基于实验和密度泛函理论的NaHCO3吸附SeO2机理研究

本研究通过吸附实验探究了140-220℃下NaHCO₃对SeO₂的吸附性能,通过一系列表征解析了吸附后样品中硒的总量、价态和形态,结合密度泛函理论计算,探讨了NaHCO₃对SeO₂的吸附机理。结果表明,NaHCO₃对SeO₂的吸附性能随温度的升高而增加,在吸附过程中同时发生NaHCO₃向Na₂CO₃的分解反应,分解后产生的Na₂CO₃吸附活性更强。SeO₂吸附过程属于SeO₂中Se原子与Na₂CO₃表面O原子成键的化学吸附,吸附产物以亚硒酸盐为主。     

不同碱基物质对燃煤烟气脱氯的影响

实验探究NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃这三种常见的碱基物质在模拟燃煤烟气中的实际表现，发现三种碱基物质均具有一定的脱氯性能，NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃的脱氯性能依次下降，以脱氯效率70%为目标，使用三种碱基物质Na/Cl比分别需要达到5.8、7.1、8.7。高浓度SO₂的存在对烟气脱氯有竞争作用，随着SO₂浓度的提高，脱氯效率线性下降，不同碱基物质下，SO₂浓度对脱氯效率的影响规律基本一致，SO₂浓度每增加100 mg/m³，脱氯效率下降约1.4%。由于三种碱基物质达到相同脱氯效率时的Na/Cl比不同，综合考虑成本和溶解性，NaOH最具工业应用价值。     

工业混合碱各组分含量测定——一种综合型实验方案设计

利用两类双指示剂法、BaCl₂法和电位滴定法等4种实验方法,分别测定了工业混合碱I (NaOH+Na₂CO₃)和混合碱II (Na₂CO₃+NaHCO₃)溶液中NaOH、Na₂CO₃与NaHCO₃等3种成分的质量浓度(即单位体积溶液中组分质量)。计算和比较了不同分析方法测定结果的误差和标准偏差,对不同分析方法测定结果进行了显著性检验,并分析了产生误差及造成显著性差异的原因。结果表明：电位滴定法的准确度和精密度均较好,BaCl₂法的准确度和精密度较差;BaCl₂法与其他3种方法测定结果的数据之间存在显著性差异。本文内容不仅对工业混合碱中各组分含量测定方法提供了一个参考,而且为酸碱滴定实验教学提供了一个综合型实验项目的设计方案。     

利用数字化实验探究乙酸乙酯分别与碳酸钠和氢氧化钠相互作用的差异

乙酸乙酯的制备与性质是中学化学的重要实验活动。乙酸乙酯在碱性条件下容易发生水解,但制备时却用碱性的Na₂CO₃溶液收集,这很容易引起学生的困惑。基于Arduino平台设计数字化实验,利用多传感器同步检测,从多角度定量比较乙酸乙酯分别与Na₂CO₃和NaOH溶液反应的差异,并探讨温度、浓度和搅拌对反应的影响,旨在帮助师生深度理解乙酸乙酯与Na₂CO₃和NaOH相互作用的差异。研究发现,虽然在化学热力学上自发,但乙酸乙酯在常温和搅拌条件下与饱和Na₂CO₃溶液几乎不发生反应,在非饱和Na₂CO₃溶液或较高温度下则可发生,而不管在何种条件下与NaOH溶液均能发生强烈作用。由此,基于数字化实验,为常温下饱和Na₂CO₃溶液可用来收集乙酸乙酯提供了充分的证据和理由。     

Effect of supercritical water on the stability and activity of alkaline carbonate catalysts in coal gasification

