高温液态水中木糖无催化分解反应动力学

研究了压力10 MPa、温度180~120℃下木糖在高温液态水中的无催化分解反应动力学。实验结果表明,在无任何催化剂条件下,木糖能顺利进行分解反应。在实验范围内,木糖分解反应的活化能为123.27 kJ/mol。另外,对不同温度下反应时间对木糖分解的主要产物糠醛收率的影响进行了考察。通过控制反应条件可以有选择性地调节产物分布。     

高温液态水中有机酸对果糖分解反应动力学的影响

研究了压力10MPa下、温度453.15～493.15K范围内高温液态水中有机酸（甲酸、乙酸）对果糖分解反应动力学的影响. 实验结果表明,在有机酸存在下,果糖分解反应速度大大加快.在相同浓度有机酸存在时,甲酸对果糖分解反应的促进作用明显大于乙酸.对不同温度、有机酸和反应停留时间对果糖分解的主要产物——5-羟甲基糠醛(5-HMF)和乙酰丙酸(LA)收率的影响进行了考察. 果糖分解反应主要由果糖分解为中间产物5-HMF和5-HMF进一步分解成LA两步组成,乙酸的加入加快了第一步反应速度,而对第二步反应无明显影响,因而中间产物5-HMF收率可高达83%;甲酸的加入可同时加快果糖分解为中间产物5-HMF和5-HMF进一步分解为LA的速度,因此LA的收率得到了较大的提高.     

高温液态水中葡萄糖分解反应动力学

研究了压力10 MPa,温度453.15～493.15 K下葡萄糖在高温液态水中分解反应动力学,考察了不同温度下反应时间对葡萄糖异构化产物果糖和进一步分解的主要产物5-羟甲基糠醛收率的影响.实验结果表明,在无外加催化剂情况下,葡萄糖能顺利进行分解反应,实验数据与2级反应动力学方程吻合较好.随着温度的升高,分解反应速率常数显著增大,葡萄糖分解反应的活化能为140.97 kJ/mol.     

石膏固相还原分解反应研究

利用管式炉,在N2气氛条件下研究了焦炭与分析纯石膏之间的固相还原分解特性.根据石膏分解的固-固反应机理,探索石膏分解反应规律.单因素试验结果表明,在一定范围内,增加C/S摩尔比、升高温度、增加保温时间均能提高石膏的分解率.正交优化试验结果表明,固相还原反应的较优条件为:分解温度1200℃、C/S摩尔比1.3、保温时间50 min;优化条件下,石膏的分解产物为CaO,分解率接近100％.在试验选取的范围内,各因素对石膏分解率影响程度大小的顺序依次为反应温度、停留时间和C/S摩尔比.     

以活性炭纤维为载体的金属氧化物上分解N2O研究

制备了载有K、Fe、Cu、Sr、Mg金属氧化物的活性炭纤维(M/ACF)催化剂,用于N2O分解反应.实验结果表明它们对该反应的活性顺序为K/ACF>Fe/ACF>Cu/ACF>Mg/ACF>Sr/ACF>ACF, 其中K/ACF可在350℃时将N2O完全分解.基于K/ACF特殊的高活性,对该催化剂及空白炭纤维进行了TPD、TG实验,并进一步进行了活性实验.结果表明,N2O在K/ACF上,反应产物中CO2含量明显低于文献中已报导的其它C(NXO脱除反应产物中的CO2含量,其原因在于,对于K/ACF,在K2O活性中心作用下N2O的分解温度明显低于C(O)活性中心作用下炭纤维的氧化温度,在较低的温度范围内(280～330℃),K2O活性中心起主要的活性作用,使得N2O在K/ACF上大量分解, 而C(O)活性中心却没有明显的参与反应,所以CO2的生成量较小.反应前后K/ACF的SEM图样对比也表明经过反应,活性炭纤维表面没有明显的损伤,C(O)活性中心作用并不明显.     

