乙腈-水-高氯酸钠体系弱作用力二维相关红外光谱研究

运用衰减全反射二维相关傅立叶变换红外光谱(ATR-2D-FTIR),以浓度为外扰因素,对乙腈(CH3CN)-水(H2O)-高氯酸钠(NaClO4)体系存在的一些弱作用力进行了研究．结果表明体系中乙腈的CH3与水分子OH存在相互作用．无机盐高氯酸钠的加入破坏了水分子的氢键结构,阴阳离子分别与水发生相互作用．Na+与氢键缔合水分子发生作用,而非自由水分子．无机盐的加入对体系中微观结构变化产生较大影响．

乙腈-水二元共沸体系的变压精馏动态研究

针对乙腈-水变压精馏稳态工艺流程,建立了变压精馏动态模型,探究了其不同的动态方案。研究表明:无论是引入回流量-塔顶采出量比例控制模块的控制结构,还是回流量-进料流量比例控制模块的控制结构,面对扰动时产品纯度均出现发散型震荡现象;温度控制结构比组成-温度控制结构的稳定时间短,但只能使水产品纯度维持在质量分数为99.88%附近;常压塔再沸器热负荷与进料流量比例控制模块能及时调整常压塔蒸汽流率;组成控制器可以在线监测产品纯度,组成-温度控制结构抗扰动能力更强。

高氯酸钇冠醚配合物的研究 Ⅰ.三水高氯酸钇与18-冠-6在乙腈中配合行为的研究

近年来，稀土冠醚配合物的研究受到重视，但稀土高氯酸盐冠醚配合物的研究报道尚少，有关高氯酸钇与18－冠－6（18C6）的配合物还未见报道，我们用改进的半微量相平衡方法研究了Y（ClO4)3·3H2O-18C6-CH3CN三元体系的20℃时的溶解度，以便确定三水高氯酸钇与18－冠－6在乙腈中能否形成配合物，能生成几种配合物，以及它们的相区如何，为合成固态配合物提供依据。在此基础上，分离、制备了固态配合物，利用化学分析，DTG、TG、DSC以及电导考查了配合物的组成与性质。

基于离子液体的乙腈-乙醇-水共沸体系节能分离

乙腈生产过程中产生的乙腈-乙醇-水物系,由于在常压下产生了3种二元共沸物和1种三元共沸物,采取常规精馏无法对物系进行有效分离,因此基于COSMO-SAC理论对具有应用潜力的4种离子液体进行筛选,选定1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯([DMIM][DMP])作为分离乙腈-乙醇-水物系的适宜萃取剂,并利用σ-谱图对离子液体与该物系的作用机理进行分析;采用Aspen Plus软件建立了基于离子液体分离乙腈-乙醇-水物系的萃取精馏流程。以年度总费用(TAC)最低为优化目标,并将CO_(2)排放成本计入目标函数中进行流程优化。在此基础上,为了更有效节能,进一步设计优化了热泵精馏萃取分离流程。最终热泵精馏流程TAC比常规流程降低16.82%,CO_(2)排放费用减少了23.35%。

离子色谱-质谱联用技术测定饮用水及环境水样中的痕量高氯酸盐

建立了一种测定痕量高氯酸盐的离子色谱-质谱联用方法。选用高容量、强亲水性的阴离子交换柱IonPac AS20(2mm)进行分离,以淋洗液自动发生器在线产生的KOH为淋洗液,采用等浓度淋洗。在不添加有机溶剂的情况下,淋洗液经过抑制器抑制后直接进入电喷雾-串联质谱(ESI-MS-MS),以负离子模式进行检测。同时采用多元反应监测(MRM)模式对高氯酸盐进行监控,以100.8/84.9、98.8/66.9和100.8/68.9为监控离子对,以98.8/82.9离子对的峰面积进行定量。高氯酸盐质量浓度在0.05～50μg/L范围内具有良好的线性(r=0.9985),检出限(S/N=3)为0.01μg/L。将该方法用于饮用水以及地下水、雪水等环境水样中高氯酸盐的分析,并进行了加标回收实验,回收率在86%～110%之间,将实际自来水样品连续11次进样,所得高氯酸盐的峰面积的相对标准偏差(RSD)为1.6%。