The stability and activity of alkaline carbonate catalysts in supercritical water coal gasification has been investigated using density functional theory method.Our calculations present that the adsorption of Na₂CO₃ on coal are more stable than that of K2CO3,but the stability of Na₂CO₃ is strongly reduced as the cluster gets larger.In supercritical water system,the dispersion and stability of Na₂CO₃ catalyst on coal support is strongly improved.During coal gasification process,Na₂CO₃ transforms with supercritical water into NaOH and NaHCO₃,which is beneficial for hydrogen production.The transformation process has been studied via thermodynamics and kinetics ways.The selectively catalytic mechanism of NaOH and the intermediate form of sodium-based catalyst in water-gas shift reaction for higher hydrogen production has also been investigated.Furthermore,NaOH can transform back to Na₂CO₃ after catalyzing the water-gas shift reaction.Thus,the cooperative effects between supercritical water and Na₂CO₃ catalyst form a benignant circle which greatly enhances the reaction rate of coal gasification and promotes the production of hydrogen.     

四元体系Na2B4O7-Na2CO3-NaHCO3-NaBO2-H2O多温(0～45℃)溶度研究

报道了四元体系Na₂B₄O₇-Na₂CO₃-NaHCO₃-NaBO₂-H₂O在0,15,25,35及45℃时的等温溶度,通过数据拟合等温截面无变点溶度数据与温度的关系,给出了相应的溶度-温度关系式,绘出了该体系0～45℃时的多温关系图.这些结果有助于揭示含硼碱湖的固体盐矿成因,给出了有关盐卤存在的反应2Na₂CO₃+Na₂B₄O₇+H₂O=4NaBO₂+2NaHCO₃的相化学揭示.     

多级孔ZSM-5分子筛的制备及催化噻吩烷基化性能研究

用不同浓度的Na₂CO₃溶液处理ZSM-5分子筛,采用XRD、XRF、SEM、N₂吸附脱附及NH₃-TPD方法对处理前后的ZSM-5分子筛进行表征,并考察了Na₂CO₃溶液处理对ZSM-5分子筛孔结构、酸性以及噻吩烷基化性能的影响。结果表明,Na₂CO₃溶液处理在保持ZSM-5分子筛微孔骨架结构的同时,增加了ZSM-5分子筛的比表面积、外表面积和介孔体积,并调变了酸性。Na₂CO₃溶液处理提高了ZSM-5分子筛催化剂的噻吩烷基化活性和噻吩选择性。一定反应条件下,随着Na₂CO₃溶液浓度增加,多级孔ZSM-5分子筛的噻吩烷基化性能逐渐提高,而噻吩选择性先增加后下降。当Na₂CO₃溶液浓度为2 mol/L时,分子筛的噻吩转化率和噻吩选择性分别为81.26 %和73.15%。当Na₂CO₃溶液浓度为3 mol/L时,噻吩转化率和选择性分别为90.57 %和72.59%。     

扩散反应模型在钢渣提钒湿法碱浸中的应用

多相非催化流体固体反应的数学模型具有广泛而重要的工业意义。本文采用非稳态的扩散反应模型描述了高钙含钒钢渣在Na₂CO₃、NaHCO₃溶液中的浸取动力学过程。     

煤矸石催化气化耦合气化灰提铝过程中K2CO3和Na2CO3作用的对比研究

以煤矸石为研究对象，对比研究了Na₂CO₃与K₂CO₃对煤矸石催化气化反应性及催化气化灰中Al的溶出行为的影响。同时，采用X射线衍射分析（XRD）和热重分析（TGA）研究了不同催化剂及温度作用下矸石中矿物质的热转变过程。结果表明，与K₂CO₃相比，煤矸石中的高岭石更容易与Na₂CO₃反应生成钠霞石，而酸浸可实现钠霞石中铝和硅元素的有效分离。此外，Na₂CO₃作为催化剂时，所得气化灰经盐酸浸取后铝的浸出率可达到94.2%。而K₂CO₃作催化剂时，其铝的浸出率只有83.7%。因此，对矸石催化气化耦合气化灰的铝提取来说，Na₂CO₃催化剂具有更好的选择性。     

