低温基质隔离研究凝聚相中α-蒎烯臭氧化反应过程

来自天然源的VOC与大气中的O₃等氧化剂发生反应,生成的产物可通过凝结、成核或气-粒分配等物理过程转移至颗粒相中,形成二次有机气溶胶(SOA). 采用低温基质隔离系统与程序升温技术(温度从6 K升至室温)相结合,研究了凝聚相中α-蒎烯与O₃反应的瞬变物种,并采用傅里叶红外光谱仪进行检测. 结果表明:POZ(初级臭氧化物)和SOZ(次级臭氧化物)是α-蒎烯与O₃反应的瞬变物种. POZ的红外特征吸收峰位于699和998 cm-1等处,分别对应于OOO不对称伸缩振动峰、C—O伸缩振动和CH₂摇摆振动耦合,与理论计算结果相吻合;SOZ的红外特征吸收峰位于960和1 205 cm-1等处,分别对应于甲基弯曲振动和OCO弯曲振动,与理论计算结果相吻合. 采用与试验值最为接近的B3LYP方法优化输出了POZ和SOZ的构型,二者均为不对称结构. 未检测到CI(Criegee中间体),可能是由于高能态的CI极不稳定且冷头导热效果不好,致使傅里叶红外光谱仪未能捕捉到CI的吸收峰. 对比乙烯、丙烯、环戊烯的臭氧化过程发现,三者均检测到中间产物POZ和SOZ的生成,其中POZ构型均为O信封式、SOZ构型均为OO半椅式.      

环戊烯臭氧化反应瞬变物种产生机制

大气中烯烃臭氧化反应产物是二次有机气溶胶(SOA)形成的重要前体物. 运用自行组建的低温基质隔离系统研究环戊烯臭氧化反应的瞬变物种产生机制. 采用程序升温方法,将温度从6 K升至115 K,用傅里叶红外光谱仪检测不同温度下生成的活性中间体,并将试验值与理论计算值、文献报道值进行对比,以确定中间体构型. 结果表明:环戊烯臭氧化反应生成的中间体——POZ(初级臭氧化物)、SOZ(二次臭氧化物)和CI(一分子羰基氧化物和一分子醛或酮)被成功检测到. 其中,POZ的特征吸收峰在705和946 cm-1处,对应O—O—O反对称伸缩振动和环变形振动;SOZ特征吸收峰在939 cm-1处,对应C—O伸缩振动;CI的特征吸收峰在1 733和853 cm-1处,分别对应CO伸缩振动和O—O伸缩振动. 据此,环戊烯臭氧化反应遵循Criegee机制. 采用4种量子化学计算方法——B3LYP/6-311++G(d,2p)、B3LYP/6-311++G(3df,3pd)、MP2/aug-cc-pvdz和PW91PW91/6-311++G(3df,3pd),计算POZ、SOZ和CI特征吸收峰的振动频率,其中POZ在705 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为725、698、703、680 cm-1;SOZ在1 030 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为1 017、1 018、1 025和993 cm-1;CI在1 733 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为1 796、1 803、1 732和1 745 cm-1.表明MP2/aug-cc-pvdz计算的特征振动频率与试验值最接近.      

臭氧的被动式采样

臭氧的吸收是通过与1,2一二(4—吡啶基)乙烯即DPE反应而实现的,形成的臭氧化物经过分裂生成乙醛。我们已经证明这种反应十分有效,乙醛含量最后用442nm的MBTH分光光度法测定。本文叙述了被动式臭氧采样管用于臭氧的环境空气质量检测时的实用性与局限性。结论是根据实验室以及外场研究做出的。     

一种新的烟气脱硫方法

美国标准局的研究人员发明了一种新的烟气脱硫回收法。该法是往烟气中加入臭氧、烯烃(如丙烯)和水蒸汽。这些化合物反应生成臭氧化物。此臭氧化物与二氧化硫等作用,形成的氮氧化物再与水蒸汽、硫酸和硝酸作用。如注入氨,这些酸就转化成可作肥料的硫酸铵和硝酸铵。反应生成的副产物酮可回收或去除。目     

