以设计性实验为主线的化学开放实验

该文主要介绍了从增加实验项目、设计实验内容及相关管理要求等方面对化学开放实验进行的改进。

应用响应面法优化棕榈酸制备生物柴油及其动力学研究

以甘氨酸部分改性磷钨酸([GlyH]_(1.0)H_(2.0)PW_(12)O_(40))为催化剂,选取酸醇摩尔比、催化剂量和反应时间3个因素进行中心组合设计,运用响应面法对棕榈酸酯化制备生物柴油工艺参数进行优化。优化所得最佳工艺条件为:醇酸摩尔比12.4∶1,催化剂量为棕榈酸质量的6.7%,反应时间3.1 h,反应温度368 K,此条件下生物柴油产率为95.1%,该结果与模型预测值基本相符。优化条件下,以10 K为梯度,构建328~368 K范围内[GlyH]_(1.0)H_(2.0)PW_(12)O_(40)催化制备生物柴油的动力学模型,所得反应活化能为18.01 kJ/mol,动力学方程为r=-dC_(A)/dt=4.72exp(18.01/T)C_(A)^(1.22)。

间苯二胺和间苯二酚生产工艺的研究进展

间苯二胺和间苯二酚均为重要的化工产品,可作为固化剂、黏度剂、防腐剂等塑料助剂,也可作为关键的染料中间体,在能源问题日益突出的背景下,研究其生产工艺对推进行业绿色发展具有重要意义。文章综述了间苯二胺和间苯二酚的生产工艺及特点,分析了铁粉还原法和催化加氢法制备间苯二胺的工艺方法,以及苯磺化碱熔法、间二异丙苯氧化法等生产间苯二酚的主要工艺。通过分析间苯二胺与间苯二酚的典型生产工艺,揭示了这两种中间体的行业市场现状,希望为塑料及染料行业的绿色可持续发展提供有益的参考。

季铵盐型阳离子表面活性剂与牛血清白蛋白的相互作用（英文）

本文合成并表征了三种不同烷基链长度的季铵盐型阳离子表面活性剂:N-十二烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵(DHDAB)、N-十四烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵(THDAB)、N-十六烷基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵(CHDAB)。采用荧光光谱法、紫外-可见光谱法、动态光散射法和等温滴定量热法对三种表面活性剂与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用进行研究。荧光光谱研究表明,三种表面活性剂主要与BSA分子内的色氨酸残基发生相互作用,导致蛋白质的构象发生变化,且表面活性剂烷基链越长,与BSA的相互作用就越强。BSA荧光猝灭的主要原因是静态猝灭,紫外光谱实验同样验证了静态猝灭的存在。等温滴定量热法结果表明低浓度的表面活性剂与BSA主要发生静电作用和疏水作用而放热。动态光散射结果表明高浓度的表面活性剂会使BSA结构被破坏。本文揭示了表面活性剂与BSA相互作用的机理,为表面活性剂的广泛应用提供了理论基础。

D113弱酸性树脂对铟(Ⅲ)的吸附性能

研究了D113弱酸性树脂在NaAc-HAc缓冲体系中对铟(III)的吸附性能及机理。对影响树脂吸附容量的不同因素,如溶液的pH、吸附时间和温度进行了研究。结果表明:D113弱酸性树脂对铟(III)的吸附在pH=5.00的NaAc-HAc缓冲体系中最佳,每克树脂在298 K下的静态饱和吸附容量为185 mg;在不同温度下,树脂吸附铟(III)的表观吸附速率常数分别为k288K=2.72×10.5 s.1,k298K=3.69×10.5 s.1,k308K=4.48×10.5 s.1,表观吸附活化能Ea=18.4 kJ.mol.1;测得热力学参数分别为.H=3.27 kJ.mol.1,.S=68.3 J.(mol.K).1,.G298K=.17.1 kJ.mol.1。与Freundlich等温曲线相比,吸附更加符合Langmuir等温曲线。用0.5 mol.L.1 HCl进行解吸时,解吸率为100%。此外,用红外光谱方法探讨了吸附机理,结果显示:D113树脂功能基COOH中的H与In(III)发生了离子交换;同时,C=O中的O与In(III)形成了配位键。

