2023年二茂鐵對(duì)柴油的助燃和消煙作用實(shí)驗(yàn)報(bào)告

華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)化學(xué)（師范)班級(jí)1２化教五班課程名稱(chēng)化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二茂鐵對(duì)柴油的助燃和消煙作用實(shí)驗(yàn)類(lèi)型□驗(yàn)證□設(shè)計(jì)□綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)間2０23年4月21日實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師何廣平老師實(shí)驗(yàn)評(píng)分二茂鐵對(duì)柴油的助燃和消煙作用一、前言1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解二茂鐵的應(yīng)用,特別是作為一種優(yōu)良的燃料助燃催化劑，其重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與環(huán)保價(jià)值。(2)掌握運(yùn)用氧彈卡計(jì)測(cè)量油品燃燒所產(chǎn)生的熱量的操作技術(shù)，應(yīng)用CAＣE系統(tǒng)評(píng)價(jià)油品的燃燒效率。(3)學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)自制的二茂鐵對(duì)柴油的助燃和消煙作用。實(shí)驗(yàn)意義本實(shí)驗(yàn)用自制的二茂鐵作為添加劑,運(yùn)用氧彈量熱計(jì)測(cè)定燃油在是否有添加劑存在下的燃燒熱。了解和比較添加二茂鐵對(duì)柴油燃燒效率和速率的影響以及二茂鐵的節(jié)能助燃效應(yīng)。同時(shí)，學(xué)習(xí)和掌握甲醛法和鹽酸蔡乙二胺分光光度法分別測(cè)定SＯ2和NＯ2氣體的濃度，并應(yīng)用于柴油燃燒后尾氣成分的測(cè)定。[1]文獻(xiàn)綜述與總結(jié)二茂鐵[(Ｃ５H5)2Ｆe]是一種具有芳香族性質(zhì)的有機(jī)過(guò)渡金屬化合物，在常溫下為橙黃色針狀或粉末狀結(jié)晶物，具有類(lèi)似樟腦的氣味,熔點(diǎn)1７3～174℃，沸點(diǎn)249℃,不溶于水,而溶于甲醇、乙醇、乙醚、苯、汽油、煤油、柴油等有機(jī)溶劑，具有高度熱穩(wěn)定性和耐輻射性，加熱到４７0℃也不分解。在化學(xué)性質(zhì)上，二茂鐵與芳香族化合物相似,不易發(fā)生加成反映,容易發(fā)生取代反映。自２0世紀(jì)50年代人類(lèi)初次成功合成二茂鐵以來(lái),二茂鐵及其衍生物的合成與應(yīng)用得到廣泛地研究。文獻(xiàn)報(bào)道二茂鐵的制備方法有多種，歸納起來(lái)可分為化學(xué)合成法和電化學(xué)合成法。電化學(xué)法電耗高，不適合電力緊張、電價(jià)高的地區(qū)，且電化學(xué)法難以得到高純度產(chǎn)品。在化學(xué)合成法中有醇鈉法、乙二胺法、相轉(zhuǎn)移催化合成法、二甲基亞礬法等，這些方法各有其優(yōu)缺陷，其中醇鈉法、二甲基亞礬法工藝簡(jiǎn)樸，對(duì)環(huán)境污染少，具有實(shí)際生產(chǎn)意義。醇鈉法又有甲醇鈉法和乙醇鈉法,成本較低,但規(guī)定無(wú)水操作。甲醇鈉法毒性較大,而乙醇鈉法安全無(wú)毒,操作環(huán)境好。二甲基亞颯法沒(méi)有無(wú)水規(guī)定,操作方便，生產(chǎn)安全，毒性小,但生產(chǎn)成本較醇鈉法高。二茂鐵有多種用途,其重要用途是作燃料助燃劑。二茂鐵添加到固體燃料、液體燃料中，可以起到明顯的消煙、助燃和節(jié)省燃料的作用。特別是添加到燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙的烴類(lèi)中,其效果尤為顯著。二茂鐵對(duì)芳烴燃燒時(shí)的消煙作用最佳,另一方面為烯烴、環(huán)烷烴、烷烴。二茂鐵還可用于提高汽油辛烷值，可代替四乙基鉛制得無(wú)鉛汽油。