在烯烃-臭氧气相反应中,Criegee中间物的反应动力学及其反应性

本文通过烯烃-臭氧气相反应产生的Criegee中间物,研究其与二氧化硫及乙醛的反应动力学及反应性。实验结果表明:(1)稳定的Criegee中间物是通过烯烃-臭氧起始反应生成“热”的中间物和第三种惰性分子碰撞形成的,随后与二氧化硫或乙醛发生双分子反应;(2)在我们的实验条件下,当加入足够过量的乙醛时,可以用反应生成的次级臭氧化物产率的极限值来表征稳定的Criegee中间物的生成量;(3)通过测定稳定的Criegee中间物的单分子分解速度常数和它的双分子反应速度常数的比值,得到了稳定的CH_2OO、CH_3CHOO与二氧化硫、乙醛反应的速度常数的比值。     

MgO低温催化臭氧降解氨氮的机制研究

研究了低温条件下单独臭氧及MgO催化臭氧化降解水中氨氮的效率和特征,并对其反应机制分别进行了探讨.结果表明,pH是影响臭氧和催化臭氧化除氨的重要因素,不仅影响溶液中NH_3与NH~+_4的比例和臭氧氧化氨氮的速率,还影响氧化产物种类,从而影响脱氮效果.10℃时,单独臭氧对水中氨氮的氧化降解效率随pH的升高而增大,pH≤9时整体降解效率不高,pH=9时仅为16.39%,而pH=10时达到41.77%.臭氧和·OH共同参与降解氨氮的过程.单独臭氧氧化氨氮生成氮气的选择性具有pH依赖性,并与Cl~-密切相关.pH低(≤9)时,氨氮多以NH~+_4形态存在,O_3与Cl~-反应生成ClO~-_x(x=1、3),再氧化NH~+_4,从而生成气态产物N_2或N_2O.MgO在低温条件下具有很强的催化臭氧化降解氨氮的能力且温度升高有利于反应的进行,0、10、20℃时,MgO催化臭氧化氨氮的效率分别为77.53%、80.17%、91.26%.此过程中,·OH参与反应的程度低,一部分氨氮降解依靠ClO~-_x氧化NH~+_4,而氨氮降解的主要途径为O_3对NH_3的直接氧化.     

仲丁醇对苯乙烯臭氧化反应生成二次有机气溶胶的影响:实验和模型研究

通过烟雾箱实验,研究了仲丁醇对苯乙烯臭氧化反应生成二次有机气溶胶(SOA)的影响.结果发现,在烟雾箱实验中,过量仲丁醇的加入导致生成SOA的产率明显下降.同时,结合MCM气相机理和气-粒分配理论,将Criegee中间体与醛类的双分子反应添加到箱式模型中模拟烟雾箱中SOA的生成过程.模拟结果表明,在没有仲丁醇存在的情况下,次级臭氧化物在SOA组分中占1/2左右的比例.仲丁醇的加入消耗了大量的·OH,同时使得[HO_2]/[RO_2]比值升高,影响自由基相关的反应机制,使得SOA产率下降.另外,研究发现,Criegee中间体与醛类反应的速率常数也是影响SOA生成模拟的一个重要参数,需要进一步开展相关的动力学实验和理论研究.     

活性炭分解臭氧机制研究

通过臭氧降解处理器尾气含量测定、温度测定和热量分析等研究了活性炭催化降解O3的效果和作用机制.结果表明,当O3的流量为12.89 mg.min-1,以充填2.0～2.5 mm煤质颗粒活性炭、直径18 mm玻璃柱为降解处理器,O3可以得到充分降解(分解效率始终维持100%),且效果可维持5 h以上.研究中发现活性炭催化降解处理器有升温现象,温度上升至65～69℃左右后,趋于平缓,期间CO2等氧化气体的释放量随温度稳定而减小.降解机制分为3部分:其一为活性炭发挥催化作用,活性炭的强烈吸附能力导致局部位置臭氧的富集和自身降解为氧气;其二为活性炭参与反应,臭氧破坏活性炭表面结构和基团,生成CO2和NOx等产物随尾气释放;其三为臭氧以上述2种机制降解形成氧气和各种氧化物时产热导致降解区域温度升高,进一步促进臭氧热降解.同时,还探讨了根据上述温度变化规律设计降解处理器的可能性.     

