Green thermal analysis for predicting thermal hazard of storage and transportation safety for tert-butyl peroxybenzoate

Liquid organic peroxides, such as tert-butyl peroxybenzoate (TBPB), have been widely employed in the petrifaction industry as a polymerization formation agent. This study investigated the thermokinetic parameters of TBPB by isothermal kinetic algorithms and non-isothermal kinetic equations, using thermal activity monitor III (TAM III) and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. Simulations of 0.5 L, 25 kg, 55 gallon, and 400 kg reactors in liquid thermal explosion models were performed and compared to the results in the literature. A green thermal analysis was developed for a reactor containing TBPB to prevent pollution and reduce the energy consumption by thermal decomposition. It is based on the thermal hazard properties, such as the heat of decomposition (ΔH_d), activation energy (E_a), self-accelerating decomposition temperature (SADT), control temperature (CT), emergency temperature (ET), and critical temperature (TCR). From the experimental results, the optimal conditions to avoid violent runaway reactions during the storage and transportation of TBPB were determined.     

二叔丁基过氧化物的热失控动力学研究

为研究二叔丁基过氧化物(DTBP)热失控危险性,利用C600微量量热仪对DTBP热分解动力学进行试验研究,测定DTBP在不同升温速率下的起始放热温度和分解热,分别用非等转化率法和等转化率法得到DTBP热分解反应的动力学参数。用非等转化率法确定反应的最佳反应级数为1,相应的活化能分别为137.75、132.60、128.61和122.93 kJ/mol,指前因子分别为8.82×1012、6.69×1012、2.06×1012和3.89×10111/s。用等转化率法确定的活化能范围为102～138 kJ/mol,并拟合出活化能与转化率的关系曲线。结合计算出的动力学参数,通过对DTBP分解机理的分析,可以推断其具有热失控危险性。     

磁赤铁矿/多羧基有机酸体系中五氯酚的异相光化学降解

自然界广泛存在的铁氧化物与多羧基有机酸在光照条件下能够由内源自身生成活性物过氧化氢,构成异相类Fenton体系降解污染物.在实验室构建了由磁赤铁矿和多羧基有机酸组成的光化学体系,研究了五氯酚在此体系中的降解和脱氯.结果表明,五氯酚在此异相光化学体系中的降解效率受波长范围、有机酸种类和氧气的显著影响.在UV-A波长范围,五氯酚具有较高的光降解效率.草酸能够显著促进五氯酚在磁赤铁矿中的异相光降解,但柠檬酸不具有此作用.氧气是体系中生成各种含氧活性物的必要条件.五氯酚在此体系中的降解遵循一级反应动力学.最佳实验条件下,五氯酚1 h的降解率可达80%以上,脱氯率可达35%以上.对体系主要活性物过氧化氧的定量研究较好的解释了体系在各种条件下的活性差异.     

Efficient production of hydrogen peroxide in microbial reverse-electrodialysis cells coupled with thermolytic solutions

● Appreciable H₂O₂ production rate was achieved in MRCs utilizing NH₄HCO₃ solutions. ● Carbon black outperformed activated carbon as the catalyst for H₂O₂ production. ● The optimum carbon black loading for H₂O₂ production on air-cathode was 10 mg/cm². ● The optimum number of cell pairs was determined to be three. ● A maximum power density of 980 mW/m² was produced by MRCs with 5 cell pairs. H₂O₂ was produced at an appreciable rate in microbial reverse-electrodialysis cells (MRCs) coupled with thermolytic solutions, which can simultaneously capture waste heat as electrical energy. To determine the optimal cathode and membrane stack configurations for H₂O₂ production, different catalysts, catalyst loadings and numbers of membrane cell pairs were tested. Carbon black (CB) outperformed activated carbon (AC) for H₂O₂ production, although AC showed higher catalytic activity for oxygen reduction. The optimum CB loading was 10 mg/cm² in terms of both the H₂O₂ production rate and power production. The optimum number of cell pairs was determined to be three based on a tradeoff between H₂O₂ production and capital costs. A H₂O₂ production rate as high as 0.99 ± 0.10 mmol/(L·h) was achieved with 10 mg/cm² CB loading and 3 cell pairs, where the H₂O₂ recovery efficiency was 52 ± 2% and the maximum power density was 780 ± 37 mW/m². Increasing the number of cell pairs to five resulted in an increase in maximum power density (980 ± 21 mW/m²) but showed limited effects on H₂O₂ production. These results indicated that MRCs can be an efficient method for sustainable H₂O₂ production.     

