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工业催化论文大全11篇

时间:2023-03-16 15:53:29

绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇工业催化论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。

工业催化论文

篇(1)

氧化催化剂的制备方法,概括地说与一般固体催化剂制备方法没有什么差异。从一些专利看到的工业催化剂的制备方法,其制备上艺相当复杂,看起来,各种催化剂的制备方法极为杂乱,这是由于想要研制一个对某一反应最为有利的催化剂而引起的。但其中还有很多通用部分。看起来制备方法繁多,可是在类似前反应中,用类似的制备方法多数是有效的。然而也有未必完全如此。有一些实际情况可证明这一看法,较好的例子如:丙烯氧化制取丙烯醛所用的催化剂,其组成和方法基本上与异丁烯氧化制取甲基丙烯醛所用的催化剂通用,然而,用于丙烯醛氧化制取丙烯酸的催化剂,其组成和制备方法却不能与甲基丙烯醛氧化制取甲基丙烯一样,反之对甲基丙烯醛氧化有效的催化剂(甲基丙烯酸效率高),将它的组成和制备方法用丁丙烯醛的氧化,没有显示出什么好的结果。如果查明原因,或许是本应如此。

前多数情况是,催化剂的开发优先于研究催化剂的作用机理,所以目前是类似的反应采用类似的催化剂制备方法,而不同反应则采取不同的制备方法,从这两种观点来进行研究。

首先是氧化催化剂要采用什么元素,除了银以及铂外,这些元素部是以氧化态使用的,基本上不单独使用,而是多与其他元素组配成二元或二元以上组分使用。氧化物中除了碱金属明显地不能作为催化剂之外,有20多种元素大体上都能制成这种气氧化反应催化剂。应该省略出现频率比较少锌等这几种元素,到目前为止在这种氧化反应中未起重要作用。但不能说将来也不起作用。出现频率最高的是钒,其次是钼、钨、铁、钴,镍。钨与钼同属于ⅥB族,性质也相似,而钨没有象钼那样的升华性质,所以多以钨代替钼。作为能形成阳离子的金属召得最多的是第Ⅷ族第四周期的元素。

氧化催化剂虽有不用担体的,但多数是担载在担体上使用。三趋催化剂的担体几乎都可以使用。只是与氧起反应的物质,例如活性炭,只能用于非常特珠低温下的氧化反应(据专塑对氧安定的石墨的例子)。使用的担体主要有:硅胶、粘上、铝矾上、氟镁石、石棉、钢铝石,碳化硅、浮石、氧化籼寺等。担体在工业上很重要,例如将氟镁石担体改为使用熔钛时,其他条件不变。

催化剂制备方法的要点,在于将适用于该反应的元素组合和硅定担体,以及把元素和担体制成实用的催化刑。文献只简单地提到怎样在担体上担载金属,如何成形为合适出颗粒,在空气中于500℃焙烧等。而实际上要求在高温下不刊层,还要具有相当的机械强度,不粉碎,而且作为催化剂,为了能最大限度地发挥其性能,要根据所用元素、担体及反应条件多方面考虑。还有在空气中加500℃焙烧时,催化剂性能还不能到焙烧炉的形式、通入空气的速度、从常温升到500℃的升温方式、在500℃的处理时间等所影响。这些方面难以统一论述,只能对各个催化剂分别讨论。

以氧化钒为主体的氧化催化剂到目前为止基本上仍然有效地使用于所有的氧化反应,可以说是个万能催化剂。近来在烯烃氧化、氧化脱氢和氨氧化方面虽不常用,但在二氧化硫之类的无机化合物前氧化以及烷烃、芳香烃、醇、醛等的氧化反应中广为使用,而且最有成效。现将使用氧化钒系的有代表性的反应飞所用的助催化剂、担体,活化方法等汇总在一起二氧化硫,萘、邻二甲苯以及丁烯的氧化时雪用氧化钒作主在组分,而不用氧化钼,其它组分只不过用作助催化剂而已。芳烃化合物的氨氧化反应也大体如此。笨氧化时,氧化钼是作为准主催化剂与氧化钒共用的,而在一醛氧化时,钼与钒的比例倒过来,此时氧化钒量只相当于氧化钼。担体使用一般的惰性物质,但也有不用担体的由熔融法制得出氧化钒催化剂。一般在氧化反应中,细孔多的表面积大的催化活性高,伹选择性低。与此相反,活性低的却选择性,所以应当选择具有对该反应孔分布适宜担体,不用担体的熔融催化剂表面积最小,只有0.5米2左右。制备方法大致相同,将偏钒酸铵或五氧化二钒溶于水,或是加热熔,浸渍在担体上。

当以偏钒酸铵为原料时,可将它直接溶干水,将制成的水溶液加到担体中。当以五氧化二钒原料时,制成熔融的无担体催化剂,或是溶附在担体上。还有在硫酸中用二氧化硫气体作成硫酸氧钒的溶液,与担体和助催化剂相混合的方法。用这种方法制成催化剂最后一道工序是进行活化。就氧化钒催化剂的活性和选择性而言,与下面将要讨论的氧化钼催化剂相比,因活化时的空气量、有无还原性物质、升温速度、焙烧时间等条件的影响,而导致非常大的变化,此时不仅对孔分布和表面积起决定作用,而且与附近有这么多出氧化状态要保侍相对应的结晶形态有关。氧化钒催化剂可分为如下三种:

1、主催化剂只是氧化钒,不含氧化钼的催化剂。

2、含氧化钼,但其含量较氧化钒少的催化剂。

3、含氧化钼多于氧化钒的催化刘。-

氧化硫氧化用的氧化钒催化剂,为了使它具有充分稳定的活性,必须进行预处理,要在高温下经过几小时,或在低温下经过几小时处理。而且,在有机化合物氧化时,强化剂用还原性气体在高温下预处理也有活化效果。

参考文献

[1] 吴省.TiO_2纳米管的制备及其光、电催化特性研究[D]. 中国博士学位论文全文数据库,2007,(06)

[2] 巢亚军.炭凝胶及其复合材料用于锂离子电池负极材料研究[D]. 中国博士学位论文全文数据库,2007,(06)

[3] 邓选英.碳载金属卟啉催化剂及其催化性能的研究[D]. 中国优秀硕士学位论文全文数据库,2008,(06)

篇(2)

 

二氯乙烷(EDC)和氯乙烯单体(VCM)是生产聚氯乙烯的原料。VCM由二氯乙烷(EDC)热裂解生产,EDC由乙烯和氯气生产。实际上所有VCM装置都与EDC生产组合成一体化。全球约95%的EDC用于生产VCM,几乎所有VCM用于生产PVC。EDC的其他用途是用在氯化溶剂,如三氯乙烯、乙胺、亚乙烯基氯和三氯乙烷,也用于生产四氯乙烯的中间体和用作生产六氯代酚基甲烷的催化剂。