离子色谱-质谱联用测定瓶装水中的高氯酸盐和溴酸盐

以高容量、强亲水性的IonPacAS20(2mm)为分析柱,ESI-MS-MS串联质谱为检测器,同时测定瓶装水中的高氯酸盐和溴酸盐.该方法对高氯酸盐和溴酸盐的检出限(S/N=3)分别为0·01μg·l-1和0·1μg·l-1,线性相关系数分别是r=0·9990(0·05—100μg·l-1)和r=0·9998(0·5—100μg·l-1).对某样品连续进样7次,高氯酸盐和溴酸盐的相对标准偏差(RSD)分别为1·2%和0·9%.运用该方法测定瓶装水,并加标回收,高氯酸盐和溴酸盐的加标回收率分别在101·0%—116·5%之间和87·5%—118·9%之间.

加盐萃取精馏分离乙腈-水物系

在0.101MPa、氯化钙乙二醇溶液的氯化钙含量和用量不同的条件下,测定了乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,氯化钙乙二醇溶液作为萃取剂可以消除乙腈-水物系的共沸点,提高乙腈-水物系的相对挥发度。采用NRTL模型对汽液平衡实验数据进行了关联,计算结果和实验结果的最大偏差为0.030。进行了乙腈-水物系的间歇加盐萃取精馏实验,以氯化钙质量分数为10%的乙二醇溶液为萃取剂分离乙腈-水物系,回流比为2:1,萃取剂流量和回流量之比为1:1,塔顶馏出物中乙腈的摩尔分数可达到99%,回收率为85%。

离子液体对乙腈-水共沸物系汽液平衡的影响

选择离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(Bmin[Cl])作为分离乙腈-水共沸物系的溶剂。在0.101MPa下测定了在离子液体Bmin[Cl]含量为10%、20%和30%时乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体Bmin[Cl]可以提高乙腈对水的相对挥发度,离子液体Bmin[Cl]含量在20%以上时可以消除乙腈-水物系的共沸点。离子液体Bmin[Cl]可以用作分离乙腈-水物系的萃取剂。用改进的Furter方程对数据进行了关联,得到了离子液体Bmin[Cl]对乙腈-水物系的盐效应参数。

吹扫捕集-气相色谱-三重四极杆质谱法同时测定饮用出厂水中6种卤乙腈

目前卤乙腈作为我国非受监管的消毒副产物广泛存在于饮用出厂水中,可产生多种毒性,缺乏相关标准检测依据。研究建立了吹扫捕集-气相色谱-三重四极杆质谱同时测定饮用出厂水中氯乙腈、二氯乙腈、三氯乙腈、溴乙腈、溴氯乙腈、二溴乙腈的分析方法。吹扫捕集技术应用于卤乙腈的测定,实现了样品经采集后全程自动测定,有害试剂零消耗。同时吹扫捕集法相比固相微萃取法,样品制备的速度更快,成本更低。实验考察了样品6 h内目标组分的稳定性;比较了7#(2,6-二苯基对苯醚)、10#(2,6-二苯基对苯醚/硅胶/碳分子筛)、11#(疏水活性炭)、12#(疏水活性炭)捕集阱对目标组分响应的影响;考察了4种型号色谱柱(VF-5、Rxi-624、DB-VRX、HP-INNOWAX)对色谱峰形的影响。实验条件经优化,确定了吹扫捕集采用10#捕集阱,将25 mL水样于35℃吹扫11 min,于190℃解析1 min。气相色谱分流进样,分流比1∶10,使用Rxi-624Sil MS色谱柱(60 m×0.25 mm×1.40μm)程序升温分离,线速度30 cm/s,在MRM模式下检测,外标法定量。结果表明,6种卤乙腈的基质效应为0.85~1.09,在各自范围内线性良好,r>0.9991,方法检出限为0.8~120.0 ng/L,定量限为1.5~300.0 ng/L,3水平平均加标回收率为84.2%~106%,相对标准偏差(RSD)为1.81%~10.7%。对38份出厂水样品进行测定,卤乙腈总检出率为92.1%,含量为0.0101~1.28μg/L。该方法高效、灵敏、环保,为针对卤乙腈类新兴消毒副产物开展监测及健康风险评估提供了优质的技术选择。

