五水硫酸铜脱水机理的动力学研究

为获得五水硫酸铜失水机理的动力学参数,采用差热分析（DTA）实验研究其脱水过程。采用Kissinger和Ozawa方法计算,得到3步反应的表观活化能分别为82.93、66.13、128.13kJ/mol,指前因子A分别为1.27×10⁸、1.37×10⁵、1.40×10⁹s^-1,采用Crane方程计算得到对应的反应级数n分别为0.93、0.91、0.93,利用反应动力学的分步积分法证实了Crane方程计算的可行性。     

不饱和烷基酚聚氧乙烯醚与乙酰氯酯化合成反应动力学

系统地研究在不同温度、不同时间条件下,不饱和烷基酚聚氧乙烯醚和乙酰氯酯化反应的反应动力学。利用假设反应级数的方法,确定了反应级数为二级不可逆反应,得到反应速率常数,活化能45.05kJ/mol以及指前因子4.276×105 L/(mol·min),最终得到不饱和烷基酚聚氧乙烯乙酯反应动力学方程。     

基于热重-红外联用技术分析油酸的热解特性及动力学分析

利用热重红外联动技术（TG-DTG-FTIR）研究了橡胶籽油中的单不饱和游离脂肪酸油酸组分在不同升温速率（5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min）下的热解特性。然后，用多元线性回归法对油酸非等温热解所得到的特性参数进行研究并计算，求得不同升温速率下对应的反应级数、活化能和指前因子，并对不同升温速率下油酸热解反应活化能和指数前因子作线性拟合。结果表明：油酸热解过程主要可分为0～268℃和268～300℃两个阶段，由红外谱图特征峰的分析可知，不同升温速率下，在油酸热解的阶段内均出现了水蒸气、CH₄、CO₂和CO这4种主要气体挥发分。随着升温速率的增大，油酸热解的最大失重速率随之增大，热解区间也向着高温段移动，同时计算在升温速率从5～30℃/min的过程中，反应级数n=1时，热解反应活化能由105.57kJ/mol降低至93.99kJ/mol，指数前因子由6.99×10⁶降低至6.7×10⁵；n≠1时，热解反应活化能由102.45kJ/mol降低至93.38kJ/mol，指数前因子由3.13×10⁶降低至2.97×10⁴，反应活化能和指数前因子随升温速率的增大出现明显减小。通过对不同升温速率下油酸热解反应的活化能和指数前因子进行线性拟合后发现，两者间具有较好的补偿效应。     

非等温热重法研究聚苯醚热分解动力学

采用非等温热重法对聚苯醚的热分解动力学进行研究,计算了反应活化能,采用积分法结合36种动力学函数来判断聚苯醚热分解的机理函数,得到了聚苯醚热动力学参数即反应的动力学函数,平均活化能（E_a）为211.64kJ/mol,指前因子（A）的平均值为6.24×10⁷s^-1,也获得了对应的热分解动力学方程。     

庚醛与亚硫酸氢钠加成反应动力学研究

醛能与亚硫酸氢钠发生快速的可逆亲核加成反应,该反应可用于去除混合物中的醛。目前醛类加成的动力学研究多集中于低碳醛或芳香醛,缺少高碳脂肪醛的相关数据,且常用的分析方法如碘量法和紫外分光光度法应用局限性大。以庚醛为研究对象,利用在线红外光谱仪,实时监测了283.15~298.15 K温度下庚醛与亚硫酸氢钠的加成反应过程,通过对实验数据的计算与拟合,求得不同温度的反应速率常数和平衡常数,确定了反应的动力学方程,为庚醛的分离应用提供理论基础。结果表明,随着反应温度升高,庚醛反应速率增大,而平衡转化率减小。庚醛与亚硫酸氢钠的加成反应为放热过程,反应热为-60.01 kJ?mol^-1。正反应的活化能为34.68 kJ?mol^-1,指前因子为1.369×10⁷ L?mol^-1?min^-1,逆反应的活化能为94.69 kJ?mol^-1,指前因子为2.500×10¹⁵ min^-1。     

