温度对活性污泥硝化反应的影响

温度是影响活性污泥法污水处理厂生物脱氮效果的重要因素。文章中实验采用1套SBR反应器小试装置,接种某城市污水厂曝气池好氧活性污泥,采用16S rDNA高通量测序技术,对活性污泥的菌群进行了检测,并以人工配水为进水,进行了1℃、5℃、8℃、11℃、17℃、19℃、21℃不同水温对活性污泥硝化反应影响进行实验。结果表明:污泥中存在Nitrosomonas(亚硝化单胞菌属)和Nitrospira(硝化螺菌属),相对丰度分别为0.074%和0.341%。21℃时硝化反应速率最大,达到4.3 mgNO_(3)-N/(gMLVSS·h);随着水温的降低,硝化反应速率下降,1℃时硝化反应速率仅为0.3 mgNO_(3)-N/(gMLVSS·h)。研究成果可为低温地区污水处理厂的优化运行,提高脱氮效果提供理论依据。

2,4,5-三碘基咪唑在微通道式反应器中的硝化反应

采用微通道式反应技术,以2,4,5-三碘基咪唑(2,4,5-TII)为原料,分别在20%、50%、65%、98%不同质量分数的硝酸中进行硝化反应,合成2,4,5-三硝基咪唑的咪唑盐(2,4,5-TNI咪唑盐);采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)、元素分析(EA)和熔点测定法等表征了产物结构。结果表明,采用微通道式硝化反应技术时,由2,4,5-TII制备2,4,5-TNI咪唑盐最优工艺条件为:2,4,5-TII与98%硝酸摩尔比为1∶20、在微通道式反应器停留时间6min、反应液温度70~72℃,得率为21.8%。微通道式反应工艺与常规釜式反应工艺相比,具有反应时间短、硝化试剂用量降低、反应温度略有降低、得率略有提高的优点,但也无法完全避免氧化副反应的发生。

超声辅助提取流苏香竹竹叶黄酮及其对亚硝化反应清除阻断作用

为了提高竹叶黄酮的得率,以流苏香竹叶为研究对象,采用响应面法优化流苏香竹竹叶黄酮超声协同乙醇提取的工艺,并测定流苏香竹叶提取物抗氧化、清除亚硝化物以及阻断亚硝化反应的能力。结果表明,响应面优化超声协同乙醇提取的最佳工艺条件为:乙醇浓度为66.5%,料液比1︰30,超声功率311 W,流苏香竹叶黄酮的得率为37.146 mg/g。生物活性研究表明,流苏香竹叶提取物在一定浓度范围内对羟基自由基和超氧阴离子的清除能力强于L-抗坏血酸(Vc),DPPH自由基清除能力稍弱。对亚硝化物的清除率可达到52.59%,亚硝化反应的阻断率可达到74.75%。相关性分析表明,黄酮类化合物是流苏香竹叶中主要的抗氧化剂,亚硝化物的清除及亚硝化反应的阻断呈高度正相关。该研究发现流苏香竹竹叶黄酮作为多靶点抗癌药物或保健产品的潜力很大,可促进流苏香竹叶高附加值产品的开发。

先进过程控制在101硝化反应温度控制中的研究

奥克托今(101)作为一种高能量炸药,在军事和民用领域中具有重要应用。其生产过程中,乌洛托品的硝化反应是关键步骤之一,存在大量放热导致温度失控的风险。基于上述问题探讨了不同的先进过程控制策略在101硝化反应器温度控制中应用的优势,并进一步分析了硝化反应器温度控制的控制要点,对现有控制策略提出了具体的改进方向。分析结果表明,建立硝化反应过程中的工艺参数与釜内温度的关联模型,并以此为依据采用软测量技术与预测模型控制相结合的控制策略,是实现101硝化反应温度控制的有效解决途径。这种控制策略能够有效降低现有工艺的不确定性和风险,显著提升101生产过程的自动化和智能化水平。

