有机胺类溶剂在化学交换法分离碳同位素过程中的应用基础研究
发布时间：2021-02-17 10:41
碳-13尿素呼气试验在幽门螺旋杆菌检测中得到广泛应用,其需求量也在逐年增加。然而13C-尿素检测比较昂贵,且我国对于该试剂的原料全部依赖进口,国内尚未有碳-13同位素工业化的报道,因此选择合适有效的方法实现碳-13同位素的分离具有重要意义。化学交换法作为分离碳-13同位素最有前景的技术之一,该方法采用二正丁胺作为分离剂,正辛烷作为分离体系的稀释溶剂,对二氧化碳中的碳-13同位素进行分离。该过程平衡周期长以及在多级操作时容易产生结晶沉淀堵塞管路,一定程度上限制了该方法的进一步工业化进程。本文在文献调研的基础上,筛选了长碳链有机胺、环状有机胺以及长碳链有机醇胺分离体系。实验样品通过稳定同位素质谱仪进行准确测量。通过体系筛选,结果表明二乙醇胺-乙醇体系分离效果最佳。考察了稀释溶剂种类、有机胺浓度、解吸温度、反应温度、反应时间等实验条件对分离效果的影响。在有机胺浓度为1 mol/L,反应时间为12 h时,反应温度为25℃,解吸温度为90℃,CO2-二乙醇胺-乙醇体系的单级分离因子达到1.011。采用密度泛函计算方法通过Gaussian 09软件对该化学交换体系进行几何构型优化及振动频率的计算,...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２不同环状结构有机胺类体系对１３Ｃ同位素分离因子的影响??Ｆｉｇ．３－２?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｏｒｇａｎｉｃ?ａｍｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｉｎｇ??１３
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【参考文献】：
期刊论文
[1]13C同位素的分离工艺设计与实验研究[J]. 李虎林,田叶盛,李良君. 同位素. 2019(06)
[2]以氟利昂-11为介质离心分离碳和氯同位素[J]. 裴根,周明胜,姜东君. 同位素. 2017(02)
[3]稳定同位素13C分离二塔级联耦合优化设计与实验研究[J]. 田叶盛,李虎林,姜永悦,龙磊,吉永喆,周建跃. 同位素. 2016(03)
[4]A review of Helicobacter pylori diagnosis, treatment, and methods to detect eradication[J]. Elvira Garza-González,Guillermo Ignacio Perez-Perez,Héctor Jesús Maldonado-Garza,Francisco Javier Bosques-Padilla. World Journal of Gastroenterology. 2014(06)
[5]低温精馏分离稳定同位素碳-13回顾与展望[J]. 李虎林,李良君,李思宁,巨永林. 低温与特气. 2008(06)
[6]化学交换反应法分离硼同位素的数学模型[J]. 于景阳,韩莉果,张卫江,张雪梅,张磊,王立,张世地. 同位素. 2005(04)
[7]Stable Carbon and Oxygen Isotopes of Pedogenic Carbonates in Ustic Vertisols: Implications for Paleoenvironmental Change[J]. HUANG Cheng-Min1,2, WANG Cheng-Shan2 and TANG Ya1 1 Department of Environmental Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610065 (China). 2 Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059 (China). Pedosphere. 2005(04)
[8]Capsule 13C-urea breath test for the diagnosis of Helicobacter pylori infection[J]. Kwok-Hung Lai,Ren-Shyan Liu,Shui-Cheng Lee,Daw-Guey Tsay,Ching-Chu Lo,Huei-Hwa Tseng,Wen-Keui Huang,Gin-Ho Lo,Ping-I Hsu. World Journal of Gastroenterology. 2005(09)
[9]热扩散法分离氖同位素级联设计及应用[J]. 李良君,李虎林,杜晓宁,陈仙送. 化工进展. 2004(07)
[10]碳稳定同位素技术在植物水分胁迫研究中的应用[J]. 陈英华,胡俊,李裕红,薛博,严重玲. 生态学报. 2004(05)
本文编号：3037868
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－２不同环状结构有机胺类体系对１３Ｃ同位素分离因子的影响??Ｆｉｇ．３－２?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｏｒｇａｎｉｃ?ａｍｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｉｎｇ??１３
?北京化工大学硕士研究生学位论文???１．０１０????ｒ：ｌ??二乙醇胺－乙醇二乙醇胺二乙醇胺二乙醇胺二乙醇胺??＿正丙醇＿正丁醇＿正戊醇＿正己醇??图３－５醇类稀释溶剂对ｌ３Ｃ同位素分离因子的影响??Ｆｉｇ．?３－５?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ａｌｃｏｈｏｌ?ｄｉｌｕｔｉｏｎ?ｓｏｌｖｅｎｔ?ｏｎ?１３Ｃ?ｉｓｏｔｏｐｅ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｆａｃｔｏｒ??表３－５不同稀释溶剂下二乙醇胺体系的粘度值??Ｔａｂｌｅ?３－５?Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｉｌｕｔｉｏｎ?ｓｏｌｖｅｎｔｓ??反应体系?粘度（ｍＰａ＿ｓ）?反应体系?粘度（ｍＰａ－ｓ）??二乙醇胺－７Ｋ?１．６６?二乙醇胺－乙二醇乙醚?３．１３??二乙醇胺－乙醇?２．３４?二乙醇胺－三乙二醇乙醚?１０．８０??二乙醇胺－ＤＭＦ?１．４７?二乙醇胺－正戊醇?５．６７??二乙醇胺－正丙醇?４．２５?二乙醇胺－正己醇?７．３８??二乙醇胺－正丁醇?５．４４??３．５．２有机胺浓度对交换过程的影响??因为有机胺的浓度会对Ｃ０２的负载量产生有一定影响，当有机胺的浓度增加时，??反应生成氨基甲酸盐的量就会不断增加，则就可以和更多的Ｃ〇２发生化学交换反应，??从而能够得到更多的１３ｃｏ２。但是，有机胺浓度的增加会导致反应体系粘度的增加，??从而对交换反应造成不利的影响。因二乙醇胺本身的粘度很大，所以在本节研宄中有??机胺的浓度分别设定为１?ｍｏｌ／Ｌ、２?ｍｏｌ／Ｌ、３?ｍｏｌ／Ｌ和４?ｍｏｌ／Ｌ，采用乙醇作为稀释溶??２６??