由于二茂鐵的這種助燃、消煙作用，可以起到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、節(jié)能和減少大氣污染的效果，它是一種優(yōu)良的環(huán)保、節(jié)能產(chǎn)品。此外,二茂鐵及其衍生物還可以用作紫外線吸取劑、熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑,在醫(yī)藥和其它領(lǐng)域也得到獨(dú)特應(yīng)用。我們以前曾對(duì)二甲基亞礬法制二茂鐵進(jìn)行了比較進(jìn)一步的研究和改善，前人實(shí)驗(yàn)曾有對(duì)乙醇鈉法合成二茂鐵的影響因素進(jìn)行研究和探討，旨在為工業(yè)生產(chǎn)提供最佳的合成路線和工藝條件,并對(duì)二茂鐵添加到柴油中的助燃消煙作用進(jìn)行了初步的考察。目前，二茂鐵衍生物多達(dá)數(shù)百種。二茂鐵及其衍生物最廣泛的用途是作為催化劑，如不對(duì)稱(chēng)催化、羥醛縮合、烯烴常壓氫化、芳酮硅烷化等。二茂鐵及其衍生物還可以作為燃料油添加劑。二茂鐵添加到固體燃料、液體燃料中,可以起到明顯的消煙、助燃和節(jié)省燃料的作用。特別是添加到燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙的烴類(lèi)中，其效果尤為顯著。二茂鐵對(duì)芳烴燃燒時(shí)的消煙作用最佳,另一方面為烯烴、環(huán)烷烴、烷烴。二茂鐵還可用于提高汽油辛烷值，可代替四乙基鉛制得無(wú)鉛汽油。由于二茂鐵的這種助燃、消煙作用，可以起到提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、節(jié)能和減少大氣污染的效果,它是一種優(yōu)良的環(huán)保、節(jié)能產(chǎn)品。二、實(shí)驗(yàn)部分１．實(shí)驗(yàn)原理(1）燃燒熱測(cè)量原理運(yùn)用氧彈卡計(jì)測(cè)量柴油燃燒產(chǎn)生的熱量。根據(jù)能量守恒定律，樣品完全燃燒放出的熱量促使卡計(jì)自身及其周邊的介質(zhì)(本實(shí)驗(yàn)用水）溫度升高,測(cè)量介質(zhì)燃燒前后溫度的變化,就可以求算出該樣品的恒容燃燒熱,在量熱計(jì)與環(huán)境沒(méi)有熱互換的情況下,其關(guān)系式為:ｍ樣QV=W（卡+水）ΔＴ-m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲式中，ｍ樣——樣品的質(zhì)量,g；Qv——樣品的恒容燃燒熱,J/g；W(卡+水）——氧彈卡計(jì)和周邊介質(zhì)的熱當(dāng)量,J/K,它表達(dá)卡計(jì)和水每升高1K所需要吸取的熱量;W(卡+水）=14541．3５（J/K)；m點(diǎn)火絲——點(diǎn)火絲的質(zhì)量,g;Q點(diǎn)火絲——點(diǎn)火絲（鐵絲)在恒容條件下燃燒放出熱量,Q點(diǎn)火絲=6694．4J/g；ΔＴ——燃燒過(guò)程中溫度的升高值,可運(yùn)用ＣACE系統(tǒng)追蹤燃燒過(guò)程中ΔT,通過(guò)雷諾作圖法或計(jì)算法可校正由于系統(tǒng)熱漏等因素產(chǎn)生的ΔＴ的測(cè)量偏差。通過(guò)上述公式可計(jì)算分別測(cè)量柴油和在柴油中加入二茂鐵后柴油燃燒放出的熱量的燃燒值，即可研究二茂鐵作為柴油燃燒的添加劑對(duì)柴油燃燒效率的影響規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)以ΔＴ/m(單位重量柴油燃燒引起溫度變化值)研究添加劑對(duì)柴油燃燒效率的影響規(guī)律。（２)完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)燃油燃燒效率及燃燒速率的影響作為柴油燃燒的添加劑，二茂鐵在實(shí)驗(yàn)條件下其自身并不燃燒,而是起到催化助燃作用。根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)原理與方法,在柴油完全燃燒的條件下，測(cè)量柴油在加入二茂鐵和未加入二茂鐵時(shí)燃燒前后溫度隨時(shí)間的變化，通過(guò)ΔT/m(單位重量柴油燃燒引起溫度變化值）以及ΔT/Δt(即單位時(shí)間溫度隨時(shí)間的變化率),即可研究二茂鐵作為添加劑對(duì)柴油燃燒的效率和速率的影響規(guī)律。