2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶合成过程硝化反应安全风险分析

为了分析2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶(PYX)合成过程硝化反应的热危险性,以2,6-双(苦氨基)吡啶(PAP)为原料,经硝化反应制备得到了PYX,利用反应量热仪(RC1)测定了该硝化反应热数据,利用差示扫描量热仪和绝热量热仪分别对PAP、PYX和硝化液的热分解过程进行了测试,并计算了硝化液的分解反应动力学参数。结果表明,硝化反应的摩尔生成焓Δm H r为-686.8 kJ/mol,绝热温升ΔT ad为76.8 K;硝化反应的最大累积度为48.7%,发生冷却失效时,体系所能达到的最高温度MTSR为86.6℃;DSC测得PAP和PYX的分解峰温分别为312.74℃和377.77℃;利用绝热加速度量热仪(ARC)测得绝热条件下,硝化液的T D24为221.3℃;综合反应量热数据和绝热量热数据得出,该硝化反应发生冷却失效后有可能引起冲料,但触发其二次分解反应风险较低。因此,需设置加料、搅拌与温度的联锁和蒸发冷却装置。

微反应器内苯二硝化反应过程研究

以硝硫混酸为硝化剂,研究了微反应器内苯二硝化反应过程的规律。实验考察了原料计量比、反应温度、硝硫物质的量比、进料流量以及混酸含水量对苯转化率及产物选择性的影响。结果表明:提高硝酸与苯的物质的量比和反应温度,或降低硝硫物质的量比和混酸含水量有利于二硝基苯生成;提高进料流量时,二硝基苯选择性先降低后升高。微反应器与搅拌釜串联使用可显著降低硝基苯选择性。在硝酸与苯的物质的量比为2.30、反应温度为80℃、硝硫物质的量比为0.5、混酸含水量为2%(质量分数)、苯流量为0.6 mL/min、混酸流量为2.60 mL/min、微反应器内停留时间为135 s的条件下,搅拌10 min可将硝基苯选择性由0.643%降低至0.002%,此时苯的转化率为99.970%,二硝化产物总选择性为99.998%,其中间二硝基苯选择性为83.292%。研究结果为开发间二硝基苯的连续制备工艺提供了技术支持。

二价铜催化下的硝酸铵对酚类化合物的单硝化反应研究

硝基酚在生产生活中有着广泛的应用价值。以对羟基苯乙酮为原料,在二价铜盐作催化剂和硝酸铵作硝化剂条件下,考察了溶剂、温度、催化剂、投料比、投料方式对生成4-羟基-3硝基苯乙酮产率的影响,得到最佳反应条件:5 mol%二价铜盐作催化剂,原料投料比n(对羟基苯乙酮)∶n(硝酸铵)=1∶2.2,在V(乙酸)∶V(水)=4∶1的混合溶液中100℃反应8 h能获得87.6%的产率。将该反应条件对酚类化合物进行拓展,结果显示带有吸电子取代基及卤素的酚类化合物以中等至高的产率生成了各种单硝化产物。本反应所用硝化剂硝酸铵廉价易得、反应条件温和、安全性好、工艺操作简单、有工业化应用的潜力。

微反应器内对甲砜基甲苯硝化反应动力学研究

对甲砜基甲苯硝化反应由于反应迅速、高放热和非均相等特性,难以获得较为准确的动力学数据。以硝硫混酸为硝化试剂,在微反应器内对对甲砜基甲苯均相硝化反应动力学进行研究,构建包含微混合器、毛细管微反应器、毫秒级在线淬火模块的连续流微反应系统,测定了均相硝化反应动力学参数。在质量分数为88%的硫酸、温度为10~25℃、停留时间为1~5 s的条件下,确定该反应是二级反应,指前因子为7.16×10^(12)L/(mol·s),活化能为50.65 kJ/mol。同时在实验研究范围内对建立的动力学模型进行验证,结果表明,实测值与拟合计算值吻合良好,模型具有有效性,对工业设计和安全控制具有重要意义。

