FOX-7合成废水回用处理方法研究现状

FOX-7是具有高能量、高安全性能的高能顿感炸药,目前已成为军事武器中做功工质炸药合成研究热点之一。依据FOX-7的合成生产工艺路线及方法,对合成过程中的污染物排放情况进行排污节点分析。重点对FOX-7合成污染物中的废水处理方法进行分析,为后续的污染物处理提供技术理论依据,以实现FOX-7绿色生产工艺过程。     

Cu(NH3)2(FOX-7)2的晶体结构和热行为

用l,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的钾盐[K(FOX-7)·H2O]和硝酸铜在氨水体系中合成了Cu( NH3)2(FOX-7)2,并培养得到了单晶.该晶体为单斜晶系,空间群P21/c,a=0.68818(7)nm,b=O.73083 (8) nm,c=1.319 66(14)nm,β=95.986°,V=0.6600...     

FOX-7的晶体结构和热分解特性

以2-甲基-4,6-嘧啶二酮为原料,通过硝化、水解反应,合成出1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7),产率为85.1%,并用元素分析、红外、质谱、核磁进行表征.以乙腈为溶剂培养得到了FOX-7单晶,用X射线单晶衍射仪测定晶体结构.结果表明,晶体属单斜晶系,空间群为P21/n.晶体学参数为:a=0.693 0(14) nm, b=0.663 0(13) nm, c=1.136 0(2) nm,β=90.43(3)°,V=0.521 9(18) nm3, Z=4, Dc=1.885 g·cm-3,μ=0.179 mm-1, F(000)=304.用DSC和TG-DTG技术研究了热分解过程. 结果表明, FOX-7分解由一个吸热和两个放热过程组成, 吸热峰由晶型转变引起, 放热峰由分解所致; TG曲线由两个失重过程组成;较高的分解温度表明FOX-7有较好的热稳定性.     

CL-20/FOX-7共晶的分子动力学模拟

依据共晶形成的氢键规则,搭建了7种CL-20/1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)共晶模型;采用分子动力学(MD)模拟研究了CL-20/FOX-7共晶形成的可能性;通过径向分布函数(RDF)考察了共晶模型内分子的相互作用力;采用X-射线粉末衍射(XRD)模拟分析了共晶模型与纯组分间衍射峰的区别。结果表明,FOX-7和CL-20分子间存在较强的氢键和范德华力,7种共晶模型的结合能大小顺序为:Eb(1 0 1)Eb(1 1-1)E_b(随机晶面)E_b(0 1 1)E_b(0 0 2)E_b(1 1 0)E_b(1 0-1);7种共晶模型的分子间作用力以FOX-7取代CL-20(1 0 1)、(11-1)晶面较强;7种共晶模型的XRD衍射峰相较纯组分CL-20或FOX-7区别较大。据此推测在制备CL-20/FOX-7共晶过程中,FOX-7取代CL-20(1 0 1)晶面的共晶模型易于形成。     

FOX-7基PBXs喷雾干燥前驱体分散稳定性研究

为制备分散稳定的微米1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)喷雾干燥前驱体悬浮液,采用单因素和正交试验对微米FOX-7喷雾干燥悬浮液的制备条件进行优化,研究了悬浮液固含量、搅拌速度、搅拌时间、超声功率、超声时间和温度对前驱体悬浮液中微米FOX-7分散稳定性的影响,以沉降试验和吸光度法为表征手段考察了悬浮液的分散稳定性,并讨论了影响因素对悬浮液分散状态的影响机制。结果表明,4种影响因素对悬浮液分散稳定性影响顺序从大到小依次为：搅拌速度>超声时间>搅拌时间>超声功率;在固含量为2%～4%、搅拌速度为600r/min、搅拌时间为20min、温度为25℃,超声功率和时间分别为300W和15min的条件下,微米FOX-7在前驱体悬浮液中可实现较好的分散稳定性。     