(3)不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)燃油燃燒效率及燃燒速率的影響根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)原理和方法,對(duì)于不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)柴油燃燒的影響可從燃燒速率(ΔT/Δt）,燃燒效率(ΔT/m)以及燃燒后炭渣的重量和尾氣成分的變化三個(gè)方面進(jìn)行研究,尾氣可以通過(guò)氧彈裝置中的排氣孔收集，運(yùn)用有關(guān)的分析方法進(jìn)行尾氣的定性和定量測(cè)定。以尋找二茂鐵與柴油量的最佳配比,從而了解二茂鐵作為柴油燃燒過(guò)程中的添加劑其環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(4）燃油燃燒尾氣成分的測(cè)定原理實(shí)驗(yàn)中選擇SO2和NＯ2氣體作為燃燒尾氣成分中的被測(cè)氣體，以此研究添加劑對(duì)燃油燃燒尾氣成分的影響,并以每克柴油燃燒放出的SO2和NO2的量(mol/ｇ）表達(dá)燃燒尾氣的排放結(jié)果。①SO2氣體的測(cè)定原理甲醛緩沖溶液吸取-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法[4]可用于測(cè)定尾氣中ＳO2氣體的濃度。SO2氣體被甲醛緩沖溶液吸取后,生成穩(wěn)定的羥基甲磺酸加成化合物,在樣品溶液中加入氫氧化鈉，使加成化合物分解,釋放出的二氧化硫與鹽酸副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫紅色化合物,可在５７7nm處進(jìn)行測(cè)定。此方法的重要干擾物為氮氧化物、臭氧和某些重金屬。加入胺磺酸鈉可消除氮氧化物干擾。采樣后放置一段時(shí)間。臭氧可自行分解,磷酸及環(huán)己二胺四乙酸二鈉鹽可消除或減少某些金屬離子干擾。此方法適宜的濃度范圍為0.003~1．07mg/m3,最低檢出限為０.2mg/Ｌ。通過(guò)氧彈排氣孔將柴油燃燒后的尾氣收集到裝有甲醛緩沖吸取液的無(wú)色多孔玻板吸取瓶中,運(yùn)用甲醛緩沖溶液吸取-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法測(cè)定燃燒尾氣中SO2氣體的量，以每克柴油放出二氧化硫氣體的量表達(dá)SO2的排放量（mol/g)。②NＯ２氣體測(cè)定原理鹽酸萘乙二胺分光光度法[5]可用于測(cè)定尾氣中的NO2氣體濃度。空氣中的二氧化氮與吸取液中的氨基磺酸鈉進(jìn)行重氮反映，再與N-(1-萘基)乙二胺鹽酸作用,生成粉紅色的偶氮染料，可在波長(zhǎng)540ｎm處進(jìn)行測(cè)定。此方法的重要干擾物為臭氧,對(duì)二氧化氮的測(cè)定產(chǎn)生負(fù)干擾。采樣時(shí)在吸取瓶入口處接１5~20cm長(zhǎng)的硅膠管,即可將臭氧濃度減少到不干擾二氧化氮的測(cè)定水平。此方法的檢出限為0.1２ｍｇ／L。通過(guò)氧彈排氣孔將柴油燃燒后的尾氣收集到裝有NO2氣體吸取液的棕色多孔玻板吸取瓶中，運(yùn)用鹽酸萘乙二胺分光光度法測(cè)定尾氣中的ＮO2氣體量,以每克柴油放出的二氧化氮?dú)怏w量表達(dá)NO2的排放量（mｏl／g)。2.儀器與藥品（1）重要儀器氧彈式量熱裝置、紫外分光光度計(jì)、數(shù)顯溫差測(cè)量?jī)x、貝克曼溫度計(jì)、電子天平、萬(wàn)用電表、燒杯、量筒、比色管、移液管、容量瓶、玻板吸取瓶。(2)重要試劑二茂鐵、柴油、高壓氧氣瓶、二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)吸取液（甲醛緩沖吸取液)、鹽酸副玫瑰苯胺（PRA)0．０５%、氨磺酸鈉0.06%、氫氧化鈉（1.５mol／L)、二氧化氮顯色液、亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液（２.5μg／mＬ)、二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)使用液（１μg／mＬ)。3．