氯乙烯(H2C=CHCl )是一种应用于高分子化工的重要的单体,可由乙烯或乙炔制得。为无色、易液化气体,沸点-13.9℃,临界温度142℃,临界压力5.22MPa。

主要用于生产聚氯乙烯,并能与醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯、偏二氯乙烯(1,1-二氯乙烯)等共聚,制得各种性能的树脂。此外,还可用于合成1,1,2-三氯乙烷及1,1-二氯乙烯等。

1835年法国人V.勒尼奥用氢氧化钾在乙醇溶液中处理二氯乙烷首先得到氯乙烯。20世纪30年代化工论文,德国格里斯海姆电子公司基于氯化氢与乙炔加成,首先实现了氯乙烯的工业生产。初期,氯乙烯采用电石,乙炔与氯化氢催化加成的方法生产,简称乙炔法。

以后,随着石油化工的发展,氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。1940年,美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。为了平衡氯气的利用,日本吴羽化学工业公司又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。

1960年,美国陶氏化学公司开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法,并和二氯乙烷法配合,开发成以乙烯为原料生产氯乙烯的完整方法,此法得到了迅速发展。乙炔法、混合烯炔法等其他方法由于能耗高而处于逐步被淘汰的地位。

二、生产方法

乙烯、乙炔法的特点如下:

乙烯氧氯化法 :现在工业生产氯乙烯的主要方法。分三步进行:第一步乙烯氯化生成二氯乙烷;第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢;第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。

①乙烯氯化:乙烯和氯加成反应在液相中进行:

CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl

采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂,产品二氯乙烷为反应介质。反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出。反应温度40~110℃,压力0.15~0.30MPa,乙烯的转化率和选择性均在99%以上。

②二氯乙烷热裂解生成氯乙烯的反应式为:

ClCH2CH2Cl─→CH2=CHCl+HCl

反应是强烈的吸热反应,在管式裂解炉中进行,反应温度500~550℃,压力0.6~1.5MPa;控制二氯乙烷单程转化率为50%~70%,以抑制副反应的进行。

主要副反应为:

CH2 =CHCl─→C2H2+ HCl

CH2 =CHCl+HCl─→CH3CHCl2

ClCH2CH2Cl─→2C+H2+2HCl

裂解产物进入淬冷塔,用循环的二氯乙烷冷却,以避免继续发生副反应。产物温度冷却到50~150℃后,进入脱氯化氢塔。塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物,通过氯乙烯精馏塔精馏,由塔顶获得高纯度氯乙烯,塔底重组分主要为未反应的粗二氯乙烷,经精馏除去不纯物后,仍作热裂解原料。

③氧氯化反应 以载在γ-氧化铝上的氯化铜为催化剂,以碱金属或碱土金属盐为助催化剂。主反应式为:

H2C=CH2+2HCL+?O2→ClCH2CH2Cl+H2O

主要副反应为乙烯的深度氧化(生成一氧化碳、二氧化碳和水)和氯乙烯的氧氯化(生成乙烷的多种氯化物)。反应温度200~230℃,压力0.2~1MPa,原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为 1.05:2:0.75~0.85。

反应器有固定床和流化床两种形式,固定床常用列管式反应器化工论文,管内填充颗粒状催化剂,原料乙烯、氯化氢与空气自上而下通过催化剂床层,管间用加压热水作热载体,以移走反应热,并副产压力1MPa的蒸汽。固定床反应器温度较难控制,为使有较合理的温度分布,常采用大量惰性气体作稀释剂,或在催化剂中掺入固体物质。二氯乙烷的选择性可达98%以上。

在流化床反应器中进行乙烯氧氯化反应时,采用细颗粒催化剂,原料乙烯、氯化氢和空气分别由底部进入反应器,充分混合均匀后,通入催化剂层,并使催化剂处于流化状态,床内装有换热器,可有效地引出反应热。这种反应器反应温度均匀而易于控制,适宜于大规模生产,但反应器结构较复杂,催化剂磨损大。

由反应器出来的反应产物经水淬冷,再冷凝成液态粗二氯乙烷。冷凝器中未被冷凝的部分二氯乙烷及未转化的乙烯、惰性气体等经溶剂吸收等步骤回收其中二氯乙烷。所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解。

乙烯氧氯化法的主要优点是利用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为氯化剂,从而使氯得到了完全利用。

乙炔法:  在氯化汞催化剂存在下,乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯:

C2H2+HCl→CH2=CHCl

其过程可分为乙炔的制取和精制,氯乙烯的合成以及产物精制三部分。在乙炔发生器中,电石与水反应产生乙炔,经精制并与氯化氢混合、干燥后进入列管式反应器。

管内装有以活性炭为载体的氯化汞(含量一般为载体质量的10%)催化剂。反应在常压下进行,管外用加压循环热水(97~105℃)冷却,以除去反应热,并使床层温度控制在180~200℃。乙炔转化率达99%,氯乙烯收率在95%以上。副产物是1,1-二氯乙烷(约1%),也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。

此法工艺和设备简单,投资低,收率高;但能耗大化工论文,原料成本高,催化剂汞盐毒性大,并受到安全生产、保护环境等条件限制,不宜大规模生产。

气相催化脱氯化氢法 :

本工艺利用特定的催化剂(由于涉及专利的问题,在此不作过多的介绍)在气相条件下催化脱氯化氢,温度控制在200℃左右,从而制得氯乙烯单体和氯化氢气体。主要反应的方程式为:

ClCH2CH2Cl→CH2=CHCl+HCl

简易工艺流程如下图

三、高温裂解工艺和气相催化裂解工艺比较

通过对以上数据的对比我们可以得出:

1、气相催化法可以提高产品转化率,一般其转化率在95%左右。

2、气相催化法可比高温裂解法降低200元/吨左右的成本,这只是看得见的经济成本,还不包括社会效益和环保成本。

3、气相催化法反应温度低,反应比较温和,结焦、结炭较少,环境污染也少,符合当前国家提倡的节能减排的要求和保护环境的要求。

4、项目投资较小,可以在现有的设备和工艺的基础上进行工艺改进。

篇(3)

