油页岩热解过程中部分重金属元素的挥发动力学研究

以桦甸油页岩为试样,研究了油页岩在热解过程中重金属元素的挥发规律,并对油页岩中重金属元素的挥发动力学机理进行了分析.结果表明：随着热解温度的升高,重金属挥发率变化情况基本相似,其热解过程迁移曲线均呈现S形状,Weibull函数能够很好地描述重金属元素在油页岩热解过程中的挥发行为;在油页岩热解过程中,重金属元素挥发动力学活化能E处于30~130kJ/mol;各重金属元素迁移的频率因子相对较低,均不高于1×107min-1.活化能E和频率因子A之间呈线性关系;初始热解温度低的元素其挥发活化能也较低.

含锌铅粉尘配碳球团中铅挥发动力学

在氮气气氛和１１００～１３００℃温度范围内，对含锌铅粉尘配碳球团中的铅挥发动力学的研究表明：还原温度对铅挥发速率有显著影响，而煤粉粒度及过量碳含量对铅挥发速度则没有影响。求得铅挥发表观活化能为８８．７４ｋＪ／ｍｏｌ，并确定铅的挥发限制性环节为铅的蒸发和铅通过其表面气相边界层的扩散。

黄土地区石油类挥发试验与挥发动力学

通过室内模拟试验研究了石油类污染物在黄土地区土壤和水体表面的挥发迁移及其动力学过程 ,结果表明 ,温度和风速是影响石油类污染物挥发迁移的最重要因素 ,温度升高 ,风速增大都可使挥发迁移速度提高 0 .5～ 5倍以上 ;石油类污染物在黄土地区土壤和水体表面挥发的动力学过程可以用一级反应动力学较好描述 .在试验研究基础上 ,建立了石油类污染物在延安黄土地区土壤和水体表面挥发迁移的动力学模型 。

喘平提取液中麻黄碱及伪麻黄碱的挥发动力学研究

目的:研究喘平提取液(麻黄、洋金花)中麻黄碱及伪麻黄碱的挥发动力学。方法:将不同pH(2、4和6)的喘平提取液置于不同的温度(50、70、90℃)的水浴中,定时取样,HPLC检测溶液中麻黄碱与伪麻黄碱的残留浓度。根据一级动力学方程计算麻黄碱与伪麻黄碱的挥发动力学常数,根据阿仑尼乌斯公式计算不同pH值条件下,麻黄碱与伪麻黄碱的挥发活化能(Ea)。结果:在pH值2,4和6条件下,麻黄碱与伪麻黄碱的挥发活化能分别为30.204 kJ/mol和18.193 kJ/mol;24.896 kJ/mol和15.384 kJ/mol;22.206 kJ/mol和14.279 kJ/mol。麻黄碱与伪麻黄碱的挥发量与喘平溶液的蒸发量之间成线性相关。结论:麻黄碱与伪麻黄碱的挥发动力学研究为含麻黄单、复方提取浓缩及制剂工艺研究提供参考。

Cr^(3+):Al_2(WO_4)_3晶体生长助熔剂体系的挥发动力学

在恒温条件下,用热重法测定了生长 Cr^(3+):Al_2(WO_4)_3晶体的不同助熔剂生长体系挥发情况。用一极动力学模型,对熔剂挥发过程进行了解析。在恒温条件下,相对挥发量与挥发时间成正比,并与实验结果一致。

煤气化过程中微量元素挥发动力学

煤气化过程中,与矿物质有关的微量元素挥发时包含3个连续步骤:微量元素在熔化的矿物质内部质量扩散;微量元素在矿物质熔化表面挥发,以及逆反应凝聚过程;气态微量元素在灰尘中扩散.不同微量元素的挥发过程由上述3个不同步骤控制.数学模型计算结果表明,饱和蒸气压力较小的元素(如Co、Cr、Cu、Mn、Ni、V、Sr、Mg和Pb等)挥发速率常数主要由熔融矿物质表面微量元素挥发和熔融矿物质内微量元素质量扩散共同控制;饱和蒸气压力较大的元素(如As、Cd、Hg、Se、Zn等)挥发速率常数由熔融矿物质内微量元素质量扩散所控制;气化温度对微量元素挥发速率影响很大;所有微量元素挥发速率常数随着气化温度的增加而增加;元素的饱和蒸气压力越大,气化温度对其挥发速率影响也越明显.