PTFE/C三相电极氧阴极还原法生产过氧化氢

设计了隔膜体系电解槽,制作了聚四氟乙烯(PTFE)/碳黑三相气体扩散电极,系统研究了隔膜、电流密度、电极间距、初始溶液酸度、电解质、空气量和时间等因素对过氧化氢累积产生浓度和电流效率的影响。结果表明,在有隔膜体系,电流密度为70 m A/cm2,电极间距为1 cm,初始p H=0.5,电解质为0.10 mol/L Na2SO4溶液,空气量为40 m L/min的条件下,电解时间1 h时过氧化氢累积浓度最高可至20 096.05 mg/L,此时对应的电流效率为63.37%。在确定的最佳条件下,进行电解液循环实验,1 h时电流效率升高到98.4%,12 h之后,过氧化氢累积浓度为46 042.43 mg/L。实验原位产生的高浓度酸性过氧化氢溶液可以直接应用于Fenton试剂。     

草浆碱木素过氧化氢氧化氨解制备氨化木质素缓释肥料的研究

研究了草浆碱木素的过氧化氢氧化氨解的工艺过程,研究了各种工艺参数对过氧化氢氧化氨解的影响。在最佳的工艺条件,120℃, 90 min 反应时间, 20%过氧化氢用量和20% 氨水用量下,得到的氨化木质素总氮11.62%,氨态氮4.12%。研究表明过氧化氢完全可以替代氧气作为木质素氧化剂,为草浆碱木素转化成有机肥料提供依据。     

H2O2与OH反应的量子化学研究

用从头计算法在ＵＨＦ／６－３１Ｇ＾＊８水平下研究了Ｈ２Ｏ２与ＯＨ的反应机理。通过振动分析确认了过渡态,利用ＧＡＭＥＳＳ程序得到内禀反应坐标（ＩＲＣ）,计算了反应活化能,得到与实验较为一致的结果。研究表明,该反应是一步直接的夺氢反应。     

混合气液两相放电对水中有机物降解的机理研究

采用混合气液两相放电的方法来处理水中的有机物.结果表明,这种新型的水处理方法对于苯酚具有较好地去除效果．随着电压的增加和空气的通入,苯酚的去除率都有所增加. 对放电区域内产生的活性物种——过氧化氢和臭氧进行了定量的测定,并发现随着电压和空气的通入量的增加,这2种物质的量都有所增加．对于反应过程中的能耗进行分析得到随着电压的增加,能耗增加的幅度要大于苯酚降解率增加的幅度,能量效率增加较小. 空气的通入增加了能耗, 输入总能量中一部分能量使反应溶液温度升高,导致了能量的损耗.     

水体中酮硝基麝香的臭氧氧化降解研究

采用臭氧氧化水体中的酮硝基麝香,考察pH、H2O2等因素对降解程度的影响,结果表明提高初始pH能加快酮硝基麝香的氧化降解,当pH为12时,反应时间1 h,酮硝基麝香几乎完全去除,浓度为2 mol/L和5 mol/L的H2O2存在有利于O3分解生成·OH自由基,使得酮硝基麝香的氧化降解速率加快,当H2O2浓度超过5 mol/L,H2O2会成为·OH的清除剂,降低·OH利用率;无论O3单独作用和O3/H2O2协同作用,酮硝基麝香降解符合准一级动力学规律;酮硝基麝香氧化降解产物包括甲酸、二乙酸和硝酸根等,其中硝基从苯环上脱落降低了硝基麝香对环境的风险.     

H2O2湿式氧化处理含酸性红B染料模拟废水的研究

用H2 O2 作氧化剂 ,在连续式的压力反应器内探索了WPO(过氧化氢湿式氧化法 )、CWPO(催化过氧化氢湿式氧化法 )氧化降解含酸性红B染料模拟废水的过程 ,分别考察温度、压力、氧化剂量及催化剂对反应过程与对象污染物降解的影响规律 .结果表明 ,与常规湿式氧化法相比 ,WPO能在较低的温度和压力下降解结构稳定的有机物 ,在 2 2 0℃、8min、0 1MPa时 ,含1 5 0 0mg·L-1 酸性红B染料模拟废水的COD和色度的去除率分别达到 6 0 5 0 %和 96 80 % .同时发现 ,通过升温和增加过氧化氢的投加量不能够使废水COD和色度的去除率进一步提高 ,故引入Cu2 作催化剂来实现CWPO过程 ,在 2 2 0℃、8min、0 1MPa条件下 ,CWPO对同一废水的COD和色度的去除率分别达到 82 5 0 %和 99 71 % .通过计算得出CWPO与WPO相比基于COD的表观活化能降低了 6 5 93 % .