非均相反应

摘要： 硫酸盐是大气颗粒物的重要组分,SO2与矿质颗粒物的非均相反应可能是硫酸盐和水溶性铁形成的重要途径之一,但目前对该反应途径的研究比较有限.本研究开展了不同相对湿度条件下SO2((7.14±0.29)μg/L)、NO2((5.13±0.21)μg/L)与针铁矿、磁铁矿、赤铁矿的非均相反应,定量分析了产物硫酸盐、硝酸盐以及水溶性铁的含量随反应时间的变化.结果表明,SO2与针铁矿反应24 h仍未达到饱和,平均反应摄取系数小于1×10?8,但其随着相对湿度增大而增大.当NO2和SO2共存时,SO2和针铁矿非均相反应24 h仍未达到饱和,相对于NO2与针铁矿反应,SO2的共存抑制了硝酸盐的生成;反应前24 h,SO2平均反应摄取系数小于1×10?8,非干态下相对湿度对SO2摄取系数无显著影响.SO2或SO2、NO2共存时与磁铁矿、赤铁矿的反应几乎无硫酸盐生成,仅在SO2与NO2共存时生成少量硝酸盐.此外,SO2与3种含铁矿物的非均相反应对Fe元素水溶性的促进作用非常有限.

摘要： 为研究亚硝酸(HONO)在γ-Al2O3(110)表面非均相氧化SO2的机理,基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)的第一性原理计算了 SO2和HONO在γ-Al2O3(110)表面的吸附机制和氧化机制.结果表明,SO2以分子的形式吸附在完整或缺陷的γ-Al2O3(110)表面,而HONO仅在完整表面上以分子的形式存在.表面氧缺陷的存在不仅会增强SO2和HONO的吸附强度,而且能诱导HONO在含氧缺陷表面的分解(HONO→NO+·OH).通过局域态密度(partial density of states,PDOS)和Mulliken电荷布局分析表明,HONO的分解遵循Haber-Weiss机制.当SO2和HONO共同吸附在氧缺陷表面时,HONO分解产生·OH,氧化SO2形成HOSO2团簇分子.该研究不仅有助于理解HONO在矿物氧化物表面氧化SO2的作用,而且为解释大气硫酸盐气溶胶的形成提供了理论依据.

摘要： 在化学反应工程讲授过程以实际案例讲解课程的理论知识可以有效地调动学生学习的积极性,培养学生的知识运用及创新能力,其中在非均相反应动力学模型分析和推导过程中,以碱浸出矿物中的有价元素为例,该反应属于液固非均相反应,其反应机理常可采用界面反应模型中的收缩未反应芯模型进行描述,同时该反应的反应速率受内扩散控制.案例的实施在一定程度上丰富了化学反应工程教学资源,同时为创新型人才的培养提供了教学素材.

摘要： HO2自由基与环境大气气溶胶的非均相反应是HO2自由基的重要汇之一,对大气氧化能力有重要影响,对大气颗粒物的物化性质等进一步产生影响.HO2的非均相反应过程的定量描述对不同地区大气氧化性与臭氧生成能力等问题的探求具有重要意义.目前不同研究小组测量的摄取系数可相差3到5个数量级,深入探究不同条件下不同种类气溶胶对HO2自由基的非均相摄取机制,对摄取机制进行参数化表达,并准确测量摄取系数是量化其环境影响的关键.本文深入介绍了HO2非均相摄取的原理与参数化表达,总结了已有的研究结果与进展,对不同的影响因素进行总结分析,并对此领域未来的发展方向提出建议与展望.

摘要： 通过改进WRF-CMAQ模型中非均相反应模块,定量研究了2017年夏季和冬季海盐与含氮气体非均相反应对我国山东沿海地区大气O3浓度的影响.模拟结果表明,考虑海盐气溶胶非均相反应后,山东沿海地区夏季O3小时浓度增加了0.2×10-9～6.6×10-9(0.5％～15.5％),冬季增加了0.8×109～15.3×10-9(1.7％～27.4％),ClNO2在夏季和冬季分别增加了100×10-12250×10-12,300×1012～650×10-12;夏季O3浓度增加主要集中在山东东部,而冬季O3的增加则覆盖了山东大部分地区,表明海盐非均相反应对冬季O3的影响强度及范围均明显高于夏季.海盐非均相反应引起的O3浓度增加主要发生在日间,特别是8:00～16:00.该反应对渤海及南黄海大气O3浓度也有影响,且在这些海域生成的O3可通过4条传输路径影响山东沿海地区,甚至可影响到济南,菏泽等山东中西部地区(距离山东东部海岸线～350km);海洋大气中O3的传输可造成山东东部沿海O3浓度升高0.2×10-9～15.3×10-9,山东中西部O3升高0.3×10-9～6.2×10-9.