计算机模拟辅助教学综合实验设计——以硝化反应为例

为充分结合本学院化工安全研究特色,实现以科研促教学、助力教学效果显著提升的目标,本文以硝化反应为例,设计了基于量热方法的计算机模拟辅助综合实验,对反应的热力学参数、动力学参数、最大可允许温度等参数的实验测试及数据分析方法进行了详细阐述,在此基础上介绍了Matlab辅助的热安全操作参数优化方法,最后给出了教学进度安排建议。通过这一综合实验,可以使学生加深对相关专业知识的掌握,提高动手实践能力,激发创新思维,培养科研素养。

基于微通道反应器的芳香化合物硝化反应的研究

为解决传统釜式反应器进行硝化反应时放热量大、浪费严重、效率低的不足,提出了一种基于微通道反应器的硝化反应技术。以合成对硝基乙酰苯胺为研究对象,对不同反应温度、反应时间、反应混合比情况下的反应效果进行了分析。结果表明,在以微通道作为反应器的情况下,当反应温度25℃,反应时间为50s的情况下具有最佳的硝化反应效果。

A/O工艺硝化与反硝化反应专家系统的建立及应用

以人工合成废水为研究对象,考察了A/O脱氮工艺氨氮和总氮去除影响因素及其处理效果,根据试验结果和调研结果建立了A/O脱氮工艺专家控制系统.实际运行表明,利用硝化和反硝化反应专家控制系统可快速获得氨氮和总氮去除率降低的原因及其解决途径,实现达标、稳定、高效、低耗的目标.

铁锰离子对硝化反应的影响效应研究

为提高氨氮废水硝化反应速率通过对比试验 ,考察了铁锰离子对高质量浓度氨氮废水硝化反应的影响 .结果表明 ,铁离子对硝化反应的促进作用是质量浓度型的 ,中低质量浓度时有明显促进作用 ,5～ 2 0mg/L时促进效果最好 ;高质量浓度时促进作用下降 ,但直至 80mg/L也未见有抑制作用 .锰离子对硝化反应的作用呈时间 -质量浓度积累效应 ,即作用时间短或低剂量时 ,对硝化反应有促进作用 ,而随着时间延长或质量浓度增加则有抑制作用 ;其最佳促进质量浓度和时间分别为 5mg/L和 2 4h ,而毒性下限是 4 0mg/L和 4 8h .铁锰离子共存时 ,铁阻止了硝化菌利用锰离子 。

FOX-7合成过程中硝化反应的热危险性

利用全自动反应量热器(RC1e)测定了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)合成过程中的硝化反应热释放速率及传热系数、比热容。结果表明硝化反应加料过程中的平均放热速率约为80 W,保温反应过程中的平均放热速率约为40 W,物料放热量为375.22 kJ·mol-1,理论绝热温升为483.8 K。采用差示扫描量热法(DSC)和热重-微商热重(TG-DTG)法分析了中间体2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮的热稳定性,其分解分为两个阶段,起始分解温度为30℃,第一阶段分解峰温为67.01℃,放热量为201.2 J·g-1;第二阶段分解峰温为87.15℃,放热量为1046.6 J·g-1,表明中间体的热稳定性较差。

绿色硝化反应研究进展

介绍了磺酸镧系盐催化硝化、氮氧化物硝化、固体酸催化硝化、液相负载硝化和气相硝化等绿色硝化反应,评述了它们的优缺点,提出了固体氧化物和全氟烷磺酸协同催化NO2/O2绿色硝化反应,有望成为一种有前途的绿色硝化方法。

