一个大学生课外科技创新活动简介

在化学学科大学生科技创新活动中制作了简易的实验装置,研究了在盐酸催化的亚硝酸钠（NaNO2）与氯化铵（NH4Cl）反应动力学,结果显示：NaNO2与NH4Cl水溶液的反应为二级反应;反应的速率常数与体系中H＋的浓度成正比;活化能为50.26 kJ/mol;NaNO2与NH4Cl反应的动力学方程为dC/dt=-2.066×107CH＋e-6045/TC2。该实验能有效地培养学生对于化学动力学部分内容的理解和综合应用能力。     

锌粉-卤化铵还原体系用于N，N’-二苯肼的合成

采用Zn—NH4X（X=F、Cl、Br、I）还原体系,从偶氮苯制备N,N’-二苯肼。讨论了偶氮苯与锌粉物质的量比,卤化铵饱和溶液的用量对反应的影响。其中Zn—NH4Cl还原体系的优化反应条件为：偶氮苯与锌的摩尔比为1：5（偶氮苯2．5mmol）,饱和氯化铵溶液1．5mL,反应时间12min,产率92．62％。     

NaNO2和NH4Cl酸催化反应动力学研究

在NaNO2和NH4Cl混合液中分别加入0．5％（v／v）的硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、盐酸,在恒压下测定体系温度随时间的变化,在恒容条件下测定体系压力和时间的关系。根据实验数据绘制出,在几种液体酸催化下,体系温度和时间的关系曲线,计算得到了几种酸催化反应体系的表观活化能和速率常数表达式。发现（1）体系的酸催化反应速度和酸强度有关。（2）酸催化能加速NaNO2和NH4Cl热化学反应的速率,是由于H^＋的加入,降低了体系的活化能。     

厌氧氨氧化菌的驯化培养

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化混合菌直接以NH4+为电子供体,以NO3-或NO2-为电子受体,将NH4+、NO3-或NO2-转变为N2的过程.厌氧氨氧化作为一种新型的污水处理工艺因其耗能少且不消耗碳源具有较高的理论意义和良好的应用前景.本文以活性污泥为种泥,采用SBR反应器,以NH4 Cl和NaNO2配制人工模拟废水进行厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌的培养与驯化.在此系统中观察到了厌氧氨氧化反应,但是氨氮并没有与亚硝酸盐氮一直呈比例下降,反而有所上升,此时厌氧氨氧化菌的驯化培养仍处于初期.     

高频等离子体化学气相沉积法制氮化硅超细粉的工艺研究

以Ar气为载气，SiCl4和NH3为原料，在高频等离子体化学气相沉积反应器中，制备了超细无定形的Si3N4粉未．该粉具有粒度小、粒径窄和分散均匀的特点，氮含量在36％以上．实验中发现，当SiCl4进料口在前，NH3进料口在后，且两个进料口均在高频等离子体尾焰处，经脱NH4Cl的产物中氮含量较高．而反应物NH3也不宜太过量，以NH3：SiCl4=8：1为好．Si3N4的晶型转变在1400“C下处理8h，效果较好     

UAF反应器启动厌氧氨氧化反应的试验研究

本试验以普通活性污泥为种泥,采用升流式厌氧生物滤床(UAF)反应器,在pH为7.5的室温条件下,以NH4Cl和NaNO2配制人工模拟废水,通过逐步提高NH4+-N与NO2--N的负荷对厌氧氨氧化菌进行培养与驯化,在反应器运行到148 d左右时NH4+-N与NO2--N去除率分别达到56%、62%,且在之后的运行过程中其去除率呈同步变化,NH4+-N与NO2--N同时去除。通过镜检发现在反应器下部形成了具有厌氧氨氧化活性的棕红色颗粒污泥,实现了厌氧氨氧化反应的快速启动。     

25℃和35℃时NH4Cl-CO(NH2)2-H2O三元体系相平衡研究

为了确定尿素和氯化铵两种肥料形成加合物的条件和性质,采用等温法分别对25℃和35℃下NH4Cl-CO(NH2)2-H2O三元体系相平衡进行了研究,测定了溶解度数据,并绘制了完整的相图.得出实验条件下,氯化铵与尿素能形成摩尔比为1:1的加合物;该体系相图存在NH4Cl、CO(NH2)2、CO(NH2)2·NH4Cl三个纯固相结晶区,和NH4Cl与CO(NH2)2·NH4Cl及CO(NH2)2与CO(NH2)2·NH4Cl两个共结晶区.对氯化铵与尿素的加合物及其两者组成混合物进行红外、热稳定性、X衍射等分析表征可知,NH4Cl与CO(NH2)2形成的加合物没有产生新的共价健,但加合物的红外特征峰相对于纯物质发生小量的位移,加合物热稳定性比混合物稍低.     