摘要： 化学反应动力学研究和反应器的设计分析是化学反应工程学科的主要内容.化学反应可分为均相反应和非均相反应,这两种反应类型有不同的反应机理和动力学方程式,适用的化学反应器有多种模型.非均相反应比均相反应更复杂,学习难度更大.在教学过程中发现,均相反应和非均相反应在化学反应动力学方程式和反应器模型的设计上有些共同的地方,可以为非均相反应的理解和学习提供帮助.

摘要： 硝酸盐和硫酸盐是大气细颗粒物中的重要组成部分,以往研究发现机动车尾气排放的气态污染物(NOX、SO2)对大气颗粒物的生成有一定的贡献,但忽视了机动车排放的金属氧化物对硝酸盐和硫酸盐生成的促进作用,因此本文对机动车排放的气态污染物与金属氧化物(MgO、MnO2、Al2O3、ZnO、CuO和Cr2O3)之间的反应原理进行了分析.研究表明,在不同混合气体条件下,NOX、SO2与上述不同金属氧化物反应生成的物种(硝酸盐、硫酸盐)促进了大气颗粒物的生成.同时,从金属氧化物表面物种的生成反应来看,各金属氧化物的非均相反应能力存在差异,且Cr2O3非均相反应较强烈.通过研究,丰富了机动车排放的颗粒物组分对硝酸盐、硫酸盐物种的形成机制的探讨.

摘要： 硝酰氯(nitryl chloride,ClNO2)是大气中一种重要的气态污染物,对大气氧化性、一次污染物的降解和二次污染物的生成具有重要影响,并在全球氮循环和氯循环中扮演着不可忽视的角色.本文归纳了ClNO2的基本物理化学性质及其在大气中的生成和去除机制,并介绍了实验室研究和外场观测中ClNO2的主要测量方法.在此基础上,本文总结了过去十几年报道的ClNO2在实际大气中的时空分布特征,通过分析实验室模拟和外场观测的研究结果系统讨论了ClNO2非均相生成的机制、产率及其影响因素,探讨了ClNO2对氯自由基、大气氧化性以及臭氧和硝酸盐形成的影响.我们指出,ClNO2既耦合了气相化学和非均相化学,又耦合了夜间大气化学和日间光化学,在我国大气复合污染中可能起着非常重要的作用.最后,本文提出了ClNO2大气化学研究中尚待解决的关键科学问题,并简要讨论了该领域的未来发展方向.

摘要： 钛合金燃烧是现代航空发动机的典型灾难性事故,压气机转子与静子的异常摩擦是主要的着火源.本文基于非均相着火理论建立了考虑摩擦热源的钛合金着火模型,推导了着火温度和着火延迟时间的理论计算公式,进而分析摩擦系数、氧浓度、流速、接触半径以及阻燃层等因素对着火参数的影响规律.结果表明:当摩擦接触区的瞬时温度低于临界生热温度时,生热过程由摩擦热主导;当高于临界生热温度时,生热过程由化学反应热主导.降低摩擦系数可以显著提高着火温度,而摩擦系数的变化对着火延迟时间影响很小.着火温度随着氧浓度的增大和流速的减小均呈明显下降趋势.当氧浓度从21％ 增加至42％、流速从310 m/s下降至50 m/s时,着火温度分别降低约213 K和197 K.实验结果与理论计算值的相对误差为8.3％,验证了模型的可靠性.阻燃层可以明显提高钛合金的着火温度和着火延迟时间,带阻燃层的钛合金的着火温度提高约172 K,着火延迟时间提高约3 s.

摘要： 利用BET、XRD、ICP-OES和DRIFTS等仪器测定了成都市大气颗粒物的比表面积、晶型、元素组成以及二氧化硫在成都市大气颗粒物表面的反应活性.实验结果表明:成都市大气颗粒物的晶型组成主要为SiO2和石膏(CaSO4·2H2O),主要元素为Al、Fe和Ca,主要来自于扬尘等自然源;SO2在成都市大气颗粒物表面非均相反应生成了亚硫酸盐和硫酸盐,反应速率为5.00×10-5,反应摄取系数为5.50×10-10,实际大气中SO2在大气颗粒物表面的转化是硫酸盐的一个源.