?第三章有机胺类溶剂在化学交换法分离碳同位素中的研宄???剂，反应溶液体积为３０?ｍＬ，二氧化碳气体流量设定为１００?ｍＬ／ｍｉｎ，在常温常压下连??续反应２４小时，解吸温度设定为１００?°Ｃ，并加磁力搅拌，实验结果如图３－６所示，??不同浓度下二乙醇胺体系的粘度值如表３－６所示。从图３－６和表３－６可知，二乙醇胺??体系浓度的增加对１３Ｃ同位素的分离效果影响比较显著。虽然浓度的增加可以提高氨??基甲酸盐的生成量，从而会有更多的二氧化碳与之发生交换反应以实现１３Ｃ同位素的??富集，但是从结果中发现，随着二乙醇胺浓度的增加，其分离效果却逐渐下降，可能??是因为反应浓度的增加导致反应溶液粘度的增加，降低了?１３Ｃ同位素化学交换的速率，??对１３Ｃ同位素的分离造成负面作用。此外，对于高浓度下的反应溶液，也有可能是因??为反应时间较短，同位素交换没有完全达到平衡，从而产生较差的分离效杲。??１．０１０????１．〇〇８??１００４??。。２?■?■?■?ＨＩ??」圓」臓，圓??１２?３?４??浓度（ｍｏｌ／Ｌ）??图３－６反应浓度对１３Ｃ同位素分离因子的影响??Ｆｉｇ．?３－６?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｏｎ?，３Ｃ?ｉｓｏｔｏｐｅ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｆａｃｔｏｒ??表３－６不同浓度下二乙醇胺体系的粘度值??Ｔａｂｌｅ?３－６?Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ??浓度（ｍｏｌ／Ｌ）?粘度（ｒｎＰａｓ）??１?２．３４??２?３．３４??３?５．２２??４?８
【参考文献】：
期刊论文
[1]13C同位素的分离工艺设计与实验研究[J]. 李虎林,田叶盛,李良君. 同位素. 2019(06)
[2]以氟利昂-11为介质离心分离碳和氯同位素[J]. 裴根,周明胜,姜东君. 同位素. 2017(02)
[3]稳定同位素13C分离二塔级联耦合优化设计与实验研究[J]. 田叶盛,李虎林,姜永悦,龙磊,吉永喆,周建跃. 同位素. 2016(03)
[4]A review of Helicobacter pylori diagnosis, treatment, and methods to detect eradication[J]. Elvira Garza-González,Guillermo Ignacio Perez-Perez,Héctor Jesús Maldonado-Garza,Francisco Javier Bosques-Padilla. World Journal of Gastroenterology. 2014(06)
[5]低温精馏分离稳定同位素碳-13回顾与展望[J]. 李虎林,李良君,李思宁,巨永林. 低温与特气. 2008(06)
[6]化学交换反应法分离硼同位素的数学模型[J]. 于景阳,韩莉果,张卫江,张雪梅,张磊,王立,张世地. 同位素. 2005(04)
[7]Stable Carbon and Oxygen Isotopes of Pedogenic Carbonates in Ustic Vertisols: Implications for Paleoenvironmental Change[J]. HUANG Cheng-Min1,2, WANG Cheng-Shan2 and TANG Ya1 1 Department of Environmental Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610065 (China). 2 Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059 (China). Pedosphere. 2005(04)
[8]Capsule 13C-urea breath test for the diagnosis of Helicobacter pylori infection[J]. Kwok-Hung Lai,Ren-Shyan Liu,Shui-Cheng Lee,Daw-Guey Tsay,Ching-Chu Lo,Huei-Hwa Tseng,Wen-Keui Huang,Gin-Ho Lo,Ping-I Hsu. World Journal of Gastroenterology. 2005(09)
[9]热扩散法分离氖同位素级联设计及应用[J]. 李良君,李虎林,杜晓宁,陈仙送. 化工进展. 2004(07)
[10]碳稳定同位素技术在植物水分胁迫研究中的应用[J]. 陈英华,胡俊,李裕红,薛博,严重玲. 生态学报. 2004(05)
本文编号：3037868
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