固相合成草甘膦钾盐

摘要

草甘膦是一种广谱灭生性除草剂，草甘膦钾盐凭借其见效快，更耐雨水冲刷，喷于叶面及进入土壤的钾离子可以有效地被植物吸收，达到补充相当量钾肥的特点，在草甘膦行业中具有较大的市场竞争力。现有合成草甘膦钾盐原药的方法，大多数都需要经过烘干、粉碎才能得到粉状的草甘膦钾盐，增加了成本，对设备要求较高、能耗高。在带有加热装置的捏合机中干法合成草甘膦钾盐，最终物料仍呈固态，简化了合成步骤，降低了成本。但并未考察干法合成草甘膦钾盐的影响因素，所以现在需确定相关因素对固相法合成草甘膦钾盐的影响及反应机理，并确定其动力学模型。
　　在500mL的搅拌反应器中，固体草甘膦和固体碳酸钾直接反应合成草甘膦钾盐。采用气相色谱法检测反应生成CO2的量，并考察了气体湿度、反应温度、物料比、N2流速、粒径、转速对该反应的影响。研究结果表明，固相含水率显著影响反应物之间的传质，该反应存在诱导期、加速期及降速期三个阶段。通气湿度增大，固相反应物含水率升高，反应诱导期缩短，反应更易进行，相同反应时间的反应转化率和平均反应速率增大。通气湿度过高，带湿能力下降，反应加速期产生的水分会导致产物结团，影响后续反应。在相同通气条件下，反应温度升高，平均反应速率先增加后减小，存在较适宜的反应温度。温度过高会使反应体系中的水分流失加快，使固相中的含水率较低，反应速率反而下降。草甘膦与碳酸钾的摩尔比减小，相同质量的草甘膦与碳酸钾之间的接触机率增加，可以加快草甘膦的反应。草甘膦粒径越小，比表面积增大，越有利于反应的进行。粒径过小，物料越容易黏结，反应速率反而下降，存在较优的粒径。搅拌转速越快，物料表面更新加快，越有利于溶熔层的不断形成，从而加快反应。转速越大，反应速率越快。但受实验装置的限制，转速过大，物料更易被气体带出反应器，不利于反应的进行。固相法合成草甘膦钾盐反应前期为扩散控制，动力学模型为1-2/3α-(1-α)2/3=k1t;反应进入加速期后为形核控制，动力学模型为:[-ln(1-α)]n=k2t(n=2/3)。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 草甘膦及草甘膦钾盐的简介

1．1．1 草甘膦及草甘膦钾盐的理化性质

1．1．2 除草机理

1．2 草甘膦钾盐产品剂型及制备

1．2．1 水剂

1．2．2 可溶粒剂

1．2．3 草甘膦钾盐固体原药的制备

1．3 固相化学反应

1．3．1 固相化学反应的发展

1．3．2 常用的固相化学反应的方法

1．3．3 影响固相化学反应的因素

1．3．4 固相化学反应的特征

1．4 研究内容

1．4．1 研究背景及意义

1．4．2 研究的主要内容

2．1 引言

2．1．1 固相反应机理研究进展

2．1．2 固相反应中的非固相过程

2．1．3 固相反应中的冷融熔机理和冷溶熔机理

2．2 合成草甘膦钾盐的反应机理

2．2．1 反应机理

2．2．2 模型推导

3．1 实验材料及方法

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验设备及实验流程

3．1．3 检测方法

3．1．4 实验方法及步骤

3．2 数据处理

3．2．1 进气湿度

3．2．2 反应速率

3．2．3 草甘膦的转化率

4．1 预实验

4．1．1 液相反应

4．1．2 固相反应

4．2 进气湿度对反应的影响

4．3 温度对反应的影响

4．4 摩尔比对反应的影响

4．5 粒径对反应的影响

4．6 N2流量对反应的影响

4．7 搅拌转速对反应的影响

4．8 小结

第五章 固相法合成草甘膦钾盐动力学

5．1 常用的固相反应模型及反应动力学方程

5．2 动力学方程拟合

5．3 动力学方程计算

5．4 模型验证

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

作者简历

致谢