聚氨酯发射药的非等温热分解反应动力学研究

通过差示扫描量热法(DSC)研究以聚氨酯弹性体、黑索金、硝化纤维素以及太根等组成的聚氨酯发射药的热分解性能,将DSC数据结合Kissinger方程和Ozawa方程计算其活化能、指前因子和机理函数方程。聚氨酯发射药(含太根)活化能E和指前因子A约为140 kJ/mol和1.45×10⁽¹⁴⁾;聚氨酯发射药(不含太根)活化能E和指前因子A约为128 kJ/mol和9.73×10(14);聚氨酯发射药(不含太根)活化能E和指前因子A约为128 kJ/mol和9.73×10⁽¹³⁾。聚氨酯发射药热爆炸临界温度T_b约为490 K,自加速分解温度约为475 K。     

锐钛型TiO2对尿素热解过程的影响

通过实验的方法收集了不同温度下纯尿素和尿素/TiO₂混合物热解后的固体残留物，使用红外光谱（IR）及气相色谱质谱联机（GC-MS）方法对这些热解残留物进行成分分析；使用热重-红外联机（TG-FTIR）技术研究尿素及三聚氰酸在有无催化剂TiO₂的情况下的热解特性及气体产物的生成规律；根据Coats-Renfern方法对尿素热解第一阶段的非等温热失重率曲线的数据进行动力学研究，建立动力学方程。结果表明，100~250℃的尿素热解残留物中主要为尿素和缩二脲，300~400℃的尿素热解残留物中主要为三聚氰酸等含氮杂环有机化合物；锐钛型TiO₂能促进尿素和三聚氰酸的热解反应，缩短其反应进程，HNCO与水蒸气在TiO₂表面易发生反应；尿素第一阶段热解的反应级数为2，单独热解时活化能为113.25kJ/mol，指前因子A为2.01×10¹¹min^-1，在催化剂TiO₂的作用下，活化能E为77.42kJ/mol，指前因子A为4.82×10⁷min^-1。     

大豆油与过氧甲酸的环氧化动力学研究

通过大豆油中的双键与过氧酸发生环氧化反应,合成了环氧大豆油(ESO)。从动力学的角度,对反应过程中的各种影响因素,进行了较详细的研究。得知大豆油与过氧甲酸反应,大豆油的反应级数为1级,过氧甲酸的反应级数为2级,其反应活化能为22.77 kJ/mol。生成的环氧大豆油与体系内的甲酸发生水解开环反应,环氧大豆油的反应级数为0.5级,甲酸的反应级数为1级,该反应活化能为4.91 kJ/mol。通过所得动力学参数设定了无催化剂的环氧大豆油合成工艺,得到了环氧值高达6.85的环氧大豆油。     

烟杆废物热解动力学研究

通过热重分析（TGA）方法,采用单步和三平行反应模型分别考察烟杆废物的热解动力学。烟杆废物单步热解的平均活化能为182.4 kJ/mol,最适宜的反应机理函数为14级反应机理f（α）=（1-α）¹⁴。能量补偿效应结果显示烟杆废物的热解可以分为3个阶段α=0~0.32、α=0.32~0.80和α=0.80~1,各阶段的指前因子分别为2.88×10¹⁰、4.33×10¹⁴和9.76×10¹⁶s^-1。单步热解过程中伴有表观活化能的变化以及高级数反应的机理,不能合理地描述烟杆废物的热解机理。采用混合韦伯分布活化能模型考察了三平行反应热解动力学,结果显示：混合韦伯分布活化能模型能很好地拟合烟杆废物热解数据,相关系数R²≥0.997 6;3种伪组分的活化能大小符合E₀（木质素,195.26 kJ/mol）> E₀（纤维素,152.54 kJ/mol）> E₀（半纤维素,121.18 kJ/mol）的顺序;半纤维素的热解机理为一级反应f（α）=1-α,纤维素的热解机理属于成核机理,木质素的机理亦呈现级数反应,级数介于n=3~4之间,木质素的热解机理复杂,可能为多步反应。     