水热条件下钾长石的分解反应机理

实验研究了以氧化钙为助剂在水热条件下的钾长石的分解反应过程及反应机理.研究结果表明:在碱性条件下,钾长石的分解反应具有化学反应控制的特征.搅拌速率对反应速率无明显影响,但通过提高反应温度、提高n(Ca)/n(Al Si)比值、减小钾长石的粒度3种途径,可以明显提高钾长石的分解率.钾长石的分解反应并不是简单的离子交换作用,而是在碱金属离子与水作用的基础上,反应物中的活化离子OH-与矿物表面的碱金属离子K ,Na ,Ca2等作用,首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体(SiO2·nH2O),然后这些前驱聚合体分解,生成最终产物雪硅钙石.在水热条件下钾长石的分解率最高可达89.01%.     

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。     

在离子液体中锡催化多糖分解合成乳酸

淀粉和纤维素能够被四氯化锡催化转化为乳酸甲酯和乳酸,使用离子液体是实现多糖转化的关键。在实验中考察了催化剂、离子液体、反应时间和反应温度对于总乳酸收率的影响。实验结果显示,在1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐中的淀粉在140℃条件下反应2 h可获得54%总乳酸收率,纤维素的收率为15.1%。果糖在同样的反应条件下收率为95%,葡萄糖为64%,这意味着反应机理可能为纤维素和淀粉首先降解为葡萄糖,然后异构为果糖,最终果糖分解为乳酸。     

高海拔地区水泥生料悬浮炉分解特性研究

高海拔地区低压低氧的大气条件影响水泥生料在分解炉内的分解过程,探究水泥生料在该条件下的分解特性具有重要意义。通过构建模拟高海拔地区的低压悬浮炉实验系统,研究了压力、温度以及O₂浓度对高海拔条件下水泥生料分解特性的影响。研究结果表明：低压条件下水泥生料的分解符合随机成核和随后生长模型;随着反应压力的逐渐降低,水泥生料的分解速率逐渐增大,反应产物的比表面积以及比孔体积逐渐增大;但低压条件会加剧燃料的不完全燃烧,降低水泥生料的分解率;燃料以及水泥生料的反应速率均会随着反应温度的上升而逐渐增大,但水泥生料的分解率会先升高再降低;燃料的燃尽率以及反应速率随着O₂浓度的增加而增大,进而提高反应物的反应速率。     

微波作用下酸解磷矿动力学模型研究

在微波和加热作用下进行硫酸分解磷矿实验,建立了不同条件下的反应动力学模型,并研究了两种条件下反应过程的差异.实验结果表明.微波和加热作用下的化学反应活化能分别为20.82kJ/mol和13.56kJ/mol.微波作用使反应活化能和频率因子提高.当反应温度高于40℃,微波化学反应速率超过加热化学反应速率.反应温度低于70℃,微波能够提高传质、扩散速率.     

纤维素在近临界水中的分解动力学和产物分布

引　言纤维素含量约占 50 %的生物质资源 ,是非常有应用前景的可再生资源 .目前用于大规模处理生物质资源的方法有酸水解、热分解和水蒸气蒸爆等 .酸水解的目标是最大限度地获得单糖 ,它又可发为浓酸水角[1] 与稀酸水解[2 ] .酸水解具有以下缺点 :①反应速度较慢 (最大 0 .1ｍｉｎ- 1) ;②反应器腐蚀严重 ;③需国收酸 (浓酸水解 )以及废水处理等 .热分解的目标是生成燃料 ,Ａｎｔａｌ等[3] 对此进行大量的研究 ,此法设备与工艺均较简单 ,但存在着产品价值较低、污染严重等问题 .水蒸气蒸爆因水解率低 ,一般只作为预处理技术[4 ] .另外还有人…     

高温液态水中的频那醇重排反应动力学

引言 高温液态水[1],通常是指温度在180～350℃之间的压缩液态水.它不仅自身具有酸催化与碱催化的功能,而且具有能同时溶解有机物与无机物的特性[2, 3].近年来,作为一种环境友好介质,高温液态水在有机合成反应中的应用研究得到了关注,高温液态水中的有机合成反应已成为绿色有机合成的方法之一[4～7].     