氨氢比对Fe_4N陶瓷粉体合成的影响

从热力学计算和实验两方面研究气氛对固-气反应法制备Fe4N陶瓷粉体的影响。结果表明:通过调控体积比V(NH3)/V(H2)可以在较宽的温度范围内合成纯相的Fe4N粉体,其中,V(NH3)/V(H2)=1:1时,能够得到纯相Fe4N粉体的温度范围最大,约为500～700℃,而随着氨氢比增大/减小,该温度相应降低/升高,并且温度范围不断减小直至消失。     

氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺

对NH4Cl分解的硫酸氢铵法和镁氧化物法分别进行了验证性实验研究,结果表明,NH4HSO4工艺NH4Cl转化率很低,不具有可行性;镁氧化物转化率较高,具有深入研究的价值. 对镁氧化物法的MgO, Mg(OH)2和Mg(OH)Cl三种工艺路线进行了系统研究,结果表明,这3种工艺的NH4Cl转化率均可达到90%以上. 与Mg(OH)Cl和Mg(OH)2工艺相比,MgO工艺具有流程简单、生产周期短、能耗小等优点. 当MgO:NH4Cl及H2O:NH4Cl的摩尔比分别为0.76:1和8.3:1时,在110℃反应4 h,氨气收率可达95%.     

分馏塔结盐原因分析及应对措施

催化裂化原料中有氯和氮存在,在高温条件下HCl气体不断逸出,同时催化裂化原料中的氮化物在催化裂化反应条件下,在催化裂化分馏塔内形成NH4Cl.分馏塔内随着油气不断上升,而分馏温度下降,NH4Cl结晶的速度越快,同时在设备表面的NH4Cl晶体也聚积越多,最终导致降液管流通面积减小,直至堵塞降液管,造成塔盘液层增厚,导致分馏效果变得很差,造成产品质量不合格.根据NH4Cl易溶于热水的原理,采用在线水洗的方法,去除结盐,恢复生产,降低成本,提升经济效益.     

硫酸钾铵及无氯复肥的研制

针对由氯化钾制硫酸钾装置的投资大、生产成本高等问题，进行了由氯化钾与硫酸、碳酸氢铵、磷酸反应制无氯复肥实验，其工艺条件是：w(H2SO4)=40%-60%,n(H2SO4)/n(KCl)=1.00-1.15，反应温度50－140℃，反应时间1.5-3.0h；n(NH4HCO3)/n(KHSO4)=1.00-1.03,n(2NH4HCO3)/n(H2SO4)=1.00-1.03,n(2NH4HCO3)/n(H3PO4)=1.00-1.03,w(H3PO4)=30%-50%；料浆浓缩的真空度12－15kPa，干燥温度50－80℃。产品质量：硫酸钾胺的w(N)=10.9%-11.2%、w(K2O)=29.8%-30.1%、w(Cl)=0.1%-0.4%；无氯复肥的w(N)=12%-14%、w(P2O5)=14%-16%、w(K2O)=14%-16%、w(Cl)=0.2%-0.8%；副产盐酸的w（HCl）＝31％－32％。该工艺流程程、反应条件温和、设备少、投资省、原料利用率高、能耗低，且无污染，在放大试验的基础上，建设了一套2．5kt/a硫酸钾胺、5．0kt/a无氯复肥装置，生产情况与试验结果相近，经济效益较好，具有工业应用前景。     

4-羟基-3,5-二溴苯胺及脂溶性芳胺的制备方法

在NH4Cl-H2O-CH3COCH3体系中,以铁为还原剂,4-羟基-3,5-二溴硝基苯转化成4-羟基-3,5-二溴苯胺的产率达97.2%;采用正交试验,探索了反应的最佳条件:反应物与NH4Cl的摩尔比为1:2,H2O-CH3COCH3的体积比为1:1,反应时间为6h。实验证明该方法也可用于其他硝基化合物的还原,并且不会导致C-Br的还原,该方法尤其适合于硝基化合物及其对应的胺都不溶于水的情况。     

鱼腥藻7120中异形胞发育的影响因子

以鱼腥藻7120为对象,考察了碳源浓度和种类、氮源浓度和种类、光强及NaCl浓度对鱼腥藻7120异形胞发育及发生频率的影响. 结果表明,NaNO3和NH4Cl都会抑制异形胞的分化,NaNO3对异形胞的抑制可以通过提高CO2浓度而解除,但NH4Cl的抑制作用是彻底的;而添加NaHCO3却不能在NO3-存在时诱导鱼腥藻产生异形胞;提高光强和NaCl浓度能够增加异形胞的比例. 证明了胞内碳氮比例的升高是异形胞分化的直接原因.     