乙腈-水共沸体系的变压精馏模拟与优化

利用Aspen Plus化工模拟流程软件对乙腈-水共沸体系进行变压精馏模拟分离研究。选择UNIQUAC物性计算模型确定变压精馏的工艺流程,通过灵敏度分析模块分别考察高压塔和常压塔的进料板位置和回流比对分离效果的影响。模拟结果表明,当塔操作压力为350kPa,塔板为30块,进料板为第10块塔板,回流比为1.5,在塔底可以得到质量分数为99.7%的产品乙腈。

萃取精馏隔壁塔三种等价模型分离乙腈-水体系流程模拟与优化

采用精馏隔壁塔的三种等价模型,借助Aspen Plus对乙腈-水分离进行了模拟。通过灵敏度分析、TAC分析和能耗分析,研究了不同等价模型在分离共沸体系方面的适用性。结果表明:针对萃取精馏,隔壁塔三种等价模型均可用于模拟分离乙腈-水体系;各模型均体现出节能效果,相较于传统的萃取精馏塔,两塔模型节能12.62%,三塔模型节能22.28%,四塔模型节能14.10%;总费用方面,三塔模型比两塔模型减少11.73%,比四塔减少15.26%。

1,4-二氯苯在乙腈-水两相系统中的电化学氧化降解途径

研究了乙腈-水两相中Pt电极上1,4-二氯苯的降解途径和氧化特性。实验结果表明,1,4-二氯苯在乙腈-水两相中的氧化电位区间约为2.0～2.3 V(vs SCE),且氧化反应是受扩散控制的不可逆过程。液相色谱、液相色谱-质谱联用、离子色谱等的分析结果表明,乙腈-水两相中1,4-二氯苯氧化中间产物包括对氯苯酚、对苯醌、2,5-二氯对苯醌、草酸根离子、乙酸根离子、甲酸根离子、顺丁烯二酸根离子和氯离子,最终产物为H_2O和CO_2。得出了1,4-二氯苯主要的降解途径有两种。

基于1,8-萘酰亚胺的荧光探针对乙腈中微量水的检测

本文以1,8-萘酰亚胺为荧光团、亚胺基为质子受体、4-位长链烷基氨基为极性敏感基团合成了对极性和质子敏感的荧光探针。研究了探针在不同极性溶剂中的光谱性质,探索了酸以及有机溶剂如甲醇和乙腈中水含量对探针光谱的影响。结果表明溶剂极性及酸含量明显影响化合物的光谱性质;在乙腈中微量水的存在使得化合物的发射波长显著红移、荧光强度急剧降低,为乙腈中微量水的检测提供可能。

水介质中微波促进水杨醛与苯乙腈快速合成3-苯基香豆素

在NaOH水介质中，CTABr作相转移催化剂，微波促进水杨醛与苯乙腈缩合反应，然后再酸化环合-锅法合成了3-苯基香豆素。实验表明，水杨醛10mmol、苯乙腈20mmol、CTABr0．1mmol、0．1mol／L氢氧化钠溶液20mL、微波功率300W、温度100℃时，微波反应90min后滴加浓盐酸至pH值8～9，再微波反应15min，3-苯基香豆素产率可达86．5％。