碳酸钠对选择性非催化还原反应影响的研究

在管式石英反应器中研究了Na₂CO₃对氨水-SNCR以及尿素-SNCR的影响。结果表明,添加少量的Na₂CO₃可以明显提高低温区域的脱硝效率,同时使NH₃泄漏曲线明显往低温方向偏移,尿素-SNCR过程尾部HNCO泄漏明显降低;添加少量的Na₂CO₃可以明显降低N₂O排放,这在尿素-SNCR过程中尤为明显;Na₂CO₃的添加明显提高了尿素热解气中HNCO向NH₃的转化率,这是尿素-SNCR过程中HNCO泄漏可以显著降低,N₂O排放得以大量减少的主要原因;Na₂CO₃添加量相同时,较低氨氮比工况的脱硝效率促进作用相对更为明显,较高氨氮比工况脱硝温度窗口宽度的扩展作用相对更为有效,而较低氧含量工况的脱硝效率促进效果也相对更为显著。     

含钒钢渣碳酸化浸取提钒动力学研究

用高钙含钒钢渣经钠盐焙烧后的焙砂样品以及焦钒酸钙合成样品,在15-75℃范围内进行了碳酸化浸取动力学研究。碳酸化浸取提钒,主要是把钢渣中的碳酸钙溶解,使钒呈钒酸钠形式进入溶液,钙转变成碳酸钙沉淀。研究表明,在碱性溶液中通入CO₂气体,随着pH值的下降,首先生成Na₂CO₃,随后生成NaHCO₃。此碳酸化浸取的液-固反应过程,用颗粒表面溶解反应的收缩核心模型进行描述,在反应初期阶段是Na₂CO₃的溶浸作用,然后则主要是NaHCO₃的溶浸作用,后者的反应速度比前者快。用焦钒酸钙合成样品进行研究,证实了所推论的反应机理。在所试验的温度范围内,碳酸化浸取焦钒酸钙合成样品的反应表观活化能为25.3千焦/摩尔。     

高中化学“漂白剂”的项目式教学——新型漂白剂过碳酸钠的制备与使用

<正>1 项目主题内容分析本节课将“新型漂白剂过碳酸钠的制备与使用”作为项目主题，设置了“认识漂白剂”“新型漂白剂2Na₂CO₃·3H₂O₂的制备”“新型漂白剂2Na₂CO₃·3H₂O₂的效果检测”等3个子项目任务，旨在“帮助学生系统地整合、巩固漂白剂的相关知识”“培养学生的实验操作技能”“扩展学生的化学视野”“初步形成STSE(科学·技术·社会·环境)理念”。诊断和发展学生的“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等核心素养。     

钢渣提钒浸取动力学数学模型的探讨

用钠化焙烧后的攀钢高钙含钒钢渣与碳酸盐溶液进行反应。在恒温、恒转速,带内部过滤板的玻璃反应器内进行。液固比为5:1,转速为710转/分,先后就Na₂CO₃,NaHCO₃不同浓度的溶液,两者不同配比的混合溶液在60℃与单一粒度下进行反应,也对不同粒度与不同温度进行研究。     

碱金属碳酸盐改性对Au/TS-1催化剂的丙烯气相环氧化活性和稳定性的提升作用研究

制备了不同碱金属碳酸盐（Na₂CO₃、K₂CO₃、Rb₂CO₃和Cs₂CO₃）超声浸渍改性的Au/TS-1催化剂，采用XRD、ICP、XPS、UV-vis、NH₃-TPD、FT-IR和HAADF-STEM等手段对催化剂结构性质进行了表征，研究了碱金属碳酸盐改性对Au/TS-1催化剂的丙烯气相环氧化活性和稳定性的影响。结果表明，碱金属碳酸盐改性可以降低Au/TS-1催化剂的表面酸性，减缓环氧丙烷（PO）在催化剂表面吸附引起的积炭失活，抑制金颗粒粒径的增大；此外，Cs₂CO₃和Rb₂CO₃改性还可减少Au/TS-1催化剂上的骨架外Ti含量。碱金属碳酸盐改性后的Au/TS-1的催化活性和稳定性都得到明显的改善，其中，Cs₂CO₃改性的Au/TS-1表现出最佳的催化活性，丙烯转化率为6.2%，环氧丙烷选择性为86.2%，氢气利用效率为26.2%。相关研究为提高Au/TS-1催化剂的丙烯气相环氧化活性和稳定性提供了新的思路。     

