足实际工程应用的要求。     

氯盐离子液体水溶液的物理化学性质

离子液体是一类新型表面活性剂,研究离子液体+水体系的物性具有重要的意义。为此,本文测定了不同浓度和温度下［Bemim］［Cl］（氯化-1-甲基-3-苄基咪唑）,［C_nmim］［Cl］（氯化-1-甲基-3-烷基咪唑, n=4,14,16）,［BeiQu］［Cl］（氯化-N-苄基异喹啉）,［C_miQu］［Cl］（氯化-N-烷基异喹啉, m=4,8）等氯盐离子液体水溶液的密度、动力黏度、表面张力等物化性质。氯盐离子液体水溶液密度的变化趋势为咪唑类>异喹啉类。离子液体水溶液的黏度随着温度的升高而减小,随着浓度的升高而升高。在等温条件下,阳离子取代基相同时,离子液体水溶液的表面张力的变化趋势为咪唑类<异喹啉类。     

基于吸收式制冷循环的CaCl_2-LiCl/H_2O工质对研究

利用低品位的太阳能热、地热或者工业领域低温余热废热进行吸收式制冷是实现节能减排的一个有效途径。对具有良好制冷吸收特性的工质对CaCl_2-LiCl/H_2O进行了实验研究,通过测定不同质量比的CaCl_2-LiCl/H_2O溶液的饱和蒸气压,得出了CaCl_2与LiCl的质量比为2∶1的工质对即CaCl_2-LiCl (2∶1)/H_2O的制冷吸收特性最佳。CaCl_2-LiCl (2∶1)/H_2O与常规的工质对LiBr/H_2O相比,在大幅降低工质对成本的同时,在同一制冷工况下所需驱动热源温度即发生温度降低了5.8℃,而制冷COP提高0.041,?效率提高0.052。还系统测定了CaCl_2-LiCl(2∶1)/H_2O的结晶温度、密度、黏度、比热容、比焓以及腐蚀性。结果表明,相较于其他几种以CaCl_2为主要成分的工质对,CaCl_2-LiCl (2∶1)/H_2O具有较低的黏性,且对碳钢和紫铜的腐蚀性也较小,可满足实际工程应用的要求。     

离子液体［Hnmp］HSO4催化合成乙酸正丁酯的动力学研究

研究了以离子液体N-甲基吡咯烷酮硫酸氢盐（［Hnmp］HSO₄）为催化剂时的乙酸/正丁醇液相反应动力学。实验结果表明,此反应的正、逆反应皆为表观二级反应,正、逆反应的活化能分别为74.37 kJ·mol^－1和53.76 kJ·mol^－1。其动力学方程为:r=6.48×10⁸exp(－74.37/RT)［HAc］［C₄H₉OH］－1.06×10⁵exp(〖KG-*3〗－53.76/RT)［CH₃COOC₄H₉］［H₂O］。在该实验的反应条件下,其反应机理与质子酸催化酯化反应机理相似。     

甲醇-乙酸甲酯-1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的等压汽液平衡

测定了101.3 kPa下甲醇-乙酸甲酯-1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[BMIM］［Tf2N］）体系的汽液平衡,并用NRTL方程对测得的汽液平衡数据进行了回归,得到方程的二元参数。实验表明［BMIM］［Tf₂N］能够显著提高甲醇对乙酸甲酯的相对挥发度,并且随着［BMIM］［Tf₂N］含量的增加,甲醇对乙酸甲酯的相对挥发度增大。将萃取剂［BMIM］［Tf₂N］与1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（［OMIM］［PF₆］）进行了对比,结果表明对于甲醇-乙酸甲酯体系,［BMIM］［Tf₂N］具有更高的分离效率。     

