第五章 柴油中含硫有机物的氧化

第五章柴油中含硫有机物的选择催化氧化-萃取（吸附）脱硫

5.1 前言

柴油中的有机硫化物经发动机燃烧后产生的SOx不仅是导致酸雨的罪魁祸首，而且还是城市NOx和颗粒物排放的主要贡献者。为了减少柴油中硫对环境的危害，世界各主要国家和地区相继颁布了更加严格的柴油含硫标准（见表5-1）[1-3]。从表中可以看出，世界各主要国家的车用柴油硫含量标准均在300~500 ppm之间，未来将降至50 ppm以下（即超低硫柴油）。我国柴油标准规定的硫含量远远大于欧美国家，从2002年1月起开始实施2000 ppm的柴油含硫新标准，中国石油化工股份有限公司提出从2003年起开始在北京、上海和广州三大城市供应符合欧洲II类标准柴油，要求硫含量小于300 ppm [4]。

表5-1 部分国家和地区柴油硫含量标准（ppm）

表5-1 Diesel sulfur specifications for parts of countries and districts (ppm)

面对严格的柴油硫含量限制以及市场对超低硫柴油的巨大需求，世界各国纷纷致力于开发各种脱硫技术。柴油脱硫技术可以简单地分为加氢脱硫（HDS）和非加氢脱硫（NHDS）。传统的加氢脱硫能将柴油中的硫含量降至500 ppm左右，剩下的主要是二苯并噻吩及其衍生物。在这些硫化物中，以4、6位有烷基取代基的二苯并噻吩最难脱除[5]。要将这部分硫化物脱至超低硫含量的水平，必需改变传统的加氢脱硫操作条件，如提高操作温度和压力、使用活性更高的催化剂以及降低空速等等。然而，这必将带来一系列问题：增加投资费用和操作成本、缩短催化剂的使用寿命、降低油品质量（如增加色度等）等等[6-7]。

燃料油超深度脱硫不仅是为了生产清洁燃料，而且在生产燃料电池用无硫

氢方面也有潜在的应用（燃料油重整制氢）。由于在燃料电池系统中使用的制氢催化剂和电极均使用贵重金属，微量的硫就能将这些贵重金属产生不可逆中毒。因而用于重整制氢的燃料油必需是低于0.1 ppm或无硫[8-9]。

由于以上原因，开发其它的非加氢脱硫技术用于柴油超深度脱硫非常必要。目前，正在开发的非加氢超深度脱硫技术包括：吸附、氧化、萃取及生物脱硫[10-17]。选择催化氧化结合萃取或/和吸附是最具发展前景的超深度脱硫技术之一。目前国内外许多研究机构正在开发这一脱硫技术。表4-2列出了这一技术的研究现状。

表5-2柴油氧化脱硫研究现状

液—液萃取技术已在多年前用于从石油馏分中脱除含硫或/和含氮化合物[17]。然而，由于含硫分子与其它芳烃类分子结构非常相似，它们在萃取剂中的溶解度非常接近，因而脱硫效率很低。如果将柴油中的含硫分子氧化成相应的砜，则可以大大提高含硫分子的极性。根据相似相溶原理，极性大的分子更容易溶解在极性溶剂中，因而砜在极性溶剂中的溶解度应该大于相应的硫化物。大量的研究表明，将柴油中的硫化物转化成相应的砜后，可以大大提高萃取（或吸附）脱硫效率。目前，选择催化氧化—萃取（或吸附）脱硫遇到了如下一些挑战：（1）硫化物氧化催化剂的活性和选择性较低；（2）反应后催化剂分离回

收困难；（3）过氧化氢利用率低；（4）为了提高氧化活性，引入了其它组分，带来了分离上的困难[7]。

硫化物选择催化氧化是一项具有长期挑战性的研究课题。目前，国内外已研究了许多氧化体系，例如，H2O2/有机酸[18]、H2O2/无机酸[19]、H2O2/杂多酸[18]、H2O2/Ti-分子筛[20]以及其它非H2O2氧化体系（如NO2、N2O及O3等）[21-22]。在这些氧化体系中，除了H2O2/杂多酸、H2O2/Ti-分子筛属于选择氧化体系外，其它氧化体系均是化学计量氧化反应，在反应中需要消耗大量的H2O2，这不仅不利于降低操作成本，而且由于引入大量水还增加了分离和萃取困难。另外，H2O2/Ti-分子筛氧化体系不适合柴油中的大分子硫化物的氧化（由于分子孔道太小、分子筛合成昂贵、稳定性性差等）。目前，H2O2/杂多酸是研究得较多的一个氧化体系。然而该氧化体系存在如下问题：(1)反应选择性和活性较低；（2）反应温度较高，副反应较多；（3）过氧化氢消耗量较大，操作成本较高；（4）催化剂回收困难。

为了解决以上诸多问题，我们设计并合成了一种杂多酸季铵盐催化剂[(C18H37)2N+(CH3)2]3[PW12O40]，该催化剂在柴油中能与过氧化氢水溶液形成亚稳态（metastable）乳化液滴（W/O），在乳化液滴中的催化剂象匀相催化剂，具有非常高的活性和选择性，可以在温和的反应条件下将4,6-二甲基二苯并噻吩氧化成相应的砜。在乳化液滴中的过氧化氢可以连续向催化剂提供活性氧，带有活性氧的催化剂可以选择性的地将含硫分子氧化成相应的砜。由催化反应产生的砜可以通过萃取或/和吸附法除去，催化剂可以通过破乳分离得到再生。这提供了一个绿色、高活性、高选择性的硫化物氧化及柴油超深度脱硫过程。

5.2 实验结果和讨论

5.2.1 含有不同季铵盐阳离子的催化剂的乳化和催化性能

合成了三种具有不同季铵盐阳离子的催化剂（催化剂的合成方法见第二章

实验部分）。研究发现，只有当具有适当季铵盐阳离子的催化剂和适当的溶剂混合，才能形成亚稳态的W/O乳化液滴。具有适合季铵盐阳离子催化剂在本质上属于表面活性剂，可以保持乳化液滴相对稳定。例如，催化剂[ -C5H5N+(C16H33)]3[PW12O40]能与水形成W/O微乳液滴。然而微乳液滴相对稳定不容易破乳，因而在反应后，催化剂很难回收[23-24]。[(C8H17)4N+]3[PW12O40]是另一种可能的硫化物氧化催化剂，但是，它在柴油中不能与过氧化氢水溶液形成亚稳态的乳化液滴，因而这个催化剂在氧化柴油中的硫化物时表现出很低的催化活性。这些结果表明，季铵盐阳离子的大小和类型在形成亚稳态乳化液滴中起着至关重要的作用。我们发现，当催化剂[(C18H37)2N+(CH3)2]3[PW12O40]与过氧化氢水溶液在柴油中混合搅拌后，能快速形成亚稳态的乳化液滴，该催化剂在氧化柴油中的硫化物时表现出很高的催化活性和选择性，能在常温下将柴油中的硫化物转化为砜。并且该亚稳态的乳化液滴通过离心即可破乳，催化剂可多次使用。

如图5-1给出了催化剂的量对形成乳液颗粒大小的影响。结果表明，当以柴油作溶剂时，形成乳液的颗粒大小与催化剂与过氧化氢水溶液的重量比有关。增加催化剂的量，形成的颗粒向小粒径方向移动，同时颗粒分布更加不均匀。因而可以通过控制催化剂与过氧化氢水溶液的重量比达到调变乳液颗粒大小，从而控制乳化液滴的稳定性，实现分离的目的。

下面将重点介绍催化剂[(C18H37)2N+(CH3)2]3[PW12O40]对模型硫化物及柴油中的硫化物的催化氧化能力。

5.2.2 4,6-二甲基二苯并噻吩模型化合物的氧化

由于4,6-二甲基二苯并噻吩是加氢脱硫中活性最低的硫化物之一，也是加氢处理柴油中含量较多的一类硫化物，因而它的氧化能力最能体现加氢柴油中硫化物的实际氧化能力。

4,6-二甲基二苯并噻吩模型油的配制方法在第二章已经介绍，这里不再赘述。图5-2表示在不同温度下，4,6-二甲基二苯并噻吩转化率随反应时间的变化。从该图可以看出，4,6-二甲基二苯并噻吩在30o C反应80 min转化率可以达到100 %。用红外光谱检测氧化后析出的淡黄色固体产物（见图5-3），发现在1283、1151 cm-1出现两个可归属于砜的特征谱峰[25-26]。由于在1055 cm-1附近未观测到亚砜的特征谱峰，因而可以认为该催化剂能够将4,6-二甲基二苯并噻吩在接近常温下全部转化成相应的砜。用Ce(SO4)2滴定[27]反应后剩余的过氧化氢发现，用于氧化4,6-二甲基二苯并噻吩的过氧化氢的量几乎是化学计量的，同时经过计算后得到的转换数超过300。这些结果充分说明了组装到乳化液滴里的催化剂[(C18H37)2N+(CH3)2]3[PW12O40]具有高的活性和选择性，即使在接近室温的条件下也能将4,6-二甲基二苯并噻吩完全转化成砜。从图5-2还可以看出，当反应温度升高到60o C和90o C时，100 %转化时间分别缩短为30分钟和8分钟。