香蒲基生物炭的活化及对VOCs吸附的应用

以香蒲为原料制备生物炭(Biochar), 并用不同试剂进行活化. 活化前的Biochar比表面积和孔体积很小, 分别为1.71 m²/g和0.00421 cm³/g, 而活化后的Biochar比表面积和孔容均增大, 其中经碳酸钠（Na₂CO₃）活化后的Biochar比表面积和孔容最大. 研究了Na₂CO₃与Biochar的质量比对其活化的影响, 确定了Na₂CO₃/Biochar最佳质量比为3∶1条件下, 得到的样品Biochar-Na₂CO₃-3具有最优的表面积和孔容, 分别为624 m²/g和0.211 cm³/g, 并具有优异的挥发性有机化合物(VOCs)吸附性能, 其正己烷、 甲苯和92号汽油的静态吸附容量分别为1.03, 0.814和0.751 g/g, 正己烷和甲苯的动态吸附容量分别为1.00和0.796 g/g, 且吸附稳定性相对较高, 优于商业用活性炭(AC)和硅胶(SG).     

不同金属化合物催化呼和浩特煤加氢气化实验研究

在加压固定床反应器上考察了K₂CO₃、Na₂CO₃、Ca(OH)₂、Ni(NO₃)₂催化剂对呼和浩特煤加氢气化反应的催化效果,并考察了温度对催化剂效果的影响。实验结果表明,不同种类的金属化合物对气化反应的催化效果有明显影响,催化活性依次为K> Na> Ni> Ca。与原煤气化相比,在相同时间内达到相同碳转化率时,碱金属化合物K₂CO₃的加入使原煤加氢气化的气化温度降低150℃以上,碱金属化合物Na₂CO₃降低约150℃,过渡金属化合物Ni(NO₃)₂降低50℃以上,碱土金属化合物Ca(OH)₂的加入会吸收一部分CO₂产品,表观上反而降低了碳转化率。SEM及BET表征结果表明,煤样负载不同金属化合物催化剂后表面形态及孔结构有一定差异。     

碱金属碳酸盐对褐煤程序升温热解过程中H2S和NH3生成的影响

以内蒙古锡盟褐煤为研究对象,通过HCl/HF洗脱煤中固有矿物质,采用机械混合法对原煤和脱矿物质煤分别负载3%的Li₂CO₃、Na₂CO₃和K₂CO₃,利用固定床程序升温热解-色谱分析法考察了煤中固有矿物质以及负载的碱金属碳酸盐对煤热解过程中H₂S和NH₃生成的影响。结果表明,煤中所固有矿物质对锡盟褐煤热解过程中H₂S和NH₃的生成和释放均有抑制作用,但对H₂S和NH₃生成的影响不同;矿物质的脱除不改变煤中有机结构及硫的存在形态,H₂S的释放温区没有发生改变,而HCN的二次反应是NH₃生成的主要来源之一,酸洗脱矿物质改变了煤中孔结构特性,从而影响不同温度段NH₃的释放。原煤及脱矿物质煤负载的碱金属碳酸盐对其热解过程中H₂S和NH₃的生成都有一定的影响,K₂CO₃除外, 负载到原煤的其他碱金属碳酸盐都抑制了H₂S的生成;Na₂CO₃除外,负载到脱矿物质煤的其他碱金属碳酸盐都促进了NH₃的生成。     