Al_2(WO_4)_3相关体系相图及其熔剂挥发动力学

测定了Al_2(WO_4)_3-SrWO_4和Al_2(WO_4)_3-BaWO_4赝二元系相图。Al_2(WO_4)_3与SrWO_4形成共晶体系,共晶温度为103B±3℃,共晶点组成为50％(摩尔含量,以下同)SrWO_4。Al_2(WO_4)_3与BaWO_4也形成了共晶体系,共晶温度为894±3℃,共晶点组成约为42％BaWO_4。用热重法研究了两个体系的熔剂挥发动力学。

长焰煤低温干馏挥发动力学实验研究

为了对长焰煤低温干馏过程挥发动力学进行研究,在不同热解时间和温度进行取样分析,计算恒速升温热解和恒温热解过程的挥发率、失重率、脱硫率和脱水率的动力学参数。结果表明:恒速升温热解挥发率平均动力学活化能E和指前因子A分别为23.833 kJ/mol和7.14 min^(-1),都小于相应恒速升温热解失重率、脱硫率和脱水率的动力学参数;恒温热解挥发率的动力学活化能E和指前因子的自然对数ln A分别为200.37 kJ/mol和26.616,都大于相应恒温热解失重率和脱硫率的动力学参数。

密闭空间内有机化学品挥发动力学在线检测系统

针对核电安全壳检修实验期间难以动态定量测定多种挥发性有机化学品、进而难以评估其火灾风险的问题,构建了一种密闭空间内有机化学品挥发动力学在线检测系统。采用密封腔体为化学品挥发腔、以气相色谱仪为气相中有机化学品浓度的在线检测仪、以气体循环泵为系统内气体循环的驱动单元、以质量流量计为气体循环流速的精确控制器来提供化学品挥发所需的气相对流条件;通过在线的自动六通阀采集密封腔体内的气体样品并实现对气相色谱仪进行自动进样,实现了气相中有机物浓度的在线定量测定;整个样品挥发和循环管路系统置于恒温箱内,可实现温度和气压的可调控制。测定了正丁醇和乙苯的挥发动力学特性及平衡蒸气压,并将平衡蒸气压与理论值进行对比,结果表明:在20~30℃的范围内,气相中的正丁醇和乙苯挥发曲线遵循准一级挥发动力学方程,且所测得的平衡蒸气压与理论值相近。该测试系统稳定性好、测试结果准确度较高,利用该系统测定的化学品挥发速率值可用于计算评估核电安全壳内挥发性化学品在打压期间的累积情况,进而评估其火灾风险。

硝酸铵气溶胶挥发动力学

研究了单分散ＮＨ４ＮＯ３干气溶胶在流动反应器内的挥发动力学．结果表明，挥发反应符合零级反应，凝聚反应符合二级反应．ＮＨ４ＮＯ３气溶胶计算粒径为０．６５μｍ，计算数浓度为８０—１２０个／ｃｍ３时，挥发和凝聚反应的表观活化能分别为２８１．７９ｋＪ／ｍｏｌ和９７．５４ｋＪ／ｍｏｌ，表观速率常数的指数前因子分别为６．８１×１０４７μｌ·ｍ－３·ｍｉｎ－１（ｐｐｂｖ·ｍｉｎ－１）和１．１３×１０１４μｌ－１·ｍ３·ｍｉｎ－１（ｐｐｂｖ－１·ｍｉｎ－１）．说明ＮＨ４ＮＯ３气溶胶的挥发受化学反应控制．

Nb-7Ta合金电子束真空熔炼中元素挥发动力学研究

研究了电子束熔炼Nb-7Ta合金时基体铌和杂质铁挥发过程的动力学特性。结果表明:在3 473 K时,基体铌和杂质铁挥发过程均是以单原子形式进行。铌在铌钽合金液相中扩散系数为5.78×10-7m/s,挥发反应的反应常数为1.29×10-5m/s;铁在铌钽合金液相中扩散系数为8.10×10-7m/s,挥发反应的反应常数为1.55×10-5m/s。基体铌和杂质铁挥发过程均受各自原子在液相中扩散控制。

牛百叶中甲醛的挥发动力学

研究挥发时间、温度对牛百叶中甲醛挥发的影响。将阳性牛百叶置于不同外界环境(4, 15和35℃)下,定时取样,采用2, 4-二硝基苯肼衍生液相色谱法测定甲醛残留量。结果表明,牛百叶中甲醛的挥发速率与温度有关,温度越高,挥发速率越快,温度是影响甲醛挥发的主要因素;挥发时间在0~9 h内甲醛挥发速率显著, 9 h后甲醛挥发量基本不变化。构建甲醛挥发一级动力学模型。试验结果为牛百叶中非法添加甲醛的检测提供参考依据。