實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)(1)不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)柴油燃燒燃值和燃燒速率的影響充氧壓力：0.9ＭPa。①稱(chēng)取柴油1.0克，測(cè)量柴油燃燒前后溫度隨時(shí)間變化曲線,經(jīng)雷諾作圖法求取△T;②稱(chēng)取柴油1.0克,加入二茂鐵(自合成樣品或標(biāo)準(zhǔn)試劑樣品)，使柴油中二茂鐵含量1.0％;,測(cè)量柴油燃燒前后溫度隨時(shí)間變化曲線,經(jīng)雷諾作圖法求取△T;③通過(guò)△T，分別計(jì)算柴油和添加了二茂鐵柴油的恒容燃燒值QV、QV/g或△T/g；并仔細(xì)觀測(cè)坩堝灰渣情況和排出氣體氣味,稱(chēng)量灰渣重量．④通過(guò)燃燒反映曲線,燃燒時(shí)溫度上升的速率和△Ｔ,求取△T/△ｔ.g比較不同配比的柴油其燃燒速率的差異．⑤分別測(cè)定柴油和添加了二茂鐵柴油燃燒后尾氣排放中二氧化硫和二氧化氮的含量.以微克(SＯ2;NＯ2)/g（柴油)表達(dá)測(cè)定結(jié)果。(二氧化硫和二氧化氮需分別收集和測(cè)定)(２)二氧化硫氣體的測(cè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)①二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制ｉ.取12支10ｍｌ具塞比色管，分A、Ｂ兩組，分別相應(yīng)編號(hào)，A組按下表配制標(biāo)準(zhǔn)系列濃度溶液:表1二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)系列(標(biāo)準(zhǔn)液濃度1.00μg/mL）管號(hào)0１23４5二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)液/（ｍL）0０.５01．０02.005.008.00二氧化硫吸取液／(甲醛吸取液)10.009.5０9.00８.０05.002.０0二氧化硫含量／（μg）0０.501.002.００5.008．00二氧化硫含量／（μg／mL）00.05０.１00．200.５00.80ii．B管組各管中分別加入０.05%PRA(鹽酸副玫瑰苯胺，顯色劑）使用液1ｍl。ｉiｉ.A管組分別加入０.06%胺磺酸鈉溶液0.５ml(用于屏蔽溶液中氮氧化物對(duì)測(cè)定的干擾),1.5mol／L氫氧化鈉０.5mL，混勻。iｖ.迅速分別將A組逐管中溶液所有倒入相應(yīng)編號(hào)并已裝有PRA使用液的B管中。立即具塞搖勻后顯色5min后,以水為參比溶液,在5７7nm處測(cè)定樣品中二氧化硫含量。v．將扣除空白試樣的吸光度與二氧化硫含量作圖,可得二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線。②樣品測(cè)定將4.00ｍL二氧化硫吸取液（甲醛吸取液)放入吸取瓶中,用于吸取氧彈中的燃燒尾氣。然后將吸取瓶中的樣品所有移入10ml比色管中,用少量二氧化硫吸取液(甲醛吸取液）洗滌吸取管，倒入比色管中,并用吸取液稀釋至5.0ｍl標(biāo)線．加入0.０６０%胺磺酸鈉0.５ｍＬ,搖勻。放置１0ｍｉn，以除去氮氧化物干擾,加入１.50ｍL/mｏｌ氫氧化鈉0.5mＬ,混勻。再將此管中溶液倒入已裝入PＲA使用液1mL的比色管中,具塞搖勻，室溫下顯色5miｎ，在57７ｎm處測(cè)定所測(cè)樣品消光值。根據(jù)消光值通過(guò)二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線查得相應(yīng)二氧化硫濃度,根據(jù)所測(cè)樣品總體積計(jì)算排放的二氧化硫總量,以每克柴油放出二氧化硫的微克數(shù)衡量燃燒尾氣中二氧化硫的排放量。(3）二氧化氮?dú)怏w的測(cè)定方法-－--－－鹽酸萘乙二胺分光光度法①二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制i.取六支10mｌ具塞比色管，按下表配置成亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液系列表2二氧化氮標(biāo)準(zhǔn)系列(標(biāo)準(zhǔn)液濃度２.50μg／mＬ)管號(hào)012345亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液/（ｍL)00.400.8０１．