1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯+甲醇/乙醇+水三元工质溶液混合焓的测量及预测

采用绝热量热法测量了由离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯([bmim][DBP])分别与CH₃OH、C₂H₅OH和H₂O所组成的3个二元工质溶液体系[bmim][DBP](1)+ CH₃OH(2)/C₂H₅OH(2)/H₂O(2),以及2个三元工质溶液体系[bmim][DBP](1)+ CH₃OH(2)/C₂H₅OH(2)+ H₂O(3)在298.15 K和常压下的摩尔混合焓H_m^E。利用Gibbs-Helmholtz方程和NRTL活度系数模型,对每个二元溶液体系摩尔混合焓的实验数据进行关联,获得模型方程中的组分作用参数。摩尔混合焓的模型拟合值与实验值的平均相对偏差分别为1.81%、1.44%和0.72%。在此基础上预测了2个三元工质溶液体系的摩尔混合焓。结果表明:三元工质溶液体系的摩尔混合焓在实验浓度范围内均为负值,混合为放热过程。表明三元工质溶液具有成为吸收制冷循环新工质溶液的基本特征;采用NRTL模型预测2个三元溶液体系摩尔混合焓的计算值与实验值的平均相对误差分别为2.31%、2.49%。     

功能型离子液体的合成表征及CO2吸收性能

合成了两种传统型离子液体［bmim］BF₄和［emim］BF₄及含有胺基和羟基的功能型离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄、［OH-e-mim］Br,并对合成的离子液体进行IR和¹H NMR表征。常温常压条件下,对所合成的离子液体开展CO₂吸收性能实验,发现胺基改性离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄和羟基改性离子液体［OH-e-mim］Br的CO₂饱和吸收量分别是常规离子液体的3～9倍和1～2倍,且含有乙基官能团的离子液体吸收平衡时间普遍较短。最终探讨了温度、CO₂分压等对功能型离子液体吸收CO₂过程的影响。     

离子液体基工质对的吸收制冷循环性能实验研究

分别对以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯[Emim][DEP]为吸收剂的二元工质对[Emim][DEP]+H₂O和以[Emim][DEP]+LiBr为吸收剂的三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的吸收制冷循环性能进行了实验研究,用于评价这种新型的工质对的制冷性能。实验结果表明,二元工质对[Emim][DEP]+H₂O具有吸收制冷性能,但与LiBr+H₂O工质对相比,其制冷系数较低。当发生温度为90℃、循环水温度为30℃、蒸发温度在10～15℃时,制冷系数仅为0.16～0.28。主要原因是[Emim][DEP]+H₂O工质对具有较高的黏度和较低的热导率,导致吸收器降膜吸收传热系数较低,吸收器吸收水蒸气的能力不足。为了强化其制冷效果,在[Emim][DEP]+H₂O工质溶液中加入少量LiBr水溶液,构成三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O。实验结果表明,三元工质对LiBr+[Emim][DEP]+H₂O的制冷性能优于二元工质对[Emim[DEP]+H₂O,在上述蒸发温度范围内,制冷系数能够达到0.17～ 0.34,并且制冷温度更低。     

蒽的电化学加氢

在隔离式电解槽中,以制备的泡沫Pb为阴极,Pt丝为对电极,饱和甘汞电极（SCE）为参比电极,研究了不同电解体系的伏安曲线和蒽的阴极电化学加氢行为.实验发现：在已研究的体系中,蒽阴极电解加氢为二氢蒽,其中CH₃CN+EtOH+H₂O+Bu₄NBr是加氢效果较好的电解体系.进一步研究CH₃CN+EtOH+H₂O+Bu4NBr电解体系中H₂O浓度、溶剂组成和支持电解质Bu₄NBr的浓度以及温度等因素对蒽电解催化加氢效果的影响,结果表明较理想的电解体系组成为：［H₂O］＝5.5mol&#8226;L^-1,［CH₃CN］/［EtOH］＝2/1(v/v),［Bu₄NBr］＝0.50mol&#8226;L^-1,温度为35℃,在该条件下,电解反应6 h,二氢蒽的产率可达91.37％.     

