【正文】 能了解流程內(nèi)各裝置的相應(yīng)作用并能進(jìn)行如氣密性檢查、流量計(jì)校正等前期工作。為了使學(xué)生對(duì)固體催化劑的研究開發(fā)和應(yīng)用的全過程有初步的了解和一定的實(shí)踐機(jī)會(huì)，本實(shí)驗(yàn)以碳氧化物甲烷化反應(yīng)為例，讓學(xué)生親手實(shí)踐催化劑的制備﹑催化劑的活性評(píng)價(jià)﹑數(shù)據(jù)測(cè)取和處理，培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的能力。學(xué)習(xí)和掌握催化劑的制備和生產(chǎn)對(duì)化工學(xué)生必不可少的，但是，由于催化劑制備的保密性使我們學(xué)生沒有機(jī)會(huì)從工廠中了解到催化劑的研究和生產(chǎn)的實(shí)際過程。因此，催化劑在相關(guān)工業(yè)中對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益促進(jìn)可持續(xù)都有著巨大作用。許多重要的石油化工過程，不用催化劑時(shí)，其化學(xué)反應(yīng)速度非常緩慢，或者根本無法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)代燃料工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)80%以上采用催化過程。事實(shí)上，催化劑技術(shù)現(xiàn)已成為調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速度與方向的核心技術(shù)[1]。評(píng)分細(xì)則：實(shí)驗(yàn)報(bào)告總分 25分報(bào)告格式：5分實(shí)驗(yàn)記錄：3分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果：10分實(shí)驗(yàn)結(jié)論和討論：7 分實(shí)驗(yàn)5 固體催化劑性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)——CO2甲烷化反應(yīng)任何化學(xué)工藝過程都可被簡(jiǎn)明概括為“三傳一反”，即質(zhì)量傳遞、熱量傳遞﹑動(dòng)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)；其中“一反”是其核心。 每位同學(xué)獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不得抄襲其他同學(xué)的報(bào)告。…………………………………………………….四、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算：（以列表方式記錄樣品測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算出試驗(yàn)結(jié)果）五、 乳膠漆產(chǎn)品的成本計(jì)算：（計(jì)算出選用配方和原料的乳液和乳膠漆產(chǎn)品的原料成本）六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（對(duì)實(shí)驗(yàn)的成敗，制備產(chǎn)品與市售產(chǎn)品的性價(jià)比進(jìn)行比較，并比較同時(shí)試驗(yàn)另外兩組的數(shù)據(jù)。稱取原料。11：50 稱重為 。9：20 表面皿重45g，放入121℃的干燥箱。乳白色粘稠乳液，均勻?！?.11：20 72℃，滴加第一份10g醋酸乙烯酯，加料速度為1d/s，攪拌速度約為300rpm，體系乳白狀粘稠液。9：33 開始加熱，設(shè)定集熱式攪拌器溫度為85℃，乳白色體系，有較多泡沫。21℃。重點(diǎn)是乳液制備過程） 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：20 年10月30日 天氣：陰 室溫：1621℃9：00 開始安裝乳液聚合設(shè)備9：15 設(shè)備安裝完成，開始加熱。最后加氨水調(diào)pH值至8左右，制得白色的醋酸乙烯乳膠漆。繼續(xù)強(qiáng)力攪拌至固體達(dá)到最大限度分散后，才將前面制得的聚醋酸乙烯酯乳膠150g加入。、攪拌溶解。 大量的潤(rùn)濕劑加入乳膠涂料中會(huì)對(duì)涂膜的耐水性帶來影響，但由于乳膠涂料絕大多數(shù)是白色和淺色的，如果上述有機(jī)顏料分散得很好的話．著色力也是相當(dāng)好的，一般情況下色漿的用量都不會(huì)太多，對(duì)乳膠涂料耐水性帶來的影響也不會(huì)很大。有機(jī)顏料所用的表面活性劑(潤(rùn)濕劑)為乳化劑OP—10等。