5.2.3 萃取剂的选择

萃取剂的选择应该遵循下列原则[28]：（1）必需具有足够高的极性，才能达到选择性地萃取极性大的砜类分子；这些极性化合物包括那些具有高的Hildebrand溶度参数值（每毫升纯液体蒸发能的平方根）（用δ表示）的极性化合物。常用极性溶剂的δ值如表5-3所示。一般地说，δ值大于22的溶剂可以用于萃取砜类。（2）除了考虑极性外，还必需考虑下列因素：密度、沸点、凝固点以及表面张力。萃取剂的这些参数必需与油品具有尽可能大的差异，以利于萃取剂的回收利用。大量的实验证明，有许多与砜极性相似的有机溶剂能很好地将氧化后柴油中的砜类萃取出来，如二甲基亚砜（DMSO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、糠醛、乙腈、环丁砜、硝基甲烷、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、乙二胺等。

在本实验中，首先用高含硫（1700 ppm）柴油（氧化后）测试不同萃取剂

的脱硫效果，筛选出脱硫率高、产品收率好的的萃取剂。表5-4列出了一些有机溶剂的脱硫效果。从该表可以看出，在所选溶剂中，NMP的脱硫率最高，然而油品收率最低。对其它脱硫剂而言（如甲酸），尽管脱硫率低，但油品收率达到100 %。因而在实际的氧化-萃取脱硫操作中，往往采用几种溶剂的混合物，即所谓的“鸡尾酒”作为萃取剂，在保证高脱硫率的同时，油品收率也要尽可能地高。

大量的实验表明，利用“鸡尾酒”作为萃取剂时，采用较小的剂/油比，多次萃取的办法不仅能提高脱硫率，而且还能增加产品收率。

表5-3 一些溶剂的Hildebrand溶度参数值（δ）Table 5-3 Hildebrand solubility parameters (δ) of some solvents 溶剂δ值

丙酮19.7 丁基溶纤剂20.2

二硫化碳20.5

吡啶21.7

溶纤剂21.9

二甲基甲酰胺24.7 正丙醇24.9

乙醇26.2 二甲基亚砜26.4

正丁醇28.7

甲醇29.7

丙二醇30.7

乙二醇34.9

甘油36.2

水48.0

表4-4一些有机溶剂的脱硫效果

Table 4-4 Sulfur removal efficiency of some organic solvents 溶剂剂/油（体积比）脱硫率（%）收率（%）

NMP 1:1 81 70

DMF 1:1 73 70

CH3CN 1:1 45 90

CH3OH 1:1 35 90

CH3CH2OH 1:1 29 70

CH3COOH 1:1 41 100

CH3COOH 1:3 27 100

HCOOH 1:1 20 100 NMP+H2O(1:1) 1:1 15 100

DMF+H2O(1:1) 1:1 10 100

5.2.4 预加氢柴油氧化-萃取脱硫

图5-4表示预加氢柴油氧化前后以及萃取脱硫后的GC-AED色谱图。从该图

可以看出，存在于柴油中的硫化物主要是具有烷基取代基的二苯并噻吩衍生物。经过氧化后柴油中的所有硫化物均能完全转化成相应的砜，这些砜可以通过萃取完全除去。这表明，该催化剂不仅对模型化合物4,6-二甲基二苯并噻吩表现出很高的活性，而且对柴油中存在的其它硫化物也具有很高的催化氧化活性。反应后，催化剂通过破乳能够从柴油中分离出来。经三次回收使用的催化剂依然能将柴油中的硫化物完全转化成砜。由此说明该催化剂可以多次回收利用。通过GC-AED和微库仑法测定萃取脱硫柴油，未检测到硫的存在，说明用氧化萃取组合工艺可以将预加氢柴油中的硫降到0.1 ppm以下。

图5-1 催化剂[(C 18H 37)2N +(CH 3)2]3[PW 12O 40]的量对形成的微乳颗粒大小分布的

影响

Figure 5-1 Effect of amount of catalyst [(C 18H 37)2N +(CH 3)2]3[PW 12O 40] on size distribution of emulsion particle

50

100

150

200

250

20

40

60

80

100

W e i g h t %

S ize (nm )

Figure 5-2 Conversion of 4,6-DMDBT after the oxidation with H 2O 2 as a function of reaction time at different reaction temperatures under the following conditions: catalyst/4,6-DMDBT/H 2O 2: 1: 319: 833 (molar ratio).

c o n v e r s i o n (%)

Time (min.)

图5-3 4,6-DMDBT 氧化前后的红外谱图

Figure 5-3 FTIR spectra of 4,6-DMDBT before and after oxidation

3500

3000

250020001500

1000

500

0.0

0.51.01.52.0

2.5

3.01151

1283after oxidation

before oxidation

A b s o r b a n c e

W avenum ber/cm

-1

图5-4 预加氢柴油、氧化后柴油以及脱硫柴油的GC-AED 色谱图 Figure 5-4 Sulfur-specific GC-AED chromatograms of pretreated diesel, pretreated

diesel after oxidation and desulfurized diesel.

50

60708090100

Retention time (min)

After oxidation

with catalyst cycle 3

After oxidation with fresh catalyst

Desulfurized diesel

Real diesel

Dibenzothiophenes

Dibenzothiophene sulfones

Dibenzothiophene sulfones

5.2.5 过氧化氢利用效率

由于过氧化氢的消耗量直接影响氧化脱硫工艺的操作成本，因而有必要考察过氧化氢在催化氧化反应中的利用效率。表4-3列出了新鲜催化剂和回收催化剂对柴油中硫化物的转化能力及过氧化氢利用效率。从表中可以看出，无论是新鲜催化剂还是回收催化剂，在接近室温下，柴油中的硫化物均能100 %转化成砜，过氧化氢的利用率超过96 %。这表明除了柴油中硫化物外，其它组分的氧化可以忽略不计。由于仅有化学计量的过氧化氢消耗，并且水是唯一的副产物，因而这实际上是一个绿色的催化氧化过程。这大大地减少了过氧化氢的消耗和操作成本，使得该工艺过程具有令人鼓舞的应用前景。

5.2.6 回收催化剂的结构稳定性

图5-5给出了新鲜催化剂和回收催化剂的红外谱图。从图可以看出，两个催化剂具有几乎相同的红外谱峰，表明在反应后催化剂的结构并未发生改变，换句话说，在反应条件下催化剂是稳定的。

5.2.7 氧化—萃取组合脱硫过程

式1给出了氧化—萃取组合脱硫过程的简化流程图。首先将催化剂[(C18H37)2N+(CH3)2]3[PW12O40]、30 %的过氧化氢水溶液和预加氢柴油（硫含量大约500 ppm）按一定比例混合（见第二章实验部分）（式1（A））；在搅拌下立即形成W/O乳化液滴（式1（B））；在乳化液滴中的催化剂在本质上象一个表面活性剂，在乳液中的过氧化氢不断向催化剂提供活性氧。然后，在柴油和过氧化氢的界面，催化剂将活性氧转移给柴油中的硫化物，而催化剂有回到初始状态，形成一个催化循环。这个组装到乳化液滴中的催化剂与匀相催化剂非常相似，因而在相对低的温度下表现出很高的催化活性，将柴油中的硫化物完全转化成砜（式1（C））。反应后，催化剂可以通过破乳和离心分离回收循环使用

（式1（D））。柴油中的砜可以通过极性萃取剂脱除，得到水白色的无硫柴油产品（式1（E））由于砜的沸点远远高于萃取剂，因而可以通过蒸馏将萃取剂和砜分离，萃取剂可循环使用，而分离出来的砜可以添加到高含硫柴油中通过加氢脱硫将硫脱除，由于砜的量相对较少，因而不会给加氢脱硫装置带来大的负担。当然，也可以将分离出来的砜转化成油田三次采油用表面活性剂[28]。

Table 4-5 Catalytic performance of recycled catalysts for the oxidation of sulfides present in real diesel

Catalyst Sulfide conversion (%)*H2O2 efficiency (%)?