201．60２.00水/(mL）2.０01．601.200.80０.40０顯二氧化氮色液/(ｍL)8.00８.008．０0８.０08．00８.0０亞硝酸濃度/(μg/mL)00.１０0．２00.30０．4０0．50ii.將各管混合均勻,置于暗處中放置20min(室溫低于20℃時(shí)顯色４０mｉn以上)后，用１cｍ比色皿,在波長(zhǎng)540nｍ處，以水為參比液，測(cè)定其吸光度．ｉii.將扣除空白試樣的吸光度與亞硝酸濃度作圖,可得亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線.②樣品測(cè)定將５.00mL二氧化氮顯示液放入吸取瓶中,用于吸取氧彈中的燃燒尾氣．然后將吸取瓶中的樣品暗處放置20min(室溫低于2０℃時(shí)顯色40min以上）,用1ｃm比色皿,在波長(zhǎng)５40nm處,以水為參比液，測(cè)定其吸光度，將所測(cè)消光值在二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)二氧化硫濃度，根據(jù)所測(cè)樣品總體積計(jì)算排放二氧化硫的總量，以每克柴油放出二氧化硫的微克數(shù)衡量尾氣中二氧化氮的排放量。4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果（１)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表３實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象登記表實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)柴油燃燒燃值和燃燒速率的影響未添加二茂鐵時(shí),一定量的柴油燃燒后,有較多量的柴油留下，殘?jiān)鼮楹谏?，有刺激性氣味氣體。添加二茂鐵時(shí),仍然有柴油燃燒剩余,但量明顯少了，殘?jiān)鼮樽睾稚?且量明顯減少有刺激性氣味。②二氧化硫氣體的測(cè)定未添加二茂鐵時(shí),收集到的尾氣量較多,溶液呈無(wú)色,加入顯色劑后呈淺紅色。添加二茂鐵時(shí)，收集到的尾氣量較少,溶液呈無(wú)色，加入顯色劑后呈淺紅色（顏色較未加二茂鐵淺)。③二氧化氮?dú)怏w的測(cè)定未添加二茂鐵時(shí)，收集到的尾氣量較多,吸取液呈紫紅色。添加二茂鐵時(shí)，收集到的尾氣量較少,吸取液呈淺紫紅色。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)解決①實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄I.不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)柴油燃燒值和燃燒速率的影響及尾氣成分測(cè)定表3不完全燃燒條件下柴油燃燒熱數(shù)據(jù)(無(wú)二茂鐵,測(cè)定NO2）柴油質(zhì)量m１：１.００91g鐵絲質(zhì)量ｍ3：０.0１36g鐵絲殘?jiān)黰4:0.09２ｇ充氧壓力：0．6MPa測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度／℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃1２3.6471023.7801９25．8372825.943２23.6541124.22520２5.8５９2９2５．9４63２３．6５７１2２4．８３2２１2５.8793０２5．948４23.6591３25.220２２25.894３1２5．9５０523.661１425.4７62３2５.90732２５．952６2３.6６３152５.６0９2425.9183３25.953７2３.66516２5.703２525.926３42５.９５4８23.665１7２5.759２62５.９3392３.6６7182５.8022７25.９38表4不完全燃燒條件下柴油燃燒熱數(shù)據(jù)(無(wú)二茂鐵，測(cè)定ＳO2)柴油質(zhì)量m1:1.０022g鐵絲質(zhì)量m3:0.0１37g鐵絲殘?jiān)黰4:0．