变构酶生化反应-扩散体系中超靶波的模拟

远离平衡系统中,通过物质和能量的耗散可以形成斑图结构。相对于螺旋波斑图的广泛研究,靶波的研究少有人关注,更别说超靶波。本文对耦合变构酶化学反应-扩散体系模型进行数值模拟,不仅在靶波的基础上得到了振幅调制的超靶波,而且得到的超靶波还具有波群结构。这在文献中还未见报道,对靶波的研究将是一个重大突破。     

4-氯-3，5-二硝基三氟甲苯合成反应的动力学

在硝酸-硫酸-废酸体系中,将4-氯 -3-硝基三氟甲苯直接硝化成4-氯-3,5-二硝基三氟甲苯,用气相色谱对反应终点进行判断,红外光谱对反应产物进行分析. 采用拟均相法建立了数学模型,根据实验所得的动力学数据,采用Matlab软件回归得到4 -氯-3-硝基三氟甲苯在硝酸-硫酸-废酸体系中硝化反应的宏观动力学方程,模型的计算值和实验值吻合较好, 证明该模型的合理性,为废酸的循环利用提供了计算依据.     

不对称合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯的动力学

采用10,11-二氢辛可尼定修饰的Pt/Al2O3催化体系,不对称加氢合成(R)-2-羟基-4-苯基丁酸乙酯,研究了各因素影响反应速率和光学收率的一般规律.根据推测的机理,建立了未修饰体系中加氢反应的本征动力学模型,结合实验数据选定了较佳的模型.假设不对称加氢反应总速率包括反应物在催化剂表面修饰位上和未修饰位上两部分的加氢速率,建立了不对称加氢的动力学模型,经拟合得到参数并进行了验证和讨论.     

2,4,6-三磺酸基间苯二酚硝化——反应动力学与过程优化

采用管式反应器与间歇反应器串联的方式考察了2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)选择性硝化制备2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(DNRS)的过程。建立了三步串联硝化反应宏观动力学模型以及等温均相间歇反应器模型(BR),对实验数据进行优化拟合估计动力学参数:将获得的动力学参数应用于一维定态轴向扩散管式反应器模型(LM)中,并与实验值进行对比验证。结果表明,三步串联硝化反应的表观活化能分别为57.66,40.05,130.89 kJ/mol;轴向扩散降低了串联硝化反应中间产物的选择性及收率,目标产物DNRS的最大收率随着管式反应器管径的增加而减小。分析比较了LM模型与BR模型的计算结果,并对管式反应器的放大进行了模拟计算。研究结果可用于TSR硝化反应器的设计和过程的优化。     

1,6-己二醇二丙烯酸酯合成动力学

以固体酸SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2-ZnO为催化剂,丙烯酸和1,6-己二醇为原料,考察了催化剂加量、转速以及催化剂粒径对酯化反应速率的影响。在消除内外扩散影响的前提下,建立了固体酸催化合成1,6-己二醇二丙烯酸酯拟均相反应动力学模型,得到了相应的动力学方程参数,动力学模型预测的结果与实验结果吻合良好。     

富钾板岩-脱硫石膏-碳酸钙熔浸回收硫酸钾热力学和动力学研究

提出了脱硫石膏-碳酸钙熔浸富钾板岩回收硫酸钾的可行工艺。对钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系的热分解反应进行了热力学和动力学研究,结果表明该体系焙烧过程的可能总化学反应式为:2KAlSi3O8+CaSO4+14CaCO3→K2SO4+6Ca2SiO4+Ca3Al2O6+14CO2。焙烧动力学符合三维内扩散过程控制的Ginstling-Brounshtein动力学模型,其模型方程为1-2/3α-(1-α)2/3=1 386.84e-138 070/RT t,活化能Ea=138.07kJ/mol。     

Rössler反应-扩散系统中扩散诱导的螺旋波的湮灭模式研究

作为自然界最具有普适性的时空有序模式,螺旋波的形成和演化机理一直是非线性动力学研究的重要内容.而哺乳动物心脏组织内螺旋波的产生和破缺导致严重的生理疾病,如心动过速和房颤等.本文使用三变量R?ssler方程模拟化学反应-扩散系统内螺旋波的形成和演化模式,通过调节部分反应组分的扩散系数,首次发现了一种独特的螺旋波的快速湮灭...     

