近临界甲醇中稀硫酸催化葡萄糖醇解反应动力学

为了探索近临界甲醇中稀硫酸催化下生物质醇解一步法制备乙酰丙酸甲酯方法的可行性,本文以葡萄糖为模型物质,系统地测定了葡萄糖初始浓度10～30 mg·mL-1、温度160～190 ℃、硫酸浓度0.01～0.06 mol·L^-1范围内葡萄糖醇解反应中乙酰丙酸甲酯产物生成反应动力学数据。实验结果表明,反应温度对葡萄糖的醇解选择性影响比较显著,提高温度有利于提高乙酰丙酸甲酯的产率。采用一级反应动力学模型对数据进行了拟合,得到主、副反应的活化能分别为107.5 kJ·mol^-1和68.4 kJ·mol^-1;葡萄糖醇解的主、副反应对[H⁺]分别为0.981级、0.953级。研究结果表明近临界甲醇中稀硫酸催化醇解生物质一步法制备乙酰丙酸甲酯是一条很有发展前景的工艺路线。     

高温液态水中氯化铜催化葡萄糖分解反应动力学

以纤维素的水解产物葡萄糖为模型物质,利用小型高压反应釜系统地测定了不同反应温度 （423.15K～463.15K）和不同的氯化铜浓度（0～0.08M）对葡萄糖和中间产物5-羟甲基糠醛（5-HMF）分解动力学的影响,结果表明反应温度的提高和氯化铜浓度的增加都能促进葡萄糖和5-HMF的分解反应,提高乙酰丙酸（LA）的收率。采用相关系数比较法确定了葡萄糖和5-HMF分解反应的级数均为一级。利用一级动力学模型对葡萄糖和5-HMF分解反应动力学数据进行了拟合,求得葡萄糖分解生成5-HMF的主副反应活化能分别为134.65kJ.mol^-1、144.1kJ.mol^-1,而5-HMF分解生成LA的主副反应活化能分别为131.97kJ.mol^-1、135.18kJ.mol^-1。本文的研究工作能为葡萄糖水解反应机理的探索以及高活性、高选择性催化剂的开发提供重要的基础数据。     

强酸性树脂催化下六元糖降解反应动力学

开展了以固体酸替代无机酸降解模型物质六元糖的研究。利用小型高压反应釜测定了在130～160℃范围内Amberlyst 35W和36W树脂催化下葡萄糖和果糖的降解反应动力学,结果表明35W树脂的加入对葡萄糖异构化成果糖的速率影响较小,但可提高果糖脱水生成中间产物5-羟甲基糠醛以及5-羟甲基糠醛脱羧生成乙酰丙酸的速率,从而提高产物乙酰丙酸的收率;在0.2 g 35W树脂催化下,葡萄糖和果糖的降解反应活化能分别为111、97.0 kJ·mol^-1。Amberlyst 36W与35W具有相似的催化活性,同时Amberlyst 35W和36W在实验条件下可以重复使用。该研究结果证实了用耐水型强酸性树脂替代现有的无机酸催化制备乙酰丙酸的可能性。     

葡萄糖在稀硫酸催化下的降解反应动力学

系统考察了5MPa下,葡萄糖初始浓度（5～20mg／mL）、温度（160～190℃）和硫酸浓度（质量分数0．05％～0．40％）对葡萄糖降解反应的影响,并以带有平行反应的一阶连串反应动力学模型对实验数据进行拟合。拟合结果表明,在实验范围内,葡萄糖降解的主反应和副反应对葡萄糖均为一级反应,葡萄糖降解的主反应对H^＋为0．716级反应,反应活化能129kJ／mol,副反应对H^＋为1．06级反应,反应的活化能为154kJ／mol。通过对动力学方程进行分析,发现在硫酸浓度达到一定值（质量分数0．3％左右）后,若再增加硫酸浓度,对乙酰丙酸收率影响较小,因此在综合考虑收率、硫酸用量以及污染等因素的前提下,稀浓度硫酸（质量分数0．3％左右）催化降解生物质制备乙酰丙酸工艺是有发展前景的。     

钾长石与氯化钠离子交换动力学

对钾长石与氯化钠反应过程首次使用离子交换动力学模型进行了实验研究.研究表明,不同产地、不同品位的钾长石在与氯化钠进行熔盐离子交换反应时符合相同的离子交换动力学模型.反应初期,内扩散为控制步骤,离子交换过程的表观活化能约为38.06 kJ·mol^-1;很快化学交换反应逐渐成为控制步骤,离子交换过程的表观活化能约为129.69 kJ·mol^-1.     