Fresh Cycle 1 Cycle 2 Cycle3 100

100

100

100

97

98

96

97

* Reaction conditions were as follows: catalyst: sulfides: H

2

O2 = 1: 319: 833 (molar ratio) at 30o C for 20 min while stirring. The catalyst was recovered by centrifugation and reused in the next test.

?The unreacted H

2

O2 was determined by Ce(Ⅳ)(SO4)2 (0.1 M) titration22. The conversion was based on sulfides in the diesel, and the efficiency of H2O2 utilization was calculated according to the following formula: sulfides (mol)/consumed H2O2 (mol) 100.

30002500200015001000500

2953

721

520

899

976814

10791467

2850

Catalyst after 3 cycles

Fresh catalyst

A b s o r b a n c e

Wavenumber (cm -1

)

图5-5新鲜催化剂和回收催化剂的红外谱图

Figure 5-5 FT-IR spectra of the fresh catalyst and catalyst after 3 cycles

33

C atalyst

H 2H 2O atalyst[o ]

Scheme 1 Catalytic oxidation and extraction of sulfur-containing molecules present in real diesel. A: before oxidation. B: during oxidation. C: catalytic oxidation of sulfur-containing molecules in emulsion droplets. D: after oxidation. E: extraction with a mixture solvent of N-methylpyrrolidone (NMP) and acetic acid (5 V%).

2O

30% H 2O 2 Aggregated catalyst

30% H 2O 2 Catalyst

(C 18H 37)2N +

(CH 3)2

[PW 12O 40]3- Emulsion droplet Catalyst

5.2.8 不同氧化方法脱硫效果比较

在本实验中还考察了利用氧气、空气以及过氧化氢作为氧化剂，以V2O5/TiO2和甲酸作为催化剂的氧化-萃取脱硫结果。

表5-6 预加氢柴油（硫含量为325 ng/μl）氧化-萃取脱硫结果

Table 5-6 Sulfur removal of pretreated diesel (325 ng S/μl）via oxidation-extraction

a Sulfur (ng/μl）(R %）b

DMF 94（71 %）

Air(100o C) DMF 92（72 %）

O2 (100o C) DMF 45（86 %）O2+20%V2O5/TiO2 (100o C) DMF 25（92 %）

H2O2+HCOOH (50o C) DMF 12（96 %）

H2O2+[(C18H37)2N+(CH3)2][PW12O40] (r.t) DMF 8（98 %）

a注：剂/油为1:1,萃取一次；b注：R %表示脱硫率。

表5-6中的结果表明，对给定的预加氢柴油，空气氧化对硫脱除率影响不大；而氧气氧化以及氧气+20%V2O5/TiO2氧化可显著降低脱硫率。经GC-AED检测氧化柴油，发现柴油中的硫化物并未氧化。脱硫率的降低可能与柴油中其它组分的氧化有关，因为氧化后的柴油颜色由氧化前的淡黄色变成了深黑色。经H2O2/甲酸氧化后萃取，硫含量从325 ng/μl降到了12 ng/μl；用H2O2/[(C18H37)2N+(CH3)2][PW12O40] 氧化体系，还可以将硫含量降到8 ng/μl，而且氧化柴油的颜色较H2O2/甲酸氧化体系的浅，所消耗的过氧化氢的量也大大降低。对于硫含量较高的柴油（见表5-7），也得到相同的实验结果。使用H2O2/[(C18H37)2N+(CH3)2][PW12O40] 氧化体系硫的脱除率可大大提高，所消耗过氧化氢的量大大降低。

表5-7预加氢柴油（硫含量为526 ng/μl）氧化-萃取脱硫结果

Table 5-7 Sulfur removal of pretreated diesel (526 ng S/μl）via oxidation-extraction Oxidant Extractant a Sulfur (ng/μl）(R %)

DMF NMP 184（65 %）70（87 %）

H2O2+HCOOH (50o C) DMF 132（75 %）

H2O2+HCOOH (50o C) NMP 75（86 %）H2O2+[(C18H37)2N+(CH3)2][PW12O40] (r.t) NMP 25（95 %）a注：剂/油为1:1，萃取一次。

氮氧化物废气的处理

氮氧化物废气的处理

氮氧化物废气的处理 姓名：贺佳萌 学号：1505110107 专业班级：应化1101 指导老师：曾冬铭

氮氧化物的来源 天然（5×108t/a）： 自然界细菌分解土壤和海 洋中有机物而生成 人类活动（ 5×107t/a ）： 1.工业污染 ?主要是由于在工业生产过程中(特别是在石油化工企业)燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分： ?一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂； ?二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物； 2.生活污染 主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需 要，燃烧矿物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污 染的有害气体产生的主要来源之一 3.交通污染 主要来自两个方面： ?一是汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化合物等； ?二是在原料运输过程中．由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造成的污染 氮氧化物的危害 1.腐蚀作用 氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化。 2.对人体的毒害作用 它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸,破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡 3.对植物的危害 一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育，降低产量。如长期处于2—3ppm的高浓度下，就会使植物产生急性受害 4.对环境的污染

氮氧化物排放标准2020

氮氧化物： 氮氧化物，包括多种化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除一氧化二氮及二氧化氮以外，其他氮氧化物均不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟（气），主要为一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。 大气污染物排放标准： 《大气污染物排放标准》是为了控制污染物的排放量制定的标准。 释文：大气污染物排放标准是为了控制污染物的排放量，使空气质量达到环境质量标准，对排入大气中的污染物数量或浓度所规定的限制标准。经有关部门审批和颁布，具有法律约束力。除国家颁布的标准外，各地、各部门还可根据当地的大气环境容量、污染源的分布和地区特点，在一定经济水平下实现排放标准的可行性，制订适用于本地区、本部门的排放标准。从1974年开始，中国实行的《工业“三废”排放试行标准》中规定了二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等13种有害物质的排放标准。 排放标准： 汽车是一个流动的污染源，排放的主要污染物有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）等，都是

污染环境的物质，需要加以控制。汽车污染物的排放源来自排气管、曲轴箱和燃油系。 制定法规 随着汽车尾气污染的日益严重，汽车尾气排放立法势在必行，世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度，通过严格的法规推动了汽车排放控制技术的进步，而随着汽车排放控制技术的不断提高，又使更高标准的制订成为可能。 原理 汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。HC 是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。 排放标准： 新开发汽车 新开发汽车排放标准又分为3类： ①总质量≤3．5t装点燃式发动机或压燃式发动机汽车。

高中化学与溴水、高锰酸钾反应的有机物

与溴水、高锰酸钾反应的有机物 在有机反应中常有一些物质与溴水、KMnO4反应。溴水、KMnO4一般是作为氧化剂参与反应的，通常这两种物质用于区别不易被氧化的烷烃、苯和易被氧化的烯烃、炔烃等。氧化剂很多，为什么要选择着这两种呢？主要是这两种氧化剂都有颜色，溴水为橙色，K MnO4为紫红色，反应后两种物质均变成无色，便于检验反应是否发生。 下面就这两种物质与一些烃发生反应归纳一下： 溴水溶液中溶剂为水，溶质为溴单质（还有少量溴与水反应生成的物质）；KMnO4溶液中溶剂为水，溶质为KMnO4，为使其氧化性增强，常在其溶液中加些稀硫酸，称为酸性高锰酸钾溶液。 当溴水、KMnO4与一些烃反应时，则首先要搞清楚以下4方面的问题： （1）溶液分层问题： 上述两种物质均为水溶液，与液态烃混合后都要分层，因为烃不溶与水。 （2）液体密度问题： 上述两种水溶液的密度均大于液态烃。因为烃密度小于水，所以分层后，液态烃都在上层。 （3）溶液反应问题： 上述两种物质到底可以和那些烃发生反应呢，应该说烷烃、苯与这两种物质都不反应；烯烃、炔烃与这两种物质都要反应；苯的同系物则与溴水不反应，与酸性高锰酸钾溶液要反应。 （4）溶液萃取问题： 萃取就是用一种溶剂将一种溶液中的溶质从其原来的溶剂中分离出来的过程。所用到的该溶剂成为萃取剂，一般要有以下几个条件：一是被萃取的溶液与其互不相溶，二