含1,1–二氨基–2,2–二硝基乙烯推进剂的能量特性参数计算研究

利用国军标方法及CAD系统软件,在标准条件(pc∶p0=70∶1)下,计算了含1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的各类推进剂的能量特性参数,分析了氧化剂(AP、RDX、CL-20)及黏合剂(HTPB、PET、GAP、PBAMO)等成分对FOX-7推进剂能量特性的影响。结果表明,将AP加入HTPB/FOX-7推进剂配方中取代FOX-7可有效改善氧条件,有利于推进剂能量的提高。在黏合剂含量较低(质量分数<8%)的推进剂体系中,使用惰性黏合剂有利于提高推进剂的能量;而在黏合剂含量较高(质量分数>10%)的推进剂体系中,使用含能黏合剂提高推进剂能量的幅度优于惰性黏合剂,且GAP优于PBAMO。用FOX-7取代NEPE推进剂中的AP,推进剂最大理论比冲可达2 567 N.s/kg。由GAP/FOX-7/RDX组成的无烟推进剂,在很宽的范围内都可以达到2 400 N.s/kg以上的理论比冲值。     

羧酸开环法合成1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的研究

对2一甲基咪唑为反应底物制备1,1一二氨基一2,2．二硝基乙烯(FOx一7)的合成方法进行了实验研究,找到了一种新的合成FOx．7的方法,该方法首次采用低碳有机羧酸与硝化中间体2一(二硝基亚甲基)．4,5．咪唑烷二酮l的反应实现FOx一7的合成,对产物结构进行了表征并对反应奈件进行了优化。开环试剂为甲酸时,最优条件下两步反应(收率分别为20．3％和95．3％)的总收率约为19．3％,与氨水开环法(约13、1％)相比收率有较大幅度提高,通过控制反应时间和结晶时间可对FOx．7的颗粒度进行控制,同时该方法也是制备大颗粒和不同形貌特征FOx一7的有效方法。对开环反应机理进行了探讨,     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯的合成和性能

以2-甲基咪唑为原料,通过硝化、水解反应,合成了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(DADE),产率为13．4％,经元素分析、红外光谱、质谱、核磁共振等表征了其结构,研究了硫酸浓度、反应温度、反应时间等因素对产率的影响．并测试了DADE的密度、爆速、感度、真空安定性、爆发点等物化和爆轰性能。     

高浓度SO_2在N,N'-二(2-羟丙基)哌嗪硫酸盐水溶液中的溶解度模型

基于拟平衡常数的概念,文中对高浓度SO_2在N,N'-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)硫酸盐水溶液中的溶解度数据进行了关联。以化学反应平衡和吸收相平衡为理论基础,通过胺平衡、电荷平衡及溶液配比,将亨利系数H拟合为温度、胺浓、吸收负荷的函数,建立了高浓度SO_2在HPP硫酸盐水溶液中的溶解度热力学模型。结果表明:模型计算值与实验值较吻合,平均相对偏差5.7%,符合工业应用需求。同时,通过Gibbs-Duhem方程计算了SO_2在HPP硫酸盐水溶液中的溶解热,由结果可知溶解热与温度关系不大,随着吸收负荷的增加而减小。     

2-氯-4，6-二硝基间苯二酚在乙醇／水混合溶剂中溶解度的研究

利用紫外吸收方法测得了2-氯-4,6-二硝基间苯二酚在乙醇／水混合溶剂中的溶解度,将实验溶解度数据和三参数经验模型相关联,通过系统的研究,证明三参数经验模型是合理的数学方程,可以准确地描述在乙醇／水混合溶剂中2一氯-4,6-二硝基间苯二酚溶解度变化规律,模型三参数（a,b和c）被确定。2-氯-4,6-二硝基间苯二酚在乙醇,水混合溶剂中的溶解度随温度的升高而增大;随水含量的升高而减小。     

Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解度及溶解机理

采用等温饱和法研究了Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解度。通过热力学及X射线衍射分析,确定了Na_2B_4O_7的溶解机理。结果表明:随温度的升高Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解度增大,温度达到750℃时溶解度显著增大;Na_2B_4O_7在熔盐体系中的溶解平衡时间随温度的升高而缩短,温度达到750℃后在3.5h溶解均能达到平衡;Na_2B_4O_7在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解机理为物理溶解。     

2、2′-二硫联(5-硝基苯甲酸)的制备及在感光材料中的应用研究

在水体系中合成了二硫化物2、2′-二硫联(5-硝基苯甲酸),合成方法简单,易操作,产率高,而且经济.对经S-Au增感的乳剂的照相性能的影响做了初步的研究.     