神华煤液化残渣的加氢反应动力学

在微型反应管中,以神华煤液化残渣为原料,四氢萘为溶剂,在氢初压6 MPa、反应温度425～485℃、反应时间为0～30 min条件下,进行了煤液化残渣加氢实验,研究了煤液化残渣的加氢动力学特性。将氢化产物分为油气、沥青质和四氢呋喃不溶有机质,根据集总概念建立了煤液化残渣的加氢动力学模型,所建模型与实验值吻合程度高。在实验条件下,四氢呋喃不溶有机质向沥青质转化的活化能为147.41 kJ·mol^-1,沥青质向油气转化的活化能为34.81 kJ·mol^-1,沥青质缩合为四氢呋喃不溶有机质的活化能为173.48 kJ·mol^-1。     

氢氟酸改性USY分子筛催化合成ETBE反应本征动力学

以乙醇和叔丁醇为原料、氢氟酸改性USY分子筛为催化剂合成乙基叔丁基醚，建立了反应动力学模型。反应过程在钢密封间歇反应釜中进行，且消除了内、外扩散的影响。改变原料浓度和反应温度得到醚化反应本征动力学实验数据。实际动力学线性回归方程约为is_r=k_c^1.5A_c^-0．5B，频率因子A=1.4×10⁸h^-1，反应活化能Ea=72.51 kJ·mol^-1。依据L-H和R-E机理推导出的模型方程约为is_r=k_c^1.5A_c^-0．5B，频率因子A′=1.3×10⁸h^-1，活化能Ea=70.47 kJ·mol^-1。因此，可近似认为表面反应是反应的速率控制步骤。     

铋掺杂氧化锡/聚氨酯的原位聚合动力学

采用原位聚合法制备了纳米铋掺杂氧化锡/水性聚氨酯复合材料。研究了纳米铋掺杂氧化锡(nano-BTO)存在下对聚氨酯(PU)合成反应动力学的影响。研究表明,体系中添加了nano-BTO粒子后,由于nano-BTO的高度反应活性及其表面的Sn原子具有催化反应特性,降低了氨酯化反应的活化能,使异氰酸酯基(—NCO)与羟基(—OH)反应的活化能由18.71 kJ·mol^-1·K^-1降低到16.29 kJ·mol^-1·K^-1,加快—NCO与—OH的反应速率。     

饱和水介质条件下油页岩热解动力学

利用高压釜反应装置,对柳树河油页岩进行了热压模拟实验研究,考察了饱和水介质条件下油页岩的热解动力学。利用不同温度下热解产物的实验数据,建立了以沥青为中间产物的连串一级反应的动力学模型,得到了相关的动力学参数,结果表明,油母质热解生成热沥青的活化能约为110 kJ·mol^-1,低于热沥青进一步分解生成页岩油的活化能（约为190 kJ·mol^-1）,说明油母质热解生成热沥青的反应更容易进行。根据实验数据和动力学结果,对油页岩的热解机理和水介质的影响进行了初步探讨。结果表明,在饱和水介质条件下,油页岩的热解温度比无水条件时降低了约120℃。     

脱氢枞酸在空气中的热分解动力学

采用TG/DTA/DSC热分析技术,在线性升温速率为5、10、15和20 K·min^-1和静态空气条件下,研究了脱氢枞酸在空气气氛中的热分解动力学。由热重/差热法(TG/DTA)得到脱氢枞酸在空气中是一步分解;运用差示扫描量热法(DSC)测定了脱氢枞酸的熔点为445.05K,摩尔熔化焓为19.74 kJ·mol^-1和摩尔熔化熵为44.35J·mol^-1·K^-1;分别利用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法对脱氢枞酸非等温热分解数据进行了动力学分析,同时利用Satava-Sestak法研究了脱氢枞酸的热分解机理。结果表明,脱氢枞酸的热分解机理为收缩球状界面反应模型R3,热分解反应的表观活化能为107.89 kJ·mol^-1,指前因子为9.33×10⁸ s^-1)。     