超高效液相色谱-串联质谱法同时测定出厂水中5种消毒副产物和高氯酸盐

目的建立一种高效测定出厂水中二氯乙酸、三氯乙酸、溴酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐和高氯酸盐的超高效液相色谱-串联质谱方法。方法样品经0.22μm孔径的亲水滤膜过滤后,在Acclaim Trinity P1色谱柱(100 mm×2.1 mm,3.0μm)上进行分离,采用乙腈-20 mmol/L甲酸铵水溶液梯度洗脱方式,电喷雾负离子模式,多反应监测模式进行质谱分析。通过评价基质效应,采用超纯水配制标准曲线法对6种目标物质进行定量分析。结果6种目标物质在线性范围内均具有良好的线性关系(r≥0.995),检测限为0.068~0.800μg/L,定量限为0.14~2.40μg/L。以自来水为基底进行低、中、高浓度的加标实验,平均回收率为88.6%~105.3%,相对标准偏差范围为1.5%~5.6%。结论该分析方法快速简便、灵敏度高、重现性好,可用于出厂水中微量5种消毒副产物和高氯酸盐的检测。

间歇萃取精馏分离乙腈-水体系

选择乙二醇为分离乙腈-水体系的萃取剂,在压力0.101 MPa条件下,测定了乙腈-乙二醇物系的汽液平衡数据。采用Wilson模型对试验数据进行关联,得到Wilson模型参数,α1,3=5 683.6,α3,1=576.4（下标1代表乙腈,3代表乙二醇）,关联的计算结果和试验结果的最大偏差为0.015 7。测定了乙二醇存在下乙腈-水物系的汽液平衡数据,试验结果表明乙二醇做萃取剂能够消除乙腈-水物系的共沸点。进行了乙腈-水物系的间歇萃取精馏试验,回流比为2.0,萃取剂流量与回流量之比（溶剂比）为4.1,塔顶产品中乙腈的摩尔分数x达到0.988,乙腈的回收率为75%。应用Chemcad软件考察溶剂比和回流比对产品纯度及塔顶产品量的影响,确定适宜溶剂比为3.0,其回流比值在0.5-2.0之间。

分离乙腈-乙醇-水三元物系的变压/萃取耦合精馏工艺及系统优化设计

针对乙腈-乙醇-水物系常压下存在三个二元和一个三元共沸物的特殊情况,设计了节能型变压-萃取精馏四塔流程(PS-ED)和萃取-变压精馏四塔流程(E-PSD)两类工艺,利用Aspen Plus软件进行了以上两种流程模拟,在此基础上以年度总费用(TAC)最低为优化目标对两种工艺分别进行全局优化,并比较两种工艺流程的经济性,结果表明PS-ED流程TAC值比E-PSD节省约6.69%,说明PS-ED流程更具经济性。

丙烯腈-乙腈-水热力学分析与萃取精馏过程模拟

应用模拟软件ASPEN PLUS对丙烯腈-乙腈萃取精馏进行模拟。采用NRTL热力学模型计算液相活度系数。模拟计算出的常压下气液平衡数据与文献相比较,较为吻合。通过C_3H_3N-C_2H_3N-H_2O三元物系剩余曲线与液液相平衡图分析了丙烯腈与乙腈萃取分离的可能性及丙烯腈-水共沸物分离的可能性。最后通过模拟计算得到了沿塔各组分浓度和温度分布曲线,均能达工艺分离要求。

苏丹红系列染料在有机溶液中的紫外-可见光谱研究

研究了苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ在非极性溶剂石油醚和极性溶剂乙腈及乙腈-水混合溶液中的紫外-可见光谱特征。在极性溶剂中苏丹红系列的可见区特征吸收峰比在非极性溶液中略有红移;在乙腈-水混合溶液中,苏丹红Ⅰ的特征吸收峰比在乙腈溶剂中红移,最大红移达13nm,吸收强度最大增幅为34.5%;苏丹红Ⅲ的特征吸收峰红移8nm,吸收强度增幅为11%;苏丹红Ⅳ的特征吸收峰先红移后蓝移,吸收强度增幅数仅为2.5%。造成这一变化的原因是在乙腈-水混合溶液中,苏丹红Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ分子内氢键被破坏,扩大了π键离域范围所致。

萃取精馏法分离乙腈-水体系

由于乙腈与水形成共沸物，普通的精馏方法无法分离这一混合物，本课题研究了采用萃取精馏法分离乙腈-水共沸物的工艺。根据萃取剂的总体选择原则，针对该物系预选出一系列萃取剂，并利用化工过程模拟软件Aspen Plus 11.1对萃取剂选择最优。