间十五烷基酚与丙烯酰氯酯化反应动力学

为开发间十五烷基丙烯酸苯酯(PDPA)制备工艺,及今后工业化生产提供基础的动力学数据支持。系统地研究不同温度下,无催化剂和以离子液体为催化剂条件下,间十五烷基酚(PDP)与丙烯酰氯合成PDPA的反应动力学。在无催化剂和敷酸剂条件下,酯化反应是二级可逆反应,正反应活化能64.8 kJ/mol,指前因子1.78×106L/(mol·min);逆反应活化能25.1 kJ/mol,指前因子2.25×103L/(mol·min)。在离子液体为催化剂、三乙胺为敷酸剂条件下,酯化反应是二级不可逆反应,反应活化能33.9 kJ/mol,指前因子5.05×103L/(mol·min)。     

果壳生物质燃烧特性与动力学分析

为充分利用果壳生物质废弃物,采用热重分析对油茶壳、核桃壳、澳洲坚果壳进行了燃烧实验研究,考察了不同升温速率下3种果壳生物质的燃烧特性及动力学参数。结果表明：3种果壳生物质燃烧特性不同,但燃烧特性参数均随升温速率升高而增大;随着升温速率的增加,着火点、燃尽温度、最大燃烧速率、平均燃烧速率及综合燃烧特性指数提高;10℃/min时,油茶壳、核桃壳、澳洲坚果壳综合燃烧特性指数分别为0.56×10^-7、1.18×10^-7、0.88×10^-7;3种果壳生物质的燃烧反应遵循一级反应动力学模型,相关系数（R²）均达0.93以上,低温阶段活化能为30.40~52.41 kJ/mol,高温阶段活化能为18.49~40.62 kJ/mol,低温阶段活化能均大于高温阶段。     

环己烯合成1,2-环己二醇的氧化动力学

采用气相色谱法和酸碱滴定法监控反应进程,验证了1,2-环己二醇是环己烯氧化制备己二酸过程中最重要的氧化中间体;在该前提下,以磷酸为助剂,采用初始浓度法研究了钨酸催化H2O2氧化环己烯生成1,2-环己二醇的反应动力学.结果表明,环己烯反应级数为1.33,H_2O_2反应级数为1.08,动力学方程为r=2.322′10~(10(e~(-10480/T)C_(c_e)~(1.33)c_(H_2O_2)~(1.08),活化能Ea=87.15 k J/mol,指前因子A=2.322×10~(10).通过实验验证氧化动力学方程,计算值和实验值的平均相对误差为0.017,两者基本吻合.     

一氧化碳偶联再生反应动力学研究

采用常压连续流动气液反应器,测定了CO气相偶联亚硝酸乙酯再生反应的宏观动力学数据,建立了相应的宏观动力学模型R_A=K_(pNO)反应的活化能E_a=19.46kJ/mol,指前因子A=0.341mol/(m~3·Pa·s).根据气液反应双膜理论,对反应过程进行了分析和参数计算.结果表明,再生反应为一级快反应,反应区在液膜内,反应速率主要受液膜传质控制.求出“本征”反应的活化能为E_a=22.86kJ/mol,指前因子A=1.741×10~8s~(-1).     

合成环氧化端羟基聚丁二烯的反应动力学

采用过氧乙酸原位法合成不同环氧值的环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB),从合成EHTPB的基本反应式出发,推导了反应动力学方程,讨论了碳碳双键浓度与反应温度和时间的关系.结果表明,用过氧乙酸对端羟基聚丁二烯进行环氧化改性合成EHTPB的反应为二级反应,其反应速率常数为1.868×10-6dm3/(mol·s),活化能为39.39 kJ/mol,而碳碳双键和过氧化氢的反应则为一级反应.     