土壤温度、水分和NH_4^+-N浓度对土壤硝化反应速度及N_2O排放的影响

硝化反应是土壤、特别是干旱半干旱地区农业土壤N2O产生的重要途径之一。但是,目前环境条件对硝化反应中N2O排放的影响研究较少,而在国内外通用的几个模型中均用固定比例估算硝化反应过程中N2O的排放。本文通过砂壤土培养试验,研究了土壤温度、水分和NH4+-N浓度对硝化反应速度及硝化反应中N2O排放的影响,并用数学模型定量表示了各因素对硝化反应的作用,用最小二乘法最优拟合求得该土壤的最大硝化反应速度及N2O最大排放比例。结果表明,随着温度升高,硝化反应速度呈指数增长;水分含量由20%充水孔隙度(WFPS)增加到40%WFPS时,反应速度增加,水分含量增加到60%WFPS时反应速度略有降低;NH4+-N浓度增加对硝化反应速度起抑制作用。用米氏方程描述该土壤的硝化反应过程,其最大硝化反应速度为6.67mg·kg?1·d?1。硝化反应中N2O排放比例随温度升高而降低;随NH4+-N浓度增加而略有增加;20%和40%WFPS水分含量时,硝化反应中N2O排放比例为0.43%～1.50%,最小二乘法求得的最大比例为3.03%,60%WFPS时可能由于反硝化作用,N2O排放比例急剧增加,还需进一步研究水分对硝化反应中N2O排放的影响。

微通道反应器内氯苯硝化反应研究

在微通道反应器内对氯苯硝化反应进行了研究,考察了氯苯与硝酸的摩尔比、体积流速、反应温度等对单程转化率及选择性的影响。实验选择了较优工艺参数组合:n(氯苯)∶n(硝酸)=1∶1.3,n(硝酸)∶n(硫酸)=1∶3,氯苯体积流速0.5 mL/min,反应温度80℃,氯苯单程转化率达74.8%,n(邻硝基氯苯)∶n(对硝基氯苯)=0.56∶1,时空转化率(STC)达4.07×109mol/(m3.h)。微通道反应器内,时空转化率是常规反应器的3.08×104倍。

全氟烷基磺酰亚胺盐催化芳香化合物硝化反应的研究

利用系列全氟烷基磺酰亚胺盐[M(NPf2)n]作为一种新型的Lewis酸催化剂,用于催化芳香化合物与等摩尔65%(m∶m)硝酸的硝化反应.通过考察不同的催化剂、反应时间、反应温度和反应介质效应等因素对甲苯硝化的影响,以及比较1mol%Yb[N(C4F9SO2)2]3催化不同结构的取代芳烃硝化反应的效果,表明全氟烷基磺酰亚胺盐不仅具有环境友好和原子经济的特点,而且是一类比常规Lewis酸更有效的、芳香化合物硝化反应的催化剂.

原花青素对亚硝化反应的抑制作用研究

研究了葡萄籽原花青素的最佳提取条件,及其对亚硝化反应的抑制作用。结果表明:原花青素的最佳提取条件为6 0 %乙醇,料液比1∶5 ,5 0℃水浴回流1h ,其对亚硝胺合成的最大阻断率为91.2 % ,对亚硝酸钠的最大清除率为88.3%

负载型杂多酸催化苯硝化反应研究

制备了3种 Keggin 型杂多酸,利用 IR 对其结构进行了表征,并对其催化苯液相硝化反应的性能进行了研究。采用等体积浸渍法制备了负载型磷钨杂多酸催化剂,考察了 SiO_2、活性炭、5A 分子筛、γ-Al_2O_3等载体对其催化性能的影响,以及催化剂的重复使用效果。结果表明,SiO_2负载的磷钨杂多酸催化剂具有较好的催化活性,在 V(苯)/V(硝酸)=1:3(摩尔比为1:3.5),反应温度75℃,反应时间3 h,负载型催化剂用量占总反应原料质量2%的条件下,硝基苯的收率为60.6%。

二硝基甲苯硝化反应的热危险性分析

采用差示扫描量热仪(DSC)、绝热加速度量热仪(ARC)和反应量热仪(RC)对二硝基甲苯(DNT)硝化反应的热危险性进行了研究。DSC的测试结果表明产物梯恩梯(TNT)的起始分解温度是298.38℃,低于DNT的起始分解温度;而ARC的测试结果显示TNT的开始分解温度为232℃,最大反应速率达到时间为24h时所对应开始温度TD24为224℃;反应量热实验表明DNT硝化过程的放热剧烈,且110℃时反应放热量是90℃的1.4倍,这些热量中有很大一部分来自于副反应放热。因此,该反应必须严格控制温度,避免温度过高引起放热副反应加剧和产物的二次分解。