US/O3降解对硝基苯酚的影响因素及机理

研究了US（超声波）/O₃（臭氧）体系中气速、温度、pH值、对硝基苯酚初始质量浓度以及超声声强对对硝基苯酚降解速率的影响.研究结果表明：对硝基苯酚降解速率随着气速、超声声强及pH值（pH≤6时）的提高而提高,随着对硝基苯酚初始质量浓度的提高而下降,而反应温度及在pH>6时影响不明显.对硝基苯酚在US/O₃、US及O₃体系中的降解均遵循拟一级反应动力学规律,其反应速率常数分别为1.50×10^-3 s^-1、3.27×10^-5 s^-1和6.63×10^-4 s^-1,增强因子为216％,具有明显的协同效应,其协同效应主要是由臭氧在空化泡内热解产生•OH引起的.采用液相色谱（HPLC）、离子色谱(IC)、GC-MS等方法测定出对硝基苯酚降解的主要中间产物有邻苯二酚、邻苯醌、对苯二酚、对苯醌、苯酚、反丁烯二酸、顺丁烯二酸、草酸和甲酸等,并依此推导出对硝基苯酚的降解机理.     

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。     

高温液态水中木糖无催化分解反应动力学

The kinetics of non-catalyzed decompositions of xylose and its decomposition product furfural in high temperature liquid water （HTLW） was studied for temperature from 180 to 220℃ and under pressure of 10MPa. The main products of xylose decomposition were furfural and formic acid, and furfural further degraded to formic acid under HTLW condition. With the assumption of first order kinetics e.quation, the evaluated activation energy of xylose and furfural decomposition was 123.27kJ·mol^-1 and 58.84kJ·mol^-1, respectively.     

流化床中甲烷催化裂解制备碳纳米管和氢气

利用高活性的纳米Ni/Cu/Al₂O₃催化剂,在流化床反应器中研究了CH₄裂解制备碳纳米管与H₂的过程.CH₄的转化率受流化床中的操作条件（温度、空速、气速及升温速率等）影响,碳纳米管的形貌也受过程的升温速率影响.在低升温速率下,能够同时得到较高的CH₄转化率与形貌较好的碳纳米管.而且采用低的升温速率,可以在流化床（提供碳纳米管生长的自由空间）中连续生长碳纳米管,从而为将来的连续化大批量制备碳纳米管奠定了基础.     

Simultaneous effect of temperature and pressure on catalytic hydrothermal gasification of glucose

Gasification of glucose in near- and supercritical water was investigated at temperature and pressure ranges from 400 to 600 °C and 20 to 42.5 MPa with a reaction time of 1 h. Hydrothermal gasification of glucose was performed in the absence and presence of catalyst (K₂CO₃) in a batch reactor. The influences of temperature and pressure in the supercritical regimes of water, catalyst were examined in relation to the yield and composition of the gases and aqueous products. The product gases were analyzed by gas chromatography, and the aqueous products were analyzed by high performance liquid chromatography. The gases produced were carbon dioxide, methane, hydrogen, carbon monoxide, and C₂–C₄ hydrocarbons and there was significant production of aqueous products and residue. The aqueous products composed of oxygenated compounds, including carboxylic acids (glycolic acid, formic acid, acetic acid), furfurals (furfural, 5-hydroxymethyl furfural, 5-methyl furfural), phenols (phenol, methyl phenols, hydroxy phenols, methoxy phenols), aldehydes (formaldehyde, acetaldehyde, acetone, propionaldehyde), ketones (3-methyl-2-cyclo-pentene-1-one, 2-cyclo-pentene-1-one) and their alkylated derivatives. Carbon gasification efficiencies were improved by addition of K₂CO₃ into the reacting system. Carbon gasification efficiency reached maximum (94%) at 600 °C and 20 MPa. The yield of hydrogen among gaseous products increased with increasing temperature and decreasing pressure.