00３5g充氧壓力：0.6ＭPa測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度／℃測(cè)量次數(shù)溫度／℃１２３.7３51０23.87４1９25．89２２82６.０08223.73９112４．52720２5.9２０２９26.０13３23.7４２１2２5．０802125．9393０２6.０１6423.７451３25．４122２２5.９553126.02０52３．７48１425.5872325．９683２２6.02２６23．75０１５2５.7062４２5.97933２６.0257２3.75316２5．７63２52５.9893426．0２６８2３.754１725.82226２5．99６９23.75718２５.863272６．00３表5不完全燃燒條件下柴油燃燒熱數(shù)據(jù)（加二茂鐵,測(cè)定NO2)柴油質(zhì)量m１：1.0０３１g鐵絲質(zhì)量m3：0.0138g鐵絲殘?jiān)黰4:0.0042g充氧壓力:0.6MPa二茂鐵質(zhì)量m二茂鐵:０.01３6g測(cè)量次數(shù)溫度／℃測(cè)量次數(shù)溫度／℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃123．7121023.8８１1925．98328２6.12０２23．716112４．37２20２６.０1５2９26.12５323.71912２4.87２212６.０４13026.１2842３.7２１1325.2０８２226.05９3126.１31523.７２414２５.51１23２6.0753226．13３６23.7２61525.６7８242６.08８332６.１３6723.７291６25.８0３２526．0９９３4２6.１37８2３.73０1725.８832626．1079２3.7321825.９452７26．１14表6不完全燃燒條件下柴油燃燒熱數(shù)據(jù)(加二茂鐵，測(cè)定SＯ2）柴油質(zhì)量ｍ1：1.0007g鐵絲質(zhì)量m3：0.0142g鐵絲殘?jiān)黰4:0.0０６3g充氧壓力：0.６MＰa二茂鐵質(zhì)量m二茂鐵:０.0112ｇ測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃測(cè)量次數(shù)溫度/℃1２3．764102４.8841９26.0０528２6.０82223．7681１25.2862０26.０2３292６.０８4323.771１2２5.56０21２6.０36３026.086４2３．7７3１325.７1022２6．04８312６.087５23.77414２５.８10２３26．0５732２６.0886２3．7761525.8782４２6．06４7２3.7771６25．９26２52６.０７0823．918172５.959２６26.075９2４.3741825.9８42７26.０79②實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決Ａ.不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)柴油燃燒燃值及燃燒速率的影響：將每一次測(cè)定柴油燃燒過(guò)程的溫度變化數(shù)據(jù)繪成“溫度-時(shí)間”曲線,并用雷諾校正法求得柴油燃燒過(guò)程中溫度的變化差值ΔT，根據(jù)公式計(jì)算不同配比柴油燃燒熱。各次的溫度隨時(shí)間的變化經(jīng)雷諾校正后的圖象如下圖所示:圖1無(wú)二茂鐵助燃下柴油燃燒的雷諾校正曲線(吸取NＯ2）由圖可知,△T１=25.8６3℃-2３．675℃=2.１88℃=２.１8８K實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)得m樣＝１.0091ｇm點(diǎn)火絲＝0.013６ｇ-0．0092g=0.0044g又W卡計(jì)+水=１45４１.3５J/K，Q點(diǎn)火絲＝66９4.４J/g由ｍ樣Qv=Ｗ卡計(jì)+水ΔT-m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲得Qv=(1４５４1.35J/K×2.1８8Ｋ-０.００44g×6６94．4J／g）/1.009１ｇ＝3１５00.4J／ｇ柴油燃燒效率：△T1/m樣=２.188K/1.0091ｇ＝2.