N-(6-氯-3-吡啶)甲基-N-乙胺的合成改进

提出一种改良的方法，以2-氯-5-氯甲基吡啶(CCMP)为原料，与乙胺反应，得到产物N-(6-氯-3-吡啶)甲基-N-乙胺。考察了温度，时间，2-氯-5-氯甲基吡啶与乙胺的用量比对于反应产物的影响，得到优化的反应条件为：温度室温，反应时间1．0h，n(C6H5Cl2N)：n(CH3CH2NH2)=1：5，N-(6-氯-3-吡啶)甲基-N-乙胺的收率为97％。产物通过GC-Ms结构分析。     

氯化铵改性Lyocell纤维的制备及其热处理

研究了不同NH4Cl含量的纤维素／NMMO·H2O溶液的流变性能,在此基础上制备了NH4Cl改性Lyocell初生纤维,并探讨了NH4Cl添加量及后续热处理对纤维结构与性能的影响。结果发现：随着NH4Cl添加量的增加,纤维素溶液体系的表观黏度、结构化程度、表观相对分子质量增加而表观相对分子质量分布变窄。结合广角X-射线衍射和双折射分析结果还发现：对Lyocell纤维采用NH4Cl改性或进一步结合热处理,都可以有效提高纤维的结晶度和取向度,完善最终纤维的聚集态结构。对纤维的性能分析结果表明：在本研究条件下,当NH4Cl添加量为5％时,经适当条件热处理后,最终得到Lyocell纤维断裂强度7．21cN／dtex、初始模量92．6cN／dtex、干热收缩率小于0．8％,并且蠕变率也有一定的下降．     

中压甲铵液槽V501液位的分析与控制

尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的,在合成塔201-D中,氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵,氨基甲酸铵脱水生成尿素和水,这个过程分两步进行。第一步:2NH3(液)+CO2(气)NH2COONH4(液)+119.2千焦/摩尔;第二步:NH4COONH2(液)CO(NH2)2(液)+H2O-15.5千焦/摩尔。第一步是放热的快速反应,第二步是微吸热反应,反应速度较慢,它是合成尿素过程中的控制反应。     

A1C13／（NH4）2HPO4催化直接法合成乙二醇单甲醚

开发了非石油路线法合成乙二醇单甲醚的新工艺,即以煤制乙二醇为原料和甲醇直接法合成乙二醇单甲醚。以A1Cl3／（NH4）2HPO4做复合催化剂,考察了A1C13／（NH4）2HPO2复合催化剂不同比例、催化剂的用量、反应温度、压力、时间等因素对反应的影响。确定适宜条件为AICl3／（NH4）2HPO4复合催化剂的质量比为1：2．5,催化剂的质量占乙二醇质量的4％,乙二醇／甲醇物质的量比为1：4,反应温度260℃,反应时间4h,反应压力7MPa,此时乙二醇转化率为39％,乙二醇单甲醚选择性84％,乙二醇单甲醚收率32％。并对反应机理进行了初步探讨。     

二段转化气组分分析方法的探讨

我公司净化车间转化气中含有CH4、CO2、H2、N2等组分,其中二段出口的CH4含量较低（体积分数工艺控制到≤1．00％）。采用1904奥氏气体分析仪分析转化气中各组分含量时,结果CH4含量偏高,影响最后算出来的N2含量,给工艺带来不少麻烦。为弄清原因,经过多次试验发现,由于此气体组分特殊,只要仪器梳形管内残留样气参与了爆炸就会造成较大的误差。     

添加剂对Si粉直接氮化工艺中α-Si3 N4含量的影响

通常情况下,Si粉直接氮化法和自蔓延法所制得Si3N4粉体主要以β-Si3N4为主,而为了使Si3N4陶瓷有更好的烧结性能,需要得到高α相含量的Si3N4粉.本研究以Si粉直接氮化法为基础,通过添加NH4Cl、FeCl3来制备高α相含量的Si3N4粉.经XRD和SEM检测分析发现,添加适量NH4Cl、FeCl3可大幅提高Si3N4粉体中α-Si3N4的含量,最高可达88.3%,但FeCl3的含量过高时,则可显著降低α-Si3N4的含量.研究还发现添加NH4Cl、FeCl3还可降低Si粉发生氮化反应的起始温度.     

低温燃烧下NH_3的氧化特性

NH3的气相氧化是低温燃烧过程中NOx(NO和NO2)与N2O的重要来源,为了深入认识其反应规律,在管式流动反应器系统中进行了实验研究。重点考察了挥发分中的可燃气(CO、CH4或H2)和NO对NH3氧化及氮氧化物排放的影响规律,并根据化学反应机理对实验结果进行了分析。研究结果表明,低温氧化性气氛下微量的可燃气就能够显著促进NH3的氧化,并使NOx和N2O的生成量大幅度升高。当可燃气体浓度相同时,H2对NH3氧化的影响最大,CO的影响最小,CH4对NH3氧化的影响略大于CO。随着可燃气体浓度的升高,其对NH3氧化与氮氧化物生成的影响先逐渐增加,然后趋于稳定。反应初始气体中存在NO时,也会加速NH3的氧化。