摘要： 利用DRIFTS研究了SQ在CaCO3颗粒物表面O3氧化的非均相反应,对常温(298K)且干燥条件下(相对湿度＜1％)CaCO3粒径对SO2非均相反应的影响做了初步探究.研究结果表明,在相同反应时间里,生成的硫酸盐的红外积分面积随粒径增加而降低,说明碳酸钙粒径越小,越有利于生成硫酸盐.

摘要： 应用FTIR-ATR研究了过渡金属离子与SO2在Soot颗粒物表面的非均相反应,研究了在不同相对湿度(RH)环境且有Fe3+和Mn2+存在条件下,SO2在Soot颗粒表面发生的非均相反应过程.发现Fe3+和Mn2+对于SO2的非均相氧化反应有着显著的催化效应,并且随着RH的增加,硫酸盐的生成速率逐渐增大.该研究加深了对SO2的迁移转化规律及其致霾效应的理解.

摘要： 使用显微拉曼研究了单颗粒CaCO3与乙酸的非均相反应,实验发现,随着乙酸的加入,2935cm-1处出现了Ca(CH3COO)2的v(CH3)的伸缩振动吸收峰,表明有Ca(CH3COO)2生成;同时利用显微拉曼光谱仪可以观察反应过程中反应产物及分布,以及颗粒物形貌的变化.

摘要： 有机醛类如甲醛、乙醛等在大气中广泛存在并在大气污染中扮演着重要作用,是光化学烟雾的主要成分. 本研究利用傅立叶红外光谱仪(DRIFTS)模拟研究了SO2在有机醛类物质吸附的气溶胶表面的非均相反应，并结合离了色谱(IC)等仪器分析了形成的产物，以期揭示有机醛类对SO2与气溶胶表面非均相反应的影响，探讨相应的反应动力学及反应机理。实验结果表明甲醛、乙醛作为大气中较为重要的一类含醛基物质，对含α-Fe2O3的模拟气溶胶的SO2参与的非均相反应具有明显的抑制作用，大大降低了表面硫酸盐的非均相形成，而且乙醛比甲醛对该反应的抑制作用更为明显。对表面生成产物的分析表明，表面经基甲磺酸根离子或羟基乙磺酸根离子的形成可能是这种抑制作用的本质原因。扩展研究表明，用少量的含醛基的soot替代上述的甲醛或乙醛，同样也发现soot明显地抑制了SO2非均相氧化，表明含醛基类物质对SO2非均相转化的影响。

摘要： 利用原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)研究了二氧化氮在不同晶相氧化铝(α-Al2O3和γ-Al2O3)表面的非均相反应过程,发现在两种氧化铝表面生成了不同产物.结合离子色谱检测,发现γ-Al2O3表面会有亚硝酸盐中间产物生成.

摘要： 利用原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)研究了低温下(223～298 K)二氧化硫在CaCO3表面的非均相反应过程，发现在CaCO3表面生成了碳酸。结合离子色谱检测，发现低温下CaCO3表面会有少量硫酸根生成。

摘要： 作为典型的持久性有机污染物,多环芳烃(PAHs)具有致癌和致突变的性质。美国EPA将其中16种多环芳烃定为优先控制的污染物。多环芳烃主要来源于化石燃料的不完全燃烧和生物质的燃烧。全球大气多环芳烃年排放量大约为0.001-0.02TgC,其中90％是人为源。因此,多环芳烃在大气中的迁移转化和寿命倍受关注。沙尘暴是大气中矿质气溶胶的主要来源之一,其在传输过程中可吸附较高浓度的多环芳烃。例如,2006年4月16日北京发生的严重沙尘暴天气,沙尘暴样品中16种多环芳烃的浓度高达0.18到3.52μgg-1。因此,研究多环芳烃在沙尘暴颗粒表面的非均相反应,对于认识多环芳烃的迁移转化和沙尘暴本身的大气环境影响具有重要意义。rn 前期工作中,我们研究了多环芳烃在模型矿质氧化物表面与臭氧的非均相反应。rn 本文进一步研究了多环芳烃在沙尘暴样品(北京,2006.4.16)表面与臭氧的非均相反应。rn 由于采集的沙尘暴颗粒含有多种有机物,为排除有机物对反应的影响,我们首先利用1:1二氯甲烷/正己烷混合溶剂对沙尘暴颗粒进行了3次超声提取纯化。利用GCMS研究了负载葸的沙尘暴颗粒与臭氧的反应动力学。用准一级反应动力学方程对沙尘暴颗粒表面蒽与臭氧的反应拟合获得了准一级反应动力学常数(K1,obs)。蒽与臭氧在沙尘暴表面的反应同样遵循Langmuir-Hinshelwood机理(图1)。拟合的动力学常数和计算的葸的寿命见表1.对比发现,低O3浓度条件下(清洁大气条件)葸在沙尘暴表面的寿命与模型氧化物表面接近;而高O3浓度条件下,沙尘暴表面的准一级反应速率常数比模型氧化物表面低两个数量级,这可能是由于真实颗粒物表面具有较少的活性位造成的。动力学研究结果表明,沙尘暴期间,与臭氧的非均相反应对多环芳烃的转化具有重要贡献。