是与被萃取的溶液不发生任何反应，三是溶质在萃取剂中的溶解度要远远大于原来溶剂中的溶解度，四是萃取剂一般是易挥发的物质。 在上述溶液混合中烃要与溴水发生萃取过程，但与高锰酸钾溶液不发生萃取，理由是：溴水中的溶质溴单质易溶于有机溶解剂，其在有机溶剂中的溶解度远远大于在水中的溶解度。而高锰酸钾溶液的溶质高锰酸钾是离子化合物，其不溶于有机溶剂，所以也就没有萃取过程的发生。 如果搞清楚上述四个问题后，就不难解决以下问题了。 [例] 溴水、KMnO4溶液分别与己烷、己烯、己炔、苯、甲苯反应的现象 先讨论溴水与上述五中烃反应的现象： （1）溴水与己烷：两溶液混合后，首先是分层，无色己烷在上橙色溴水在下，振荡后，不反应，但要发生萃取，结果因溴单质的转移，己烷呈红棕色，而溴水则几乎为无色。如图1 （2）溴水与己烯：两溶液混合后，首先是分层，无色己烯在上橙色溴水在下，振荡 后，发生反应，就不存在萃取问题。溴与己烯发生加成反应后，溴水层和己烯层均 为无色，但还是出现分层，如图2

有机物燃烧通式

烃及其含氧衍生物的燃烧通式： 烃：CxHy＋(x＋y/4)O2→xCO2＋y/2H2O 烃的含氧衍生物：CxHyOz＋(x＋y/4－z/2)O2 ? xCO2＋y/2H2O 规律1：耗氧量大小的比较 (1) 等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，耗氧量及生成的CO2和H2O的量均决定于y/x的比值大小。比值越大，耗氧量越多。 (2) 等质量具有相同最简式的有机物完全燃烧时，其耗氧量相等，燃烧产物相同，比例亦相同。 (3) 等物质的量的烃(CxHy)及其含氧衍生物(CxHyOz)完全燃烧时的耗氧量取决于x＋y/4－z/2，其值越大，耗氧量越多。 (4) 等物质的量的不饱和烃与该烃和水加成的产物(如乙烯与乙醇、乙炔与乙醛等)或加成产物的同分异构完全燃烧，耗氧量相等。即每增加一个氧原子便内耗两个氢原子。 规律2：气态烃(CxHy)在氧气中完全燃烧后(反应前后温度不变且高于100℃)：若y＝4，V总不变；(有CH4、C2H4、C3H4、C4H4) 若y＜4，V总减小，压强减小；(只有乙炔) 若y＞4，V总增大，压强增大。 规律3： (1) 相同状况下，有机物燃烧后＜1 时为醇或烷； n(CO2)∶n(H2O) ＝1为符合CnH2nOx的有机物； ＞1时为炔烃或苯及其同系物。 (2) 分子中具有相同碳(或氢)原子数的有机物混合，只要混合物总物质的量恒定，完全燃烧后产生的CO2(或H2O)的量也一定是恒定值。 三、解有机物的结构题一般有两种思维程序： 程序一：有机物的分子式—已知基团的化学式＝剩余部分的化学式?该有机物的结构简式结合其它已知条件。 程序二：有机物的分子量—已知基团的式量＝剩余部分的式量?剩余部分的化学式?推断该有机物的结构简式。

有机化学氧化还原反应教案2

有机化学氧化还原反应教案 一. 教学目标 1. 理解氧化反应、还原反应的实质及发生条件 2. 从加（脱）氢、脱（加）氧和碳原子的氧化数变化两个角度认识还原（氧化）反应。 3. 能够从试剂、条件、产物等不同角度判断有机化学反应类型。 二. 教学重点、难点 从加（脱）氢、脱（加）氧和碳原子的氧化数变化两个角度认识还原（氧化）反应。 三．教学思路分析 先由复习有机化学反应中常见的化学反应类型入手，结合无机化学中的氧化反应和还原反应的概念，自然过渡到有机化学中的氧化反应和还原反应的概念，然后逐步深入分析加（脱）氢、脱（加）氧的本质，结合无机化学中的氧化还原反应的本质和特征，引出氧化数的概念，然后逐渐过渡到也可以从有机化合物中碳原子的氧化数来预测或判断该有机化合物是否有可能发生氧化还原反应。这样做，符合由表及里的认识顺序，更能加深学生对“结构决定性质”的认识。最后结合化学键的类型和氧化数来分析有机反应类型，让学生进一步掌握有机化学反应类型。 四．教学过程 不同的分类标准可以得到不同的结果，如我们初中学习了无机化学反应中的四种基本类型反应，而在高一时又接触了氧化还原反应。我们有机化学也学习了三种基本类型的反应——取代反应、加成反应和消去反应。既然无机化学中有氧化还原反应，那有机反应中有没有呢？如果有，如何表示呢？这就是我们这一节课所要探讨的内容。 板书：有机化学中的氧化反应和还原反应 1.氧化反应 ?定义：有机物化合物分子中增加氧原子或减少氢原子的反应称为氧化反应。 ?常见的氧化反应： ①醛的氧化，如：2CH3CHO + O2→2CH3COOH ②醇的氧化，如：2CH3CH2OH+O2→CH3CHO+2H2O ③有机物的燃烧。 ④烯烃、炔烃、酚、醛等有机物使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ⑤含醛基的有机化合物与新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液的反应 ?常见的氧化剂：氧气、臭氧、酸性高锰酸钾、银氨溶液和新制Cu(OH)2悬浊液等。 2.还原反应 ?定义：有机物化合物分子中增加氢原子或减少氧原子的反应称为还原反应。 ?常见的还原反应： 烯、炔、苯及其同系物、醛、酮、酚、油脂等的催化加氢。 ?常见的还原剂：氢气、氢化铝锂（LiAlH4）和硼氢化钠(NaBH4)等。 3.氧化数 ?定义： 人们根据经验总结出的用于表示分子中某原子所处氧化状态的一种数值。 在有机化合物中，碳原子的最高氧化数为+4，最低氧化数为-4. ?规定： ①氢原子的氧化数为＋1，当碳、氧原子上连有一个氢原子的时候，碳、氧等原子的氧化数就为－1 ②若碳原子分别与氧，氮、硫等电负性大的原子以单键、双键、叁键相结合，碳原子的氧化数分别为＋1、＋2、＋3 ③若碳原子与碳原子相连时，其氧化数均为零 ?利用有机物的氧化还原反应可以用氧化数的升降来判断：反应后氧化数升高的有机物，发生了氧化反应；氧化数降低的有机物，则发生了还原反应。氧化数处于最高价的原子只能被还原，处于最低价的原子只能被氧化，介于中间价态的既能被氧化又能被还原。有机物中碳原子的氧化数能否升高或降低是有机物能否发生氧化反应和还原反应的前提。

高中化学有机物知识点总结

高中化学有机物知识点总结 1、各类有机物的通式、及主要化学性质 烷烃CnH2n+2 仅含C—C键与卤素等发生取代反应、热分解、不与高锰酸钾、溴水、强酸强碱反应 烯烃CnH2n 含C==C键与卤素等发生加成反应、与高锰酸钾发生氧化反应、聚合反应、加聚反应 炔烃CnH2n-2 含C≡C键与卤素等发生加成反应、与高锰酸钾发生氧化反应、聚合反应 苯（芳香烃）CnH2n-6与卤素等发生取代反应、与氢气等发生加成反 应 （甲苯、乙苯等苯的同系物可以与高锰酸钾发生氧化反应） 卤代烃：CnH2n+1X 醇：CnH2n+1OH或CnH2n+2O 有机化合物的性质，主要抓官能团的特性，比如，醇类中，醇羟基的性质：1.可以与金属钠等反应产生氢气，2.可以发生消去反应，注意，羟基邻位碳原子上必须要有氢原子，3.可以被氧气催化氧化，连有羟基的碳原子上必要有氢原子。4.与羧酸发生酯化反应。 5.可以与氢卤素酸发生取代反应。6.醇分子之间可以发生取代反应生成醚。 苯酚：遇到FeCl3溶液显紫 色 醛：CnH2nO 羧酸：CnH2nO2 酯：CnH2nO2 2、取代反应包括：卤代、硝化、卤代烃水解、酯的水解、酯化反应等； 3、最简式相同的有机物，不论以何种比例混合，只要混和物总质量一定，完全燃烧生成的CO2、H2O及耗O2的量是不变的。恒等于单一成分该质量时产生的CO2、H2O和耗O2量。 4、可使溴水褪色的物质如下，但褪色的原因各自不同： 烯、炔等不饱和烃（加成褪色）、苯酚（取代褪色）、醛（发生氧化褪色）、有机溶剂[CCl4、氯仿、溴苯（密度大于水），烃、苯、苯的同系物、酯（密度小于水）]发生了萃取而褪色。较强的无机还原剂（如SO2、KI、FeSO4等）（氧化还原反应） 5．能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质有： （1）含有碳碳双键、碳碳叁键的烃和烃的衍生物、苯的同系物 （2）含有羟基的化合物如醇和酚类物质 （3）含有醛基的化合物 （4）具有还原性的无机物（如SO2、FeSO4、KI、HCl、H2O2 6．能与Na反应的有机物有：醇、酚、羧酸等——凡含羟基的化合物 7、能与NaOH溶液发生反应的有机物： （1）酚：（2）羧酸：（3）卤代烃（水溶液：水解；醇溶液：消去）（4）酯：（水解，不加热反应慢，加热反应快）（5）蛋白质（水解）