[Bmim][BF4]/MEA混合水溶液的CO2汽液平衡和解吸能耗分析

搭建汽液平衡实验台,对液液分相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液与CO₂的汽液平衡进行了实验测量与分析,并对该吸收剂解吸能耗进行计算。结果表明,随着温度的升高,相同担载量溶液对应的CO₂分压升高,[Bmim][BF₄]质量分数的改变对汽液平衡的影响不明显。与传统有机胺溶液30%（质量）MEA相比,该吸收剂在能耗方面主要优势在于解吸过程中显热和潜热的减小。其反应热在担载量大于0.45之后明显减小,潜热的减小主要由于解吸塔内H₂O气相分压和摩尔分数的减小,当[Bmim][BF₄]质量分数大于30%时,显热可以减少30%以上,减少的原因主要为比热容的降低和富液胺浓度的提升。     

稀土双膦酸酯配合物和稀土氯化物对Mannich反应的催化作用

研究了Dy(OTf)₃、DyCl₃和稀土双膦酸酯配合物{ ［Dy(OTf)₂L₂(H₂O)₂］(OTf)(CH₃CN)}［L=(iPrO)₂P(O)CH₂P(O)(iPrO)₂］ 等对Mannich 反应的催化作用,发现以Dy(OTf)₃为催化剂时,收率为54%,［Dy(OTf)₂L₂(H₂O)₂］(OTf)(CH₃CN)的收率仅为8%,DyCl₃收率达47%。研究了12种稀土金属氯化物对Mannich 反应的催化作用,其中,ErCl₃催化剂的收率最高,达到61%。     

CO等气体在苯酚中的溶解度的测定及关联

建立了一套用于测定高中压下气体在黏度大、易结晶高黏度溶剂中溶解度的汽液平衡测定装置,该装置采用整体温浴、流动的方法很好地解决了溶剂苯酚易结晶而带来操作困难的问题,利用该套高中压汽液平衡测定装置,在不同温度和压力下,测定了CO₂、CO、N₂、O₂气体在纯苯酚中的溶解度数据.采用RK方程的维里展开式和正规溶液理论推算得到的气体溶解度与温度和压力的函数关系式,并对相同温度和压力下CO等气体在纯苯酚中的溶解度进行了三参数关联,得出了溶解度的计算模型.最后,用这一模型关联计算CO₂、N₂、O₂和CO在纯苯酚中的溶解度,结果表明,计算值和实验值误差较小,因此,该计算模型可以用于对相同温度下加压气体在纯苯酚中溶解度的关联和内插计算.     

CO2加H2和Cu-Zn-O催化剂的特性 Ⅰ.Cu-Zn-O催化剂沉淀过程因素的影响

本文详细研究了沉淀过程因素(溶液pH值、共沉淀加料方式、沉淀剂的种类、共沉淀混料速度和CuO/ZnO配比等对CO₂加H₂合成CH₃OH催化剂活性及其表面性质的影响。并采用BET、AAS、XRD、FFIR等测试手段对催化剂的表面组成、物相结构等进行了详细分析和讨论。     

酸性离子液体催化合成三醋酸甘油酯

合成了［HSO₃-pmim］Cl、［HSO₃-pmim］［H₂PO₄］、［HSO₃-pmim］［BF₄］和［HSO₃-pmim］ ［HSO₄］离子液体，用1H-NMR和FT-IR对离子液体的结构进行了确定。将几种酸功能化离子液体应用于三醋酸甘油酯的合成反应中，筛选出了一种催化效果好又可以重复使用的离子液体［HSO₃-pmim］［HSO₄］。考察了催化剂用量、原料配比和反应时间对反应的影响，得到了较佳反应条件：n(甘油)∶n（醋酸）=1∶8，催化剂用量为醇酸总质量的5.8%，反应时间6 h，反应温度(80~90) ℃。对该功能化离子液体的重复使用性进行了考察，重复使用10次后，三醋酸甘油酯的收率仍大于90%。     

顶空气-质联用法测定离子液体富集的空气中的苯系物

基于室温离子液体无蒸气压、离子强度高且稳定、优良溶解性等特点,实验中采用室温离子液体［bmim］［PF₆］作为吸收液,气相色谱-质谱联用分析测定离子液体富集的苯系物,建立了顶空进样-气相色谱-质谱方法测定苯、甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯的最佳分析条件。结果表明离子液体有可能作为空气中苯系物的富集材料。     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。