目前世界上苯胺的生产以硝基苯催化加氢法为主,其生产能力约占苯胺总生产能力的85%,苯酚氨化法约占10%,铁粉还原法约占5%。

一、硝基苯铁粉还原法

硝基苯铁粉还原法采用间歇式生产,将反应物料投入还原锅中,在盐酸介质和约100℃温度下,硝基苯用铁粉还原生成苯胺和氧化铁,产品经蒸馏得粗苯胺,再经精馏得成品,所得苯胺收率为95%~98%,铁粉质量的好坏直接影响苯胺的产率。此方法因存在设备庞大、反应热难以回收、铁粉耗用量大、环境污染严重、设备腐蚀严重、操作维修费用高、难以连续化生产、反应速度慢、产品分离困难等缺点,目前正逐渐被其他方法所取代。

二、苯酚氨化法

基本工艺过程为:苯酚与过量的氨(摩尔比为1:20)经混合,汽化、预热后,进入装有氧化铝-硅胶催化剂的固

定床反应器中,在370℃、1.7MPa条件下,苯酚与氨进行氨化反应制得苯胺,同时联产二苯胺,苯胺的转化率和选择性均在98%左右。该法工艺简单,催化剂价格低廉,寿命长,所得产品质量好,“三废”污染少,适合于大规模连续生产并可根据需要联产二苯胺,不足之处是基建投资大,能耗和生产成本要比硝基苯催化加氢法高。

三、固定床气相催化加氢

固定床气相催化加氢工艺是经预热的硝基苯与大过量的预热后的氢气混合,在触媒固定的反应器中发生加氢反应生成粗苯胺,粗苯胺经脱水、精馏后得成品,苯胺的选择性大于99%。

固定床气相催化加氢工艺具有技术成熟,反应温度较低,设备及操作简单,维修费用低,建设投资少,不需分离催化剂,产品质量好等优点;不足之处是单台反应器能力低,反应压力较高,易发生局部过热而引起副反应和催化剂失活,必须定期更换催化剂。

(一)工艺特点

硝基苯用合成气预热,氢气气混合后进入列管反应器;使用列管式等温反应器+堆床绝热反应器复合操作,反应放出的热量通过产生17bar蒸汽带出;使用铜催化剂,消耗为0.6kg/t;单套反应系统最大生产能力5万吨/年;需要大型氢气循环压缩机;带有脱水塔+轻组份处理塔、精馏塔+重组份处理塔、苯胺回收塔;精馏塔塔顶产3bar蒸汽;重组份的回收处理,轻重组份7kg/t。

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(二)优劣势分析

1.相对优势。固定床反应器操作稳定;原料硝基苯、氢气消耗较低。

2.劣势。单条反应线最大能力5万吨/年;催化剂消耗高;需要大量的氢气进行循环,消耗蒸汽、循环水和电;蒸馏系统处理过于复杂;需要去除硝基苯中的二硝基苯,二硝基苯过高会引起催化剂中毒;催化剂更换时比较繁琐。

四、流化床气相催化加氢

流化床气相催化加氢法是原料硝基苯加热汽化后,与约理论量3倍的氢气混合,进入装有铜-硅胶催化剂的流化床

反应器中,在催化剂流化的条件下进行加氢还原反应生成苯胺和水蒸气,再经冷凝、分离、脱水、精馏得到苯胺产品。该法较好地改善了传热状况,控制了反应温度,避免了局部过热,减少了副反应的生成,延长了催化剂的使用寿命,不足之处是操作较复杂,催化剂磨损大,装置建设费用大,操作和维修费用较高。

(一)工艺简述

氢气同合成气换热后,同硝基苯一起汽化升温,进入流化床反应,生成苯胺和水,经冷却、静止分离后为粗苯胺、苯胺水。苯胺水进入苯胺回收塔处理;粗苯胺经过脱水塔、精馏塔处理为合格苯胺。

(二)工艺特点

循环氢气同合成气换热;液-液静止分离;具有废水塔、脱水塔、精馏塔;单线能力大;反应器中安装有热交换束,该热交换束浸在流化床内。用水作冷媒,反应热用来生产蒸汽;催化剂需要再生,1-2月再生一次,再生时间月24-72hr;有废渣产生。

(三)优劣势分析

1.相对优势。国内技术成熟,投资费用低;触媒运行成本低。

2.劣势。硝基苯、氢气单耗高,生产成本高;单条反应线最大能力7万吨/年;催化剂需要每1-2月再生一次,耗

时1-3天;生产产品质量随催化剂周期性变化。

五、液相催化加氢

硝基苯液相催化加氢工艺是在150~250℃、0.15~1.0MPa压力下,采用贵金属催化剂,在无水条件下硝基苯进行加氢反应生成苯胺,再经精馏后得成品,苯胺的收率为99%。液相催化加氢工艺的优点是反应温度较低,副反应少,催化剂负荷高,寿命长,设备生产能力大,不足之处是反应物与催化剂以及溶剂必须进行分离,设备操作以及维修费用高。

(一)工艺简述

硝基苯先被用作萃取剂从苯胺水中回收苯胺,然后经预热后进入反应器。苯胺料浆(含催化剂)、循环水、循环苯胺和氢气从底部进入,氢溶解在液体混合物中,和硝基苯反应生成苯胺和水。反应生成的少量焦油及催化剂从反应器侧线流出经催化剂稠厚器过滤后,催化剂回到反应系统。反应物以蒸汽形式从顶部带出,进入二级废锅、空冷器、水冷器冷却后,气液分离,合成液静止分离,粗苯胺通过脱水塔脱水后,进入席夫碱反应器处理低沸物,进入精馏塔处理高沸物。

(二)工艺特点

对氢气纯度要求较高,必须增加甲烷化反应器;使用精硝基苯萃取苯胺水中的苯胺;反应塔为立式、多级、柱塞流反应器,液相加氢;使用以碳为载体的钯、铂贵金属催化剂;反应生成的热量由反应物以蒸汽的形式从顶部带出;具有一套催化剂循环系统,需采购德国设备催化剂增稠器;可产中压和低压蒸汽;氢气、硝基苯投料摩尔比为小,过量氢气用小型氢气循环机循环;催化剂连续添加,不需要停车;脱水塔真空脱水;具有席夫碱反应器处理反应生成的低沸物;有废液产生。

(三)优劣势分析

1.相对优势:(1)原料硝基苯、氢气消耗低,单位生产成本低;(2)单套装置生产能力大,反应器可设计最大能力为30万吨/年;(3)反应器内部不需要机械搅拌,不需要大的氢气循环系统,氢油比低,排放时可减少氢气的消耗;(4)三废产生已达到了最低,接近了理论值;(5)省去了触媒再生时间,只需要较少的主要设备维修时间,运转率可高达98%。