混煤热解反应动力学特性研究

利用热天平试验测试数据,采用Coats-Redfern积分方法求解无烟煤和烟煤不同比例混煤的热解动力学参数。在整个活泼热解阶段,无烟煤和烟煤的活化能与其热解反应性的对应关系发生了歧变,无烟煤具有较低的活化能,而烟煤具有较高的活化能。煤的热解机制在不同的反应阶段是变化的,通过热分析手段所得的动力学参数反映的是整个热解区域的平均值。对混煤热解进行分段拟合处理的结果表明,混煤在低温段热解机制为一维扩散模型;中、高温度段热解机制为3级化学反应模型。研究结果表明不能仅从活化能数据判断无烟煤和烟煤混煤热解反应性的高低。

采用冲洗瘤网胃技术研究泌乳奶牛瘤胃中氨和丁酸浓度对瘤网胃壁上皮的血流量及VFA吸收动力学的影响

丙酸是挥发性脂肪酸(VFA)的标志性酸之一,本研究旨在通过冲洗瘤网胃技术探讨瘤网胃壁上皮的血流量对丙酸吸收的影响。选取8头荷斯坦泌乳奶牛为试验动物,通过外科手术装有瘤胃瘘管,以及在动脉、肠系膜、瘤胃右侧和肝门静脉装有永久导管。试验奶牛随机分为两组,一组饲喂高粗蛋白质日粮,另一组饲喂低蛋白质日粮。所有奶牛随机灌注3种缓冲溶液:丁酸、氨和对照,采用3×3不完全拉丁方设计。缓冲液(30kg)存放于一个临时的容器,冲洗瘤胃40min。初始的VFA浓度为84.2mmol/L。丁酸缓冲液灌注组,随着乙酸更换量的增加,丁酸浓度从4 mmol/L升高到36mmol/L;且氨缓冲液灌注组,随着NaCl更换量的增加,氨浓度从2.5mmol/L升高到22.5mmol/L。缓冲溶液中氧化氘(D2O)的含量分别为6、12和18g,瘤胃中D2O的消失率被用来估测上皮细胞的血流量。为了使上皮细胞血流量的估测更加准确,试验使用Cr-EDTA作为瘤胃液相指示剂,且初始和最终的缓冲液体积遵循动态模拟模型。该模型可以估测每头奶牛每种缓冲液组合(n=24)的瘤胃液流通量、剩余瘤胃液量和水分流入量(唾液和上皮细胞的水分)。结果表明,灌注丁酸缓冲液组上皮细胞的血流量比对照组提高了49%±11%。瘤胃丙酸的消失率受缓冲液的影响,且与上皮细胞的血流量变化趋势一致。瘤胃液丙酸消失率与上皮细胞血流量的相关性表明,丙酸的排出受上皮细胞血流量的限制。与氨缓冲溶液以及对照组相比,灌注丁酸缓冲溶液组丙酸的消失率分别提高了30%±12%和12.5%±8%。与对照组相比,灌注丁酸缓冲溶液组丙酸的门静脉净流量提高了32%±6%。因此,瘤胃上皮细胞的血流量与瘤胃液丙酸的消失率呈正相关,从而影响瘤胃VFA的吸收动力学。

不同下垫面苯系物的挥发行为研究

结合石油化工区挥发性污染物泄漏控制的需要,选取淄博地区代表性的砂土、壤土和水3种下垫面,对苯系物的挥发行为进行试验研究,得到了不同类型下垫面中苯系物单组分及其混合物的挥发动力学曲线、最优拟合公式和挥发动力学模型.结果表明,3种下垫面中,苯系物组分及混合物的挥发速率大小依次为:苯>甲苯>BTEX>二甲苯>乙基苯;而苯系物在静水面上的挥发最快,砂土中次之,壤土中挥发最慢.另外,3种下垫面中苯系物的挥发速率常(系)数与蒸气压的关系均呈线性正相关,挥发速率系数随着组分蒸气压的增大而明显增大.下垫面对苯系物挥发的影响机制主要表现为对挥发面积和介质在挥发扩散过程中可利用孔隙通量的影响.