摘要： 实验使用了显微拉曼光谱仪研究了低温下NO2与单颗粒CaCO3的反应.反应过程中的反应产物、产物分布以及颗粒物的形貌变化等信息均可以由显微拉曼光谱仪检测得到.实验结果表明,低温下NO2与单颗粒CaCO3的反应最终生成了硝酸钙,且CaCO3完全转化.

摘要： OH和H02合称为HOx自由基,是大气中重要的氧化剂,对流层中大多数痕量气体主要与HOx反应而被转化或去除。HONO是OH 自由基的一个重要来源且其形成机制仍存在争议,因而HONO研究已成为大气化学／大气环境领域关注的热点或难点之一。在城区或郊区HONO浓度可高达几个 ppb,可是目前的空气质量模式总是明显低估观测值,尤其是在白天时段。为了改进模拟效果,Sarwar et al．(2008)在考虑气相化学反应的同时,把HONO源排放、一个非均相化学反应和一个表面光解反应引入CMAQ 模式,但是模拟结果依然低估HONO观测值,白天时段更加突出。对于白天HONO的形成机制,不同学者提出了不同的观点。

摘要： 本发明涉及一种用于进行非均相催化气相反应的反应器，其包括一个内装元件(11，35)或在非均相催化气相反应的气体混合物通过所述反应器(10)的流动方向上相继布置的多个内装元件(11，35)，其中所述内装元件在整个反应器横截面上延伸，其特征在于，所述一个或多个内装元件(11，35)至少部分地由纤维复合陶瓷材料制成。

摘要： 本发明提供了一种采用吡啶鎓离子液为反应介质，以简单铜盐或锰盐或钴盐为催化剂，叔丁基过氧化氢为氧化剂，将α-紫罗兰酮，β-紫罗兰酮及其醚、酯类衍生物转化成相应的烯酮，即形成酮代α-紫罗兰酮、酮代β-紫罗兰酮及其醚、酯类衍生物方法。该方法中催化剂和反应介质可回收重复使用，而且具有随着反应和分离的进行，体系呈现出独特的相变化，使反应在均相中进行，选择性好，产率高，而分离时，在非均相中进行，方便了操作以及催化剂和反应介质的回收重复使用，是一种有效的、环境友好的，具有均相高效反应、非均相分离方便特点的合成酮代α-紫罗兰酮，β-紫罗兰酮及其醚、酯类衍生物的方法。

摘要： 本发明涉及一种用于进行非均相催化气相反应的反应器，其包括一个内装元件(11，35)或在非均相催化气相反应的气体混合物通过所述反应器(10)的流动方向上相继布置的多个内装元件(11，35)，其中所述内装元件在整个反应器横截面上延伸，其特征在于，所述一个或多个内装元件(11，35)至少部分地由纤维复合陶瓷材料制成。

摘要： 本发明公开了一种用于VOCs非均相反应的间歇式光反应器，在光照老化试验箱内包括石英反应器，所述石英反应器内设置多孔石英支架，负载环境介质的滤膜放置在所述的石英支架上；所述石英反应器设置液体进样口，其正下方设置盛放VOCs的凹槽；所述的间歇式光反应器还包括气源、包含蒸馏水的洗气室和气体混合器，气源、气体混合器分别连接至所述的石英反应器。还公开了一种基于所述装置进行环境介质介导的VOCs非均相反应的实验方法。本发明所述装置和方法，采用间歇式反应体系，能进行模拟大气颗粒物所介导的VOCs非均相光反应研究，实现环境因子的单一或复合性研究，且实验重复性好，质量平衡高。