2.劣势:必须增加一套甲烷化装置,增加投;使用贵金属催化剂,价格昂贵;贵金属处理系统复杂,设备较多。

篇(4)

主管单位:中石化集团公司

主办单位:联合化学反应工程研究所;中石化上海石油化工研究院

出版周期:双月刊

出版地址:浙江省杭州市

种:中文

本:16开

国际刊号:1001-7631

国内刊号:33-1087/TQ

邮发代号:

发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1985

期刊收录:

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊:

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉:

Caj-cd规范获奖期刊

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篇(5)

羧酸酯是一类重要的化工原料,低级的酯一般都有水果香味,可作香料(如醋酸异戊酯有香蕉味,戊酸乙酯有苹果香味等)。液态的酯能溶解很多有机物,故常用作溶剂(如醋酸乙酯等)。有些酯还可用作塑料、橡胶的增塑剂。以乙酸辛酯(Octyl acetate)为例:乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香气,天然品存在于苦橙、绿茶等中,是我国GB2760-86规定允许使用的食用香料,同时被FEMA(美国食用香料与提取物制造协会)认定对人体是安全的,FDA(美国食品及药物管理局)也批准其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、树莓、樱桃、苹果、柠檬和柑橘类香精,也可用于日化香精配方中。

1. 羧酸酯类香料的市场前景

随着生活水平的提高,消费者对食品、饮料的口味、口感要求越来越高,这就需要大量使用香精、香料来迎合消费者,促进了食品企业对香精香料的应用。食用香精在食品配料中所占的比例虽然很小,但却对食品风味起着举足轻重的作用。国际知名咨询公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明:预计从2006~2008年,发展中国家对香精和香料的需求,将以年均4.4%的速度快速增长,到2008年该市场的份额 将达到186亿美元。而亚太地区(不包括日本)对香料和香精的需求特别强劲,未来几年有望以年均7.3%的增速快速增长。发展中国家人均收入增加,对消费品质量要求有很大提高。随着全球消费者越发注重健康,市场对营养和健康食品的需求也日益增加。因此,由于预计低糖低脂食品和饮料市场将迎来强劲增长,全球消费者对食用香精和香料的需求也必将不断增加。香料配料市场需求量的继续增长,还主要源于化妆品生产,在发达国家和地区,消费者的护肤化妆品消费呈上升趋势。羧酸酯类香料作为优良的可食用香料品种其需求也必将不断激增。

羧酸酯类香料的主要生产和消费国有美国、西欧、日本、墨西哥和中国等,国内食品、饮料生产企业中目前应用最多的添加剂就是香精香料,随着消费者对于味觉享受越来越高,这种趋势会对香料需求产生积极影响。香料产品是香料工业的上游产品,是后续香精产品的原料,香料和香精产品是其他有关产品的配套性产品,它们被广泛地用于日化、食品、医药、饲料等工业产品的生产。据了解,饮料行业是香料最主要的应用领域,该领域2005年的香料消费份额达31.1%。就各地区而言,美国、日本和西欧地区目前统领香料消费市场。香料市场未来的发展大部分可能会出现在亚太地区,尤其是中国和印度这些发展中国家。这将进一步刺激香精香料市场的快速发展。我国目前在世界香料市场中所占份额仅5%左右,日本所占份额达到12%,而美国则达到20%。

2. 羧酸酯类合成的传统工艺

传统上羧酸酯类的合成都是用浓硫酸作催化剂,由相应醇与酸酯化而得。但由于浓硫酸作催化剂合成酯化反应具有以下缺点:(1) 在酯化反应条件下,浓硫酸的氧化性和强脱水性易导致一系列副反应,给产品的精制和原料的回收带来困难,且酯的质量差。(2) 反应产物的后处理要经过碱中,水洗等工序,比较复杂困难,同时产生大量废液,污染环境。(3) 浓硫酸严重腐蚀设备,加快了设备更新,增加生产成本。为克服这些缺点,倡导绿色化学,人们选择环境友好型催化剂催化酯化反应,近年来,已发现氨基磺酸、结晶固体酸、杂多酸、无机盐等均可作为酯化反应的催化剂。

3. 羧酸酯类合成的发展

近年来,人们对于羧酸酯类的合成的研究开发和应用发展很快,研究和开发出高效、环保的催化剂,是羧酸酯类的合成的研究发展方向:

无机盐催化剂:无机盐大多性质稳定,来源广泛,对设备几乎没有腐蚀,反应条件温和,不会对环境造成太大污染,但是由于无机盐容易潮解,影响其催化的效果。常用的催化剂有三氯化铝、三氯化铁、硫酸钛、十二水合硫酸铁铵、五水合氯化锡、一水合硫酸氢钠和硫酸锌。

磺酸类催化剂:磺酸类催化剂来源广泛、性能稳定、安全、使用方便、对酯化反应有较高的活性、产品收率较高、产物处理方便、催化剂可以重复使用等特点,适合于工业化生产的需要。

杂多酸催化剂:杂多酸是一种含氧桥的多核化合物,其特点是催化活性高。选择性好,反应时间短,反应温度低。不易造成环境污染,对设备几乎没有腐蚀。再生速度快。

阳离子交换树脂催化剂:其主要特点是价廉易得,不腐蚀设备,不污染环境,不会引起副反应,不溶于反应体系,能够重复使用,易于分离、回收和再生,操作简单,产品收率较高,具有工业推广价值。

固体超强酸催化剂:固体超强酸在有机合成中的优点是活性高,重复使用性好,不腐蚀设备,制备方法简便,处理条件易行,便于工业化。这对于节约能源,提高经济效益是很有意义的。

负载型催化剂:其优点是催化活性高,重复使用性好,不腐蚀设备,制备方法简便,处理条件易行,便于工业化,这对于节约能源,提高经济效益是很有意义的。

钛酸四丁酯催化剂:不仅具有催化活性高,重复使用性好,不腐蚀设备等基本优势,而且同制备方法简便,酯收率高,价廉易得,反应时间短,反应温度低,处理条件易行,便于工业化,这对于节约能源,提高经济效益是很有意义的。

酶催化(脂肪酶催化、菌体催化等)工艺不仅催化化活性高、产品质量好,而且反应条件简单、温和, 酶重复使用方便, 酶活性保持时间长, 在生物酶的固定及精细化学品的合成中有较大的使用价值。

4. 讨论

目前,国内外羧酸酯类的合成的发展趋势越来越多的偏向于研究合成绿色、高效、环保等多功能的新型催化剂剂。一方面,合成环境友好的催化剂所采用的原料都比较易得,在开发过程中可以降低成本;另一方面,合成环境友好的催化剂所采用的都是低毒、高效、无污染的工艺,较大范围的降低了环境的负荷。发展我国羧酸酯类香料应当注意加大科技投入力度,大力开展技术创新,加强安全法规和环境保护,强化企业管理,提高经济效益。

参考文献

[1] 中国医药公司上海化学试剂采购供应站. 试剂手册[M]. 第2版. 上海:上海科学技术出版社,1985.

