流化床与生物质团队

高温高压反应釜


实验原理:利用水在高温高压下不同于普通水的特殊性质,使得生物质内分子结构能够朝着人们希望的方向进行。由物理学知识可知,水的密度,黏度,介电常数都会随着温度的升高而降低,在靠近临界点(374℃,22.1MPa)时它们又会快速的下降,当温度压力到达超临界条件后,水的几项数值下降速度变缓。所以生物质高压水热预处理技术中高压液态水的黏度,密度,离子积,介电常数都产生了剧烈变化,它们变得极低,而较低的介电常数等使得产生了类似于气体的特质,水的低密度提高了扩散能力,低粘度减小了运动阻力,所以水分子间的存在的大量氢键作用减弱,使得液态水内对有机物的溶解能力增强,无机物的溶解能力下降。同时在上述几种性质中最独特的是水的离子积。在标准状况下水的离子积是10-14,当温度升高到250℃时离子积达到最大值10-11,随后当温度继续增加,离子积不断降低,但当温度接近临界条件时,离子积出现一个剧烈的降低,当超过临界条件后,离子积的降低变得缓慢。由化学知识可知,水中会发生水分子不断分解成氢离子和氢氧根离子以及氢离子和氢氧根离子合成水分子的动态平衡过程。所以在离子积小于10-14时,水中含有的氢离子和氢氧根离子很少,基本可以忽略掉,水中以自由基反应为主,对反应无任何作用;而当离子积大于10^-14时,水中分解出的氢离子和氢氧根离子存在不断增加,水中以离子基反应为主,水对于有些反应会起到促进或阻碍作用。


使用心得:高温高压反应釜使用的关键在于气密性,所以在使用前需要多次进行气密性探究,不仅仅是为了安全考虑,也是为了防止因气密性导致压力不够而需要重复实验,浪费时间。还有的就是实验前压力的选取,到达反应温度的压力与实验前压力息息相关,一般按照经验选取,需要多做几次,否则影响实验效果。同时实验后的产物分离也需要根据实验样品的选取选择合适的方法,才能得出严谨的实验数据。


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