如顏料分散不好，色漿加入乳膠涂料以后，用手指研磨顏色會(huì)變深，這種情況在將來施工涂刷時(shí)，涂刷次數(shù)多或方向不同時(shí)會(huì)出現(xiàn)顏色不均一的情況。 如果配制色涂料，則在最后加入各色色漿配色，表中列出三種色漿的配方。 乳膠涂料的生產(chǎn)一般可以用球磨機(jī)、快速平石磨、高速分散機(jī)等設(shè)備，如加入有效的消泡劑且配方恰當(dāng)?shù)脑?，也可以用砂磨機(jī)。 配方四顏料的比例較大，主要是用于室內(nèi)要求白度遮蓋力較好、而對(duì)洗刷性要求不高的場(chǎng)合。如鈦白粉用金紅石型的話，也僅能勉強(qiáng)用于室外要求不高的場(chǎng)合。如果增加聚醋酸乙烯乳膠的用量．能得到稍微有光的涂膜，但一般的聚醋酸乙烯乳膠很難制得半光以上的涂膜。六、思考題 聚合反應(yīng)按聚合體系和反應(yīng)機(jī)理分類可以分成那些類型，聚醋酸乙烯單體的聚合是什么反應(yīng)? 為什么使用的醋酸乙烯酯單體必須是新精餾?為什么大部分的單體和引發(fā)劑采用逐步滴加的方式加入? 乳膠的穩(wěn)定性受哪些因素影響？聚乙烯醇在反應(yīng)中起什么作用?為什么要與乳化劑OP—10混合使用? 在攪拌顏料、填充料時(shí)為什么采用高速攪拌，用普通攪拌器或手工攪拌對(duì)涂料性能有何影響? 試說出配方中各種原料所起的作用。 將乳化劑水溶液先和單體一起攪拌乳化，再加入引發(fā)劑引發(fā)聚合雖也可以，但在誘導(dǎo)期過后反應(yīng)十分激烈，要做成質(zhì)量好的乳膠十分困難。因?yàn)橛坞x單體在存放中會(huì)水解而產(chǎn)生醋酸和乙醛，使乳膠的PH值降低，影響乳膠和乳膠的穩(wěn)定性。反應(yīng)時(shí)如果回流很小，可以加快醋酸乙烯的加入速度，反之就要適當(dāng)減慢加入單體的速度，甚至?xí)簳r(shí)停止片刻，待回流正常后再繼續(xù)加入單體。操作時(shí)如果反應(yīng)劇烈，溫度上升很快，則應(yīng)少加或不加過硫酸鉀，并適當(dāng)加快單體加入速度。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，就能在不同的設(shè)備條件下摸索出最適宜的加單體的速度、回流大小、每小時(shí)補(bǔ)加過硫酸鉀的數(shù)量等操作控制條件，使反應(yīng)溫度穩(wěn)定，聚合反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。 在上述配方操作時(shí)，開始反應(yīng)時(shí)加入過硫酸鹽作引發(fā)劑，由于聚合反應(yīng)過程中回流和連續(xù)緩慢加入單體，溫度可在一段時(shí)間內(nèi)無需加熱或冷卻即可保持在回流狀態(tài)。 醋酸乙烯酯單體必須是新蒸餾過的，因其分解生成的醛、酸等有阻聚作用，造成聚合物的相對(duì)分子量降低。對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的完整檢驗(yàn)可按國(guó)家標(biāo)淮GB 1721—79——GBl726—79的方法進(jìn)行。 按本工藝制得的產(chǎn)品，在醋酸乙烯乳膠漆中屬于質(zhì)量?jī)?yōu)良的品種。否則必須重新測(cè)定。 S黑白格板涂漆的面積。 其遮蓋力計(jì)算為 X=(W1W2)/S=50(W1W2) W1:未涂刷前乳膠漆和漆刷的總重量。然后將盛有余漆的杯子和漆刷稱重，求出黑白格板上的油漆總量。 ④ 測(cè)定涂料的遮蓋力： 采用黑白格涂料遮蓋力測(cè)定儀測(cè)定。1000ml的燒杯加入600ml水，加熱致沸，將漆板放入熱水中，沸騰20min后取出觀察，并記錄其失光、變色、起泡、脫落等的程度（以百分比表示）。每個(gè)樣測(cè)定平行樣。采用相同方法測(cè)定制備的乳膠漆的干燥時(shí)間。⑥、也可自主選擇其他配方，制備乳膠漆。④、慢慢加入1g磷酸三丁酯，繼續(xù)快速攪拌30min后，慢速加入120g醋酸乙烯酯乳膠，直到攪勻?yàn)橹?，即得白色涂料? ②、把8g丙二醇、15g 10%的六偏磷酸鈉水溶液及60g去離子水按順序加入250ml三口燒瓶中。 ②、乳膠的流變性測(cè)量，采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，選用3號(hào)轉(zhuǎn)子，在不同的轉(zhuǎn)速下測(cè)定乳膠的黏度，計(jì)算其流變性。計(jì)算固含量。 將制備的乳膠放在一個(gè)表面皿中，另一個(gè)放在上面（凸面在上），然后將上面的表面皿反過來，使兩塊相互吻合，輕輕壓下，再將其分開，使試樣面朝上，放入120177。2℃烘干30min，放入干燥器中冷到室溫。 聚醋酸乙烯酯乳膠的分析 ①、 采用重量法測(cè)量乳膠的固含量。 ⑦、冷后得到白色的聚醋酸乙烯酯乳膠。 ⑥、將反應(yīng)體系從油浴中取出，冷卻。