《安全管理环保》之我国二氧化硫与氮氧化物排放均列世界第一

我国二氧化硫与氮氧化物排放均列世界第一 目前，中国的二氧化硫与氮氧化物排放均排到了世界首位。环保部污防司司长赵华林今天表示，我国大气污染排放负荷巨大，大气环境污染十分严重。中国工程院院士、清华大学教授郝吉明透露，目前，我国大部分城市PM2.5(细微颗粒物)浓度超过世界卫生组织规定第一阶段的排放标准。他呼吁，制定环境标准应以保护公众健康为第一。 今天在京召开的第七届中美区域空气质量管理国际研讨会吸引了中美两国的众多官员专家。赵华林在他的主题演讲中称，中国所面临的大气污染的压力非常大。他说，2010年，全国重点城市大气污染物依然保持在较高水平，按照我国现行环境空气质量标准，重点区域城市有15%不达标。同时，灰霾和臭氧污染已成为东部城市空气污染的突出问题，上海、广州、天津、深圳等城市的灰霾天数分别占全年总天数的30%到50%。 赵华林说，我国区域性的大气污染问题日趋明显，其中，城市群区域多种污染物排放量持续增长，其大气污染呈现出压缩型复合型特征，二氧化硫、氮氧化物等浓度处于高值水平，而且以PM2.5等为特征的复合型污染呈加重态势。 2010年，全国机动车保有量为两亿辆，赵华林认为，机动车的污染问题更加突出，对人民群众身体健康构成严重威胁。 赵华林表示，我国大气污染防治与世界卫生组织的要求更有距离，特别是与世界卫生组织对人体健康的要求更有差距。以前，PM2.5不是主要污染物，随着环境污染治理难度的加大，PM2.5的污染问题已经日趋严重。赵华林认为，PM2.5加剧了灰霾污染。 郝吉明透露，我国大部分城市PM2.5浓度超过世界卫生组织IT1标准。中国已是全球颗粒物污染最严重的地区之一，且PM2.5的污染已不是一个城市的问题而是

氮氧化物排放标准2020

氮氧化物排放标准2020： 锅炉在燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物通称为氮氧化物NOx。煤炭、天然气、重油等天然矿物燃料在燃烧过程中生成的氮氧化物中，NO占90%，其余为NO2。新版《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014)要求2017年4月1日后在用锅炉须由现行标准的氮氧化物排放量≤200mg/m3降低至排放量≤80mg/m3，新建锅炉由现行标准的氮氧化物排放量≤80 mg/m3降低至排放量≤30mg/m3。 中正低氮燃气锅炉SZS系列 为了进一步减少氮氧化物排放，改善空气质量，全国各地区在满足国家标准的同时，还陆续出台更为严格的地方标准。 区域 NOx指标(mg/m3) 参考标准 发布日期 新建 在用 北京 30

80 DB11-139-2015 2015 天津 80 150 DB12-151-2016 2016 郑州 30 未明确 郑州市2017年大气污染 防治攻坚行动方案的通知 2017 西安、宝鸡、咸阳、渭南、铜川 30 80 陕西省环境保护厅关于燃气锅炉低氮排放改造控制标准的复函2017.5.22 山东 核心区50 重点区100一般区150其它200

(2016.12.31之前) 七市执行150 其余执行200 DB37(征求意见稿) 2017.11.29 上海 50 150 (2019-12-31之前) 50 (2020-1-1之后) DB31387-2017 (征求意见稿) 2017 杭州 50 150 DB201（征求意见稿）DB201（征求意见稿）成都 200 400

GB 13271-2014 2014 未明确 30(煤改气) 关于优化环评审批促进燃煤锅炉提标改造的通知2017.9 重庆 200 400 DB 50/658-2016 2016 广东 150 200 DB44/765-2017 (征求意见稿) 2017 哈尔滨 150 150

尿素SCR系统对柴油车NOx排放控制的进展

尿素SCR系统对柴油车NOx排放控制的进展 [来源：本网讯 2007/02/05] [美] Tennison P Lambert C Levin M 【摘要】与相同技术的汽油车相比，柴油车具有工作效率高、燃油经济性好、HC、CO和CO2排放低等明显优势，但柴油机的NOx排放控制难度较大，这是因为排气中的O2浓度较高，传统的三效催化器无法解决。目前有2种车载系统能降低NOx的排放：以尿素水溶液作为还原剂的选择性催化还原（SCR）系统和稀NOx捕集器（LNT）。研究探讨了SCR的应用。用氨作还原剂的SCR多年来一直用于固定源的排放控制，而尿素水溶液便于车载中制氨，且NOx的高效还原已在Ford车和其他使用尿素的场合得到了验证。在改进的欧洲Ford Focus 1.8 L TDCi柴油机上采用绿色催化系统后，NOx尾气排放可降到超低排放（ULEV Ⅱ）水平NOx 0.05 g/mile①）。排放也达到美国联邦试验规程（SFTP US06）第二阶段（Tier 2）标准（非甲烷碳氢化合物（NMHC）+ NOx 0.14 g/mile）范围内。尿素SCR上游由发动机排出的HC和CO通过氧化催化器来转化，尿素水溶液由Ford公司开发的空气辅助喷射系统喷入废气流中，添加的尿素还原剂用作SCR金属沸石基的催化剂，在稀燃状态下将NOx还原为N2。 1 前言 为了满足未来的排放标准，柴油车的NOx和颗粒（PM）排放是最受关注的问题。柴油车的CO2排放比现今的汽油车约低20%，而燃油经济性有可能高出40%。但是，由于排气中缺少还原物质，因此在稀薄（富氧）废气中去除NOx成了关键问题。用氨作还原剂的SCR技术一直被广泛用于固定源排放的NOx治理[1]。在富氧环境下氨与NOx的反应有较高的选择性，使SCR系统对轻型柴油车具有一定吸引力。与氨相比，尿素水溶液喷射装置更便于车载使用，其可行性已被Ford[2]、Volkswagen[3]、Mack Truck[4]及Daimler-Chrysler[5]公司的应用所证实。 个人用车配装尿素SCR系统需具备以下条件： （1）在加油站和维修点应有尿素水溶液供给设施； （2）尿素水溶液的添加方式应便于司机操作。 尿素水溶液供给设施的使用期限已有相关论述[6~8]。其费用由Ford公司基于市场销售情况评估为0.50～3.00美元/gal，由此得出，轻型车中轿车的尿素消耗为4 000 mile/gal，较重的多功能运动车（SUV）为1 000mile/gal，其寿命周期（12万mile）成本约为15～360美元，或小于柴油成本的5%。 添加尿素最好是在汽车加油时通过常规喷油嘴和加油管口同时进行，尿素的这种添加方式较为适宜。个人在这方面无需过多的知识和技巧，只要根据分配器上的提示和标价操作即可[9]。车载中混合添加尿素的方法已在轻、重型车运用上得到验证[10]。 本研究旨在对改进的欧洲Ford Focus 1.8 1TDCi柴油机排气系统，包括氧化催化器、尿素水溶液SCR系统和柴油机颗粒催化过滤器（CDPF）的转化效率进行评估，目的是论证其排放与ULEVⅡ排放标准NOx 0.05 g/mile、PM 0.01 g/mile、NMOG 0.040 g/mile和CO 1.7 g/mile）的可比性。同时也表明其排放达到Tier 2 SFTP US06工况标准（NMHC+NOx 0.14 g/mile）的可行性。试验采用含硫量约5×10-6的低硫柴油。全部车辆试验在美国密执安州迪尔伯恩市的Ford汽车研究和先进工程部的排放控制研究室中进行。 2 试验 2．1 化学试验 一旦与高温废气相遇，尿素水溶液就能迅速分解成氨（NH3）。特别采用摩尔比NH3/NOx＝1（或略低于化学计量比），以避免NH3在流经SCR时“逸出”并随尾气排放进入大气中。另外，在速度和负荷