[2] 刘树文. 合成香料技术手册[M]. 北京:中国轻工业出版社,2000.

篇(6)

羧酸酯是一类重要的化工原料,低级的酯一般都有水果香味,可作香料(如醋酸异戊酯有香蕉味,戊酸乙酯有苹果香味等)。液态的酯能溶解很多有机物,故常用作溶剂(如醋酸乙酯等)。有些酯还可用作塑料、橡胶的增塑剂。以乙酸辛酯(Octylacetate)为例:乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香气,天然品存在于苦橙、绿茶等中,是我国GB2760-86规定允许使用的食用香料,同时被FEMA(美国食用香料与提取物制造协会)认定对人体是安全的,FDA(美国食品及药物管理局)也批准其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、树莓、樱桃、苹果、柠檬和柑橘类香精,也可用于日化香精配方中。

1.羧酸酯类香料的市场前景

随着生活水平的提高,消费者对食品、饮料的口味、口感要求越来越高,这就需要大量使用香精、香料来迎合消费者,促进了食品企业对香精香料的应用。食用香精在食品配料中所占的比例虽然很小,但却对食品风味起着举足轻重的作用。国际知名咨询公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明:预计从2006~2008年,发展中国家对香精和香料的需求,将以年均4.4%的速度快速增长,到2008年该市场的份额将达到186亿美元。而亚太地区(不包括日本)对香料和香精的需求特别强劲,未来几年有望以年均7.3%的增速快速增长。发展中国家人均收入增加,对消费品质量要求有很大提高。随着全球消费者越发注重健康,市场对营养和健康食品的需求也日益增加。因此,由于预计低糖低脂食品和饮料市场将迎来强劲增长,全球消费者对食用香精和香料的需求也必将不断增加。香料配料市场需求量的继续增长,还主要源于化妆品生产,在发达国家和地区,消费者的护肤化妆品消费呈上升趋势。羧酸酯类香料作为优良的可食用香料品种其需求也必将不断激增。

羧酸酯类香料的主要生产和消费国有美国、西欧、日本、墨西哥和中国等,国内食品、饮料生产企业中目前应用最多的添加剂就是香精香料,随着消费者对于味觉享受越来越高,这种趋势会对香料需求产生积极影响。香料产品是香料工业的上游产品,是后续香精产品的原料,香料和香精产品是其他有关产品的配套性产品,它们被广泛地用于日化、食品、医药、饲料等工业产品的生产。据了解,饮料行业是香料最主要的应用领域,该领域2005年的香料消费份额达31.1%。就各地区而言,美国、日本和西欧地区目前统领香料消费市场。香料市场未来的发展大部分可能会出现在亚太地区,尤其是中国和印度这些发展中国家。这将进一步刺激香精香料市场的快速发展。我国目前在世界香料市场中所占份额仅5%左右,日本所占份额达到12%,而美国则达到20%。

2.羧酸酯类合成的传统工艺

传统上羧酸酯类的合成都是用浓硫酸作催化剂,由相应醇与酸酯化而得。但由于浓硫酸作催化剂合成酯化反应具有以下缺点:(1)在酯化反应条件下,浓硫酸的氧化性和强脱水性易导致一系列副反应,给产品的精制和原料的回收带来困难,且酯的质量差。(2)反应产物的后处理要经过碱中,水洗等工序,比较复杂困难,同时产生大量废液,污染环境。(3)浓硫酸严重腐蚀设备,加快了设备更新,增加生产成本。为克服这些缺点,倡导绿色化学,人们选择环境友好型催化剂催化酯化反应,近年来,已发现氨基磺酸、结晶固体酸、杂多酸、无机盐等均可作为酯化反应的催化剂。

3.羧酸酯类合成的发展

近年来,人们对于羧酸酯类的合成的研究开发和应用发展很快,研究和开发出高效、环保的催化剂,是羧酸酯类的合成的研究发展方向:无机盐催化剂:无机盐大多性质稳定,来源广泛,对设备几乎没有腐蚀,反应条件温和,不会对环境造成太大污染,但是由于无机盐容易潮解,影响其催化的效果。常用的催化剂有三氯化铝、三氯化铁、硫酸钛、十二水合硫酸铁铵、五水合氯化锡、一水合硫酸氢钠和硫酸锌。

磺酸类催化剂:磺酸类催化剂来源广泛、性能稳定、安全、使用方便、对酯化反应有较高的活性、产品收率较高、产物处理方便、催化剂可以重复使用等特点,适合于工业化生产的需要。

杂多酸催化剂:杂多酸是一种含氧桥的多核化合物,其特点是催化活性高。选择性好,反应时间短,反应温度低。不易造成环境污染,对设备几乎没有腐蚀。再生速度快。

阳离子交换树脂催化剂:其主要特点是价廉易得,不腐蚀设备,不污染环境,不会引起副反应,不溶于反应体系,能够重复使用,易于分离、回收和再生,操作简单,产品收率较高,具有工业推广价值。

固体超强酸催化剂:固体超强酸在有机合成中的优点是活性高,重复使用性好,不腐蚀设备,制备方法简便,处理条件易行,便于工业化。这对于节约能源,提高经济效益是很有意义的。

负载型催化剂:其优点是催化活性高,重复使用性好,不腐蚀设备,制备方法简便,处理条件易行,便于工业化,这对于节约能源,提高经济效益是很有意义的。

钛酸四丁酯催化剂:不仅具有催化活性高,重复使用性好,不腐蚀设备等基本优势,而且同制备方法简便,酯收率高,价廉易得,反应时间短,反应温度低,处理条件易行,便于工业化,这对于节约能源,提高经济效益是很有意义的。

酶催化(脂肪酶催化、菌体催化等)工艺不仅催化化活性高、产品质量好,而且反应条件简单、温和,酶重复使用方便,酶活性保持时间长,在生物酶的固定及精细化学品的合成中有较大的使用价值。

4.讨论

目前,国内外羧酸酯类的合成的发展趋势越来越多的偏向于研究合成绿色、高效、环保等多功能的新型催化剂剂。一方面,合成环境友好的催化剂所采用的原料都比较易得,在开发过程中可以降低成本;另一方面,合成环境友好的催化剂所采用的都是低毒、高效、无污染的工艺,较大范围的降低了环境的负荷。发展我国羧酸酯类香料应当注意加大科技投入力度,大力开展技术创新,加强安全法规和环境保护,强化企业管理,提高经济效益。