臭氧与二甲硫醚和乙烯的反应速率常数测定

在室温和1.01×105 Pa条件下,利用烟雾箱以及气相色谱和臭氧分析仪研究手段,采用绝对方法(准一级反应)获得了臭氧与二甲硫醚(DMS)和乙烯(C2H4)的反应速率常数,分别为:kDMS=(1.48±0.12)×10-20 cm3·molecule-1·s-1;kC2H4=(1.35±0.10)×10-18cm3·molecule-1·s-1.其中,臭氧与乙烯的反应速率常数与文献报道吻合较好,臭氧与DMS的反应速率常数比文献报道的上限值低约两个数量级.     

催化臭氧化反应动力学研究及机理探讨

以粉煤灰作为载体负载活性组分Mn O2催化臭氧氧化处理印染废水,对催化臭氧氧化反应动力学过程采用一级、二级方程进行拟合,并探讨其作用机理。结果表明,粉煤灰基催化剂催化臭氧化过程更符合一级反应动力学模型,方程为ln C=4.770-0.016 7t,线性相关系数R2=0.998 4;用邻二氮菲-Fe(Ⅱ)光度法间接测定单独臭氧体系和催化臭氧体系的·OH的表观生成率,分别为0.170 mmol/L和0.225 mmol/L,说明催化剂的引入能促进臭氧分解产生更多的·OH,提高了反应体系的氧化能力及臭氧的利用率。     

Transient species in the ozonolysis of tetramethylethene

The reaction of alkenes with ozone has great effect on atmospheric oxidation, its transient species can produce OH radicals and contribute to the formation of secondary organic aerosols (SOA). In the present study, the reaction of tetramethylethene (TME) with ozone was investigated using self-assembled low temperature matrix isolation system. The TME and ozone were co-deposited on a salt plate at 15 K, and then slowly warmed up the plate. The first transient species primary ozonide (POZ) was detected, indicating that the reaction followed Criegee mechanism. Then POZ began to decompose at 180 K. However, secondary ozonide (SOZ) was not observed according to Criegee mechanism. Probably, Criegee Intermediate (CI) did not react with inert carbonyl of acetone, but with remaining TME formed tetra-methyl epoxide (EPO).     

等离子体分解SO2实验

介绍了在低温常压条件下,应用等离子体分解有害气体ＳＯ２的实验结果,通过实验总结出ＳＯ２浓度,气体流量以及烟气温度ＳＯ２分解率的影响规律,比较了脉冲叠加正、负直流电压产生的等离子体分解ＳＯ２的能耗和分解量。实验结果表明,该项技术耗能低,ＳＯ２分解率高。每消耗１ｋＷ·ｈ电能可分解１．６１－１．９７ｋｇＳＯ２气体,分解率达８０％以上。     

汽车尾气净化催化剂Ag/SAPO-34选择性催化还原NO

评价了Ag/SAPO-34分子筛催化剂选择性还原NO的活性,并运用漫反射红外光谱原位研究NO在Ag/SAPO-34催化剂上的选择性催化还原机理.结果表明Ag/SAPO-34有良好的低温活性,在氧气浓度为3.6%和温度为573K～673K时NO还原成N2的转化率达70%;催化剂活性随C3H6浓度的增加而升高,随空速的增加而稍有下降.基于漫反射红外光谱,认为反应机理为:NO、丙烯和氧反应,在Ag/SAPO-34催化剂上生成吸附的有机-氮氧化物,再由这些吸附物种分解成N₂,催化还原的关键是形成有机-氮氧化物中间体.氧的作用是充分促进丙烯活化以及增加NO_x吸附态含量,并且氧的存在是有效产生一系列中间物不可缺少的条件.     

K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K⁺对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时,K⁺比Na⁺更有利于高铁酸盐的生成.K⁺促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K⁺浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K⁺影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K⁺后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K⁺对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,ClO^-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K⁺在一定程度上可替代部分碱度,降低OH^-用量.在反应过程中K⁺能包裹在FeO^2-₄周围,减少Fe³⁺与FeO^2-₄接触,从而减缓Fe³⁺对FeO^2-₄的催化分解作用;同时K⁺能与FeO^2-₄生成K₂FeO₄晶体沉淀析出,降低溶液中FeO^2-₄浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.     