橡胶催化热解动力学分析

利用TG-DTG技术研究了橡胶催化热解过程,并采用多升温速率和单升温速率相结合的方法对热解第一阶段动力学数据进行分析。推导出橡胶热解反应级数为3/2,反应动力学方程为da/dt=2/(3~(1/2)a)·A exp(-E RT),表观活化能为148～162 kJ/mol,指前因子lnA为28～32。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的热分解动力学研究

通过热重分析(TGA)法研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在氮气气氛中不同升温速率下的热分解过程,采用不同的动力学数据处理方法研究了PBT的热分解机理。结果表明:采用Kissinger法、FlynnWall-Ozawa法和Friedman法计算PBT的热分解反应活化能分别为179.93,175.83,161.07 kJ/mol,平均值为172.28 kJ/mol,与Coast-Redfern法计算的活化能180.41 kJ/mol接近,取PBT热分解反应活化能为180.41kJ/mol,计算得指前因子为2.68×10~(10)s~(-1);采用Coast-Redfern法和Criado法研究了PBT的固相热分解反应机理,认为PBT的热分解机理属于相边界控制的收缩圆柱体反应机理,反应级数为0.5。     

环己烯选择催化氧化制环己烯酮反应动力学研究

以双醛淀粉Schiff碱钴配合物为催化剂,氧气为氧化剂,在排除传质阻力影响的条件下,对环己烯在气液固三相体系下选择催化氧化制取环己烯酮的反应动力学进行了研究。结果表明:搅拌速度、温度对环己烯氧化反应过程的影响显著。当转速达到400 r/min时,才能有效排除传质阻力的影响;随着温度的升高,环己烯反应速率加快。实验条件下环己烯的反应级数为1级。根据Arrhenius方程得到反应的活化能28.29 k J/mol、指前因子2 689.47 min-1,建立了动力学方程,经验证该方程可用于描述环己烯选择催化氧化制环己烯酮反应的动力学特征。     

二水硫酸钙溶解动力学

采用电导率法测量匀速旋转的石膏块试样(CaSO₄·2H₂O,质量分数为98%)在纯水中的溶解速率,数据采集时间间隔1 s,测试期间试样表观形状(7 cm×4 cm×2 cm)和面积(100 cm²)基本不变。在溶解过程为表面反应控制条件下,依据溶解反应动力学模型,拟合得到25、45、65、85℃下二水硫酸钙溶解反应速率常数分别为1.91×10^-8、3.46×10^-8、4.92×10^-8、7.07×10^-8 mol·cm^-2·s^-1,反应级数为1.27。经Arrhenius公式回归得到溶解反应表观活化能为19.07 kJ·mol^-1。本实验方法排除了溶解过程试样面积不确定因素,拟合得到的模型参数使动力学方程计算值与实验值更为吻合,更接近溶解速率理论预测文献值。     

微量热法研究GAP与BPS固化反应

为了解叠氮黏合剂/非异氰酸酯固化体系的反应动力学和固化终点,通过非等温与等温微量热法,利用Kissinger方程和Crane方程研究了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)与非异氰酸酯固化剂-丁二酸二丙炔醇酯(BPS)黏结体系的固化过程。结果表明,—C≡C—与—N₃摩尔比为1时,GAP/BPS黏结体系固化反应放热量最大;固化反应的表观活化能为80.33kJ/mol,指前因子为10^8.42s^-1,反应级数为0.94,固化反应热为-1357.69J/g;拟合计算出了黏结体系的特征温度,凝胶温度为313.87K,固化温度为316.18K,后固化温度为338.55K;GAP/BPS黏结体系固化反应中存在自催化现象;拟合出黏结体系完全固化时间与温度之间的函数关系为y=4.13×10¹⁰e^-0.06441x+5.029。     

微反应器内红色基KD重氮化反应动力学研究

重氮化反应是合成重氮盐中间体的传统方法,重氮盐中间体因其巨大的合成潜力,被广泛地应用于医药、农药、染颜料工业等精细化工领域。首先,利用重氮盐中间体的偶合反应以及紫外可见分光光度法建立了重氮盐中间体的定量方法,并且建立了用于红色基KD重氮化反应动力学参数测定的微反应器系统。在红色基KD低浓度以及远过量的盐酸浓度条件下,确定了该反应为二级反应,得到了反应的指前因子为1.57×10¹⁴ L/(mol·s),活化能为 72.88 kJ/mol。在实验研究范围内建立了表观反应动力学模型,并且通过验证实验表明,模拟计算值与实验值吻合较好。