钾改性氧化铝基羰基硫水解催化剂及其失活机理

天然气、油田伴生气、高炉煤气等化工生产过程中伴生COS气体,不仅会腐蚀管道和毒害催化剂,还会严重污染环境并危害人类健康。COS催化水解反应可在温和条件下高效的将COS脱除,是最具应用前景的COS脱除技术之一。碱金属元素因其具有独特的电子供体性质、表面碱性和静电吸附等特性,常被用作助催化剂以提高Al₂O₃的COS催化水解性能。近年来,以钾为助剂改性的Al₂O₃催化剂(K₂CO₃/Al₂O₃)在COS催化水解反应中得到广泛的应用,但由于负载在Al₂O₃上的K物种的组成复杂,目前研究者对K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解机理的理解仍存在一定的困惑和争议。本论文通过湿法浸渍法合成出一系列钾盐和钠盐改性的Al₂O₃催化剂,并利用各类先进的表征技术对这些催化剂进行分析。活性测试表明,以K₂CO₃、K₂C₂O₄、NaHCO₃、Na₂CO₃和NaC₂O₄改性Al₂O₃催化剂均有助于COS的水解。其中K₂CO₃/Al₂O₃拥有最佳的COS水解性能,连续运行20 h后其COS转化率仍高于~93%,远远优于未改性的Al₂O₃ (~58%)。我们利用原位红外光谱和X射线光电子能谱探明了反应过程中催化剂的化学结构特征,阐明了H₂O分子在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解作用机制。原位红外表明COS在K₂CO₃/Al₂O₃上的水解过程中形成了硫代碳酸氢盐中间产物。X射线光电子能谱表征证明催化剂的失活主要是因为催化剂表面积累了硫酸盐和单质硫。此外,我们还研究了水蒸气含量对COS水解性能的影响,研究发现,由于H₂O和COS分子在催化剂表面存在竞争吸附,过量的H₂O会引起催化活性的下降。上述研究表明,K₂CO₃/Al₂O₃催化剂上COS水解性能的提高主要是形成了HO-Al-O-K界面活性位。更为重要的是,所制备的催化剂都是在模拟工业工况条件下进行的,这为后续的工业应用提供了宝贵理论指导。本工作为理解助剂钾在Al₂O₃催化剂上COS水解活性的增强提供了新的见解,这为未来设计稳定高效的COS水解催化剂打开了新的发展方向。     

由碳酸钠诱导形成的油酸钠蠕虫状胶束的流变学性质

当Na₂CO₃浓度逐渐增加时, 用流变学的方法研究了阴离子表面活性剂油酸钠(NaOA)在溶液中从胶束转变成蠕虫状胶束的过程. 首先测量体系剪切粘度(η)和剪切速率的关系得到零剪切粘度(η₀). 然后由动态振荡实验得到复合粘度(|η^*|)、动态模量(储能模量G'、损耗模量G"和结构松弛时间τ_s)等物理量. 应用Cox-Merz规则和Cole-Cole图, 证明NaOA (0.040～0.080 mol/L)/Na₂CO₃ (0.25～0.50 mol/L)体系形成蠕虫状胶束, 且蠕虫状胶束的动态粘弹性在NaOA (0.050～0.080 mol/L)/Na₂CO₃ (0.35～0.45 mol/L)范围是符合Maxwell模型的线性粘弹性流体.     

准东煤灰渣烧结熔融过程中钠基化合物作用机理研究

将Na₂CO₃添加剂按折算为Na₂O以20%的比例掺入煤灰中制成混合灰样,对混合灰样在不同温度下烧结.对不同温度下的烧结灰进行EDS元素分析和XRD物相分析,探究钠基化合物在准东煤灰烧结过程中的转变机理.并以EDS分析结果为基础用Fact sage 5.2计算软件中的Equilib模块进行化学热力学平衡反应计算.结果表明,随着烧结温度的升高,硫会发生富集,而钠主要和硫反应生成Na₂SO₄.同时会有NaCl的产生,NaCl会与含钾化合物反应置换出KCl.NaCl、KCl和Na₂SO₄与其他物质产生低温共熔物.