拥挤环境中表面活性剂胶束化过程的低场核磁共振研究

利用长弛豫低场核磁共振(LF-NMR)方法研究了由聚乙二醇(PEG)构建的拥挤溶液环境中表面活性剂的聚集行为。通过Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列所得的回波数据及反演拟合数据对不同的表面活性剂-PEG体系进行分析,结果发现:不同分子量和不同浓度的PEG溶液可用低场核磁共振方法进行区分;高浓度的PEG溶液中均能监测到胶束形成过程,而较低浓度的PEG溶液不利于其胶束化过程监测;NaCl对含有离子型表面活性剂体系的影响较为明显,而对含有非离子型表面活性剂的体系几乎无影响。该研究丰富了低场核磁共振弛豫技术在表面活性剂胶束表征过程中的应用,同时对理解生物体系中分子的自组装及功能也具有重要意义。

响应面优化3-AT-R树脂的制备及对水中汞离子的吸附

通过响应面分析法优化制备螯合树脂,提高其转化率,探究反应条件之间的交互作用。将螯合树脂作为吸附材料对水中汞离子进行实验研究,考察吸附pH、共存离子、吸附温度对饱和吸附容量的影响,利用红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)进行表征。研究表明螯合树脂对汞离子的最佳吸附pH=6.0,308 K下饱和吸附量为382.5 mg·g^(-1)。吸附为化学吸附,过程遵循二级动力学模型。2mol·L^(-1)盐酸溶液进行解吸,解吸率达到100%。吸附和解吸实验表明3-AT-R螯合树脂对汞离子的吸附具有高选择性、高吸附性、高洗脱率。

中极性大孔吸附树脂分离纯化菊米总黄酮

比较了8种大孔吸附树脂D101、AB-8、NKA-9、D4020、S-8、200702、H103、NKA-Ⅱ对菊米总黄酮的吸附性能，以大孔吸附树脂对菊米总黄酮的吸附率、洗脱率为评价指标，筛选出合适的大孔吸附树脂分离纯化菊米总黄酮,并以静态实验、动态试验考察大孔树脂对菊米总黄酮的分离纯化效果及影响因素，优化吸附和解吸条件。结果表明：200702中极性树脂分离纯化菊米总黄酮效果较好，其最佳吸附工艺为：上样液pH 5~6，质量浓度0.35 mg·mL-1，上样液流速3.0 mL·min-1，最佳洗脱工艺为：70％乙醇溶液30 mL，洗脱速率2.5 mL·min-1，通过本工艺菊米总黄酮纯度达83.5％。

XSD-296树脂对铼(Ⅶ)的吸附性能及机理

用化学分析和红外光谱研究了XSD-296树脂吸附和解吸铼的性能及机理。结果表明,树脂对Re(Ⅶ)的吸附在pH=3.2的HAc-NaAc缓冲溶液中最佳,静态饱和吸附容量为330.4 mg/g树脂,等温吸附服从Freun-dlich经验式,吸附速率常数k298=3.83×10-4/s。用2.0 mol/L硫氰酸铵溶液或2.0 mol/L高氯酸溶液作解吸剂能定量洗脱。吸附机理表明,树脂功能基与Re(Ⅶ)发生了配位键合。

离子液体催化苯与苄氯的烷基化合成二苯甲烷

考察了离子液体催化Friedel-Crafts苄基化制备二苯甲烷,同时考察了AlCl3的摩尔分数、离子液体用量及不同离子液体等因素对苯与苄氯烷基化反应的影响。实验结果表明,离子液体的催化活性与其酸强度密切相关,酸性条件下离子液体才显示催化活性。AlCl3摩尔分数为66.7%,催化剂(离子液体)用量3.3g、反应温度80℃及常压反应条件下,1-丁基-3-甲基氯咪唑,N-丁基氯吡啶与AlCl3形成的离子液体具有较高的二苯甲烷选择性,分别为97.4%和92.1%。离子液体催化剂重复使用4次后,活性基本没有降低。

铜交换磷钨酸高效催化合成异戊酸异戊酯

以铜交换磷钨酸为催化剂,以异戊酸和异戊醇为原料,考察醇酸物质的量比、反应时间、催化剂用量和带水剂用量等因素对高效催化合成异戊酸异戊酯的影响,并通过响应面分析法优化酯化反应工艺.研究表明,铜取代的磷钨酸催化剂显示出较好的催化活性;在醇酸物质的量比为1.15∶1、催化剂用量为异戊酸质量的6.5%、带水剂用量为8 mL、反应时间为2.5 h的条件下,异戊酸异戊酯产率最高为98.1%,与模型预测值(98.8%)基本相符.优化条件下磷钨酸铜催化酯化反应的表观活化能E a=51.71 kJ/mol.

