实验3二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用

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1、实验3二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用华南师范大学实验报告姓名：学号：课件密码：23293组员，x.、八—1—1•刖目1.1目的和意义本实验用二茂铁作为燃油添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热，了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。同时，学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定S02和N02气体的浓度，并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。通过物理化学实验的基本技术即量热技术的使用以及气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用，使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排

2、放、减少大气污染中所起的作用。从而进一步关注社会、关注环境。1.2文献综述与总结二茂铁及其衍生物由于其特殊的化学结构，具有芳香性、氧化还原性、稳定性及低毒性，因而有着广泛的用途及潜在的应用前景，这就激发了化学工作者极大的兴趣和关注，使其在许多领域里得到了应用。二茂铁具有2个环戊二烯丌键结合的层状结构，丌键结合对称分子所具有的芳环性质，使其有很高的辛烷值及抗爆性，在节汕、消烟、结炭、抗爆、提高辛烷值等方面有着重要的作用。将二茂铁及其衍生物添加到固体、液体或气体燃料屮，都有助于消烟和抗爆等作用，比如二茂铁可作为取代造成公害的四乙基铅的汽油抗震剂，还可以作为油漆的快干剂、长效助燃剂等，尤

3、其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类，效果更为显著。二茂铁及其衍生物添加到锅炉燃料屮，可减少烟的生成和喷嘴积炭，也可掺在煤粉中作助燃减烟使用。此外，将二茂铁添加到动力机械燃料中，可使燃烧室的积炭减少，以降低烟尘对火气的污染。含氨基硅烷二茂铁的硅烷聚合物可改善冷冻润滑剂的热和水解性能。二茂铁衍生物还被用于火箭燃料的添加剂以提高固体推进剂的燃烧速度。作为消烟节能添加剂常用于汽油、柴油、重柴油等液体燃料，对节约能源、减少烟尘、防止环境污染有明显效果，因而可广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。二茂铁及其衍生物还是一类应用较广、提高推进剂燃速幅度较大的燃速催化剂。其最主要的用途是作

4、燃料助燃剂，如：用于提高汽油辛烷值（效能为四乙基铅的80%左右），可代替四乙基铅制得无铅汽油；用于促进柴油燃烧完全，加入0.1%可使烟炱降低65%；在煤炭中加入0.05°%,可使一氧化碳下降75%。因此，二茂铁是优良的助燃催化剂，它不仅能使动力机械燃烧室的积炭减少，延长机械使用寿命，同时可提高燃料利用率，减少烟尘对大气的污染。而本实验的冃的则在于探究添加二茂铁后，改善柴油的燃烧状况，提高柴油的燃烧热值及对尾气的消烟效果2.实验部分2.1实验原理2.1.1燃烧热的测量原理有机物的燃烧热是指lmol有机物在一个大气压下完全燃烧所放出的热量。在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热，它等于

5、这个燃烧反应过程屮内能变化。在恒压条件下测得的燃烧热成为恒压燃烧热，它等于这个燃烧反应过程的焓变。化学反应热效应通常是通过恒压热效应表示，若参加燃烧反应的是一个大气压下lmol有机物，则恒压热效应即为该有机物的标准燃烧热。利用氧弹卡计测量柴汕燃烧产生的热量。根据能量守恒定律，样品完全燃烧放出的热量促使卡计本身及其周围的介质（本实验用水）温度升高，测量介质燃烧前后温度的变化，就可求算出该样品的恒容燃烧热，在量热计与环境没有热交换情况下，其关系式为：mQ?W样V（卡?水）?T?m点火丝Q点火丝式中，m样为样品的质量，g;QV为样品的恒容燃烧热，j/g;W（卡+水）为氧弹卡计和周围介质的

6、热当量，J/°C,表示卡计和水每升高1°C所需要吸收的热量；W（卡4•水）一般用经恒重的标准物（苯甲酸）来标定，苯甲酸在恒容条件下燃烧热QV的值为26459.6j/g;m点火丝为点火丝的质量，Q点火丝为点火丝（铁丝）在恒容条件下燃烧放出的热量，其值为6694.4」/g;AT为燃烧过程温度的升高值，可利用CACE系统追踪燃烧过程中AT,经过雷诺作图法或计算法可校正由于系统热漏等原因产生的AT的测量偏差。通过上述公式分别测量柴汕和在柴油中加入二茂铁后柴油燃烧放出的热量的燃烧值，即可研究二茂铁作为柴油燃烧的添加剂对柴油燃烧效率的影响规律。2.1.2不完全燃烧条件下二茂铁对燃油燃烧效率及燃

7、烧速率的影响根据2.1.1的实验原理与方法，对不完全燃烧条件下二茂铁对柴汕燃烧的影响可从燃烧速率（AT/t）、燃烧效率（AT/m）以及燃烧后碳渣的重量和尾气成分的变化四个方面进行研究。尾气可通过氧弹装置中的排气孔收集到集气装置中的排气孔收集到集气装置中，利用相关的分析方法与手段进行尾气的地量分析与测定，研究不完全燃烧条件下二茂铁对柴油的燃烧效率和速率的影响以及消烟助燃作用。2.1.3燃油燃烧尾气成分的测定①S02气体的测定甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法可用