纳米钙基CO2吸附剂反应吸附与分解动力学

采用TGA测定纳米钙基CO₂吸附剂在500～650℃温度范围内,CO₂分压0.015～0.025 MPa氮气气氛中的吸附反应动力学。针对纳米钙基CO₂吸附剂吸附CO₂反应特征,提出以两倍最大吸附速率对应的时间点前后分别为快速反应段与慢速反应段。分别采用Boltzmann方程与Avrami-Erofeev方程拟合快速反应段与慢速反应段吸附反应动力学方程,得到纳米钙基CO₂吸附剂在快速反应段与慢速反应段的活化能分别为27.52、70.25 kJ·mol^-1。吸附率拟合与实验值平均相对误差分别为10.29％、4. 17%。研究测试了纳米钙基CO₂吸附剂在650～800℃温度范围内,N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的分解反应动力学。忽略反应过程中传热、传质影响,采用收缩核模型,分别求得吸附剂在N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的活化能为141.9、34.7、113.2 kJ·mol^-1。碳酸钙分解率与实验值比较平均相对误差分别小于5.66% 、7.82%、5.01%。     

加压下硫化钙氧化反应动力学和模型

在加压下研究了硫化钙在730～970 ℃的氧化行为及动力学和模型,结果表明：硫酸钙是硫化钙氧化的惟一产物,增大压力或提高温度均能使硫化钙的转化率增加,加压下可抑制硫化钙和硫酸钙的固固反应,动力学和模型分析表明硫化钙的氧化基本上受扩散控制.     

超声作用下FeO-2 4在不同浓度NaOH溶液中的分解动力学

采用分光光度法研究了静止条件和超声作用（500W, 25kHz）下FeO42-在7.0 mol•L-1、10.0 mol•L-1和14.0 mol•L-1 NaOH溶液中的均相分解反应，分别测定了不同浓度NaOH溶液中FeO42-的浓度随反应时间的变化。实验结果表明，在不同浓度的NaOH溶液中，无论是否有超声作用，FeO42-的分解均满足一级反应动力学规律。无超声作用时，在7.0 mol•L-1、10.0 mol•L-1、14.0 mol•L-1 NaOH溶液中，FeO42-的分解反应活化能分别为52.4 kJ•mol-1、70.5 kJ•mol-1和91.5 kJ•mol-1；在有超声作用下，活化能则分别为49.6 kJ•mol-1、66.6 kJ•mol-1和85.9 kJ•mol-1。有超声作用时FeO42-的分解反应速率高于静止条件的分解反应速率。随着NaOH溶液浓度的增加，FeO42-分解反应的活化能增大，即在较高浓度的NaOH溶液中FeO42 -分解反应较慢。     

Ru/CNT催化纤维二糖加氢制备山梨醇的机理及动力学

针对纤维素的转化,研究了以钌碳纳米管(Ru/CNT)为催化剂,纤维素模型分子纤维二糖催化加氢制备山梨醇的反应。通过对反应产物的分析,考察了纤维二糖转化生成山梨醇的反应机理,建立了纤维二糖催化加氢的动力学模型。并根据实验数据,拟合得到纤维二糖催化加氢反应各步的反应数率常数和表观活化能,其中,纤维二糖水解活化能为147.1 KJ·mol^-1;纤维二糖部分加氢活化能为73.8 KJ·mol^-1。纤维二糖催化加氢反应模型的建立,为纤维素资源的高效利用提供了重要的基础数据。     

MnSO4·H2O热解制备四氧化三锰反应动力学

为了确定空气中硫酸锰分解生成四氧化三锰的机理,用TG-DSC结合XRD分析研究了硫酸锰的热分解行为,用非线性等转化率法和普适积分法研究了硫酸锰脱水和分解过程的反应动力学。研究结果表明,200～400℃之间为MnSO4·H2O脱水阶段,积分动力学机理函数为G(α)=α^3/2, 符合Mampel Power法则,平均表观活化能为117.11 kJ·mol-1;750～1050℃之间为MnSO4的分解阶段,积分动力学机理函数为G(α)=1-(1-α)1/2,符合相边界反应的收缩圆柱体模型,平均表观活化能为226.44 kJ·mol-1,MnSO4等温分解结果与TG-DSC分析结果一致。