超临界水中甲酸降解过程实验研究

在550℃~650℃,24 MPa~30 MPa,反应停留16 s~46 s的条件下,对初始浓度0.05 mol/L~0.70 mol/L的甲酸溶液在超临界水中的降解过程进行实验研究。结果表明,甲酸降解的气体产物为H2、CO2和CO,其中H2、CO2为主要产物。高温有利于甲酸降解和H2生成。温度较高(600℃)时,压力变化对甲酸降解无明显影响。在一定范围内延长反应时间可提高气体产物中H2的体积分数和碳气化率。甲酸初始浓度对甲酸降解机理有重要影响,浓度较低(0.1 mol/L)时,甲酸降解主要包含脱羧反应和脱羰反应两条反应路径,其中脱羧反应为主反应路径;浓度较高时则有许多副反应发生。碱性添加剂不利于甲酸降解生成H2。     

利用量子化学高斯软件辅助工科教学——以能源、环境、化工学科为例

介绍了量子化学高斯软件在能源、环境和化工等大学传统工科教学中的应用,并结合3个具体实例羟基自由基与臭氧的基元反应、一氧化氮与羟基自由基的基元反应和甲酸超临界水气化制氢的反应路径进行了详细说明。实践表明,采用该方法可以使工科生从微观层面去洞悉化学反应的内在规律和本质问题,从而加深学生对“微观化学知识”的理解,激发学生对深层次“微观化学知识”探求的积极性和热情,产生了良好的教学效果。     

超临界水中甲酸分解反应动力学的密度泛函理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)在6-311+g(3df,2p)基组水平上,针对甲酸在超临界水中分解,研究了HCOOH+2H_2O反应和HCOOH+3H_2O反应的微观动力学机理。将理论计算结果与已有的实验结果对比发现,甲酸在超临界水中分解主要通过HCOOH+3H_2O反应机理进行,存在脱羧反应R(HCOOH+3H_2O)→d→TSd/e→e→TSe/P3→P3和脱羰反应R(HCOOH+3H_2O)→f→TSf/P4→P4两条主反应通道。利用传统过渡态理论(TST)计算得到两条主通道速控步骤在650～1500 K温度范围内的速率常数k_3和k_4,其表达式分别为k_3=2.99×10~(12)exp(-169.89 kJ·mol~(-1)/RT)s~(-1)和k_4=3.00×10~9exp(-159.01 kJ·mol~(-1)/RT)s~(-1)。     

UV/H2O2工艺湿法脱除燃煤烟气中NO的研究

在自行设计的内置紫外光-鼓泡器中，利用UV/H₂O₂高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中的NO气体。主要对紫外光强度、H₂O₂初始浓度、NO初始浓度以及烟气总流量对NO脱除效率的影响进行了考察。研究结果表明，在实验范围内，NO脱除效率随着紫外光强度和H₂O₂初始浓度的增加而增加，但当达到一定值后，NO脱除效率的增加幅度均变得相对平缓；NO脱除效率随着NO初始浓度以及烟气总流量的增加呈近似线性减小。通过离子色谱对液相离子产物进行了定性与定量检测，并对NO中的氮元素进行了物料平衡计算，在此基础上对NO脱除路径与产物形态进行了理论分析。