2、2′-二硫联(5-硝基苯甲酸)的制备及在感光材料中的应用研究

在水体系中合成了二硫化物2、2'-二硫联(5-硝基苯甲酸),合成方法简单,易操作,产率高,而且经济。对经S-Au增感的乳剂的照相性能的影响做了初步的研究。     

过氧化氢在生成戊二酰-7-氨基头孢烷酸过程中的影响

头孢菌素C(CPC)在D-氨基酸氧化酶为催化剂的情况下,与O2反应生成α-ketoadipyl-7-ACA,再与过氧化氢反应生成戊二酰基-7-氨基头孢烷酸(Gl-7-ACA).在此反应中生成的α-ketoadipyl-7-ACA是造成目标产物收率低的关键因素之一.通过加入适量的双氧水可以使剩余的α-ketoadipl-7-ACA转化为Gl-7-ACA,从而使裂解的收率提高5%.     

低分压SO_2在N,N′-二(2-羟乙基)哌嗪水溶液中的溶解度

采用半动态法测定了在298,308 K下低分压SO2在N,N′-二(2-羟乙基)哌嗪水溶液中的溶解度,建立了该过程基于化学反应平衡和吸收相平衡的数学模型。结果表明:在较低的SO2分压下,SO2的溶解度随着分压的增加而急剧增加,当溶解度达到一定值时,溶解度随着分压的增加而缓慢增加;pH值越大、温度越低及N,N′-二(2-羟乙基)哌嗪浓度越高越有利于SO2的溶解,模型得出的溶解度与实验值符合较好。     

CO2在醚酯溶剂中的溶解度测定及热力学计算

采用恒定容积法,在温度353.15、363.15、373.15 K下,测定了CO₂在丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、二丙二醇甲醚醋酸酯(DPMA)、乙二醇丁醚醋酸酯(BAC)以及乙二醇苯醚醋酸酯(EPA)中的溶解度数据,压力最高可达11.73 MPa。结果表明CO₂在醚酯体系中溶解度受温度、压强的影响较大,压强一定时,CO₂在醚酯中溶解度随温度升高而减小;温度一定时,随着压强增大而增大;相同条件下,CO₂在四种醚酯中溶解度大小为PMA＜ EPA＜BAC＜DPMA。通过变形Clausius - Clapeyron方程,计算得到CO₂在醚酯溶剂中的Gibbs自由能Δ_sol G,溶解焓变Δ_sol H和熵变 Δ_sol S等热力学性质,从宏观热运动角度进一步解释了CO₂的溶解机理,为开发新型CO₂物理吸收剂提供理论支撑。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物基PBX的热安全性研究

为了研究2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)基高聚物黏结炸药(PBX)的热安全性,分别以氟橡胶F2311和丁晴橡胶NBR-26为主体设计两种黏结剂体系,采用水悬浮-溶解-蒸馏法制备ANPyO基PBX炸药。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)表征不同黏结剂体系PBX的结构和性能,计算了两种黏结剂体系PBX的热分解动力学参数和热爆炸参数,并获得了被400K气氛环绕的半径为1m的球形、无限圆柱形或无限平板状PBX的热感度概率密度函数S(T)与温度T的关系曲线。结果表明,以丁晴橡胶NBR-26为黏结剂体系主体PBX的活化能E为173.19kJ/mol、指前因子ln(A/s-1)为28.58、自加速分解温度TSADT为550.01K、热点火温度Tbe为565.81K、热爆炸临界温度Tbp为625.06K;以氟橡胶F2311为黏结剂体系主体PBX的活化能E为143.78kJ/mol、指前因子ln(A/s-1)为22.89,自加速分解温度TSADT为539.99K,热点火温度Tbe为560.28K,热爆炸临界温度Tbp为615.55K;球形PBX的热安全性稍高于无限圆柱或平板状PBX,以丁晴橡胶NBR-26为黏结剂体系主体PBX的热安全性高于氟橡胶F2311为黏结剂体系主体PBX。     

间苯二甲酸在[Emim]BF4-H2O溶液中的溶解度及介稳区

研究采用动态法测定了间苯二甲酸在离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,[Emim]BF4)-水二元混合溶剂中的溶解度曲线和超溶解度曲线,并且采用经验方程、理想溶液模型及λh方程对溶解度数据进行了关联,经验方程和λh方程的关联结果较好。实验结果表明,间苯二甲酸在[Emim]BF4-H2O体系中的溶解度均随温度的升高而增大,且随二元混合溶剂中1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)含量的增加而增大。测得的超溶解度曲线与溶解度曲线基本平行,介稳区宽度均随温度的增加而变窄。