整個(gè)加料過程中控制反應(yīng)溫度在70℃以上（油浴溫度為7085℃），并不停攪拌，反應(yīng)后期加快攪拌速度?？刂品磻?yīng)溫度在7075℃，維持反應(yīng)溫度至回流基本結(jié)束。加熱混合物，升溫至85℃，至聚乙烯醇完全溶解為止（溶解時(shí)間約1hr）。四口瓶上帶機(jī)械攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)和恒壓漏斗加料器。三、實(shí)驗(yàn)原料和主要設(shè)備 醋酸乙烯酯 乳化劑OP10 過硫酸鉀 聚乙烯醇 碳酸鈉 鄰苯二甲酸二丁酯 去離子水 六偏磷酸鈉 丙二醇 碳酸鈣 滑石粉 鈦白粉磷酸三丁酯 彩色色漿集熱式磁力攪拌器 機(jī)械攪拌器 高速攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 干燥時(shí)間測(cè)定儀 黑白格測(cè)定儀鼓風(fēng)干燥箱 框式涂布器 電子天平四、實(shí)驗(yàn)步驟： 1．聚酯酸乙烯酯乳膠的制備 ①、安裝好反應(yīng)設(shè)備，配制5%的過硫酸鉀溶液（如溶解過慢可以略加熱）。 自主設(shè)計(jì)或查找至少一個(gè)乳膠涂料配方。 涂料遮蓋力的測(cè)定法 漆膜耐水性的測(cè)定法 漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法 涂料固含量的測(cè)定法 漆膜一般制備法 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)有關(guān)高分子聚合、尤其是自由基乳液聚合的原理、影響因素和操作方法。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求： 查閱相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，掌握涂料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法。常用的防銹劑是亞硝酸納和苯甲酸鈉。磷酸三丁酯、C8至C12的脂肪醇、水溶性硅油等是常用的消泡劑。 (5)消泡劑：涂料中存在泡沫時(shí)，在干燥的漆膜中會(huì)形成許多針孔。用量適當(dāng)時(shí)，成膜助劑還對(duì)涂料的其它性能有所改善。成膜助劑是有適當(dāng)揮發(fā)性的增塑劑。因此，樹脂必須具有低溫不易變形的性質(zhì)。使用防霉劑時(shí)要防止中毒。常用的防霉劑有酚類、五氯酚鈉(％)、醋酸苯汞(％％)、三丁基氧化錫(％%)等。增稠劑一般是水溶性的高分子化合物，如聚乙烯醇、纖維系衍生物、聚丙烯酸鹽等。 (2)增稠劑：能增加涂料的粘度，起到保護(hù)膠體和阻止顏料聚集、沉降的作用。用無機(jī)顏料時(shí)，常用六偏磷酸鈉或多聚磷酸鹽等作分散劑，它們能使顏料在水中分散良好。基本的助劑有分散劑、增稠劑、防霉劑、增塑劑、消泡劑、防銹劑等，有時(shí)還按涂料的具體用途加入其它助劑。因此乳液聚合要控制好PH值，使反應(yīng)平穩(wěn)，同時(shí)達(dá)到穩(wěn)定乳膠液分散狀態(tài)的目的。 乳液聚合所用的引發(fā)劑是水溶性的，如過硫酸鹽。乳化劑可用陰離子型或非離子型表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉，乳化劑OP聚乙烯醇等。用于制取水性涂料的聚合乳膠主要有聚醋酸乙烯乳膠、聚丙烯酸酯乳膠、丁苯乳膠以及醋酸乙烯與其它單體共聚的乳膠。在乳化劑存在下靠機(jī)械的強(qiáng)力攪拌使樹脂分散在水中而制成的乳液稱為分散乳膠。 樹脂以微細(xì)粒子團(tuán)(—)的形式分散在水中形成的乳液稱為乳膠。近年來也開始在金屬物表面上防腐上得到應(yīng)用。其中內(nèi)墻涂料以價(jià)廉物美的醋酸乙烯酯共聚類乳膠漆應(yīng)用最多。（3） 間接法生產(chǎn)K2SO4實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)1，b點(diǎn)，分析L，S結(jié)果；給出計(jì)算值與實(shí)際測(cè)得值的比較，8小時(shí)。7時(shí)間安排（1） 查溶解度數(shù)據(jù)，繪制相圖，工藝流程模擬計(jì)算，8小時(shí)。6 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)應(yīng)用，又可達(dá)到對(duì)寫作科研論文的訓(xùn)練。(3)依據(jù)杠桿原理，以干鹽量100mol進(jìn)料為基準(zhǔn)，計(jì)算間接法工藝流程各物料點(diǎn)的用量或物料的平衡數(shù)據(jù)。5 思考題和預(yù)習(xí)要求(1)如何判定該體系液固達(dá)平衡?(2)復(fù)分解反應(yīng)制備K2SONaCl其最大自由度和最小自由度是多少?