多孔介质中石油挥发过程研究

根据齐鲁石化地区石油污染特点,模拟天然条件下,多孔介质中石油的挥发过程,通过差减法确定石油挥发量与时间的关系。结果表明,Elovich模型和零级动力学方程分别能很好描述多孔介质中汽油和柴油挥发动力学曲线,且汽油在粗砂中的挥发速率系数较在亚黏土中大,而柴油在亚黏土中的挥发速率系数是在粗砂中的2.0~2.5倍。采用线性方程和二项式分别表达多孔介质中汽油和柴油挥发速率系数随含油率增加而增加的趋势。汽油在亚黏土中较在粗砂中的挥发率低,但挥发率一般均在90%以上;经过10 d挥发后,柴油在亚黏土中挥发率为7.2%~37.8%,在粗砂中的挥发率为5.0%~14.0%。

重金属Cd烧砖过程挥发特性研究

为了探究固体废物中Cd元素在砖窑协同处置时的挥发及固化规律,用Cd O和Cd Cl2·2.5H2O模拟普通固体废物和高氯固体废物中重金属Cd的赋存形态,通过热重分析实验探究纯重金属试剂的高温挥发规律,通过管式炉中试实验模拟烧砖过程,获取不同温度下Cd的挥发率和固化率,通过线性拟合的方式求得Cd在砖窑处置下的挥发动力学模型。结果表明:Cd O试剂在升温至400℃时的失重量为4.54%,此后直至温度升至1 000℃才开始二次失重;Cd Cl2·2.5H2O试剂升温至100℃失重8.87%,在680℃失重量为88.45%,随后保持稳定。含Cd O的模拟烧结砖在低温区(400~700℃)的固化率较高,为96.87%~85.53%,Cd Cl2·2.5H2O在低温区固化率较低,为87.18%~71.55%。最终得到Cd O和Cd Cl2·2.5H2O在砖窑烧结过程中挥发动力学模型分别为a=1-exp(-0.659exp(-1249/T)t)和a=1-exp(-1.059exp(-1439.3/T)t)。

沈阳市雪与水中对二氯苯的挥发污染行为

应用气相色谱法对对二氯苯（p-DCB）在雪与水中残留动态进行测定，探讨了不同气候下水中p-DCB的挥发污染行为．结果表明,雪与水中PDCB的挥发速率都相当迅速，并服从一级反应动力学．在自然条件下，雪与水中p-DCB半减期分别为2．32～3．25d和0．76～1．20d,雪与水中p-DCB在投加浓度分别为0．1-100．0μg/g．0．1～100．0μg／mL范围时，投加浓度越高挥发速率越快，挥发半减期越短．

强化氯化焙烧梯级分离电镀污泥中铬镍铜机制研究

电镀污泥是一种具有资源和危害双重特性的人造富矿典型危险废物。采用NH_(4)Cl和CaCl_(2)为复合氯化剂,同时引入FeSO_(4)·7H_(2)O为强化剂,采用强化氯化焙烧的方式,通过控制调节温度场梯级分离电镀污泥中的Cr、Ni、Cu,并探究其梯级分离机制。热力学计算表明,电镀污泥中Ni、Cr、Cu的主要物相(Cr_(2)O_(3)除外)均能被HCl或Cl_(2)氯化成相应金属氯化物。试验结果表明:NH4Cl在大约400℃分解产生HCl,首先将电镀污泥中Ni、Cr、Cu的主要物相进行氯化,生成的少量CrCl_(3)在500℃左右挥发;在700℃时,FeSO_(4)·7H_(2)O分解产生SO_(2)和O_(2)促进CaCl_(2)分解生成Cl_(2)进行二次氯化;生成的NiCl_(2)在800℃时大量挥发,挥发过程可采用零级化学反应动力学模型即属相边界反应控制来描述;而生成的CuCl_(2)在900℃左右开始挥发,1100℃时挥发完全,且该温度下收集到的CuCl_(2)(H_(2)O)_(2)晶体纯度达到94%,高温挥发过程可用1级反应动力学模型和1/2级反应动力学模型共同描述。因此,在可控的温度场下,通过氯化剂的定向相变,可以实现Cr、Ni、Cu的逐步分离和高效回收。该研究为电镀污泥中有价金属资源化回收提供了新的方法和重要的理论依据,同时对其他多金属固废的资源化利用具有借鉴意义。

北京工商大学两项科研课题获国家自然科学基金资助

2005年9月22日，国家自然科学基金委公布了2005年度国家自然科学基金评审结果，我校化工学院李政一教授申报项目《有机磷农药在水-气界面挥发动力学和界面演变机制的研究》、杜海燕副教授申报项目《湿化学法合成随角异色功能颜料研究》获得国家自然科学基金资助．