最新有机化学的氧化还原反应知识讲解

有机化学氧化还原反应总结 一、氧化反应：有机物分子中加入 O 原子或脱去H 原子的反应。 常见的氧化反应： ①醇的氧化 醇→醛 ②醛的氧化 醛→酸 ③有机物的燃烧氧化、与酸性高锰酸钾溶液的强氧化剂氧化。 ④醛类及其含醛基的有机物与新制Cu （OH ）2悬浊液、银氨溶液的反应 常见的氧化剂有氧气、酸性高锰酸钾、二氧化锰、臭氧、银氨溶液和新制Cu （OH ）2悬浊液 a. 能被酸性KMnO 4氧化的：烯、炔、二烯、油脂（含C==C 的）苯的同系物、酚、 醛、葡萄糖等。 b. 能被银氨溶液或新制备的Cu(OH)2悬浊液氧化的：醛类、甲酸及甲酸酯、葡 萄糖、麦芽糖。 1.高锰酸钾氧化 a.在稀、冷KMnO4（中性或碱性）溶液中生成邻二醇 b.在酸性高锰酸钾溶液中，继续氧化，双键位置发生断裂, 得到酮和羧酸的混合物，如: 炔烃与氧化剂（KMnO4或O3）反应，产物均为羧酸或CO2 2.臭氧化反应: CHR=CR ＇R ＂＋Ｏ３→ＲＣＨ=Ｏ+Ｒ’Ｃ=ＯＲ” 3.醛的氧化：由于醛的羰基碳上有一个氢原子，所以醛比酮容易氧化，使用弱的氧化剂都能使醛氧化。利用两者氧化性能的区别，可以很迅速的鉴别醛或酮： a 费林试剂(Fehling)：以酒石酸盐为络合剂的碱性氢氧化铜溶液（绿色），能与醛作用，铜被还原成红色的氧化亚铜沉淀。 坎尼扎罗（Cannizzaro ）反应 不含 氢原子的醛在浓碱存在下可以发生歧化反应，即两个分子醛相互作用，其中一分子醛还原成醇，一个氧化成酸： KMnO 4O H 2CH 3CH 2C=CHCH 3CH 3OH CH 3CH 2CCH 3O CH 3COOH +,,RCHO NaOH Cu(OH)2RCOONa Cu 2O O H 2++++23RCHO Ag(NH 3)2OH RCOONH 4O H 2NH 3+2+++23HCHO NaOH HCOONa HCH 2OH 2浓+

有机物完全燃烧的通式

有机物完全燃烧的通式： 烃： C x H y＋(x+y/4)O2→xCO2+(y/2)H2O 烃的衍生物： C x H y O z＋(x＋y/4－z/2)O2→x CO2＋(y/2)H2O 题型一：有机物的质量一定时： 1、烃类物质(C x H y)完全燃烧的耗氧量与成正比。 2、有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定，则有机物中含碳或氢的质量分数一定；若混合物总质量一定，不论按何种比例混合，完全燃烧后生成的CO2或H2O的物质的量保持不变，则混合物中各组分含碳或氢的质量分数相同。 3、燃烧时耗氧量相同，则两者的关系为：⑴同分异构体或⑵最简式相同。 例1 下列各组有机物完全燃烧时耗氧量不相同的是 A、50 g乙醇和50 g甲醚 B、100 g乙炔和100 g苯 C、200 g甲醛和200 g乙酸 D、100 g甲烷和100 g乙烷 解析：A中的乙醇和甲醚互为同分异构体，B、C中两组物质的最简式相同，所以答案为D。 例2下列各组混合物中，不论二者以什么比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时生成CO2的质量也一定的是 A、甲烷、辛醛 B、乙炔、苯乙烯 C、甲醛、甲酸甲酯 D、苯、甲苯 解析：混合物总质量一定，不论按什么比例混合，完全燃烧后生成CO2的质量保持不变，要求混合物中各组分含碳的质量分数相同。B、C中的两组物质的最简式相同，碳的质量分数相同，A中碳的质量分数也相同，所以答案为D。 例3分别取等质量的甲烷和A（某饱和一元醇）、B(某饱和一元醛)、C(某稠环芳香烃含氧衍生物),若它们完全燃烧,分别生成了物质的量相同的CO2 .则: ⑴A的分子式为_______;B的分子式为_______，C的分子式为_________(C的分子式有多种可能,只写分子量最小的一种)。 ⑵写出符合上述要求时，CH4和A、B、C的分子组成必须满足的条件是__________（以n表示碳原子数，m表示氧原子数，只写通式）。 解析：A、B、C中的碳的质量分数与甲烷中相同,⑴中A、B的分子式只要结合醇、醛的通式就可以求出答案。稠环芳香烃中最简单的是萘，通过增加氧原子维持含碳的质量分数不变可推出C .⑵的通式推导抓住每少16个氢原子增加一个氧原子即可。

氮氧化物相关知识

氮氧化物(nitrogen oxides)包括多种化合物，如一氧化二氮 (N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。 造成大气污染的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，因此，环境学中的氮氧化物一般就指这两者的总称。氮氧化物具有不同程度的危害。 氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，硝酸是酸雨的成因之一；它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。 大气中氮氧化物浓度增长，造成了氮沉降量的增加。根据酸雨监测数据，降水中NO3－与SO42－当量浓度比值1999年以来呈现上升趋势。NO3－与SO42－当量浓度比值增大，表明氮氧化物对酸性降水的贡献在增大，我国酸雨正在由硫酸型酸雨向硫酸/硝酸复合型过渡。同时，氮沉降产生更多的硝酸根和氮的氧化物，使土壤酸化，使水酸化和富营养化。1 U' P4 [& v. |! z. v7 c4 @ 氮氧化物的持续增加，还会加速细微颗粒物和二次气溶胶的形成。氮氧化物是光化学污染的前体物之一。在阳光照射下，NO2和VOCs(挥发性有机化合物)经由一连串的光化学反应生成O3和甲醛、乙醛等多种二次污染物，导致大气氧化性增强，并形成光化学烟雾，对大气环

境和人体健康造成危害。在我国一些人口密集、经济发达和机动车保有量大的城市，已经发现发生光化学污染的趋势，尤其是在北京、广州、上海等特大城市已经监测到了光化学污染的发生。 因此，减少大气中的氮氧化物对于保护生态、保持人们身体健康起到重要作用。而减排氮氧化物就是保护环境、改善民生的重大举措。 二氧化硫的硫主要来自燃料，而氮氧化物的氮来源是燃料和空气，既与燃烧温度有关，也与混合气体在高温区停留的时间有关。烟气中氮氧化物浓度的变化范围较大，准确测算不容易。随着燃料使用量和机动车保有量的增加，氮氧化物也会随之增加。据测算，全国氮氧化物的排放量年增长率为5％~8％。如果不采取进一步的氮氧化物减排措施，随着国民经济继续发展、人口增长和城市化进程的加快，未来中国氮氧化物排放量将持续增长。按照目前的发展趋势，到2030年我国氮氧化物排放量将达到3540万吨，势必造成严重的环境影响，因此必须切实加强氮氧化物排放控制。而减少氮氧化物最重要的政策措施就是总量控制。 测定尾气中NO、NO2、N2O、N2O4，用化学分析方法和仪器分析方法分别怎样做？用色谱做有啥优点和不足？ 如果是硝酸合成中的尾气，最好采用红外气体分析，并且将氮氧化物转化成红外可以检测的形式。另外可以用激光分析法，可能也需要对气体进行适当的转化才好测定。采用色谱法，可能选择合适的色谱柱及分离条件是一个较为棘手的过程。如果是测定总氮氧化物，则可以采用化学发光法检测。

柴油发动机原理如何减排机动车氮氧化物

柴油发动机原理如何减排机动车氮氧化物? 我国“十二五”时期新增氮氧化物作为受控大气污染物。而机动车排放是氮氧化物的主要贡献者之一。如何减少机动车氮氧化物排放已成为各地关注的重点。本版今日刊登机动车排放专家的文章，介绍机动车氮氧化物排放控制技术和原理，以及如何减少氮氧化物排放的相关建议，以飨读者。氮氧化物对光化学烟雾的生成具有重要作用，因此控制氮氧化物对于改善大气质量具有重要意义。由于汽油车和柴油车的工作原理不同，对于氮氧化物的控制技术也有所不同。可喜的是，目前机动车氮氧化物的控制技术成熟，且已在发达国家得到广泛应用。此外，控制机动车氮氧化物，在选择使用合适的技术同时，相关的政策和保障措施也十分必要。为什么要控制机动车氮氧化物排 放？ （柴油车尾气减少器） ■阅读提示汽油车和柴油车的排气污染物都包括氮氧化物。排放法规中规定的氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮。由于氮氧化