１68Ｋ/ｇ柴油燃燒速率：△Ｔ1/Δt=2.１88Ｋ／6.5mｉn=0.３37K/min圖２無(wú)二茂鐵助燃下柴油燃燒的雷諾校正曲線（吸取SＯ２）由圖可知,△T１=2５.96９℃-２3.７67℃＝2.2０2℃=２.202K實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)得m樣=１.00２2ｇm點(diǎn)火絲=0.0137ｇ-０．００3５g＝0.0１０２g又W卡計(jì)+水=145４１.35Ｊ/K，Ｑ點(diǎn)火絲=6694.4Ｊ/g由ｍ樣Qv=W卡計(jì)＋水ΔT－m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲得Qv=（1４５4１．35Ｊ/K×2．20２Ｋ-0.01０2g×６694.4J/g)/１．00２2g=318８1．6Ｊ/g柴油燃燒效率:△Ｔ１／m樣=２.2０2K/1.0０22ｇ＝2.１９7K/ｇ柴油燃燒速率:△T1/Δt=2.２0２K／9.5miｎ=0.2３２Ｋ／miｎ圖3有二茂鐵助燃下柴油燃燒的雷諾校正曲線(吸取NO2）由圖可知,△T１=26.0８４℃-2３.741℃=2.343℃=2.343K實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)得m樣=1.0031gm點(diǎn)火絲=0.0１38g-0.0042g=0．009６g又Ｗ卡計(jì)+水＝1４５41.３5J/Ｋ,Ｑ點(diǎn)火絲＝6694.4J/g由m樣Qｖ＝W卡計(jì)＋水ΔT-m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲得Qｖ＝(１4５4１.3５Ｊ/K×２.343K-0.0079ｇ×6６９4.4Ｊ/g)／1．0031ｇ=３３9１2．４Ｊ／g柴油燃燒效率:△T１／m樣＝2.343K/１.0031ｇ=2.３３６K/g柴油燃燒速率:△Ｔ1/Δt=2.3４3K/１0ｍin=０.23４Ｋ/ｍin圖4有二茂鐵助燃下柴油燃燒的雷諾校正曲線(吸取SO2）由圖可知，△T1=26．04３℃－２３.７85℃＝２.2５8℃=2.258Ｋ實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)得m樣=1.0０07gm點(diǎn)火絲=0．０142g－０．０063ｇ＝０．0079g又W卡計(jì)+水=14５41.3５J/K，Q點(diǎn)火絲=６６9４．4J/g由m樣Qv＝W卡計(jì)＋水ΔT-m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲得Ｑｖ=(14５41.３5J/K×2．258K-0.００79g×６694.4Ｊ/g)/1.０007g＝32７58.6J/g柴油燃燒效率:△T１/ｍ樣=2.２５8K/1.0０07g=2.25６Ｋ/g柴油燃燒速率:△Ｔ１／Δt=2.258K/9.５min=0．23７K/mｉn整理得下表:表7二茂鐵-柴油混合體系不完全燃燒過(guò)程的燃燒效率和燃燒速率ΔＴ/KΔt/ｍinQv/(J／mol）T/Δt（K/min)ΔT／ｍ/(Ｋ/ｇ）吸取NO2柴油2．18８6.531５00.40.3３72.168柴油(加二茂鐵）２．3431０33９１２．40.2３42．3３6吸取SO2柴油2.2０29.５３１881.60．23２２.1９７柴油（加二茂鐵）2．2５8９.532７58.60.2372.2５６（2）燃燒過(guò)程SO2含量的測(cè)定:不同濃度梯度溶液的SO2濃度和相應(yīng)測(cè)得的吸光度數(shù)據(jù)如下:表8SO2濃度梯度溶液中吸光度隨SO2含量變化表SＯ2含量（μｇ／mＬ)00.05０．１0．20．5０．8吸光度A0．0５50．06７0.０8８0.1０３０.20９0.223二氧化硫含量標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合得到的SO2標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為:y＝0.２26６5ｘ+０．061８４,其中Ｒ２=０．9３778,將不加入以及加二茂鐵的柴油樣品燃燒后二氧化硫的吸取液的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上取點(diǎn)計(jì)算得：表９尾氣中SO2量數(shù)據(jù)解決表樣品吸光度AＳＯ２含量/（μg/mL)每克柴油燃燒放出的SO2量/（μg／g)不加二茂鐵0.0970.155１.