二氧化钛-聚合物纳米复合膜的制备与光致耗氧行为

合成了一种新型二氧化钛-聚合物纳米复合膜,用于封闭体系中光致好氧研究。以钛酸异丙酯为原料,利用凝胶-水热法制备了TiO2纳米晶粒。将商品级纳米TiO2与凝胶-水热法得到的纳米TiO2分别采用层层涂覆与混合涂膜法与聚合物复合,制各固态TiO2-聚合物纳米复合膜。提出了复合膜的结构,考察了其光稳定性和其存封闭体系中光致耗氧行为,建立了光致耗氧的动力学模型。结果表明：利用光催化原理,复合膜可消耗封闭体系中的氧气：光致耗氧反应可用Langmuir-Hinshelwood气-固相催化反应动力学模型来描述。其动力学表达式符合拟一级反应动力学。     

Hastings-Powell化学反应扩散模型中复杂螺旋波的几何模型解释

螺旋波是化学化学反应扩散系统中最为常见的时空结构。在三变量Hastings-Powell模型的混合模式振荡区域,通过耦合扩散,得到了具有包括双臂螺旋波,和超靶波螺旋波、半边调制螺旋波以及振幅调制导致的超螺旋波等超结构螺旋波的数值模拟结果。最终设计一个几何模型来模拟螺旋波的双臂结构,增加周期性扰动来模拟双臂之间的相互作用,得到了与反应—扩散系统数值模拟相同的结果,从而证实了复杂螺旋波结构的形成模式。     

2,6-二甲基萘催化氧化制备2,6-萘二甲酸动力学

研究了Co-Mn-Br催化体系下,2,6-二甲基萘液相氧化制备2,6-萘二甲酸的动力学规律,分析了各中间产物,建立了氧化反应网络,提出了双曲型反应动力学模型。考察了反应物浓度,温度和催化剂含量对反应速率的影响,并依据实验数据拟合出动力学参数和各步反应的活化能。结果表明,双曲型的动力学模型能够较好地描述反应过程,计算结果与实验数据吻合良好。2,6-二甲基萘液相氧化为典型串联反应过程,两个甲基依次先后氧化为醛和酸,其中2-甲酰基-6-萘酸生成2,6-萘二甲酸的反应是整个反应的控制步骤。     

单颗粒催化剂上非理想体系的反应-扩散模型(I)非理想体系反应-扩散模型的建立

基于力平衡和通量的观点,建立了多孔催化剂上非理想体系的反应-扩散模型.该模型综合考虑了非理想气体反应体系的热力学特性和各组分通量之间的相互耦合作用;此外,该模型可根据实际情况依次简化为常规意义上的尘气模型、广义Stefan-Maxwell模型和费克扩散模型.作为单颗粒催化剂上反应-扩散过程通用模拟软件开发的基础,该模型明显优于其他常规模型.     

单颗粒催化剂上非理想体系的反应-扩散模型(Ⅰ)——非理想体系反应-扩散模型的建立

基于力平衡和通量的观点,建立了多孔催化剂上非理想体系的反应-扩散模型.该模型综合考虑了非理想气体反应体系的热力学特性和各组分通量之间的相互耦合作用;此外,该模型可根据实际情况依次简化为常规意义上的尘气模型、广义Stefan-Maxwell模型和费克扩散模型.作为单颗粒催化剂上反应-扩散过程通用模拟软件开发的基础,该模型明显优于其他常规模型.     

单颗粒催化剂上非理想体系的反应-扩散模型(Ⅰ)——非理想体系反应-扩散模型的建立

基于力平衡和通量的观点,建立了多孔催化剂上非理想体系的反应-扩散模型.该模型综合考虑了非理想气体反应体系的热力学特性和各组分通量之间的相互耦合作用;此外,该模型可根据实际情况依次简化为常规意义上的尘气模型、广义Stefan-Maxwell模型和费克扩散模型.作为单颗粒催化剂上反应-扩散过程通用模拟软件开发的基础,该模型明显优于其他常规模型.     

混合振荡介质中扩散诱导的复杂时空斑图研究

在诸多化学反应中都可以发现时空斑图的存在,但是对于混合模式振荡介质中的时空动力学行为的研究却鲜有提及。本文通过一个在一个三变量模型上添加扩散相,模拟并研究了混合模式振荡介质中所对应的螺旋波时空动力学行为,并得到了例如超靶波螺旋波,超螺旋波以及半边调制螺旋波等扩散诱导的振幅调制螺旋波。     

离子交换树脂催化柠檬酸与正丁醇酯化反应动力学研究

在间歇搅拌反应器中,研究强酸性离子交换树脂D072型催化柠檬酸与正丁醇酯化合成柠檬酸三丁酯的反应动力学。在消除内外扩散的条件下,测定了不同催化剂用量和不同反应温度条件下反应体系中柠檬酸浓度随反应时间的变化,按拟均相可逆反应,并采用初始反应速率法求取反应动力学方程参数。在催化剂与柠檬酸的质量比为0.02~0.06,反应温度为373.15~423.15 K时,得到反应动力学模型的指前因子为1.250 3L~3·mol~(-3)·min~(-1),反应活化能为11 732.58J/mol。在实验范围内对获得的反应动力学模型进行验证,计算值与实验值吻合较好。     