摘要： 一种蚊香盘式非均相反应器，包括腔体，腔体顶部设有液相介质进料口、底部设有液相介质出料口，侧壁上方设有气相介质出料口，下方设有气相介质进料口；腔体内由上到下依次设有相隔离的第一蚊香盘式液体分布器组、第一催化剂层、第二蚊香盘式液体分布器组、第二催化剂层及气相介质分布器；液相介质进料口连通有六通接头，六通接头周面上均布连通有4根倒“L”形液相介质分布管，下底面连通有1根竖直液相介质分布管，液相介质分布管从上向下穿过第一蚊香盘式液体分布器组、第一催化剂层、第二蚊香盘式液体分布器组、第二催化剂层伸入腔体下部；液相介质分布管的管壁上设有若干安装雾化器的通孔。本发明增加气液相介质的接触面积，强化气液相传质速度。

摘要： 本发明公开了一种非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备及方法。本发明在反应器内设置过滤磁网筛，采用磁性材料并具有网孔；在反应器外与过滤磁网筛相应的位置相对的两侧侧壁上分别设置喷射泵分支回路，分支回路合路连通至回路管路，回路管路上设置自吸泵；悬浮在反应物内的磁性颗粒随着流体升高至过滤磁网筛，被过滤磁网筛吸附；打开喷射泵和自吸泵，流体冲击力将磁性颗粒从过滤磁网筛上脱开，并被自吸泵的流体吸力带入分支回路，然后经过回路管路从底部回流至反应器中；本发明采用连续式反应体系流路并兼有间歇式反应流路，实现固相催化剂循环反应；本发明设计精巧，操作简便，反应效率高；本发明应用于高级氧化技术处理有机废水。

摘要： 本申请提供了多级反应微流道结构、微流控芯片和非均相反应方法，多级反应微流道结构包括：连续外三角扩张聚焦单元、主动阀定量均匀控制单元和多级非均相反应池单元；连续外三角扩张聚焦单元包括：连续外三角扩张聚焦流道和连续液相流道；主动阀定量均匀控制单元包括第一主动阀、第二主动阀和第三主动阀，第一主动阀包括内置阀塞、气相通道和气体缓冲室；连续液相流道内壁设有内置阀塞；多级非均相反应池单元包括一级非均相反应池单元和二级非均相反应池单元。本申请解决了如何设计一种微流控装置和操作工艺，使其能够在生成高分散液滴、颗粒的基础上，实现快速准确的定量控制进行精确高效非均相反应，且提高反应的充分性的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种用于VOCs非均相反应的间歇式光反应器，在光照老化试验箱内包括石英反应器，所述石英反应器内设置多孔石英支架，负载环境介质的滤膜放置在所述的石英支架上；所述石英反应器设置液体进样口，其正下方设置盛放VOCs的凹槽；所述的间歇式光反应器还包括气源、包含蒸馏水的洗气室和气体混合器，气源、气体混合器分别连接至所述的石英反应器。还公开了一种基于所述装置进行环境介质介导的VOCs非均相反应的实验方法。本发明所述装置和方法，采用间歇式反应体系，能进行模拟大气颗粒物所介导的VOCs非均相光反应研究，实现环境因子的单一或复合性研究，且实验重复性好，质量平衡高。

摘要： 本实用新型公开了一种非均相反应用的反应容器，包括容器本体、进料管和出料管，出料管包括第一出料管和第二出料管，反应容器还包括设于第一出料管上的第一阀门、设于第二出料管上的第二阀门、罩设于第一出料管靠近容器本体的一端管口的滤网。本实用新型的反应容器，通过第一出料管、第二出料管和滤网的设置，使得反应结束后的混合液经过滤网的过滤后，反应液能够自第一出料管流出，而固体催化剂被截留在反应容器内，待反应液流尽后，固体催化剂可通过第二出料管输出，如此，不仅省去了拆装过滤器的人工成本和时间成本，提高了工作效率，而且固体催化剂剩余在反应容器内，在回收过程中降低了催化剂的损失，使得后续的投料量更为准确。

摘要： 本实用新型公开了一种非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备。本实用新型在反应器内设置过滤磁网筛，采用磁性材料并具有网孔；在反应器外与过滤磁网筛相应的位置相对的两侧侧壁上分别设置喷射泵分支回路，分支回路合路连通至回路管路，回路管路上设置自吸泵；磁性颗粒随着流体升高至过滤磁网筛，被过滤磁网筛吸附；打开喷射泵和自吸泵，流体冲击力将磁性颗粒从过滤磁网筛上脱开，并被自吸泵的流体吸力带入分支回路，然后经过回路管路从底部回流至反应器中；本实用新型采用连续式反应体系流路并兼有间歇式反应流路，实现固相催化剂循环反应；本实用新型设计精巧，操作简便，反应效率高；本实用新型应用于高级氧化技术处理有机废水。