物对光化学烟雾的生成具有重要作用，因此国家将氮氧化物削减作为“十二五”的约束性指标。机动车对环境的污染主要来自排气排放。汽油车的主要排气污染物是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）；柴油车的排气污染物除一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物以外，还包括微粒排放。排放法规中规定的氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮。一氧化氮是在燃烧室高温条件下生成的，由空气中的氮气和氧气发生氧化反应产生，在汽油机和柴油机中都有。一氧化氮的生成强烈依赖温度。化学动力学研究结果表明，当反应温度从2200℃提高到2300℃时，一氧化氮的生成量几乎翻一番。氧浓度提高也使一氧化氮生成量增加，高温持续时间越长，一氧化氮的生成量越大。这给降低发动机的氮氧化物排放提出了难题。众所周知，热效率是随最高燃烧温度的增加而增加的，这表明在发动机设计阶段必须在发动机油耗和排放之间进行折中处理，尽可能精确地进行实验才能取得最佳匹配效果。随着排放法规的严格化，必须采用后处理技术才能有效降低氮氧化物排放并保持良好的燃油经济性。机动车排到大气中的碳氢化合物和氮氧化物在一定的地理、温度、气象条件下，经强烈的阳光照射，会发生光化学反应，生成以臭氧（O3）、醛类为主的过氧化产物，称为光化学烟雾。臭氧具有独特的臭味和很强的毒性，醛类对人眼及呼吸道有刺激作用。此外，它们还妨碍生物的正常生长，危害巨大。由于氮氧化物对光化学烟雾的生成具有重要作用，因此国家将氮氧化物削减作为“十二五”的约束性指标。减少机动车氮氧化物有哪些技术？

化学氧化还原反应知识点

化学氧化还原反应知识点 1、反应类型： 氧化反应：物质所含元素化合价升高的反应。 还原反应：物质所含元素化合价降低的反应。 氧化还原反应：有元素化合价升高和降低的反应。 2、反应物： 氧化剂：在反应中得到电子的物质 还原剂：在反应中失去电子的物质 3、产物： 氧化产物：失电子被氧化后得到的产物 还原产物：得电子被还原后得到的产物 4、物质性质： 氧化性：氧化剂所表现出得电子的性质 还原性：还原剂所表现出失电子的性质 1、物质在反应中是作为氧化剂还是作为还原剂，主要取决于元素的化合价。 1元素处于最高价时，它的原子只能得到电子，因此该元素只能作氧化剂，如+7价的Mn和+6价的S 2元素处于中间价态时，它的原子随反应条件不同，既能得电子，又能失电子，因此该元素既能作氧化剂，又能作还原剂，如0价的S和+4价的S 3元素处于最低价时，它的原子则只能失去电子，因此该元素只能作还原剂，如-2价的S 2、重要的氧化剂 1活泼非金属单质，如F2、Cl2、Br2、O2等。 2元素处于高价时的氧化物、高价含氧酸及高价含氧化酸盐等，如MnO2，NO2;浓 H2SO4，HNO3;KMnO4，KClO3，FeCl3等。 3过氧化物，如Na2O2，H2O2等。

3、重要的还原剂 1金属单质，如Na，K，Zn，Fe等。 2某些非金属单质，如H2，C，Si等。 3元素处于低化合价时的氧化物，如CO，SO2等。 4元素处于低化合价时的酸，如HCl浓，HBr，HI，H2S等。 5元素处于低化合价时的盐，如Na2SO3，FeSO4等。 电子转移的表示方法有双线桥法和单线桥法： 1、双线桥法 要点： 1箭头由反应物中化合价变化元素指向生成物中化合价已经变化了的同一元素。升高、降低各一根箭头，越过方程式中间的等号 2电子转移数目：化合价升高、失电子;化合价降低、得电子。化合价改变元素的原子个数m×每个原子得到或失去电子的个数ne-,即m×ne-。 2、单线桥法 要点： 1线桥从反应物中化合价升高的元素出发，指向反应物中化合价降低的元素，箭头对 准氧化剂中化合价降低的元素，箭头不过“=” 2在线桥上标明转移电子总数，不写得到或失去。 1、价态规律 同种元素，处于最高价态时只具有氧化性。处于最低价态时只具有还原性。处于中间 价态时既有氧化性又有还原性。 2、歧化和归中规律 价态归中规律：同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时，价态的变化“只靠拢， 可相交，不相叉”。 3、反应先后规律 在浓度相差不大的溶液中：

各类有机物的一般通式及分子式的通式归纳如下

1、烷烃的一般通式：CnH ( ≥1 ) 2、环烷烃的一般通式：CnH 2n ( n ≥3) 3、烯烃的一般通式：CnH 2n ( n≥2) 4、二烯烃的一般通式：CnH 2n －2 (n ≥3) 5、炔烃的一般通式：CnH 2n －2 ( n ≥2) 6、苯和苯的同系物的一般通式：CnH 2n －6 7、一元卤代烃的一般通式：R —X （R 代表烃基，X 代表卤素原子） 8、饱和一元醇的一般通式：CnH 2n+1—OH (n ≥1) 饱和一元醇的分子式的通式：CnH 2n+2O (n ≥1) 乙二醇的结构简式： ， 丙三醇的结构简式： （分子式：C 2H 6O 2） （分子式：C 3H 8O 3） 9、醚的一般通式：R —O —R （R,R 代表烃基，可以相同，也可以不同） 10、醛的一般通式：R （或H ）—CHO （R 代表烃基） 饱和一元醛的通式：CnH 2n+1—CHO (n ≥1) 饱和一元醛的分子式的通式：CnH 2n O 11、酮的一般通式：R —CO —R （R ，R 代表烃基，可以相同，也可以不同） 12、羧酸的一般通式：R （或H ）—COOH （ R 代表烃基） 饱和一元羧酸的通式：CnH 2n+1—COOH 饱和一元羧酸的分子式的通式：CnH 2n O 2 13、酯的一般通式：R （或H ）—COOR 饱和酯的分子式的通式：CnH 2n O 2 14、 葡萄糖的分子式：C 6H 12O 6 分子结构：多羟基醛的结构 葡萄糖的结构简式：CH 2OH （CHOH ）4CHO 15、果糖的分子式：C 6H 12O 6 分子结构：多羟基酮的结构 果糖的结构简式：CH 2OH （CHOH ）3COCH 2OH 16、蔗糖的分子式：C 12H 22O 11 分子结构：不含醛基 17 、麦芽糖的分子式：C 12H 22O 11 分子结构：含有醛基 18、淀粉的分子式：（C 6H 10O 5）n 19、纤维素的分子式：（C 6H 10O 5）n 20、几种重要的氨基酸：（甘氨酸，丙氨酸，苯丙氨酸，谷氨酸）其结构简式如下。 2n +1 互为同分异构体 互为同分异构体 ， ， ， CH 2 CH 2 OH OH CH 2 CH CH 2 OH OH OH ， ， ， 醛和酮互为同分异构体 醇和醚互为同分异构体 羧酸和酯互为同分异构体 葡萄糖和果糖互为同分构体 互为同分异构体 n 值不同，它们不互为同分异构体 甘氨酸 CH 2 NH 2 a —氨基乙酸 C OH O 丙氨酸 a —氨基丙酸 C OH O NH 2 CH 3—CH —— 苯丙氨酸 a —氨基β—苯基丙酸 C OH O CH — 2 2— 谷氨酸 a —氨基戊二酸 C OH O C HO O CH —CH 2—CH 2— 2