高效液相色谱法研究4-氨基-1,2,4-三唑与三硝基甲苯的VNS胺化反应动力学

以三硝基甲苯(TNT)与4-氨基-1,2,4-三唑(ATA)的胺化反应为模型,采用高效液相色谱(HPLC)检测反应体系中反应物浓度随时间的变化,得到反应的速率常数和反应活化能.结果表明,用高效液相色谱可研究VNS胺化反应动力学,在25℃和35℃的VNS胺化反应中,速率常数分别为0.36 L·mol-1·min-1和0.63 L·mol-1·min-1,且反应较易进行,随着温度的升高,反应速率逐渐增加,反应活化能为42.74 kJ/mol.     

水泥-粉煤灰-砷渣三元体系水化动力学研究

通过水化热和水化动力学模拟,研究了含砷废渣对水泥-粉煤灰复合体系早期水化进程的影响机制。结果表明,与基准试样相比,含砷废渣的掺入显著延长了复合体系的诱导期,降低了复合体系加速期水化速率,并延长了加速期时长,这种延迟效应随着含砷废渣掺量增加也愈加明显。三元体系总放热量随砷渣掺量增加而降低。加速期由结晶成核与晶体生长控制,减速期由相边界反应和扩散过程共同控制,稳定期由扩散速率控制反应进程。含砷废渣的掺入增大反应阻力,且反应阻力随含砷废渣掺量的增加而增大。     

催化剂孔道结构设计及孔内反应-扩散耦合模拟

采用硬球-拟颗粒(HS-PPM)耦合方法并结合简化的集总反应模型,模拟了碳四(C4)烯烃催化裂解过程中反应物和产物在孔道内的反应?扩散耦合过程,提出了一种多级孔道结构可控设计方法,实现了对孔隙率、孔径和孔体积占比等参数的独立量化调控,建立了包含三种不同孔径分布的催化剂孔道模型并定义了量化参数对反应?扩散耦合进行表征。结果表明,各组分在复杂孔道内的扩散过程显著受限,反应?扩散耦合性能较差,导致催化剂总体性能降低,达不到本征动力学允许的高反应速率。提出的可控设计孔道模型结合HS-PPM耦合模拟方法有助于催化剂材料的孔尺度结构的设计。     

螺旋内槽管内天然气-水-表面活性剂体系的水合物生成动力学计算

针对多组分气体(天然气)-水-表面活性剂体系在螺旋内槽管内的水合物生成过程,首先采用CFD方法结合群体平衡模型(PBM),基于溶质渗透模型和Kolmogorov各向同性湍流理论对螺旋内槽管内气液传质系数进行了模拟;其次基于Kashchiev和Firoozabadi的经典水合物成核和生长理论,将其体系从单组分-水系统扩展到多组分气体(天然气-水-十二烷基硫酸钠)系统,同时结合经典结晶理论利用传质系数对水合物生长模型进行了修正,建立了适用于螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型。通过模拟计算,获得不同水合物生产条件下天然气在水中的平均传质系数;进而利用Microsoft Visual C++编程计算得到不同条件下水合物生成动力学数据,在考察范围内,天然气水合物的成核速率随着反应体系有效表面能的增大而锐减,而水合物生成驱动力和生长速率未受影响,同时水合物生长速率随着流速和反应压力的增大及温度的降低而增大,成核速率随着压力的增大和温度的降低而增大。     

螺旋内槽管内天然气-水-表面活性剂体系的水合物生成动力学计算

针对多组分气体（天然气）-水-表面活性剂体系在螺旋内槽管内的水合物生成过程,首先采用CFD方法结合群体平衡模型（PBM）,基于溶质渗透模型和Kolmogorov各向同性湍流理论对螺旋内槽管内气液传质系数进行了模拟;其次基于Kashchiev和Firoozabadi的经典水合物成核和生长理论,将其体系从单组分-水系统扩展到多组分气体（天然气-水-十二烷基硫酸钠）系统,同时结合经典结晶理论利用传质系数对水合物生长模型进行了修正,建立了适用于螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型。通过模拟计算,获得不同水合物生产条件下天然气在水中的平均传质系数;进而利用Microsoft Visual C++编程计算得到不同条件下水合物生成动力学数据,在考察范围内,天然气水合物的成核速率随着反应体系有效表面能的增大而锐减,而水合物生成驱动力和生长速率未受影响,同时水合物生长速率随着流速和反应压力的增大及温度的降低而增大,成核速率随着压力的增大和温度的降低而增大。