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

1、華 南 師 范 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 化學(xué)(師范) 班 級(jí) 12化教五班 課程名稱 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)類型驗(yàn)證設(shè)計(jì)綜合 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2016 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)掌握利用氧彈卡計(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。2 實(shí)驗(yàn)意義本實(shí)驗(yàn)用自制的二茂鐵作為添加劑，利用氧彈量熱計(jì)測(cè)定

2、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。13 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，具有類似樟腦的氣味，熔點(diǎn)173174，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)生加成反應(yīng)，容易發(fā)生取代反應(yīng)。自20世紀(jì)50年

3、代人類首次成功合成二茂鐵以來，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)缺點(diǎn)，其中醇鈉法、二甲基亞礬法工藝簡(jiǎn)單，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，但要求無水操作。甲醇鈉法毒性較大，而乙醇鈉法安全無毒，操作環(huán)境好。二甲基亞颯法沒有無水要求，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，其主要用途是作燃料助燃

4、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。尤其是添加到燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙的烴類中，其效果尤為顯著。二茂鐵對(duì)芳烴燃燒時(shí)的消煙作用最好，其次為烯烴、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收劑、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)行了比較深入的研究和改進(jìn)，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

5、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。尤其是添加到燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙的烴類中，其效果尤為顯著。二茂鐵對(duì)芳烴燃燒時(shí)的消煙作用最好，其次為烯烴、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、

6、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)量原理利用氧彈卡計(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)本身及其周圍的介質(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)境沒有熱交換的情況下，其關(guān)系式為：m樣QV=W（卡+水）T-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)和周圍介質(zhì)的熱當(dāng)量，J/K，它表示卡計(jì)和水每升高1K所需要吸收的熱量；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

7、=6694.4 J/g；T燃燒過程中溫度的升高值，可利用CACE系統(tǒng)追蹤燃燒過程中T，經(jīng)過雷諾作圖法或計(jì)算法可校正由于系統(tǒng)熱漏等原因產(chǎn)生的T的測(cè)量偏差。通過上述公式可計(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T/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)條件下其本身并不燃燒，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

8、前后溫度隨時(shí)間的變化，通過T/m（單位重量柴油燃燒引起溫度變化值）以及T/t（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（T/t），燃燒效率（T/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，尾氣可以通過氧彈裝置中的排氣孔收集，利用有關(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)

9、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)表示燃燒尾氣的排放結(jié)果。SO2氣體的測(cè)定原理甲醛緩沖溶液吸收-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收后,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577 nm處進(jìn)行測(cè)定。此方法的主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

10、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0.0031.07 mg/m3,最低檢出限為0.2 mg/L。通過氧彈排氣孔將柴油燃燒后的尾氣收集到裝有甲醛緩沖吸收液的無色多孔玻板吸收瓶中,利用甲醛緩沖溶液吸收-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示SO2的排放量(mol/g)。NO2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?？諝庵械亩趸c吸收液中的氨基磺酸鈉進(jìn)行重氮反應(yīng),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)540 nm處進(jìn)行測(cè)定。此方法的主要干擾物為臭氧,對(duì)二氧化氮

11、的測(cè)定產(chǎn)生負(fù)干擾。采樣時(shí)在吸收瓶入口處接1520 cm長(zhǎng)的硅膠管,即可將臭氧濃度降低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。通過氧彈排氣孔將柴油燃燒后的尾氣收集到裝有NO2氣體吸收液的棕色多孔玻板吸收瓶中,利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量表示NO2的排放量(mol/g)。2儀器與藥品（1）主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、萬用電表、燒杯、量筒、比色管、移液管、容量瓶、玻板吸收瓶。（2）主要試劑二茂鐵、柴油、高壓氧氣瓶、二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)吸收液（甲醛緩沖吸收液）、鹽酸副玫瑰苯胺（PRA

12、）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（2.5g/mL）、二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)使用液（1g/mL)。3實(shí)驗(yàn)步驟 （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。 稱取柴油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; 稱取柴油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; 通過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)觀察坩堝灰渣情況和排出氣體氣味,稱量灰渣重量.

13、通過燃燒反應(yīng)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. 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）表示測(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)步驟 二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 i.取12支10 ml具塞比色管，分A、B兩組，分別對(duì)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1.00g/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收液/（甲醛吸收液）10.009.509.00

14、8.005.002.00二氧化硫含量/（g）00.501.002.005.008.00二氧化硫含量/（g/mL）00.050.100.200.500.80 ii. 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組逐管中溶液全部倒入對(duì)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

15、硫標(biāo)準(zhǔn)曲線。 樣品測(cè)定 將4.00mL二氧化硫吸收液（甲醛吸收液）放入吸收瓶中，用于吸收氧彈中的燃燒尾氣。然后將吸收瓶中的樣品全部移入10ml比色管中,用少量二氧化硫吸收液（甲醛吸收液）洗滌吸收管,倒入比色管中,并用吸收液稀釋至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