空气中氮氧化物日变化曲线

空气中氮氧化物的日变化曲线 XXX（XX大学环境与化学工程学院环境科学专业091班，辽宁大连 116622） 1概述 1.1研究背景 1.1.1氮氧化物的来源 大气中氮氧化物（NO x ）包括多种化合物，如一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮，除二氧化氮以外，其他氮氧化物极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮或一氧化氮，一氧化氮不稳定又变成二氧化氮。因此大气污染化学中的氮氧化物主要指的是一氧化氮和二氧化氮。其主要来自天 然过程，如生物源、闪电均可产生NO x 。NO x 的人为源绝大部分来自化石燃料的 燃烧过程，包括汽车及一切内燃机所排放的尾气，也有一部分来自生产和使用硝酸的化工厂、钢铁厂、金属冶炼厂等排放的废气，其中以工业窑炉、氮肥生 产和汽车排放的NO x 量最多。城市大气中2/3的NO x 来自汽车尾气等的排放，交 通干线空气中NO x 的浓度与汽车流量密切相关，而汽车流量往往随时间而变 化，因此，交通干线空气中NO x 的浓度也随时间而变化。 1.1.2氮氧化物的危害 NO的生物化学活性和毒性都不如NO 2，同NO 2 一样，NO也能与血红蛋白结 合，并减弱血液的输氧能力。如果NO 2 的体积分数为（50—100）×10-6时，吸 入时间为几分钟到一小时，就会引起6—8周肺炎; 如果NO 2 的体积分数为（150—200）×10-6时,就会造成纤维组织变性性细支气管炎，及时治疗，将于3—5不周后死亡。 在实验室，NO 2 体积分数达到10-6级，植物叶片上就会产生斑点，显示植 物组织遭到破坏。体积分数为10-5级的NO 2 会引起植物光合作用的可逆衰减。 此外，NO x 还是导致大气光化学污染的重要物质。

世界各地NOx排放标准

6.3NOx排放标准 6.3.1美国 美国1971年颁布的新源性能标准规定，1971年8月17日以后新建的热功率超过73MW的电站锅炉NOx排放量不得超过0.7 lb/MBtu (约折合860mg/m3)。 1977年对该标准进行了修改，颁布了修改后的新源性能标准，要求1978年9月18日以后新建的热功率超过73MW的电站锅炉NOx排放量不得超过0.5~0.6 lb/MBtu (约折合615~740mg/m3),去除率不得小于65%。 1997年对该标准中的NOx指标进行了修订，分别对新建、扩建和改建电站锅炉进行规定，同时对新建电站锅炉改为基于电量输出的排放限值，对扩建和改建电站锅炉仍采用基于热量输入的排放限值。修改后的标准规定1997年7月9日以后新建的电站锅炉不得超过1.6 lb/MWh (约折合218mg/m3)。 2005年又对该排放标准进行了修订，规定2005年2月28日后新建的电站锅炉MOx 排放不得超过1.0 lb/MWh,扩建和修改电站锅炉采用达到基于电量输出排放限值和热量输入排放限值两者之一即可。扩建电站锅炉不得超过 1.0 lb/MWh或0.11 lb/MBtu (约折合135mg/m3),改建的电站锅炉不得超过1.4 lb/MWh或0.15 lb/MBtu (约折合184mg/m3)。 6.3.2欧盟 与SO2相同，欧盟对NOx也是通过88/609/EEC指令和2001/80/EC指令控制的。88/609/EEC指令规定，1987年7月1日后获得许可证的新建厂，燃用一般固体燃料的装置执行650mg/m3的排放限值，燃用挥发份低于10%的固体燃料的装置执行1300mg/m3的排放限值。 现行的《大型燃烧企业大气污染物排放限值指令（2001/80/EC）》替代了88/609/EEC 指令。2001/80/EC指令中是区分三类燃烧企业进行管理的，对这三类企业规定了不同排放限值。成员国可以采用更为严格的排放限值。 （１）2002年11月27日后获得许可证的新建燃烧装置，对于热功率大于300MW,燃用固体燃料的大型新建燃烧装置，执行200mg/m3的限值：热功率在100～300MW之间的，执行300mg/m3的限值：热功率在50～100MW之间的，执行400mg/m3的限值。 （２）1987年7月1日后，2002年11月27日前获得许可证的新建燃烧装置，仍执行88/609/EEC指令中规定的限值。 （３）1987年7月1日前获得许可证的新建燃烧装置，也即88/609/EEC指令生效前获得许可证的新建燃烧装置。各成员国在2008年1月1日前可以采用下面两种措施之一：①采取必要的方法使排放达到88/609/EEC指令中规定的限值。②或者按照2001/80/EC中规定的各国排放总量上限的要求，制定和实施国家排放削减计划，成员国应该在保证国家排放削减计划的削减量不少于采用方法①中的限值减少的排放量。 在2001/80/EC指令中规定了15个成员国的总量削减目标，在成员国增加后，欧盟分别于2003年和2006年对2001/80/EC进行了修订，给出了27个成员国的总量削减目标。 欧盟于1996年颁布《综合污染防治和控制》指令（Integrated pollution prevention and control,IPPC）,对工业装置的排污许可证和控制做了规定，并与2008年正式写入法典。在欧盟成员国，约有52000套装置涵盖在IPPC指令中。 IPPC指令基于以下几个法则：１.综合方法：２.最佳可行技术：３.机动性：４.公众参与。IPPC指令中对最佳可行技术定义为指所开展的活动及其运作方式已达到最有效和最先进的阶段，从而表明该特定技术原则上具有切实适宜性，可为旨在采用排放限值防止和难以切实可行地防止时，从总体上减少排放及其对整个环境的影响奠定基础。最佳可行技术涉及的工业包括：能源工业，金属制造和加工，采矿业，化学工业，废物处理，其他行为。其中对能源工业，2006年7月发布了《大型燃烧装置最佳可行技术》。

〔2020〕在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理技术指南

附件： 技术文件 在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理 技术指南 （发布稿） 中国环境保护产业协会 2020年3月31日

目录 前言.................................................................... II 1总则.. (1) 2 后处理装置技术要求 (2) 3 后处理装置与车辆匹配安装要求 (4) 4车辆排放污染治理后验收要求 (5) 5车辆排放污染治理后维护保养要求 (6) 附录A （资料性附录）在用柴油车安装后处理装置安装单 (7) 附录B （资料性附录）后处理装置维护保养记录单 (9) 附录C 引用文件索引 (10)

前言 本指南遵照国家机动车排放污染防治法规政策和强制性标准，以当前技术发展和应用状况为依据，为在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理提供技术指导。 本指南由中国环境保护产业协会组织制订。 本指南起草单位：中汽研汽车检验中心（天津）有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、中国环境保护产业协会机动车污染防治技术专业委员会。 本指南主要起草人：王计广，李孟良，谢振凯，李菁元，张潇文，齐松博，沈姝。 本指南由中国环境保护产业协会负责管理，由起草单位负责具体技术内容的解释。在应用过程中如有需要修改与补充的建议，请将相关资料寄送至中国环境保护产业协会技术部（北京市西城区扣钟北里甲4楼，邮编100037）。

1总则 适用范围 本指南规定了在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理中车辆技术条件、排放污染治理组合后处理装置技术性能、与车辆匹配安装、治理后验收和维护保养等内容，可作为车辆主管部门、车辆所有者、维修单位、后处理装置生产企业、第三方检测机构等相关方，开展在用柴油车颗粒物和氮氧化物排放污染治理工作的技术参考。 本指南适用于安装有电控燃油喷射系统、最大总质量大于吨的在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理。 适用条件 本指南适用的在用柴油车应在正常维护保养期内，并满足如下条件： ——发动机各项性能指标（如汽缸压力、喷油正时、各缸工作均匀性、空气滤清器、排气系统、整车机油耗等）基本正常； ——排放污染治理前，在用柴油车颗粒物和氮氧化物排放应满足GB3847-2018中a类限值要求。 术语和定义 下列术语和定义适用于本指南： 在用柴油车In-use Diesel Vehicle 指已经注册登记并取得号牌的柴油车。 排放污染协同治理Deiesel PM and NOx Reduction, DPNR 指在在用柴油车排气系统中安装颗粒物与氮氧化物排放治理组合装置（以下简称“后处理装置”），降低排气中颗粒物和氮氧化物排放的行为。 氧化型催化转化器Diesel Oxidation Catalyst, DOC 指安装在柴油机排气系统中，通过催化氧化反应，能降低排气中一氧化碳、总碳氢化合物和颗粒物中挥发性有机物（SOF）等污染物排放量的装置。 颗粒物捕集器 Diesel Particulate Filter, DPF 指安装在柴油机排气系统中，排气全部或部分流经载体，通过载体孔内壁（带微气孔）的过滤特性降低排气中颗粒物的捕集器，简称DPF。当DPF载体的孔内壁涂覆有氧化性催化剂，称为催化型颗粒物捕集器（Catalyzed Diesel Particulate Filter，简称CDPF）。对