０8３加二茂鐵0.0６90．031６０.221（3）燃燒過(guò)程N(yùn)O2含量的測(cè)定:不同濃度梯度溶液的NO2濃度和相應(yīng)測(cè)得的吸光度數(shù)據(jù)如下:表10NO2濃度梯度溶液中吸光度隨ＮＯ2含量變化表亞硝酸濃度／(μｇ/mL）0０.１00．２０0.3０0．40０.5０吸光度A-0.０58０.０3４0.1300．23１0.32５0.406圖6二氧化氮含量標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合得到NO2含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y＝０.93９x-0.0５６5,其中R2=0.9９80３，將不加入以及加二茂鐵的柴油樣品燃燒后二氧化氮的吸取液的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上取點(diǎn)如下表所示：表1１尾氣中NＯ２量數(shù)據(jù)解決表樣品吸光度ANO2含量/（μg／mL）每克柴油燃燒放出的ＮO2量/(μg/g)不加二茂鐵(未稀釋)2.１33２.3３２11.5５5不加二茂鐵（稀釋?zhuān)?倍)0.083０.14918.45７加二茂鐵０.3６80.4５22．253分析：①由于儀器問(wèn)題,在做二氧化氮含量標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，第一組溶液的吸光度為-0.0５８(＜0)，為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，將其舍去。由于不加二茂鐵的樣品的顏色過(guò)深,吸光度A為2.133，遠(yuǎn)遠(yuǎn)吸光度超過(guò)了最佳測(cè)量0.１-0.8范圍,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差偏大,所以對(duì)其進(jìn)行稀釋。由解決結(jié)果可得，兩者計(jì)算結(jié)果相差較大,為了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們?nèi)∠♂尯蟮臄?shù)據(jù)。結(jié)果與討論綜合以上數(shù)據(jù)，可得下表:表1２實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總表ΔＴ/KＱv/(J/ｍｏl)Ｔ/Δｔ／（K/mｉｎ)ΔT／m／（Ｋ／g)每克柴油燃燒放出的ＳO2量/(μg/ｇ)每克柴油燃燒放出的ＮＯ2量／(μg／g)吸取NO２柴油2.１8831５0０.４0.3372.1６8－--18.４５７柴油(加二茂鐵)2.３4333912.４０．234２.336---2．25３吸取SO2柴油2.2023188１.60.2３2２．1９71.0８3---柴油(加二茂鐵）2．２５８３2758.60．2372.256０.２２1---根據(jù)表中第一組和第二組數(shù)據(jù)可知，添加二茂鐵的柴油燃燒熱增長(zhǎng)，柴油燃燒效率也相應(yīng)增長(zhǎng)，但柴油速率效率減少，每克柴油燃燒放出的NO2的量明顯減小,且碳渣明顯減少；2.根據(jù)表中第三組和第四組數(shù)據(jù)可知,添加二茂鐵的柴油燃燒熱增長(zhǎng),柴油燃燒效率也相應(yīng)增長(zhǎng)，柴油速率效率增長(zhǎng)，每克柴油燃燒放出SＯ２的量相對(duì)減少，且碳渣明顯減少；3.由文獻(xiàn)[３]可得,二茂鐵對(duì)柴油有助燃消煙的作用，二茂鐵作為柴油燃燒過(guò)程中的燃燒促進(jìn)劑,不僅使柴油燃燒速率加快，同時(shí)也提高了燃燒效率，其燃燒尾氣中的ＳO2和NO2氣體含量以及碳渣質(zhì)量都減少。（1)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中第一組和第二組數(shù)據(jù)的柴油速率效率減少和理論結(jié)果有一定差距,導(dǎo)致這一結(jié)果的有兩個(gè)也許:①方法誤差:實(shí)驗(yàn)當(dāng)天時(shí)間緊,每一個(gè)樣品只能做一次，沒(méi)能檢測(cè)結(jié)果的重現(xiàn)性好不