16、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 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2.50g/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/（g/mL）00.100.200.300.400.50 ii.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)

17、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. 樣品測(cè)定將5.00mL二氧化氮顯示液放入吸收瓶中,用于吸收氧彈中的燃燒尾氣.然后將吸收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)象記錄表實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不完全燃燒條件下二茂鐵對(duì)

18、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。 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，溶液呈無色，加入顯色劑后呈淺紅色（顏色較未加二茂鐵淺）。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，吸收液呈紫紅色。添加二茂鐵時(shí)，收集到的尾氣量較少，吸收液呈淺紫紅色。（2） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理實(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

19、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

20、.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

21、.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/123.71210

22、23.8811925.9832826.120223.7161124.3722026.0152926.125323.7191224.8722126.0413026.128423.7211325.2082226.0593126.131523.7241425.5112326.0753226.133623.7261525.6782426.0883326.136723.7291625.8032526.0993426.137823.7301725.8832626.107923.7321825.9452726.114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

23、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/123.7641024.8841926.0052826.082223.7681125.2862026.0232926.084323.7711225.5602126.0363026.086423.7731325.7102226.0483126.087523.7741425.8102326.0573226.088623.7761525.8782426.064723.7771625.9262526.070823.9181725.95

24、92626.075924.3741825.9842726.079實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理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程中溫度的變化差值T，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 無二茂鐵助燃下柴油燃燒的雷諾校正曲線（吸收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.

25、4J/g由m樣Q v = W 卡計(jì)+水T - m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲 得Qv=(14541.35J/K×2.188K-0.0044g×6694.4 J/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/t=2.188K/6.5min =0.337K/min圖2 無二茂鐵助燃下柴油燃燒的雷諾校正曲線（吸收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/

26、K，Q點(diǎn)火絲=6694.4J/g由m樣Q v = W 卡計(jì)+水T - m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲 得Qv=(14541.35J/K×2.202K-0.0102g×6694.4 J/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/t=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（吸收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)+

27、水=14541.35J/K，Q點(diǎn)火絲=6694.4J/g由m樣Q v = W 卡計(jì)+水T - m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲 得Qv=(14541.35J/K×2.343K-0.0079g×6694.4 J/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/t=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（吸收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

28、.0079g又W卡計(jì)+水=14541.35J/K，Q點(diǎn)火絲=6694.4J/g由m樣Q v = W 卡計(jì)+水T - m點(diǎn)火絲Q點(diǎn)火絲 得Qv=(14541.35J/K×2.258K-0.0079g×6694.4 J/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/t=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程的燃燒效率和燃燒速率T/Kt/minQv/（J/mol）T/t（K/min）T/m/（K/g）吸收NO2柴油2.1886.5

29、31500.40.3372.168柴油（加二茂鐵）2.3431033912.40.2342.336吸收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8 SO2濃度梯度溶液中吸光度隨SO2含量變化表SO2含量（g/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 =

30、 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收液的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上取點(diǎn)計(jì)算得：表9 尾氣中SO2量數(shù)據(jù)處理表樣品吸光度ASO2含量/(g/mL)每克柴油燃燒放出的SO2量/(g/g)不加二茂鐵0.0970.1551.083加二茂鐵0.0690.03160.221（3）燃燒過程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10 NO2濃度梯度溶液中吸光度隨NO2含量變化表亞硝酸濃度/（g/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NO

31、2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收液的吸光度在標(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)處理表樣品吸光度ANO2含量/(g/mL)每克柴油燃燒放出的NO2量/(g/g)不加二茂鐵（未稀釋）2.1332.33211.555不加二茂鐵（稀釋25倍）0.0830.14918.457加二茂鐵0.3680.4522.253分析：由于儀器問題，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深，吸光度A為2.

32、133，遠(yuǎn)遠(yuǎn)吸光度超過了最佳測(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。由處理結(jié)果可得，二者計(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)。3、 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T/KQv/（J/mol）T/t/（K/min）T/m/（K/g）每克柴油燃燒放出的SO2量/(g/g)每克柴油燃燒放出的NO2量/(g/g)吸收NO2柴油2.18831500.40.3372.168-18.457柴油（加二茂鐵）2.34333912.40.2342.336-2.253吸收SO2柴油2.20231881.60.2322.1971.083-柴油（加二茂鐵

33、）2.25832758.60.2372.2560.221-1. 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加，柴油燃燒效率也相應(yīng)增加，但柴油速率效率降低，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加，柴油燃燒效率也相應(yīng)增加，柴油速率效率增加，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)的柴油速率效率降低和理論結(jié)果有一定差距，造成這一結(jié)果的有兩個(gè)可能：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，沒能檢測(cè)結(jié)果的重現(xiàn)性好不好，所以數(shù)據(jù)可靠性不高；操作誤差：首先，由于組