大容量阴离子交换树脂D296对水中铬(Ⅵ)的吸附

研究了大容量阴离子交换树脂D296在醋酸-醋酸钠缓冲液体系中对铬(Ⅵ)的吸附行为,同时进行了一系列实验研究系统变量对吸附量的影响。结果证明pH3.5,温度308 K为最佳吸附条件,静态饱和吸附量为325.8 mg×g^(-1),此时的吸附速率常数k_(308)=2.05×10^(-5)s^(-1);表观吸附活化能Ea=3.6 kJ×mol^(-1)。同时,热重、红外也显示了铬(Ⅵ)被吸附在树脂的表面。等温吸附符合Frundlich模型。热力学实验参数表明,该条件下吸附是自发的吸热过程。吸附后树脂可被5%NaOH-5%NaCl溶液解吸,解吸率94.7%。研究为从废水中去除铬(Ⅵ)展示了新的可能性。

异丙醇胺化聚苯乙烯螯合树脂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附

为了吸附水中的Cr(Ⅵ),通过母体氯甲基化聚苯乙烯(氯球)与配体异丙醇胺(IPA)的接枝反应,制得异丙醇胺化聚苯乙烯螯合树脂(IPAR),并通过红外光谱、元素分析、热失重分析等手段对IPAR结构进行表征。将IPAR作为吸附材料对水中的Cr(Ⅵ)进行吸附,探究pH、共存离子、温度等因素对吸附量的影响,结果表明在pH=3.0、温度为308 K、吸附时间为4 h时,IPAR对Cr(Ⅵ)最大饱和吸附量为145.5 mg·g^(-1),吸附过程符合二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型,故该吸附过程以单分子层化学吸附为主;pH对吸附量的影响结果表明在pH=3.0时质子化的IPAR与HCrO4^(-)和CrO4^(2-)之间的静电作用与化学吸附达到最佳效果。0.5 mol·L^(-1)的NaOH溶液可使IPAR解吸完全,经过5次吸附-解吸循环使用后的树脂仍保持良好的吸附能力。

吗啡啉螯合树脂对水中钨离子的吸附及解吸性能

通过制备吗啡啉螯合树脂作为吸附材料对水中钨离子进行吸附与解吸实验,考察吸附pH、共存离子、吸附温度对饱和吸附容量的影响,并对其进行了傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)、电位分析仪(Zeta)、扫描电子显微镜(SEM)等手段的表征。结果表明PS-MPL树脂对钨离子的最佳吸附pH=4.0,308 K下饱和吸附量为349.2mg·g^(-1),平衡时间为13 h。吸附过程遵循二级动力学模型,吸附等温线与Langmuir模型较为吻合。通过2%(质量分数)NaOH溶液进行解吸,解吸率达到100%。PS-MPL树脂吸附钨离子具有高选择性、高吸附性、高洗脱率等优点。

微波-超声波协同辅助提取紫苏精油工艺优化及抑菌活性的研究

采用微波-超声波协同方式辅助同时蒸馏萃取法提取紫苏叶中挥发性精油,考察料液比、超声波功率、微波功率、提取时间及提取温度等因素对紫苏精油提取率的影响。在单因素实验的基础上采用响应面分析法优化紫苏精油提取工艺,并利用气相色谱质谱(GC-MS)分析紫苏精油组成。结果表明:在料液比1∶6,微波功率933 W,超声功率245 W,微波-超声温度50℃,微波-超声时间4.5 min条件下,紫苏精油提取率为2.34%。GC-MS分析表明紫苏精油主要成分为紫苏醛和柠檬烯。抑菌活性研究表明紫苏精油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和希瓦氏菌都有较强的抑菌活性,MBC都为10μL/mL,可作为天然抑菌保鲜剂使用。