参考文献

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篇(7)

主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院兰州化学物理研究所

出版周期:双月刊

出版地址:甘肃省兰州市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1001-3555

国内刊号:62-1039/O6

邮发代号:54-69

发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1987

期刊收录:

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊:

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊荣誉:

Caj-cd规范获奖期刊

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近年来对《综合与设计性化学实验》的教学改革研究非常活跃,主要围绕实验课程体系的设置=和实验教学体系的改革(如实验指导教师的配备、实验方案的自主设计、实验室开放、实验成绩的评定等方面)进行,目的在于激发学生实验兴趣,充分调动学生实验积极性和主动性,重点培养学生的研究能力和创新能力。

吉林化工学院对化学与制药工程学院和化工与材料工程学院的化学、应化、制药、药剂、化学工程与工艺、轻化等专业的大三或大四学生开设《综合与设计性化学实验》,对于在大一和大二阶段已经经历多门基础化学实验课程的历练,进入大四第二学期就要面临毕业论文环节的大三学生来说,是一门承上启下的重要的实践课程。多年来,对大四学生毕业论文指导工作中发现,绝大多数学生在实验方案的设计、同学之间的协作和毕业论文的撰写等方面表现出明显的不足,在毕业论文的撰写过程中,面对几十个在不同条件下获得的大量实验数据,不能进行较深度的剖析和讨论,不能发掘有意义的问题,不能很好地利用所学理论知识分析问题和解决问题,而且不能很好地阐述自己的观点、并提出建设性的意见和设想。

针对以上问题,为了全面提高学生的综合科学素养,对《综合与设计性化学实验》课程教学进行了如下改革,并通过对学生的问卷调查验证了实施效果。

一、《综合与设计性化学实验》教学改革

1.《综合与设计性化学实验》课程中引入实验小组,通过实验小组二次实验方案的设计和实验过程中分工实施与协作实施相结合,强化学生的团队协作能力

团队协作可以充分利用团队成员的智慧和能力,通过激发个人潜能,往往达到1+1>2的效果,因此团队协作能力越来越被视为一个人的必备素质。

过去对《综合与设计性化学实验》的教学研究中,更多地是要求学生独立完成文献检索和设计实验方案,并在实验室条件允许的情况下实施实验,这对于学生的文献检索能力和研究能力、创新能力的培养、以及激发学生主观能动性很有帮助,但由于实验过程中每个学生只针对自己的实验负责,实验过程中学生之间没有更多的机会进行相互交流。为了培养学生更多的团队协作精神,在《综合与设计性化学实验》教学中,引入了实验小组。即学生随机分成若干实验小组,每一个实验小组围绕一个因素,参考小组成员各自所设计的实验方案,通过集体协商讨论,设计进一步完善的二次实验方案,并在实验室条件允许的情况下,将分工实施和合作实施相结合,共同完成实验内容。以综合设计性实验题目《VB1催化下安息香缩合反应》为例,该实验包括四个部分内容。第一部分是实验方案的设计,是由实验小组共同参与讨论制定;第二部分是VB1催化下的安息香的合成和分离,是由小组成员按照不同的实验条件分工实施;第三部分和第四部分分别为安息香的重结晶以及安息香的红外光谱分析,是由实验小组成员协作完成。在《VB1催化下安息香缩合反应》实验实施过程中,教师引导学生找出安息香合成反应的主要影响因素,如反应温度、反应时间、催化剂VB1的用量、pH值、碱的种类、溶剂种类、溶剂配比、原料加入方式、相转移催化剂的用量、反应方式等。在学生了解各种影响反应因素的基础上,实验小组围绕各自感兴趣的实验因素进行二次实验方案的设计,通过分工实施和协作实施,完成综合设计性实验。在此期间,指导教师只提出启发性参考意见,抛砖引玉,调动学生参与实验讨论的兴趣和积极性,诱导学生的思路向能够解决问题的方向引导,使学生在《综合与设计性化学实验》过程中,由教师依赖型、实验讲义依赖型向自我依赖型和团队依赖型转变,并通过激发学生对实验的兴趣,充分调动学生的实验积极性、主动性和创造性,加强了学生团队协作能力,更有利于研究型、创新型人才的培养目标,也真正做到指导教师为主导,学生为主体的启发式教学。

2.实现实验数据共享,强化有深度实验报告的撰写能力,为毕业环节打下良好基础

无论是《基础化学实验》还是《综合与设计性化学实验》,过去更多注重实验技能的培养,强调一人一组进行实验,并只针对自己的单一实验结果进行数据处理,进行讨论,实验信息量少,获取知识量少。通过教学改革,我们将实验人员编成若干实验小组,每一个实验小组对不同的实验因素进行探索实验,并通过同一实验小组的实验数据的共享,使学生通过一次综合设计性实验,就可以获取多次实验才能获得的大量实验数据,学生对实验条件的变化对反应的影响有更直观的体验,拥有更多的实验数据可供处理、更多的实验过程中产生的问题可供发掘、分析和解决,这对于培养学生探究能力、创新能力、培养学生有深度实验报告的撰写能力均有很大帮助,对于大四毕业论文的撰写是一个很好的锻炼机会。

3.实验报告与工业生产概念设计有机结合

《综合与设计性化学实验》中,将合成实验与化工原理课程学习相结合,进行工业生产概念设计,即在实验过程中引入工业生产中的物料衡算、设备选型等内容,可进一步加强实验与理论、工业生产的相结合,进一步提升和拓宽学生的知识领域。

二、《综合与设计性化学实验》教学改革问卷调查

为了验证教学改革对学生综合能力的影响,以文献检索和整理能力的提高、团队协作能力的提高、实验报告写作能力的提高等为调查选项,对吉林化工学院09化学专业88名同学为调查对象,发放了问卷调查表,共回收79份调查表,统计结果见表1。

回收的问卷调查结果表明,通过《综合设计性化学实验》的教学改革,学生不仅在文献检索和整理能力、实验方案设计能力、分析问题和解决问题能力方面得到了提高,而且在文字编辑和制表制图能力、实验报告写作能力方面也得到较显著的提高,尤其是在团队协作能力和实验兴趣的提高方面提高更加显著。为了更直观地了解教学改革对学生能力提高的影响,以调查选项为横坐标,显著提高和较显著提高的百分比之和为纵坐标,绘制了如下柱形图。