SO2气氛下Cu-Ce-O催化剂氧化柴油车排气碳烟的性能

运用程序升温氧化(TPO)对共沉淀法合成的Cu-Ce-O催化剂进行了活性评价,考察了在不同浓度的S0,气氛下cu-Ce-O催化剂氧化模拟碳黑的性能,并用BET、XRD、TPR和FT-IR对催化剂进行了表征.BET和XRD测试显示,cu和ce的结合使催化剂比表面积增大,晶体结构发生变化,形成了复合氧化物;TPO活性测试结果表明,Cu-Ce-O复合催化剂比单一组分的CuO或CeO2具有更好的低温催化活性.复合氧化物cu-Ce-O中Cu原子含量越高,对应硫化后的催化剂氧化碳烟的能力越低,同时催化剂表面生成的硫酸盐越多,即催化剂抗硫中毒能力也降低.浓度低于0.03%的SO2对Cu-Ce-O的催化性能有一定的促进作用,但SO2的体积分数超过0.03%后碳黑燃烧速率变慢;FT-IR初步证实了高体积分数的SO2所产生的大量SO24-可能是抑制催化剂活性的原因.     

Experimental and density functional theory study of the adsorption of N2O on ion-exchanged ZSM-5: Part II. The adsorption of N2O on main-group ion-exchanged ZSM-5

The adsorption and desorption of N2O on main-group ion-exchanged ZSM-5 was studied using temperature-programmed desorption (TPD) and density functional theory (DFT) calculations. TPD experiments were carried out to determine the desorbed temperature Tmax corresponding to the maximum mass intensity of N2O desorption peak and adsorption capacity of N2O on metal-ion-exchanged ZSM- 5s. The results indicated that Tmax followed a sequence of Ba2+ > Ca2+ > Cs+ > K+ > Na+ > Mg2+and the amount of adsorbed N2O on main-group metal cation followed a sequence of Ba2+ > Mg2+ > Ca2+ > Na+ > K+ > Cs+. The DFT calculations were performed to obtain the adsorption energy (Eads), which represents the strength of the interaction between metal cations and the N-end or O-end of N2O. The calculation results showed that the N-end of the N2O molecule was favorably adsorbed on ion-exchanged ZSM-5, except for Cs-ZSM-5. For alkali metal cations, the Eads of N2O on cations followed the order which was the same to that of Tmax: Cs+ > K+ > Na+. The calculated and experimental results consistently showed that the adsorption performances of alkaline-earth metal cations were better than those of alkali metal cations.     

微生物法液相氧化SO2

通过对酸性水溶液、含Fe³⁺水溶液、含Fe²⁺水溶液、细菌菌液和细菌培养基水溶液脱除二氧化硫的实验,探讨了微生物液相氧化二氧化硫的途径.以液相中SO₄^2-浓度考察了Fe³⁺浓度、Fe²⁺浓度、进口SO₂浓度以及温度对脱硫成酸的影响.微生物脱硫有2种机制:一是直接氧化作用,即氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)将S(IV)氧化成S(VI);二是间接催化氧化,氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下具有快速氧化Fe²⁺成Fe³⁺,增强Fe³⁺对SO₂的液相催化氧化能力,研究表明微生物脱硫以间接催化氧化为主.在浓度0～1.2g/L之间,Fe³⁺和Fe²⁺浓度越高,脱硫效果越好,氧化亚铁硫杆菌表现出对Fe³⁺/Fe²⁺体系氧化SO₂的强化效果.入口SO₂浓度越高,细菌脱硫效率越低,但液相中SO₄^2-浓度随进口SO₂浓度增加变化不大.温度对微生物脱硫影响较大,最佳脱硫温度为30～40℃.     

废弃阻燃塑料热失重行为与分解规律的研究

文章主要是研究废弃电子产品阻燃材料的热解回收方法;主要研究废弃阻燃塑料的热失重规律和热分解产物,以印刷线路板为原料利用差热热重分析仪和热裂解色谱和质谱进行了实验室规模热解实验.结果表明:热失重反应的平均活化能为182.294 kJ/mol,指前因子为3.07×1011s-1,反应的温度区间为580K～600K;随着升温...