(3)由Na2SOKCl制備K2SONaCl過程中，主要難點(diǎn)在何處，應(yīng)如何解決?(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬計(jì)算結(jié)果的差距，主要原因有哪些?(5)分析中應(yīng)注意哪些問題?為什么最關(guān)心的是產(chǎn)品中K+、Cl離子含量?為了加深基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和達(dá)到本實(shí)驗(yàn)?zāi)康模笕缦拢?(1)認(rèn)真預(yù)習(xí)本講義，復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)所涉及的溶解度和相平衡理論，掌握溶解度數(shù)據(jù)的測(cè)定、繪制干基四元正方形相圖、分析和研究相圖。（5）當(dāng)水硝中CaSO4，MgSO4含量較低時(shí)，在計(jì)算Na2SO4含量的公式中可忽略不計(jì)；若含量高，則在計(jì)算公式另應(yīng)減去其SO4=的含量。（3）溶液的PH值在3～。 注意事項(xiàng)（1）最好在滴定開始時(shí)將BaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液需要量的90％迅速加入，近終點(diǎn)時(shí)逐滴加入，并充分?jǐn)嚢?。用移液管?0毫升稀釋液注入250毫升燒杯中，加5毫升H2O加茜素紅的指示劑6滴，6NHAc 3毫升，搖勻后，再加無水乙醇10毫升，將到終點(diǎn)時(shí)每次加入BaCl2應(yīng)間隔3～5秒鐘，并充分?jǐn)嚢瑁敝翍覞嵋撼尸F(xiàn)淡紅色為終點(diǎn)。置于250毫升燒杯中，加水100毫升溶解。分析天平，稱量瓶，10毫升移液管，250毫升容量瓶，25毫升滴定管，250毫升燒杯， 10毫升量筒，30毫升滴瓶；0．2％茜素紅，6NHAc，無水乙醇。溶液中加乙醇可降低BaSO4溶解度，并能得到表面積較大的細(xì)小BaSO4結(jié)晶，使吸附能力增強(qiáng)，終點(diǎn)變色明顯。 (白色)滴定時(shí)生成的硫酸鋇(BaSO4)吸附溶液中的SO4=，使沉淀帶負(fù)電荷。 (黑色)+H2O 硫酸鈉含量的測(cè)定用BaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定試樣中的SO4=，采用茜素紅為吸附指示劑：SO4=+ Ba++ 174。AgOH+Na NO32AgOH174。 Ag2SO4 + H2CrO4會(huì)降低生成Ag2CrO4的靈敏度，同時(shí)Ag2CrO4能溶解于酸中。 注意事項(xiàng)溶液的PH最好為9。用移液管吸取10毫升上面制備的稀釋液于250毫升錐形瓶中，加入約20毫升蒸餾水，加5％K2CrO4批示劑5～7滴，在充分搖動(dòng)下， AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至懸濁液由淡黃色變?yōu)槲⒋u紅色，經(jīng)充分搖動(dòng)后不消失，即為終點(diǎn)。S：固體1g（準(zhǔn)確到四位小數(shù)）左右溶于250ml量瓶中。 儀器和試劑25毫升移液管，250毫升容量瓶。 2KNO3 + Ag2CrO4 175。 KNO3 + AgCl 175。 Mg(NO3)2 + 2AgCl 175。 NaNO3 + AgCl 175。 KBO2 + 24CO2 + 10H2O[9] 四苯硼酸鉀能溶于丙酮，如鉗堝洗滌有困難時(shí)，可用丙酮溶解。[7] 用蒸餾水洗滌的目的，旨在去除沉淀上所謂的四苯硼酸鉀。[5] 設(shè)置時(shí)間過短(在10分鐘內(nèi))會(huì)使測(cè)試結(jié)果偏低，過長(zhǎng)亦無必要。[3] 加入四苯硼酸鈉，可使所產(chǎn)生的沉淀較易過濾。這樣，銨離子遇四苯硼酸鈉，即生成四苯硼銨沉淀[NH4(C4H3)4B]，溶液中倘有鈣、鎂、鋁、硫酸鹽、磷酸鹽等雜質(zhì)，在堿性溶液中由于EDTA的存在，可予以絡(luò)合隱蔽，不致產(chǎn)生硫酸鹽等沉淀，在鐵和鉀的共存下，則產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀。 (CH2)N2 + 4NaCl + 10H2O這是一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)向右或向左進(jìn)行，須視OH 濃度決定。注 解 [1] 使溶液最后容量為50毫升，其目的是為了使沉淀在溶液中的溶解度減至最小的限度，同時(shí)，也是為了調(diào)節(jié)溶液的PH值，對(duì)消除銨鹽的干擾和發(fā)揮EDTA的隱蔽效果，創(chuàng)造的條件。然后，把坩堝連用沉淀放在120℃[注8]烘