注:(1)文献检索能力的提高;(2)文献整理能力的提高;(3)实验方案自主设计能力的提高;(4)发现问题、分析问题和解决问题能力的提高;(5)团队协作能力的提高;(6)文字编辑,制表制图能力的提高;(7)实验报告写作能力的提高;(8)实验兴趣的提高

由图1可以看出,经过综合设计性实验的教学改革与实践,对各项能力提高较显著和显著的比例均超过了60%,其中团队协作能力和实验兴趣的提高百分率最高,在回收的调查表中占到87.2%(如果考虑未回收到的调查表,占比为75.0%),而文字编辑、制表制图能力的提高和实验报告写作能力的提高百分率最低,分别为65.8%和69.6%(如果考虑未回收到的调查表,占比分别为60.2%和62.5%),这也说明了给学生更多的“我的实验我做主”的机会,学生的实验兴趣会得到明显提高,另外实验课程在设计上,增加了集体设计实验方案和共同协作进行部分实验内容,增加了学生间沟通和协商的机会,团队协作能力同样得到明显的提高。反观文字编辑、制表制图能力的提高和实验报告写作能力的提高百分率相对较低表明,这些能力的培养并不能通过一两次实验就能得到大幅度提高,而是需要反复的锻炼才能得到理想的效果。

三、结论

目前对《综合与设计性化学实验》的改革更多地强调个人研究能力和创新能力的培养,而忽略了对团队协作能力的培养,而且对实验过后形成的报告关注度相对较低。

通过对综合设计性实验的三方面的教学改革,学生不仅在文献检索和整理能力、实验方案的设计能力、实验过程中分析问题和解决问题的探究能力、创新能力方面得到提高,而且在团队协作能力和实验报告的写作能力方面得到相应的锻炼和提高,这对于毕业班级学生顺利开展毕业论文,乃至培养研究型、创新型人才都具有很大帮助。

对《综合与设计性化学实验》的教学改革不需要明显的人力投入和物力投入,在安全的实验室环境下,通过有限的学时,可以让学生学到更多的知识和能力,可操作性强,便于管理、实施和推广,对今后教学建设与改革工作有较高的参考价值。

参考文献:

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中图分类号:TB文献标识码:A文章编号:1672-3198(2012)19-0194-02

聚醚型消泡剂是消泡剂产品中最重要的品种之一,具有无毒、无气味、无刺激并在水中易分散等特点,除了一般工业应用外,还可应用于食品、发酵、化妆品和医药等行业中,是含硅消泡剂所无法取代的。聚醚型消泡剂根据合成所用的起始剂不同可分为多元醇型、脂肪酸酯型和胺醚型,其中应用较为广泛当属多元醇型和脂肪酸酯型。我国的聚醚型消泡剂生产起始于1969年,并首先应用于抗生素发酵,这类产品主要有:GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚和PPG型聚丙二醇等。虽然聚醚型消泡剂的应用较为广泛,但某些性能与硅油类消泡剂还有一定差距,因此,采用新型催化剂催化聚合,降低副产物含量、创新设计聚醚的分子结构以获得良好的消泡性能都是很有必要的。本文主要对以下两个方面进行了探讨:(1)使用双金属催化剂进行多元醇聚醚消泡剂的工艺确定;(2)DMC与KOH催化合成的聚醚消泡剂性能比较。

1实验部分

1.1基本原理

多元醇聚醚型消泡剂是由甘油和环氧丙烷、环氧乙烷聚合而成。

1.2主要原材料

甘油:山东华润博信油脂化工有限公司。

环氧乙烷:辽阳石化分公司。

环氧丙烷:葫芦岛华锦化工原料有限公司。

DMC:自制。

分子筛:经过干燥处理。

1.3试验方法

1.3.1实验过程

在7L反应釜中投入经分子筛特殊处理过的甘油及DMC,密闭反应釜,在120~140℃、真空度≤-0.09MPm下真空搅拌抽水20~30分钟,期间,氮气置换数次,然后投入少量PO诱导反应,诱导期温度130~140℃,压力≤0.3MPa,时间大约1~2小时,待反应压力明显降低后,开始逐渐通入PO至通完计量数,温度控制在140~160℃,待釜内压力降低至负压最低值不再降低为止,然后逐渐通入经过特殊过程的PO及EO,进料完毕后,保温反应,最后降温,带真空,抽净少量未反应物,在80℃下出料。

1.3.2分析测试

(1)羟值测定:GB120083-1989。

(2)浊点测定:GB/T5559-93。

(3)消泡性能测试。

①消泡测试装置。

装置为100ML的具塞量筒。

②测定方法。

量取配好的发泡液(自制)20ml,倒入量筒,然后用相同力气上下摇动30次后静置,记录泡沫刻度,用注射器注入一滴消泡剂,同时开始记录添加后1min,1.5min,2min,2.5min,3min,4min,5min泡沫刻度,算出泡沫层高度,用下式计算消泡效率:

η=100-(100∑ht/7ha)

式中:η为消泡效率;ha为消泡前泡沫层高度;ht为消泡后,不同时间的泡沫层高度。

2实验结果与讨论

2.1小试阶段(工艺条件确定)

在消泡剂合成实验中,以产品的消泡率为最终检测指标,主要考核了催化剂用量、分子结构、两个因素,及与KOH催化合成的聚醚消泡剂在消泡效率方面进行了对比,找到最高消泡率时的反应条件,即为最佳工艺条件,并进行了中试扩大试验。

2.1.1催化剂用量的确定

根据DMC的催化特性,初步确定催化剂用量为20~100PPM。实验数据见表1:

从表1中可以看出,从产品外观及反应时间综合考虑,加入量为60PPM为最佳。加入量为20PPM时,由于催化剂太少,不能够引发反应;加入量为40PPM时,由于反应时间较长,产生了环氧乙烷自聚现象,从而出现高分子量的聚乙二醇絮状物;加入量为80~100PPM时,反应时间虽然较短,但由于催化剂用量较大,从而使产品显现颜色,产品外观不合格。综合上述所述,催化剂用量定位60±10PPM较合适。

2.1.2原料配比对消泡效率的影响

由于DMC对环氧乙烷催化效率不高,反应不容易进行,不能够按照KOH催化时的进料顺序即R——PO——EO进行反应。本产品设计的分子结构为:R——PO——特殊处理的(PO及EO),详细结构如下表2:

由表2、表3可以看出,在聚醚消泡剂分子结构中,分子量3#、4#分子结构效果最为理想。

2.1.3DMC与KOH催化合成聚醚消泡剂消泡效率的比较

2.2中试、工业化扩产

按照小试工艺进行了中试、工业化生产的扩试,其结果如表5:

由表5可以看出,小试工艺较稳定,完全可以进行工业化批量生产。

3结论

(1)经过试验,确定了使用DMC催化合成聚醚消泡剂的工艺:催化剂用量60±10PPM;原材料配比:R——PO——特殊处理的(PO及EO),甘油:环氧丙烷:特殊处理的(PO及EO)=92∶2200∶1100(重量比);反应温度:140~160℃。

(2)探讨了DMC与KOH催化合成聚醚消泡剂的性能比较,DMC催化合成的据醚消泡剂在消泡效率方面具有明显的优势。

(3)经中试、工业化生产,印证了工艺的稳定性及性能的优异。

参考文献

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一、甲醛性质、来源及危害

甲醛易溶于水,常温常压下易挥发,且随温度升高挥发速度越快。甲醛易氧化、聚合,其浓溶液在常温下长期放置会聚合成环状聚合物,在催化剂作用下,高纯度甲醛可聚合成多聚甲醛。

甲醛是化工行业最常用的原料,如苯酚与甲醛缩合生产酚醛树脂过程中产生的酚醛废水,除含有大量醇类、酸类等有毒物质外,还含有浓度高达几万的酚和醛。制药行业甲醛是生产医药原料中间体和成品药的重要原料之一。纺织行业纺织品在生产加工过程中使用含甲醛的羟甲基化合物作为整理剂,为改善织物的折皱性,使用含甲醛的阳离子树脂以提高染色牢度。粘合剂行业由于其具有较强的粘合性、能加强板材的硬度及防虫、防腐的功能,所以用来合成多种粘合剂。粘合剂的生产大多涉及树脂合成,如酚醛树脂、氨基树脂等。

废水中的甲醛常温下极易挥发的无色、刺激性、有毒的物质,能与微生物体内的蛋白质直接反应,使微生物细胞抑制其生物活性或导致死亡。其对人体的影响表现为:人体对甲醛最敏感的部位是嗅觉,甲醛的危害表现在对黏膜的刺激作用,鼻吸入后滞留在鼻腔组织,吸入时,鼻子容易出现严重的刺激和水肿、呼吸道阻力增高、呼吸频率下降、眼刺激和头痛。甲醛对皮肤的刺激作用很强,易诱发过敏反应。甲醛是一种基因毒性物的致畸、致癌作用,对人体免疫系统、神经系统及肝脏等产生危害。

二、甲醛废水处理技术研究进展

国内外学者对甲醛废水的处理研究较多。处理的方法主要按废水中是否存在酚进行分类,含酚的一般采用缩合法、氧化法、混凝法等来处理;不含酚的主要采用氧化法、吹脱法、生物处理法、石灰法、缩合法等。

(一)氧化法

(1)Fenton法。试剂氧化法Fenton试剂氧化处理甲醛废水,是当前国内外科研人员研究的热点课题。简磊研究了Fenton试剂处理含甲醛有机废水的效果、影响因素及其适宜条件。吴超飞的试验表明,在H2O2浓度0.25mol/L,Fe2+浓度3.0mol/L,温度控制在85℃,反应时间大致为90min时,甲醛去除率可达到99.1%。随着技术的发展,科研人员开发了电-Fenton和光-Fenton等工艺处理含甲醛的废水。胡成生采用电-Fenton反应实验装置,控制反应时间90min,Fe2+浓度300mg/L,pH值

(2)光催化氧化法。光催化氧化法近年来也广泛应用于含甲醛有机废水的处理。王玉军采用二氧化钛作作为催化剂,高压汞灯作为光源,对低浓度甲醛废水采用光催化氧化处理试验。赵莲花研究得出pH4~5,0.6kW/m3氙灯光强下照射4h,催化剂WO3投加量0.4g/L,甲醛废水去除率可达65.46%。蔡铁军等用多金属氧化物与TiO2制成复合催化剂;杨瑞等用丝光沸石与TiO2做成混合催化剂;吴树新等用超声水解法制备纳米TiO2催化剂来氧化甲醛。

(3)超声波/H2O2法。李占双等研究了超声波与H2O2联合法处理甲醛废水的效果。当甲醛初始浓度为100mg/L时,使用超声波处理或H2O2氧化含甲醛废水时,效果不理想,处理60min后甲醛去除率分别为接近40%和50%,当两种方法联合使用60min后,甲醛的去除率达到了80%以上,说明联合工艺表现出协同效应,促进降解率的提高。

(4)ClO2氧化法。很多学者用二氧化氯处理工业废水,岳钦艳研究了二氧化氯氧化甲醛废水过程的时间、pH值等因素。当废水中甲醛浓度为8125mg/L时,反应30min后,反应达到稳定期,甲醛去除率为80%左右。

(二)吹脱法

利用甲醛沸点低、易溶于水、易挥发的物理特性,采用蒸汽对废水中的甲醛进行吹脱预处理,极大地降低了后续生化处理的工作量,可改善处理效果。张蕾等对配置甲醛浓度为7400mg/L的甲醛废水进行了蒸汽加热吹脱处理研究,蒸汽加热吹脱甲醛去除率可达96%。闫百兴将甲醛废水雾化处理,喷洒在刚从锅炉出来的炉渣上,甲醛遇高温和氧气后,立即分解为二氧化碳和水,接着通过集气罩和排气筒排入大气,多余的甲醛被多孔炉渣吸附,此法处理甲醛浓度为25000mg/L的废水,去除率可达96%以上。

(三)尿素缩合法

在酸性环境条件下,甲醛与尿素反应会生成甲基脲沉淀。赵瑞华等向100mLCODCr浓度为29143mg/L的甲醛模拟废水中加入尿素,pH值调整为2,出水的CODCr值为5400mg/L,CODCr去除率达到81.47%。

(四)生物法

生物处理法目前普遍应用于有机废水处理。利用微生物代谢作用,对废水中含有的有机污染物做转移、转化和净化处理,使其转变为无毒无害的稳定物质,从而达到净化废水的目的。该方法运行成本低、处理能力大、适用范围广和无二次污染等优点。王志海探讨了活性污泥法对甲醛模拟废水的处理效果,其结果表明,该法对甲醛模拟废水处理效果较好,甲醛去除率达到99.9%。杨寒稀对工业甲醛废水在SBR中的生物降解性作了研究,研究表明,采用低负荷法启动厌氧SBR,对甲醛的去除率在97%以上。

三、结语

论文主要对甲醛废水处理技术研究进展进行了研究,通过分析多种处理技术的发展及研究状况,各分析了其主要特点以及各种的优势,对工程技术人员选择合适的处理方法提供了参考依据。

参考文献:

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