硅胶固载磺酸功能化离子液体催化棕榈酸制备生物柴油的工艺研究

以硅胶固载N,N-二甲基苄胺丙基磺酸基硫酸氢盐离子液体([DMBPSH]HSO4/SG)为催化剂,进行棕榈酸与甲醇酯化制备生物柴油工艺研究,考察了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间及反应温度等因素对棕榈酸甲酯收率的影响。研究表明,10%[DMBPSH]HSO4/SG催化剂具有最好的催化酯化活性;以10%[DMBPSH]HSO4/SG为催化剂,利用响应面分析法优化生物柴油的最佳制备工艺条件为:醇酸摩尔比12.6∶1,催化剂用量为棕榈酸质量的5.3%,反应时间2.3h,温度368K,此条件下,棕榈酸甲酯的收率为97.2%,该结果与模型预测值基本相符。最佳条件下,棕榈酸甲酯合成反应的活化能为15.89kJ/mol,动力学方程为:r=-dCA/dt=8.23exp(15.89/T)CA^1.48。

无机有机杂化材料催化合成乙酸异戊酯及动力学研究

以甘氨酸(Gly)和磷钨酸为原料合成的一系列无机有机杂化材料为催化剂,考察各因素对其催化合成乙酸异戊酯的影响,并利用响应面分析法优化乙酸异戊酯合成工艺。研究表明,[GlyH]_(1.0)-H_(2.0)PW_(12)O_(40)催化剂具有最高的催化酯化反应活性和重复使用性能。响应面分析法优化乙酸异戊酯合成的最佳条件为:醇酸摩尔数比为1.05∶1,催化剂用量为酸质量的4.5%,反应时间2.0h,带水剂量10mL,该条件下,乙酸异戊酯产率为98.5%,结果与模型预测值基本相符。优化条件下[GlyH]_(1.0)-H_(2.0)PW_(12)O_(40)催化酯化反应表观活化能为79.73kJ/mol。

低共熔溶剂催化油酸制备生物柴油的工艺优化及其动力学分析

本文以油酸和甲醇为原料,对甲苯磺酸/甲基三苯基溴化鏻形成的低共熔溶剂为催化剂,考察醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间及反应温度等因素对油酸甲酯收率的影响,并通过响应面分析法优化生物柴油的制备工艺。结果表明,对苯甲磺酸与甲基三苯基溴化鏻摩尔比为2:1时所形成的低共熔溶剂(DES-2)具有最好的催化活性;以DES-2为催化剂时,生物柴油的最佳合成条件为:催化剂用量为油酸质量的1.08%,醇酸摩尔比5.8:1,反应时间2.8 h,温度373 K,此条件下,生物柴油的收率达97.3%,该结果与模型预测值基本相符。优化条件下,生物柴油合成反应的活化能为34.98 kJ/mol,动力学方程为:r=-(dC_A)/(dt)=1.44×10~3exp(34.98/t)C_A^(1.23)。

蛋白酶分步水解制取金华火腿水解液工艺研究

为进一步提高金华火腿利用率及经济价值,采用碱性蛋白酶和风味蛋白酶分步水解金华火腿,制备金华火腿酶解液,然后在碱性蛋白酶初步水解金华火腿的基础上,通过响应面分析法对风味蛋白酶酶解工艺条件进行优化。结果表明,优化后的风味蛋白酶第二步酶解条件为料水比1∶5(w/v)、风味蛋白酶用量2.90%、初始pH值5.70、酶解温度45℃、酶解时间3 h。在此条件下,金华火腿的水解度为22.00%。酶解产物中氨基酸含量为干物质重量的48.19%,其中谷氨酸和天门冬氨酸含量明显提高,极大地增强了酶解产物的鲜味强度。分步酶解工艺可制备出高品质的金华火腿风味基料,这对提高金华火腿的利用率和整体价值具有重要意义,同时,本研究结果也为金华火腿风味调味料的开发利用提供了理论基础。

壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠微乳液拟三元相图及微观结构研究

以表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠(NPES)为对象,考察了助表面活性剂与复配表面活性剂对NPES形成微乳液体系的影响。通过比较微乳液区域(ME)在拟三元相图中所占比例,发现最优配比为m(NPES):m(DBSA)=1:1,m(复配表面活性剂):m(正丙醇)=1:3,此时形成微乳液区域面积最大,占57%;用电导率法与动态光散射(DLS)分析微乳液结构,结果表明,当w(H_2O)>60%时,形成微乳液为O/W型,粒径为34 nm;该体系对温度不敏感。