液体危化品挥发过程中团簇结构计算及抑制机理研究

发布时间：2017-11-09 15:31

  本文关键词：液体危化品挥发过程中团簇结构计算及抑制机理研究

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【摘要】：液体危化品,属于重要的化工原料,泄漏后伴随大量有毒气体的产生与扩散,危害性极大。本文在传统稀释法的基础上,提出利用单分子膜阻蒸发技术抑制泄露事故中液体危化品的挥发,合成了一种单分子膜挥发抑制剂,可有效抑制挥发进行。本文以氨水、甲醛和硝酸三种液体危化品为研究对象,对其挥发特性及抑制剂抑制效果进行了实验研究,并利用量化模拟计算以及能量障碍理论,探究了溶液气液界面的挥发特性及抑制机理。主要研究结果如下：(1)溶液挥发实验结果表明：氨水挥发受温度影响显著,随时间延长,浓度呈指数下降趋势；甲醛溶液挥发过程中,浓度与时间呈线性负相关,当温度达60-80℃时挥发进一步加剧；硝酸溶液浓度变化随时间呈抛物线下降,在5-25℃时,溶液没有挥发,传质系数约为0m/min。在相同条件下,三种物质挥发速率为：氨水甲醛硝酸。(2)溶液抑制实验结果表明：液体危化品挥发抑制剂在5-45℃下表现出极佳的抑制性能。在5-35℃下,挥发抑制率高达90%以上；在40-45℃下,抑制率依然大于70%；当温度升高到50-80℃时单分子膜界面排列有序程度变差,致密度降低,结构破坏,逐渐丧失抑制性能。(3)利用量子化学方法对三种物质挥发过程中的团簇结构进行几何结构优化和能量计算,找到气液界面三种分子团簇结构在不同挥发阶段的最稳定结构。能量计算结果表明,随挥发进行,团簇结构变化所需的能量逐渐增大,即团簇构型更稳定,进一步验证了结论(1)中传质系数的变化规律。(4)抑制过程能量障碍理论及热力学分析结果表明：温度越高,抑制剂产生的能量障碍越大,抑制效果越好。当温度介于25-50℃时,抑制剂的蒸发比阻明显增大,产生的最小能量障碍远远大于溶液挥发所需的最大能量值。与此同时,气液界面传质过程的吉布斯自由能变恒大于0,由温度变化引起的挥发过程受到阻碍。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ086.52

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本文编号：1162510